DE2203801A1

DE2203801A1 - Reibradgetriebe

Info

Publication number: DE2203801A1
Application number: DE19722203801
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-18
Filing date: 1972-01-27
Publication date: 1972-08-31
Also published as: DD96317A5; SE366808B; US3800607A; CH534826A; GB1350188A; FR2135961A5; CA956481A; SU510159A3; AT318341B; NL7201931A; AU3887372A; BE779293A; ES399892A1; AU453470B2

Description

PATENTANWÄLTE D-4000 DÜSSELDORF 1 · DIPL.-ING. ALEX STENGER

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

DIPL.-ING.HEINZ J.RING

Unser Zeichen: 1J5 o29 D*tum: 25. Januar 1972

Andre" ZUERCHER Merlach · (Schweiz)

Reibradgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Reibradgetriebe mit zwei koaxialen, je einen Reibring mit kegeliger Reibfläche tragenden Radscheiben, von denen die eine mit einer Antriebswelle und die andere mit einer Abtriebswelle verbunden ist, einem zu den Reibringen koaxialen Kranz von unter sich gleichen Uebertragungsmechanismen, die je nebst Uebertragungsmitteln Führungsmittel für dieselben aufweisen, wobei die Uebertragungsmittel kugelige üebertragungsflachen haben, die mit der einen bzw. anderen der beiden Reibringreibflächen in reibungsschlüssiger Berührung gehalten sind, einer Verstellvorrichtung für die gemeinsame und einheitliche Verschwenkung sämtlicher Uebertragungsmechanißmen in Axialebenen der Radscheiben zur stufenloßen Aenderung des Uebersetzungsver-

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hältnisses des Getriebes, wobei diese Verstellvorrichtung einen in einem Getriebegehäuse um die Hadscheibenachse drehbar gelagerten Drehteller aufweist, der unter einheitlichem Winkel zu einem Radius geneigte die Führungsmittel sämtlicher Uebertragungsmechanismen steuernde.Steuerschlitze aufweist.

Bei einem bewährten und bestens eingeführten Reibradgetriebe dieser Art (das unter dem Namen "Kopp-Getriebe" bekannt ist) bestehen die übertragungsmittel jedes Uebertragungsmechanismus aus einer Kugel; sämtliche Kugeln stützen sich dabei an der Innenoberfläche eines leer mitdrehenden Stütz- und Schmierringes ab. Die Führungsmittel bestehen bei jedem Uebertragungsmecha-· nismus im wesentlichen aus einer die Kugel zentral durchsetzenden Führungsachse, deren herausragende Enden bei der Verstellung in Führungsnuten von Gehäuseteilen laufen; eines dieser Enden läuft dabei in einem zugehörigen spiraligen Verstellschlitz eines koaxial zu den Reibrädern im Gehäuse drehbaren Verstellscheibe. Durch eine Reihe von Eigenschaften hebt sich dieses Reibradgetriebe vorteilhaft von vielen anderen Reibradgetrieben und andersartigen Reibgetrieben ab. U.a. ist vorteilhaft, dass die Drehmomentübertragung durch eine Mehrzahl von in einem Kranz angeordneten Reibkugeln erfolgt. Es wird aber in gewissen Verwendungsfällen als nachteilig empfunden, dass das Uebersetzungsverhältnis nur in einem ziemlich engen Bereich variiert werden kann. In zum Verkauf gelangenden Typen kann dieses Uebersetzungsverhältnis z.B. zwischen 1 : 3 und 3 : 1 variiert werden. Wegen den herausragenden Führungsachsenden ist eine Verstellung in jenem Bereich unmöglich, in welchem der eine oder andere der Durchtrittspunkte der geometrischen Achse der Kugeln und der zugehörigen Führungsachse durch die Kugeloberfläche mit der Reibfläche des benachbarten angetriebenen Reibrades in Berührung steht. Als weiterer Nachteil ist auch hervor-' zuheben, dass dieses Getriebe unmöglich im Stillstand verstellt

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werden kann, da sich der oben erwähnte Stütz- und Schmierring bei fehlender Rotation mit den Kugelflächen verkeilt. Gewisse andere Arten von Reibradgetrieben haben einen grösseren Ver·- stellbereicn, sind aber mit anderen schwerwiegenden Mängeln behaftet. Zu dienen andersartigen Reibradgetrieben ist z.B. dasjenige zu zählen, das in der deutschen Patentschrift 8^7 239 beschrieben ist. Bei diesem Reibradgetriebe ist ein Rad schüssel förmig gestaltet und fest gelagert, während das andere Rad die Form eines Pilzes besitzt und beweglich angeordnet ist und durch eine Verstellvorrichtung in eine solche Lage gebracht werden kann, dass sich der grösste Durchmesser des einen Rades auf dem kleinsten Durchmesser des anderen Rades abwälzt und umgekehrt. Sehr nachteilig ist bei diesem Reibradgetriebe die Form der beiden Reibflächen, deren Bearbeitung sehr teuer au stehen kommt. Nachteilig ist auch, dass kein selbsttätiges Gesperre angewendet werden kann, tvelches den Anpressdruck der jeweiligen Last anpasst. Somit muss mit viel Schlupf und Verschleiss bei Ueberlastung und Stössen gerechnet werden. Bei Teillast muss der volle Reibungsdruck wie für Vollast wirken.

Die Erfindung soll es ermöglichen, ein Reibradgetriebe der eingangs erwähnten Gattung - bei dem also u.a. ein Kranz von Uebertragungsmechanismen vorhanden ist - so weiter auszubilden, dass der Regelbereich und die übertragbare Leistung erheblich vergrössert und Regulierbarkeit im Stillstand ermöglicht wird, wobei im Zuge einer stufenlosen Veränderung des Uebersetzungsverhältnisses bei kontinuierlich drehendem antreibendem Reibring der angetriebene Reibring aus dem Vorwärtslauf über den Stillstand bis zum Rückwärtslauf gebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die übertragungsmittel jedes Uebertragungsrnechanismu« nebst- swji kugelabschnittförmigen Reibköpfen, deren ununterbrochene Auseenflachen n's.n Uebertracunßüflächen dienen, zwei an den Reibkupfcm

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angesetzte Wellenteile aufweisen, die in den eine Lagerhülse auf v/eisenden Führungsmitteln gelagert sind, dass ferner der Drehteller der Verstellvorrichtung und zwei im Gehäuse festsitzende Scheiben, von denen die eine sämtliche Lagerhülsen trägt und die andere diese Lagerhülsen bei der Verstellung in den Axialebenen führt, im Abstand nebeneinander zwischen den bei der einen Radscheibe und den bei der anderen Radscheibe gelegenen Reibköpfen angeordnet sind.

Es sind auch Reibradgetriebe bekann (Schweiz. Patentschriften 1\15 217 und 421 6^7), bei denen zwei inbezug auf die gemeinsame geometrische Achse der beiden Reibräder diametral gegenüberliegende Uebertragungsmechanismen vorhanden sind, die als liebertragungsorgan einen an beiden Reibrädern anliegenden, halbkugeligen Reibkopf aufweisen; die Anordnung ist dabei eine solche, dass die Drehachse jedes Reibkopfes in der Mittellage des Verstellbereichep sur gemeinsamen geometrischen Achse der beiden Reibräder im rechten Winkel steht; deshalb treten ungünstige Reibungsverhältnisse und starke Verschleisserscheinungen auf.

Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt des Reibradgetriebes, wobei nur einer der Uebertragungsmechanismen gezeigt ist, und zwar in der Lage, in welcher sich das Uebersetzungsverhältnis 1 : 1 ergibt, und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1, wobei allerdings eine Lagerhülse in Ansicht gezeigt ist und wobei der Uebertrapungsmechanismus eine Lage einnimmt, in welcher der angetriebene Reibring stillstehen bleibt.

Bei dem dargewtollton A.usführungsbeispiel ist in einem aus dem

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Mittelteil 1 und den Seitenteilen 2, 3 bestehenden Gehäuse eine mit einer Radscheibe 5 einstückig ausgebildete antreibende Welle 4 und eine mit einer Radscheibe 7 einstückig ausgebildete angetriebene Welle 6 drehbar und unverschiebbar gelagert. Dabei drehen die einander benachbarten Wellenendteile auch in Kugellagern 8, welche In einem Lagerkörper 9 sitzen,- der mittels einer Kreisringseheibe 10 im Gehäusemittelteil 1 festgehalten ist. Jede der beiden Radscheiben 5, 7 trägt einen darauf lose drehbaren Reibring 11 bzw..12, wobei aber eine Getriebesperre bekannter Bauart (s.z.B. die deutsche Patentschrift Nr. 848.887) zugeordnet ist; jede solche Getriebesperre weist eine Mehrzahl von Kugeln 13 bzw. 14 auf, die an in Umfangsrichtung wie die Schenkel eines weit offenen Vs zueinander geneigten Flanken von Vertiefungen anliegen, welche in den einander zugewendeten Stirnseiten des Reibringes und der Radscheibe vorhanden sind.

Das Getriebe weist einen zu den Reibringen 11, 12 koaxialen Kranz von unter sich gleichen Uebertragungsmechanismen auf, von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt und zusammenfassend mit 19 bezeichnet ist; ein solcher Uebertragungsmechanismus wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Das Getriebe weist ferner eine Verstellvorrichtung -für die gemeinsame und einheitliche Verschwenkung, sämtlicher Uebertragungsmechanismen in Axialebenen der Radscheiben 5, 7 auf, zur stufenlosen Aenderung des Uebersetzungsverhältnisses des Getriebes.

Pro Uebertragungsmechanismus ist in der Kreisringseheibe 10 ein rundes Loch vorhanden, in dem ein Lagerring 10a festsitzt. In diesem ist allseitig schwenkbar ein tonnenförmiger Ringkörper I¹J gehalten. In einer in letzterem eingesetzten Lagerhülse I6 sind mitteln Nadellagern 17 Wellentelle 18a, 18b gelagert, die je an einem kugelabscbnlttförmigen Reibkopf 20 bzw. 21 angesetzt sind, deren ununterbrochene Aussenflachen mit der einen

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bzw. anderen der beiden Reibringflächen 11a bzw. 12a in reibungsschlüssiger Berührung gehalten sind. Solange die Getriebesperren nicht wirksam sind, zu denen die Kugeln 13 bzw. 1-4 gehören, also im Stillstand und wenn das Getriebe nicht unter Last betrieben wird, ergibt sich der Anpressdruck lediglich aus dem Druck der Feder 22, welche zwischen den einander zugewandten Enden der Wellenteile l8a,l8b eingesetzt sind. Die Antriebsverbindung zwischen diesen Wellenteilen ist durch in den eben erwähnten Enden eingesetzte, achsparallele Stifte 23 gewährleistet.

Wie dargestellt ist es möglich, dass die Reibkopfaussenflachen 20a, 21a verschieden grossen Radius r bzw. R haben, wobei das gemeinsame Zentrum Z dieser Aussenflächen mit dem Schwenkzentrum des Ringkörpers 15 im Lagerring 10a zusammenfällt. In einer Ausführungsvariante könnten die Radien r und R gleich gross sein, wobei das Schwenkzentrum Z in die Längsmitte des Getriebes zu liegen käme, wo auch die Kreisringscheibe 10 anzuordnen wäre.

Auf der Lagerhülse 16 ist neben dem tonnenförmigen Ringkörper 15 ein ähnlicher Ringkörper 2*J festgehalten unter Zwischensetzung eines Abstandhalteringes 25, wobei die drei Teile 15,2^,

25 in Axialrichtung zwischen zwei Federringen festgehalten sind, die in Umfangsnuten der Lagerhülse Ιβ eingreifen. Das beim Reibkopf 21 gelegene Ende der Lagerhülse 16 greift verschiebbar und gegen Verdrehung gesichert in einen zugehörigen Führungsschlitz

26 ein, dessen Mittellinie in einer Axialebene der Wellen 4, 6 enthalten ist. Mehrere solche Führungsschlitze 26 (einer pro Uebertragungsmechanismus 19) sind in einer Scheibe 27 vorhanden, die samt dem Lagerkörper 9 mittels Schraubbolzen 28 an der Kreisringscheibe 10 befestigt ist.

Der Ringkörper 2²J jedes üebertragungsmechanismus 19 greift in einen zugehörigen Steuerschlitz 29, der in einem zur Verstellvorrichtung gehörenden Drehteller 30 vorhanden ist, zu einer die

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Achsen der Wellen ^,5 und der Wellenteile I8a,l8b dieses Uebertragungsmechanismus enthaltende Ebene unter einem Winkel geneigt verlaufend. Es versteht sich, dass für sämtliche Steuerschlitze 29 dieser Verlauf einheitlich zu sein hat, damit eine Drehung des Drehtellers 30 eine gleiche Verschwenkung sämtlicher Uebertragungsmechanismen 19 ergibt. Der Drehteller 30 ist mittels Ringteilen 31> 32 drehbar und axial unverschiebbar auf dem Lagerkörper 9 gelagert; er hat an seinem äusseren Rand auf einem Teil seiner einen Seitenfläche eine Kegelverzahnung 33, die mit derjenigen eines Kegelritzels 3^]J in Eingriff steht. Letzteres ist am inneren Ende einer Verstellwelle 35 ausgebildet, die in einem am Gehäuse befestigten Lageraufsatz 36 gelagert ist und an ihrem äusseren Ende mit einem Verstellhandrad 37 versehen ist.

Aus den obigen Darlegungen ergibt sich, dass in jedem Uebertragungsmechanismus 19 die beiden Reibköpfe 20,21 samt den zugehörigen Wellenteilen I8a,l8b und den Stiften 23 die "Uebertragungsmittel" bilden, während die Teile 16,17 die "Führungsmittel" für dieselben bilden. Die ununterbrochen kugeligen Aussenflachen 20a_}21a der Reibköpfe 20, 21 wirken als Uebertragungsflachen,die mit der kegeligen Ringfläche 11a bzw. 12a des einen bzw. anderen Reibringes 11 bzw. 12 in reibungsschlüssiger Berührung stehen.

Dank der Anordnung der "Führungsmittel" sowie auch des Drehtellers 30 und der sämtliche Uebertragungsmechanismen 19 tragenden Kreisringscheibe 10 zwischen den Reibköpfen 20,21 ergibt sich zusammen mit der Ausbildung der Reibköpfe 20,21 als Kugelao™ . schnitte mit ununterbrochener Aus senf lache - u.a. die einleitend. erwähnte Erweiterung des Verstellbereiches, und zwar bei einem Getriebe mit einer Mehrzahl von Uebertragungomechanismen, die zusammen -d Drehmomentübertragung übernehmen. Ansonst ist ckus FunktionsprJnzjp ähnlich jenem des eingangs erwähnten "Kopp-Getriebes", mit Ausnahme des demselben zugeordneten umlaufenden StützrIngos.

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Wenn die Uebertragungsmechanismen 19 durch die Verstellvorrichtung 26, 30, 35, 37 so eingestellt sind, dass bei jedem die Eigenachse parallel zur gemeinsamen Drehachse der Wellen ^ und 6 verläuft, so wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wirkt sich der Unterschied in der Grosse der Radien r und R nicht aus, und das Uebersetzungsverhältnis des Getriebes ist dann 1:1. Sobald aber die Eigenachse jedes Uebertragungsmechanismus 19 zur gemeinsamen Achse der Wellen 4, 6 unter einem gewissen Winkel geneigt ist, ergibt sich ein anderes Uebersetzungsverhältnis.

In beiden Fällen wirkt sich

der Umstand, dass die Uebertragungsmechanismen mit dem Scheitelpunkt ihres Reibkopfes 21 an der Reibfläche 12a des Reibringes 12 in Berührung bringbar ist, so wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, dahin aus, dass dann die angetriebenen Teile 12, 7 stillstehen bleiben; es wäre in beiden Fällen eine Ausgestaltung realisierbar, in welcher die Uebertragungsmechanismen 19 aus der Lage nach Fig. 1 über die Lage nach Fig. 2 hinaus geneigt werden könnten, mit der Folge, dass dann die angetriebenen Teile 12, 7 im Rückwärtsdrehsinn drehen würden. Selbstverständlich können die Uebertragungsmechanismen 19 auch aus der Lage nach Fig. 1 im anderen Sinne geneigt werden, etwa bis in eine Lage, in welcher der Reibkopf 21 mit dem äusseren Rand seiner Uebertragungsflache 21a am Reibring 12 anliegt, wobei der angetriebene Teil 12, 7 mit dem grösstmöglichen Uebersetzungsverhältnis ins Schnelle übersetzt im Vorwärtsdrehsinn angetrieben wird.

Es ist.noch darauf hinzuweisen, dass sich die die Reibflächen 11a, 12a enthaltenden Kegel zur Getriebemitte hin erweitern und sich somit zwischen diesen Reibflächen und jenen der Reibköpfe 20, 21 insbesondere hinsichtlich Hintanhaltung des Verschleisses günstige Verhältnisse ergeben, weil sich bei gegebener Last bzw. Anpresskraft eine weniger grosse Flächenpressung ergibt.

Bemerkenswert ist auch, dass die Reibköpfe relativ weit vonein-

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ander weg gelegen sind, so dass auch die Reibräder auf einem solchen Abstand gehalten werden können, dass es gelungen ist, auch die einander benachbarten Enden der Wellen ¹I, 6 zu lagern, im Teil 9, der wie weiter oben beschrieben durch die Scheiben 10, 27 starr mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

(Λ Reibradgetriebe mit zwei koaxialen, je einen Reibring (11,12) mit kegeliger Reibfläche (11a,12a) tragenden Radscheiben (5,7)» von denen die eine mit einer Antriebswelle (k) und die andere ' mit einer Abtriebswelle (6) verbunden ist, einem zu den Reib- * ringen koaxialen Kranz von unter sich gleichen Uebertragungsmechanismen (19), die je nebst Uebertragungsmitteln (I8a,l8b, 20,21,23). Führungsmittel (l6,17) für dieselben aufweisen, wobei die Uebertragungsmittel kugelige Uebertragungsflachen (20a, 21a) haben, die mit der einen bzw. anderen der beiden Reibringrelb flächen in reibungsschlüssiger Berührung gehalten sind, einer Verstellvonlchtung (26,3O,35>37) für die geraeinsame und einheitliche Verschwenkung sämtlicher Uebertragungsmechanismen in Axialebenen der Radscheiben zur stufenlosen Aenderung des UebersetZungsverhältnisses des Getriebes, wobei diese Verstellvorrichtung einen in einem Getriebegehäuse (1,2,3) um die Radscheibenachse drehbar gelagerten Drehteller (30) aufweist, der unter einheitlichem Winkel zu einem Radius geneigte, die Führungsmittel sämtlicher Uebertragungsmechanismen (19) steuernde Steuei»- schlitze (29) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebertragungsmittel jedes Uebertragungsmechanismus nebst zwei kugelabschnittförmigen Reibköpfen (20,21), deren ununterbrochene Aussenflächen (20a,21a) als Uebertragüngsflächen dienen, zwei an den Reibköpfen angesetzte Wellenteile (I8a,l8b) aufweisen, die in den eine Lagerhülse (16) aufweisenden Führungsmitteln gelagert sind, dass ferner der Drehteller (30) der Verstellvorrichtung und zwei im Gehäuse (1,2,3) festsitzende Scheiben, von denen die eine (10) sämtliche Lagerhülsen trägt und die andere (27) diese Lagerhülsen bei der Verstellung in den Axialebenen führt, im Abstand nebeneinander zwischen den bei der einen Radscheibe (5) und den bei der anderen Radscheibe (7) gelegenen Reibköpfen (20,21) angeordnet sind.

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2. Reibradgetriebe nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass sich die die Reibflächen (11a, 12-) enthaltenden Kegel zur Getriebemitte hin erweitern.
3. Reibradgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Lagerhülse (16) unter Zwischensetzung eines Abstandhalteringes (25) zwei tonnenförniige Körper (15, 24) festgehalten sind, von denen der eine (15) zur Schwenklagerung der Lagerhülse (16) an der Tragscheibe (10) dient und der andere (24) in den zugehörigen Steuerschlitz des Drehtellers (30) eingreift .
4. Reibradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelkalottenförmigen Aussenflachen (20a, 21a) der beiden Reibköpfe (20, 21) jedes üebertragungsmechanisraus (19) verschieden grossen Radius (r, R) haben.

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