DE2733764A1

DE2733764A1 - Reibungsgeschwindigkeitswechselgetriebe

Info

Publication number: DE2733764A1
Application number: DE19772733764
Authority: DE
Inventors: James Christopher Her Triffitt
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1976-07-31
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1978-02-02
Also published as: US4252033A; IT1085607B; GB1600971A; FR2360804A1; FR2360804B1; JPS5317866A

Description

COHAUSZ & FLORACK

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Lucas Industries Limited

Great King Street

Birmingham BI9 2XF, England 26.7.1977

ReibungsgeschwindigkeitswechseIgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Reibungsgeschwindigkeitswechselgetriebe mit Antriebseinheiten, die zwei in axialem Abstand voneinander liegende Toroid-Scheiben aufweist, von denen die eine zum Antrieb und die andere zum Abtrieb dient, zwischen denen ein Satz von in Umfangsrichtung voneinander getrennt angeordneten Rollen reibungsschlüssig die Toroid-Flächen der Scheiben berührt und jede Rolle in einem Lagerkörper angeordnet ist, der um eine zu ihrer Rotationsachse rechtwinkligen Achse geschwenkt werden kann, so daß die Abstände von der Getriebeachse, in der die Rollen die Scheiben berühren und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes geändert wird. Der Schwenkwinkel des Lagerkörpers, der das Übersetzungsverhältnis steuert, wird Übersetzungswinkel genannt.

Der Übersetzungswinkel kann geändert werden durch Schwenken des Lagerkörpers der Rollen, indem man diesen tangential zur Getriebeachse bewegt, so daß die Rollen sich dann selbst auf einen anderen Übersetzungswinkel einstellen. Diese Einstellung wird dadurch erreicht, daß die Rollen in einer Ebene angeordnet sind, die rechtwinklig zur Getriebeachse liegt, so daß

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sie veranlaßt werden, die erforderliche Steuerung durchzuführen. Dieser Winkel wird Schwenkwinkel genannt.

Die Erfindung bezieht sich auf derartige Geschwindigkeitswechselgetriebe, und zwar auf solche, bei denen die zu ihrer Rotationsachse normale Ebene der Rollen, die durch die Berührungspunkte der Rollen mit den Toroid-Scheiben geht, durch die Achse verläuft, um die die Rollen geschwenkt werden, und tangential zum TorusrMittelpunkt,(d.h. zum Ort des Mittelpunkts des Kreises, dessen Umlauf den Torus erzeugt) liegt, zum Unterschied zu Getrieben, bei denen diese Ebene für jede Rolle näher der Hauptrotationsachse des Getriebes liegt.

Die Vorrichtung kann mit sehr hohen Geschwindigkeiten umlaufen, beispielsweise bis zu 20.000 U/min, so daß die Beanspruchungen und die Anforderungen an die Kraftübertragung sehr hoch sind.

Außerdem ergeben sich aus der Praxis Beschränkungen der Größe eines solchen Kraftübertragungssystems. Wenn die Teile groß sind» ergibt eich eine Tendenz zu schlechten Abnutzungseigenschaften. Die Kraftübertragung wird daher begrenzt durch die Festigkeit der Teile.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zur übertragung großer Kräfte-zu schaffen.

Gemäß der Erfindung sind bei einem Geschwindigkeitswechselgetriebe der vorgenannten Art wenigstens zwei solcher GeschwindigkeitswechseIgetriebe vorgesehen, die auf ihrer Antriebsseite und auf ihrer Abtriebsseite miteinander derart gekuppelt sind, daß sie parallel zueinander arbeiten, wobei zum Zuführen hydraulischer Flüssigkeit zu jedem der Getriebe zwecks Steuems des Übersetzungsverhältnisses eine Vorrichtung vorgesehen ist.

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Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Geschwindigkeitswechselgetriebe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt ein Geschwindigkeitswechselgetriebe gemäß der Erfindung, das zwei Getriebe derjenigen Art zeigt, die in Fig. 1 dargestellt sind.

Die Vorrichtung ist grundsätzlich vorgesehen zum Antreiben von Einrichtungen in Flugzeugen, insbesondere zum Antreiben eines Wechselstromgenerators. Der Generator wird getrieben von dem das Flugzeug antreibenden Motor, muß aber mit konstanter Geschwindigkeit laufen. Die Kraftübertragung ist daher für eine sich ändernde Antriebsgeschwindigkeit und eine konstante Abtriebsgeschwindigkeit vorgesehen. Die beschriebene Anordnung kann jedoch auch in anderer Weise benutzt werden, beispielsweise für eine Übertragung mit konstanter Antriebs- und variabler Abtriebsgeschwindigkeit, sowie variabler Antriebs- und varabler Abtriebsgeschwindigkeit.

In Fig. 1, die die grundsätzliche Anlage einer solchen Kraftübertragung zeigt, besitzt ein Geschwindigkeitswechselgetriebe drei Rotoren 10, 11, 12 mit Toroid-Flächen 10a, 11a, 12a und 12b. Der Rotor 12 liegt in der Mitte zwischen den Rotoren 10 und und seine Toroid-Flächen 12a und 12b liegen auf axial einander gegenüberliegenden Flächen desselben. Die Toroidflache 10a des Rotors 10 liegt gegenüber der Fläche 12a und ebenso liegt die Fläche 11a des Rotors 11 gegenüber der Fläche 12b des mittleren Rotors 12. Die Rotoren 10 und 11 sind Antriebsrotoren und der Rotor 12 ist ein Abtriebsrotor. Das System arbeitet aber ebenso gut, wenn die Rotoren 10 und 11 zum Abtrieb und der Rotor 12 zum Antrieb dient. Zwischen den Rotoren 10 und 12. sowie zwischen den Rotoren 11 und 12 liegen Sätze von flachen Rollen 13, 14 in Lagern 15 bzw. 16. Fig. 1 zeigt die Rollen in einer Stellung,

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in der sie die entsprechenden Flächen 10a, 12a sowie 11a und 12b in verschiedenen Abständen von der Rotationsachse der Rotoren 10, 11, 12 oder der Getriebeachse 17 zeigt. Die Rotoren 10 und 11 sitzen nicht drehbar auf einer Hohlwelle 18, die in einem festen Körper 22 in Lagern 19, 20 gelagert sind, die nahe seinen Enden sitzen.

Der Antriebsrotor 10 besitzt auf seinem Außenumfang Getriebezähne 23, die in einem Getriebering 24 eingreifen, der auf einer abgestuften Hohlwelle 25 sitzt. Diese Hohlwelle ist um eine Achse 26 drehbar, die parallel zu Achse 17 liegt. Eine Kupplung 28 verbindet die Hohlwelle 25 mit einer umlaufenden Buchse 27» die Getriebezähne 29 aufweist, die in ein nicht dargestelltes Getriebe eingreifen, die eine Vorrichtung treibt, die nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Der Abtriebsrotor 12 hat Außengetriebezähne 30 für den Abtrieb der Vorrichtung. Die Welle 18 wird durch ein Zahngetriebe 34 von einem Getrieberad 35 angetrieben, das auf einer weiteren Hohlwelle 36 sitzt. Zwischen der Hohlwelle 36 und einer Antriebswelle 37» die an ihrem einen Ende Anschläge 38 besitzt, ist eine Kupplung vorgesehen, die eine gleitbare Buchse 39 und ein Element ¹JO umfaßt, das bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur schmilzt, so daß die Buchse 39 und somit die Welle 37 unter der Wirkung von Federn 31 derart bewegt wird, daß der Antrieb von der Vorrichtung abgeschaltet wird. Das ist Gegenstand einer britischen Patentanmeldung 33909/76.

Um die Rotoren 10, 11 und 12 sowie die Rollen 13 und 14 in Reibungskontakt miteinander zu bringen, ist im Gehäuse 11, das durch Schrauben 42 mit der seiner Toroid-Fläche 11a gegenüberliegenden Seite des Rotors 11 verbunden ist, eine Druckvorrichtung vorgesehen. In dem Raum zwischen dem Rotor 11 und dem Gehäuse 41 sind Hohlräume 43 und 44 für hydraulische Flüssigkeit vorgesehen. Innerhalb dieser Hohlräume befinden sich Kolben 45 und 46, die

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auf der Welle 18 sitzen. Im Ende der Welle 18 ist ein umlaufender Flüssigkeitsanschluß vorgesehen, der im festen Gehäuse 22 sitzt. In diesem Ende der Welle 18 sind ferner Bohrungen 47 und 48 für die Zufuhr und Abfuhr von Flüssigkeit zu den Hohlräumen 43 und 44 vorgesehen. Die Bohrung 48 steht in Verbindung mit dem Flüssigkeitsanschluß 21 zur Zufuhr von Hochdruckflüssigkeit zur einen Seite der beiden Kolben 45 und 46. Zur anderen Seite der Kolben 45 und 46 wird unter niedrigerem Druck stehende Flüssigkeit durch eine der beiden Bohrungen 47 zugeführt, die zwecks Ausbalancierens symmetrisch zur Achse der Welle liegen. Diese Vorrichtung ist Gegenstand der britischen Patentanmeldung 33906/76.

Beim Betrieb dieser Vorrichtung mit veränderlicher Antriebs- und konstanter Abtriebsgeschwindigkeit wird eine Änderung der Antriebsgeschwindigkeit automatisch kompensiert durch Änderung des UbersetzungswinkeIs der Rollen. Die Neigung der Rollen, wie sie Fig. zeigt, reguliert das Verhältnis der Geschwindigkeit der Antriebsrotoren 10, 11 zur Geschwindigkeit des Abtriebsrotors 12. Bei der in ausgezogenen Linien dargestellten Stellung bewirkt die Rotation der Antriebsrotoren 10 und 11 eine Rotation des Abtriebsrotors 12 bei niedrigerer Geschwindigkeit. Bei der in gestrichelten Linien dargestellten Stellung kann das umgekehrte Verhältnis erreicht werden, wenn der Berührungspunkt zwischen den Rollen und den Antriebsrotoren 10, 11 in größerem Abstand von der Achse 17 liegt als ihr Berührungspunkt mit dem Rotor 12. Wenn dagegen die Rollen die Flächen 10a, 11a, 12a und 12b im gleichen Abstand von der Achse 17 berühren, so rotieren alle Rollen 10, 11 und 12 mit der gleichen Geschwindigkeit; dann ist das übersetzungsverhältnis von Antrieb und Antrieb 1:1. Um zu veranlassen, daß die Rollen ihre Übersetzungswinkel ändern, sind sie in ihren Lagerkörpern in einem Winkel zu der zur Achse 17 normalen Ebene, dem Schwenkwinkel, angeordnet. Der Schwenkwinkel sollte vorzugsweise umso größer sein, je höher die Geschwindigkeit ist, mit der der Abtriebsrotor 12 angetrieben wird. Das bewirkt eine Stabilität des Systems bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten, die bis zu 20.000 U/min sein kann.

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Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung hat zwei der beschriebenen Getriebeeinheiten. Wenngleich einzelne konstruktive Unterschiede zwischen den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen vorhanden sind, werden in der Fig. 2 für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen benutzt wie in Fig. 1.

Die Anordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 1 insbesondere auch dadurch, daß die Teile des Antriebs verschieden sind. In Fig. 2 werden die beiden Antriebseinheiten, allgemein mit 8 und 9 bezeichnet, durch die Rotoren 12 gebildet. Die beiden Antriebseinheiten liegen nebeneinander und ihre Wellen 18 sind einander parallel. An ihren Umfangen haben die Rotoren 12 eine Keilverzahnung mit den hohe In Gehäusen 73» 7¹*» die die Vorspannvorrichtungen und die Rotoren 11 ummanteln. Die Gehäuse 73 und 71» sind durch in einer Richtung wirkende Kupplungen 75, 76 mit Hohlwellen 77, 78 verbunden, die zu den Wellen 18 koaxial liegen. Die Kupplungen 75, 76 sind vorgesehen, um ein überlaufen zwischen den beiden Getrieben zu verhindern. Die Hohlwellen 77 und 78 haben «ine Verzahnung 79, 80, die in ein einzelnes Antriebsgetriebe 8l eingreifen, das auf einer Antriebswelle 82 sitzt, die im Inneren eine Keilverzahnung 82a aufweist für die Verbindung mit einer das Übersetzungsgetriebe antreibenden Vorrichtung. Die beiden Getriebe werden somit parallel und mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben.

In den von der Antriebsseite abgewandten Enden der Wellen 18 sind Kei!verzahnungen 83, 84 vorgesehen für eine Verbindung mit koaxialen Wellen 85, 86, die in entsprechende Getriebe 87, 88 mit Keilnutenverzahnungen 89» 90 eingreifen. Die Getriebe 87, 88 greifen in ein einziges Abtriebsgetriebe 91 ein, das auf einer Abtriebswelle 82 sitzt, die koaxial zur Antriebswelle 82 aber auf entgegengesetzten Seiten des Geschwindigkeitswechselgetriebes liegt. In den Wollen 18 sind Kanäle für hydraulische Flüssigkeit vorgesehen ähnlich den dort in Fig. 1 dargestellten Kanälen; sie stehen in Verbindung mit gemeinsamen Quellen für Hochdruck-

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flüssigkeit und Niederdruckflüssigkeit zum Steuern der betreffenden Vorspannungsvorrichtungen und der entsprechenden Mittel zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses der beiden Getriebeeinheiten. Die Arbeitsweise dieser beiden Getriebeeinheiten ist daher unter allen Arbeitsbedingungen stets dieselbe.

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Claims

Lucas Industries Limited Great King Street *733764 Birmingham BI9 2XF, England 26.7.1977 Ansprache:

1. Reibungsgeschwindigkeitswechselgetriebe mit zwei in axialem Abstand voneinander liegenden Toroid-Scheiben, von denen die eine zum Antrieb und die andere zum Abtrieb dient, zwischen denen ein Satz von in Umfangsrichtung voneinander getrennt angeordneten Rollen reibungsschlüssig die Toroid-Flächen der Scheiben berühren, und jede Rolle in einem Lagerkörper angeordnet ist, der zwecks Änderung des Übersetzungsverhältnisses um eine zu ihrer Rotationsachse rechtwinkligen Achse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei solcher Geschwindigkeit swechseIgetriebe vorgesehen sind, die auf ihrer Antriebsseite und auf ihrer Abtriebsseite miteinander derart gekuppelt sind, daß sie parallel zueinander arbeiten, wobei zum Zuführen hydraulischer Flüssigkeit zu jedem der Getriebe zwecks Steuerns des Übersetzungsverhältnisses eine Vorrichtung vorgesehen ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsachsen durch in einer Richtung wirksame Kupplungen miteinander gekuppelt sind.

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