DE2236353A1 - Regler fuer die hydraulische steuerung eines reibungsgetriebes - Google Patents

Description

Düsseldorf, den 21. Juli 19 72

PL/Ma

Register 2170/71

ROTAX LIMITED, Well Street, Birmingham, England

Regler für die hydraulische Steuerung eines Reibungsgetriebes

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler für die hydraulische Steuerung eines Rexbungsgetriebes mit veränderlicher Übersetzung, welches zwei axial beabstandete Ringscheiben aufweist, zwischen denen ein Satz umfangsmäßig beabstandeter, antreibender Rollen in rollender Berührung mit Ringflächen der Scheiben steht, wobei jede Rolle in einem tangential zu steuernden Rollenträger angeordnet ist, dessen Endabschnitte in einer Rollenschwenkachse liegen, die senkrecht zur Rollendrehachse liegt, wobei die Endabschnitte jedes Rollenträgers verschieblich und drehbar von den Armen eines Tragkreuzes gehalten sind, und die Rollenträger unter der Einwirkung eines hydraulischen Fluides tangential derart beweglich sind, daß indirekt der Übersetzungswinkel der Rolle gesteuert wird, wobei das hydraulische Fluid von einem mit dem Regler ausgebildeten Steuersystem gesteuert ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für den genannten Verwendungszeck verbesserten und besonders zuverlässig wirkenden Regler zu schaffen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mehrere, räumlich um die Drehachse des Reglers während des Betriebes unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft verschwenkbare Gewichte vorgesehen sind, deren Bewegung auf die Lage eines beweglichen, elastisch abgestützten Kolbenventils übertragen wird, wobei die Bewegung des Kolbenventils die Strömung des vom Regler zu steuernden, hydraulischen Fluides steuert, und wobei ein Auslaß für ein hydraulisches Fluid des Reglers mit dem Zylinderende einer Kolben-Zylinder-Einheit in Verbindung steht, deren Kolben sich einendig elastisch derart abstützt, daß eine axiale Verschiebung des Kolbens eine Veränderung der Ausgangslage des einen Endes der elastischen Mittel zur Folge hat, während das andere Ende der elastischen Mittel auf das Kolbenventil derart einwirkt, daß während des Betriebes eine durch Bewegung des Kolbenventils bedingte Zu- oder Abnahme des Druckes des Fluides am Auslaß zur Bewegung des Kolbens und damit zu einer Veränderung der Ausgangslage des einen Endes der elastischen Mittel derart führt, daß zumindest bei gleichmäßigen Zustandsbedingungen des Kolbenventils die elastischen Mittel um den gleichen oder nahezu gleichen Betrag je nach Situation komprimieren oder expandieren.

Vorzugsweise ist der Kolben so ausgebildet, daß er über einen verschwenkbaren Hebel auf die elastischen Mittel einwirkt, wobei letztere zweckmäßig als Spiralfeder ausgebildet sind. Zweckmäßig kann man noch einen Kraftspeicher mit dem Ausgang des Reglers und dem genannten Ende des Zylinders verbinden, um somit zu gewährleisten, daß eine Verzögerung zwischen der Bewegung des Kolbenventils und der Bewegung des Kolbens eintritt.

Die Erfindung sei weiterhin anhand der sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

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Fig. 1 einen Querschnitt eines Reibungsgetriebes mit veränderlicher Übersetzung in Verbindung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reglers, während

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reglers selbst veranschaulicht.

Gemäß Fig. 1 besitzt das Reibungsgetriebe 11 mit veränderlicher Übersetzung eine Ausgangswelle 10, die eine Lastwelle 12 antreibt. Der Eingang des Getriebes 11 wird durch eine Zwischenwelle 14 über einen Zahnradantrieb 15 bewirkt.

Das Getriebe 11 besitzt drei Ringscheiben 16, 17 und 18, zwischen denen zwei Sätze Rollen 19 und 20 in rollendem Reibungseingriff stehen; die mittlere Scheibe 17 ist doppelseitig ausgeführt. Diese mittlere Scheibe 17 steht in drehbeweglicher Verbindung der Zwischenwelle Ik, wobei sie sich etwas in axialer Richtung verschieben kann, und ist auf Lagern mit einer Hülse 21 angeordnet. Die äußere Scheibe 16 ist auf der Ausgangswelle 10 angeordnet, um sich mit dieser zu drehen, wobei sie in Bezug auf die Ausgangswelle 10 axial fixiert ist, wohingegen die äußere Scheibe 18 drehbeweglich mit der Ausgangswelle verbunden ist und sich in Bezug auf diese axial verschieben kann. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 11 wird durch Veränderung des Winkels der Rollen verändert. Wie man Fig. 1 entnehmen kann, sind die Rollen 19 und 20 in einem Winkel dargestellt, unter welchem sie mit der mittleren Scheibe 17 unter einem gleichen Radius wie mit den äußeren Scheiben 16 bzw. 18 im Eingriff stehen und somit dem Getriebe ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 geben. Die Rollen 19, 20 sind auf Rollenträgern 22 angeordnet; die Steuerung des Übersetzungswinkels wird durch räumliche Bewegung der Rollenträger 22 in im wesentlichen tangentialen Richtungen in Bezug auf die Getriebeac'hse bewirkt, wobei man sich die Rollen auf einen anderen Übersetzungswinkel einstellen läßt. Die Rollen-

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träger sind so angeordnet, daß ein Wölbungswinkel gebildet wird, wobei also ein Neigungswinkel zwischen der Schwenkachse jedes Rollenträgers und einer zur Getriebeachse bestehenden Normalebene besteht. Dieser Wölbungswinkel bewirkt im gewünschten Ausmaß eine Dämpfung, durch die im wesentlichen die Schwingungsgefahr des Übersetzungswinkels ausgeschlossen wird; somit erlangt die Vorrichtung eine besonders stabile Übersetzung, ohne daß die Notwendigkeit besteht, zusätzliche Dämpfungsmittel zur Erzielung der erforderlichen Dämpfung zu verwenden. Weiterhin legt die Größe des Wölbungswinkels gemeinsam mit der größtmöglichen tangent ialen Verschiebung jedes Rollenträgers den größtmöglichen Schwenkwinkel oder die Veränderung des Ubersetzungswinekls des Rollenträgers fest.

Die Scheibe 18 ist hohl ausgebildet und mit einem Kolben 23 versehen, der an der Ausgangswelle 10 befestigt ist. Der Kolben 23 bildet zwei axial beabstandete Kammern 24 und 25 zwischen sich gegenüberliegenden Seiten des Kolbens und der hohlen Scheibe 18. Ein unter Druck stehendes Fluid kann auf diese Weise in die Kammer 24 über Durchlässe 26 gelangen, um eine axiale Verschiebung der Scheibe 18 zu bewirken, während die Kammer 25 mit einem Fluid von vergleichsweise niedrigem Druck versorgt werden kann. Aui diese Weise gleicht der Druck des Fluides in der Kammer 25, der durch die Zentrifugalkraft bei Drehung des Getriebes 11 entsteht, den Druck des Fluides 24, der ebenfalls durch Zentrifugalkraft entsteht, ganz oder im wesentlichen aus.

Die Endabschnitte jedes Rollenträgers 22 sind verschieblich und drehbar von den Armen eines Tragkreuzes 27 abgestützt. Ein Endabschnitt jedes Rollenträgers hat einen zeichnerisch nicht wiedergegebenen Kolben, der in einem zeichnerisch gleichfalls nicht veranschaulichten Zylinder in einem der Tragkreuz-Arme verschieblich ist, während der andere Endabschnitt einen zeichnerisch nicht dargestellten, in einem gleichfalls zeichnerisch nicht dargestellten Zylinder in einem anderen Arm des Tragkreuzes

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verschieblichen Führungsabschnitt aufweist. Bei jedem Rollenträger 22 wird die vorstehend beschriebene, im wesentlichen in Bezug auf die Getriebeachse tangentiale Bewegung durch ein hydraulisches Fluid bewirkt, welches dem zugehörigen Druckzylinder zugeführt wird, und welches einer mit dem in Fig. 2 dargestellten Regler versehenen Steuerung entnommen wird.

Der in Fig. 2 dargestellte Regler wird zweckmäßig von der Lastwelle, die in Fig, 1 erkennbar ist, angetrieben, um deren Geschwindigkeit auf einem konstanten Wert zu halten. Der Regler ist von üblicher Ausführungsform und besitzt mehrere Schwenkgewichte 29, die um Stifte.30 verschwenkbar sind und sich räumlich um die Reglerachse derart verschwenken lassen, daß ihre nach innen gerichteten Finger 31 einen Flansch 32 eines Kolbenventils 33 gegen die Wirkung einer Spiraldruckfeder 34· mit einer Kraft anheben, die mit zunehmender Drehgeschwindigkeit infolge der Zentrifugalkraft der Schwenkgewichte steigt. Wenn die Lastwelle mit der gewünschten Geschwindigkeit umläuft, steht ein Vorsprung 35 des Kolbenventils im wesentlichen in der Mitte in Bezug auf eine Anschlußöffnung 36, die mit der Versorgungsleitung 37 der vorerwähnten Druckzylinder in Verbindung steht. Eine nicht dargestellte Pumpe versorgt den Regler während des Betriebes über eine Anschlußöffnung 38, die mit einer ringförmigen Kammer 39 im Kolbenventil 33 in Verbindung steht, mit hydraulischem Fluid. Wenn die Lastwelle während des Betriebes eine unter dem vorgesehenen Wert liegende Geschwindigkeit besitzt, wird der Regler über ein Zwischenzahnrad 40 mit einer derartigen Geschwindigkeit angetrieben, daß sich der Vorsprung 35 so einstellt, daß die ringförmige Kammer 39 mit der Anschlußöffnung 36 in Verbindung gelangt und Fluid durch den Regler zu den mit den Trägerrollen 22 verbundenen Druckzylindern geführt wird. Der Regler besitzt auch einen Drainageraum 41, so daß dann, wenn die Lastwelle eine über dem vcJrDgesehenen Wert liegende Geschwindigkeit annimmt, der Vorsprung 35 aus seiner in Fig.,2 dargestellten Lage nach oben bewegt wird und das hydraulische. .·. Fluid in der Zuführleitung 37 in den Drainageraum 41 gelangt, um somit den Druck des hydraulischen. Fluides in den erwähnten Druckzylindern zu verringern.

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Weiterhin ist die Anschlußöffnung 36 mit dem einen Ende des Zylinders 42 einer Kolben-Zylinder-Einheit verbunden. Die vom erwähnten Ende des Zylinders entfernte axiale Stirnfläche des Kolbens 43 der Kolben-Zylinder-Einheit liegt an einem Abdichtungsring 44 an. Der Kolben 43 wirkt über eine Temperatur ausgleichsvorrichtung 45 auf das eine Ende eines etv/a um seine Mitte schwenkbaren Hebels 46 ein. Das andere Ende des Hebels 46 trägt einen scheibenförmigen Flansch 47. Am Flansch 47 stützt sich das eine axiale Ende der Spiraldruckfeder 34 ab, deren anderes Ende von einer ringförmigen Stütze 48 gehalten ist, die mit dem Kolbenventil 33 in Verbindung steht. An die Anschlußöffnung 36 des Reglers ist weiterhin ein hydraulischer Kraftspeicher 49 mit einem federbelasteten Kolben 50, der in einem Zylinder 51 verschieblich ist, angeschlossen.

Zweckmäßig verschiebt sich der Kolben 43 im Zylinder 42 in einer zur Reglerachse senkrechten Richtung, wobei die Arme des Hebels 46 senkrecht zueinander stehen.

In der Praxis läßt sich das Reibungsgetriebe mit veränderlicher Übersetzung für den Antrieb eines Flugzeug-Alternators verwenden, bei welchem der Getriebeeingang eine veränderliche Geschwindigkeit hat. Wenn ein derartiger Alternator mit seiner erforderlichen Geschwindigkeit läuft und dann zusätzlich belastet wird, würde sich seine Geschwindigkeit und damit die Geschwindigkeit des Reglers 28 etwas verringern. Die Geschwindigkeitsverringerung bewirkt beim Regler 28 eine Abwärtsbewegung des Kolbenventils 33, so daß der Vorsprung 35 in Bezug auf die Anschlußöffnung 36 nach unten bewegt wird, wodurch mehr hydraulisches Fluid durch den Regler zu den erwähnten Druckzylindern der Rollenträger strömt. Dies hat die gewünschte Zunahme der Geschwindigkeit des Alternators zur Folge, so daß er wiederum mit der erforderlichen Geschwindigkeit läuft. Zum Ausgleich der zusätzlichen Belastung des Alternators hat jedoch das Kolbenventil 33 des Reglers 2 8 eine neue Lage eingenommen. In einer derartigen neuen Lage besitzt die Feder 34 einen anderen Spannungszustand, aus welchem Grunde die erwähnte Kolben-Zylinder-Einheit und der Schwenkhebel

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46 vorgesehen sind» Wenn es beispielsweise zur erwähnten Belastungszunahme- des Alternators kommt, steigt der Druck des hydraulischen Fluides an der Anschlußöffnung 36 des Reglers. Dieser Druckanstieg überträgt sich auf das genannte Ende des Zylinders 42 und bewirkt eine leichte Verschiebung des Kolbens 44, so daß es zu einer entsprechenden Schwenkbewegung des Hebels 46 kommt, so daß das eine axiale Ende der Spiraldruckfeder 34 aus seiner in Fig. 2 dargestellten Lage nach unten gedrückt wird, um eine neue Ausgangsstellung einzunehmen. Dies führt zu einem Spannungszustand der Feder 34, der auf einem konstanten oder im wesentlichen konstanten Wert während aller Zustandsbedingungen des Reglers zu halten ist. Der Kraftspeicher 49 verhindert jeglichen anfänglichen Wechsel des Druckes des Fluides am Reglerausgang, der auf den Zylinder 42 übertragen wird. Dies gewährleistet zusammen mit der Einschnürung 5 2 in der Verbindung zwischen der Anschlußöffnung 36 und obm genannten Ende des Zylinders 42, daß es zu einer Verzögerung zwischen der Bewegung des Kolbenventils 33 und der Bewegung des Kolbens 42 derart kommt, daß Übergangswirkungen auf den Kolben 42 so behoben werden, daß sich die geringstmögliche nachteilige Wirkung auf die Stabilität des Reglers ergibt.

Wenn der Alternator einem Belastungsanstieg ausgesetzt ist, arbeiten das Kolbenventil 33, die erwähnte Kolben-Zylinder-Einheit und der Kraftspeicher 49 alle im entgegengesetzten Sinne, um somit zu gewährleisten, daß zumindest während gleichbleibender Zustandsbedingungen des Kolbenventils 33 die Spiraldruckfeder 34 um den gleichen oder nahezu gleichen Betrag komprimiert wird.

Die Spiraldruckfeder 34 läßt sich gleichfalls durch andere, passende elastische Mittel ersetzen. Weiterhin kann in die Versorgung rail hydraulischem Fluid ein Druckentspannungsventil 52* einbezo£;en werden, um dadurch den Versorgungsdruck für den Regler zu regulieren.

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Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   l.yRegler für die hydraulische Steuerung eines Reibungsgetriebes mit veränderlicher Übersetzung, welches zwei axial beabstandete Ringscheiben aufweist, zwischen denen ein Satz umfangsmäßig beabstandeter, antreibender Rollen in rollender Berührung mit Ringflächen der Scheiben steht, wobei jede Rolle in einem tangential zu steuernden Rollenträger angeordnet ist, dessen Endabschnitte in einer Rollenschwenkachse liegen, die senkrecht zur Rollendrehachse liegt, wobei die Endabschnitte jedes Rollenträgers verschieblich und drehbar von den Armen eines Tragkreuzes gehalten sind, und die Rollenträger unter der Einwirkung eines hydraulischen Fluides tangential derart beweglich sind, daß indirekt der Übersetzungswinkel der Rolle gesteuert wird, wobei das hydraulische Fluid von einem mit dem Regler ausgebildeten Steuersystem gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet j daß mehrere, räumlich um die Drehachse des Reglers (28) während des Betriebes unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft verschwenkbare Gewichte (29) vorgesehen sind, deren Bewegung auf die Lage eines beweglichen, elastisch abgestützten Kolbenventils (33) übertragen wird, wobei die Bewegung des Kolbenventils (33) die Strömung des vom Regler (28) zu steuernden, hydraulischen Fluides steuert, und wobei eine Anschlußöffnung (36) für ein hydraulisches Fluid des Reglers (28) mit dem Ende des Zylinders (12) einer Kolben-Zylinder-Einheit in Verbindung steht, deren Kolben (43) sich einendig elastisch derart abstützt, daß eine axiale Verschiebung des Kolbens (4 3) eine Veränderung der Ausgangslage des einen Endes der elastischen Mittel zur Folge hat, während das andere Ende der elastischen llittel auf das Kolbenventil (33) derart einwirkt, daß während des Betriebes eine durch Bewegung dos Kclbenventils (33) bedingte Zu- oder Abnahme des Druckes des Fluides an der Anschlußöffnung (3G) zur Bewegung des Kolbens (43) und damit zu einer Veränderung der Ausgangslage des Endes der· elastischen Mittel derart führt, daß zu-

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   mindest bei gleichmäßigen Zustandsbedingungen des Kolbenventils (33) die elastischen Mittel um den gleichen oder nahezu gleichen Betrag je nach Situation komprimieren oder expandieren. . -
2. 2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t daß der Kolben (43) auf die elastischen Mittel durch einen verschwenkbaren Hebel (46) einwirkt.
3. 3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet_s daß der Kolben (43) in einem Zylinder (42) senkrecht zur Achse des Reglers (28) verschieblich ist, wobei sich die Arme des Schwenkhebels (46) rechtwinklig zueinander erstrecken.
4. 4. Regler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet₃ daß ein Kraftspeicher (49) zwischen der Anschlußöffnung (3 6) des Reglerausganges und dem einen Ende des Zylinders (42) vorgesehen ist.
5. 5. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet₃ daß sich eine Einschnürung (52) in der Verbindung zwischen der Anschlußöffnung (36) und dem einen Ende des Zylinders (42) befindet.
6. 6. Regler nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel als Spiraldruckfeder (34) ausgeführt sind.
7. 7. Regler nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet» daß eine Temperaturausgleichsvorrichtung (45) zwischen dem Kolben (43) und dem Schwenkhebel (46) vorgesehen ist.

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