DE2734630C2 - Zweisträngiges stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit gleichmäßiger Lastverteilung - Google Patents
Zweisträngiges stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit gleichmäßiger LastverteilungInfo
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Description
Bei bekannten Getrieben der im Oberbegriff des Anspruchs I aufgeführten Gattung (DE-PS 953 930,
US-PS 2 805 58.1) ist db Raumleishing gegenüber einem nur einen Zugmittelstrang aufweisenden Getriebe durch Parallelschaltung zweier Zugmittelstränge gesteigert worden. Eine selbsttätige und
gleichmäßige Lastverteilung auf die beiden Zugmittelstränge wird dadurch erreicht, daß die ebene oder
schwach konische Mittelscheibe, welche die Zugmittelstränge voneinander trennt und drehfest mit der
Welle verbunden isi, axial frei beweglich zwischen den
Außenkegelscheiben eines jeden Scheibentripels angeordnet ist. Dadurch, daß die mittlere Scheibe der
beiden Scheibentripel eben oder nahezu eben ist, wird
erreicht, daß bei Übersetzungsänderung des Getriebes die Zuginittelstränge in ihrer Flucht bleiben und kein
schädlicher Spurversatz auftritt.
Weiterhin ist ein Getriebe der obengenannten Gattung bekannt (Bild 9 auf Seite 402 in Heft 9 du" Zeit-
schrift »Technische Mitteilungen« 61. Jahrgang 1968), bei dem die Mittelscheibe sich auf der Welle
axial frei bewegen kann, aber drehfest mit beiden Außenkegelscheiben verbunden ist. Dabei kann eine der
Außenkegelscheiben mit einer Anpreßvorrichtung
qusgebildet sein. Die Summe der auftretenden Umfangskräfte in den Keilrillen, welche von den-Außenkegelscheiben und der Mittelscheibe gebildet werden,
wird an der Anpreßvorrichtung wirksam. Demgemäß müssen die Bauteile der Anpreßvorrichtung entspre
chend stark dimensioniert sein, damit die an allen vier
Scheibenflanken jedes Scheibentripels auftretenden Umfangskräfte in Axialkraft umgesetzt werden können.
der Mittelscheibe zu beiden Außenkegelscheiben erfordert eine aufwendige Konstruktion der beidseitigen
drehfesten Schiebeverbindung mit der Gefahr, daß durch Passungsrost in der Schiebeverbindung die Getriebefunktion gestört werden kann. Die selbsttätige
und gleichmäßige Lastverteilung auf die beiden Zugmittelstränge ist gestört, sobald die Mittelscheibe in
ihrer Axialbewegung auf der Welle durch eine der beiden drehfesten Schiebeverbindungen an den Außenkegelscheiben behindert wird. In der Praxis führt
eine ungleiche Lastverteilung zweier Zugmittelstränge zum Totalausfall des Getriebes. Ungleiche
Lastverteilung führt zu unterschiedlichen Keilrillenbreiten und daraus ergeben sich unterschiedliche
Laufradien der Zugmittelstränge innerhalb des Schei
bensatzes, wodurch sich die Keiliiemenkräfte nicht
addieren, sondern gegeneinander wirken, was zur Blockierung der Drehbewegung führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit zwei parallellaufenden
Zugmittelsträngen zwischen zwei Außenkegelscheiben und einer ebenen oder schwach konischen Mittelscheibe auf der treibenden und getriebenen Welle so
auszubilden, daß die selbsttätige und gleichmäßige Lastverteilung zwischen den beiden Zugmittelsträn-
;o gen sicherer wird, damit keinesfalls durch Passungsrost oder Schmutz in der Schiebeverbindung eine ungleiche Kraftübertragung in den Zugmittelsträngen
auftritt. Zugleich soll erreicht werden, den baulichen Aufwand für die Anpreßvorrichtung zu vermindern.
Weiterhin sollen als Zugmittel Gummikeilriemen mit asymmetrischem Querschnitt Verwendung finden
können, so daß das Getriebe kein geschlossenes Gehäuse mit ölfüllung erfordert, sondern auch bei offener, schmiermittelfreier Bauweise betriebssicher ar-
beitet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß nur eine oder zwei der Einzelscheiben, die zu dem von der
drehmomentabhängigen Anpreßvorrichtung beaufschlagten Scheibentripel gehören, über die Anpreß-
vorrichtung mit der Welle gekoppelt sind, während die restlichen Einzelscheiben des Scheibentripels direkt mit der Welle verbunden sind, und daß ferner
die Mittelscheibe nur mit einer der beiden Außenkc-
gelscheiben des Scheibensatzes drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist, gleichgültig ob die drehfe
<=te Verbindung zur Außenkegelscheibe mit Anpreßvorrichtung
oder zur Außenkegelscheibe ohne Anpreßvorrichtung erfolgt, jedoch keine drehfeste
Verbindung zu der anderen Außenkegelscheibe besteht, die mit auf derselben Getriebewelle angeordnet
ist.
Abgesehen davon, daß der bauliche Aufwand für ein Getriebe der zugrundeliegenden Bauart gegenüber
dem Stand der Technik dadurch verringert ist, daß die Mittelscheibe nur zu einer der beiden Außenkegelscheiben
eine drehfeste Schiebeverbindung aufweist, ist durch diese Baumaßnahme auch die Gefahr
vermindert, daß durch Passungsrost oder Schmutzablagerung die Mittelscheibe in ihrer Axiaibewegung
behindert wird, weil an Stelle der beim bekannten Getriebe vorhandenen zwei Schiebeverbindungen nur
noch eine Schiebeverbindung vorhanden ist.
Bei einsträngigen stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetrieben
mit Anpreßvorrichtung ist es bekannt, das Drehmoment einer ernzelnen
Kegelscheibe an der Anpreßvorrichtung in axiale Anpreßkraft umzusetzen, so daß V2 des Wellendtehmoments
zur Anpressung wirksam ist (DE-OS 1909887,
DE-PS 2012732).
Auch ist es bei einer dreiteiligen Keilriemenscheibe mit 2 Keilrillen veränderlicher Breite schon bekannt,
die mittlere Scheibe mit der der einen Außenscheibe drehfest und axial verschiebbar zu verbinden, während
zur anderen Außenscheibe keine Verbindung besteht (US-Patentschrift 3 044 315).
Ein weiterer Beitrag zu dem Ziel hin, das Getriebe bezüglich einer gleichmäßigen Lastverteilung auf die
beiden Zugmittelstränge betriebssicherer zu machen, besteht darin, die noch vorhandene einzige drehfeste
Schiebeverbindung der Mittelscheibc zu einer der beiden Außenkegelscheiben in einer solchen Weise auszugestalten,
daß eine Behinderung der Axialbewegung der Mittelscheibe auch bei einem ohne Schmiermittel laufenden Getriebe nicht eintritt. Beispielsweise
kann die Schiebeverbindung in bekannter Weise (US-Patentschrift 3 044 315) so gestaltet sein,
daß eine Anzahl von Zylinderstiflen in der Mittelscheibe axial angeordnet sind und in Bohrungen der
Außenkegelscheibe hineinragen. Auch andere die freie Axiaibewegung der Mittelscheibe nicht behindernde
Verbindungen zur Außenkegelscheibe sind möglich. Einige werden in Ausführungsbeispielen näher
beschrieben. Die Nabe der Mittelscheibe kann sich auf der Welle oder auf dem Scheibenhals einer der
Außenkegelscheiben drehbar abstützen. Besteht die drehfeste Schiebeverbindung der Mittelscheibe zu
derjenigen Außenkegelscheibe, welche die Anpreßvorrichtung aufweht, so wird erreicht, daß V4 der in
den Keilrillen auftretenden Umfangskräfte in der Anpreßvorrichtung in Axialkraft umgesetzt werden.
Hingegen wirkt nur V4 der in den Keilrillen auftretenden
Umfangskräfte an der Anpfeßvorriditung, wenn die drehfeste Schiebeverbindung der Mittelscheibe zu
der Außenkegelscheibe ohne Anpreßvorrichtung besteht.
Diesen beiden Ausführungen ist gemeinsam, daß die selbsttätige und gleichmäßige Lastverteilung
auf die beiden Zuginittelstränge gegenüber der herkömmlichen Getriebeausführung sicherer und der
Bauaufwand geringer ist. Dabei besteht außerdem die Möglichkeit, nach dem Reibwertverhalten der zur
Verwendung kommenden Zugmittelstränge die drehfeste Schiebeverbindung der Mittelscheibe zu einer
der beiden Außenkegelscheiben zu wählen. Bei Verwendung von Gummikeilriemen mit relativ hohem
Reibwert ist es vorteilhaft, an der Anpreßvorrichtung nur V4 der in den Keilrillen auftretenden Umfangskräfte
in Axialkraft umzusetzen. Die Bauteile können entsprechend ihrer geringen Belastung schwach dimensioniert
sein und demgemäß preisgünstig hergestellt werden.
in Durch die bei der ertindungsgemäßen Ausgestaltung
erreichte geringere Belastung der Bauteile der Anpreßvorrichtung und durch die einfache Bauweise
der drehfesten Verbindung der Mittelscheibe zu einer der beiden Außenkegelscheiben, vor allem aber durch
Vermeiden einer drehfesten Verbindung von der Mittelscheibe zu der zweiten Außenkegelscheibe ergibt
sich eine Getriebeausführung, die kein geschlossenes Gehäuse mit Ölschmierung erfordert und zum Beispiel
als schmiermittelfreier offener Keilriementrieb mit hoher Raumleistung ausgebildet sein kann.
Die Zugmittelstränge, die zwischen-Jen beiden Außenkegelscheiben
und der MittelscheiLe Umfangskräfte übertragen, können in bekannter Weise als
Keilriemen mit asymmetrischem Profil, als Rundriemen, Seile, Gliederketten oder Bänder mit daran befestigten
Druckstücken ausgebildet sein. Die asymmetrischen Keilrillen zwischen den Außenkegelscheiben
und der Mittelscheibe erfordern eine entsprechende Gestaltung des Keilriemens, um die auftreten-
JO den Axialkräfte mit asymmetrischem Wirkungslinienverlauf
übertragen zu können. Bei geeigneter Querschnittsarmierung des asymmetrischen Keilriemens
entspricht die Lebensdauer der eines Breitkeilriemens herkömmlicher Ausführung.
j5 Bei Gliederketten oder bei Bändern mit Druckstücken
ist der Zugstrang so zu gestalten, daß die auftretenden Torsionskräfte aufgenommen werden können.
Diese Torsionskräfte bleiben aber klein, wenn die Außenkegelscheiben mit einem relativ kloinen
Neigungswinkel ausgeführt sind. Selbsthemmung zwischen Keilrille und Keilriemen, die bei geringem Flankenwinkel
der Keilrille auftreten könnte, wird vermieden, wenn zur Ubersetzungsänderung des Getriebes
eine Zwangsverstellung der axial verschiebbaren Kegelscheibe auf der treibenden und getriebenen
Welle durch ein Hebelgestänge erfolgt, welches z. B. mechanisch oder hydraulisch betätigbar sein kann.
Bei der erfindungsgemäßen Bauweise kann es vorteilhaft sein, die Zuordnung der Mittelscheibe zu einer
so der beiden Außenkegelscheiben mit drehfester und axial verschieblicher Verbindung im treibenden und
getriebenen Kegelscheibensatz unterschiedlich auszuführen. So ist es möglich, an der einen Welle V4
der in 'ie;i Keilrillen wirksamen Umfangskräfte an der Anpreßvorrichtung in Axialkrall umzusetzen, während
an der anderen Getriebewelle V4 der Umfangskräfte axial wirksam werden.
Damit die beiden Zugmittelst;ränge beim Einlauf in die Keilrille eine solche Ausrichtung erhalten, daß
gleichmäßige Lastverteilung begünstigt wird, ist es zweckmäßig, die Miltclschcibe im Außendurghtnesse
in bekanmer Weise (US-Patentschrift 2 8C5 5X3. DE-AS 1 088294) größer als die beiden Außenkegelscheiben
auszuführen und in diesem nach außen überstehenden Bereich, der etwa der Dicke des Keilriemens
entspricht, die Flanken mit einem größeren Keilwinkel auszubilden.
In den Zeichnungen sind einige Ausfiihrungsbei-
spiele der Erfindung dargestellt.
Fig. I zeigt eine Getriebeausführung mit Hcnelgestänge
zur Zwangsverstellung der axial verschiebbaren Kegelscheibe auf der treibenden und getriebenen
Welle:
F-"ig. 2 zeigt Teile der Anpreßvorrichtung von
Fig. I in Draufsicht·.
Fig. 3 zeigt einen Kegelscheibensatz, in welchem
die Mittelschcibe durch Wälzlager auf der Kcgelscheihcnhiilsc
drehfest und axial verschiebbar angeordnet !"
ist:
Fig. 4 zeigt einen Kegelscheibensatz, in welchem die Mittelscheihe durch Führungsbolzen mit Wälzschichclagcr
in Bohrungen der Kegelscheibe drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist; ' ~>
Fig. 5 zeigt den Kcgclseheibensatz aus Fig. 4 in
Seitenansicht.
In Fig. I ist im Gehäuse 1 die Welle 2. 22 im Ge-
χ Ciiii~Cii ui<
iugti
lagert und durch Haltcringe 4. 5. 6. 24, 25. 26 axial -'"
unverschieblich angeordnet. Die Kegelscheibe 7, 27 ist durch die Paßfeder 9, 29 mit der Welle 2. 22 drehfest
verbunden. Die Mittclscheibe 12. 32 ist durch Gleitring 14. 34 auf dem Schcibenhals 8. 28 axial verschiebbar
gelagert. Durch eine Anzahl Zylinderstifte -"> 13. 13'. 33. 33'. die in der Nabe der Mittelscheibe
befestigt sind, wird eine drehfeste, aber axial verschiebbare Verbindung zur Kegelscheibe 7, 27 hergestellt,
indem die Kegelscheibe 7. 27 mit Bohrungen
10, 10'. 30. 30' \ci.v_hen wird, in denen Gleitbuchsen
11. 11'. 31. 3Γ eingepreßt sind und die Zylinderstifte
der Mittclscheibe in den Bohrungen der Gleitbuchsen sich axial verschieben können.
Die Kegelscheibe 15,35 ist auf dem Scheibenhals 8,
28 axial verschiebbar. Wiihrend die Kegelscheibe 15 π
durch Zylinderstift 16 in den Führungsnuten 17. 17' drehfest mit dem Scheibenhals 8 der Kegelscheibe 7
verbunden ist. hat die Kegelscheibe 35 im Scheibenhals 36 Stützflachen 40, 40'. die unter dem Winkel β
zur Stirnseite geneigt sind und an denen sich Rollen m 39. 39' abstützen. Die drehfeste Schiebeverbindung
zur Kegelscheibe 27 äst durch die Führungsnuten 37. 37' im Scheibenhals 28, durch die Kopfbolzen 38, 38'.
die über die Hülse 41 verbunden sind, hergestellt.
Die Keilriemen 48. 49, die zur Kraftübertragung zwischen den Kegelscheiben 7, 15. 27. 35 und der
Mittelscheibe 12, 32 angeordnet sind, erhalten eine Vorspannung durch die Feder 45. Die Feder stützt
sich ab am Deckel 46, der mit Schrauben 47 am Scheibenhals 28 befestigt ist, und an der Scheibe 44 am
Außenring dei Lagers 42 in der Hülse 41.
Durch ein Gestänge 50, welches in Richtung der Kegelscheibenachsen verschieblich ist, wird durch die
Führungszapfen 20, 43 und die Lager 19, 42 sowie die Hülsen 18,41 eine Zwangsverbindung zu den axial
verschiebbaren Kegelscheiben 15 und 35 hergestellt. Die Drehzahländerung im Getriebe erfolgt durch die
Verbindung des Gestänges 50 mit der Verstellwelle 51 durch den Gabelkopf 54, welcher am Gestänge
befestigt ist, und Laschen 52, 53, die über die Bolzen ω 55, 56 verbunden sind.
Aus Fig. 1 und 2 ist sichtbar, daß die Mittelscheibe 12 durch Zylinderstifte drehfest und axial verschiebbar
mit der Kegelscheibe 7, die ihrerseits auf der Welle 2 festsitzt, verbunden ist, so daß 3/4 der von den
Keilriemen erzeugten Umfangskräfte an der Kegelscheibe
7 wirksam werden. Das verbleibende V4 der Umfangskräfte wird an der axial verschiebbaren Kegelscheibe
15 aufgenommen und die wirksame Axialkraft am Gestänge 50 abgestützt. Im anderen Keeelscheibensatz
ist die Mittelscheibc 32 et/cnfalls durch
Zylinderstifte drehfest und axial verschiebbar mit der Kegelscheibe 27 verbunden, die ihrerseits auf der
Welle 22 festsitzt. Die Kegelscheibe 35 ist auf dem Scheihenhals 28 axial verschiebbar und nimmt ebenfalls
' 4 der von den Keilriemen erzeugten Umfangskräfte auf. Die auftretende Axialkraft wird durch eine
AnpreLivorrichtung drehmomentabhängig am Gestänge 50 abgestützt. Die AnpreLivorrichtung bestellt
in der dargestellten Ausführung aus je zwei Stützflächen 40, 40' an der Stirnseite des Scheihenhalses 36.
die unter dem Winkel β geneigt und um I.SO Grad
zueinander versetzt sind, sowie der Hülse 41. den Kopfbolzen 38. 38' und den Rollen 39, 39'. die spielfrei
an den beiden Stützflächen 40. 40' anliegen. Die Feder 45 erzeugt eine Vorspannkraft in Abhängigkeit
der Getriebeübersetzung. Durch die schräg zur WeI-lenachsc
stehenden Stützflächen 40. 40' wird je nach Wahl des Winkels β die wirksame Umfangskraft in
Axialkraft umgesetzt und am Gestänge 50 abgestützt. Im Ausführungsbeispicl ist das Gestänge 50 als mechanische
Hebelverbindung zwischen den beiden Kcgelscheibensiitzen ausgebildet. Es kann aber auch
/. B. als hydraulisches, pneumatisches oder clcktromagn
'isches Stellzeug ausgeführt sein.
Die Längung der Riemen kann durch entsprechende Maßnahmen ausgeglichen werden, z. C. können
bei dem mechanischen Gestänge 50 die Führungszapfen 20 oder 43 nachstellbar ausgeführt sein,
was in Fig. 1 nicht dargestellt ist.
Die Anpreßvorrichtung im Kegelscheibensatz kann nach den Anforderungen an das Getriebe bezüglich
Drehzahlkonstanz, Leistungsverhalten, Lebensdauer u. a. gestaltet werden. Es ist möglich, die Anpreßvorrichtung
übersetzungsabhängig, drehmomentabhängig oder drehmoment- und übersetzungsabhängig
auszubilden, wobei nicht nur mechanische Mittel, sondern auch hydraulische, pneumatische, elektromagnetische
und andere Mittel Verwendung finden können.
Fig. 3 zeigt einen Kegelscheibensatz mit Anpreßvorrichtung, in welchem die Mittelscheibe durch
Wälzlager drehfest und axial verschiebbar mit der Kegelscheibe verbunden ist, die über eine Anpreßvorrichtung
verfügt und drehmomentabhängig V4 der erzeugten Umfangskräfte in Axialkraft umwandelt.
Die Welle 60 ist durch Lager 61 drehbar gelagert
und durch Haltering 62 axial begrenzt. Während die Kegelscheibe 63 drehfest und axial unverschieblich
auf der Welle befestigt ist, kann sich die Kegelscheibe 65 und die Scheibenhülse 66 axial und drehend durch
die Gleitringe 67 auf der Welle bewegen. Die Mittelscheibe 64 ist durch den Kegelkäfig 69 und die Kugelführung
68 drehfest und axial verschiebbar auf der Scheibenhülse 66 gelagert. An den Stützflächen 70,
die in der Kegelscheibennabe schräg zur Stirnseite angeordnet sind, liegt die Rolle 74 an, die durch den
Kopfbolzen 73 in der Schiebehülse 72 befestigt ist. Um 180 Grad versetzt sind die gleichen Bauteile
nochmals angeordnet, aber nicht dargestellt. Die Schiebehülse 72 ist auf der Welle 60 axial verschiebbar
aber drehfest durch die Paßfeder 71 mit der Welle verbunden. Die auftretenden Axialkräfte werden an
der Schiebehülse durch das Lager 75, den Druckring
76 und Zupfen 77 an ein nicht dargestelltes Gestänge abgestützt. Die Keilriemen 78 79 sind zwischen den
Kegelscheibe η dargestellt.
Hg. 4 und 5 zeigt einen Kegelscheihensatz. in welchem
'lie Mittelsclicilie drehfest durch Walzsehiebeverbindiingen
in mehreren Hohrungen einer Kegelscheibe axial verschiebbar gelagert ist.
I>:j Welle 80 ist durch Lager 81 drehbar gelagert
und durch den Haltering 82 axial begrenzt. Hie Kegelscheibe 83 ist drehfest auf der Welle befestigt. Die
Mittelschcibc 85 ist durch den Cileitriiig 86 auf der
Welle axial verschiebbar gelagert und durch vier RiIirungsbolzen
87. die fest in der Mittelscheibe eingepreßt sind, mit der Kegelscheibe 83 durch die Bohrungen
84 und Wälzsehiebelager 88 drehfest verbunden. Die Kegelscheibe 89 ist durch den üleilring 90 auf
der Welle 80 drehbar und axial verschiebbar gelagert und steht mit einer Anpreßvorrichtung in Verbindung
(nicht dargestellt). Zwischen den Kegelseheiben und der Mittelscheibe sind die Keilriemen 91. 92 angeordnet.
Die Mittelscheibe weist am Außenrand eine Verjüngung gemäß dem Pinlaufwinkel
<t auf.
Hierzu 2 I)IaIt Zeichnii'imen
Claims (5)
1. Stufenlos einstellbares Kegelseheibenumschlingungsgetriebe mit gleichmäßiger Lastverteilung auf zwei parallellaufende Zugtnittelstränge,
die zwischen zwei Außenkegelscheiben und einer ebenen oder schwach konischen Mittelscheibe auf
der treibenden und getriebenen Welle umlaufen, mit mindestens einer die Zugmittelstränge spannenden drehmomentabhängigen Scheibenanpreßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß
a) nur eine (35) oder zwei (64, 65) der Einzelscheiben, die zu dem von der drehmomentabhängigen Anpreßvorrichtung (38 bis 40;
70, 72 bis 74) beaufschlagten Scheibentripel (27,32,35; 63 bis 65) gehören, über die Anpreßvorrichtung mit der Welle (22 bzw. 60)
gekoppelt sind, während die restlichen ELnzelsdhdben (27.32 bzw. 63) des Scheibentripels direkt mit der Welle verbunden sind;
b) daß jede Mittelscheibe (12, 32, 64, 85) nur mit der einen Außenkegelscheibe (7, 27, 65,
83) drehfest und axial verschiebbar verbunden ist, jedoch keine drehfeste Verbindung
zur anderen Außenkegetscheibe (15, 35, 63, 89) aufweist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (12, 32) in bekannter Weise mittels axialer Zylinderstifte (13,
13', 33, 33'), die in Bohrungen der einen Außenkegelscheibe (7,27) ι dgen, diehfest und axial verschiebbar verbunden üt.
3. Getriebe nach Anspruch "., dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (64) mittels einer
Wälzschiebeführung (68, 69) mit der einen Außenkegelscheibe (65) drehfest und axial verschiebbar verbunden ist.
4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (85) mittels axialer
Kugelführungsbolzen (87), die in Bohrungen der einen Außenkegelscheibe (83) ragen, durar
Wälzkörper (88) drehfest und axial verschiebbar verbunden ist.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise
die Mittelscheibe im Außendurchmesser größer als die Außenkegelscheiben ausgebildet ist und in
dem nach außen überstehenden Bereich die Flanken der Mittelscheibe mit einem im Vergleich zum
Scheibenwinkel größeren Einlaufwinkel (α) ausgeführt sind.
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