DE102019000211B4

DE102019000211B4 - Reibradgetriebe mit mechanisch stufenloser Übersetzung

Info

Publication number: DE102019000211B4
Application number: DE102019000211.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-12
Filing date: 2019-01-12
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2039-01-13
Also published as: DE102019000211A1

Abstract

Reibradgetriebe mit mechanisch stufenlos einstellbarer Übersetzung mit einem treibenden Antriebsreibkörper (1) und einem getriebenen Abtriebsreibkörper (2) mit konkaven Wälzflächen, deren Achsen auf gleicher Linie und mit vier Reibrollen (5) mit sphärischen Reibflächen als Zwischenräder ausgestattet sind und im Umfangssinne gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei die vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Reibrollen (5) mit dem Antriebsreibkörper (1) und dem Abtriebsreibkörper (2) in den Wälzpunkten durch Reibschluss aneinander gekoppelt sind und an den in die vier Reibrollen (5) eingebauten Spindeln (7) mit Gabelköpfen, deren Schwerachsen mit den Rotationsachsen von den Reibrollen (5) übereinstimmen, durch diese mit den vier Schwenkwellen (6) verbunden sind, wobei die vier Reibrollen (5) so gelagert sind, dass sie Pendelbewegungen um die Schwenkachsen der Schwenkwellen (6) ausführen können, wobei die Rotationsachsen der vier Reibrollen (5) und die Schwerachsen der Spindeln (7) deckungsgleich sind, wobei die vier Reibrollen (5), jeweils mit zwei Wälzlagersitzen ausgestattet, mit den Spindeln (7), ebenso jeweils mit zwei Wälzlagersitzen ausgestattet, jeweils über zwei eingebaute Wälzlager (10,11) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Gabelköpfe mit einer der Schwenkwellen (6) in deren Längenmitte starr verbunden ist und die Schwenkwellen (6) im Zwischenbereich des jeweiligen Gabelkopfes drehbar bezüglich eines Gehäuses (23) gelagert sind.

Description

Die folgend aufgeführten Schriften zeigen Reibradgetriebe nach dem Stand der Technik:

(1) CH 297 536 A
(2) US 2 903 897 A
(3) US 1 033 991 A .

Der Erfindungsgegenstand bezieht sich auf ein Reibradgetriebe mit mechanisch stufenlos einstellbarer Übersetzung mit zwei Reibkörpern in der Form eines Kegelstumpfes (Torus) mit konkaver Mantelfläche, auf der Getriebeachse liegenden Schwerlachsen und mit den beiden kleinen Stirnflächen der Reibkörper gegenüberliegend und auf Zusammenwirken mit einer Gruppe von vier über dem Umfang in gleichen Abständen angeordneten Reibrollen jeweils am Umfang behaftet mit einer sphärischen Reibfläche; deren Schwerachsen sich in einem Punkt auf der Getriebeachse schneiden und einheitlich pendelnd um die Schwerachsen angeordnet sind.
Durch eine selbsttätige Sperrvorrichtung über einen mit der Antriebswelle koaxial zusammenwirkenden zentralen Antriebsreibkörper die dadurch dem zu übertragenden Drehmoment entsprechend eine axiale Anpresskraft erzeugt.
Anstelle einer Sperrvorrichtung ist ein mehrgängiges Gewindeschloss einzusetzen, das aus einer Trapezgewindemutter im Reibkörper eingebaut und einer Trapezgewindemuffe auf der Antriebswelle verschiebbar angeordnet besteht. Das Trapezgewindeschloss ist nicht zeichnerisch dargestellt worden.

1, 2 und 3 sind schematische Darstellungen dreier Querschnitte einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibradgetriebes mit mechanisch stufenloser Übersetzung.

Die vier Reibrollen 5 sind im Umfangssinn gleichmäßig verteilt und berühren jeweils mit einem Wälzpunkt den Antriebsreibkörper 1 und mit dem anderen Wälzpunkt den Abtriebsreibkörper 2. Die Rotationsachsen von den vier Reibrollen 5 schneiden sich in einem Punkt auf der Getriebeachse, die zugleich auch die Schwerachse von der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 ist. Am Umfang der vier Reibrollen 5 mit sphärischen Kreisflächen liegen die beiden Wälzpunkte einerseits auf dem Antriebsreibkörper 1 und andererseits auf dem Abtriebsreibkörper 2. An der einen Stirnseite der Reibrollen 5 ist diese konzentrisch durch eine Buchse mit einer gemeinsamen konzentrischen Durchgangsbohrung verlängert. In der durchgehenden zylindrischen Innenbohrung sind ein Kugellager 10 und ein Kegelrollenlager 11 in ausgebildeten Wälzlager sitzen gelagert.
Die selben Wälzlager sitzen auch auf den Spindeln 7. Zwischen dem Spindelabsatz in der Innenbohrung der Reibrolle 5 und dem Außenring des Kegelrollenlagers 11 ist ein Paket von Tellerfedern eingebaut. An dem einen Ende der Buchse ist ein Innengewinde vorhanden, in dem eine Ringmutter 14 eingeschraubt ist und mittels eines Längsstiftes im Gewinde diese gegen Verdrehung gesichert ist. Das andere Ende von den Spindeln 7 ist als Gabelkopf ausgebildet und ist mit den Schwenkwellen 6 in ihren Längenmitten starr verbunden.
Alle Schwenkwellen 6 haben die Form eines Quadrates, das senkrecht zur Getriebeachse steht. In den vier Eckpunkten des Quadrates, wo jeweils zwei Schwenkwellen 6 zusammenstoßen, sind Kegelradpaare 22 drehgesichert zu den Schwenkwellen 6 eingebaut.
Die Schwenkwellen 6 sind in ihren Längenmitten in den Gabelköpfen von den Spindeln 7 starr verbunden; die Stützen 8 sind mit dem einen Ende auf dem Stützring 9 starr angeordnet. Der Stützring 9 ist in axialer Richtung begrenzt verschiebbar durch einen von außen im Gehäuse 23 eingeschraubten Gewindezapfen 26, der in einem am Stützring 9 vorhandenen Längsschlitz ragt. Mit einem eingebauten Verstellrad 24 werden über eine Verstellwelle 25 alle Schwenkwellen 6 in gleicher Weise um denselben Betrag geschwenkt. Am Umfang vom Antriebsreibkörper 1 und vom Abtriebsreibkörper 2 sind Schwingungsdämpfer 27 und an den vier Reibrollen 5 sind Schwingungsdämpfer 28 angebracht.
Vom mitdrehenden Antriebsreibkörper 1 ausgehend, der auf der Antriebswelle 3 befestigt ist, wird wegen der selbsttätig wirkenden Sperrkugeln 21 vom mitdrehenden Nutring 19 auch der Gegennutring 20 in Drehung versetzt. Weil der Gegennutring 20 und der Antriebsreibkörper 1 fest miteinander verbunden sind, wird auch dieser in Drehung versetzt. Dies erfolgt in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis, das dadurch verändert werden kann, indem die Lage der Berührungs- bzw. Wälzpunkte zwischen dem zentralen Antriebsreibkörper 1 und der Reibrollen 5 verändert wird; selbsttätig geht auch die Veränderung in den Berührungs- bzw. Wälzpunkten zwischen den vier Reibrollen 5 und dem zentralen Abtriebsreibkörper 2 vonstatten. Die durchzuführende Verstellbewegung zwecks Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 wird durch die entsprechende Schwenkbewegung der Spindeln 7, auf der die vier Reibrollen 5 gelagert sind, durch das Verstellrad 24 über die Verstellwelle 25 bewirkt.
Am Innengewinde der Stirnwand 34 ist eine Ringmutter 14 angebracht, an welcher sich ein Kegelrollenlager 15 über eine eingebaute Druckfeder 16 und ein Kugellager 18 abstützen, von diesem wird auch die auftretenden axiale Verschiebung auf den Nutring 19 über das dazwischenliegende Kugellager 18 übertragen.
Der Nutring 19 ist auf die Antriebswelle 3 geschoben und gegen Verdrehung gesichert. Ferner ist auf der Antriebswelle 3 ein Gegennutring 20 lose und frei drehbar angeordnet und andererseits mit dem Antriebsreibkörper 1 starr verbunden. Zwischen dem Nutring 19 und dem Gegennutring 20 sind drei über dem Umfang gleichmäßig verteilte Sperrkugeln 21 eingebaut, die in Nuten 29 mit dreieckiger Querschnittsfläche radial auf dem Nutring 19 und dem Gegennutring 20 gelagert sind. Damit ist eine axial wirkende Sperrvorrichtung geschaffen, welche die entsprechende axiale Anpresskraft F_a aus dem zu übertragenden Drehmoment mit der Tangentialkraft F_t erzeugt. Die axial einstellbare Ringmutter 14 ermöglicht die Regulierung der Vorspannung von der Feder 16, damit die erforderliche Anpresskraft in den Wälzpunkten vorhanden ist. Die Neigung der resultieren Normalkraft R wird durch den Winkel α an der Flanke der Nut 29 definiert.
Von der Anpressvorrichtung ausgehend werden im Getriebe hohe dynamische Kräfte erzeugt mit Komponenten, die eigens auf die Tellerfedern wirken. Weil eine daraus resultierende Veränderung der Federlängen unzulässig ist, werden in den Spindeln 7 Distanzbuchsen 17 eingebaut.
Die Stützen 8 dienen dazu, die vier Reibrollen 5 über die Spindeln 7 mit dem Antriebsreibkörper 1 in ständigem Kontakt zu halten. Außerdem wird die stabile Lage des Stützringes 9 über die Spindeln 7 auf die vier Reibrollen 5 und dem Antriebsreibkörper 1 übertragen.

Claims

Reibradgetriebe mit mechanisch stufenlos einstellbarer Übersetzung mit einem treibenden Antriebsreibkörper (1) und einem getriebenen Abtriebsreibkörper (2) mit konkaven Wälzflächen, deren Achsen auf gleicher Linie und mit vier Reibrollen (5) mit sphärischen Reibflächen als Zwischenräder ausgestattet sind und im Umfangssinne gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei die vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Reibrollen (5) mit dem Antriebsreibkörper (1) und dem Abtriebsreibkörper (2) in den Wälzpunkten durch Reibschluss aneinander gekoppelt sind und an den in die vier Reibrollen (5) eingebauten Spindeln (7) mit Gabelköpfen, deren Schwerachsen mit den Rotationsachsen von den Reibrollen (5) übereinstimmen, durch diese mit den vier Schwenkwellen (6) verbunden sind, wobei die vier Reibrollen (5) so gelagert sind, dass sie Pendelbewegungen um die Schwenkachsen der Schwenkwellen (6) ausführen können, wobei die Rotationsachsen der vier Reibrollen (5) und die Schwerachsen der Spindeln (7) deckungsgleich sind, wobei die vier Reibrollen (5), jeweils mit zwei Wälzlagersitzen ausgestattet, mit den Spindeln (7), ebenso jeweils mit zwei Wälzlagersitzen ausgestattet, jeweils über zwei eingebaute Wälzlager (10,11) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Gabelköpfe mit einer der Schwenkwellen (6) in deren Längenmitte starr verbunden ist und die Schwenkwellen (6) im Zwischenbereich des jeweiligen Gabelkopfes drehbar bezüglich eines Gehäuses (23) gelagert sind.
Reibradgetriebe nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkwellen (6) mit ihren Schwerachsen mit den vier Seiten eines Quadrates zusammenfallen und eine gemeinsame Ebene bilden, die senkrecht zur Getriebeachse steht, wobei in jedem der vier Eckpunkte der quadratischen Schwenkwellenanordnung ein Kegelradpaar (22) angeordnet ist, wobei jedes Kegelrad des Kegelradpaares (22) mit einer Schwenkwelle (6) starr verbunden ist.
Reibradgetriebe nach Patentanspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an einer zylindrischen Innenwand des Gehäuses (23) ein Stützring (9) begrenzt verschiebbar durch einen Gewindezapfen (26) angeordnet ist, wobei mit dem Stützring (9) vier Stützen (8) radial und parallel zu Stützringebene in vier gleichen Bogenabständen starr verbunden sind, wobei an den Enden der Stützen (8) Bohrungen angebracht sind, in denen die Schwenkwellen (6) drehbar gelagert sind.
Reibradgetriebe nach Anspruch 1,2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Antriebsreibkörper (1) und dem Abtriebsreibkörper (2) jeweils ein Schwingungsdämpfer (27) befestigt ist. Jede der vier Reibrollen (5) ist mit einem Schwingungsdämpfer (28) starr verbunden.