DE1025735B

DE1025735B - Reibradgetriebe zur selbsttaetigen stufenlosen Drehzahlregelung von Antrieben, insbesondere Fahrzeugantrieben

Info

Publication number: DE1025735B
Application number: DESCH17706A
Authority: DE
Inventors: Leo Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-04-02
Filing date: 1955-04-02
Publication date: 1958-03-06

Description

Reibradgetriebe. zur selbsttätigen stufenlosen Drehzahlregelung von Antrieben, insbesondere Fahrzeugantrieben Die Erfindung betrifft ein Reibradgetriebe zur selbsttätigen stufenlosen Drehzahlregelung von Antrieben, insbesondere Fahrzeugantrieben, mit zwischen Reibscheiben, deren Reibflächen kreissegmentförmige Ringnuten bilden, in Gruppen spiegelbildlich zueinander angeordneten schwenkbaren Reibrollen, die auf ihren Laufzapfen axial verschiebbar sind.
Derartige Getriebe sind bekannt. Bei einigen dieser Reibradgetriebe können die in Gruppen spiegelbildlich zueinander angeordneten Reibrollen durch mehr oder weniger komplizierte Verstelleinrichtungen zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Antriebs- und Abtriebswelle geschwenkt werden. Nach:-teilig ist bei diesen Getrieben die durch die komplizierte Konstruktion bedingte große Anzahl verschiedenartiger Einzelteile, welche nicht nur die Montage und Reparatur solcher Getriebe erschweren, sondern auch zur Betriebsunsicherheit und Störanfälligkeit Anlaß geben.
Es sind auch schon Reibradgetriebe bekannt, bei denen die Reibrollen zwar auf ihren Laufzapfen axial verschiebbar gelagert sind, die jedoch nur eine Rollengruppe spiegelbildlich zueinander angeordneter Reibrollen aufweisen. Während bei einigen dieser Getriebe die Reibrollen nicht in einem Rollenkorb gelagert sind, so daß sie auch nicht durch Verschieben des Rollenkorbes in axialer Richtung spiegelbildlich zueinander verstellbar sind, weisen andere als Lagerung einen einzigen verstellbaren Rollenkorb auf. Reibrollengetriebe mit nur einer Reibrollengruppe haben den Nachteil, nur kleine Leistungen übertragen zu können, so daß ein verhältnismäßig hohes Leistungsgewicht entsteht, wobei die Wellenlagerungen die Axialkräfte für den Anpreßdruck der Reibrollen zu übernehmen haben.
Ein Vergleich des bisher Bekannten läßt erkennen, daß bei den Reibradgetrieben, die zwei Rollengruppen aufweisen, komplizierte Verstelleinrichtungen vorhanden sind. Wird dagegen mittels eines in Achsrichtung des Getriebes verschiebbaren Rollenkorbes oder einer Rollenhülse das Übertragungsverhältnis geändert, weisen die entsprechenden Vorrichtungen immer nur eine Rollengruppe auf.
Um die Vorteile eines Reibradgetriebes mit zwei Rollengruppen zusammen mit denjenigen einer Lagerung und Verstellung der Reibrollen in einem in Achsrichtung des Getriebes verschiebbaren Rollenkorb öder einer Rollenhülse auszunutzen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise mindestens zwei Gruppen spiegelbildlich zueinander in einem Getriebegehäuse angeordnet sind, wobei die Laufzapfen der Reibrollen in einem einzigen verschiebbaren Rollenkorb mittels Schwenkachsen derart auf am Rollenkorb angeordneten Schwenkzapfen gelagert sind, daß durch Verschieben des Rollenkorbes in axialer Richtung beide Rollengruppen gleichzeitig spiegelbildlich zueinander verstellbar sind. Die Wellenlagerungen sind dabei von den Axialkräften aus dem Anpreßdruck der Reibrollen entlastet.
Das wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß sich die Schwenkzapfen für die Schwenkachsen der einen Gruppe innen am Rollenkorb zwischen den Reibrollen und der Getriebeachse und die der anderen Gruppe außen am Rollenkorb zwischen den Reibrollen und dem Getriebegehäuse befinden.
Eine einfache und betriebssichere Arbeitsweise des Getriebes nach der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Rollenkorb topfförmig ausgebildet ist und in seinem Bodenteil Ausnehmungen hat, durch welche die Reibrollen einer Gruppe treten.
Zum unmittelbaren Anschluß des stufenlos verstellbaren Reibradgetriebes an beispielsweise eine hydraulische Regelanlage hat der Bodenteil des topfförmigen Rollenkorbes eine zentral angeordnete kreisförmige Öffnung, an die sich das eine Ende einer in dem Getriebegehäuse verschiebbaren Büchse anschließt, deren anderes Ende als Kolben ausgebildet ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung gleitet der Kolben in einen durch das Getriebegehäuse gebildeten Zylinder, der mittels Rohrleitungen über ein Umsteuerventil und einen Steuerkolben mit einer vorzugsweise auf einer Reglerwelle befindlichen Flüssigkeitspumpe verbunden ist.
Damit die der axialen Verstellbarkeit des Steuerkolbens im Steuerzylinder entgegenwirkende Reibung praktisch aufgehoben wird, rotiert der Steuerkoll)en im Betriebszustand ständig in dem Steuerzylinder.
Zweckmäßig besteht der Fliehkraftregler aus einer Doppelblattfeder, deren eines Federblatt mit dem Gleitstück und deren anderes Federblatt mit dem Steuerkolben fest verbunden ist.
Dabei ist das Gleitstück gegen die Kraft einer Feder spielfrei in Achsrichtung der Reglerwelle über eine an einem Führungsteil befindliche Druckrolle von einem Nocken verschiebbar.
Damit für den gesamten Regelbereich des Getriebes jeweils für alle Leistungen und Fahrgeschwindigkeiten das günstigste Übersetzungsverhältnis eingehalten wird, wirkt der Nocken auf die Druckrollen über eine Kurvenbahn ein, die dem günstigsten Verhältnis von Motorleistung und -drehzahl angepaßt ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht, das das Reibradgetriebe gemäß Erfindung in Verbindung mit einer hydraulischen Regelanlage für das Getriebe, beide im Längsschnitt, zeigt.
In einem allseits geschlossenen Getriebegehäuse 1 sind mittig in zwei einander gegenüberliegenden Gehäusewänden zwei axial zueinander ausgerichtete Bohrungen 4, 5 vorgesehen, die zur fluchtenden Lagerung von An- und Abtriebswelle 2, 3 dienen. Auf dem in das Innere des Getriebegehäuses 1 reichenden Ende der Antriebswelle 2 ist eine innere Reibscheibe 6 angebracht, durch welche die Antriebswelle 2 axial geführt ist. Auf dem in das Innere des Gehäuses 1 reichenden Ende der Abtriebswelle 3 ist eine im wesentlichen der Form des Gehäuses 1 entsprechende Trommel 9 befestigt, in der sich die äußeren Reibscheiben 7 und 8 befinden und die auf einer Seite von der Abtriebswelle 3 und auf der anderen Seite in einem Lager 10 des Getriebegehäuses 1 geführt ist. Zwischen den Reibscheiben 6 und 7 bzw. 8 sind Reibrollen 11, 12, 13 und 14 vorgesehen, die in Gruppen spiegelbildlich zueinander schwenkbar angeordnet sind und ihren Anpreßdruck zur Kraftübertragung von der konstanten, einstellbaren Axialkraft eines Federelementes 15 erhalten. Die Reibrollen sind auf Laufzapfen 18 axial verschiebbar gelagert, die in einem einzigen verschiebbaren Rollenkorb 17 mittels Schwenkachsen 16 derart auf am Rollenkorb angeordneten Schwenkzapfen 19 gelagert sind, daß durch Verschieben des Rollenkorbes in axialer Richtung beide Rollengruppen gleichzeitig spiegelbildlich zueinander verstellbar sind. Dabei können sich die Achsen der Laufzapfen 18 mit denen der Schwenkzapfen 19 kreuzen oder schneiden. Der Rollenkorb 17 setzt sich an seinem, eilen Ende in einer Büchse 20 fort, mittels der er im Getriebegehäuse 1 axial verschiebbar gelagert und über eine Zahnkupplung 21 gegen Drehbewegung gesichert ist. Zur Verstellung des Rollenkorbes 17 läuft die Büchse 20 an ihrem Ende in einen Kolben 22 aus, der in einem auf die Stirnseite des Getriebegehäuses aufgesetzten Zylinder 23 vanschiebbar ist. In jedes Ende des Zylinders 23 mündet eine Rohrleitung 24 bzw. 25, die mit einem Umsteuerventi1 26 verbunden sind, an dem die beiden Stellungen <d (Antrieb) und B (Bremsen) wählbar sind. Das Umsteuerventil 26 ist über zwei weitere Rohrleitungen 27, 28 an einen Steuerzylinder 29 angeschlossen, der seinerseits über weitere Rohrleitungen mit einem in seiner Wirkungsweise an sich bekannten Flüssigkeitskreislauf verbunden ist, von dem ihm Druckflüssigkeit zu- und abgeführt wird. Die Druckflüssigkeit wird zweckmäßig von einer Flüssigkeitspumpe 30 gefördert, die unmittelbar auf einer Reglerwelle 31 angeordnet sein kann. Die Reglerwelle 31 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwangläufig mit der Antriebswelle 2 des Reibradgetriebes verbunden.
Im Steuerzylinder 29 ist axial verschiebbar und drehbar ein Steuerkolben 32 vorgesehen, der mit seinem einen Ende an einem Blatt einer Doppelblattfeder 35 befestigt ist, deren anderes Blatt mit einem auf der Reglerwelle 31 axial verschiebbaren aber gegen Drehung gesicherten Gleitstück 34 verbunden ist. Außerhalb ihrer Befestigungsstellen laufen die Blätter der Doppelblattfeder 35 spitzwinklig zusammen und tragen an ihren äußeren Enden Fliehgewichte 36. Dadurch entsteht ein Fliehkraftregler 33, der die Drehung der Reglerwelle 31 und des Gleitstückes 34 auf den Steuerkolben 32 überträgt und der je nach Drehzahl der Reglerwelle und der damit verbundenen Fliehkraftänderung den Abstand zwischen Gleitstück und Steuerkolben verändert. Die axiale Führung des Gleitstückes 34 übernimmt ein Führungsstück 40; das an einem Arm eine drehbare Druckrolle 39 trägt und gegen die Kraft einer Schraubenfeder 41 in Achsrichtung der Reglerwelle geführt ist, so daß eine axiale Verschiebung des Führungsstückes 40 eine spielfreie axiale Verschiebung des Gleitstückes 34 auf der Reglerwelle 31 des Fliehkraftreglers 33 und des Steuerkolbens 32 bewirkt.
Der Fliehkraftregler arbeitet infolge Rotation deh druckentlasteten Steuerkolbens 32 im Steuerzylinder 29 und auf Grund der gelenklosen Verbindung von Gleitstück, Steuerkolben und Fliehgewichte mit der Doppelblattfeder praktisch in axialer Richtung reibungslos.
Die Wirkungsweise des selbsttätigen, stufenlos arbeitenden Reibradgetriebes gemäß der Erfindung ist wie folgt: Dem jeweiligen Sollwert der Drehzahl des Antriebsmotors entspricht ein solcher der Reglerwelle, weil diese zwangläufig mit der Antriebswelle des Reibradgetriebes gekuppelt ist. Die Drehzahl der Antriebswelle bestimmt so die axiale Stellung des Gleitstückes 34. Wird diese Stellung nicht verändert, so nimmt der Steuerkolben 32 im Steuerzylinder 29 seine Mittelstellung ein, in der alle Leitungen gesperrt sind, s<> daß das Übersetzungsverhältnis des Getriebes konstant bleibt. Erst wenn sich nunmehr der Fahrwiderstand ändert, sei es durch unterschiedlichen Luftwiderstand, sei es durch eine Steigungsdifferenz der Fahrbahn, ändert sich die Drehzahl des Getriebes und zwangläufig auch die der Reglerwelle. Bei zunehmendem Fahrwiderstand wird beispielsweise die Drehzahl absinken, so daß sich die Fliehgewichte einander nähern und den Abstand zwischen dem Gleitstück und dem Steuerkolben vergrößern. Da das Gleitstück seine Lage nicht verändert, wird der Steuerkolben ausweichen und Druckflüssigkeit durch die Rohrleitungen 27 in den vorderen Zylinderraum des Zylinders 23 fließen lassen. Der Kolben 22 wird ausgelenkt, drückt die im hinteren Zylinderraum befindliche Druckflüssigkeit durch die Leitungen 24 und 28 in den Steuerzylinder 29, von wo aus die Druckflüssigkeit in einen Auffangbehälter abfließen kann, und bewirkt eine Verschiebung des Rollenkorbes 17 derart, daß die Reibrollen mit einem kleineren Durchmesser der Reibscheibe auf der Antriebswelle Lind einem größeren Durchmesser der Reibscheibe auf der Abtriebswelle in Eingriff kommen, so daß sich die Übersetzung des Getriebes verringert und so den veränderten Betriebsbedingun.gen angepaßt ist. Bei abnehmendem Fahrwiderstand wird der Steuervorgang in umgekehrter Reihenfolge ablaufen, so daß jederzeit das Übersetzungsverhältnis dem jeweiligen Fahrwiderstand angepaßt ist.
Eingestellt wird der Sollwert für die Drehzahl d Fliehkraftreglers, der durch die axiale Stellung .des Gleitstückes 34 bestimmt Nvird, über die an dem Arm angeordnete Druckrolle 39 von einem Nocken 37, dessen Kurvenbahn 38 mit der Druckrolle 39 in Berührung ist. Der Nocken 37 ist zweckmäßig mit der Drosselklappe am Vergaser des antreibenden Verbrennungsmotors fest verbunden, so daß seine Stellung einer bestimmten Leistung des Verbrennungsmotors entspricht. Um der veränderlich wählbaren Antriebsleistung des Motors die jeweils günstigste Antriebsdrehzahl zuordnen zu können, d. h. für den gesamten Regelbereich des Getriebes das günstigste Übersetzungsverhältnis für alle Leistungen und Fahrwiderstände selbsttätig zu erreichen, ist die Kurvenbahn 38 des Nockens 37 dem günstigsten Verhältnis von Motorleistung zur Motordrehzahl angepaßt.
Die Wirkungsweise der Regelung gilt sinngemäß auch für den Bremsvorgang. Dazu wird der Schalthebel am Umsteuerventil 26 in die Stellung B gebracht und die Brennstoffzuführung abgestellt oder im Leerlauf belassen, während der Nocken 37 die wählbare Bremsdrehzahl und damit die Bremsleistung des Motors durch seinen Ausschlag bestimmt.
Um für die Reibflächen der Reibscheiben und Reibrollen Laufbedingungen zu erreichen, die denen der Laufringe und Wälzkörper von Wälzlagern ähnlich sind, wird in das geschlossene Getriebegehäuse l ein Schmiermittel eingebracht, das durch die Drehbewegung der verschiedenen drehbaren Teile des Getriebes vernebelt wird und auf diese Weise sämtliche Teile benetzt. Das Schmiermittel muß sowohl eine ausreichende Schmierfähigkeit als auch die Eigenschaft haben, die zwischen den Reibflächen unter dem Anpreßdruck zur Kraftübertragung notwendige Haftung zu erzeugen. Dieses Merkmal ist für die Betriebssicherheit und Lebensdauer des Reibradgetriebes gemäß der Erfindung von großer Bedeutung.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann im Rahmen der ihr zugrunde liegenden Anspruchsfassung beliebig abgewandelt werden, ohne den allgemeinen Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Reibradgetriebe zur selbsttätigen stufenlosen Drehzahlregelung von Antrieben, insbesondere Fahrzeugantrieben, mit zwischen Reibscheiben, deren Reibflächen kreissegmentförmige Ringnuten bilden, in Gruppen spiegelbildlich zueinander angeordneten schwenkbaren Reibrollen, die auf ihren Laufzapfen axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mindestens zwei Gruppen spiegelbildlich zueinander in einem Getriebegehäuse (1) angeordnet sind, wobei die Laufzapfen (18) der Reibrollen in einem einzigen verschiebbaren Rollenkorb (17) mittels Schwenkachsen (16) derart auf am Rollenkorb angeordneten Schwenkzapfen (19) gelagert sind, daß durch Verschieben des Rollenkorbes in axialer Richtung beide Rollengruppen gleichzeitig spiegelbildlich zueinander verstellbar sind.
2. Reibradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schwenkzapfen (19) für die Schwenkachsen (16) der einen Gruppe (11, 12) innen am Rollenkorb zwischen den Reibrollen und der Getriebeachse und die der anderen Gruppe (13,14) außen am Rollenkorb zwischen den: Reibrollen und dem Getriebegehäuse (1) befinden.
3. Reibradgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkorb (17) topfförmig ausgebildet ist und in seinem Bodenteil Ausnehmungen hat, durch welche die Reibrollen (11, 12) einer Gruppe treten.
4. Reibradgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch .gekennzeichnet, daß der Bodenteil des topfförmigen Rollenkorbes eine zentral angeordnete kreisförmige Öffnung hat, an die sich das eine Ende einer in dem Getriebegehäuse (1) verschiebbaren Büchse (20) anschließt, deren anderes Ende als Kolben (22) ausgebildet ist.
5. Reibradgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) in einem durch das Getriebegehäuse (1) gebildeten Zylinder (23) gleitet, der mittels Rohrleitungen (24, 25) über ein Umsteuerventil (26) und einen Steuerkolben (32) mit einer vorzugsweise auf einer Reglerwelle (31) befindlichen Flüssigkeitspumpe (30) verbunden isst.
6. Reibradgetriebe nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglerwelle (31) mit der Antriebswelle (2) des Getriebes gekuppelt und über ein auf ihr in axialer Richtung verschiebbares Gleitstück (34) und einen Fliehkraftregler (33) mit dem Steuerkolben (32) verbunden ist.
7. Reibradgetriebe nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftregler (33) aus einer Doppelblattfeder (35) besteht, deren eines Federblatt mit dem Gleitstück (34) und deren anderes Federblatt mit dem Steuerkolben (32) fest verbunden ist. B.
Reibradgetriebe nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (32) im Betriebszustand ständig im Steuerzylinder (29) rotiert.
9. Reibradgetriebe nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (34) gegen die Kraft einer Feder (41) spielfrei in Achsrichtung der Reglerwelle (31) über eine an. einem Führungsteil (40) befindliche Druckrolle (39) von einem Nocken (37) verschiebbar ist.
10. Reibradgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (37) auf die Druckrolle (39) über eine Kurvenbahn (38) einwirkt, die dem günstigsten Verhältnis von Motorleistung und -drehzahl angepaßt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 873 782; britische Patentschrift Nr. 726 382; USA.-Patentschriften Nr. 1978439, 1985110, 2 157 066, 2 196 064.