DE2531399C2 - Toroid-Reibgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Toroid-Reibgetriebe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der US-PS 34 13 864 ist ein derartiges Toroid-Reibgetriebe bekannt, dessen drei um jeweils 120° gegeneinander winkelversetzte Schwenkrollen in je einem geschlossenen Käfig gelagert sind. Jeder Käfig ist über zwei an seinen Stirnseiten in der Rollenmittelebene vorgesehene Ansätze mit Kugelköpfen in zwei zylindrischen Ausnehmungen am Ende der Arme eines Sternträgers gelagert Je eine dieser Ausnehmungen bildet einen Führungszylinder und die andere einen mit Steuerdruck beaufschlagbaren Stellzylinder, in dessen KoI-ben der Kugelkopf am Ende dieses Käfigansatzes gelagert ist. Die Stellzylinder aller drei Schwenkrollen werden mit einem gemeinsamen Steuerdruck beaufschlagt, der eine zu den beiden Reibscheiben tangentHIe Verschiebung der Käfige zusammen mit den Schwenkrollen

ίο bewirkt. Aufgrund der toroidalen Form der Laufbahnen in den Reibscheiben führt eine derartige tangentiale Verschiebebewegung der Käfige selbsttätig zu einem Verkippen der Schwenkrollen um die Käfiglängsachse, so daß die mit der einen Reibscheibe in Reibungseingriff stehende Seite der Schwenkrolle sich der Getriebelängsachse annähert und sich die andere Rollenseite entfernt, wodurch sich ein anderes Über- bzw. Untersetzungsverhältnis des Getriebes ergibt Die Ausbildung der Schwenkrollenhalterung als Käfig und die beidseitige Kugelkopf-Lagerung der Käfige ist jedoch relativ aufwendig.

Aus der DE-AS 12 27 303 ist ein anderes Toroid-Reibradgetriebe bekannt, bei dem jede der drei Schwenkrollen in einem bügeiförmigen Halter um dessen Längsachse kippbar gelagert und zusätzlich durch einen in der Rollen=chse verlaufenden Arm mit einem Kugelkopf an sei.iem Ende in einer Gehäusenut abgestützt ist Ein drehbar zwischen den beiden Reibscheiben angeordneter Steuerring ist über Gelenkverbindungen mit der Lagerung jeder Schwenkrolle verbunden. Über ein Hauptsteuergestänge wird eine der Schwenkrollen mechanisch entsprechend dem gewünschten Untersetzungsverhältnis verstellt Diese Verstellbewegung wird über den Steuerring auf die Lagerungen der anderen Schwenkrollen übertragen, die dann eine entsprechende Kippiage einnehmen. Aufgrund der mechanischen Kopplung der Lagerungen aller drei Schwenkrollen ist es außerordentlich schwierig, eine genau gleiche Last- bzw. Kraftverteilung auf alle Schwenkrollen einzuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Toroid-Reibgetriebe mit vereinfachter Schwenkrollenhalterung zu schaffen, bei dem eine geführte Kippbewegung der Schwenkrollen und eine gleichmäßige Lastverteilung auf alle Schwenkrollen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
Die Halterung jeder Schwenkrolle an nur einem Tragarm ist konstruktiv einfach und ergibt gegenüber Käfig- oder Bügel-Halterungen einen geringeren Platzbedarf. Die zusätzliche Führung jeder Schwenkrolle mittels des Kugelkopfes am Ende des radialen Führungsarms in einer länglichen Nut sorgt für eine verbesserte Lagestabilität auch im verkippten Zustand und stellt darüber hinaus sicher, daß die Schwenkrollenachsen in jeder Kipplage die Getriebeachse schneiden.

Bei dem erfindungsgemäßen Reibgetriebe werden die einzelnen den Schwenkrollen zugeordneten Steuervorrichtungen mit einem gemeinsamen Steuerdruck beaufschlagt, was eine für alle Schwenkrollen gleiche Verstellung und eine gleichmäßige Verteilung der zu übertragenden Drehmomente ergibt. Die ortsfesten Steuernuten, in welche die den Schwenkrollen zugehörigen Führungsarme eingreifen, bewirken für jede hydraulisch eingestellte Schwenkrollenlage ein bestimmtes Drehzahlverhältnis.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind

Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausfühningsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch ein Toroid-Reibgetriebe,

F i g. 2 einen senkrechten Querschnitt 2-2 der F i g. 1

F i g. 3 einen Schnitt 3-3 in F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt 4-4 in F i g. 2.

Das dargestellte Toroid-Reibgetriebe hat ein zylindrisches Gehäuse 10 mit zwei Stirnplatten 11, 12, die an Ringen 15 des Gehäuses 10 mittels Schrauben befestigt sind. Im Gehäuse 10 sind zwei Reibscheiben 20, 21 mit gegenseitigem Abstand angeordnet und unabhängig voneinander um eine gemeinsame Achse D in Lagern 22, 23 drehbar gelagert Die Reibscheiben 20, 21 haben einen zylindrischen Wellenschaft 25, 26, der sich durch die Endplatten 11,12 nach außen erstreckt und mit Keilnuten zum drehfesten Anschluß von Wellen versehen ist. Jede Reibscheibe 20,21 hat eine toroidale Laufbahn 30,31, die gegeneinander weisend im Querschnitt kreisbogenförmig profiliert sind (vgl. F i g. 1).

Mehrere Schwenkrollen 40 bis 42 sind in dan Laufbahnen 30, 31 zwischen den Reibscheiben 20. 21 angeordnet und wälzen sich mit ihrer balligen Umfangsfläche an den Laufbahnen 30,31 ab, so daß bei einer Drehbewegung z. B. der Reibscheibe 20 sich auch die Schwenkrollen 40 bis 42 um ihre Achsen R drehen und dabei die Drehbewegung auf die getriebene Reibscheibe 21 übertragen. Die Schwenkrollen 40 bis 42 haben den gleichen Radius wie die toroidalen Laufbahnen 30, 31.

Die Reibscheibe 21 wird zusammen mit ihrem Lager 23 hydraulisch durch Kolben 43 in F i g. 1 nach links gedrückt, um die Schwenkrollen 40 bis 42 an die Reibscheiben 20,21 anzudrücken.

Jede Getrieberolle 40 bis 42 ist so gelagert, daß sie in den Laufbahnen 30,31 tangentiale Bewegungen ausführen kann, was in Folge der Funktionsweise dieses Getriebetyps zu einer Kippbewegung der Schwenkrollen im oder entgegen dem Uhrzeigersinn führt, wodurch das Drehzahlverhältnis zwischen den Reibscheiben 20, 21 geändert wird. Die Kippwirkung der Schwenkrollen ergibt sich aus einer bestimmten Halterung und hydraulischen Steuerung jeder Schwenkrolle 40 bis 42. Diese Halterung enthält einen Tragarm 45 mit einem Kippzapfen 47 am inneren Ende 46, um den die betreffende Schwenkrolle eine Kippbewegung ausführen kanu. Der Kippzapfen 47 dreht in der Lagerbuchse 49 eines Führungsarms 50, der durch den Innenring eines Wälzlagers 48 festgelegt ist. Der Führungsarm 50 erstreckt sich in der Schwenkrollenachse R und endet in einem Kugelkopf 50a.

Das andere Ende jedes Tragarmes 45 ist als zylindrische Buchse 52 ausgebildet und auf einem längsverschiebbaren Armträger 51 um dessen Achse verdrehbar angeordnet. Die Achse des Armträgers 51 geht in ihrer Verlängerung durch den Drehpunkt der zugehörigen Schwenkrolle, so daß eine Längsbewegung des Trägers 51 eine Verschiebung dieser Schwenkrolle tangential zu den Laufbahnen 30,31 der Reibscheiben 20, 21 bewirkt. Im Toroid-Reibgetriebe führt diese tangentiale Verschiebung zu einer Kippbewegung der Schwenkrollen, wodurch das Drehzahlverhältnis zwischen den Reibscheiben 20,21 geändert wird. Diese Kippbewegung ist möglich, weil sich der Tragarm 45 um die Achse seines Armträgers 51 verdrehen kann.

Die hydraulische Steuervorrichtung zum Verschieben und Verkippen der Schwenkrollen weist Kammern 60 bis 62 in einem Gehäuseteil 63 auf, der am Gehäusemantel befestigt ist. In der Kammer 61 sitzt eine Zylinderbuchse 65, deren Hohlkolben 66 eine konkave kalottenförmige Stirnfläche hat. An dieser Stirnfläche liegt die konvexe Stirnfläche eines kalottenförmigen Anschlages 67 an, der das Ende des Armträgers 51 bildet Der Armträger 51 erstreckt sich zentral durch den Hohlkolben 66, dessen rohrförmige Verlängerung 68 die Basis der

ίο Zylinderbuchse 65 durchragt

Wenn die Reibscheibe 20 wie in F i g. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft, versuchen die durch Reibung auf die Schwenkrollen wirkenden Tangentialkräfte die Schwenkrolle 41 zusammen mit ihrem Tragarm 45 in F i g. 2 nach unten zu bewegen, wobei sich der Hohlkolben 66 zum unteren Ende der Zylinderbuchse 65 hin verschiebt Die tatsächliche Stellung des Hohlkolbens

66 und des mit ihm über den kolbenförmigen Anschlag

67 gekoppelten Armträgers 41 wird durch den Steuerdruck in der Zylinderbuchse gesteu;.< \, der aufwärts gegen die Unterseite des Hohikoibens 6f wirkt Dieser Steuerdruck wird über Kanäle, eine Nut 69 und Öffnungen 69a in der Zylinderbuchse 65 auf die Unterseite des Hohlkolbens 66 übertragen und wirkt damit gegen die bei der Drehung des Getriebes erzeugten Kräfte und bestimmt die Stellung der Getrieberollen 40 bis 42 in den beiden Laufbahnen 30,31.

Der äußerste Endteil der Kammer 61 ist um das Ende der Zylinderbuchse 65 mit dem Zylindei inneren verbunden, wobei ein gegenüber dem Steuerdruck kleinerer Belastungsdruck auf den kolbenförmigen Anschlag 67 des Armträgers 51 einwirkt und diesen in Anlage an der kalottenförmigen Stirnfläche des Hohlkolbens 66 hält

Die hydraulische Steuervorrichtung ist bei allen Schwenkrollen gleich ausgebildet, so daß ein auf alle Schwcnkroücn gemeinsam wirkender Steuerdruck gleiche Verschiebebewegungen der Schwenkrollen erzeugt und eine gleichmäßige Verteilung der von der Reibscheibe 20 auf die Reibscheibe 21 übertragenen Kräfte bewirkt.

Damit jede Stellung der Hohlkolben 66 und der Armiräger 51 ein spezifisches Untersetzungsverhältnis des Reibgetriebes liefert, müssen die gekippten Getrieberollen in eine Lage gebracht werden, in der ihre Achsen R die Getriebeachsen D schneiden. Dies wird durch Führungsnuten 70 im Getriebegehäuse 10 erreicht, in denen die Führungsarme 50 mit ihrem Kugelkopf 50a geführt sind. Jede Führungsnut 70 ist nach innen weisend in einem Block 71 eingearbeitet, der durch Schrauben 72 am Gehäuseteil 63 befestigt ist. Die beiden Seitenwände der Führungsnut 70 führen den Kugelkopf 50a des Führungsarms 50 mit geringem Spiel. Der Mittelpu.'kl P der Führungsnut 70 liegt in der Ebene der Getriebeachse. Wenn sich die Getrieberollen in der Stellung nach F i g. ϊ befinden, verlaufen ihre Achsen R radial und schneiden die Getriebeachse D. Die Abschnitte 70a, 706 der Führungsnut 70 verlaufen gemäß F i g. 4 in gleichen entgegengerichteten Winkeln zur Getriebeachse D, so daß bei einer anderen Kipplage der

eo Schwenkrollen für ein geändertes Untersetzungsverhältnis der Kugelkopf 50a jedes Führungsarnu 50 in einen der Nutabschnitte 70a oder 70Λ gleitet und dadurch den Führungsarm 50 um die Achse des Kippzapfens 47 kippt, so daP die Schwenkrollenachse R wieder zum Schnitt mit der Getriebeachse D gebracht wird.

Wenn im Betrieb — unter Bezugnahme auf F i g. 2 — die Getrieberolle 40 durch einen Fluiddruck tangential in der Reibscheibe 20, z. B. in F i g. 2 nach

rechts, verschoben wird und die Reibscheibe 20 im Gegenuhrzeigersinn umläuft, dann bewegt sich die Achse R der Schwenkrolle 40 in eine Stellung, in der sie die Getriebeachse D nicht mehr schneiden würde. Da jedoch die Rollenachse R durch den Kugelkopf 50a verläuft, wird sie über diesen Kugelkopf 50a gekippt, wodurch die Schwenkrolle sich in der Laufbahn der treibenden Scheibe 20 nach auswärts und in der Laufbahn der getriebenen Reibscheibe 21 nach einwärts bewegt. Diese Kippbewegung der Getrieberollen in Folge der sich bei ihrer Tangentialverschiebung ergebenden unterschiedlichen Reibungskräfte führt zu einem von 1 verschiedenen Übersetzungsverhältnis, wobei die Drehzahl der getriebenen Reibscheibe größer als die Drehzahl der treibenden Reibscheibe ist.

Die das Drehzahlverhältnis ändernde Bewegung der Schwenkrolle 40 um die Längsachse ihres Armträgers 51 ergibt eine Bewegung des Kugelkopfes 50a in der ;chrä"sn Führungsnut 70 durch welche die Achse der Schwenkrolle bis zum Schnitt mit der Getriebeachse D zurückgeführt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

45

55

60

65

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Toroid-Reibgetriebe, bestehend

— aus zwei gleichachsig im Gehäuse gelagerten und axial gegeneinander gepreßten Reibscheiben mit gegeneinander weisenden toroidalen Laufbahnen,

— aus mehreren gegeneinander winkelversetzt zwischen den Reibscheiben kippbar angeordneten Schwenkrollen, die sich mit ihrer balligen Lauffläche an den beiden Laufbahnen abwälzen,

— aus einer gesonderten Halterung für jede Schwenkrolle, die am Rollenlager angreift und über einen Kugelkopf gelenkig in einem Gehäuseteil abgestützt ist, und

— aus einer hydraulischen Stellvorrichtung für jede Schwenkrolle, die zum tangentialen Verstellen der zugeordneten Halterung mit anschließendem Verkippen der Schwenkrolle mit einem gemeinsamen Steuerdruck beaufschlagbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Schwenkrollen-Halterung einen in der Rollenachse (R) nach außen verlaufenden Führungsarm (50) und einen Tragarm (45) aufweist,

wobei am radial inneren Ende des Tragarms (45) die Schwenkrolle (40 bis 42) auf einem Zapfen (47) um eine zur Rollenachse (R) senkrechte Achse kippbar angeordnet ist und das radial äußere Ende des Tragarms (45) auf einem durch den Steuerdruck längsverschiebbaren Armträger (51) festgelegt ist, dessen tangential zu den Reibscheiben (20,21) ausgerichtete Achse durch den Drehpunkt ι' ir Schwenkrolle (40 bis 42) verläuft, und

wobei der Führungsarm (5ö) an seinem Ende den Kugelkopf (50a) trägt, der in einer länglichen Führungsnut (70) im Gehäuseteil (63) eingreift.

2. Toroid-Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (70) geradlinig und schräg zur Getriebeachse (D) verlaufen, wobei sich die Führungsarme (50) bei unverkippter Lage der Schwenkrollen (40 bis 42) im Mittelpunkt (P) der jeweiligen Führungsnut (70) befinden.

3. Toroid-Reibgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Armträger (51) an seinem oberen Ende einen Anschlag (67) aufweist, der im Zylinder (65) des Stellantriebes zusammen mit einem an diesem Anschlag (67) abstützbaren Hohlkolben (66) geführt ist

4. Toroid-Reibgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kartenförmige Anschlag (67) des Armträgers (51) in Anlage an der kartenförmigen Stirnfläche des Hohlkolbens (66) gehalten ist.