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Stufenlos veränderliches Reibgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf
ein Reibgetriebe stufenlos veränderlicherübersetzung mitReibkörpern und Gegenreibkörpern,
die kammartig ineinandergreifen sowie unter der Wirkung eines axialen Anpreßdruckes
stehen, mit mindestens einer treibenden Mittelwelle und mindestens zwei zu dieser
parallel und in jeweils gleichem, aber radial veränderlichem Abstand angeordneten
Außenwellen und mit einem zur Mittelwelle gleichachsig getriebenen, drehfest mit
der getriebenen Welle verbundenen Glockenrad, dessen innere Glockenradwand ringscheibenförmige
Gegenreibkörper aufweist. Derartige Getriebe weisen jedoch insbesondere während
der extremen Übersetzungsstellungen den Nachteil auf, daß Verluste in der Kraftübertragung
auftreten. Der Grund hierfür ist vor allem darin zu sehen, daß in den extremen Übersetzungsstellungen
bei dem Eintauchen der Reibkörper der Außenwellen in diejenigen der Mittelwelle
eine erhebliche Schrägstellung der Außenwellenreibkörper erfolgt, wobei die Reibkörper
der Außenwellen aus den ringscheibenförmigen Reibkörpern der anderen Mittelwelle
weitgehend herausgezogen sind, so daß sie an den Gegenreibkörpern nicht mit ihrer
Lauffläche, sondern lediglich mit ihren Rändern anliegen., somit ein genaues Laufen
dieser Außenwellenreibkörper stark beeinträchtigt und die Leistungsübertragung über
den gesamten Regelbereich insbesondere bei hohen Drehmomenten und niedrigen Drehzahlen
der Abtriebswelle nicht gewährleistet ist.
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Die vorbeschriebenen Nachteile sollen bei einem Getriebe der genannten
Art auf die Weise beseitigt werden, daß auf jeder Außenwelle zwei voneinander getrennte
Reibkörpergruppen nebeneinander angeordnet sind, deren eine innen mit der ihr zugeordneten,
auf der treibenden Mittelwelle angeordneten Gegenreibkörpergruppe und deren andere
außen mit der ihr zugeordneten Gruppe der ringscheibenförmigen Gegenreibkörper des
Glockenrades im Eingriff steht. Durch die Anordnung der Reibkörper und Gegenreibkörper
in zwei voneinander unterschiedlichen Ebenen wird die Schrägstellung der Reibkörper
auf den schwenkbaren Außenwellen vermieden und somit ein Getriebe geschaffen, bei
welchem die volle Antriebsleistung über den gesamten Regelbereich übertragbar ist.
Die Reibkörper der auf den Außenwellen angeordneten Reibkörpergruppen sind hierbei
gleichartig, also entweder als Kegelscheiben oder Randwulstscheiben ausgebildet,
wobei zweckmäßig die getrennt voneinander auf einer gemeinsamen Außenwelle sitzenden
Reibkörpergruppen so angeordnet sind, daß die einzelnen Reibkörper auf der Welle
axial verschiebbar sind und durch eine leicht ballige Ausführung ihrer Nabensitze
oder durch ein größeres Spiel auf der Welle auch eine geringe Schräglage gegenüber
der sie tragenden Welle einnehmen. können. Eine günstige Aufnahme der axialen Kräfte
wird dadurch erreicht, daß die beiden auf ihren Wellen axial verschiebbaren Anpreßscheiben
für die auf den Mittelwellen konzentrisch angebrachten Reibkörper, in axialer Richtung
gesehen, zwischen den außen sitzenden und in axialer Richtung feststehenden Anpreßscheiben
angeordnet sind.
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In den Zeichnungen ist in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgedankens dargestellt und nachfolgend beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt A-B, aus dem das Zusammenwirken der
auf den Planetenradwellen sitzenden Reibscheihengruppen mit den gegeneinander versetzt
angeordneten Reibscheibengruppen auf der zentralen Antriebswelle und auf dein Sonnenrad
hervorgeht; in der Fig. 2 ist der Querschnitt C-D dargestellt.
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In der Zeichnung ist mit 1 die treibende Mittelwelle bezeichnet. Es
sind 2 die Reibscheiben, die auf der Welle 1 als Randwulstscheiben angeordnet sind.
Mit 3 sind die ringscheibenförmigen Gegenreibkörper des Glockenrades bezeichnet.
Es stellt 4 die Welle des Glockenrades dar. Mit 5 bezeichnet sind die Reibscheiben
auf der Außenwelle, mit 5 a:, 5 b die Reibkörpergruppen der Außenwelle und
mit 6 die Außenwelle. Ein Glockenrad weist die Bezugsziffer 7 auf. Es ist 8 die
feststehende Anpreßscheibe auf der Mittelwelle, während ß die Druckfeder für das
Glockenrad bezeichnet. Es sind 10 die Nocken der Hülse (fest mit dem Glockenrad
verbunden). Mit 11 ist die schraubenförmige
Fläche dieses Nockens
bezeichnet, während 12 die Nocken der Hülse 23 (mit Welle l fest verbunden) sind.
Mit 13 ist die schraubenförmige Fläche des Nockens 12 bezeichnet, mit 14 die Druckfeder
für die Anpreßscheibe und mit 15 die in .axialer Richtung verschiebbare Anpreßscheibe.-
Es ist 16 die axial verschiebbare Anpreßscheibe für die ringförmigen Gegenreibkörper
des Glockenrades. Es bezeichnen 17 die feststehende Anpreßscheibe und 18 sowie 20
das Gehäuse, während 19 Kugellager im Gehäuse 18 und 2'1 Kugellager im Gehäuse 20
sind. Mit 22 sind Keile auf der Anpreßscheibe 15 bezeichnet. Es ist 23 eine fest
auf der zentralen Welle 1 sitzende Hülse, während die Gegenhülse 24 lose auf der
Welle 1 angeordnet ist. Es sind 25 die Nocken der losen Gegenhülse 24, während 26
die schraubenförmige Fläche des Nockens 2.5 darstellt. Mit 27 sind die Schwenkgabel,
mit 28 die Schwenkgabelbolzen und mit 29 das Kugellager für die Außenwelle bezeichnet.
Es ist weiter 30 ein Verstellarm, während mit 31 am Verstellarm 30 befestigte Bolzen
bezeichnet sind. Es sind 32 ein Gleitstein, 33 ein Verstellring.
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Die Bezugsziffer 35 bezieht sich auf eine Tragplatte, 37 auf ein Zahnsegment
und 38 auf ein Zahnrad oder auf eine Schnecke. Es bezeichnen 39 einen Ring auf der
Hülse 42 für die Anpreßscheibe 17, 40 die Keile für die Gegenreibkörper 3 des Glockenrades
und 41 die fest am Glockenrad 7 angeordnete Gegenhülse, wobei 42 die fest mit der
Welle 4 angeordnete Hülse ist, während mit 43 die Nocken dieser Hülse und mit 44
die schraubenförmige Fläche dieser Nocken 43 bezeichnet sind.
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In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Welle 1 die treibende
Mittelwelle und Welle 4 die Abtriebswelle. Das Getriebe kan auch die umgekehrte
Ausbildung aufweisen.
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Die treibende Mittelwelle 1 ist in dem Kugellager 19 im Gehäuse 18
an dem einen Ende, am anderen Ende jedoch mittels Kugel- und Rollenlagern in der
Welle 4 gelagert. Die Welle 4 ist über das Kugellager 21 in dem Gehäuse 20 gelagert;
auf diese Weise bildet die Welle 1 in Verbindung mit Welle 4 eine zentrale, geteilte
und durchgehende Welle.
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Mit der Welle 1 ist die Hülse 23 dreh- und axialfest verbunden. Die
Stirnfläche der Hülse 23 besitzt Nocken 12. Die seitlichen Flächen 13 des Nockens
sind schraubenförmig ausgebildet. Dem Nocken der Hülse 23 gegenüber ist eine Gegenhülse
24 mit dem entgegengesetzt verlaufenden Nocken 2'5 und mit schraubenförmigen Flächen
26 angeordnet. Diese Gegenhülse 24 ist mit der Anpreßscheibe 15 fest verbunden.
Zwischen der Hülse 23 und der Anpreßscheibe 15 liegt die Druckfeder 14, welche über
die Anpreßscheibe 15 die Gegenreibkörpergruppe 2 zusammenpreßt. Der Axialdruck der
Feder wird durch die Anpreßscheibe 8 aufgenommen, welche lose drehbar, aber axial
unverschiebbar auf der Welle 1 sitzt. Die Scheiben der Gegenreibkörpergruppe 2 sind
axial verschiebbar auf der Nabe der Anpreßscheibe 15 aufgereiht und werden durch
die Keile 22, die in die Nabe der Anpreßscheibe 15 eingearbeitet sind, mitgenommen.
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Die Reibscheiben 2 der Gegenreibkörpergruppe an der Welle 1 sind in
diesem Ausführungsbeispiel mit einem schmalen, kegeligen Laufrad am Umfange als
Randwulstscheiben ausgebildet. Die ringscheibenförmigen Gegenreibkörper 3 am Glockenrad
sind ebenfalls so ausgebildet, nur mit dem Unterschied, daß der kegelige Laufrand
an dem inneren Umfange liegt. Die Reibscheiben 5 auf der Außenwelle sind hier als
beiderseits konisch anlaufende Seheiben ausgeführt und werden Kegelreibscheiben
genannt. Die Kegelreibscheiben 5 sind in zwei Reibkörpergruppen 5a und 5 b lose
axial verschiebbar auf der Außenwelle 6 aufgereiht. Die Bohrungen der Kegelreibscheiben
5 haben dasselbe Profil wie die Außenwelle 6 und haben auf ihrem Wellensitz ein
so großes Spiel, daß sie gewisse Schräglagen gegenüber der Welle zur senkrechten
Ebene einnehmen können. Dadurch wird' bei der axialen Verschiebung ein Klemmen der
Scheiben auf der Welle vermieden.
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Am Umfange der Randwulstscheiben.2 der Gegenreibkörpergruppe greifen
mindestens zwei, im Falle gemäß der Erfindung drei Außenwellen mit der ReibkGrpergruppe
5 a ein.
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Die Schwenkgabel 27 ist so ausgebildet, daß die Reibkörpergruppen
5 a und 5 b zwischen den Gabelenden sich mit der Außenwelle 6 drehen
können. Die Gabelenden haben Kugellager, in denen die Außenwelle 6 gelagert ist.
Die Schwenkgabel 27 ist mittels Schwenkgabelbolzen 28 in dem Gehäuse 18 auf der
einen Seite und auf der anderen Seite in der Tragplatte 35 schwenkbar gelagert.
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Um bei dem feststehenden Getriebe die Drehzahl regeln zu können, ist
innen am Gehäuse 18 ein Verstellring 33 angebracht. Auf dem Verstellring 33 ist
ein Zahnsegment 37 angebracht; in welches ein Zahnrad 38 oder eine Schnecke eingreift,
welches zur Regetlung des Getriebes dient.
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Da die Kegelreibscheiben der einen Reibkörpergruppe 5 a auf der Außenwelle
6 nur mit den Randwulstscheiben 2 der Gegenreibkörpergruppe im Eingriff stehen und
nicht noch gleichzeitig mit einer anderen Gegenreibkörpergruppe, wodurch eine Schrägstellung
einzelner Reibscheiben erzwungen werden würde, laufen alle Reibscheiben in zu ihren
Wellen senkrecht stehenden Ebenen. Hierdurch besteht nicht die Möglichkeit, daß
die Kegelreibscheiben mit zwei verschieden großen Halbmessern arbeiten. Desgleichen
ist dadurch ein Schleifen der Randpartien der Kegelreibscheiben 5 an den inneren
Seitenflächen der Randwulstscheiben der Gegenreibkörpergruppe 2, was nur bei sehr
schräg zu ihrer Achse laufenden Reischeiben eintreten kann, vermieden. Wenn die
Reibkörpergruppe 5 a völlig, d. h. bis fast an ihre Achse zwischen die Randwulstscheiben
der Gegenreibkörpergruppe 2 eintauchen, haben die beiden. Anpreßscheiben 8 und 15
ihren größten Abstand voneinander. Im umgekehrten Falle rücken diese Anpreßscheiben
unter Federdruck näher zusammen. Der von der Anpreßscheibe 15 ausgeübte Druck muß
eine solche Größe haben, daß der zwischen den Reibscheiben erforderliche Kontaktdruck
für die zu übertragende Leistung in jedem Falle gewährleistet ist. Der für die verschiedenen
Übertragungsleistungen erforderliche Druck wird durch die Kombination von Federkraft
und Nockenwirkung erzeugt. Hierdurch wird auch bei geringer Last bzw. Leerlauf des
Getriebes ein gewisser Anpreßdruck ausgeübt und ein »Durchrutschen« des Getriebes
verhindert. Auch die Reibkörper der Reibkörpergruppe 5 b, die mit der aus ringförmigen
Gegenreibkörpern 3 bestehenden Gruppe des Glockenrades 7 zusammenarbeitet, laufen
in senkrecht zu ihrer Welle stehenden Ebenen, wodurch ebenfalls beide Seiten einer
Kegelreibscheibe 5 zu gleicher Zeit mit demselben Laufhalbmesser arbeiten. Desgleichen
ist die Gefahr des Schleifens der Kegelreibscheiben 5 mit ihrem äußersten Rand an
den inneren Seitenflächen der ringförmigen Gegenreibscheiben 3 vermieden.
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Erfindungsgemäß ist die Anordnung der Reibscheibengruppen also so
getroffen, das beim Zusammenrücken
der einen Kegelreibscheibengruppe
der dadurch frei werdende Raum von den auseinanderrückenden Kegelreibscheiben der
anderen Gruppe eingenommen wird und ebenso auch umgekehrt. Durch diese Maßnahme
wird die Baulänge des Getriebes sehr klein. Das wechselseitige Einnehmen ihrer dusch
das Zusammenrücken der einen oder anderen Kegelreibscheibengruppe frei werdenden
Räume ist dadurch ermöglicht worden, daß gemäß der Erfindung die in axialer Richtung
feststehenden Anpreßscheiben 8 und 17 an den voneinander abgewendeten Seiten der
beiden Kegelreibscheibengruppen sitzen, während die beweglichen Anpreßscheiben 15
und 16 innen zwischen den beiden Kegelreibscheibengruppen angeordnet sind.
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Vom Nocken12 wird ein Anpreßdruck der Reibscheiben in Abhängigkeit
von dem zu übertragenden Drehmoment erzeugt, wodurch eine ausreichende Größe dieses
Druckes auch bei größeren Belastungen gewährleistet ist und bei kleinen Belastungen
unnötige Reibungsverluste durch zu hohe Anpreßdrucke vermieden werden.
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Wird auf die mittlere Antriebswelle 1 ein Drehmoment ausgeübt, so
werden die schraubenförmigen Flächen der Hülse 23 gegen die schraubenförmigen Flächen
26 der Gegenhülse gedrückt. Durch das gegenseitige Verdrehen der Hülsen 23 und 24
wird eine in axialer Richtung wirkende Kraftkomponente erzeugt und. die bewegliche
Anpreßscheibe 15, die mit der Hülse 24 fest verbunden ist, gegen die Randwulstscheiben
der Gegenreibkörpergruppe 2 gepreßt.
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Mit der Welle 4 ist die Hülse 42 fest verbunden, deren Stirnfläche
mit den Nocken 43 versehen ist. Auf den Nockenspitzen 43 ist der Ring 39 für die
Anpreßscheibe 17 fest aufgesetzt und dient gleichzeitig als Gegenlager der Druckfeder
9. Die Gegenhülse 41 ist ebenfalls mit schraubenförmigen Flächen 11 und Nocken 10-
ausgebildet und fest mit dem Glockenrad verbunden.
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In ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, wirken die Feder 9 und der
Nocken 10 über die schraubenförmigen Flächen 11 auf das in axialer Richtung verschiebbare
Glockenrad 7 und die mit diesem verbundene Anpreßscheibe 16 auf die ringförmigen
Gegenreibkörper 3 ein. Die Gegenreibkörper 3 sind mit dem Glockenrad 7, das als
Tromel ausgebildet ist, drehfest verbunden, d. h., die Gegenreibkörper 3 gleiten
auf und zwischen den Keilen 40 an der Innenseite des Glockenrades in axialer Richtung,
um sich der jeweiligen Dicke der zwischen den Laufrändern der als Randwulstscheiben
ausgebildeten Gegenreibkörper 3 befind- ; liehen Kegelreibscheiben anzupassen.
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Die schraubenförmigen Flächen der Nocken 10, 12, 25 und 43 können
in verschiedenen Kurven ausgeführt sein, so daß der durch die Nockenwirkung hervorgerufene
Anpreßdruck sich in verschiedenem Maße mit der Belastung ändert.
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Alle nebeneinander auf einer gemeinsamen Zentralwelle 1 und 4 oder
Außenwelle 6 aufgebrachten Reibscheibengruppen sind beliebig als Kegelscheiben oder
Scheiben mit Laufrand ausgebildet. Hierbei sind jedoch alle Scheiben auf einer gemeinsamen
Welle, auch diejenigen verschiedener Gruppen, immer nur von der gleichen Art, also
entweder alles Kegelscheiben oder Scheiben mit Laufrand.