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Die Erfindung betrifft ein Keilriemenwechselgetriebe mit hydraulischer
Doppelkolbensteuerung zur Axialverschiebung einer der Kegelscheiben einer Antriebsscheibe,
wobei die feststehende Kegelscheibe auf einer durch die verschiebbare Kegelscheibe
geführten Nabe sitzt.
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Bei einem bekannten Wechselgetriebe dieser Art (deutsche Patentschrift
898106) ist sowohl antriebsseitig als auch abtriebsseitig je ein Kegelscheibenpaar
vorgesehen, wobei jeweils eine Kegelscheibe jedes Kegelscheibenpaares in axialer
Richtung verschiebbar ist. Bei diesem bekannten Wechselgetriebe wird jede der beiden
verschiebbaren Kegelscheiben über zwei sich gegenüberliegende Zylinderkammern gesteuert,
wobei die beiden Doppelzylinder miteinander in Wirkverbindung stehen und sich gegenseitig
beeinflussen, um jeweils bestimmte übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebsscheibe
und der Abtriebsscheibe herzustellen.
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Bei einem anderen bekannten Keilriemenwechselgetriebe (belgische Patentschrift
512 854) sitzt eine axial unverschiebliche Kegelscheibe auf einer durch eine verschiebbare
Kegelscheibe geführten Nabe, wobei am Ende der Nabe der festen Kegelscheibe eine
zweite, axial im wesentlichen unverschiebliche Kegelscheibe befestigt ist, der eine
weitere, gemeinsam mit der ersten verschiebbaren Kegelscheibe in axialer Richtung
bewegliche Kegelscheibe gegenüberliegt. Dieses - bekannte Keilriemenwechselgetriebe
ist zwischen einer Antriebsscheibe und einer angetriebenen Scheibe gelagert, wobei
die Verschiebung der beweglichen Kegelscheiben in axialer Richtung im wesentlichen
dadurch bewirkt wird, daß die Achse des Keilriemenwechselgetriebes zwischen der
Antriebsscheibe und der Abtriebsseheibe verlagert wird.
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Bei einem anderen bekannten Keilriemenwechselgetriebe (vgl. USA.-Patentschrift
2 648 987) mit zwei auf einer gemeinsamen Welle sitzenden Kegelscheibenpaaren, wobei
jedes der beiden Kegelscheibenpaare eine in axialer Richtung verschiebbare Kegelscheibe
aufweist, sind zwischen den einander zugeordneten Xegelscheiben Freilaufringe vorgesehen,
die bei genügend großem Abstand der zusammenarbeitenden Kegelscheiben einen Freilauf
der zwischen den beiden Kegelscheiberipaaren liegenden Keilriemen -ermöglichen,
so daß ohne Ausschalten des Antriebs ein Stillstand der Keilriemen erreichbar ist.
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Es ist weiterhin ein Keilriemengetriebe bekannt (vgl. USA-Patentschrift
2 699 854), bei dem auf einer Antriebswelle zwei Keilriemenscheiben angeordnet sind,
die über je einen Keilriemen mit einem Getriebe in Verbindung stehen, das eine Umkehrung
der Abtriebsdrehzahl ermöglicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Keilriemenwechselgetriebe
zu schaffen, mit dem es möglich ist, ausgehend von einer einzigen Antriebswelle
zwei Keilriemen wechselweise einzukuppeln bzw. auszukuppeln, d. h. anzutreiben oder
zum Stillstand zu bringen, wobei dieses Ein- bzw. Auskuppeln mittels einer einfachen
und wenig störanfälligen Steuerung erfolgen soll. Dadurch soll es möglich werden,
z. B. neben einem Hauptantrieb einen von diesem Hauptantrieb unabhängigen Hilfsantrieb
zu erhalten oder zur Vervollständigung des Wechselgetriebes einen Rückwärtsgang
zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Keilriemenwechselgetriebe der eingangs
beschriebenen Art durch die Kombination folgender, für sieh bekannter Merkmale gelöst:
a) Am Ende der Nabe der festen Kegelscheibe ist eine zweite axial im wesentlichen
unverschiebliche Kegelscheibe befestigt, der eine weitere gemeinsam mit der verschiebbaren
Kegelscheibe in axialer Richtung bewegliche Kegelscheibe gegenüberliegt; b) zwischen
den Kegelscheibenhälften sind Freilaufringe vorgesehen, die bei genügend großem
Abstand der zusammenarbeitenden Kegelscheiben einen Freilauf der zwischen den beiden
Kegelscheibenpaaren liegenden Keilriemen ermöglichen, so daß ohne Ausschalten des
Antriebs ein Stillstand der Keilriemen erreichbar ist; c) die übersetzungssteuerung
ist so ausgebildet, daß wechselweise einer der beiden Keilriemen mit veränderlicher
Geschwindigkeit antreibbar ist oder beide Keilriemen gleichzeitig frei auf den Freilaufringen
liegen.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung können zum Ein- bzw. Auskuppeln
der Riemen verhältnismäßig einfache und zuverlässige Steuerungsorgane verwendet
werden.
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Um die Möglichkeit zu geben, die Drehrichtung in einfacher Weise umzukehren,
ist entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die
beiden Keilriemen in an sich bekannter Weise derart mit einer einzigen Abtriebswelle
zu koppeln, daß bei übergang des Antriebs von einem Keilriemen auf den anderen eine
Umkehr der Drehrichtung stattfindet.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
gemeinsam verschiebbaren Kegelscheiben eine zwischen den beiden unverschieblichen
Kegelscheiben liegende Einheit bilden und mit einem Ringkolben verbunden sind, der
zwischen zwei ringförmigen, mit Druckmittel beaufschlagbaren Zylinderkammern liegt,
welche die Nabe der in axialer Richtung unverschieblichen Kegelscheibe umgeben und
denen das Druckmittel über einen Verteiler zufÜhrbar ist.
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Weiterhin ist vorgesehen, daß der Verteiler eine der Auskupplungsstellung
entsprechende Zwischenstellung einnehmest kaim, in der beide Zylinderkammern mit
Druckmittel gefüllt sind, wobei der Verteiler den Einsaß und den Aussaß der einen
Zylinderkammer versperrt und die andere Zylinderkammer reit der Druckmittelquelle
verbindet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zur Verteilung
des Druckmittels ein einziger Schieber vorgesehen, der die erforderlichen Verbindungen
zwischen einer Druckmittelquelle und den beiden die Nabe umgebenden Zylinderkammern
herstellt.
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In den Figuren ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt eines Keilriemenwechselgetriebes, dem ein Hilfsantrieb
zugeordnet ist, in einer Arbeitsstellung, F i g. 2 einen der F i g.1 vergleichbaren
Längsschnitt des Keilriemenwechselgetriebes in einer anderen Arbeitsstellung,
F
i g. 3 und 4 schematische Darstellungen des Verteilerschiebers und seiner Steuerfinger,
F i g. 5, 6, 7 und 8 in Längs- und Querschnitten ein Wechselgetriebe ohne Hilfsantrieb
finit nur einem einzigen Kegelscheibenpaar, die zum Auskuppeln auseinandergerückt
sind, F i g. 9 und 10 den F i g. 5 bis 8 vergleichbare Schnitte eines Wechselgetriebes,
dessen Kegelscheiben auf die kleinste Entfernung einander genähert sind, F i g.
11, 12, 13, 14 und 15 den F i g. 5 bis 10 vergleichbare Längs- und Querschnitte
in verschiedenen Betriebsstellungen der Verteilereinrichtung.
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Gemäß F i g. 1 und 2 ist auf einer treibenden Welle 7 eine erste Kegelscheibe
116 befestigt, die einstückig mit einer Nabe 115 ausgebildet ist. Die Kegelscheibe
116 und die Nabe 115 können jedoch auch zwei gesonderte, starr miteinander verbundene
Elemente sein. Auf dem der Kegelscheibe 116 benachbarten Teil der Nabe 115 ist mittels
Kugellagern 5 ein Freilaufring 138 gelagert, der von einem trapezförmigen Keilriemen
122 umschlungen wird. Die Kegelscheibe 116 stellt eine erste axial unverschiebliche
Kegelscheibe dar.
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An dem der Kegelscheibe 116 entgegengesetzten Ende der Nabe 115 ist
ein Zylinder 24 zentriert und befestigt, in dem die Nabe 14 der mit der unverschieblichen
Kegelscheibe 116 zusammenwirkenden Kegelscheibe 112 verschiebbar gelagert ist. Die
Nabe 115 der unverschieblichen Kegelscheibe 116 und die Nabe 14 der verschieblichen
Kegelscheibe 112 besitzen einander zugekehrte und incinandcrgreifende, nicht näher
bezeichnete Nuten und Stege, die eine Axialverschiebung zwischen den beiden Naben
bzw. Kegelscheiben zulassen; die ineinandergreifenden Nuten und Stege gewährleisten
jedoch, daß die Nabe 14 mit der Kegelscheibe 112 mit angetrieben wird, wenn die
Nabe 115 mit der Kegelscheibe 116 von der treibenden Welle 7 in Rotation versetzt
werden.
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Die Nabe 14 der verschieblichen Kegelscheibe 112 ist im wesentlichen
becherförrnig gestaltet, wobei der Innenumfang der Nabe 14, abgesehen von dem eine
zentrale Öffnung mit den erwähnten Nuten und Stegen aufweisenden Bodenteil zur Bildung
einer ringförmigen Zylinderkammer 136 im Abstand vom Außenumfang der Nabe 115 liegt.
Eine weitere ringförmige Zylinderkammer 126 wird durch den Zylinder 24, die Nabe
115 und im wesentlichen durch den Boden 134 der verschieblichen Nabe 14 begrenzt.
Die Zylinderkammern 126 und 136 sind in geeigneter Weise mittels Dichtungen 18 und
20 abgedichtet, die an dem der Kegelscheibe 112 entgegengesetzten Ende der Nabe
14 bzw. auf der Nabe 115 angeordnet sind.
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Auf der Außenseite 141 des Zylinders 24 ist eine weitere Kegelscheibe
143 zwischen zwei Anschlägen 146 und 147 in axialer Richtung unverschieblich gelagert;
die Kegelscheibe 143 ist mit einem Freilaufring 142 starr verbunden, der unter Zwischenschaltung
eines Wälzlagers relativ zum Zylinder 24 frei rotieren kann. Der Freilaufring 142
wird von einem trapezförmigen Keilriemen 145 umschlungen.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die verschiebbare
Kegelscheibe 112 mit einer weiteren verschiebbaren Kegelscheibe 144 verbunden, die
der in axialer Richtung unverschieblichen Kegelscheibe 143 zugeordnet ist und mit
dieser eine Riemenscheibe bildet.
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Das Steuerungssystem, das im Ausführungsbeispiel benutzt wird und
nicht Gegenstand der Erfindung ist, für die beiden verschiebbaren Kegelscheiben
112 und 144 wird im folgenden an Hand der F i g. 3 bis 15 näher beschrieben, in
denen aus Gründen der Übersichtlichkeit die Kegelscheiben 143 und 144 weggelassen
sind.
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Gemäß F i g. 3 ist ein Finger 111 in der rohrförmigen Nabe
14 gehalten, die den Ringkolben der beweglichen Kegelscheibe 112 bildet;
dieser Finger durchdringt einen Schlitz 114, der in der Nabe 115, die mit der festen
Kegelscheibe 116 (nicht dargestellt) zusammenhängt, parallel zu ihrer Achse ausgebildet
ist, und greift mit geringem Spiel in die schraubenförmige Nut 117 mit der Ganghöhe
P ein, die in die Hülse 118 gefräst ist, in der der Schieber 119 gleiten kann. Ein
anderer Finger 120 ist fest in die Nabe 115 eingesetzt, und sein Ende greift mit
geringem Spiel in die schraubenförmige Nut 121 mit der Ganghöhe p ein, die ebenfalls
in die Hülse 118 eingefräst ist. Die Nuten 117 und 120 haben entgegengesetzte Gangrichtung,
im vorliegenden Beispiel ist die Nut 117 rechtsgängig und die Nut
121 linksgängig. In F i g. 4 ist strichpunktiert die Nut 114 parallel zur
Achse der Nabe 115 und in vollen Linien die Schraubennut 117 und der Querschnitt
des Fingers 111 zu sehen. Demgegenüber ist punktiert die Schraubennut 121 und der
Querschnitt des Fingers 120 angedeutet.
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Bei dieser Anordnung wird die Steuerung der vorgesehenen Organe mit
folgenden Teilen bewirkt: einem Schieber 119, der in der Hülse 118 in Längsrichtung
gleitet, einer Hülse 118, die in der Nabe 115 in Längsrichtung gleitet und sich
dreht, einem Finger 111, der die Hülse 118 in Winkelrichtung steuert, einem Finger
120, auf den die Hülse 118 durch Längsverschiebung reagiert.
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Die in F i g. 3 und 4 für die vorerwähnten Organe angegebenen Stellungen,
die den in F i g, 5 dargestellten Stellungen entsprechen, ergeben sich, wenn der
Schieber 119 in die äußerste linke Stellung bewegt wird, wodurch die bewegliche
Kegelscheibe 112
und die feste Kegelscheibe 116, die die Antriebsscheibe bilden,
auf den größten Abstand gebracht werden. Der Keilriemen 122 liegt dann auf dem losen
zylindrischen Freilaufring 138 auf (F i g. 5).
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Wenn der Schieber 119 ganz rechts steht, ergibt sich die vollständige
Annäherung der Kegelscheiben 112 und 116, wie aus F i g. 9 ersichtlich. Der Rolldurchmesser
des Riemens 122 auf der Antriebsscheibe hat dann seinen größten Wert. Er bleibt
unverändert infolge der Stellung des Schiebers 1119, der die Öffnung 123 verschließt;
die zwischen der Öffnung 124, die Flüssigkeit unter Druck zuführte, und der Aussparung
125 liegt, die die Aufgabe hat, die Flüssigkeit zum Sammelbehälter abzuleiten. Die
Flüssigkeit kann daher auf den von der rohrförmigen Nabe 14 der beweglichen Kegelscheibe
112 gebildeten Ringkolben einwirken.
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Solange der Schieber 119 in der erwähnten Stellung verharrt, wird
jede Verstellung der beweglichen Kegelscheibe 112 nach links oder rechts eine Drehung
der Hülse 118 durch das Zusammenwirken der Finger 111 und 120 und der Schraubennuten
117 und 121 hervorrufen, entweder im oder gegen dein
Uhrzeigersinn,
wodurch die Öffnung 123 entweder mit der Öffnung 124, durch die die Druckflüssigkeit
zur Zylinderkammer 126 gelangt, oder mit der Aussparung 125 in Verbindung
gesetzt wird, die den Rücklauf der in der Zylinderkammer enthaltenen Flüssigkeit
zum Sammelbehälter ermöglicht. Die bewegliche Kegelscheibe 112 wird somit in einer
mittleren Stellung stabilisiert.
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Dieses Gleichgewicht wird auf die gleiche Weise für alle Stellungen
erhalten, die dem Schieber 119 erteilt werden. Dies gestattet, den Riemen 122 auf
allen Durchmessern der Antriebsscheibe zu stabilisieren, vom kleinsten Durchmesser,
nämlich dem des losen Freilaufringes 138, bis zum größten Durchmesser, der gleich
dem der Kegelscheiben 112 und 116 ist (F i g. 5 und 9).
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Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß einem Hub C der beweglichen
-Kegelscheibe 112 ein Hub c der Hülse 118 entspricht, wobei C und c durch die Gleichung
verbunden sind und das Verhältnis
d. h. das Ver--hältnis der Ganghöhen der Nuten 121 und 117 die Untersetzung des
Hubs c in bezug auf den Hub C darstellt.
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Wenn der Schieber 119 nach links gezogen wird (F i g. 11 und 12),
kann die in der Zylinderkammer 126 enthaltene. Flüssigkeit zum Sammelbehälter abströmen
durch das Loch 127, die Abflachung 128, das. Loch 123, die Aussparung 125, das Loch
130, den Kanal 131, 132 und die Leitung 133, die zum Sammelbehälter (nicht dargestellt)
führt. Diese Flüssigkeit unter Druck wird durch den durch die Nabe 14 der beweglichen
Kegelscheibe 112 gebildeten Ringkolben verdrängt, die durch die Flanke des Riemens
122 abgedrückt wird, der durch die Abtriebsscheibe (nicht dargestellt) gezogen wird.
Wenn der Ringkolben der beweglichen Kegelscheibe 112 mit seinem vorderen Rand 134
(F i g. 14 und 15) die Nut 114 zudeckt und infolge Drehung der Hülse
118 die Löcher 135 in die Nut 114 münden und die Kammer 136 mit Druckflüssigkeit
beschickt wird, erfolgt ein hydraulischer Schub auf den Boden 137 der als Kolben
wirkenden rohrförmigen Nabe 14 der Kegelscheibe 112, zusätzlich zu dem von
der Flanke des Riemens 122 ausgeübten Schub, der dann aufhört, wenn die flache Innenseite
des Riemens auf den Freilaufring 138 aufläuft. Der Schub der Druckflüssigkeit in
der Zylinderkammer 136 auf den Boden 137 bleibt dann allein bestehen und stößt den
Boden 134 der verschiebbaren Nabe 14 gegen den- Boden 140 der Ringzylinderkammer
136 (F i g. 5). In dieser Stellung ist der Abstand der Kegelscheiben 112 und 116
größer als die Breite des Riemens 122, der somit frei den Freilaufring 138 umschlingen
kann, ohne daß seine Flanken diese Kegelscheiben berühren. Die Anlage der Nabe 14
am Boden 140 richtet dieselbe aus und hält sie in einer genauen Drehungsebene.
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Bei dem in den F i g.1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßenKeilriemenwechselgetriebe
können die einzelnen Steuerungsorgane, die Eintritts- und Austrittsöffnungen für
die Flüssigkeit, die Steuerung, der Antrieb und die Arbeitsweise gleich, ähnlich
oder analog denen sein, die in den F i g. 3 bis 15 beschrieben sind: Die Wirkungsweise
des Getriebes nach- F i g. 1 und 2 ist wie folgt: Inderin F i g. 3 angegebenen Stellung
bestimmt der Schieber 119 eine Gleichgewichtsstellung der beweglichen Kegelscheibe
112 und sperrt die Zylinderkammer 126 von der Zuführung von Druckflüssigkeit und
von ihrer Abführung zum Sammelbehälter ab, so daß eine Flüssigkeitssäule von der
Breite L in- der Zylinderkammer 126 eingeschlossen bleibt. Diese inkompressible
Flüssigkeit widersteht dem Druck- der Flüssigkeit, die die Zylinderkammer 136 speist
und auf den Boden 137 (F i g. 1 und 14) wirkt.
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Diese Länge L ist so festgelegt, daß der Abstand der Kegelscheiben
112 und 116 größer als die Breite des Riemens 122 ist, der damit in der beschriebenen
Weise ausgekuppelt ist. In dieser Stellung befindet sich die Kegelscheibe
144 (F i g. 1), die mit der verschiebbaren Kegelgscheibe 112 zusammenhängt;
in einem Abstand von der Kegelscheibe 143, der größer als die Breite des Riemens
145 ist, der sich somit ohne störende Reibung frei mit dem Freilaufring 142 drehen
kann.
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In dieser bevorzugten Stellung des Schiebers 119
sind die beiden
Riemen 122 und 145 ausgekuppelt, und man kann von dieser Stellung ausgehend entweder
den Riemen 122 einkuppeln, indem der Schieber 119 nach rechts gezogen wird, oder
den Riemen .145 einkuppeln, indem der Schieber nach links gezogen wird. Im letzten
Fall verschiebt sich die bewegliche Kegelscheibe 112 nach links und drückt die mit
ihr zusammenhängende Kegelscheibe 144 den Riemen 145 gegen die Kegelscheibe
143, wie aus F i g. 2 ersichtlich. Wenn der Schieber 119 weiter als in F
i g. 2 angegeben nach links gezogen wird, wie in F i g. 11 gezeigt, wird die Zylinderkammer
126 an den Sammelbehälter (nicht dargestellt) angeschlossen, und das Einkuppeln
des Riemens 145 ist damit sichergestellt ohne Behinderung durch den Schub der Druckflüssigkeit,
die die Zylinderkammer 136 speist und auf den Boden 137 drückt.
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Dieser Riemen kann die Abtriebsscheibe über einen Rückwärtsgang antreiben.
Dadurch ist es durch die Bedienung eines Handgriffs für die Betätigung eines Verteilers
von links nach rechts oder von rechts nach links möglich, eine stetige übersetzungsänderung
zu erzielen von einer maximalen Geschwindigkeit im Vorwärtsgang über einen Stillstand
beim Ein-und Auskuppeln mit Drehrichtungsumkehr bis zu einer maximalen Geschwindigkeit
im Rückwärtsgang.