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Keilriemenwechselgetriebe mit stufenloser Übersetzungsänderung Die
Erfindung bezieht sich auf ein Keilriemenwechselgetriebe mit einer drehmomentabhängig
axial verstellbaren Kegelscheibenhälfte und nachfolgender Zahnradstufe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge.
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Es sind Keilriemenwechselgetriebe mit stufenloser Übersetzungsänderung
bekannt, bei denen die drehmomentabhängige Verstellung der Kegelscheibenhälften
der Abtriebsscheibe dadurch geschieht, daß die beiden Kegelscheibenhälften durch
ein Gewinde oder Kurvenbahnen verbunden sind und sich je nach der Größe des Abtriebsdrehmomentes
(Fahrwiderstands) zueinander verdrehen. Eine solche Anordnung hat verschiedene Nachteile.
So ist das Getriebe erst dann in der Lage, nach einer Übersetzungsänderung ein Drehmoment
zu übertragen, wenn die Verdrehung der Kegelscheibenhälften zueinander aufgehört
hat. Außerdem entsteht durch die Verdrehung der beiden Kegelscheibenhälften gegeneinander
eine Relativbewegung zum Keilriemen. Das hat einen erheblichen Verschleiß des Keilriemens
zur Folge.
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Es sind auch Keilriemenwechselgetriebe bekannt, bei denen die drehmomentabhängige
Verschiebung der Kegelscheibenhälfte durch nachgeschaltete Schrägflächen bewirkt
wird. Berücksichtigt man, daß zur Erreichung einer hinreichend großen Gesamtübersetzung
in den weitaus meisten Fällen - z. B. im Kraftfahrzeugbetrieb - auf eine nachfolgende
Zahnradstufe nicht verzichtet werden kann, so ergibt sich hieraus ein erhöhter Bauaufwand
und eine vergrößerte Baulänge des Getriebes.
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Es ist zwar ein Keilriemenwechselgetriebe für eine Müllereimaschine
bekannt, bei dem eine schrägverzahnte Zahnradstufe nachgeschaltet ist, doch wird
diese lediglich zur Erzeugung eines drehmomentabhängigen axialen Anpreßdruckes verwendet.
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Bekannt ist ferner ein Keilriemenwechselgetriebe, bei dem die Übersetzungsänderung
durch ein nachgeschaltetes Schneckengetriebe bewirkt wird. Da das Schneckengetriebe
einen relativ geringen Steigungswinkel an der Schnecke aufweisen muß, ergeben sich
an der verschiebbaren Kegelscheibenhälfte sehr hohe Verstellkräfte, die nicht ohne
weiteres auf den Keilriemen einwirken können. Um zu vermeiden, daß der Keilriemen
einem hohen Verschleiß ausgesetzt wird, muß zwischen beiden Kegelscheibenhälften
der Keilriemenscheibe, der das Schneckengetriebe nachgeschaltet ist, eine Feder
angeordnet werden, die der Verstellkraft der Schnecke entgegenwirkt. Beim Anfahren
ist somit an dieser Keilriemenscheibe keine Einrichtung vorhanden, die die Anpressung
der Kegelscheibenhälften an den Keilriemen bewirkt. Vielmehr rnuß diese Anpressung
durch den Riemenzug von der Feder der Antriebskeilriemenscheibe in die Antriebskeihiemenscheibe
eingeleitet werden. Dies ist aber nur durch kostspielige konstruktive Maßnahmen
zu erreichen, d. h. durch eine genaue Tolerierung der Achsabstände und des Anschlags
für die Schnecke. Weiterhin ist eine Nachstellvorrichtung erforderlich, da der Keilriemen
sich im Betrieb längt und die konstruktiv festgelegten Maße keine ausreichende Anpressung
des Keilriemens an die Kegelseheibenhälften auf der Abtriebsseite gewährleistet.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung ist, daß Schneckengetriebe nur
mit Übersetzungen, die größer als etwa 1:6 sind, gefertigt werden können. Es können
also nicht beliebige Übersetzungsverhältnisse mit dem bekannten Getriebe erreicht
werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Konstruktion eines
Keilriemenwechselgetriebes mit selbsttätig in Abhängigkeit von der Belastung veränderlichem
Übersetzungsverhältnis der genannten Art zu schaffen, das die Nachteile der bekannten
Ausführungen vermeidet.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Keilriemenwechselgetriebe
gelöst, das durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist: a) Innerhalb
der axial nicht verschiebbar im Getriebegehäuse gelagerten Kegelscheibenhälfte ist
eine Welle mit der axial verschiebbaren Kegelscheibenhälfte und mit einem schrägverzahnten
Stirnrad gegen Drehung gesichert axial verschiebbar, b) das schrägverzahnte Stirnrad
steht mit einem auf der Ausgangswelle befestigten axial nicht verschiebbaren Gegenrad
im Eingriff, wobei der Axialdruck der Schrägverzahnung eine axiale Verschiebung
der Kegelscheibenhälfte bewirkt,
c) außerhalb der axial verschiebbaren
Kegelscheibenhälfte ist eine axiale Feder angeordnet, welche sich an einer mit der
axial nicht verschiebbaren Kegelscheibenhälfte verbundenen Scheibe gegen die Wirkung
der Schrägverzahnung abstützt.
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Das Keilriemenwechselgetriebe gemäß der Erfindung weist viele Vorteile
auf. Bei einem schrägverzahnten Stirnradgetriebe kann der Steigungswinkel unabhängig
von anderen Faktoren beliebig entsprechend der erforderlichen Verstellkraft gewählt
werden. Es ist deshalb möglich, die Verstellkraft entsprechend dem erforderlichen
Anpreßdruck zwischen Kegelscheibenhälften und Keilriemen zu wählen. Für diese Anpressung
zwischen Keilriemen und Kegelscheibenhälften im Anfahrzustand sorgt eine axiale
Feder, die die beiden Kegelscheibenhälften im Ruhezustand gegeneinanderdrückt. Eine
Tolerierung der Teile des Getriebes und eine Nachstellvorrichtung sind nicht erforderlich.
Außerdem können beliebige Übersetzungsverhältnisse erreicht werden, da die Übersetzung
des nachgeschalteten Stirnradgetriebes entsprechend den Erfordernissen gewählt werden
kann. Da die mit dem schrägverzahnten Stirnrad und mit der axial verschiebbaren
Kegelscheibenhälfte verbundene Getriebe-Eingangswelle innerhalb der axial nicht
verschiebbar im Getriebegehäuse gelagerten Kegelscheibenhälfte angeordnet ist, zeichnet
sich das Getriebe auch gleichzeitig durch einen einfachen Aufbau aus. Der gemäß
der Erfindung erzielbare technische Fortschritt hinsichtlich Bauaufwand, Baulänge
und Herstellungskosten geht besonders klar hervor, wenn man den Gegenstand der Erfindung
mit einer bekannten Ausführung vergleicht, bei der, wie schon oben erwähnt, ein
Schneckengetriebe zur Erzeugung einer drehmomentabhängigen Verschiebung der Kegelscheibenhälfte
verwendet wird. Bei diesem bekannten Keilriemenwechselgetriebe nämlich ist die axial
verschiebbare Schnecke über eine Hohlwelle drehfest mit der axial verschiebbaren
Kegelscheibenhälfte verbunden, wobei die Schnecke und die Hohlwelle auf der Eingangswelle
gelagert sind. Wie leicht erkennbar ist, setzt sich die vorteilhafte Wirkung des
erfindungsgemäßen Keilriemenwechselgetriebes nicht lediglich aus den Vorteilen der
Einzelmerkmale zusammen, sondern diese vorteilhafte Wirkung kann nur durch das Zusammenwirken
der Gesamtkombination der Merkmale erreicht werden.
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Die Verbindung zwischen der axial verschiebbaren ; Eingangswelle und
der axial verschiebbaren Kegelscheibenhälfte erfolgt vorteilhaft starr, kann jedoch
auch über ein elastisches Glied, z. B. eine Feder, erfolgen. Zwischen den beiden
Kegelscheibenhälften werden Mitnahmeelemente angeordnet, die zwar eine ; axiale
Verschiebung der beiden Scheiben zueinander zulassen, jedoch eine radiale Verdrehung
zueinander verhindern. Die Übertragung des Antriebsdrehmoments von den beiden Kegelscheibenhälften
auf die Getriebe-Eingangswelle erfolgt durch eine starre oder elastische Verbindung
zwischen diesen Teilen.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ergibt sich
aus der Beschreibung der Figur.
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Die Figur stellt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
dar, und zwar zeigt sie einen Schnitt durch die verstellbare Antriebskeilriemenscheibe
und das nachgeschaltete Zahnradgetriebe. Die strichpunktierte Keilriemenscheibe
in der Figur ist die Antriebsscheibe. Die Abtriebsscheibe des Keilriemenwechselgetriebes
wird aus den beiden Kegelscheibenhälften 2 und 3 gebildet. Die Kegelscheibenhälfte
3 ist drehbar aber axial nicht verschiebbar in dem Getriebegehäuse 5 des Rädergetriebes
gelagert. Die axial verschiebbare Kegelscheibenhälfte 2 ist mittels Büchsen
13 auf Stiften 6
geführt, die mit der axial nicht verschiebbaren Kegelscheibenhäifte
3 fest verbunden sind. Die Stifte 6 können auch direkt ein Teil der Kegelscheibenhälfte
3 sein. Die beiden Kegelscheibenhälften 2 und 3 werden durch eine axiale Feder 7
gegeneinandergedrückt. Die axiale Feder 7 stützt sich an der Scheibe 2 direkt ab,
während sie mit ihrem anderen Ende auf die Scheibe 12 drückt, die mit den
Stiften 6
fest verbunden ist. Die Eingangswelle 8 des Rädergetriebes
ist fest mit der verschiebbaren Kegelscheibenhälfte 2 verbunden. An ihrem getriebeseitigen
Ende trägt die Eingangswelle 8 ein schrägverzahntes Stirnrad 9, das mit einem
Gegenrad 10
kämmt, das auf der Ausgangswelle 11 befestigt ist. Das
Gegenrad 10 ist breiter ausgeführt als das Stirnrad 9, um -bei einer
Verschiebung des Stirnrades 9,
die durch eine Drehmomentänderung hervorgerufen
wird, ein Überstehen dieses Zahnrades zu vermeiden: Die Wirkungsweise der Anordnung
ist wie fegt: Die Drehbewegung wird von der Antriebsscheibe des Keilriemenwechselgetriebes
über den Keilriemen 1 auf die beiden Kegelscheibenhälften 2 und 3 der Abtriebsscheibe
übertragen. Die Antriebsscheibe kann eine an sich bekannte drehzahlabhängige Verstellung
der Kegelscheibenhälften aufweisen. Durch die Drehung der Kegelscheibenhälften 2
und 3 wird die Eingangswelle 8 des Rädergetriebes mitgenommen und über die
Zahnradstufe 9, 10 die Ausgangswelle 11 in Bewegung gesetzt. Die normale .Drehrichtung
dieser Welle ist durch den eingezeichneten Pfeil angedeutet. Wird das Getriebe angetrieben,
s4 verschiebt sich das Stirnrad 9 entsprechend der Höhe des Fahrwiderstandes
mehr oder weniger weit nach links. Die Verschiebung nach links ist um so stärker,
je höher der Fahrwiderstand ist. Durch diese Verschiebung wird der Keilriemen
1 auf einen größeren Radius gedrückt und dadurch das vom Motor auf die abtriebsseitigen
Kegelscheibenhälften 2, 3 übertragene Drehmoment selbsttätig dem vergrößerten
Fahrwiderstand entsprechend erhöht.
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Weist die gestrichelt gezeichnete Antriebsscheibe keine drehzahlabhängige
Stellung auf, so sind die beiden Kegelscheibenhälften der Antriebsseheibe nicht
starr zueinander auszubilden, sondern eine Kegelscheibenhälfte muß axial verschiebbar
angeordnet werden. Sie stützt sich dabei zweckmäßig über eine Feder gegen ein festes
Maschinenteil ab.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform.
Der konstruktive Aufbau im Rahmen des Erfindungsgedankens kann weitgehend variiert
werden. Insbesondere kann zwischen der abtriebsseitigen Kegelscheibenhälfte 2 und
der Eingangswelle 8 des Rädergetriebes eine federnde Verbindung vorgesehen werden.