DE2122172B2 - Stufenlos einstellbares kegelscheibenumschlingungsgetriebe - Google Patents

Description

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wünschte schnelle Änderung der Geschwindigkeit Gemäß F i g. 2 und 3 ist im eingangsseitigen Teil

bzw. des Übersetzungsverhältnisses vorzüglich gc- des Getriebes eine Welle 20 vorgesehen, die mit der

eignet, da sie einfach und ruckfrei arbeitet, leicht und Antriebswelle 12 des Primärantriebs verbunden ist.

billig zu ersetzen ist und sofort auf plötzliche Last- Diese Verbindung kann über eine Anzahl verschie-

änderungen innerhalb des Systems anspricht. Das 5 dener herkömmlicher Vorrichtungen erfolgen, z. B.

Getriebe arbeitet also mit wesentlich weniger beweg- mittels eines (nicht gezeigten) Bolzens, der einen

liehen und damit dem Verschleiß ausgesetzton Teilen Haltebolzen 33 durchgreift und innen durch die

als die bekannten vergleichbaren Vorrichtungen. Ein Welle 20 in das Ende der Welle 12 geführt wird. Auf

zusätzlicher Vorteil der Feder besteht darin, daß die der Welk 20 ist ein Lager 21 vorgesehen, das gegen

Schalt- bzw. Verschiebegrößen ohue weiteres inner- io axiale Bewegung durch einen Distanzring 22 und eine

halb desselben Mechanismus dadurch verändert wer- Buchse 23 gesichert ist. Eine Rückholdruckfeder 24

den können, daß lediglich eine Feder mit anderer liegt koaxial um die Welle 20 und wird an einem

Charakteristik eingesetzt wird; geändert werden Ende durch die Buchse 23 und am anderen Ende

können der Durchmesser der Feder, die Anzahl ihrer durch eine Buchse 25 gehalten. Die Buchse 25 ist ein-

Windungen, der Durchmesser des Federdrahtes sowie 15 stückig mit der axial verschieblichen Kegelscheiben-

uie metallurgische Zusammensetzung des Drahtes. hälfte 14 ausgebildet und kann mit ihr zusammen

Da alle diese Faktoren die Federleistung beeinflussen, axial zur Welle 20 gleiten. Die Kegelscheibenhälfte

wird dem Konstrukteur damit ein brauchbares Mittel 14 ist gleitend auf der Buchse 23 angeordnet, und

zur Konstruktionsänderung in die Hand gegeben. die Buchse 25 ist an einer Buchse 26 befestigt, die

Vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungs- 20 ihrerseits auf der Welle 20 gleiten kann. Eine aus

gegenstandes können den Unteransprüchen entnom- einem horizontalen Teil 28 und einer sich nach außen

men werden. erstreckenden vertikalen Begrenzungswand 29 be-

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten stehende Manschette 27 ist am Ende der Welle 20

Beispiels wird die Erfindung im einzelnen erläutert. und aer Buchse 26 angebracht und umgibt sie. Eine

Es zeigt 25 ebenfalls konzentrisch zur Welle 20 angeordnete

F i g. 1 ein stufenlos einstellbares Kegelscheiben- Hülse 30 ist auf der Innenseite des horizontalen Teils

umschlingungsgetriebe in der Ruhestellung, also 28 der Manschette 27 angeordnet,

getriebeeingangsseitig und getriebeausgangsseirig un- An der Kegelscheibenhälfte 14 ist ferner eine

belastet, Gehäuseglocke 31 befestigt, in der eine aus zwei Zug-

F i g. 2 im Schnitt den getriebeeingangsseitigen Teil 30 federn (F i g. 4) bestehende ringförmige Spiralfeder

gemäß F i g. 1 in der Ruhestellung, 32 untergebracht ist; diese zwei Zugfedern sind in

F i g. 3 den oberen Teil des getriebeeingangsseitigen den Punkten 35 und 36 miteinander verbunden. An

Teiles nach F i g. 2 in der Stellung bei hoher Ge- Stelle von zwei Zugfedern kann auch eine einzige

schwindigkeit, Zugfeder vorgesehen sein, die dann nur an einer

F i g. 4 entlang der Schnittlinie 4-4 in F i g. 2 35 Stelle zusammengefügt ist, um dieselbe Form zu

weitere Einzelheiten des Getriebes. haben. Die Feder 32 wird in der Gehäuseglocke 31

F i g. 1 zeigt den Gesamtaufbau des Getriebes. Der mittels der unverschieblichen Begrenzungswand 29

Primärantrieb 11 kann ein Motor oder eine Brenn- der Manschette 27 und der Hülse 30 gehalten, so daß

kraftmaschine sein. Eine Antriebswelle 12 verbindet die von der Feder 32 bei ihrer Ausdehnung nach

den Primärantrieb mit dem Antriebsteil 18, der ein 40 außen ausgeübte Kraft durch die Gehäuseglocke 31

Kegelscheibenpaar 13, 14 mit einer axial unver- und die Kegelscheibenhälfte 14 in eine Ajdalbewe-

schieblichen Kegelscheibenhälfte 13 und einer axial gung umgesetzt wird.

verschieblichen Kegelscheibenhälfte Kegelscheiben- Das Drehmoment wird vom Primärantrieb 11 auf

hälfte 14 umfaßt. Die Kraft wird von dem Kegel- die Kegelscheibenhälfte 14 über den Haltebolzen 33

scheibenpaar 13, 14 auf das angetriebene Kegel- 45 übertragen, der auch die ganze Anordnung auf der

scheibenpaar 15, 16 übertragen, das Teil der ange- Welle 20 hält. Der Haltebolzen 33 überträgt das

triebenen Vorrichtung 19 ist; das Kegelscheibenpaar Drehmoment auf die an der Hülse 30 befestigte

15, 16 besteht aus einer axial unverschieblichen Manschette 27, die ihrerseits an der Hülse 30 befestigt

Kegelscheibenhälfte 15 und einer verschieblichen ist, während die Hülse 30 an einer Keilnuten-Hülse

Kegelscheibenhätfte 16; es kann herkömmlicher Bau- 50 34 angeordnet ist. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, ist

weise sein. Die Kraftübertragung erfolgt über einen die Keilnuten-Hülse 34 verschiebbar und überträgt

Keilriemen 17, der einen asymmetrischen trapez- das Drehmoment auf die mit Keilen versehene Buchse

förmigen Querschnitt hat. 25, die einstückig mit der verschieblichen Kegel-

Wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, hat der asyin- scheibenhälfte 14 ausgebildet ist.

metrische Riemen 17 zwei Seitenflächen, von denen 55 Das konstruktive Ergebnis über das Verhältnis der die eine einen größeren, mit B_n, bezeichneten Winkel einzelnen Teile dieses Mechanismus zueinander ist aufweist, der zwischen 12 und 26° zur vertikalen in einer Formel zusammengefaßt; mit ihrer Hilfe Riemenachse beträgt, während die andere Seiten- kann eier Konstrukteur Veränderungen an einzelnen fläche mit derselben Vertikalen einen kleineren Teilen berechnen, wie z. B. an der Form der GeWinkel B_n bildet, der zwischen 0 und 6° liegt und 60 häuseglocke, der Ausbildung der Spiralfeder und der vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, nicht mehr als Rückholfeder und der Ausbildung der spezifischen 6° beträgt. Riemenwinkel. Die Formel lautet:

2π\ 2 / \ sinA-UcosA

Diese Formel gibt die für die Erhaltung des Gleichgewichts des Riemendurchmessers notwendigen Umdrehungen pro Minute für jedes gegebene Ausgangsdrehmoment an. In der Formel bedeuten:

D₁. den Eingriffsdurchmesser des Riemens,
D₀ den Mindesteingriffsdurchmesser des

Riemens,

F_r die auf den Riemen wirkende Axialkraft,
F₀ die Vorspannung der Rückholfeder,
K_r die Rückholfederrate,
D_c den Durchmesser der ringförmigen

Spiralfeder,
Dg den Durchmesser der Spiralfeder, wenn die

Kegelscheibe nicht rotiert,
W das Gewicht pro Längeneinheit der

Spiralfeder,

K_c die Spiralfederrate,
U den ReibungskoeffL.enten der Spiralfeder

auf der Gehäuseglocke,
A den Winkel zwischen Axialrichtung und

Tangente am Berührungspunkt von Spiralfeder und Gehäuseglocke,
B_w den Winkel der Kegelscheibenhälfte mit der

größeren Abschrägung,
B_n den Winkel der Kegelscheibenhälfte mit der kleineren Abschrägung.

Arbeitsweise des Getriebes

Das Getriebe in der Ruhe- oder Leerlaufstellung ist in F i g. 2 gezeigt, in der der Riemen 17 am weitesten nach innen zwischen dem Kegelscheibenpaar 13, 14 liegt, wobei sich die verschiebliche Kegelscheibenhälfte 14 in der von der unverschieblichen Kegelscheibenhälfte 13 am weitesten entfernten Stellung befindet. Wenn die Bedienungsperson die Geschwindigkeit des Primärantriebs erhöht, wird durch die Rotation des Antriebsteiles 18 die Spiralfeder 32 nach außen gedrückt. Da die Feder durch die unverschiebliche Begrenzungswand 29 der Manschette 27 und die Hülse 30 gehalten wird, wird diese nach außen wirkende Kraft über die Gehäuseglockc 31 entsprechend der spezifischen Ausbildung dieser Glocke auf die verschiebliche Kegelscheibenhälfte 14 übertragen, die mit der Gehäuseglocke verbunden ist, wodurch die Kegelscheibenhälfte 14 gegen die unverschiebliche Kegelscheibenhälfte 13 bewegt wird, bis sie zur Anlage an dem Riemen 17 kommt. Bei diesem ersten Kontakt ist die Scheibenhälfte 14 in der Stellung bei niedriger Geschwindigkeit; die weitere Bewegung bewirkt schließlich, daß die Scheibenhälfte 14 die in F i g. 3 gezeigte maximale Schließstellung erreicht. Dadurch wird natürlich die Wirkung der Rückholfeder 24 aufgehoben, die in F i g. 2 in ihrem voll ausgedehnten Zustand und in Fig. 3 zusammengedrückt gezeigt wird. Wenn die Scheibenhälfte 14 diese Schließstellung erreicht hat, verlagert sich der Riemen 17 nach außen zur Oberseite der

ίο Scheibenhälfte 14 hin in die in Fig. 3 gezeigte Stellung, wodurch das Kegelscheibenpaar 13, 14 den maximalen Arbeitskreisdurchmesser erreicht. Die nach außen gehende Bewegung des Riemens 17 am Kegelscheibenpaar 13, 14 übt Druck auf die verschiebliche Kegelscheibenhälfte 16 des angetriebenen Teiles 19 aus, wodurch die Kegelscheibenhälfte 16 sich von der verschieblichen Kegelscheibenhälfte 15 entfernt (aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung), bis der Riemen 17 seine maximale Innenstellung auf dem Kegelschcibenpaar 15, 16 erreicht hat. Dieses angetriebene Scheibenpaar hat somit den Mindestrollkreisdurchmesser.

Wenn umgekehrt die Geschwindigkeit des Primärantriebs gedrosselt wird, läßt die nach außen drückende Kraft der Spiralfeder nach; dadurch entfernt sich die verschiebliche Scheibenhälfte 14 von der unverschieblichen Scheibenhälfte 13. Infolgedessen kann der Riemen 17 am Scheibenpaar 13, 14 nach innen in die in F i g. 1 und 2 gezeigte Stellung gelangen, da die Kraft der Rückholfeder 24 wieder nach außen wirkt. Am angetriebenen Scheibenpaar 15, 16 verlagert sich dagegen der Riemen nach außen in die in F i g. 1 gezeigte Stellung.

Um eine Vorstellung von den für die Erfindung möglichen Geschwindigkeiten zu geben, werden im folgenden einige Zahlenangaben gemacht, die allerdings nur als Beispiele zu betrachten sind und auf die die Erfindung keineswegs beschränkt sein soll. In der Stellung bei niedriger Geschwindigkeit hat das Kegelscheibenpaar 13, 14 einen Teilkreisdurchmesser von 8,10 cm, während beim angetriebenen Kegelscheibenpaar 15, 16 dieser Durchmesser 26,35 cm beträgt. Daraus ergibt sich ein Geschwindigkeil«;-verhältnis von 1,00:3.25.

In der in F i g. 3 gezeigten Stellung bei hoher Geschwindigkeit beträgt der Teilkreisdurchmesser des Scheibenpaares 13, 14 etwa 19,7 cm und der des angetriebenen Scheibenpaares 15, 16 rund 16,4 cm, woraus sich ein Verhältnis von 1,20 :1,00 ergibt. Das kann als die Overdrive-Stellung betrachtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

symmetrischen Riemen trapezförmigen Querschnitts ρ reduzierte äußere Riemenbreite schneller laufen kann, Patentansprüche: sich weniger von der Riemenscheibe abhebt und er hitzt als ein symmetrischer Riemen und demnach

1. Stufenlos einstellbares Kegelscheibenum- 5 eine längere Lebensdauer als ein solcher Riemen schlingungsgetriebe mit einem asymmetrischen besitzt, müssen gewisse Einschränkungen bei diesem Riemen trapezförmigen Querschnitts, wobei das bekannten Getriebe hinsichtlich seines Anwendungsgcincbccuigaugsbeiüge und getriebeausgangs- bereichs gemacht werden. Su ist dieses Getriebe für seitige Kegelscheibenpaar je eine axial verschieb- die Verwendung bei einem Fahrzeug nicht geeignet, liehe und eine axial unverschieblicbe Kegel- xo weil die Übersetzung am eingangsseitigen Kegelscheibenhälfte aufweist und zwecks automatischer scheibenpaar in der Hauptsache durch eine Verschie-Übersetzungseinstellung am getriebeeingangs- bung des Antriebsmotors in der Ebene dieses Kegelseitigen Kegelscheibenpaar eine d<e Übersetzung Scheibenpaares eingestellt wird. Dies bringt nicht nur beeinflussende Vorrichtung angeordnet ist, da- hinsichtlich der Abmessung und des Gewichts des durch gekennzeichnet, daß 15 Getriebes einen verhältnismäßig großen Aufwand

mit sich, sondern verlangsamt insbesondere den

a) zwecks eingangsdrehzahlabhängiger Über- Wechsel des Übersetzungsverhältnisses und macht Setzungseinstellung die axial bewegliche ihn schwerfällig.

Scheibenhälfte (14) unter Einwirkung einer Die dem Anmeldungsgegenstand zugrundeliegende

ringförmigen Spiralfeder (32) mit zunehmen- 20 Aufgabe besteht darin, ein Getriebe der geschilderten der Eingangsdrehzahl der axial unbeweg- Art so zu verbessern, daß unter Ausnutzung des sich liehen Scheibenhälfte (13) angenähert und auf die gegenseitige Relativverschiebung des Riemens somit der Umschlingungsdurchmesser des mit asymmetrischem, trapezförmigem Querschnitt eingangsseitigen Scheibenpaares (13,14) ver- günstig auswirkenden extrem niedrigen Widerstandes größert wird und 25 des Riemens ein Optimum an Schnelligkeit im Wech

sel des Übersetzungsverhältnisses erreicht wird.

b) die Spiralfeder (32) zwischen einer eine Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des radiale Vergrößerung der Spiralfeder zu- Hauptanspruches 1 aufgeführten Merkmale a) und b) lassenden, unverschieblichen Begrenzungs- gelöst.

wand (29) und einer an der verschieblichen 30 Durch die Vereinigung eines asymmetrischen Keil-Scheibenhälfte (14) befestigten Gehäuse- riemenantriebs, der infolge des niedrigen Reibungsglocke (31) angeordnet ist, wobei die Innen- Widerstandes bei Veränderung des Umschlingungsfläche der Gehäuseglocke (31) mit einer durchmessers eine schnelle Übersetzungsänderung peripheren Umfangsfläche der Spiralfeder in begünstigt, mit dem geringe Massen aufweisenden, Berührung steht und der Durchmesser der 35 drehzahlabhängig gesteuerten Übersetzungsstellgerät Glockeninnenfläche mit zunehmender Ent- wird eine hohe Verstellgeschwindigkeit erreicht,
fernung von der axial beweglichen Scheiben- Das Merkmal a) aus dem Kennzeichen des An-

hälfte zunimmt. Spruches 1 ist bei Kegelscheibenumschlingungs-

getrieben an sich bekannt. Bei einem bekannten

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 Getriebe wird ebenfalls eine durch Zentrifugalkraft zeichnet, daß an der axial beweglichen Scheibe betätigte Spiralfeder verwendet, durch die mit zu-(14) eine Rückholdruckfeder (24) angreift, die nehmender Drehzahl eine axial bewegliche Scheibenkoaxial zur Rotationsachse innerhalb der ring- hälfte einer axial unbeweglicher. Scheibenhälfte anförmigen Spiralfeder (32) angeordnet ist und die genähert wird. Diese Anordnung ist bei dem bekannaxial bewegliche Scheibe in Richtung der Ver- 45 ten Getriebe für das getriebeausgangsseitige Kegelringerung des Umschlingungsdurchmessers beauf- scheibenpaar vorgesehen, das zudem von einem symschlagt. metrischen Riemen trapezförmigen Querschnitts an-

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch getrieben wird. Da sich ein solcher Riemen mit ergekennzeichnet, daß die Innenfläche der axial heblich größerem Reibungswiderstand relativ zu den nicht beweglichen Scheibenhälften (13, 15) einen 50 Innenflanken der Kegelscheibenpaare verschiebt, Winkel zwischen 0 und 6^C zur Umschlingungs- muß außer am getriebeeingangsseitigen auch am ebene bilden, während die Innenflächen Her axial getriebeausgangsseitigen Kegelscheibcnpaar eine beweglichen Scheibenhälften (14, 16) einen Win- durch Zentrifugalkraft gesteuerte Einrichtung an der kel zwischen 12 und 26^C zur Umschlingungs- jeweils axial beweglichen Kegelscheibenhälfte angeebene einschließen. 55 ordnet sein. Dabei ist getriebeausgangsseitig der Ring

an der Spiralfeder vorgesehen, während getriebeeingangsseitig, also an der Stelle des Primärantriebes, Kugeln als Zentrifugalmassen vorgesehen sind, unter

deren Wirkung im Sinne des Merkmals a) des An-

60 Spruchs 1 die axial verschiebliche Kegelscheibenhälfte an die axial unverschiebliche herangeführt werden soll. Der bekannten Spiralfeder kommt demnach nur eine Hilfsfunktion zu.

Getriebe der im Oberbegriff des Anspruches 1 auf- Demgegenüber ergibt beim Anmeldungsgegenstand

geführten Gattung sind z. B. aus der USA.-Patent- 65 die Spiralfeder als wesentlicher Bestandteil des Geschrift 3 365 967 bekannt. Obwohl dort ein asymme- triebes im Zusammenwirken mit dem Merkmal b) trischer Riemen trapezförmigen Querschnitts ver- (Gehäuseglocke und Zubehör) eine Reihe von Vorwendet wird, der durch seine gegenüber einem teilen. Die ringförmige Spiralfeder ist für die ge-