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Stufenlos verstellbares Kegelscheibengetrielbe mit drehmoment- und
übersetzungsabhängiger Anpressung der axial verscIiiebbaren Kegelscheiben Stufenlos
verstellbare Kegelscheibengetriebe mit zur Änderung der übersetzung auf den Getriebewellen
axial verschiebbaren Kegelscheiben sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, z.
B. als Kegelscheibenumschlingungstriebe mit zwischen je
zwei Kegelscheiben
auf der An- und Abtriebswelle laufenden Zugmitteln, die bei glatten Kegelscheiben
als Keilriemen oder Gliederketten mit Reibkörpern ausgebildet sein können, während
bei verzahnten Kegelscheiben sogenannte Zahnketten Verwendung finden. Eine andere
Ausbildung solcher Kegelscheibengetriebe besteht z. B. darin, daß zwei glatte Kegelscheiben
auf sich schneidenden Achsen angeordnet sind und sich unmittelbar aufeinander abwälzen.
Bei diesen letztgenannten Getrieben ist eine axiale Anpressung der einen Kegelscheibe
gegen die andere zur Reibkraftübertragung unerläßlich. Bei den Kegelscheibenumschlingungstrieben
hat es sich bewährt, die erforderliche Zugmittelspannung ebenfalls durch axiale
Anpressung der Kegelscheiben gegen das Zugmittel zu erzeugen. Die Höhe dieser Anpreßkraft
soll mit Rücksicht auf guten Wirkungsgrad und bei Reibgetrieben auch mit Rücksicht
auf Rutschsicherheit dem in der Getriebewelle herrschenden Drehmoment proportional
sein, und außerdem soll sie von der jeweiligen übersetzung des Getriebes abhängig
sein.
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Es sind Anpreßeinrichtungen bekannt, bei denen das in die Welle eingeleitete
Drehmoment über Wälzkörper und mit diesen zusammenwirkende Schraubenflächen veränderlicher
Steigung auf die axial verschiebbare Kegelscheibe übertragen wird, wobei gleichzeitig
eine drehmomentproportionale und in jeder gewünschten Weise übersetzungsabhängige
axiale Anpreßkraft erzeugt wird. Diese Anpreßeinrichtungen haben jedoch den Nachteil,
daß bei Drehmomentenumkehr die Rollkörper an den gegensinnig ansteigenden Schraubenflächen
zur Anlage gebracht werden müssen. Dadurch entsteht je
nach der übersetzung
des Getriebes ein mehr oder minder großer toter Gang, der zu harten Stößen führt,
die das Getriebe beschädigen können.
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Bei anderen bekannten Anpreßeinrichtungen ist zwar der tote Gang vermieden,
aber die Anpreßkräfte können hierbei nicht in der gewünschten Weise bzw. nicht ohne
beträchtlichen Aufwand von der Getriebeübersetzung abhängig gemacht werden. Außerdem
müssen bei diesen Anpreßeinrichtungen die erzeugten axialen Anpreßkräfte über Längskugellager
gegen ruhende Teile des Getriebes abgestützt werden, was bei den erstgenannten Anpreßeinrichtungen
nicht erforderlich ist, weil hierbei die erzeugten Anpreßkräfte gegen die umlaufende
GetrieW welle abgestützt werden können.
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Es ist weiterhin bereits bekannt, die beiden obenerwähnten Anpreßeinrichtungen
in Serie hintereinanderzuschalten, jedoch wird hierdurch das Getriebe umfangreich,
schwer und teuer.
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Ähnliche Nachteile weisen Getriebe auf, bei denen mit der Getriebewelle
umlaufende und um radial angeordnete Achsen drehbare Rollen mit Schrägflächen zusammenarbeiten,
die in Abhängigkeit von der zur übersetzungsänderung notwendigen a7dalen Verschiebung
einer der beiden Kegelscheiben ver-: schwenkt werden können. Bei dieser Ausbildung
ist es nur schwer möglich, die jeweils gewünschte übersetzungsabhängigkeit der Anpreßkräfte
zu verwirklichen, weil diese im allgemeinen keine lineare Funktion der Axialverschiebung
der Kegelscheibe ist. Daher ist man gezwungen, Kurven- oder Hebelgetriebe für diesen
Zweck vorzusehen.
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Derartigen Konstruktionen ist die Anpreßeinrichtung vorzuziehen, die
das in * die Welle eingeleitete Drehmoment über Wälzkörper * und mit
diesen zusammenwirkenden Schraubenflächen veränderlicher Steigung auf die axial
verschiebbare Kegelicheibe überträgt, weil diese durch entsprechende Bemessung der
Schraubenflächen eine einwandfreie Aufbringung der für jede beliebige übersetzungsstellung
erforderlichen Axialkraft ermöglicht und dabei schwere Axiallager zur Abstätzung
dieser Axialkräfte vermeidet. Ihr einziger Nachteil ist der Umschlagstoß. Diesen
Nachteil zu beseitigen, ist die Aulgabenstellung vorliegender Erfindung: Überträgt
die eine der beiden AnpreßeinrichtanZen das Drehmoment und
erzeugt
dabei die drehmomentproportionalen und übersetzungsabhängigen Anpreßkräfte, dann
stehi die andere gleichartig ausgebildete Anpreßeinrichtung in Bereitschaftsstellung,
die Aufgabe der ersten ohne jeden toten Gang zu übernehmen, sobald sich die Drehmomentenrichtung
umkehrt.
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Ausgehend von einem stufenlos verstellbaren Kegelscheibengetriebe
mit axial verschiebbaren Kegelscheiben, bei dem die axiale Anpreßkraft mittels einer
Anpreßeinrichtung erzeugt wird, die mehere Kurvenbahnen in Form von Schraubenflächen
mit entgegengesetzt gerichteter veränderlicher Steigung und mit den Kurvenbahnen
zusammenarbeitende Wälzkörper sowie eine auf der Getriebewelle befestigte Stützscheibe
aufweist, gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe dadurch, daß an der axial verschiebbaren
Kegelscheibe zwei koaxial angeordnete und relativ zueinander verdrehbare zylindrische
Hülsen vorgesehen sind, von denen die eine linksgängig und die andere rechtsgängig
ansteigende Schraubenflächen veränderlicher Steigung als stirnseitige Kurvenbahnen
aufweist und die bei Axialverschiebungen der Kegelscheibe zwecks übersetzungsänderung
derart gegenläufig verdrehbar und gemeinsam axial verschiebbar sind, daß sie in
dauernder Anlage an der Stützscheibe gehalten werden.
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Diese Lösung hat noch den weiteren Vorteil, daß genügend Platz für
die Unterbringung der Kurvenbahnen geschaffen wird, weil jede Anpreßeinrichtung
nur einsinnig ansteigende Schraubenflächen zu tragen hat. Dies ist besonders wichtig
für Reibgetriebe, die hohe Anpreßkräfte, also flache Kurvenbahnen bei großem übersetzungsbereich,
erfordern.
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Für die konstruktive Durchbildung der erfindungsgemäßen Lösung ergibt
sich eine große Anzahl von Ausführungsformen, je nachdem, an welchen Teilen
die Kurvenbahnen und die Rollkörper angeordnet werden und ob die gegensinnige Verdrehung
der beiden Anpreßeinrichtungen durch Kraft- oder Forinschluß bewerkstelligt wird.
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Eine vorteilhafte Ausbildung ergibt sich z. B. dadurch, daß die eine
Hülse mit der axial verschiebbaren Kegelscheibe fest verbunden, die andere über
ein Längslager gegenüber der Kegelscheibe drehbar ist, daß die beiden Hülsen wenigstens
je einen schraubenförinigen Schlitz gegensinniger Steigung aufweisen, daß
in den sich kreuzenden Schlitzen ein Rollenpaar mit gemeinsamer, senkrecht zur Getriebewelle
stehender Achse geführt ist, die von einem in axialer Richtung verstellbaren Einstellring
getragen wird, und daß die mit den Kurvenbahnen zusammenwirkenden Wälzkörper als
Druckrollenpaare ausgebildet und um radial in der Stützscheibe angeordnete Achsen
drehbar sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform wird der Erfindungsgedanke zweckmäßig
in der Weise verwirklicht, daß die ineinander angeordneten Hülsen beide relativ
zur Kegelscheibe drehbar sind und jede über einen gemeinsamen doppeltwirkenden Klemmrollenfreilauf
mit der axial verschiebbaren Kegelscheibe drehfest kuppelbar ist, wobei die jeweils
andere Hülse in der entkuppelten Stellung gehalten ist, daß die mit den Kurvenbahnen
zusammenwirkenden Wälzkörper als Druckrollenpaare ausgebildet und um radial in der
Stützscheibe angeordnete Achsen drehbar sind, und daß zur Verdrehung der entkuppelten
Hülse gegenüber der mit der Kegelscheibe drehfest gekuppelten Hülse eine Zwangsführung
vorgesehen ist, die durch parallel zu den Druckrollenpaaren in der Stützscheibe
angeordnete Hilfsrollen gebildet ist, die mit gleichabständig zu den Kurvenbahnen
liegenden Hilfskurvenbahnen zusammenarbeiten.
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Eine dritte konstruktive Lösung ergibt sich dadurch, daß die beiden
Anpreßeinrichtungen aus einer mit der Getriebewelle fest verbundenen Stützscheibe
mit konzentrisch angeordneten, gegensinnig ansteigenden Kurvenbahnen und zwei konzentrisch
zueinander angeordneten Zwischenringen besteht, welche um radial zur Getriebewelle
stehende Achsen drehbaren mit den Kurvenbahnen zusammenarbeitende. Druckrollen tragen,
daß die Zwischenringe relativ zur Kegelscheibe drehbar, jedoch wechselweise über
einen gemeinsamen doppeltwirkenden Klemmrollenfreilauf mit der Kegelscheibe drehfest
kuppelbar sind, wobei der jeweils andere Zwischenring in der entkuppelten Stellung
gehalten ist, und daß die beiden Zwischenringe zur gegensinnigen Verdrehung relativ
zueinander durch eine vorgespannte Spiralfeder miteinander verbunden sind.
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Der bei den beiden zuletzt genannten Ausführungsformen verwendete
doppeltwirkende Klenunrollenfreilauf besteht zweckmäßig aus zwei Klemmrollensätzen,
die durch einen gemeinsamen Käfig miteinander verbunden sind, der in der
Kupplungsstellung des einen Klemmrollensatzes den anderen zwangsweise in die Entkupplungsstellung
bringt.
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Eine herstellungstechnisch einfache Ausführung ergibt sich dadurch,
daß der äußere Umfang der Kegelscheibennabe als für beide Klemmrollensätze gemeinsames
Vielflach ausgebildet ist und die beiden Klemmrollensätze in einem rohrförmigen
Käfig um eine halbe Klemmrollenteilung versetzt in axialer Richtung hintereinander
angeordnet sind.
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Vorteilhaft erweist sich, daß die Kegelscheibe einen ringförmigen
Bund trägt, dessen Innen- und Außenfläche mit Klenunflächen für die beiden Klemmrollensätze
versehen sind und daß die beiden Klemmrollensätze durch einen im Querschnitt U-förinigen
Käfig miteinander verbunden sind, der den ringförmigen Bund übergreift.
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Durch eine derartige Ausbildung des Klenunrollenfreilaufes kann das
Getriebe nach der Erfindung, wie es insbesondere im Werkzeugmaschinenbau gewünscht
wird, sehr gedrängt und damit raumsparend gebaut werden.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Scheibensatz
eines Kegelscheibenumschlingungstriebes mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anpreßeinrichtung, F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Teillängsschnitt
für eine zweite Ausführungsforrn der Erfindung, F i g. 3 einen Teilschnitt
nach der Linie III-III in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab, F i
g. 4 einen Teillängsschnitt durch ein Kegelscheibenreibgetriebe mit einer
dritten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 5 eine schaubildliche Darstellung
der in F i g. 4 verwendeten Stützscheibe, F i g. 6 Einzelheiten in
Teilquerschnitten nach den Linien A und B, in F i g. 4 in vergrößertem
Maßstab. Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen umschlagsicheren Anpreßeinrichtung
ist in
F i g. 1 an Hand eines der beiden Scheibensätze eines
stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungstriebes mit Reibkraftübertragung
dargestellt. Alle für die Erläuterung des Erfindungsgegenstandes unwesentlichen
Teile, wie der zweite Scheibensatz, das Getriebegehäuse, die Wellenlagerung und
die Verstelleinrichtung zur Änderung der Übersetzung, sind weggelassen oder nur
schematisch angedeutet.
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Der in F i g. 1 dargestellte eine Scheibensatz des Getriebes
besteht aus einer Getriebewelle 1, auf der lose drehbar zwei Kegelscheiben
2 und 3 angeordnet sind, zwischen denen ein als Doppelrollenkette ausgebildetes
Zugmittel 4 läuft. Die Getriebewelle 1
weist einen Bund 5 auf, gegen
den sich die Kegelscheibe 2 in axialer Richtung abstützt. Die Kegelscheibe
3 ist auf der Getriebewelle 1 in axialer Richtung verschiebar, jedoch
mit der Kegelscheibe 2 drehfest verbunden, was in Fig. 1 durch eine Klauenkupplung
6 schematisch dargestellt ist.
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Mit der Getriebewelle 1 ist außerdem drehfest und gegen axiale
Verschiebung in der Zeichnung nach links durch einen Bund 7 gesichert eine
Stützscheibe 8
verbunden, die auf dem Umfang verteilt mehrere, z. B. drei
radial zur Getriebewelle 1 stehende Achsen 9 trägt, auf denen
je zwei Druckrollen 10
und 11 drehbar gelagert sind.
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Mit der Kegelscheibe 3 ist eine glatte zylindrische Hülse 12
fest verbunden, die auf ihrer Stirnseite auf dem Umfang verteilt mehrere, z. B.
drei Kurvenbahnen 13 gleichen Steigungssinnes trägt. Diese Kurvenbahnen
13 wirken mit den Druckrollen 10
zusammen. Zwischen der mit der Kegelscheibe
3 fest verbundenen Hülse 12 und der Kegelscheibennabe 14 ist eine weitere
glatte zylindrische Hülse 15 angeordnet, die auf ihrer Stirnseite in der
Umfangsrichtung verteilt mehrere, hier ebenfalls drei Kurvenbahnen 16
trägt,
die entgegengesetzten Steigungssinn zu den Kurvenbahnen 13 der Hülse 12 haben
und mit den Druckrollen 11 zusammenarbeiten. Diese Hülse 15
ist gegenüber
der Kegelscheibe 3 frei drehbar und ihr gegenüber durch ein Längslager
17 abgestützt. Die Hülsen 12 und 15 weisen gegensinnig ansteigende
schraubengangförmige Schlitze 18 bzw. 19 auf. In den durch die sich
kreuzenden Schlitze 18 und 19
gebildeten öffnungen 20 ist
je ein Rollenpaar 21, 22 geführt, das auf je einer gemeinsamen, senkrecht
zur Getriebewelle 1 stehenden Achse 23 drehbar gelagert ist. Die Rolle
21 bewegt sich im Schlitz 18 der Hülse 12, die Rolle 22 im Schlitz
19 der Hülse 15. Die Achsen 23 der Rollenpaare werden von einem
in axialer Richtung verschiebbaren Ring 24 getragen. Dieser Ring 24, der mit der
Kegelscheibe 3 umläuft, ist über ein Längslager 25 gegen einen nicht
umlaufenden Einstellring 26 abgestützt, der mit Hilfe der nicht dargestellten
Verstelleinrichtung für die Übersetzungsänderung des Getriebes in Richtung des Doppelpfeiles
27 axial verschoben werden kann.
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Sowohl die gegensinnig ansteigenden Kurvenbahnen 13 und
16 der Hülsen 12 und 15 als auch die gegensinnig ansteigenden Schlitze
18 und 19 in den beiden Hülsen stellen Schraubenflächen veränderlicher
Steigung dar.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Getriebes ist folgende: Es sei
angenommen, daß in die Getriebewelle 1 ein Drehmoment im Sinn des Pfeiles
28 eingeleitet werde. Dann überträgt sich das Drehmoment auf die Stützscheibe
8, und die Druckrolle 10 auf der Achse 9 versucht, auf der
Kurvenbahn 13 der Hülse 12 emporzulaufen. Sie müßte dabei die Kegelscheibe
3
in der Zeichnung nach rechts verschieben, was jedoch nur möglich wäre, wenn
gleichzeitig die Doppelrollenkette 4 zwischen den Kegelscheiben 2 und
3 nach außen wandern würde, wozu diese auf dem nicht dargestellten zweiten
Scheibensatz -tiefer zwischen die Kegelscheiben eindringen müßte. Da dies durch
die dortige Verstelleihrichtung für die Einstellung der gewünschten Übersetzung
verhindert wird (Verstellring 26), überträgt die Druckrolle 10 das
in die Welle 1 eingeleitete Drehmoment unmittelbar auf die Kegelscheibe
3 und preßt diese außerdem entsprechend der örtlichen Neigung der Kurvenbahn
13
mit einer dem eingeleiteten Drehmoment proportionalen Kraft gegen die Kette
4 und diese gegen die axial feststehende Kegelscheibe 2 an. Hierdurch wird die für
die Reibkraftübertragung erforderliche axiale Anpressung der Kette an die Kegelscheiben
erzeugt, die dem Drehmoment proportional und von der jeweiligen Getriebeübersetzung
abhängig ist.
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Durch die Rollenpaare 21, 22, die in den sich kreuzenden Schlitzen
18, 19 geftirt sind, wird die frei drehbare Hülse 15 in einer solchen
Winkellage gehalten, daß ihre gegensinnig zur Kurvenbahn 13
ansteigenden Kurvenbahnen
16 in ständiger Anlage an den Druckrollen 11 auf den Achsen
9 der Stützscheibe 8 gehalten werden.
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Kehrt sich nun aus . irgendwelchen Gründen die Richtung des
in die Welle 1 eigeleiteten Drehmoments plötzlich um, bei einem Fahrzeuggetriebe
beispielsweise beim Übergang von der Bergfahrt zur Talfahrt, dann übernimmt die
Druckrolle 11 sofort und ohne Umschlagweg die Übertragung des Drehmoments
auf die I-Iülse 15 und auch die Erzeugung der axialen Anpreßkraft. Die Hülse
15 ist zwar gegenüber der Kegelscheibe 3 k)se drehbar, sie ist aber
an einer Drehung durch das Rollenpaar 21, 22 gehindert, weil der dieses Rollenpaar
tragende Ring 24 in der gezeichneten Stellung durch die Verstelleinrichtung zur
Einstellung der Übersetzung axial gehalten ist, womit auch eine Verdrehung der Hülse
15
verhindert wird. In diesem Fall muß,vom Einstellring 26, d. h. von
der Verstelleinriähtung, eine Stützkraft aufgebracht werden, die eine axiale Verschiebung
des Rings 24 zu verhindern vermag. Das mit umgekehrtem Richtungssinn eingeleitete
Drehmoment wird also in diesem Fall über die Druckrolle 11 und die Kurvenbahn
16 in die Hülse 13 und von deren Schlitz 19 auf das RolIenpaar
22, 21 weitergeleitet und von der Rolle 21 im Schlitz 18 auf die fest mit
der Kegelscheibe 3 verbundene Hülse 12 und damit auf die Kegelscheibe
3 selbst übertragen, während die erzeugte Axialkraft in Abhängigkeit vom
Drehmoment und von der örtlichen Neigung der Kurvenbahn 16 über die Hülse,
15 und das Längslager 17
unmittelbar auf die Kegelscheibe 3 übertragen
wird.
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Je nach der Richtung des eingeleiteten Drehmoments wirkt also immer
nur die Druckrälle 10 mit der Kurvenbahn 13 oder aber die Dmckrblle
11 mit der Kurvenbahn 16 zur Übertragung de,s Drehmoments und zur
Erzeugung der aiialm Anpreßkraft zusammen, die jeweils anderen Druckrollen und Kurvenbahnen
sind unbelastet, stehen aber in Bereitschaftsstellung, um bei Drehmomentenumkehr
sofort die Aufgaben der bisher belastet gewegenen Druckrollen und Kurvenbahnen ohne
jeden Umschlagweg zu übernehmen.
Durch willkürliche axiale Verschiebung
des Einstellrings 26 nüt Hilfe der nicht dargestellten Verstelleinrichtung
zur willkürlichen übersetzungsänderung des Getriebes im Sinn des Doppelpfeiles
27
wird auch der Ring 24 und mit ihm das Rollenpaar 21, 22 axial verschoben.
Da das Rollenpaar 21, 22 in den sich kreuzenden Schlitzen 18 und
19 der beiden Hülsen 12 und 15 geführt ist, müssen sich diese beiden
Hülsen 12 und 15 gegensinnig zueinander verdrehen. Die Folge hiervon ist,
daß sich die axial bewegliche Kegelscheibe axial verschiebt, und zwar um solche
Beträge, daß die beiden Kurvenbahnen 13
und 16 an ihren zugehörigen
Druckrollen 10 und 11
in Anlage bleiben.
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Die beschriebene Anpreßeinrichtung hat den Vorteil, daß die für die
Reibkraftübertragung erforderliche Anpressung immer dem eingeleiteten Drehmoment
proportional ist und auch in jeder gewünschten Weise von der Axialverschiebung der
Kegelscheibe 3,
d. h. von der jeweiligen Getriebeübersetzung abhängig
gemacht werden kann, weil es dazu nur nötig ist, die ungleichmäßige Steigung der
Schraubenbahn 13 bzw. 16 entsprechend auszulegen. Die Anordnung von
zwei koaxial und relativ zueinander verdrehbaren Anpreßeinrichtungen, von denen
die eine linksgängig und die andere rechtsgängig ansteigende Schraubenflächen veränderlicher
Steigung, also Kurvenbahnen 13 und 16, aufweist, gibt die Möglichkeit,
bei einer willkürlichen übersetzungsänderung die jeweils nicht belastete Kurvenbahn
der belasteten Kurvenbahn so nachzuführen, daß beide Kurvenbahnen in dauernder Anlage
an ihren Druckrollen 10 und 11 gehalten werden, so daß bei einer Drehmomentenumkehr
jeweils die bisher nicht belastete Kurvenbahn die Funktion der bisher belastet gewesenen
Kurvenbahn übernehmen kann, ohne daß ein mehr oder minder großer toter Gang wie
bei den bisher bekannten Anpreßeinrichtungen mit Kurvenbahnen veränderlicher Steigung
entsteht.
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Die F i g. 2 und 3 zeigen eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anpreßeinrichtung eines Scheibensatzes eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes,
der im wesentlichen den gleichen Aufbau aufweist, wie der in F i g. 1 dargestellte
Scheibensatz. Deshalb sind auch die übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist die gemäß der Erfindung
gestellte Aufgabe in konstruktiv besonders einfacher Weise gelöst. Aber dieser Lösung
haftet noch der Mangel an, daß bei Umkehr der Drehmomentenrichtung sehr große Stützkräfte
durch die Verstelleinrichtung auf den Einstellring 26 übertragen werden müssen.
Dieser Nachteil wird durch die Ausführungsform nach F i g. 2 und
3 beseitigt. Der in F i g. 2 dargestellte Scheibensatz eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
besteht wieder aus einer Getriebewelle 1, auf der lose drehbar zwei Kegelscheiben
2 und 3 angeordnet sind, zwischen denen ein als Doppelrollenkette ausgebildetes
Zugmittel 4 läuft. Die Welle 1 hat einen Bund 5, gegen den sich die
Kegelscheibe 2 in axialer Richtung abstützt. Die Kegelscheibe 3 ist auf der
Welle 1 in axialer Richtung verschiebbar, aber mit der Kegelscheibe 2 drehfest
verbunden. Hierzu dient wie bei F i g. 1 die schematisch dargestellte Klauenkupplung
6. 1 Mit der Getriebewelle 1 ist weiterhin ebenso wie beim Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 drehfest und gegen axiale Verschiebung in der Zeichnung nach
links durch einen Bund 7 gesichert eine Stützscheibe 8
verbunden, die
auf dem Umfang verteilt mehrere, z. B. drei radial zur Getriebewelle 1 stehende
Achsen 9 mit darauf angeordneten Druckrollen 10
und 11 trägt.
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Die nicht dargestellte Verstelleinrichtung zur willkürlichen übersetzungsänderung
des Getriebes wirkt auf einen nicht umlaufenden Einstellring 30, der im Sinne
des Doppelpfeils 31 axial verschiebbar ist und unmittelbar gegen die axial
verschiebbare Kegelscheibe 3 über ein Längslager 32 abgestützt ist.
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Die Anpreßeinrichtung besteht bei dieser Ausführungsfonn aus zwei
ineinander angeordneten Hülsen 33 und 34, die auf ihren der Stützscheibe
8 zugewendeten Stirnflächen Kurvenbahnen veränderlicher und gegensinniger
Steigung 35 bzw. 35' tragen, die mit den Druckrollen 10 und
11 in der gleichen Weise zusammenarbeiten, wie dies an Hand der F ig.
1 bereits erläutert worden ist. Die beiden Hülsen 33 und 34 sind relativ
zur axial beweglichen Kegelscheibe 3
drehbar, aber mit der Nabe der axial
beweglichen Kegelscheibe 3 über einen doppeltwirkenden, für beide Hülsen
33 und 34 gemeinsamen Klemmrollenfreilauf 36 wechselseitig kuppelbar.
Zu diesem Zweck, (s. F i g. 3) ist der Umfang der Nabe 37 der Kegelscheibe
3 als Vielflach ausgebildet und bildet damit die Innenklemmfläche des doppeltwirkenden
Klemmrollenfreilaufes. Die Außenklemmflächen werden ge-
bildet durch im lichten
Durchmesser gleich große zylindrische Innenflächen 38 und 39 der Hülsen
33
und 34. Die Klemmrollen 40 und 41 sind versetzt zueinander in einem Rollenkäfig
42 angeordnet. Die' Versetzung der Rollen 40, die mit der innenzylin-, drischen
Klemmfläche 38 der Hülse 33 einerseits und mit den Klemmflächen
99 der Nabe 37 andererseits zusammenarbeiten, gegenüber den Klemmrollen
41, innerhalb des Rollenkäfigs 42 ist so gewählt, daß niemals beide Rollengruppen
gleichzeitig klemmen können. Wenn daher die Rollen 40 zwischen der Zylinderfläche
38 und dem Vielflach der Nabe 37.
eingeklemmt sind, dann sind die durch
den Käfig 42 geführten Rollen 41 des Klemmrollenfreilaufs in der Freilaufstellung,
und umgekehrt.
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Wird in die Welle 1 im Sinne des Pfeiles 43 ein Drehmoment
eingeleitet dann wird dieses Drehmoment über die Druckrollen 11 und die Kurvenbahnen
35' in die Hülse 34 unter gleichzeitiger Erzeugung einer der Größe des Drehmoments
proportionalen. und von dem örtlichen Neigungswinkel der Kurvenbahnen
35' im Aufstandspunkt der Druckrollen 11,
abhängigen Axialkraft in
die Hülse 34 eingeleitet, die, sich infolge des Drehmoments relativ zur Kegelschei-'
bennabe 37 im Sinne des in Fig. 3 eingezeichneten. Pfeiles 44 um einen
sehr kleinen Winkelbetrag dreht. und damit den Klemmrollensatz 41 in die Klemmstellung
bringt. Gleichzeitig werden die Klemmrolled 40, die mit der Hülse 33 zusammenarbeiten,
in die Freilaufstellung geführt.
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Kehrt sich die Drehmomentenrichtung um, dann, wird das Drehmement
über die Druckrollen 10 und-. die Kurvenbahnen 35 in die Hülse
33 eingeleitet, ebenfalls unter Erzeugung einer dem Drehmoment proportionalen
und vom örtlichen Neigungswinkel' der Kurvenbahnen 35 abhängigen Axialkraft,
und nun werden die Rollen 40 in die Klemmstellung ge-, führt und die Rollen 41 in
die Freilaufstellung ge.. bracht. Somit ist immer nur eine der Hülsen
33 oder 34 bei einer der beiden möglichen Drehmomenten-#
richtungen
drehfest über den doppeltwirkenden Klemmrollenfreilauf mit der Kegelscheibe
3 drehfest verbunden.
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Um für jede axiale Stellung der Kegelscheiben 3
die jeweils
vom Drehmornent nicht belastete Hülse so zu drehen, daß ihre Kurvenbahn bei einer
Drehmomentenumkehr ohne Umschlagweg sofort zur übernahme und Weiterleitung des Drehmornents
bereitsteht, weist die Stützscheibe 8 im Bereich der Druckrollenlagerung
je eine Verlängerung 45 und 46 auf, in der Hilfsrollen 47 und 48 gelagert
sind, die je einen Bund 49, 49' der Kurvenbahnen 35 und
35'
hintergreifen. Die mit den Hilfsrollen 47 und 48 zusammenwirkenden Flächen
der Bunde 49, 49' haben die gleiche Form wie die Kurvenbahnen 35 und
35'.
Bei jeder Axialverschiebung der Kegelscheibe 3 und der beiden
Hülsen 33 und 34 wird die jeweils vorn Drehmoment nicht belasteteHülsewegen
ihrer freien Drehbeweglichkeit relativ zu der durch das Drehmoment belasteten und
mit der Kegelscheibe 3 über den Klemmrollenfreilauf 36 klemmfest verbundenen
Hülse so weit gedreht, daß die Gegenkurvenbahn an der nichtbelasteten Stützrolle
10 bzw. 11 lose anliegt. Im übrigen entspricht die Wirkungsweise dieses
Ausführungsbeispiels im Prinzip der Wirkungsweise des an Hand der F i
g. 1 erläuterten Ausführungsbeispiels.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anpreßeinrichtung
ist in F i g. 4 bis 6 an Hand eines Kegelscheibenreibgetriebes mit
auf sich kreuzenden Achsen angeordneten axial verschiebbaren Reibkegelscheiben dargestellt.
In einem Gehäuse 50 (F i g. 4) ist eine Welle 51 gelagert,
auf der lose drehbar und axial verschiebbar eine der beiden Reibkegelscheiben
52 angeordnet ist. Auf einer zweiten Welle 53, deren Achse die Achse
der Welle 51 senkrecht schneidet, sitzt drehfest, aber axial verschiebbar
die zweite Reibkegelscheibe 54, die in unmittelbarem Reibkontakt mit der Reibkegelscheibe
52 steht. Zur Änderung der übersetzung kann die Reibkegelscheibe 54 mit Hilfe
der Verstelleinrichtung 55 axial verschoben werden. Diese Verstelleinrichtung
besteht beispielsweise aus einer drehbar gelagerten Gewindespindel 56, die
mit Hilfe eines Handrads 57 gedreht werden kann, einer auf dem Gewinde der
Gewindespindel angeordneten Mutter 58, an der ein um einen Schwenkpunkt
59 schwenkbarer Winkelhebel 60 angelenkt ist, der mit seinem anderen
Ende in eine Ringnut 61 in der Nabe der Reibkegelscheibe 54 eingreift. Durch
Drehen des Handrads 57 wandert die Mutter 58 längs des Gewindes der
Gewindespindel, so daß die Reibkegelscheibe 54 auf ihrer Welle 53 in axialer
Richtung, z. B. nach innen, verschoben wird. Die Reibkegelscheibe 52 muß
hierbei in axialer Richtung ausweichen, was durch die Kurvenbahnen veränderlicher
Steigung wie bei den beiden vorher besprochenen Ausführungsbeispielen ermöglicht
wird.
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Auf der Welle 51 ist drehfest und axial unverschiebbar eine
Stützscheibe 62 mit konzentrisch angeordneten, gegensinnig ansteigenden Kurvenbahnen
63 und 64 angeordnet. F i g. 5 zeigt diese Stützscheibe mit den konzentrisch
angeordneten Kurvenbahnen in perspektivischer Darstellung. Zwischen dieser Stützscheibe
62 und der Reibkegelscheibe 52 sind zwei konzentrisch zueinander liegende
Zwischenringe 65
und 66 angeordnet und mit Hilfe von Längs
, kugellagern 67 und 68 gegen die Rückseite der Reibkegelscheibe
52 drehbar abgestützt. Die beiden Zwischenringe 65
und 66 tragen
auf dem Umfang verteilt mehrere, im >
vorliegenden Falle je drei Druckrollen
69 und 70, die um radial zur Getriebewelle 51 stehende Achsen
72
und 73 drehbar sind. Diese Druckrollen 69 und 70
arbeiten
mit den gegensinnig ansteigenden Kurvenbahnen 63 und 64 zusammen.
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Die Reibkegelscheibe 52 weist auf ihrer Rückseite einen ringförmigen
Bund 75 auf, der koaxial zwischen den beiden Zwischenringen 65 und
66 liegt und, wie F i g. 6 zeigt, am inneren und äußeren Umfang mit
Klemmflächen 76 und 77 für einen Klemmrollenfreilauf 78 versehen
ist. Dieser Klemmrollenfreilauf besteht aus zwei Klemmrollensätzen 79 und
80, von denen der eine 79 mit den äußeren Klemmflächen 76
des
Kegelscheibenbundes 75# --uüd ' dem äußeren Zwischenring 65 zusammenarbeiteir,
während der innere Klemmrollensatz 80 mit den inneren Klemm-
flächen
77 des Kegelscheibenbundes 75 und dem inneren Zwischenring
66 zusammenarbeitet. Die beiden Klemmrollensätze sind durch einen im Querschnitt
U-fönnigen Rollenkäfig 81 miteinander verbunden. Die gegenseitige Lage der
beiden Klemmrollensätze und der Klemmflächen ist derart gewählt, daß einer der Klemmrollensätze
sich in der Freilaufstellung befindet, wenn der andere Klemmrollensatz die Klemmlage
erreicht hat. Die Klemmflächen 76
und 77 sind so geneigt, daß der eine
Klemmrollensatz in der einen Richtung und der andere Klemmrollensatz in der anderen
Richtung sperrt. Dadurch kann wechselweise der äußere Zwischenring 65 in
der einen Richtung oder der innere Zwischenring 66
in der anderen Richtung
drehfest mit dem Kegelscheibenbund 75 verbunden werden.
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Die beiden Zwischenringe 65 und 66 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
durch eine vorgespannte Spiralfeder 82 miteinander gekuppelt, die die beiden
Zwischenringe gegeneinander zu verdrehen sucht. Dadurch wird der jeweils vom Drehrnoment
nicht belastete und daher mit der Reibkegelscheibe 52
nicht gekuppelte Zwischenring
gegenüber dem anderen Zwischenring so gedreht, daß die beiden Druckrollen
69, 70 an einander entsprechenden Punkten der gegensinnig ansteigenden Kurvenbahnen
63 und 64 zu Anlage kommen, so daß bei einer Drehmomentenumkehr die bisher
unbelastete Druckrolle sofort und ohne Umschlagweg die Aufgabe der bisher belasteten
Druckrolle übernehmen kann.
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Wird beispielsweise die Reibkegelscheibe 54 mit Hilfe der Verstelleinrichtung
55 in axialer Richtung auf die Welle 51 zu verschoben, dann muß die
Reibkegelscheibe 52 in der Zeichnung (F i g. 4) nach links ausweichen. Dies
ist möglich durch eine Relativdrehung der Reibkegelscheibe 52 zur Welle
51 im Sinne des eingeze ' ichneten Pfeiles 83, wodurch die
Druckrollen 69 an den Kuivenbahnen 63 abwärts rollen, so daß sich
die Reibkegelscheibe 52 axial verschieben kann. Dies gilt unter der Annahmer,
daß in die Welle 51 im Sinne des Pfeiles 84 ein Dithmoment eingeleitet ist,
das über die Stützschel#e 62; die Kurvenbahn 63, die Stützrollen
69 , den Z44schenring 65 und den äußeren Klemmrollensatt 79"-auf den
Bund 75 der Reibkegelscheibe 52 üb&-tra'g'e'n''Wlrd, wobei gleichzeitig
eine axiale Anpießkrih-Uärch die Kurvenbahn 63 und die mit ihr zusa=en-arbeitenden
ru&rollen 69 erzeugt wird, deren, Größe - dbtn- eingeleiteten
Drehmoment proportional und;äußerdern von der örtlichen Neigung derb Xurvenbahn-
63 im Aufstandspunkt der Druckrollen 69 abhängig ist. Da die Steigung
der Kurvenbahn veränderlich ist, ändert
sich die Größe dieser Axialkraft
bei gleichbleibendem Drehmoment mit der axialen Verschiebung der Reibkegelscheibe
52, d. h. mit der übersetzung des Getriebes. Unter der oben gemachten Annahme
ist der innere Zwischenring 66 gegenüber der Reibkegelscheibe frei drehbar,
und er wird durch die Spiralfeder 82 so weit gedreht, daß auch die Druckrolle
70
nach der Axialverschiebung der Reibkegelscheibe 52 in der Zeichnung nach
links an der zugehörigen Kurvenbahn 64 in Anlage bleibt. Sobald sich die Drehmomentenrichtun&
umkehrt, übernimmt ohne Umschlagweg die Druckrolle 70 die Aufgabe der Druckrolle
69, und das Drehmoment wird nunmehr über die Kurvenbahnen 64, die Druckrollen
70, den inneren Zwischenring 66 und den inneren Klemmrollensatz
80 auf die Reibkegelscheibe 52 übertragen, ebenfalls unter Erzeugung
einer axialen Anpreßkraft, die drehmomentproportional und übersetzungsabhängig ist.