DE102006037936B3

DE102006037936B3 - Traction drive for cam shaft at internal-combustion engine, has detection device with form-fit traction unit arranged parallel to force-fit traction unit and disk arranged on form-fit traction unit relative to bevel washer

Info

Publication number: DE102006037936B3
Application number: DE200610037936
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Prof. Dr.-Ing. Lüpfert; Parviz Dipl.-Ing. Movlazada
Original assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Current assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-08-12

Abstract

The drive has a detection device with a form-fit traction unit arranged parallel to a force-fit traction unit and guided via a disk that is in connection with the form-fit traction unit on a drive shaft and an output shaft. An adjusting unit of an adjusting device is arranged between a movable bevel washer of a double washer and a front surface that is directed to the double washer arranged on the disk. The disk is arranged on the form-fit traction unit relative to the movable bevel washer of the double washer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zugmittelgetriebe mit kraftschlüssigem Zugmittel und regelbarer Übersetzung zur Übertragung von Antriebsleistungen zwischen Wellen, wobei ein kraftschlüssiges Zugmittel über jeweils eine Zugmittelscheibe auf einer Antriebswelle und auf einer Abtriebswelle geführt wird, wobei mindestens eine der Zugmittelscheiben als Doppelscheibe ausgestaltet ist und zwei auf einer gemeinsamen Nabe abgestützte Kegelscheiben aufweist, deren Abstand zueinander durch axiale Verschiebung von mindestens einer Kegelscheibe veränderbar ist, wobei für die Betätigung der Kegelscheiben eine Erkennungseinrichtung vorgesehen ist, die beim Erfassen von Schlupf zwischen der Antriebs- und/oder der Abtriebswelle sowie dem Zugmittel eine Stelleinrichtung aktiviert, mit welcher der Abstand der zwei Kegelscheiben und folglich der für die Abstützung des Zugmittels wirksame Durchmesser der Doppelscheibe veränderbar ist.The The invention relates to a traction mechanism with non-positive traction means and adjustable translation for transmission of drive power between shafts, wherein a non-positive traction means over each a pulley on a drive shaft and on an output shaft guided is, with at least one of the pulleys as a double disc is designed and two supported on a common hub cone pulleys whose distance from each other by axial displacement of at least one conical disk is changeable, wherein for the actuation of the Cone pulleys a detection device is provided, the Detecting slip between the input and / or the output shaft and the traction means activates an actuating device, with which the distance between the two conical disks and consequently for the support of the By means of effective diameter of the double disc changeable is.

Für die Übertragung von Antriebsleistungen zwischen Wellen und ähnlichen rotierenden Systemen sind verschiedenartige technische Lösungen bekannt. Sofern aus funktionellen Aspekten eine synchrone Leistungsübertragung vom Antrieb zum Abtrieb notwendig ist, werden vorzugsweise formschlüssige Übertragungselemente unter Nutzung von Zahnrad-, Ketten- oder Zahnriemengetrieben eingesetzt. Die zwei letztgenannten Varianten ergeben Vorteile, sofern die Achsen der miteinander in Wirkverbindung zu bringenden Wellen relativ große Abstände aufweisen. Hierbei haben sich Kettengetriebe für zahlreiche Anwendungen bewährt, beispielsweise für den technisch anspruchsvollen Antrieb der Nockenwellen an Brennkraftmaschinen. Ein Nachteil von Kettengetrieben ist jedoch die notwendige Schmierung und die bei einem Verschleiß von Kette und Kettenrad erheblich steigende Lärmemission. Deshalb werden anstelle von Kettengetrieben zunehmend Zahnriemengetriebe verwendet, die im Unterschied zur Kette keine Schmierung erfordern und weitgehend unempfindlich gegen Staub und Wasser sind. Weiterhin weisen sie eine geringe Masse auf, sind infolge der starken Materialdämpfung (Gummi und Kunststoff) kaum für Querschwingungen anfällig und emittieren weniger Lärm als Ketten. Allerdings haben Zahnriemengetriebe auch Nachteile: Sie sind empfindlich gegen Überlastung und haben eine geringere Lebensdauer als andere Übertragungselemente, so dass zur Übertragung von Antriebsleistungen zwischen Wellen und ähnlichen rotierenden Systemen auch weiterhin Einsatzmöglichkeiten für konventionelle Riemenantriebe als kraftschlüssiges Zugmittel interessant sind.For the transmission of drive power between shafts and similar rotating systems various technical solutions are known. If out Functional aspects of a synchronous power transmission from the drive to the Downforce is necessary, preferably positive-locking transmission elements used with gear, chain or toothed belt drives. The latter two variants give advantages, provided the axles the waves to be brought into operative connection with each other have relatively large distances. Here, chain gears have proven themselves for numerous applications, for example for the technically demanding drive of the camshafts on internal combustion engines. A disadvantage of chain drives, however, is the necessary lubrication and those at a wear of chain and sprocket significantly increasing noise emission. That's why increasingly using toothed belt transmissions instead of chain drives, which unlike the chain does not require lubrication and largely Insensitive to dust and water. Furthermore, they point a low mass, are due to the strong material damping (rubber and Plastic) hardly for Transverse vibrations susceptible and emit less noise as chains. However, toothed belt transmissions also have disadvantages: They are sensitive to overloading and have a lower life than other transmission elements, so that for transmission of drive power between shafts and similar rotating systems also continue to use for conventional Belt drives as non-positive Traction means are interesting.

Aus DE 298 05 792 U1 ist ein stufenlos regelbares Zugmittelgetriebe mit einem endlosen Zugmittel und jeweils einer Zugmittelscheibe auf der Antriebs- und der Abtriebswelle bekannt. Als Zugmittel wird ein kraftschlüssig über die Zugmittelscheiben geführter Riemen verwendet. Mindestens eine Zugmittelscheibe besteht aus zwei Kegelscheiben, deren Abstand zueinander durch eine axiale Verschiebung verändert werden kann. Somit ändert sich der wirksame Durchmesser dieser Zugmittelscheibe und folglich das Verhältnis der Übersetzung zwischen Antrieb und Abtrieb.Out DE 298 05 792 U1 is a continuously variable traction mechanism with an endless traction means and each a pulley on the drive and the output shaft known. As traction means a non-positively guided over the Zugmittelscheiben belt is used. At least one pulley consists of two conical disks whose distance from each other can be changed by an axial displacement. Thus, the effective diameter of the pulley and thus the ratio of the transmission between the drive and output changes.

Gegenstand von DE 298 12 481 U1 ist eine ähnliche technische Lösung, bei der ebenfalls durch Änderung des wirksamen Durchmessers von mindestens einer Riemenscheibe das Übersetzungsverhältnis eines Zugmittelgetriebes stufenlos verändert werden kann. Hierfür wird ein sog. Variator mit zwei im Durchmesser veränderbaren Keilriemenrädern, einem feststehenden Keilriemenrad und zwei axial verschiebbaren Keilriemenscheiben benutzt.Subject of DE 298 12 481 U1 is a similar technical solution, in which also by changing the effective diameter of at least one pulley, the gear ratio of a traction mechanism can be changed continuously. For this purpose, a so-called. Variator with two variable in diameter V-belt pulleys, a fixed V-belt pulley and two axially displaceable V-belt pulleys is used.

In US 4 838 834 wird ein stufenlos verstellbares Zugmittelgetriebe mit einem Keilriemen beschrieben, dessen Übersetzung durch einen Verstellmechanismus verstellt wird, der einen Keilriemen und einen parallel angeordneten Zahnriemen umfasst. Zur Verstellung des Getriebes wird über einen Hebel und einen Keilmechanismus die axial bewegliche Kegelscheibe einer Riemenscheibe axial verstellt, wodurch eine Differenzdrehzahl zwischen der Zahnriemenscheibe und der Antriebswelle hervorgerufen wird, die durch einen Gewindeeingriff eine axiale Verstellung einer Losscheibe und damit der Übersetzung des Getriebes bewirkt. Allerdings kann mit dieser Konstruktion ein Schlupf der Keilriemen weder detektiert noch kompensiert werden.In US 4,838,834 is described a continuously variable traction mechanism with a V-belt, the translation is adjusted by an adjusting mechanism comprising a V-belt and a parallel timing belt. To adjust the gearbox, the axially movable conical pulley of a pulley is axially adjusted via a lever and a wedge mechanism, whereby a differential speed between the toothed belt pulley and the drive shaft is caused, which causes by a threaded engagement axial displacement of a loose pulley and thus the transmission ratio. However, with this construction, slippage of the V-belts can neither be detected nor compensated.

Mit den oben beschriebenen technischen Lösungen kann primär das Übersetzungsverhältnis eines Zugmittelgetriebes verändert werden, ohne dass hierbei Aspekte des Schlupfes berücksichtigt werden. Ein Schlupf ist jedoch bei Verwendung von Riemen (außer bei Zahnriemen) unvermeidlich. Dies hat zwangsläufig zur Folge, dass die Übertragung der Antriebsleistung nicht synchron erfolgt und eine lastabhängige Drehzahlreduzierung der anzutreibenden Komponenten auftritt. Während ein geringer Schlupf für zahlreiche Einsatzfälle weitgehend unerheblich ist, muss er für Anwendungen vermieden werden, bei denen eine exakt wiederkehrende Positionszuordnung von kinematisch mit verschiedenen rotierenden Systemen zusammenhängenden Elementen notwendig ist. Diesbezüglich typische Anwendungen mit einem ständig synchronen Antrieb sind beispielsweise im Automobilbau der Antrieb der Nockenwellen zur Ventilbeta tigung der Brennkraftmaschine oder der Antrieb von zwei teilweise ineinander greifenden Scheibenwischern an der Frontscheibe. Hierfür werden Übertragungselemente benötigt, die in jedem Betriebszustand eine synchrone Zuordnung ohne Schlupfwirkung gewährleisten.With The technical solutions described above can primarily the gear ratio of a Traction mechanism changed without taking into account aspects of slippage become. Slippage is, however, when using belts (except at Timing belt) inevitable. This inevitably results in the transfer the drive power is not synchronous and a load-dependent speed reduction the components to be driven occurs. While a slight slip for many applications largely irrelevant, it must be avoided for applications where an exactly recurring position assignment of kinematical necessary with various rotating systems related elements is. In this regard, typical applications are with a constantly synchronous drive For example, in the automotive industry, the drive of the camshaft for Ventilbeta tion of the internal combustion engine or the drive of two partially intermeshing windscreen wipers on the windscreen. Therefor become transmission elements needed in each operating state, a synchronous assignment without slip effect guarantee.

Bei einem Zugmittelgetriebe gemäß EP 0 222 929 B1 wird zur Vermeidung von Schlupf der wirksame Durchmesser des Bauteils verändert, auf dem ein riemenförmiges Zugmittel umläuft. Hierfür wird eine Doppelscheibe mit zwei Kegelscheiben verwendet, die auf einer gemeinsamen Nabe abgestützt sind und deren Abstand zueinander durch eine axiale Verschiebung von mindestens einer dieser Kegelscheiben verändert werden kann. Zur Betätigung der Kegelscheibe ist eine aufwendige Nockenkonstruktion vorgesehen, welche beim Rutschen des Riemens eine Lageänderung bewirkt. Somit ändert sich der Durchmesser dieser Doppelscheibe im Bereich der Riemenabstützung und der aufgetreten Schlupf wird kurzfristig unterbunden.In a traction mechanism according to EP 0 222 929 B1 To avoid slippage, the effective diameter of the component is changed, on which a belt-shaped traction means revolves. For this purpose, a double disc is used with two conical disks, which are supported on a common hub and their distance from one another by an axial displacement of at least one of these conical disks can be changed. To operate the conical disk, a complex cam construction is provided, which causes a change in position when the belt slips. Thus, the diameter of this double disc in the area of the belt support changes and the slip that occurs is prevented in the short term.

Aus DE 298 16 693 U1 ist ein Riemenantrieb mit einer Antriebsrolle und mindestens einer Abtriebsrolle bekannt, wobei auf der Antriebsrolle oder auf einem mit dieser verbundenen Drehteil sowie auf dem Riemen jeweils Markierungen als Umfangsteilung aufgebracht sind. Mit einer zugeordneten Erkennungseinrichtung werden diese Markierungen ständig erfasst. Sobald ein Schlupf zwischen der Antriebsrolle und dem Riemen auftritt, entsteht ein Versatz zwischen den als Umfangsteilung aufgebrachten Markierungen der beiden Bauteile. Die Erkennungseinrichtung erfasst diesen Versatz durch die nunmehr veränderte zeitliche Detektion der Markierungen als Indiz für das Auftreten von Schlupf und aktiviert eine Stelleinrichtung. Die Stelleinrichtung umfasst eine mit dem Riemen in Wirkverbindung stehende Spannrolle, die mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch betätigt wird. Durch die somit realisierbare Beaufschlagung des Riemens mit unterschiedlichen Dehnungskräften wird in jedem Betriebspunkt eine funktionsfähige Wirkverbindung zwischen Antriebsrolle und Riemen erreicht, so dass ein Schlupf weitgehend ausgeschlossen ist.Out DE 298 16 693 U1 is a belt drive with a drive roller and at least one driven pulley known, wherein on the drive roller or on a rotary member connected thereto and on the belt respectively markings are applied as circumferential pitch. With an associated detection device, these markers are constantly detected. As soon as a slip occurs between the drive roller and the belt, an offset occurs between the markings of the two components applied as circumferential pitch. The detection device detects this offset by the now changed temporal detection of the markers as an indication of the occurrence of slip and activates an actuating device. The adjusting device comprises a tensioning roller operatively connected to the belt, which is actuated mechanically, pneumatically, hydraulically or by an electric motor. By thus realizable loading of the belt with different tensile forces a functional operative connection between the drive roller and belt is achieved at each operating point, so that slippage is largely excluded.

In DE 196 38 277 A1 wird ein Zugmittelgetriebe beschrieben, das zwei Sensoren zur Erfassung der Relativposition zwischen einem Riemen und dem jeweiligen Sensor aufweist. Sobald ein Schlupf zwischen der Antriebsrolle und dem Riemen auftritt, ändert sich die Relativposition zwischen Riemen und Sensor. Daraufhin wird eine Stelleinrichtung aktiviert, mit welcher der wirksame Durchmesser des Bauteils verändert wird, auf dem der Riemen umläuft. Dies ist vorzugsweise eine Kegelscheibe, die auf einer Nabe axial verlagerbar angeordnet ist. Durch die Verlagerung der Kegelscheibe bleibt in jedem Betriebspunkt eine Wirkverbindung zwischen Antrieb und Riemen erhalten, so dass auch bei dieser Konstruktion ein Schlupf weitgehend ausgeschlossen ist.In DE 196 38 277 A1 a traction mechanism is described which has two sensors for detecting the relative position between a belt and the respective sensor. As soon as slippage occurs between the drive roller and the belt, the relative position between the belt and the sensor changes. Then, an actuator is activated, with which the effective diameter of the component is changed, on which the belt rotates. This is preferably a conical disk, which is arranged axially displaceable on a hub. Due to the displacement of the conical disk, an operative connection between the drive and the belt is maintained at each operating point, so that even with this design, slippage is largely ruled out.

Mit den benannten Konstruktionen ist es grundsätzlich möglich, das Schlupfverhalten von Zugmittelgetrieben zu verbessern. Dennoch besteht weiterhin Entwicklungsbedarf, wobei insbesondere ein einfacher Aufbau und eine hohe Funktionssicherheit angestrebt werden.With the named constructions, it is in principle possible, the slip behavior of traction transmissions to improve. Nevertheless, it persists Development needs, in particular a simple structure and a high reliability should be sought.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zugmittelgetriebe zu schaffen, das eine ausreichende Stabilität gegen kurzzeitige Überlastung sowie eine hohe Lebensdauer aufweist und in jedem Betriebszustand eine synchrone Übertragung von Antriebsleistungen zwischen Wellen und ähnlichen rotierenden Systemen ermöglicht. Hierbei soll beim Auftreten von Schlupf ein schneller Eingriff in die Wirkverbindung zwischen den Übertragungselementen erreicht werden.task The invention is to provide a traction mechanism, the one sufficient stability against short-term overload and has a long service life and in any operating condition a synchronous transmission of drive power between shafts and similar rotating systems allows. This should be a quick intervention in the occurrence of slippage the operative connection between the transmission elements be achieved.

Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Erkennungseinrichtung für Schlupf ein formschlüssiges Zugmittel umfasst, das parallel zum kraftschlüssigen Zugmittel verlaufend angeordnet ist und über jeweils eine mit dem formschlüssigen Zugmittel in Wirkverbindung stehende Scheibe auf der Antriebswelle und auf der Abtriebswelle geführt ist und indem eine Stelleinrichtung mindestens ein Verstellelement umfasst, das zwischen einer beweglichen Kegelscheibe einer Doppelscheibe und der zur Doppelscheibe gerichteten Stirnfläche von zumindest einer mit dem formschlüssigen Zugmittel in Wirkverbindung stehenden Scheibe angeordnet ist, wobei zumindest die mit dem formschlüssigen Zugmittel in Wirkverbindung stehende Scheibe auf einer der beiden Wellen relativ zur beweglichen Kegelscheibe der Doppelscheibe verdrehbar ausgestaltet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren Merkmale im Ausführungsbeispiel beschrieben werden.The Task is solved by a detection device for slip a positive traction means includes, extending parallel to the non-positive traction means is arranged and over one with the positive Traction means operatively connected disc on the drive shaft and guided on the output shaft is and by an adjusting device at least one adjusting element that covers between a movable conical disc of a double disc and the double disc facing end face of at least one with the form-fitting Traction means is arranged in operatively connected disk, wherein at least the one with the positive Traction means operatively connected disc on one of the two Shafts rotatable relative to the movable conical disk of the double disc is designed. Advantageous embodiments are the subject of dependent Claims, their features in the embodiment to be discribed.

Das erfindungsgemäße Zugmittelgetriebe betrifft eine Kombination eines kraftschlüssigen Zugmittels mit einem formschlüssigen Zugmittel. Das kraftschlüssige Zugmittel, ein Flachriemen oder ein Keilriemen, wird als Belastungsträger eingesetzt. Das formschlüssige Zugmittel, ein Zahnriemen oder auch eine Kette, wird zur Erkennung von Abweichungen bezüglich der Synchronität eingesetzt. Dieses formschlüssige Zugmittel wird während des Betriebes des Zugmittelgetriebes relativ gering beansprucht, so dass trotz einer geringen Dimensionierung gegenüber bisher üblichen Konstruktionen eine verbesserte Lebensdauer und Funktionssicherheit erreicht wird.The Zugmittelgetriebe invention relates to a combination of a non-positive Traction means with a positive Traction means. The non-positive Traction means, a flat belt or a V-belt, is used as a load carrier. The positive Traction means, a toothed belt or a chain, is for detection of deviations regarding synchronicity used. This form-fitting Traction means is during the operation of the Zugmittelgetriebes claimed relatively low, so that despite a small dimensioning compared to usual Constructions an improved life and reliability achieved becomes.

Weiterhin gewährleistet das erfindungsgemäße Zugmittelgetriebe eine gute Stabilität gegen kurzzeitige Überlastungen, indem als eigentlicher Belastungsträger ein Riemen eingesetzt wird, dessen Unempfindlichkeit gegenüber kurzzeitiger Überlastung bekannt ist. Die Synchronität der Leistungsübertragung wird durch Regulierung der Übersetzung in einer Größenordnung von etwa 1% bis 2% am kraftschlüssigen Zugmittel erzielt, d.h., ein beim Lastlauf auftretender Schlupf wird durch entsprechende Änderung der Übersetzung am Zugmittel kompensiert, wobei die Übersetzung durch Änderung des wirksamen Durchmessers für die Abstützung des Zugmittels realisiert wird. Somit ist in jedem Betriebszustand eine synchrone Übertragung von Antriebsleistungen zwischen Wellen und ähnlichen rotierenden Systemen möglich, weil beim Auftreten von Schlupf ein schneller Eingriff in die Wirkverbindung zwischen den Übertragungselementen gewährleistet ist.Furthermore, the traction mechanism according to the invention ensures good stability against short-term overloads by using a strap as the actual load carrier whose insensitivity to short-term overloading is known. The synchronicity of the power transmission is achieved by regulating the translation in the order of about 1% to 2% of the non-positive tension means, ie, a slip occurring during the load run is by appropriate Changes in the translation compensated on traction means, wherein the translation is realized by changing the effective diameter for the support of the traction means. Thus, a synchronous transmission of drive power between shafts and similar rotating systems is possible in any operating condition, because a rapid intervention in the operative connection between the transmission elements is ensured when slip occurs.

Als kraftschlüssiges Zugmittel sind sowohl Flachriemen als auch Keilriemen geeignet. Bei Verwendung von Flachriemen kann die erforderliche Regulierung der Übersetzung durch elastische Größenänderung der Riemenscheiben oder seitliche Verschiebung der Riemen auf konischen Riemenscheiben erfolgen. Bei der bevorzugten Verwendung von Keilriemen kann die Übersetzung durch axiale Verschiebung der Kegelscheibe reguliert werden. Die Energie für die Betätigung der Stellelemente zur Änderung der Übersetzung kann als Hilfsenergie (z.B. elektrisch oder hydraulisch) zugeführt oder der vom Getriebe an sich übertragenen Energie entnommen werden.When non-positive Traction means are suitable both flat belt and V-belt. When using flat belts, the required regulation the translation by elastic resizing the pulleys or lateral displacement of the belt on conical Pulleys are made. In the preferred use of V-belts can the translation be regulated by axial displacement of the conical disk. The energy for the activity the control elements to change the translation can be supplied as auxiliary power (e.g., electric or hydraulic) or the transmitted from the transmission itself Energy to be taken.

Dieses Zugmittelgetriebe ist grundsätzlich für verschiedenartige Anwendungen geeignet, bei denen Antriebsleistungen zwischen Wellen und ähnlichen rotierenden Systemen zu übertragen sind. Eine bevorzugte Anwendung sind hierbei Einsatzfälle, bei denen eine exakt wiederkehrende Positionszuordnung von kinematisch mit verschiedenen rotierenden Systemen zusammenhängenden Elementen notwendig ist, wie dies beispielsweise für den synchronen Antrieb der Nockenwellen zur Ventilbetätigung der Brennkraftmaschine zutrifft.This Traction mechanism is basically for various types Suitable applications where drive power between shafts and similar to transmit rotating systems are. A preferred application here are applications, in which is an exactly recurring position assignment of kinematics necessary with various rotating systems related elements is, as for example for the synchronous drive of the camshafts for valve actuation of Internal combustion engine applies.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described. Show it:

1 das grundsätzliche Wirkprinzip eines Zugmittelgetriebes mit Schlupfreduzierung 1 the basic operating principle of a traction mechanism with slip reduction

2 das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Zugmittelgetriebes mit mechanischer Regulierung der Übersetzung am kraftschlüssigen Zugmittel 2 the functional principle of a traction mechanism according to the invention with mechanical regulation of the translation on non-positive traction means

3 die Konstruktion des Zugmittelgetriebes an der Antriebsseite in Schnittdarstellung 3 the construction of the traction mechanism on the drive side in a sectional view

4a eine erste Ausführung einer Verstelleinheit 4a a first embodiment of an adjustment

4b eine zweite Ausführung einer Verstelleinheit 4b a second embodiment of an adjustment

4c eine dritte Ausführung einer Verstelleinheit 4c a third embodiment of an adjustment

5 die Konstruktion des Zugmittelgetriebes an der Abtriebsseite in Schnittdarstellung 5 the construction of the traction mechanism on the output side in a sectional view

1 zeigt das Wirkprinzip eines Zugmittelgetriebes mit Schlupfreduzierung, das aus einem Schlupfzugmittel, einem Regler und einem Verstellmechanismus besteht. Um die Synchronität des Getriebes zu gewährleisten, wird die Genauigkeit der Synchronisation ständig vom Regler überwacht. Bei Abweichung von einer synchronen Übertragung wird eine Regelausgangsgröße "y" aus dem Vergleich von Regelgröße "x" und Sollwert "w" abgeleitet. Entsprechend dieser Regelausgangsgröße "y" wird an den Abstütz- bzw. Führungselementen des kraftschlüssigen Zugmittels durch einen Verstellmechanismus eine Verstellung mit einer Stellgröße "Y" durchgeführt. Für die Regel- und Verstelleinheiten können mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Funktionsprinzipien angewendet werden. Dieses grundsätzliche Wirkprinzip zur Unterbindung von Schlupf an einem Zugmittelgetriebe ist an sich bekannt, so dass auf nähere Erläuterungen verzichtet werden kann. Wesentlich im vorliegenden Sachverhalt ist jedoch die konkrete Umsetzung des an sich abstrakten Wirkprinzips, die nachfolgend näher erläutert wird. 1 shows the operating principle of a traction mechanism with slip reduction, which consists of a slip traction, a controller and an adjustment mechanism. To ensure the synchronicity of the gearbox, the accuracy of the synchronization is constantly monitored by the controller. In the event of a deviation from a synchronous transmission, a control output variable "y" is derived from the comparison of controlled variable "x" and setpoint "w". According to this control output variable "y" an adjustment with a manipulated variable "Y" is performed on the support or guide elements of the non-positive tension means by an adjusting mechanism. Mechanical, hydraulic, pneumatic or electrical operating principles can be used for the regulating and adjusting units. This fundamental mode of action for suppressing slip on a traction mechanism is known per se, so that it is possible to dispense with more detailed explanations. However, what is essential in the present situation is the concrete implementation of the inherently abstract principle of operation, which is explained in more detail below.

Aus 2 ist das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Zugmittelgetriebes mit mechanischer Regulierung der Übersetzung am kraftschlüssigen Zugmittel ersichtlich. Demzufolge wird als eigentlicher Belastungsträger ein kraftschlüssiges Zugmittel mit keilförmigem Querschnitt 10 mit verstellbaren Kegelscheiben zum Variieren der Übersetzung verwendet. Als Erkennungseinrichtung für auftretenden Schlupf wird ein formschlüssiges Zugmittel 11 verwendet, das indirekt und ständig die Synchronität des gesamten Getriebes überwacht und jede auftretende Asynchronität registriert. Bei plötzlicher Erhöhung der Getriebebelastung tritt am kraftschlüssigen Zugmittel 10 stärkerer Schlupf auf. Daraus folgt eine Asynchronität (Regelgröße "x") und das formschlüssige Zugmittel 11 reagiert mit einer Zunahme seiner Belastung (Rückführgröße "r"). Unter der Wirkung der Rückführgröße "r" wird das axiale Kräftegleichgewicht (Führungsgröße "w") am Verstellmechanismus als Vergleichsglied gestört. Daraufhin entsteht eine axiale Kräftedifferenz (Regeldifferenz "e"), d.h., eine axiale resultierende Kraft (Regelausgangsgröße "y") am Verstellmechanismus (Regler). Unter Wirkung der Regelausgangsgröße "y" wird die Kegelscheibe des Verstellmechanismus (Steller) verschoben (Stellgröße "Y"). Dadurch wird eine Einstellung der notwendigen Übersetzung am kraftschlüssigen Zugmittel 10 bewirkt, so dass der Verstellvorgang mit einem neuen systeminternen Belastungsgleichgewicht beendet wird. Während des Verstellvorgangs zur Vermeidung von Schlupf trägt das formschlüssige Zugmittel 11 neben seiner Mess- und Regulierungsfunktion zwangsläufig auch einen relativ kleinen Anteil der Getriebebelastung mit. Diese Belastung ist allerdings gering, so dass eine Beschädigung des formschlüssigen Zugmittels 11 ausgeschlossen ist.Out 2 is the operating principle of a traction mechanism according to the invention with mechanical regulation of the translation on non-positive tension means visible. Consequently, as the actual load carrier is a non-positive tension means with wedge-shaped cross-section 10 used with adjustable conical discs to vary the ratio. As a recognition device for occurring slip is a positive traction means 11 used, which indirectly and constantly monitors the synchronicity of the entire transmission and registers each occurring asynchronism. In case of a sudden increase in the transmission load occurs on non-positive tension means 10 stronger slippage on. This results in an asynchrony (controlled variable "x") and the positive traction means 11 responds with an increase in its load (feedback value "r"). Under the effect of the feedback variable "r", the axial force equilibrium (reference variable "w") is disturbed on the adjusting mechanism as a comparison element. This results in an axial force difference (control difference "e"), ie, an axial resulting force (control output variable "y") on the adjustment mechanism (controller). Under the effect of the control output variable "y", the conical disk of the adjusting mechanism (actuator) is displaced (manipulated variable "Y"). As a result, an adjustment of the necessary translation on non-positive tension means 10 causes so that the adjustment process is terminated with a new system internal load balance. During the adjustment process to avoid slippage carries the positive train medium 11 in addition to its measuring and regulating function inevitably also a relatively small proportion of the transmission load. However, this load is low, so that damage to the positive traction means 11 is excluded.

Das beschriebene Funktionsprinzip kann mit einer Konstruktion realisiert werden, deren erfindungsrelevante technische Merkmale in 3 bis 5 dargestellt sind.The functional principle described can be realized with a construction whose invention relevant technical features in 3 to 5 are shown.

Gemäß 3 sind auf einer Welle 1 (hier Antriebswelle) eine feste Kegelscheibe 4 und eine axial bewegliche Kegelscheibe 7 angeordnet. Die feste Kegelscheibe 4 ist mit einer Passfeder 2 auf der Welle 1 fixiert. Neben diesen Baugruppen (in der Zeichnung links) befindet sich ein Abstandsring 3. Die beiden Kegelscheiben 4 und 7 wirken funktionell als eine Doppelscheibe und treiben ein kraftschlüssiges Zugmittel an, das hier als ein Keilriemen 10 ausgestaltet ist.According to 3 are on a wave 1 (here drive shaft) a solid cone pulley 4 and an axially movable cone pulley 7 arranged. The solid cone pulley 4 is with a feather key 2 on the wave 1 fixed. In addition to these assemblies (left in the drawing) is a spacer ring 3 , The two conical disks 4 and 7 Functionally act as a double disc and drive a non-positive traction means, here as a V-belt 10 is designed.

Als formschlüssiges Zugmittel wird im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Zahnriemen 11 verwendet, der auf einer Zahnscheibe 12 geführt ist. Alternativ könnte auch eine Kette als formschlüssiges Zugmittel verwendet werden, die auf einem entsprechenden Kettenrad geführt würde. Gemäß der Zeichnung ist jedoch der Welle 1 unter Zwischenschaltung eines Lagerträgers 15, eines Lagers 14 und einer Zahnscheibe 12 ein Zahnriemen 11 zugeordnet. Der Zahnriemen 11 ist als Erkennungseinrichtung für Schlupf ausgelegt und verläuft parallel zum Keilriemen 10. Hierbei wird der Zahnriemen 11 über jeweils eine Zahnscheibe 12 auf der Antriebswelle (Welle 1 in 3) und auf der Abtriebswelle (Welle 1 in 5) formschlüssig geführt. Neben diesen Baugruppen (in der Zeichnung rechts) befindet sich eine Kontermutter 16.As positive traction means in the embodiment shown, a toothed belt 11 used on a toothed wheel 12 is guided. Alternatively, a chain could be used as positive traction means, which would be performed on a corresponding sprocket. According to the drawing, however, the shaft 1 with the interposition of a bearing carrier 15 , a warehouse 14 and a toothed disc 12 a toothed belt 11 assigned. The timing belt 11 is designed as a slip detection device and runs parallel to the V-belt 10 , Here is the timing belt 11 each with a toothed disc 12 on the drive shaft (shaft 1 in 3 ) and on the output shaft (shaft 1 in 5 ) guided positively. In addition to these assemblies (right in the drawing) is a lock nut 16 ,

Zumindest die Zahnscheibe 12 auf der Antriebswelle (Welle 1 in 3) ist relativ zur beweglichen Kegelscheibe 7 der aus dieser und der festen Kegelscheibe 4 gebildeten Doppelscheibe verdrehbar ausgestaltet. Außerdem ist der axiale Abstand zwischen der Zahnscheibe 12 und der festen Kegelscheibe 4 durch eine Abstandbuchse 9 festgelegt.At least the toothed disc 12 on the drive shaft (shaft 1 in 3 ) is relative to the movable cone pulley 7 the out of this and the solid cone pulley 4 formed double disc designed rotatable. In addition, the axial distance between the toothed disc 12 and the solid cone pulley 4 through a spacer bush 9 established.

Weiterhin ist mindestens ein Verstellelement 13 vorgesehen, das als Stelleinrichtung ausgelegt ist. In einer vorteilhaften Ausführung können drei diesbezügliche Verstellelemente 13 verwendet werden. Unabhängig von ihrer konkreten Anzahl sind die Verstellelemente 13 zwischen der beweglichen Kegelscheibe 7 und der zu dieser gerichteten Stirnfläche der Zahnscheibe 12 angeordnet und bilden in ihrem Wirkungszusammenhang ein mehrgängiges Gewindeelement. Bei Schlupf am Keilriemen 10 wird die Bewegung bzw. Belastung der Zahnscheibe 12 durch die Verstellelemente 13 in die bewegliche Kegelscheibe 7 eingeleitet. Hierfür weisen die Verstellelemente 13 jeweils keilförmige und entsprechend 4a in einem Steigungswinkel "δ" zur Umlaufbahn der Zahnscheibe 12 angeordnete Kontaktlaufflächen auf.Furthermore, at least one adjusting element 13 provided, which is designed as an adjusting device. In an advantageous embodiment, three relevant adjustment can 13 be used. Regardless of their concrete number are the adjusting elements 13 between the movable cone pulley 7 and the directed to this end face of the toothed disc 12 arranged and form in their context of effect a multi-start threaded element. With slippage on the V-belt 10 becomes the movement or load of the toothed disc 12 through the adjusting elements 13 into the movable cone pulley 7 initiated. For this purpose, the adjusting elements 13 each wedge-shaped and corresponding 4a in a pitch angle "δ" to the orbit of the toothed wheel 12 arranged contact surfaces on.

Aus 4 ist ersichtlich, dass die Kontaktlaufflächen unterschiedlich ausgestaltet werden können. Gemäß 4a weisen die Verstellelemente 13 eine einseitig ausgebildete Kontaktlauffläche auf, so dass die Funktion nur in einer Drehrichtung möglich ist. Alternativ können die Verstellelemente 13 gemäß 4b auch eine beidseitig ausgebildete Kontaktlauffläche aufweisen. Unabhängig von der jeweils konkreten Ausgestaltung ergeben sich Vorteile, sofern den Kontaktlaufflächen der Verstellelemente 13 gemäß 4c zylinderförmige oder kugelförmige Wälzkörper zugeordnet werden. Somit werden die Reibkräfte zwischen den Bauteilen reduziert.Out 4 it can be seen that the contact surfaces can be configured differently. According to 4a have the adjusting elements 13 a one-sided trained contact surface, so that the function is possible only in one direction of rotation. Alternatively, the adjusting elements 13 according to 4b also have a contact surface formed on both sides. Regardless of the specific embodiment, there are advantages, provided that the contact surfaces of the adjustment 13 according to 4c cylindrical or spherical rolling elements are assigned. Thus, the frictional forces between the components are reduced.

Die feste Kegelscheibe 4 weist mehrere axial verlaufende Durchbrüche auf, in denen jeweils eine Buchse 6 zur Aufnahme eines Führungsstiftes 5 abgestützt ist. Dieser Führungsstift 5 wird mit einem aus der festen Kegelscheibe 4 hervorstehenden Abschnitt einer konturgleichen Ausnehmung der beweglichen Kegelscheibe 7 zugeordnet.The solid cone pulley 4 has a plurality of axially extending openings, in each of which a socket 6 for receiving a guide pin 5 is supported. This guide pin 5 comes with one out of the solid cone pulley 4 protruding portion of a contour-like recess of the movable cone pulley 7 assigned.

Die bewegliche Kegelscheibe 7 ist mittels Federkraft in Richtung der festen Kegelscheibe 4 beaufschlagbar. Dies wird gemäß 5 beispielsweise auf der Abtriebsseite erreicht, indem zwischen der beweglichen Kegelscheibe 7 und der Zahnscheibe 12 ein freier Bauraum ausgestaltet ist, in dem eine Druckfeder 8 angeordnet ist. Die Druckfeder 8 (z.B. eine Tellerfeder) ist jeweils an der Zahnscheibe 12 und an der beweglichen Kegelscheibe 7 abgestützt. In einer etwas modifizierten Ausführung wird die Beaufschlagung mit einer Federkraft gemäß 3 beispielsweise auf der Antriebsseite erreicht, indem zwischen der beweglichen Kegelscheibe 7 und einem auf der Welle 1 fest angeordneten Lagerträger 15 für die Zahnscheibe 12 ein freier Bauraum ausgestaltet ist, in dem sich ebenfalls eine Druckfeder 8 (z.B. zwei Tellerfedern) befindet, die hier jedoch am Lagerträger 15 und an der beweglichen Kegelscheibe 7 abgestützt ist.The movable cone pulley 7 is by spring force in the direction of the solid cone pulley 4 acted upon. This will be according to 5 For example, on the output side achieved by moving between the movable cone pulley 7 and the toothed disc 12 a free space is designed, in which a compression spring 8th is arranged. The compression spring 8th (eg a disc spring) is in each case on the toothed disc 12 and on the movable cone pulley 7 supported. In a somewhat modified embodiment, the application of a spring force according to 3 For example, on the drive side achieved by moving between the movable cone pulley 7 and one on the wave 1 fixed bearing carrier 15 for the toothed disc 12 a free space is designed, in which also a compression spring 8th (Eg two disc springs), but here on the bearing carrier 15 and on the movable cone pulley 7 is supported.

Bei auftretendem Schlupf wird folgendes Funktionsprinzip vom Zugmittelgetriebe realisiert:
Am Keilriemen 10 entsteht beim Lastaufbau proportional zur Belastung ein Schlupf. In dessen Folge läuft der Keilriemen 10 dem Zahnriemen 11 nach, wodurch eine zusätzliche Belastung des Zahnriemens 11 (Rückführgröße "r") auftritt. Diese Zunahme der Belastung des Zahnriemens 11 (Umfangskraft) ergibt eine Störung des axialen Kräftegleichgewichts (Führungsgröße "w") an den Verstellelementen. Unter Wirkung der resultierenden axialen Kraft (Regelausgangsgröße "y") verschieben sich die Verstellelemente 13 entlang der auflaufenden Kontaktlaufflächen. Somit wird die bewegliche Kegelscheibe 7 in Richtung der festen Kegelscheibe 4 axial verschoben (Stellgröße "Y"). Dies führt zur Vergrößerung des wirksamen Laufdurchmessers der aus den beiden Kegelscheiben 4 und 7 gebildeten Doppelscheibe an der Antriebsseite. Sofern auch die Abtriebsseite verstellbar ausgestaltet ist, nimmt der Abtriebslaufradius unter Wirkung der zunehmenden Riemenverspannung gleichzeitig ab und folglich ändert sich die Übersetzung am Keilriemen 10. Diese Verstellung dauert so lange an, bis sich die effektive Übersetzung am Keilriemen 10 der geometrischen Übersetzung am Zahnriemen 11 angeglichen hat und folglich der Schlupf unterbunden ist.When slip occurs, the following operating principle is realized by the traction mechanism:
On the V-belt 10 occurs during load buildup proportional to the load a slip. As a result, the V-belt runs 10 the timing belt 11 after, which adds an extra load on the timing belt 11 (Feedback variable "r") occurs. This increase in the load of the toothed belt 11 (Peripheral force) results in a disturbance of the axial force equilibrium (command variable "w") on the adjusting elements. Under the effect of the resulting axial force (control output variable "y"), the adjusting elements shift 13 along the leading contact surface chen. Thus, the movable cone pulley 7 in the direction of the solid cone pulley 4 axially shifted (manipulated variable "Y"). This leads to an increase in the effective running diameter of the two conical disks 4 and 7 formed double disc on the drive side. If also the output side is designed to be adjustable, the output running radius decreases simultaneously under the effect of increasing belt tension and consequently the transmission ratio changes on the V-belt 10 , This adjustment lasts until the effective translation on the V-belt 10 the geometric translation on the timing belt 11 has adjusted and thus the slip is prevented.

11: Welle (Antriebs- oder Abtriebswelle)wave (Drive or output shaft)
22: PassfederAdjusting spring
33: Abstandsringspacer ring
44: Kegelscheibe, festConical disk, firmly
55: Führungsstiftguide pin
66: BuchseRifle
77: Kegelscheibe, beweglichConical disk, movable
88th: Druckfedercompression spring
99: Abstandbuchsespacer bushing
1010: kraftschlüssiges Zugmittel/Keilriemennon-positive traction means / V-belt
1111: formschlüssiges Zugmittel/Zahnriemenpositive traction means / toothed belt
1212: Zahnscheibetoothed washer
1313: Verstellelementeadjusting
1414: Lagercamp
1515: Lagerträgerbearing bracket
1616: Kontermutterlocknut
PP: Übertragungsleistung/GesamtbelastungTransmission power / Total load
P_K P _K: Übertragungsleistung durch Keilriementransmission power by V-belt
P_Z P _z: Übertragungsleistung durch Zahnriementransmission power through toothed belt
ee: RegeldifferenzControl difference
rr: RückführgrößeFeedback variable
ww: Führungsgrößecommand variable
xx: Regelgrößecontrolled variable
yy: RegelausgangsgrößeControl output size
YY: Stellgrößemanipulated variable
δδ: Steigungswinkel am Verstellelementlead angle on the adjustment

Claims

Traction mechanism with non-positive tension means and adjustable ratio for transmitting drive power between shafts, wherein a non-positive tension means is guided via a respective pulley on a drive shaft and on an output shaft, wherein at least one of the traction pulleys is designed as a double disc and has two supported on a common hub conical disks whose distance from each other by axial displacement of at least one conical disk is variable, wherein for the actuation of the conical disks, a detection device is provided which activates upon detection of slip between the drive and / or the output shaft and the traction means an actuating device with which the distance the two conical disks and consequently the diameter of the double disk which is effective for the support of the traction means can be varied, characterized in that the identification device has a form-locking traction means ( 11 ), which parallel to the non-positive traction means ( 10 ) is arranged to extend and in each case one with the positive traction means ( 11 ) operatively connected disc ( 12 ) is guided on the drive shaft and on the output shaft and that the adjusting device at least one adjusting element ( 13 ), which between a movable cone pulley ( 7 ) of the double disc and the double disc directed end face of at least one with the positive traction means ( 11 ) operatively connected disc ( 12 ), wherein at least the with the positive traction means ( 11 ) operatively connected disc ( 12 ) on one of the two shafts ( 1 ) relative to the movable cone pulley ( 7 ) of the double disc is configured rotatable.

Traction mechanism according to claim 1, characterized in that the adjusting elements ( 13 ) each wedge-shaped and at a pitch angle (δ) to the orbit of the positive traction means ( 11 ) operatively connected disc ( 12 ) have arranged contact surfaces.

Traction mechanism according to claim 2, characterized in that the adjusting elements ( 13 ) have a one-sided contact surface.

Traction mechanism according to claim 2, characterized in that the adjusting elements ( 13 ) have a contact surface formed on both sides.

Traction mechanism according to claim 2, characterized in that the contact surfaces of the adjusting elements ( 13 ) are assigned cylindrical or spherical rolling elements.

Traction mechanism according to claim 1, characterized in that the double disc from a on a shaft ( 1 ) fixed conical disk ( 4 ) and one on the same shaft ( 1 ) arranged axially movable conical disk ( 7 ), wherein the fixed cone pulley ( 4 ) has a plurality of axially extending openings, in each of which a bushing ( 6 ) for receiving a guide pin ( 5 ) supported by a fixed cone pulley ( 4 ) projecting portion of a contour-like recess of the movable conical disk ( 7 ) and wherein the movable cone pulley ( 7 ) with a spring force in the direction of the fixed conical disk ( 4 ) can be acted upon.

Traction mechanism according to claim 6, characterized in that between the movable conical disk ( 7 ) and a toothed disc ( 12 ) a free one Space is designed in which one each on the toothed wheel ( 12 ) and on the conical disk ( 7 ) supporting compression spring ( 8th ) is arranged.

Traction mechanism according to claim 6, characterized in that between the movable conical disk ( 7 ) and one on the shaft ( 1 ) fixed bearing carrier ( 15 ) for a toothed disc ( 12 ) a free space is designed, in which one on each bearing carrier ( 15 ) and on the conical disk ( 7 ) supporting compression spring ( 8th ) is arranged.