DE2523962A1 - Stellbereichs-einstellung fuer stufenlose getriebe - Google Patents

Description

DIPL.-ING. R. LEMCKE Dipl.-Ing. H.-J. Brommer

Patentanwalt
75 Karlsruhel 2523962

P.I.Y. Antrieb Werner Reimers Kommanditgesellschaft, 6380 Bad Eomourg v.d.H., Industriestraße 3

Stellbereichs-Einstellung für stufenlose Getriebe

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung und Einstellung des Stellbereiches stufenlos einstellbarer Xegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit Spindelverstellung, wobei eine drehbare Verstellspindel mittels gegenläufiger Gewinde mit zwei undrehbaren, aber

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axial gegensinnig verschiebbaren Stellböcken in Eingriff steht, die ihrerseits auf zwei die Kegelscheiben axial verschiebende Steuerhebel zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses einwirken und wobei die Drehbarkeit der Verstellspindel an zumindest einem Endpunkt des Stellbereiches durch einen, an dem einen Stellbock festgelegten und in Axialrichtung der Verstellspindel vorspringenden Anschlag begrenzt ist.

Bei einer solchen bekannten Stellbereichs-Einstellung ist der als Gewindestange ausgebildete, am einen Stellbock festgelegte Anschlag durch den and.eren Stellbock verschiebbar hindurchgeführt. Durch entsprechend angeordnete Kontermuttern auf der G-e winde stange wird der Verstellweg der beiden Stellböcke relativ zuein- , ander begrenzt und damit der Stellbereich eingestellt.

Der Nachteil dieser Ausführung liegt darin, daß die Stellbäcke durch die außermittig angreifenden Kontermuttern der Gewindestange gekippt und verspannt werden. Insbesondere kommt es bei Erreichen der Stellbereichs-Endpunkte leicht zum Verklemmen zwischen den Stellböcken einerseits und der Gewindestange mit ihrer Kontermutter andererseits. Dadurch kann kein eindeutiger Endpunkt des Stellbereiches definiert werden, und außerdem läßt sich die Verstellspindel nur schlecht v/ieder lösen. Dieser Nachteil wirkt sich besonders dann unangenehm aus, wenn die Verstellspindel durch einen Motor verstellt wird und das Losbrechmoment vom anlaufenden Motor aufgebracht werden muß. Schließlich sind die Gewinde der Ver-

-S.

stellspindel und der Stellböcke an den Stellbereichs-Endpunkten einem wesentlich erhöhten Verschleiß unterworfen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine 609849/0570

Stellbereiehs-Einstellung zu entwickeln, "bei der ein Verkanten oder axiales Verspannen der Stellböcke mit Sicherheit vermieden wird, selbst wenn erhebliche Antriebsmomente auf die Verstellspindel einwirken. Insbesondere soll das Lösen der Stellböcke aus den Endpunkten des Stellbereiches keine zusätzlichen, die Genauigkeit des Stellvorganges beeinträchtigenden Zusatzmomente erfordern. Außerdem soll die Einstellung und eventuelle spätere Änderung des Stellbereiches auf einfache V/eise am fertigmontierten Getriebe möglich sein, und schließlich soll die neue Ausführung kostengünstig und ohne zusätzlichen Raumbedarf in bereits vorhandene Getriebe eingebaut werden können.

Ausgehend von der eing3.ngs erwähnten Vorrichtung zur Begrenzung und Einstellung des Stellbereiches wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anschlag bei Erreichen des gewünschten Stellbereichs-Endpunktes in die Laufebene eines umlaufenden, an der Verstellspindel angebrachten oder mit ihr in Wirkverbindung stehenden, radialen Vorsprunges eindringt und die Weiterdrehung der Verstellspindel im alten Richtungssinn blockiert.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Vermeidung der vorerwähnten Nachteile das bisher angewandte Prinzip des axial wirkenden Anschlages aufgegeben v/erden muß. Stattdessen wirkt der erfindungsgemäße Anschlag in Umfangsrichtung auf einen von der Stell-

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spindel angetriebenen, umlaufenden, radialen Vorsprung ein und blockiert dadurch unmittelbar die Weiterdrehung der Verstellspindel, ohne daß es zu der bisher üblichen Verspannung der Stellböcke relatiT zueinander kommt. Für das Lösen der Stellböcke aus den Endpunkten des Stellbereiches sind somit keine zusätzlichen Drehmomente mehr erforderlich und durch den Wegfall der bisher vom Gewinde zu übertragenden axialen Blockierkräfte wird dessen lebensdauer wesentlich erhöht. Außerdem ist vorteilhaft, daß kein zusätzlicher Platzbedarf erforderlich ist und der Stellbereich keine Schmälerung erfährt.

Um den Stellbereich an beiden Endpunkten zu begrenzen, ist es zweckmäßig, für jeden Stellbereichs-Endpunkt einen Anschlag und einen korrespondierenden, radialen Vorsprung vorzusehen. Zur einfacheren Montage ist es günstig, beide Anschläge im selben Stellbock festzulegen. Damit die Stellbereichs-Endpunkte genau justiert werden können, sind beide Anschläge in Axialrichtung der Verstellspindel verstellbar. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die Anschläge als Spannstifte, Kerbstifte oder Spannhülsen auszubilden und direkt oder unter Zwischenschaltung eines Verlängerungsrohres am Stellbock zu verklemmen.

Um die Fixierung der Stellbereichs-Endpunkte zu erleichtern, sind die radialen Vorsprünge in Umfangsrichtung verstellbar an der Verstellspindel befestigt* Die Verstellung kann stufenlos sein; kostengünstiger ist es jedoch, wenn die Vorsprünge mittels einer lötverbindung koaxial auf die Verstellspindel aufgesteckt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verstell-

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spindel die beiden sie tragenden Getriebegehäusewände seitlich überragt und auf den überstehenden Teilen jeweils einen radialen Vorsprung tragt. Dadurch sind die radialen Vorsprünge auch am fertigmontierten Getriebe leicht von außen zugänglich, ohne daß zusätzlicher Raumbedarf zu ihrer Unterbringung notwendig ist. In .Axialrichtung können sie beispielsweise durch einen mit der Gehäusewand verschraubten Abdeckflansch geführt werden. Um Ausweichbewegungen der Anschläge infolge der beim Blockieren auf sie einwirkenden Querkräfte auszuschließen, werden sie am günstigsten in einer Bohrung der Getriebegehäusewand verschiebbar geführt.

Nach einer anderen vorteilhaften Bauart trägt die Verstellspindel im Bereich zwischen den beiden Stellbökken zwei radiale Vorsprünge, wobei die Anschläge an zumindest einer im einen Stellbock befestigten Mitnehmerstange od. dgl. angeordnet sind. Diese Ausführung eignet sich vor allem dann, wenn das Getriebe als Einbausatz geliefert wird. Um Ausweichbewegungen der Mitnehmerstange zu vermeiden, ist diese im anderen Stellbock verschiebbar geführt. Dem gleichen Ziel dient auch, daß zwischen den beiden radialen Vorsprüngen ein auf der Verstellspindel verdrehbar gelagerter und von der Mitnehmerstange durchquerter Mittelsteg ' vorgesehen ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben

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sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen; darin zeigt:

Pig. 1 ein stufenlos verstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit der erfindungsgemäßen Steilbereichseinstellung;

Fig. 2 einen vergrößerten, teilweise dargestellten Axialschnitt durch die Stellbereichs-' ^: Einstellung nach der Schnittlinie II-II in Fog. 1;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Schnittlinie III-

III in Fig. 2 bei abgenommenem Abdeckflansch;

Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stellbereichs-Einstellung und

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4.

In Fig. 1 sind, wie zunächst zum Stand der Technik gehörend, in einem Getriebegehäuse 1 zwei Getriebewellen 2 und 3 eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibengetriebes beispielsweise über nicht dargestellte Wälzlager drehbar angeordnet. Auf den Getriebewellen 2 und 3 sitzen die vier gleichgestalteten Kegelscheiben 4 bis 7, zwischen denen ein Zugmittel 8 umläuft. Die Kegelscheiben 4 und 5 sind durch eine Paßfeder 9 auf der Getriebewelle 2 und die Kegelscheiben 6 und 7 durch eine Paßfeder 10 auf der Getriebewelle 3 drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert.

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Die Axialstellung der Kegelscheiben 4 bis 7 und damit das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Getriebewellen wird durch zwei Steuerhebel 11 und 12 bestimmt. Diese sind um Zapfen 13 und 14 verschwenkbar, die mittig zwischen den Wellen 2 und 3 auf Spannböcken 15 und 16 angeordnet sind. Die Spannböcke sitzen ihrerseits auf einer Spannspindel 17 mit gegenläufigen Gewinden, die ebenfalls drehbar im Gehäuse 1 gelagert ist. Die Verstellbarkeit der Spannböcke 15 und 16 mittels der Spannspindel 17 dient dazu, verschleißbedingt entstehende Toleranzen und Ungenauigkeit im Laufe der Zeit durch Nachstellen der Schwenkpunkte für die Steuerhebel 11 und 12 zu kompensieren.

Die Kegelscheiben 4 bis 7 stützen sich über Axiallager 18 bis 21 an Muffen 22 bis 25 ab. Die Muffen sind ihrerseits über Zapfen 26 bis 29 schwenkbar an die Steuerhebel 11 und 12 angelenkt und über diese axial verschiebbar. Die Verschwenkung der Steuerhebel 11 und 12 zur Änderung der GetriebeüberSetzung erfolgt durch eine Verstellspindel 34, die parallel zur Welle im Getriebegehäuse 1 drehbar gelagert ist und beispielsweise mittels eines Handrades 35 gedreht werden kann. Die Verstellspindel 34 weist gegenläufige Gewinde 36 und 37 auf, mit denen Verstellböcke 30 und 31 in Eingriff stehen. Über Zapfen 32 und 33 sind diese Verstellböcke an die Steuerhebel 11 und 12 angelenkt, wie insbesondere auch aus Fig. 2 deutlich wird. Durch Scheiben 38 und 40 sowie durch Sicherungsringe 39 und

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41 werden die Steuerhebel auf den Stellböeken 30 und 31 gehalten. An der gegenüberliegenden Seite der Zapfen 32 und 33 sind die Stellböcke in analoger Weise an die Steuerhebel angelenkt.

Zur besseren axialen Führung der Stellböcke 30 und 31, insbesondere um einem Verkanten vorzubeugen, wird eine bis in die Seitenwände des Getriebegehäuses 1 durchgeführte und dort festgelegte Führungsstange 42 verwendet. Diese Führungsstange durchquert die beiden Stellböcke längs entsprechend angeordneter Führungsbohrungen.

Fig. 2 zeigt außerdem den Aufbau der erfindungsgemäßen Stellbereichs-Einstellung. Hierzu ist die Verstellspindel 34 an ihren beiden über die Seitenwände des Gehäuses 1 hinausragenden Enden 43 und 44 jeweils mit einem radialen Vorsprung versehen. Dieser radiale Vorsprung ist in Fig. 2 als eine aufsteckbare Scheibe 45 bzw. 46 ausgebildet. Sie weist an ihrer Innenbohrung eine Reihe axial verlaufender Nuten 47 auf, deren Anordnung aus Fig. 3 hervorgeht. Dadurch können die Scheiben 45 und 46 über entsprechende Querstifte 48 bzw. 49, die in diese Nuten hineinragen, drehfest mit der Verstellspindel verbunden werden. An ihrem äußeren Umfang weisen die Scheiben 45 und 46 jeweils eine radial vorstehende Nase 50 bzw. 51 auf. Beide Nasen wirken mit in Axialrichtung der Verstellspindel laufenden Anschlägen zusammen. Diese Anschläge sind jeweils als

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Spannhülsen 52 bzw. 53 ausgebildet und im ersten Fall unmittelbar, im zweiten Pail unter Zwischenschaltung eines Verlängerungsrohres 54 am Stellbock 30 festgelegt, so daß die Spannhülse 52 mit der Scheibe 45» die Spannhülse 53 mit der Scheibe 46 zusammenarbeitet. Dabei durchquert die Spannhülse 52 die benachbarte Seitenwand des Gehäuses 1, während die Spannhülse 53 sowohl den anderen Stellbock 31 als auch die dahinter liegende Gehäuseseitenwand durchqueren muß, ehe sie in die Laufebene der ihr zugeordneten Scheibe gelangt. Hierfür sind in den Seitenwänden mit den jeweiligen Spannhülsen korrespondierende Führungsbohrungen 55 bzw. 56 und in dem Stellbock 31 eine zusätzliche Führungsbohrung 57 vorgesehen. Damit diese Bohrungen den sie durchquerenden Spannhülsen eine saubere Gleitführung bieten können, sind geschlossene Schutzhülsen 58 bzw. 59 auf die Spannhülsen aufgesetzt und mit ihnen verklemmt.

In den Fig. 1 und 2 ist das Getriebe in einer Übersetzungsstellung dargestellt, der man sich gerade am einen Endpunkt des Stellbereiches befindet. Dabei ist die linke Spannhülse 52 in Eingriff mit der Nase 50 der Scheibe 45 und verhindert dadurch die Weiterdrehung der Verstellspindel.

Wird die Verstellspindel in der anderen Richtung gedreht und der gesamte Stellbereich durchfahren, so schiebt der Stellbock 30 die rechte Spannhülse 53 durch

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die Führungsbohrungen 56 und 57 hindurch, "bis sie in die Laufebene der Scheibe 46 eindringt und somit die "Verstellspindel gegen Weiterdrehen blockiert.

Die Einstellung des Regelbereiches erfolgt in den "beiden gewünschten Endpunkten durch das axiale Positionieren der Spannhülsen 52 und 53 und durch das Aufsetzen der Scheiben 45 und 46 mit der richtigen Winkellage ihrer radial vorstehenden Nasen. Dabei dürfen die Spannhülsen 52 und 53 nur um ein Maß, welches geringfügig kleiner ist als die Gewindesteigung der Verstellspindel, in die Scheibe 45 bzw. 46 eintauchen. Da die Spannhülsen in ihrem Stellbock 30 bzw. dem Verlängerungsrohr 54 lediglich verklemmt sind, können sie leicht in jede gewünschte Axialposition gebracht werden. Ein Verstellen während des Betriebes ist nicht zu befürchten, da auch beim Blockieren der Gewindespindel in den Stellbereichs-Endpunkten keine Axialkräfte auf die Spannhülseii einwirken. Die Scheiben 45 und 46 sind durch ihre zahlreichen Innennuten 47 rasch und unter ausreichend feiner Abstufung in Umfangsrichtung festzulegen. Die Querstifte 48 und 49 dienen dabei lediglich als Verdrehsicherung, während die Pestlegung der Scheiben in Axialrichtung durch Abdeckflansche 60 und 61 erfolgt. Diese Plansche sind mittels Schrauben 62 und 63 am Getriebegehäuse befestigt.

In den Pig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Stellbereichs-Einstellung dargestellt. Sie arbeitet im wesentlichen mit den gleichen

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Konstruktionselementen, die jedoch in anderer Anordnung zueinander stehen. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in den Torangegangenen

Beide Anschläge sind wiederum am einen Stellbock, dem Stellbock 31, festgelegt. Sie sind in Form von Gleitschuhen 64 und 65 ausgebildet und werden von einer Betätigungsstange 66 und einer Führungsstange 67 durchquert und können über Schrauben 68 bzw. 69 auf der Betätigungsstange 66 festgelegt werden. Die Stangen 66 und 67 sind ihrerseits mit dem Stellbock 31 starr verbunden.

An ihren der Verstellspindel 34 zugewandten Enden weisen die Gleitschuhe 64 und 65 axiale Vorsprünge 70 bzw. 71 auf, die mit den bereits bekannten Scheiben 45 bzw. 46, d. h. mit den daran angebrachten Nasen 50 bzw. 51 korrespondieren. Diese Scheiben sind allerdings im Gegensatz zu dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel zentral zwischen den beiden Stellböcken angeordnet. Während die Verdrehsiche5ung und die Einstellmöglichkeit der Scheiben in Umfangsrichtung durch die Innennuten 47 und einen hierein ragenden Querstift 48 bzw. 49 dieselbe ist wie bei der Ausführung gemäß Fig. 2 und 3, erfolgt hier die Axialsieherung über zwei Ringe 72 und 73. Zwischen den beiden Scheiben 45 und 46 sitzt ein Mittelsteg 74, der sowohl von der Verstellspindel 34 als auch von den beiden Stangen 66 und 67 durchquert und dadurch undrehbar gehalten ist.

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Er hat vor allem die Aufgabe, die "beiden Stangen 66 und 67 gegen seitliches Ausweichen zu sichern, wenn die an ihnen angebrachten Gleitschuhe in Anlage mit einer der beiden Scheiben 45 oder 46 kommen und dadurch einer Querkraft ausgesetzt werden.

Die Wirkungsweise ist im wesentlichen dieselbe, wie zuvor beschrieben wurde. Im einen Stellbereichs-Endpunkt - beispielsweise dem in Pig. 4 dargestellten wird der Gleitschuh 64 von links kommend in die Laufebene der Scheibe 45 eingefahren und blockiert dadurch die Weiterdrehung der Yerstellspindel im alten Richtungssinn. Wird die Yerstellspindel zurückgedreht, so bewegt sich der Stellbock 31 auf die "beiden Scheiben und 46 zu, wodurch schließlich der G-l-sitschuh 65 in die laufebene der letztgenannten Scheitβ gelangt und die Verstellspindel gegen Weiterlrslien im bisherigen Richtungssinn blockiert.

Die Einstellung der Stellberelöhs-Snäpmlrfe erfolgt zum einen durch axiale Justieruag -Isr "beiden Gleitschuhe, wozu lediglich die beiden Schrauben 68 und gelöst werden müssen, zum anderen durch das bereits beschriebene Umsetzen der Scheiben 45 '^ad 4*5 in Umfangsrichtung relativ zur Verstellspinasl,

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 5 eignet sich vor allem für diejenigen Anwendungsfälle, bei denen das Getriebe als Einbausatz,. also ohne Gehäusewände, geliefert wird. Allerdings ist in diesem Fall der An-

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trieb einer optischen Stellbereichs-Anzeige zwischen den Stellböcken nicht möglich, wie dies noch bei der Ausführung gemäß Pig. 1 bis 3 der Pail ist.

Zusammenfassend liegen die Vorteile der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung vor allem darin, daß man exakt justierbare Stellbereichs-Endpunkte erhält und ein axiales Verspannen zwischen den Stellböcken und der Verstellspindel mit den daraus resultierenden zusätzlichen Losbrechmomenten völlig ausgeschlossen wird. Die Einstellung des Stellbereiches oder eine eventuelle spätere Verstellung können mit wenigen Handgriffen am fertigmontierten Getriebe von außen vorgenommen werden.

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Begrenzung und Einstellung des Stellbereiches stufenlos einstellbarer Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit Spindelverstellung, wobei eine drehbare Verstellspindel mittels gegenläufiger Gewinde mit zwei undrehbar aber axial gegensinnig verschiebbaren Stellböcken in Eingriff steht, die ihrerseits auf zwei die Kegelscheiben axial verschiebende Steuerhebel zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses einwirken und wobei die Drehbarkeit der Verstellspindel an zumindest einem Endpunkt des Stellbereiches durch einen, an dem einen Stellpock festgelegten und in Axialrichtung der Verstellspindel vorspringenden Anschlag begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Anschlag (52, 53; 70, 71) bei Erreichen des gewünschten Stellbereichs-Endpunktes in die Laufebene eines umlaufenden, an der Verstellspindel (34) angebrachten oder mit ihr in Wirkverbindung stehenden radialen Vorsprunges (50, 51) eindringt und die Weiterdrehung der Verstellspindel im alten Richtungssinn blockiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Stellbereichs-Endpunkt ein Anschlag (52, 53» 70, 71) und ein korrespndierender, radialer Vorsprung (50 bzw. 51) vorgesehen ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Anschläge im selben Stellbock (30 oder 31) festgelegt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschläge (52, 53; 70, 71) in Axialrichtung der Verstellspindel (34-) verstellbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Anschläge als Spannstift, Kerbstift oder Spannhülse (52, 53) ausgebildet sind und direkt oder unter Zwischenschaltung eines Verlängerungsrohres (54) am Stellbock (30) verklemmt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Vorsprünge (50, 51) in tlmfangsrichtung verstellbar an der Verstellspindel (34) befestigt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (34) die beiden sie tragenden Getriebegehäusewände seitlich überragt und auf den überstehenden Teilen (43, 44) jeweils einen radialen Vorsprung (50, 51) trägt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschlag (52, 53) in einer Bohrung (55, 56) der Getriebegehäusewand verschiebbar geführt ist.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms 4 oder

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (34) im Bereich zwischen den "beiden Stellböcken (30, 31) zwei radiale Vorsprünge (50, 51) trägt und daß die Anschläge (70, 71) an zumindest einer im einen Stellbock (31) "befestigten Mitnehmerstange (66) od. dgl. angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerstange im anderen Stellbock (30) verschiebbar geführt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden radialen Vorsprüngen (50, 51) ein auf der Verstellspindel (34) verdrehbar gelagerter und von der Mitnehmerstange (66) durchquerter Mittelsteg (74) vorgesehen ist.

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