DE102010025027A1

DE102010025027A1 - Kegelreibringgetriebe

Info

Publication number: DE102010025027A1
Application number: DE201010025027
Authority: DE
Inventors: Christoph Dräger; Werner Brandwitte; Ulrich Rohs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Kegelreibringgetriebe mit zwei voneinander um einen Spalt beabstandeten Reibkegeln, die über einen Reibring, der durch den Spalt hindurch um einen der beiden Reibkegel umläuft und entlang des Spaltes über eine frei entlang eines Verstellbrückenweges verlagerbare Verstellbrücke verlagerbar angeordnet ist, wobei die Verstellbrücke über eine axiale Führungseinrichtung gelagert ist und eine Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung mittels einer parallel positionierbaren Gleitschiene angesteuert ist. (exakte Ansteuerung)

Description

Die Erfindung betrifft Kegelreibringgetriebe mit zwei voneinander um einen Spalt beabstandeten Reibkegeln, die über einen Reibring, der durch den Spalt hindurch um einen der beiden Reibkegel umläuft und entlang des Spaltes über eine frei entlang eines Verstellbrückenweges verlagerbare Verstellbrücke verlagerbar angeordnet ist, wobei die Verstellbrücke über eine axiale Führungseinrichtung gelagert ist und eine Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels aufweist.
Derartige Kegelreibringgetriebe sind aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise in der WO 2006/012892 A2 beschrieben, bekannt, wobei dort die Verstellbrücke in einem Käfig, der durch zwei parallele seitlich der beiden Kegel angeordnete Achsen, die durch zwei Verbindungsstangen verbunden sind, als axiale Führungseinrichtung gehalten und axial gegenüber entlang dieser Achsen verlagerbar ist sowie eine Verstelleinrichtung aufweist, über welche ein Verstellwinkel des Reibrings beeinflusst werden kann.
In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet der Begriff „Verstellbrücke” eine Anordnung, die mit dem Reibring verlagert werden kann, jedoch nicht mit dem Reibring umläuft. Insofern muss die Verstellbrücke nicht zwingend eine Brückenform aufweisen. Andererseits soll die Verstellbrücke frei axial verlagerbar sein, so dass die Verstellbrücke insbesondere eine auf andere Weise bedingte Verlagerung des Reibringes, wie diese beispielsweise erfolgt, wenn der Reibring in seinem Winkel verstellt wird, folgen kann.
Im Sinne vorliegender Erfindung versteht man unter dem Begriff „Reibring” eine Einrichtung, mittels welcher zwischen den beiden Reibkegeln ein Kontakt hergestellt wird, so dass Kräfte, insbesondere Drehmomente, von einem Reibkegel auf den anderen Reibkegel übertragen werden können. Die korrespondierenden Reibkegel sind in der Regel achsparallel gegensinnig zueinander angeordnet, so dass die Spitze des einen Kegels auf der Seite des Stumpfes des anderen Kegels liegt und umgekehrt. Beide Kegel weisen darüber hinaus bevorzugt den gleichen Kegelwinkel auf, können jedoch unterschiedliche Radien aufweisen, um auf diese Weise eine Grundübersetzung des Kegelreibringgetriebes geeignet wählen zu können.
Es versteht sich, dass ein Reibring in einer anderen Ausführungsform auch der Gestalt sein kann, bei der er lediglich in dem Spalt zwischen den beiden Reibkegeln angeordnet ist und keinen der Reibkegel umgreift bzw. bei der er beide Reibkegel umgreift, wobei in diesen Ausführungsformen ggf. für den Reibring auch eine modifizierte Lagerung vorgesehen werden müsste.
Unter dem Begriff „axiale Führungseinrichtung” versteht man jegliche Einrichtung, die dazu geeignet ist, die Verstellbrücke in dem Reibringgetriebe derart zu lagern, dass die Verstellbrücke im Bereich eines Verstellweges axial entlang der axialen Reibkegelachsen und damit auch axial entlang des Spaltes verlagerbar ist, wobei durch die axiale Führungseinrichtung die Freiheitsgrade der Verstellbrücke im Übrigen beschränkt sind. Hierbei versteht es sich, dass der Verstellweg der Verstellbrücke auch weitere Richtungskomponenten aufweisen kann, solange die Verstellbrücke der Bewegung des Reibringes in dem Spalt zwischen den beiden Reibkegeln folgen kann.
Vorzugsweise oder ggf. ist ein Teil der axialen Führungseinrichtung derart ausgestaltet, dass dieser dann lediglich eine Rotation um den Verstellweg in der zu dem Verstellweg senkrechten Ebene ermöglicht, was beispielsweise durch eine runde Achse einfach realisiert werden kann. Hierbei kann es ausreichen, wenn die Verstellbrücke hinsichtlich der Rotation bzw. hinsichtlich einer Bewegung in dieser Ebene beispielsweise durch den Reibring selbst ausreichend fixiert wird. Durch einen weiteren Teil der axialen Führungseinrichtung, beispielsweise durch eine Nut-Feder-Führung, kann dann die Rotation um den Verstellweg verhindert werden.
Wird der Reibring in einem Winkel bezüglich des zwischen den Reibkegeln befindlichen Spaltes aus einer neutralen Ausrichtung verstellt, was durch die Verstellbrücke und deren Verstelleinrichtung bewirkt und gesteuert werden kann, so verlagert er sich von sich aus entlang des Spaltes, bis er wieder in seine neutrale Ausrichtung verstellt wird. Hierbei ist die Richtung dieser Verlagerung von der Drehrichtung der Reibkegel und von der Richtung des Verstellwinkels ausgehend von der neutralen Ausrichtung bestimmt. Die Verlagerungsgeschwindigkeit hängt dementsprechend von der Größe des Verstellwinkels und der Drehzahl der Reibkegel ab. Es versteht sich, dass der Verstellwinkel nicht zwingend durch eine reine Drehbewegung definiert werden muss, es können hierbei, je nach konkreter Ausgestaltung auch komplexere Bewegungsabläufe vorgesehen sein. Vorzugsweise dreht der Reibkegel jedoch um eine Drehachse, wenn er um die Verstellwinkel verstellt wird, wobei diese Drehachse nicht zwingend in einer durch die Reibkegelachsen aufgespannten Ebene liegen muss. Allerdings ist es aus Gründen eines einfachen konstruktiven Aufbaus vorteilhaft, wenn die Drehachse zumindest eine Komponente aufweist, die parallel oder echt parallel zu einer durch die Reibkegelachsen aufgespannten Ebene liegt.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die zur Verlagerung notwendige Energie unmittelbar aus der Rotation der Reibkegel bereitgestellt wird und dass außerordentlich hohe Verstellgeschwindigkeiten erzielt werden können. In Versuchen hat sich gezeigt, dass es bei einem Kegelreibringgetriebe mit Reibkegeln zwischen 2 cm und 20 cm Radius und einer Kegelhöhe von 40 cm ohne Weiteres gelingen kann, den Reibring innerhalb von sieben Umdrehungen von einem Ende des Spaltes zu dem anderen Ende zu verlagern.
In vorliegendem Zusammenhang ist die Verstelleinrichtung auf der Verstellbrücke angeordnet und verlagert sich dementsprechend gemeinsam mit dem Reibring. Insoweit werden der Verstellwinkel und auch die neutrale Ausrichtung des Reibringes durch die sich mit dem Reibring verlagernde Verstelleinrichtung bestimmt. Hierbei versteht es sich, dass die Verstelleinrichtung auch über Baugruppen, die sich nicht mitverlagern, angesteuert werden kann, wie beispielsweise über kippbare Gleitschienen, die aus dem Stand der Technik bereits bekannt sind, oder aber über parallel positionierbare Gleitschienen bzw. über ortsfeste Profilschienen oder -wellen.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein gattungsgemäßes Kegelreibringgetriebe bereitzustellen, welches hohe Betriebssicherheit liefert.
Als Lösung werden Kegelreibringgetriebe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
Bei einem Ausfall eines Stelltriebs zur Ansteuerung der Verstelleinrichtung verbleibt der Winkel des Reibringes zunächst in seiner durch den Stelltrieb im Zeitpunkt des Ausfalls vorgegebenen Position, so dass plötzliche Änderungen des Getriebeverhaltens unterbleiben.
Durch eine mechanische Rückkopplung kann über den Stelltrieb die Ringposition fest gelegt, welche dann der Reibring selbsttätig aufgrund der Rückkopplung einnimmt. Hierdurch bleibt ein einmal eingestelltes Übersetzungsverhältnis bestehen, auch wenn die Ansteuerung ausfällt. Ggf. ist es möglich, die ausgefallene Ansteuerung durch eine Ausfallansteuerung, beispielsweise auch nur mechanisch, zu überbrücken, so dass auch bei einem Ausfall der Ansteuerung das Übersetzungsverhältnis geändert werden kann. Dieses gilt beispielsweise aber auch, wenn ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Zweirad, mit einem entsprechenden Kegelreibringgetriebe ausgestellt und mithin eine elektrische Ansteuerung nicht mehr möglich ist.
Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels mit einer parallel positionierbaren Gleitschiene,
2 eine weitere Ausgestaltung einer Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels mit einer verschiebbaren Ringführung und einem elektromechanischen Stelltrieb an der Verstellbrücke,
3A eine weitere Ausgestaltung einer Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels mit einer verschiebbaren Ringführung und einem mechanischen Stelltrieb, und
3B eine Detailansicht der Anordnung nach 3.
Bezugszeichenliste

1: Reibring
2: Reibringführung
3: verstellbare Reibringführung
4: Verstellbrücke
5: Verstellbrückenführung
6: Lenkschieber
7: Gleitschiene
8: Spindeltrieb
9: Stelltrieb
10: Profilwelle
11: Schaltwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2006/012892 A2 [0002]

Claims

Kegelreibringgetriebe mit zwei voneinander um einen Spalt beabstandeten Reibkegeln, die über einen Reibring, der durch den Spalt hindurch um einen der beiden Reibkegel umläuft und entlang des Spaltes über eine frei entlang eines Verstellbrückenweges verlagerbare Verstellbrücke verlagerbar angeordnet ist, wobei die Verstellbrücke über eine axiale Führungseinrichtung gelagert ist und eine Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung mittels einer parallel positionierbaren Gleitschiene angesteuert ist. (exakte Ansteuerung)
Kegelreibringgetriebe mit zwei voneinander um einen Spalt beabstandeten Reibkegeln, die über einen Reibring, der durch den Spalt hindurch um einen der beiden Reibkegel umläuft und entlang des Spaltes über eine frei entlang eines Verstellbrückenweges verlagerbare Verstellbrücke verlagerbar angeordnet ist, wobei die Verstellbrücke über eine axiale Führungseinrichtung gelagert ist und eine Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels aufweist, insbesondere auch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung mittels eines Spindeltriebs angetrieben ist. (präziser Antrieb)
Kegelreibringgetriebe mit zwei voneinander um einen Spalt beabstandeten Reibkegeln, die über einen Reibring, der durch den Spalt hindurch um einen der beiden Reibkegel umläuft und entlang des Spaltes über eine frei entlang eines Verstellbrückenweges verlagerbare Verstellbrücke verlagerbar angeordnet ist, wobei die Verstellbrücke über eine axiale Führungseinrichtung gelagert ist und eine Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels aufweist, insbesondere auch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung mittels eines Elektromotors, der auf der Verstelleinrichtung angeordnet ist, angetrieben ist. (sehr wenige Baugruppen, da unmittelbare Ansteuerung, und somit geringer Fehleranfälligkeit)
Kegelreibringgetriebe mit zwei voneinander um einen Spalt beabstandeten Reibkegeln, die über einen Reibring, der durch den Spalt hindurch um einen der beiden Reibkegel umläuft und entlang des Spaltes über eine frei entlang eines Verstellbrückenweges verlagerbare Verstellbrücke verlagerbar angeordnet ist, wobei die Verstellbrücke über eine axiale Führungseinrichtung gelagert ist und eine Einrichtung zum Verstellen eines Reibringwinkels aufweist, insbesondere auch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung mittels eines ortsfesten Antriebswelle, die mit einem korrespondierenden Abtrieb auf der Verstellbrücke wechselwirkt, angetrieben ist. (sehr wenige Baugruppen, da unmittelbare Ansteuerung)
Kegelreibringgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle eine Profilwelle oder Profilschiene ist. (formschlüssiger Eingriff erhöht die Betriebssicherheit, besondere gegenüber einer Reibverbindung)
Kegelreibringgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Führungseinrichtung ortsfest bezüglich der Kegelachsen angeordnet ist. (hohe Betriebssicherheit)
Kegelreibringgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mechanische Rückkopplung zwischen der axialen Position des Reibringes und der Verstelleinrichtung. (betriebssicher, insbesondere bei Ausfall der Elektrik, da dann der Reibring positionsgeregelt in die vorgewählte Position verfährt)
Kegelreibringgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellbrücke wenigstens zwei Führungspunkte für den Reibring, beispielsweise jeweils zwei beidseits des Reibringes umlaufende Führungsräder, beispielsweise ein in der Ringebene angeordnetes Führungsrand, welches mit zwei Flanken den Reibring umgreift, oder beispielsweise eine oder zwei entsprechende Kulissen bzw. zwei entsprechende Führungsflächen, aufweist und zumindest einer der beiden Führungspunkte über die Verstelleinrichtung verstellbar ist. (betriebssichere Winkelverstellung, wenn beide Führungspunkte verstellbar sind, sollten diese – je nach konkreter Umsetzung – gegenläufig verstellbar sein)