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Stufenlos regelbares Reibungsgetriebe mit auf parallelen Wellen angeordneten,
ineinandergreifenden Scheiben und Ringen Die Erfindung betrifft ein stufenlos regelbares
Reibungsgetriebe mit auf parallelen Wellen angeordneten ineinandergreifenden Scheiben
und Ringen, die axial gegen Federkraft verschiebbar sind, wobei die in einer über
das Wellenende vorstehenden Glocke verschiebbaren Ringe die Welle der Scheiben im
Ab-
stand umgeben und bei Querverstellung der Glocke mit dem innenliegenden
Rand unter verschieden großen Achsabständen an den Scheiben anliegen.
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Bei einem bekannten Getriebe dieser Ausbildungsart, das insbesondere
für Kraftfahrzeuge bestimmt ist, stehen lamellenähnliche Scheiben mit Ringen im
Eingriff. Die Scheiben sind axial verschieblich, jedoch drehfest mit der sie tragenden
Welle verbunden, während die Ringe sich an der Innenfläche einer über das Ende einer
zweiten Welle vorstehenden Glocke befinden. Der Achsabstand der Scheiben mit den
Ringen ist zum Zweck stufenloser Drehzahlregelung veränderlich, wobei die Scheiben
und Ringe mit Ausnahme einer gleichachsigen Lage für direkte Gangübertragung stets
exzentrisch zueinander liegen. Ab-
gesehen von dieser Stellung direkter Gangübertragung
findet die Berührung, durch welche die Drehbewegung übertragen wird, nur an einer
sehr begrenzten Stelle des Umfangs statt, an der ein entsprechend hoher spezifischer
Flächendruck herrschen muß, um das erforderliche Drehmoment übertragen zu können.
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Bei dem bekannten Reibungsgetriebe sind die Ringe im Querschnitt konisch
ausgebildet, so daß sie sich bei exzentrischer Lage der beiden Getriebewellen zueinander
keilartig zwischen die federnd auseinandergedrückten Reibscheiben einzwängen. Da
die Scheiben an ihrem äußeren Rand mit Wülsten versehen sind, bleibt die Reibberührung
immer nur auf kleine Bereiche begrenzt.
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Da bei diesem Getriebe die Scheiben und Ringe auf verschiedenen Kreisen
umlaufen, ergibt sich bei jedem Eingriff eine Relativbewegung in radialer Richtung,
die unvermeidlich ist, weil die die Reibscheiben zusammendrückenden Federn eine
gewisse Schrägstellung der Reibscheiben bewirken und diese nur an einer Stelle ihres
Umfangs durch die mit ihnen im Eingriff stehenden Ringe voneinander im Abstand gehalten
werden. Die erwähnten Relativbewegungen in radialer Richtung zwischen den Scheiben
und Ringen sind mit zusätzlicher Reibung und Wärmeentwicklung verbunden und haben
einen entsprechenden Verschleiß zur Folge. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit,
nach einer gewissen Betriebszeit entweder die Ringe oder die Scheiben oder beide
Bauteile zu erneuern, wobei die überholung des Getriebes auch durch seine verwickelte
Bauweise zeitraubend und kostspielig ist.
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Es ist auch nicht mehr neu, bei ähnlichen Getrieben an den Rändern
der einen Scheibengruppe Doppelrollen vorzusehen. Hierbei sind jedoch keine Ringe
und Kegelscheiben, sondern nur Vollscheiben vorhanden. Diese Bauart ergibt einen
weniger günstigen Einlaufwinkel und aus diesem Grunde schlechtere Eingriffsverhältnisse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der genannten
Gattung die Eingriffsverhältnisse durch Anordnung von Rollen in der Weise zu verbessern,
daß die Reibung und der Verschleiß an den Eingriffsstellen vermindert werden. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den innenliegenden Rändern der
Ringe eine Doppelreihe von beiderseits nach außen überstehenden, mit ihren einander
zugekehrten Oberflächenteilen aneinanderliegenden Rollen gelagert ist, deren Drehachsen
in zwei zur Hauptachse des Getriebes senkrechten Ebenen liegen und tangential zum
Umfang der Ringe verlaufen und die die im Querschnitt konisch ausgebildeten Scheiben
berühren.
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Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung eines stufenlos regelbaren
Reibungsgetriebes wurden im Unterschied von den bekannten Getrieben nicht nur
an
sich bekannte Doppelrollen angewendet, sondern es wurden auch die Kegelscheiben
und Randscheiben miteinander vertauscht und die Doppelrollen in einer besonders
zweckmäßigen Weise in den Ringen angeordnei.
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Hierdurch wird erreicht, daß bei der exzentrischen Einstellung der
beiden Getriebewellen zueinander durch die Bewegung der Ringe zwischen den Scheiben
keine Reibung auf Grund der unvermeidlichen Relativbewegung-in radialer Richtung
stattfindet. Die erfindungsgemäß angeordneten Rollen wälzen sich irn wesentlichen
reibungsfrei auf der Gegenfläche ab, wenn der betreffende Ring zwischen zwei benachbarte
Scheiben eindringt. Die drehbare Rolle kann, ohne daß eine Keilwirkung stattfindet,
sich reibungsfrei in radialer Richtung auf der gegenüberliegenden Scheibe abwälzen,
wobei die übertragung des Drehmornents sehr wirksam ist, weil diese vorstehend erläuterte
Anordnung die gleichzeitige Berührung der zahlreichen ira Berührungsbogen enthaltenen
Rollen mit minimalen Verlusten erlaubt.
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Die Länge der erfindungsgemäß angeordneten Rollen kann in Achsrichtung
zweckmäßig kleiner gehalten werden als ihr Durchmesser.
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Die Ringe können am mnenliegenden Umfang zweckmäßig gezahnt sein und
in jeder Zahnlücke zwei Lagermulden bildende Einsätze lose aufnehmen, zwischen denen
und einem weiteren Innenring mit entsprechenden Laiermulden die seitlich über den
Ring überstehenden Rollen angeordnet sind. Derartige Ringe können nebeneinander
in einer Trommel oder Glocke angeordnet sein.
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Das erfindungsgemäße stufenlos regelbare Reibungsgetriebe ist besonders
zum Einbau in Kraftfahrzeugen geeignet.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden in der Folge beispielsweise
und nicht einschränkend zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Getriebes
genauer beschrieben.
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F i g. 1 ist ein Schnitt in der Ebene I-1 der F i
g. 2 und veranschaulicht eine Position des größten Achsabstandes der Achse-
des Rollenkranzes von der Achse einer Scheibe; Fi g. 2 -zeigt ein Getriebe
als Ganzes in einem Schnitt durch die Wellenachsen; die Ringe und die Scheiben weisen
die Stellung auf, in welcher die Umdrehungszahl der angetriebenen Welle am meisten
gegenüber der Umdrehungszahl der Antriebswelle reduziert ist; F i g. 3 ist
ein perspektivischer Längsschnitt des Getriebes, welcher eine Position aufweist,
in der das übersetzungsverhältnis 1 : 1 ist, d. h., die angetriebene
Welle ist in Direktschaltung, da die Antriebswellen und die angetriebenen Wellen
koaxial zueinander sind; F i g. 4 ist ein perspektivischer Längsschnitt des
Getriebes als Ganzes in der Stellung, in welcher die größte Reduzierung der Umdrehungszahl
erzielt wird; F i g. 5, 6, 7, 8 und 9 zeigen, wie die Rollen
in den Ringen in der Glocke festgehalten werden; die Glocke weist außerdem ringförmige
Rillen auf, welche den äußeren Teil der Scheiben aufnehmen können; F i
g. 5 ist ein Längsschnitt durch das Getriebe, dargestellt in der Position,
in der das übersetzungsverhältnis 1 - 1 ist, d. h., die angetriebene
Welle ist koaxial mit der Antriebswelle; F i g. 6 ist ein zur Achse des Getriebes
rechtwinkliger Schnitt in der Ebene VI-VI der F i g. 5;
F i g. 7 ist
ein Längsschnitt durch das Getriebe in der Position, welche geeignet ist, die größte
Reduzierung der Umdrehungszahl zu erlangen; F i g. 8 ist ein Detail und zeigt
in Perspektive, wie die Rollen auf dem Ring und zusammen mit den Einsätzen in den
Aussparungen der Glocke montiert werden; F i g. 9 zeigt in Perspektive einen
Einsatz.
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Je nach der übertragenen Kraft, den Drehzahlen und den höchsten angestrebten
Übersetzungsverhältnissen kann das Getriebe eine verschiedene Anzahl von Wellen,
Scheiben und Rollen aufweisen.
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Das in den F i g. 1, 2, 3 und 4 beispielsweise dargestellte
Getriebe besteht aus einer Antriebswelle 10
mit drei Scheiben 7, 8, 11,
aus einer Zwischenwelle 12 mit den Ringen 13, 14 und den Scheiben
15, 16
und 17 und aus einer angetriebenen Welle 18 mit den Ringen
19 und - 20. Die Ringe 13 und 14 sind in der Glocke 21 angebracht,
die fest mit der Zwischenwelle 12 verbunden ist, während die Ringe 19 und
20 in der Glocke 22 angebracht sind, die ihrerseits mit der angetriebenen Welle
18 fest verbunden ist.
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Alle Ringe13 14'19 -und 20 weisen.-Führungen 23 auf, welche
i#nen'erlauben, sich etwas axial in den entsprechenden Rillen- bzw. Aussparungen
im Inner8n der Glocken 21 und-22-zuverschieben. -
Jeder der Halteringe.
13, 14, 19 und 20 hat außerdem einen -nach innen gerichteten Verbindungsflansch
1, der ihn mit den Ringen 4 und -6 des Rollen;: gehäuses verbindet.
Jeder Ring enthält eine Vielzahl von Rollenpaaren 2, 3, welche voneinander
durch. die Zwischenwände 5 getrennt und mit der Röllenachse tangential zu
dem Eingriffskreis 26 angeordnet sind.
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Die Scheiben-7, 11 und 16,-17 -können sich ebeiifalls axial
auf ihren Wellen etwas -verschieben und werden von den. Schraubenfedem 24 oder den
Teller' federn 25 dauernd gegen die Rollen gepreßt.
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Die Zwischenwelle 12 ist - verstellbar, so, daß ihr Achsabstand
-von den Wellen 10 und 18 verändert werden kann. Durch dieses Verschieben
der Zwischenwelle ändern sich die übersetzungsverhältnisse und infolgedessen die
Umdrehungszahl der angetriebenen Welle 18.
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Um die Welle 12 zu verschieben, kann, wie schon gesagt, eine beliebige
bekannte Vorrichtung verwendet werden; z. B. verschiebt eine automatische, mit der
angetriebenen Welle 18 des Getriebes gekuppelte Vorrichtung vorteilhaft die
Zwischenwelle 12, sobald die Umdrehungszahl dieser genannten Welle 18 die
festgelegten Werte über- bzw. unterschreitet.
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Genau gesagt vermindert man die Umdrehungszahl der Welle
10, indem die Achsen der Wellen 10
und 18 weiter von der Achse
der Welle 12 entfernt werden; hingegen je mehr man die Achse der Welle 12
den Achsen -der Wellen 10 und 18 nähert, um so mehr reduziert man
das übersetzungsverhältnis zwischen der getriebenen Welle 10 und der treibenden
Welle 18.
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In den F i g. 5, 6, 7, 8 und 9 wird ein weiteres
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diesem Beispiel entsprechend
besteht das Getriebe aus einer hohlen, treibenden Welle 40 mit drei Scheiben
37, 38 und 41 und aus einer getriebenen Welle 48 mit der Glocke
51. Diese Glocke 51 weist eine geeignete Form auf und ist mit den
beiden Ringen 31 und 32 verbunden, welche die Rollen aufnehmen und
das Lagergehäuse der Rollen darstellen.
Natürlich kann nach demselben
Prinzip ein Getriebe mehrere Glocken aufweisen, welche ebenfalls sowohl treibend
als auch getrieben sein können, und jede Glocke kann ein, zwei, drei oder mehrere
Ringe mit zur Aufnahme der Rollen und der Einsätze geeigneten Aussparungen und demzufolge
eine entsprechende Anzahl von ringförmig verlaufenden Rillen33 oder 34 haben. Die
Einsätze35 haben eine Breite, die gleich der Breite der Aussparungen 36 ist,
vorzugsweise mit einer Toleranz, die einen Zusammenbau durch gleitendes Ineinanderschieben
ermöglicht. Diese Einsätze 35 müssen sich etwas in axialer Richtung der Antriebswelle
und der getriebenen Welle verschieben können, damit die Rollen immer
an den
Oberflächen der leicht konischen Scheiben 37, 38 oder 38, 41 anliegen.
Die Einsätze 35 haben in ihrer ganzen Breite zwei Lagermulden 39 und
42, in welchen die äußeren zylindrischen Oberflächen der Rollen 2 aneinander anliegen.
Der Zusammenbau der einzelnen Zwischenringe 31 oder 32 mit den entsprechenden
Serien von Rollen 2 und Einsätzen 35 erfolgt, indem sie zusammen mit diesen
in Richtung des in F i g. 8 dargestellten Pfeiles in die Aussparungen
36 geschoben werden. Diese Aussparungen sind radial gleich weit von der Achse
der Glocke abstehend angeordnet und so nahe aneinanderliegend, daß über den gesamten
Umfang die größtmögliche Anzahl von Rollen verteilt wird. Die Scheiben
38 und 41 können sich axial auf ihren Wellen verschieben und werden von Schraubenfedem
oder Tellerfedern dauernd gegen die Rollen gedrückt.
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Der Erfindung entsprechend können sowohl die Scheiben als auch die
Ringe sowohl als treibende als auch als getriebene Organe verwendet werden. Es ist
auch möglich, beide, d. h. die Scheiben und die Ringe, abwechselweise als
getriebene und als treibende Organe in dem gleichen Getriebe zu verwenden. Die Rollen
können auch eine Bohrung aufweisen.