DE1296468B

DE1296468B - Keilriemenantrieb mit stufenlos veraenderbarer UEbersetzung

Info

Publication number: DE1296468B
Application number: DEH57400A
Authority: DE
Inventors: Emerson Reginald Stanley
Original assignee: Leslie Hartridge Ltd
Current assignee: Leslie Hartridge Ltd
Priority date: 1964-10-14
Filing date: 1965-10-13
Publication date: 1969-05-29
Also published as: GB1115362A; US3380315A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Keilriemenantrieb mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, bestehend aus zwei zueinander parallelen Wellen mit je zwei nebeneinandergelagerten geteilten Riemenscheiben, deren Hälften auf den Wellen abwechselnd stationär und axial beweglich angeordnet sind, wobei die stationären Hälften der einen Welle den axial beweglichen Hälften der anderen Welle gegenüberliegen und wobei die axial beweglichen Scheibenhälften jeder Welle starr miteinander durch die stationären Hälften durchdringenden Zugstangen verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und betriebssichere Verstelleinrichtung für ein solches Getriebe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch folgende Merkmale gelöst: a) zur gemeinsamen Übersetzungsherstellung sind zwei die Wellen zweiseitig flankierende, starr miteinander verbundene, sich quer zu den Wellen bewegende Keilpaare zum Spreizen und Schließen der Riemenscheiben vorgesehen, b) jede innere Scheibenhälfte der nebeneinander auf den Wellen angeordneten Riemenscheiben besitzt auf den äußeren Umfangsflächen von frei auf den Kegelscheibennaben drehbaren Hülsen zwei diametral gegenüberliegende, radial vorspringende Zapfen oder Rollen, die sich direkt gegenüberliegen und durch V-förmig angeordnete, gelenkig verbundene schwenkbare Hebel so miteinander verbunden sind, daß sie in Umfangsrichtung in der Ruhelage verbleiben, wenn die Keilpaare zwischen den Zapfen oder Rollen gleiten.
Das Merkmal a) ist bereits aus der schweizerischen Patentschrift 19 909 bekannt. Bei diesem bekannten Getriebe werden bei einem einsträngigen Riementrieb die beiden Scheiben mittels Keilen verstellt.
Weiterhin ist es bekannt, bei einem Keilriemengetriebe zwischen der Nabe einer Scheibenhälfte und einer axial dazu verschiebbaren Kupplungsnabe V-förmig angeordnete, gelenkig verbundene, schwenkbare Hebel vorzusehen (USA.-Patentschrift 2 529 743).
Durch die Erfindung wird die Keilverstellanordnung dahingehend verbessert, daß die mit den Keilflächen zusammenarbeitenden, als Zapfen oder Rollen besonders ausgestalteten Anliegestellen für die Keile eine ausreichend sichere Lagerung der Verstellkeile gestatten, so daß zusätzliche, bisher übliche Stützlagerungen für die Keilverstellung fortfallen können. Trotzdem ist die Riemenspurlauftreue während einer Verstellung der Riemenscheibenhälften gewährleistet. Somit ist eine sehr einfache und betriebssichere Bauweise von Keilverstelleinrichtungen für mehrsträngige Keilriementriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung geschaffen, wobei auch die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Keilriemengetriebes vereinfacht werden konnte.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besitzt das eine Keilpaar gerade Seitenkanten und das andere Keilpaar eine gerade Seitenkante und eine leicht gescheitelte oder konvexe Seitenkante. Aus der britischen Patentschrift 707 483 ist bekannt, beide Verstellkanten eines Verstellkeiles gleich, jedoch mit verschiedenen Neigungen zu versehen; eine Ausbildung gemäß der Erfindung, beide Seitenkanten mit ungleichen Neigungen, darunter eine konvexe oder etwa konvexe Neigung, zu versehen, hat den Vorteil einer mittelfeinen Drehzahlregelung neben dem des Treibriemenlängenausgleichs bei extremen Betriebsverhältnissen. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß jeder Keil des einen Keilpaares mit dem gegenüberliegenden Keil des anderen Keilpaares durch eine Stange verbunden ist, die durch eine hydraulische Verstelleinrichtung vertikal zu den Wellen verschiebbar ist, wodurch die Keile zueinander eine starre und unveränderbare Stellung erhalten.
Ein Getriebe entsprechend der Erfindung ist als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht des Getriebes, F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der F i g. 1 mit bestimmten Einzelheiten des Getriebes, F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht des oberen Keiles nach F i g. 1, F i g. 4 eine Kantenansicht des Keiles nach F i g. 3, F i g. 5 eine vergrößerte Aufsicht auf den unteren Keil nach F i g. 1, F i g. 6 eine Kantenansicht des Keiles nach F i g. 5. Der Antrieb nach dem Ausführungsbeispiel ist mit vier Riemenscheiben 10, 12, 14 und 16 versehen, und zwar zwei Riemenscheiben 10 und 12 auf der Antriebswelle 18 und zwei Riemenscheiben 14 und 16 auf der Abtriebswelle 20. Die beiden Wellen 18 und 20 liegen parallel zueinander, und ihre Riemenscheiben liegen so, daß die beiden Riemenscheiben 10 und 12 der Antriebswelle 18 die beiden Riemenscheiben 14 und 16 auf der Abtriebswelle 20 über getrennte Riemen 22 und 24 antreiben. Jede Scheibe besteht aus einer axial feststehenden Hälfte F und einer axial beweglichen Hälfte S, wobei die beiden beweglichen Hälften S auf jeder Welle 18 und 20 miteinander durch Zugstangen 26 oder andere Verbindungsmittel verbunden sind, so daß sie sich gemeinsam bewegen. Das Öffnen oder Schließen des Spaltes zwischen den beiden Hälften jeder Riemenscheibe wird durch zwei Keile oder Nocken 28 und 30 durchgeführt, die an den Enden einer Stange 32 in Art von Speerköpfen vorgesehen sind. Diese Stange 32 verläuft zwischen den beiden Wellen 18 und 20 und ist zur axialen Bewegung in eine Richtung quer zu den Achsen der beiden Wellen angeordnet. Die beiden Keile 28 und 30 liegen je zwischen einem Kragen 36, der an der einen der axial feststehenden Scheibenhälften F befestigt ist, und einen Kragen 34, der an der einen der axial beweglichen Scheibenhälften S befestigt ist, so daß eine Axialbewegung der die Keile 28 und 30 tragenden Stange 32 verursacht, daß sich der Abstand zwischen den zugehörigen Scheibenhälften verändert. Dabei müssen, wenn die Scheiben auf der einen Welle auseinandergebracht werden, die Scheiben auf der anderen Welle zusammengezogen werden. Daraus folgt, daß die Axialbewegung der die Keile tragenden Stange vertikal zu den Achsen der Wellen verursacht, daß die beiden Scheiben auf einer Welle expandiert und die beiden Scheiben auf der anderen Welle zusammengezogen werden. Eine Umkehrung der Bewegungsrichtung der Stange ergibt sich dann, wenn die expandierten Scheiben gegeneinandergezogen und die zusammengezogenen Scheiben auseinandergezogen werden. Die beiden Riemen arbeiten daher parallel und synchron zueinander. In Hinsicht auf das Drehmoment und andere Faktoren ist eine Doppelriemenanordnung vorzuziehen. Die vier Scheibenhälften auf der Welle 20 sind in folgender Reihenfolge angeordnet: feststehende Hälfte F der Riemenscheibe 14, axial bewegliche Hälfte S der Riemenscheibe 14, feststehende Hälfte F der Riemenscheibe 16 und axial bewegliche Hälfte S der Riemenscheibe 16. Auf der Welle 18 beginnt die Anordnung mit der axial beweglichen Hälfte S der Riemenscheibe 10.
Das Prinzip der nachstellbaren Riemenscheiben besteht darin, daß durch Änderung des Spaltes zwischen ihren beiden Hälften der wirksame Durchmesser in gewünschter Weise geändert werden kann. Zu diesem Zweck sind die beiden Hälften F und S jeder Riemenscheibe mit entgegengesetzten Konusflächen 38 versehen, gegen die die Kanten des Riemens 22 oder 24 zur Anlage kommen. Ein Schlupf zwischen den beiden Hälften wird durch ineinandergreifende Zähne 40 und 42 oder durch Nut- und Federverbindungen zwischen ihnen verhindert.
Die Seitenkanten der Keile 28 und 30 stützen sich nicht auf den Hülsen 34 und 36 selbst ab, sondern auf radial vorspringenden Zapfen oder Rollen 44 und 46 auf den äußeren Zylinderflächen der Hülsen. Es ist wichtig, daß die beiden Zapfen oder Rollen 44 und 46, gegen die die Keile 28 und 30 zur Anlage kommen, sich nicht relativ zueinander um die Wellenachse drehen können. Dies wird gewährleistet durch Gelenkverbindung der beiden Zapfen oder Rollen mittels eines V-förmigen Gelenkes aus frei verschwenkbar verbundenen Hebeln 48 und 50. Ein solcher Lenker entspricht den gewünschten Anforderungen, ohne daß er eine Axialbewegung der beiden beweglichen Riemenscheibenhälften behindert.
Eine Axialbewegung der Stange 32 mit den beiden Keilen 28 und 30 kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, sie von Hand z. B. über einen Hebel oder eine Stellschraube zu bewegen. Es wird jedoch vorgezogen, daß die Stange durch irgendeine Servokraft bewegt wird. Eine Lösung besteht darin, sie durch einen doppeltwirkenden Differentialzylinder 52 zu bewegen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn über den Antrieb eine Pumpe angetrieben wird, denn es ist dann einfach und leicht, einen Teil der Flüssigkeit, die von der Pumpe geliefert wird, als hydraulische Flüssigkeit für die Betätigung des Zylinders zu benutzen.
Weiterhin können die Kanten oder Profile der Keile oder Nocken profiliert sein, um eine nicht proportionale Verschiebung der beweglichen Riemenscheiben zu erzeugen. Es wurde festgestellt, daß bei bestimmten Antriebsverhältnissen die beweglichen Riemenscheibenhälften S auf der Abtriebswelle 20 um einen Abstand verschoben werden können, der etwas von der Verschiebung der beweglichen Riemenscheibenhälften S auf der Antriebswelle 18 abweicht. Dies ist besonders bemerkenswert bei extremen Übersetzungen und ist auf die Veränderungen der Riemenspannung bei diesen Verhältnissen zurückzuführen. Die Keile oder Nocken sind dementsprechend geformt oder profiliert, um diese unterschiedliche Bewegung zu erzeugen, wobei eine besondere Anordnung nach F i g. 3 bis 6 einen Keil 28 vorsieht, der gerade Kanten 54 für die Bewegung der beweglichen Riemenscheibenhälften S auf der Antriebswelle 18 vorsieht und einen Keil 30 mit einer geraden Kante 56 und einer leicht gescheitelten oder konvexen Kante 58 für die Bewegung der beweglichen Riemenscheibenhälften S auf der Abtriebswelle 20 vorsieht. Die Kanten der Keile können auch noch weiter abgeändert werden, um die Tendenz zu korrigieren, die manchmal in solchen Trieben auftritt, nach der die Steuerung bei niedrigen Geschwindigkeiten überfein und bei hohen Geschwindigkeiten übergrob ist.
Wie bereits oben ausgeführt, liegen die Keile 28 und 30 zwischen Zapfen oder Rollen 44 und 46 der Hülsen 34 und 36, die mit den feststehenden und beweglichen Riemenscheibenhälften F und S verbunden sind. Dies bedeutet, daß die Keile und die Stange 32, die die Keile trägt, voll abgestützt sind, ohne daß schwenkbare Lagerungen oder Führungen erforderlich sind. Zusätzlich gleicht die Reaktion an den Riemenscheiben infolge des Verschiebens der Keile immer genau die Spannung der Riemen aus, so daß Lagerbelastungen herabgesetzt werden. Gewünschtenfalls können zwei Paar Keile vorgesehen werden.
Die Erfindung ist besonders gut geeignet für Prüfbänke zum Prüfen der Brennstoffpumpen von Kompressions-Verbrennungsmaschinen.

Claims

Patentansprüche: 1. Keilriemenantrieb mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, bestehend aus zwei zueinander parallelen Wellen mit je zwei nebeneinandergelagerten geteilten Riemenscheiben, deren Hälften auf den Wellen abwechselnd stationär und axial beweglich angeordnet sind, wobei die stationären Hälften der einen Welle den axial beweglichen Hälften der anderen Welle gegenüberliegen und wobei die axial beweglichen Scheibenhälften jeder Welle starr miteinander durch die stationären Hälften durchdringende Zugstangen verbunden sind, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h folgende Merkmale: a) Zur gemeinsamen Übersetzungsverstellung sind zwei die Wellen (18, 20) zweiseitig flankierende, starr miteinander verbundene, sich quer zu den Wellen bewegende Keilpaare (28, 30) zum Spreizen und Schließen der Riemenscheiben (10, 12; 14, 16) vorgesehen; b) jede innere Scheibenhälfte der nebeneinander auf den Wellen angeordneten Riemenscheiben (10, 12; 14, 16) besitzt auf den äußeren Umfangsflächen von frei auf den Kegelscheibennaben drehbaren Hülsen (34; 36) zwei diametral gegenüberliegende, radial vorspringende Zapfen oder Rollen (44; 46), die sich direkt gegenüberliegen und durch V-förmig angeordnete, gelenkig verbundene schwenkbare Hebel (48, 50) so miteinander verbunden sind, daß sie in Umfangsrichtung in der Ruhelage verbleiben, wenn die Keilpaare (28, 30) zwischen den Zapfen oder Rollen gleiten.
2. Keilriemenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Keilpaar (28) gerade Seitenkanten (54) und das andere Keilpaar (30) eine gerade Seitenkante (56) und eine leicht gescheitelte oder konvexe Seitenkante (58) besitzt.
3. Keilriemenantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Keil (28) des einen Keilpaares mit dem gegenüberliegenden Keil (30) des anderen Keilpaares durch eine Stange (32) verbunden ist, die durch eine hydraulische Verstelleinrichtung (52) vertikal zu den Wellen (18, 20) verschiebbar ist.