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Vorrichtung zur selbständigen Uebertragung eines Drehmaments an einem
Kegelscheibentrieb.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbständigen Uebertragung
eine Drehmomente an eine. Kegelscheibentrisb mit einer drehbar auf einer Welle gelagerten
Kegeischeibe und mindestens einer zuischen Kegelscheibe und Welle ang.ordnsten Kurvenbahn,
Uber welch.
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eine axial auf die Kegelscheibs einwirkende Kraft eine Verdrehkraft
zwischen Kgelscheibe und Welle bewirkt, wobei mindestens ein axial wirkender Kraftspeicher
angeordnet ist, der die Verdrehkraft zwischen Kegelecheibe und Welle besinfluest,
wobei die zur Welle drehbar gelagerte Kegelacheibe in Wirkverbindung steht mit einem
umlaufenden, die Verdrehkrsft zwischen Welle und Kagelscheibe übertragenden uobersetzungsmechanismus,
mobei sich der Kreftspeicher über sine saxial zur Kegelscheibe werschiebbars, orshfest
mit dieser verbundene Kurwenscheib gegen einen Anpressflansch abstützt, mobei die
Kurvenscheibe mit Kurvenbahnen versehen ist, Uber welche der Kraftepeicher in Umfangerichtung
auf den Anpressflansch einwirkt, wobei der Anpresaflanech einerseits mit dem Kraftübersetzungsmeghanismus
des umlaufenden Usbersetzungsmschanismus
und andererseits mit mindestens
einer der Kurvenbahnen der Kurvenscheibe in Wirkverbindung steht, und wobei die
übersetzt Verdrehkraft zwischen Kegelscheibe und Welle teilweise Uber den Anpressflansch
und Kurvenbahnen eine die Kegelecheibe axial verstellende Steuerkraft bewirkt.
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Um mit einem möglichst kleinen Druck die Regelung des Keilscheibenabstandes
zu bewirken ist es nötig, dass die axiale Spreizkreft der Keilacheiben im Gleichgewicht
gehalten wird durch einen besondern Anpressmechanismus.
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Dies ist erfindungegemäss in der Weise gelöst, dass ein Anpressflansch
drehfest auf der Welle montiert und in axialer Richtung gehalten ist, der Anpresarollen
aufweist, die drehbar um radial angeordnete Rollenbolzen gelagert sind und in Wirkverbindung
mit einer Kurvenbahn stehen, und dass die axial terschiebbare Kegelscheibe mit einem
Kurventräger fest verbunden ist, der mindestens eine Kurvenbahn in Form zweier um
180 Grad zueinander versetzten Kurvenbahnhälften aufueist, wobei diese Kurvenbahn
eine kleine Steigung besitzt und deshalb selbsthemmend wirkt, sodass die Rollen
kein Rückstellmoment infolge der Spreizkraft der Kegelscheiben über den Anpreseflanech
auf die Welle ausüben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäusen
Kegelacheibentriebes im Längsschnitt dargestellt.
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Die dargestellte selbetregelnde Abtriebsscheibe ist ähnlich der der
Fig. 3 des Hauptpatentes, mit einem Kegelscheibenpaar, welches durch die Verdrehbewegung
der Kegelecheiben um die Welle in Antriebsrichtung über eine in axialer Richtung
selbsthemmende Kurvenbahn seinen Kegelscheibenabstand verringert, wobei ein an sich
bekanntes Kraftteil von konetanter Drehmomentcharakteristik über Uebersetzungsmachanisman
eine mit dem Verdrehwinkel ansteigende Verdrehkraft zwischen den Kegelscheiben und
der Welle bewirkt.
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Während die Ueberaetzungsmechanismen 95c und 95d der Ausführung nach
Fig. 3 des Hauptpatents sntsprechen, wurde am Kraftteil 94 insofern eine Veränderung
vorgenommen, als hier nur noch die Kraftspeicher 156 eine dem Rückstellmoment entsprechende
Verdrehkraft zwischen den Kegelscheiben und der Welle bewirken können, während die
Spreizkraft S des Umschlingungsdrganes 61, so gross sie auch sein mag oder muss,
keinen Einfluss mehr auf das Rückstellmoment ausüben kann beziehungsweise die Kegelscheiben
auseinanderzudrängen in der Lage ist.
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Dies wird bewerkstelligt, indem die die Kegelecheibenstellung in
Antriebsrichtung bestimmende Kurvenbahn in Form zweier um 1800 zueinander versetzten
linksgängigen Kurvenbahnhälften 153f direkt zwischen den Kegel scheiben la und der
Welle 2a einer Abtriebsscheibe nach der Zeichnung angeordnet ist.
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Aufgrund des grösseren Verdrehwinkels zwischen den Kegelscheiben
und der Welle (in Antriebsrichtung max. ca. 1350) gegenüber dem Verdrehwinkel zwischen
den Kegelscheiben und dem Abtriebeteil 43c (in Antriebsrichtung ca. 20 - 300), den
man durch die Ausführung des Uebersetzungsmechanismus 95c bestimmen kann und zweckmässigerweise
so wählt, dass die linksgängigen Kurvenbahnhälften 153b weder zu flach noch zu steil
ausfallen, ist man bei direkt zwischen den Kegelscheiben und der Welle angeordneten
Kurvenbahnen in der Lage, dieselben in axialer Richtung selbsthemmend auszubilden.
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Die Spreizkraft S des Umschlingungsorganse 61 kann nun beispielsweise
durch eine in Fig. 2 des Hauptpatentes dargestellte Antriebsscheibe so gesteuert
werden, dass eine möglichst schlupffreie Drehmomentübertragung gewährleistet ist.
Sie kann wesentlich grösser sein, als die Sue aller, die Kegelscheiben der Abtriebescheibe
nach der Zeichnung in geschlossen Stellung drängenden Axialkräfte, ohne einen Einfluss
auf das Rückatellmoment
auszuüben.
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Andererseits muss die Spreizkraft S bei einer Drehmomentübertragung
von den Kegelscheiben zur Welle in eingezeichneter Antriebedrehrichtung wenigstens
eo gross sein, dass sie die linkegängigen Kurvonbahnhälften 153f der axial beweglichen
Kegelacheibe la gegen die Laufrollen 152b anpreßt, welche drehbar um radial angeordnete
Rollenbolzen 151a im Anpressflansch 150a gelagert sind. Der mit der Welle 2a drehfest
verbundene Anpreseflanech 150a stützt sich dabei über ein Axialdrucklager 178 gegen
ein Lagergehäuse 179, in welchem die Welle 2a drehbar gelagert ist. Der Anpressflansch
150a könnte sich ebensogut direkt axial gegen die Welle abstützen.
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Die linkegängigen Kurvenbahnhälften 153f sind ebenso wie die rechtsgängigen
Kurvenbahnhälften 153e als räumlich gekrümmte, konzentrisch zur Wellenachse verlaufende
Anlaufflächen eines Gewindeteiles 10c ausgebildet, welches durch Befestigungsschrauben
176 mit der axial beweglichen Kegelacheibe la verschraubt ist.
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Erstrecken sich die beiden linksgängigen Kurvenbahnhälften 153f in
Umfangerichtung gesehen beispielsweise über einen Winkelbereich von je 1350, eo
bleibt für die beiden rechtsgängigen Kurvenbahnhälften 153e nur noch ein Winkelbereich
von 360 - 270 = 900. Das heisst, die beiden ebenfalls um 1800 zueinander versetzten
rechtsgängigen Kurvenbahnhälften 153e müssen so ausgebildet sein, dass sie die axial
bewegliche Kegelscheibe le bei Kraftflussumkehr durch eine Verdrehbewegung der Kegelscheiben
zur Welle von max. 450 entgegen eingezeichneter Drehrichtung in geschlossene Kegelscheibenstellung
drängen, während die beiden linksgängigen Kurvenbahnhälften 153f so ausgebildet
sein müssen, dass sie die axial bewegliche Kegelecheibe durch eine Verdrehbewegung
zur Welle von max. 1350 in eingezeichneter Antriebsdrehrichtung in geschlossene
Stellung drängen. Dabei sind die linkegängigen Kurvenbahnhälften 153f ausserdem
noch
so geformt, dass sie die Kegelecheibenstellung bei normal gerichtete.
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Kraftfluse eo steuern, dass die Leistungsübertragung bzw. das Produkt
aus Abtriebedrehmoment (= Rückstellmoment) x Abtriebsdrehzahl bai gleichbleibender
Antriebsdrehzahl des Getriebes konstant bleibt. Man könnte die Kurvenbahnhälften
153f demzufolge auch als in Antrieberichtung wirksame Führungsbahnen bezeichnen.
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Die Verdrehbewegungen zwischen den Kegelscheiben und dor Weile sind
in beiden Verdrehrichtungen zweckmässigerweise durch einen in Umfangsrichtung uirkenden
Anschlag zu begrenzen, der beispielsweise i.
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Uebersetzungsmechanismus 95d untergebracht ist (zwischen Welle und
Exzenterring).
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Während es bei den in Antrieberichtung wirksamen linksgängigen Kurvenbahnhälften
153f also sehr zweckmässig ist, sie in axialer Richtung selbsthemmend auszubilden,
so ist dieses merkmal bei den bei Kraftflussumkehr wirksamen Kurvenbahnhälften 153e
nicht wichtig. man kann sogar sagen, dass die Kurvenbahnhälften 153e gar nicht unbedingt
nötig sind, da ja auch der Anpresaflanech 150 des Usbersetzungsmechanismus 95c versucht,
die axial bewegliche Kegelecheibe la bei Kraftflussumkehr über die rechtsgängigen
Kurvenbahnhälften 153a der drehfest über die mitnehFerbolzen 166 mit den Kegelscheiben
in Eingriff stehenden Kurvenscheibe 154 in geschlossene Stellung zu drängen, wobei
die Kurvenscheibe 154 über die Kraftspeicher 156b und 156c oder direkt auf die Kegelscheibe
einwirkt.
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Der drehfest auf dem Abtriebsteil 43c aufgebrachte Anpressflansch
150 ist dabei in axialer Richtung mittels einer geteilten Scheibe 177 in üblicher
Weise auf dem verlängerten Ende des als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebsteiles fixiert.
Ausserdem sind noch mehrere am Umfang der axial beweglichen Kegelecheibe la angeordnete,
axial uirkende Druckfedern 180
vorgesehen, um defür zu orgen, dess
der Spreizkraft S des Umschlingungselementes 61 die nötige Reaktionskraft entgegengesetzt
wird, wobei sie die Kurvenbahnen 153f (153e) des Gewindeteile lOc entlasten (Ruegenberg'
acher Effekt). Dies ist besonders bei Stahlgliederketten von Vorteil, de bei diesen
eine sehr hohe Anspresskraft gegen die Kegel scheiben erforderlich ist, um eine
möglichst schlupffreie Drehmomentübertragung zwischen Antrieb- und Abtriebsscheibe
zu gewährleisten. Gegenüber den Kraftspeichern 156b und 156c erzeugen die Drucktedern
180 keine der Antriebskraft entgegenwirkende Rückstellkraft, melche durch Verdrehen
der Kegelscheiben um die Welle einen grossen Kegelscheibenabstand einzustellen sucht.
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Dabei muss die Spreizkraft S des Umschlingungselementes 61 selbstverständlich
größer sein, als die Summe der von den Kraftspeichern 156 und den Druckfedern 180
bewirkten Axialkräfte, um die Kurvenbahnhälften 153f der axial beweglichen Kegelscheibe
la bei normal gerichtetem Kraftfluss noch gegen die Laufrollen 152b des Anpresaflansches
l50a anzudrücken.
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Die Druckfedern 180 erzeugen eine reine Axislkraft, welche erst bei
Nachlassen der Spreizkraft S des Umschlingungselementes 61 zur Wirkung kommt und
denn die axial bewegliche Kegel scheibe le in geschlossene Kegelscheibenstellung
drängt.
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Dabei wird diese Axialkraft durch die axiale Krafteinwirkung der
Kraftspeicher 156 gegen die axial bewegliche Kegelecheibe la unterstützt.
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Die Kraftspeicher 156 üben also eine Doppelfunktion (Ruegenberg'scher
Effekt) suel Durch ihre axiale Krafteinwirkung gegen die Kurvenscheibe 154 versuchen
sie über deren linkegängige Kurvenbshnhälften 153b eine Verdrehetellung zwischen
den Kegelecheiben und der Welle einzustellen, welche entsprechend den Verlauf der
die Kegelscheibenstellung 4 in Antrieberichtung bestimmenden linksgängigen Kurvenbahnhälften
153f einem grösseren Kegelscheibenabstand
entspricht. Voraussetzung
dafür ist, dass die Spreizkraft S des Umechlingungselementes 61 auch genügend gross
ist, um die Kurvenbahnhälften 153f gegen die Laufrollen 152b des Anprsssflansches
150a anzudrücken, was bei normal gerichtetem Kraftfluß auch der Fall ist, solange
eine entsprechende Leistungrübertragung stattfindet.
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Vermindert sich die Leistungsübertregung, indem man bei einem Kraftfahrzeugantrieb
beispielsweise den Fuss vom heute noch üblichen Gaspedal nimmt, dann verringert
sich auch die von einer Antriebsscheibe nach Fig. 2 des Hsuptpatentes bewirkte Spreizkraft
5 des Umachlingungsorganes 61 und die Kraftapeicher 156 versuchen nun, unterstützt
durch die Druckfedern 180, durch ihre gegen die axial bewegliche Kegelscheibe la
gerichtete Krafteinwirkung einen kleineren Kegelscheibenabstand einzustellen, was
einem Trieb ins Langsame gleichkommt.
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Da sich bei normal gerichtetem Kraftfluss der axiale Abstand zwischen
der Kurvenscheibe 154 und der axial beweglichen Kegelecheibe la innerhalb des Antriebe-Regelbereiches
kaum verändert, so erzeugt auch der aus Druckfedern gebildete Kraftspeicher l56c
eine annähernd konstante Verdrehkraft zwischen den Kegelscheiben und dem Abtriebsteil
43c des Uebersetzungsmechanismus 95c bzw. über den Uebersetzungsmechanismus 95d
eine mit dem Verdrehwinkel ansteigende Verdrehkraft zwischen den Kegelscheiben und
der Welle. Der Kraftspeioher 156b bewirkt bei einem Kraftfahrzeugantrieb zweckmässigerweise
eine der Drehuoment-Drehzahl-Charakteristik des Antriebsmotors angepasste Spreizkraft
S'k (fn) wobei die Einwirkung des Kraftspeichers 156c mit berücksichtigt werden
muss. Die Spreizkraft S'k (fn) kann über die Druckleitung 109 erzeugt und unter
Umständen auch in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebsscheibe selbst gesteuert
werden.
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Das heisst, bei Kraftfahrzeugen der kleineren und mittlsren Klassen
könnten
doe Spreizkräfte 5k (fn) einer Antriebsscheibe nach Fig.
2 des Hauptpatentes sowie S'k (fn) einer Abtriebsacheibe nach der Zeichnung auch
durch Fliehkraftgewichte erzeugt werden, welche entsprechend wirksam jeweils zwischen
der axial beweglichen Kegelacheibe la und der Kurvenscheibe 154 angeordnet sind.
Die dargestellte Ausführung hingegen ist mehr für einen Rolls-Royce gedacht. In
Bezug auf konstruktive Details sei noch erwähnt, dass sich die Druckfedern 180,
welche der Spreizkraft S des Umschlingungselementes 61 entgegenwirken, nach der
anderen Seite über Führungsbuchsen 181 sowie ein Axialdrucklager 183 gegen den Anpreseflanach
150a abstützen. Die Führungsbuchsen 181 sind axial verschiebbar in Bohrungen 182
der beweglichen Kegelscheibe la gelagert.
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8ei der sich wiederum aus Kraftteil, regelbarem Getriebe und Uebersetzungsmechanismus
zusammensetzenden Letriebeeinheit besteht das regelbare Getriebe 93b aus dem drehbar
um die Welle 2a gelagerten Kegelscheibenpaar la, wobei die mit ihren freien Enden
axial aus der Vorrichtung ragende Welle mit einem Anpressflansch 150a versehen ist
und das Kegelscheibenpaar durch die Verdrehbewegung der Kegelscheiben um die Welle
in eingezeichneter Antriebsdrehrichtung über in axialer Richtung selbsthemmende
Kurvenbehnhälften 153f seinen Kegelecheibenabstend verringert.
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Durch einen entsprechenden Verlauf der linksgängigen Kurvenbahnhälften
153b kann man den Regelbereich eines, aus einer Antriebsscheibe nach Fig. 2 des
Hauptpatentes und einer Abtriebsschelbe nach der Zeichnung gebildeten Getriebes
bei einem Kraftfahrzeug- oder Aufwickelantrieb noch etwas erhöhen (in der dargestellten
Dimension etwa von 4:1 auf 5 1 bis 6:1) Um dasselbe Getriebe für einen Abwickelantrieb
geeignet zu machen, ist die Abtriebsscheibe nach der Zeichnung ohne Uebersetzungsmechanismus
95d auszuführen, wobei dann (siehe Fig. 1 des Hauptpatentes) der Exzenter
ring
39c des Uebersetzungsmechanismus 95c drehfest sur der Welle 2a zu befestigen ist.
Die Umstellung von einem Aufwickelgetriebe zu einsm Abwickelgetriebe kann rauch
durch eine Lahmlegung des Uebersetzungsmechsniaeus 95d bewerkstelligt werden, indem
man (siehe Fig. 3 des Haupt patentes) durch Herausschrauben der Befestigungsschrauben
173 die Verbindung zwischen dewi Exzenterring 39d des Uebersetzungsmechanismus 95d
und der axial fixierten Kegelscheibe löst und das Abtriebsteil 43d des Uebersetzungsmechanismus
95d drehfest mit dem Exzenterring 39c des Uebersetzungsmechanismus 95c verbindet.
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Die Verbindung kann beispielsweise durch mehrere im Abtriebsteil
43d axial eingeschraubte Stiftschrauben hergestellt werden, welche den Uebersetzungsmechanismus
95d an geeigneten Stellen axial durchdringen und mit ihrem zylindrisch angedrehten
Ende jeweils in entsprechend angeordnete Bohrungen des Exzenterringes 39c hineinragen.
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Ein so ausgebildetes Getriebe kann dann als Universalgetriebe bezeichnet
werden, melches im Zuge einer rationellen Fertigung sowohl für einen Kreftfahrzeugantrieb
als auch für einen Autwickel- oder Abwickslantrieb geeignet ist, wobei lediglich
die Druckbeaufschlagung von Fall zu Fall den Betriebsverhältnissen engepasst werden
muss.
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Da es aber nicht schwer ist, einen konstanten, veränderbar konstanten
oder drehzshlabhänig konstanten Druck zu erzeugen, so dürften damit die verhältnismässig
komplizierten Zusammenhänge bei all diesen Antriebsarten glsichermassen zufriedenstellend
gelöst sein.
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Die über ein Getriebe mit einer Abtriebsscheibe nach der Zeichnung
übertragbare Leistung ist in sämtlichen Fällen unabhängig vom Uebersetzungsverhältnis
einzig durch die Druckbsaufachlagung der Abtriebsscheibe bestimmt, sobald die von
dor Antriebsscheibe bewirkte Spreizkraft des
ngungselementss die
Kräfte überwindet, melche die Kegelscheiben der Abtriebsscheibe in geschlossene
Stellung zu drängen suchen (Sanftanlauf). Deshalb ist es zumindest Zweckmässig,
das die Kegelscheibenstellung der Abtriebsscheibe bestimmende Gewinde in axisler
Richtung selbsthammend auszubilden, so dass die Spreizkraft dse Umschlingungselementes
die Regelung nicht beeinflussen kann. Die Druckbeaufschlagung der Antriebsscheibe
muss dann so gesteuert werden, dass sie bei einer bestimmten Antriebs tourenzahl
grösser ist als die Druckbesufschlagung der Abtriebescheibe. Sie bewirkt dann lediglich
die exiale Anpresskraft der Kegelscheiben zueinander bzw. die für eine möglichst
schlupffreie Drehmomentübertragung erforderliche Spreizkraft des Umschlingungselementes.
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In allen Antrisbefällen ist es sinnvoll das Cetriebe über eine hydraulische
Kupplung oder dgl. anzutreiben, um es vor Ueberlastungestössen zu schützen.