DE2749150A1

DE2749150A1 - Stufenlos regelbares getriebe

Info

Publication number: DE2749150A1
Application number: DE19772749150
Authority: DE
Inventors: Gordon Howard Townend
Original assignee: GKN Group Services Ltd
Current assignee: GKN Group Services Ltd
Priority date: 1976-11-04
Filing date: 1977-11-03
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2370200A1

Description

GKN Group Services Limited, Group Head Office, Warley, West Midlands, B66 2RZ, Großbritannien

Stufenlos regelbares Getriebe

Die Erfindung betrifft ein stufenlos regelbares Getriebe.

Erfindungsgemäß wird ein verbessertes derartiges Getriebe vorgeschlagen, das gekennzeichnet ist durch eine Walzenanordnung, welche erste und zweite Walzen aufweist, die getrennt mit gegenseitigem Abstand um eine erste Achse drehbar angeordnet sind; eine Scheibenanordnung, welche erste und zweite Scheiben aufweist, die mit gegenseitigem Abstand um eine oder mehrere zweite Achsen, welche senkrecht zu der ersten Achse liegen, in der Weise angebracht sind, daß die Umfangsflächen der Walzen mit den nach innen weisenden

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BOEHMRKT & BOEHMERT

Flächen der Scheiben in Eingriff stehen, wobei die oder jede zweite Achse zwischen den Walzen liegt; eine Betätigungseinrichtung zum Andrücken der Scheiben in Richtung auf die erste Achse, wodurch deren Flächen mit den Walzen-Umfangsflächen in antriebsübertragenen Reibungseingriff gebracht werden; und das Übertragungsverhältnis verändernde Einrichtungen, welche eine Relativbewegung zwischen der Walzenanordnung und der Scheibenanordnung in Richtungen parallel zur ersten Achse, durch welche das Übertragungsverhältnis des Getriebes variiert wird, bewirken.

Nimmt man an, daß die Walzen in festen Positionen bleiben und sich die Scheibenanordnung bewegt, so ergibt sich, daß durch eine Bewegung der Scheibenanordnung in Richtungen parallel zur ersten Achse die Radien, an denen die Walzen-Umfangsflächen mit den Scheibenflächen in Kontakt kommen, verändert werden, wodurch auch das Ober- oder Untersetzungsverhältnis des Getriebes variiert wird.

Es können zwei Scheiben vorgesehen sein, die so angeordnet sind, daß sie um eine zweite Achse drehbar sind.Es können aber auch drei Scheiben vorgesehen sein, die mit gleichmäßigem Winkelabstand um die erste Achse angeordnet sind, wobei die zweite und dritte Scheibe auf demselben Bauteil angeordnet sind und die Betätigungseinrichtung zwischen diesem Bauteil und der ersten Scheibe wirksam ist, so daß alle Scheiben in Richtung auf die erste Achse gedrückt werden.

Vorzugsweise arbeitet die Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von dem durch das Getriebe übertragenen Drehmoment. Auf diese Weise kann die Kraft, welche auf die Scheiben aufgebracht wird, um diese in Richtung auf die erste Achse zu bewegen, zur Summe der Eingangs- und Ausgangsdrehmomente des Getriebes proportional sein. Es ist notwendig, daß die

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Walzen-Umfangsflachen die Scheibenflächen in antriebsübertragenden Eingriff gedrückt werden. Die Kraft, die hierfür erforderlich ist, steigt mit dem durch das Getriebe übertragene Drehmoment an. Es ist jedoch erwünscht, daß die Kraft, welche die Walzen-Umfangsflachen in Eingriff mit den Scheibenflächen drückt, nicht höher ist als dies für das übertragene Drehmoment notwendig ist. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, daß die Kraft mit dem übertragenen Drehmoment ansteigt und zur arithmetischen Summe der Eingangs- und Ausgangsdrehmomente proportional ist.

Eine bevorzugte Au'sführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Scheibenanordnung als Ganzes in Abhängigkeit von dem übertragenen Drehmoment um die erste Achse schwenkbar angeordnet ist; und daß die Betätigungseinrichtung in der Weise auf das Schwenken der Scheibenanordnung um die erste Achse anspricht, daß die Kraft, welche die Scheiben in Richtung auf die erste Achse drückt, um so größer ist, je größer der Winkel ist, um den die Anordnung von einer Ruheposition aus verschwenkt.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die ersten und zweiten Scheiben, oder die erste Scheibe und das Bauteil an ersten bzw. zweiten Bauteilen angebracht sind, die teleskopartig angeordnet sind, wobei die Betätigungseinrichtung so angeordnet ist, daß die Bauteile aufeinander zu bewegt werden, wenn die Scheibenanordnung verschwenkt. Je größer das übertragene Drehmoment, desto größer ist dabei die Tendenz der Scheibenanordnung, sich um die erste Achse zu verschwenken.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Betätigungseinrichtung einen zwischen dem ersten und

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dem zweiten Bauteil wirksamen Kugel-Rampen-Mechanismus aufweist, wobei ein Verschwenken der Scheibenanordnung ein Auflaufen der Kugel auf die Rampe und damit ein Zusammenbewegen der Bauteile bewirkt. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Rampe zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil vorgesehen ist und um die oder eine zweite Achse verschwenkt wird, wenn das erste und das zweite Bauteil um die erste Achse schwenken. Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Rampe durch einen Zapfen beaufschlagbar ist, welcher das erste und das zweite Bauteil mit Spiel durchsetzt, wobei ein Ende des Zapfens an einem Rahmen des Getriebes in der Weise verankert ist, daß bei einem Schwenken des ersten und des zweiten Bauteiles um die erste Achse der Zapfen relativ zum Rahmen schwenkt und damit die Rampe um die zweite Achse verschwenkt.

Andererseits wird erfindungsgemäß auch ein Getriebe vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, daß die erste und die zweite Scheibe, oder die erste Scheibe und das Bauteil an ersten und zweiten Bauteilen angebracht sind, die durch eine Schrauben-Mutter-Anordnung, welche die Betätigungseinrichtung bildet, verbunden sind, wobei ein Schwenken des ersten und des zweiten Bauteiles um die erste Achse eine Betätigung der Schrauben-Mutter-Anordnung in der Weise, daß die Scheiben in Richtung auf die erste Achse bewegt werden, bewirkt. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß eine Kugel-Schrauben-Mutter-Anordnung vorgesehen ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Schwenkbewegung der Scheibenanordnung um die erste Achse einen Kolben in einem Zylinder in der Weise bewegt, daß ein Fließmitteldruck erzeugt wird, welcher die erste und die zweite Scheibe, gegebenenfalls auch die dritte Scheibe, falls eine solche vorgesehen ist, in Ri ch-

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tung auf die erste Achse drückt. Dabei kann vorgesehen sein, daß die erste und die zweite Scheibe, oder die erste Scheine und das Bauteil an dem ersten bzw. zweiten Bauteil in Teleskopanordnung angebracht sind, wobei die Bauteile Teile eines Stößels bilden, dem von dem Zylinder aus das unter Druck stehende Fließmittel zugeführt wird, so daß die Bauteile zusammen und die Scheiben in Richtung auf die erste Achse gedrückt werden.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Schwenkbewegung der Scheibenanordnung um die erste Achse den Ausgang einer Pumpe moduliert, welche einen Teil der Betätigungseinrichtung bildet und unter Druck stehendes Fließmittel zu einem Stößel fördert, welcher die Scheiben in Richtung auf die erste Achse drückt. Der Stößel kann dabei durch erste und zweite Teleskop-Bauteile gebildet sein, mit denen die erste bzw. die zweite Scheibe (oder die erste Scheibe bzw. das Bauteil) verbunden sind.

Andererseits kann erfindungsgemäß anstelle der als Ganzes um die erste Achse verschwenkbaren Scheibenanordnung vorgesehen sein, daß die Betätigungseinrichtung Einrichtungen zum Verschwenken der ersten bzw. zweiten Scheibe um dritte bzw. vierte Achsen aufweist, die parallel zur ersten Achse, jedoch diese versetzt, angeordnet sind, wobei die erste Achse zwischen der dritten und der vierten Achse angeordnet ist; und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Scheibenflächen mit den Umfangsflächen der Walzen in Eingriff drückt, wobei in besonders vorteilhafter Weise weiterhin vorgeschlagen wird, daß die Einrichtung, welche die Scheibenflächen mit den Umfangsflächen der Walzen in Eingriff drückt, eine Federeinrichtung aufweist. Bei dieser Anordnung schwenken

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die erste und die zweite Scheibe bei anwachsendem Drehmoment einzeln um die dritte bzw. vierte Achse und bewegen sich hierdurch dichter an die erste Achse heran.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen horizontalen Schnitt durch ein stufenlos regelbares Getriebe nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang der Linie U-U von Fig. 2;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch das Getriebe von Fig. 1,entlang der Linie Q-Q von Fig. 3;

Fig. 3 einen weiteren vertikalen Schnitt durch das

in den Fig. 1 und 2 gezeigte Getriebe, entlang der Linie V-V von Fig. 2;

Fig. 4 einen detaillierten Schnitt durch die Betätigungseinrichtung oder den Scheibenstellmechanismus entlang der Linie W-W von Fig. 5, wobei der Mechanismus in seiner unbelasteten Stellung wiedergegeben ist;

Fig. 5 einen Schnitt auf der Linie X-X von Fig. 4;

Fig. 6 einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 4, wobei der Mechanismus jedoch in seiner belasteten Stellung gezeigt ist, entlang der Linie Y-Y von Fig. 7;

Fig. 7 einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 5 jedoch

auf der Linie Z-Z von Fig. 6, wobei der Mechanismus in der belastenden Stellung gezeigt ist;

Fig. 8 einen horizontalen Schnitt durch ein anderes

Ausführungsbeispiel der Betätigungseinrichtung zum Belasten oder Stellen der Scheiben, entlang der Linie A-A von Fig. 9;

Fig. 9 einen vertikalen Schnitt durch den Betätigungsmechanismus von Fig. 8, entlang der Linie B-B von Fig. 8;

Fig. 10 einen vertikalen Schnitt, bei dem zwei weitere Ausführungsbeispiele für Scheiben-Stelleneinrichtungen gezeigt sind;

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Fig. 11 einen vertikalen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 12 einen vertikalen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel von Fig. 11?

Fig. 13 ein Diagramm, welches die Drehmoment- und Kraftzusammenhänge in den Walzen und den Scheiben wiedergibt;

Fig. 14 ein Diagramm, welches ein Getriebe mit drei statt zwei Scheiben wiedergibt; und

Fig. 15 ein Diagramm, welches ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung kennzeichnet.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 bis 7 Bezug genommen. Das dort gezeigte Getriebe weist einen im Ganzen mit 20 bezeichneten Rahmen auf, der eine Basisplatte 21, eine Deckplatte 22 und Stirnplatten 23 und 24 aufweist. In den Stellplatten 23 bzw. 24 sind Lagergehäuse 25 und 26 angebracht. Diese enthalten Lager, in denen Wellen 27 bzw. 28 drehbar gelagert sind. An ihren inneren Enden tragen die Wellen Walzen 29 bzw. 30. Die Wellen und die Walzen sind um eine erste Achse 31 drehbar. Die Walzen haben sphärische Umfangsflächen, wie dies für die Walze 30 bei 32 gezeigt ist. Der Krümmungsradius dieser Umfangsflächen ist gleich dem Radius der Walze, so daß die Walze in Wirklichkeit eine aus einer Kugel geschnittene Scheibe darstellt.

Die Umfangsflächen der Walzen 29 und 30 stehen mit den Flächen einer ersten und einer zweiten Scheibe 33 bzw.' 34 in Kontakt. Betrachtet man insbesondere Fig. 3 so zeigt sich, daß die Scheibe 33 eine Fläche 35 aufweist, welche mit den Umfangsflächen der Walzen in Kontakt steht und auf einem ersten Bauteil 36 mittels eines Kegelrollenlagers 37 gelagert ist. Die Scheibe 34 ist mittels eines weiteren Kegelrollenlagers

38 auf einem zweiten Bauteil 39 gelagert. Das zweite Bauteil

39 weist eine Bohrung 40 auf, in der ein Kopf 41 des ersten

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Bauteiles 36 aufgenommen ist. Ein Abschnitt 42 des Bauteiles 36 ist von einem Rampenglied 43 umgeben. Ein weiteres Rampenglied 44 sowie ein Laufring 45 umgeben weiterhin den Abschnitt 42 des Bauteiles 36. Der Laufring 45 steht mit einem nach innen gerichteten Flansch 46 des Bauteiles 39 in Eingriff. Eine erste Reihe von Kugel 47 ist zwischen dem Rampenglied 43 und dem Rampenglied 44 angeordnet, während eine zweite Gruppe von Kugeln 48 zwischen dem Rampenglied 44 und dem Laufring 4 5 angeordnet ist. ·

Das Bauteil 36 ist von einem Kardanstein 49 umgeben, mit dem es bei 50 verkeilt ist. Wie die Fig. 4 und 6 zeigen, weist der Kardanstein 49 Zapfen 51 auf, die, wie die Fig. 1 und 3 zeigen in Lagern 52 aufgenommen sind, die von Armen 53 getragen werden, welche von einem Schlitten 54, der in Schlittenführungen 55 an der Unterseite der Deckplatte 22 abgestützt ist, nach unten vorstehen. Die Zapfen sind um die erste Achse 31 schwenkbar. Der Schlitten 54 ist in den Schlittenführungen 55 parallel zu dieser Achse gleitbar hin- und herbeweglich. Die Scheibenanordnung, welche die Scheiben 33 und sowie die ersten und zweiten Bauteile 36 und 39 umfaßt, ist auf diese Weise in Richtungen parallel zur ersten Achse 31 gleitbeweglich, so daß die Radien der Walzen 29 und 3o von der zweiten Achse, um welche die Scheiben rotieren, variiert werden können, wodurch das übersetzungsverhältnis verändert oder geregelt werden kann. Es ergibt sich, daß die Walze 30 von der zweiten Achse 56 weiter entfernt ist als die Walze Wenn die Walze 30 die Eingangswalze und Walze 29 die Ausgangswalze ist, so arbeitet das Getriebe als Untersetzungsgetriebe, während das Getriebe dann, wenn die Walze 29 die Eingangswalze und Walze 30 die Ausgangswalze ist, als übersetzungsgetriebe arbeitet. Indem die Position der zweiten Achse 56 bezüglich der Walzen 29 und 30 verändert wird, läßt

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sich das übersetzungsverhältnis ändern.

Die Schejbenanordnung ist mittels eines Armes 57 bewegbar, der in den Fig. 2 und 3 wiedergegeben ist und an der Deckplatte 22 bei 58 angelenkt ist. Der Arm trägt einen Zapfen 59, der mit dem Schlitten 54 in Eingriff steht und durch einen Schlitz 60 in der Deckplatte hindurchgeht. Eine Distanzplatte 61 liegt zwischen der oberen Fläche der Deckplatte 22 und dem Arm 57. Wird auf das Ende 62 des Armes, welches von dem Anlenkpunkt 58 entfernt liegt, eingewirkt, beispielsweise mittels eines druckbetätigten Stößels, so bewegt sich der Schlitten 54 entlang der Schlittenführung 55, wodurch die Scheibenanordnung bewegt und damit das übersetzungsverhältnis des Getriebes in der oben beschriebenen Weise verändert werden. Die Einrichtung, welche dazu dient, die Scheiben 33 und 34 in Richtung auf die erste Achse 31 zu drücken, wird nun unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 beschrieben. Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist, weisen die einander zugewandten Flächen der Rampenglieder 43 und 44 Rampen auf, wie es bei 63 bzw. 64 gezeigt ist. Es ergibt sich, daß dann, wenn das Rampenglied 44 relativ zu dem ersten Bauteil 36 rotiert, der Abstand zwischen den Rampengliedern 43 und 44 anwächst, wobei das erste und das zweite Bauteil 36, 39 sich aufeinander zu bewegen, wodurch die Scheiben 33 und 34 in Richtung auf erste Achse gedrückt werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist/ durchsetzt ein Zapfen 65 mit Spiel eine Bohrung 66 in dem Abschnitt 42 des Bauteiles 36. Das rechte Ende des Zapfens liegt in einem Schlitz im zweiten Bauteil 39, während das linke Ende des Zapfens einen Kopf aufweist, welcher eine teilkugelige Fläche aufweist, die in einem Schlitz 69 im zweiten Bauteil 39 aufgenommen ist. Der

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Kopf 68 ist in einer Ausnehmung 70 in einem Arm 61 aufgenommen, der an den Armen 53 befestigt ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anordnung in ihrer unbelasteten Stellung. Wenn durch das Getriebe Drehmoment übertragen wird, so hakt die Scheibenanordnung, welche die Scheiben 33 und 34 sowie die beiden Bauteile 36 und 39 umfaßt, die Tendenz, sich als Ganzes um die erste Achse 31 zu verschwenken, wobei die Richtung der Schwenkbewegung von der Drehrichtung der Eingangswalze abhängt. Es zeigt sich, daß die Achse des Zapfens 65 gegenüber der Achse 31 versetzt ist, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht, so daß dann, wenn die Scheibenanordnung um die erste Achse 31 schwenkt, derjenige Teil der Scheibenanordnung, der mit der Achse des Zapfens 65 in Ausrichtung liegt, die Tendenz hat, sich relativ zum feststehenden Kopf 68 des Zapfens körperlich zu bewegen. Betrachtet man nun die Fig. 5 und 7, so zeigt sich, daß die Bauteile 39 und 36 sich in Fig. 7 aus der in Fig. 5 gezeigten Position körperlich nach unten bewegt haben. Diese körperliche Abwärtsbewegung ist dadurch möglich, da? der Zapfen 65 in der Bohrung 66 Spiel hat und die Enden des Zapfens außerdem mit Spiel in den Schlitzen 67 und 69 sitzen. Da der Kopf 68 des Stiftes jedoch keine körperliche Bewegung ausführen kann, sondern lediglich eine Schwenkbewegung, wird der Zapfen als Ganzes in der in Fig. 7 gezeigten Weise verschwenkt. Dies hat das Ergebnis, daß eine Relativrotation zwischen dem Rampenglied 44, in dem der Zapfen dicht passend sitzt, und der aus den beiden Bauteilen 36 und 39 bestehenden Anordnung hervorgerufen wird. Auf diese Weise entsteht also eine Relativdrehung zwischen den Rampengliedern 43 und 44. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, laufen die Kugel 46 die Rampen 63 und 64 hinauf und bewegen die Bauteile 36 und 39 in Richtung aufeinander zu, wodurch die Scheiben und 33 aufeinander zu gedrückt und mit den Umfangsflächen der

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Walzen 29 und 30 in Kontakt gebracht werden.

Je größer die arithmetische Summe der Eingangs- und Ausgangsdrehmomente ist, desto größer ist die Tendenz der Scheibenanordnung, sich um die erste Achse 31 zu verschwenken. Desto größer ist damit aber auch das Verschwenken des Zapfens weiterhin ist um so größer auch die Relativbewegung zwischen den Rampenglieder 43 und 34, so daß also die Kraft, welche die Scheiben zusammen und in Richtung auf die erste Achse drückt anwächst.

Zum Aufeinanderzubewegen der Scheiben können auch andere Einrichtungen vorgesehen sein. In den Fig. 8 und 9 ist ein Teil einer Scheibenanordnung gezeigt, welche ein erstes Bauteil 75, welches mit einer der Scheiben verbunden ist, und ein zweites Bauteil 75 aufweist, welches mit der anderen Scheibe verbunden ist. Nach dem ersten Bauteil 50 ist ein Kardanstein 49 befestigt, welcher Zapfen 78 aufweist, die um die wiederum mit 31 bezeichnete erste Achse drehbar sind. Eine Nabenmutter 79 weist eine innere Nut 80 auf, in der eine Reihe von Kugeln 81 aufgenommen ist, welche in einen Laufring 82 am Ende des ersten Bauteiles 75 eingreift. Die Nabenmutter weist eine Spiralnut 83 auf, die eine Reihe von Kugeln enthält, von denen einige bei 84 gezeigt sind. Auch das zweite Bauteil 76 weist eine Spiralnut 85 auf, in der die Kugeln 83 sitzen. Die Nuten 83 und 85 sowie die Kugeln 84 bilden eine Schrauben-Mutter-Anordnung. Wie Fig. 9 zeigt, ist die Mutter 79 an einem Arm 86 angebracht, der einen Teil eines Schlittens, wie des Schlittens 54 von Fig. 1 bis 7, bildet. Die Mutter 79 steht mit Anschlagschrauben 87 in Eingriff, welche die Drehung der Mutter verhindert. Während der Drehmomentübertragung durch das Getriebe schwenkt die Scheibenananordnung die erste Achse 31, und zwar aus genau den-

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selben Gründen, die bereits oben beschrieben worden sind. Dies bewirkt eine Bewegung des zweiten Bauteiles 76 und damit eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Bauteil 76 und der Mutter 79 woraus wiederum eine Aufeinanderzubewegung der Bauteile 75 und 76 resultiert, durch welche die daran befestigten Scheiben aufeinander zugedrückt werden. Wie bereits oben beschrieben wurde, ist die Kraft, welche das Bestreben hat, die Scheiben aufeinander zu zubewegen, zu der arithmetischen Summe der Eingangs- und Ausgangsdrehmomente proportional.

In Fig. 10 zeigen der obere und der untere Teil dieser Abbildung zwei unterschiedliche hydraulische Anordnungen zum Zusammendrücken der Scheiben. Die gemeinsamen Teile der beiden Anordnungen werden im folgenden als erstes beschrieben. Wie die Fig. 10 zeigt, sind zwei Scheiben 90, 91 vorgesehen, von denen die Scheibe 90 an einem ersten Bauteil* 92 mittels eines Kegelrollenlagers 93 und die Scheibe 91 an einem zweiten Bauteil 94 mittels eines Kegelrollenlagers 95 angebracht sind. Das zweite Bauteil 94 weist eine Bohrung 95 auf, in der ein Kolbenkopf 97 des ersten Bauteiles 92 aufgenommen ist. Der Kolbenkopf 97 trägt einen Dichtungsring 98. Auch das erste Bauteil trägt einen weiteren Dichtungsring 99, der dichtend in eine weitere Bohrung 100 im zweiten Bauteil 94 eingreift. Der Zwischenraum zwischen den Dichtungsringen 98 und 99 bildet einen Zylinderraum 101. Wenn also diesem Zylinderraum ein fließfähiges Druckmittel* zugeführt wird, so werden die Scheiben 90 und 91 zusammengedrückt. Das Bauteil 92 ist in einem Kardanstein 102 aufgenommen, der um eine erste Achse 103 drehbar ist, welche die Drehachse der Walzen ist, die mit den Scheiben 90 und 91 in Eingriff stehen. Zur Druckbeaufschlagung des Zylinderraumes 101 mit Druckmittel sind zwei unterschiedliche Anordnungen vorgesehen.

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Im oberen Teil von Fig. 10 weist das zweite Bauteil 94 einen Zylinder 105 auf, der senkrecht zur Längsachse der beiden Bauteile 92 und 94 angeordnet ist. Innerhalb des Zylinders 105 ist ein Kolben 106 bewegbar, der in einer Stopfbuchse

107 aufgenommen ist und an seinem inneren Ende einen Flansch

108 aufweist, der seine Auswärtsbewegung begrenzt. Der Kolben ist durch eine Feder 109 in seine am weitesten außen gelegene Stellung federbelastet. Ein Durchlaß 110 erstreckt sich von dem Zylinder 105 zum Zylinderraum 101. Eine Halteschraube 111, welche durch einen Arm 112 getragen wird, bildet einen Teil eines Schlittens, wie des Schlittens 54, der in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. Es zeigt sich, daß dann, wenn die Scheibenanordnung um die erste Achse 103 schwenkt, der Kolben 106 in den Zylinder 105 hineingedrückt wird. Hierdurch wird Druckmittel in den Zylinderraum 101 gedrückt, wodurch der Kolbenkopf 97 nach rechts bewegt wird, woraus wiederum eine Aufeinanderzubewegung der Scheiben 90 und 91 resultiert.

Im unteren Teil von Fig. 10 weist das zweite Bauteil 94 einen Zylinder 113 auf, der über einen Durchlaß 114 mit dem Zylinderraum 101 kommuniziert. Ein Kolben 115 ist in einer Stopfbuchse 116 gleitbeweglich und steht mit einem Zapfen 117 in Eingriff, der an einem Bauteil 118 angebracht ist, welches Teil eines Schlittens bildet, wie beispielsweise des Schlittens 54, der in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. Der Kolben 115 weist einen Flansch 119 auf, der seine Auswärtsbewegung begrenzt, und ist durch eine Feder 120 nach außen vorgespannt. Es ist zu beachten, daß die Längsachse des Kolbens im wesentlichen tangential zur ersten Achse 103 verläuft. Schwenkt die Scheibenanordnung um die erste Achse, so bewegt sich der Kolben 115 im Zylinder 113 hinein, wodurch Fließmittel in den Zylinderraum 101 gedrückt wird. Hierdurch werden die Scheiben 90 und 91 in der bereits beschriebenen Weise zu-

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zusammenbewegt.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen bewegt sich die Scheibenanordnung insgesamt als Ganzes. Bei den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 11 und 12 gezeigt sind, bewegen sich die Scheiben getrennt in Abhängigkeit von der Drehmomentreaktion in Richtung auf die erste Achse. Das Arbeits- und Betätigungsprinzip des Getriebes, welches in den Figuren gezeigt ist, entspricht aber im wesentlichen demjenigen, wie es bereits oben beschrieben wurde.

In den Fig. 11 und 12 ist der Getrieberahmen mit 125 bezeichnet. Eine erste Walze 126 und eine zweite Walze 127 sind am Rahmen in Lagern 128 bzw. 129 gelagert. Die Scheiben tragen die Bezugszeichen 130 bzw. 131. Wie Fig. 12 zeigt, ist die Scheibe 130 an einem Bauteil 132 mittels eines Kegelrollenlagers 133 angebracht. Das Bauteil 132 ist um eine Achse 134 schwenkbar angeordnet, die parallel zu der ersten Achse 35, um welche die Rollen 126 und 127 rotieren, jedoch versetzt zu dieser, angeordnet ist. Die Scheibe ist so angebracht, daß sie infolge einer Lageranordnung 136 um die Achse 134 schwenken kann. In ähnlicher Weise ist die Scheibe 131 schwenkbeweglich derart in einer Lageranordnung 137 abgestützt, da sie sich um eine Achse 138 verschwenken kann, die parallel zu der Achse 135, jedoch versetzt zu dieser, angeordnet ist. Jede der Scheiben ist mit den Walzen mittels einer Federanordnung in Eingriff gedrückt, die für die Scheibe 131 allgemein bei 139 gezeigt ist, wobei eine ähnliche Federanordnung für die Scheibe 130 vorgesehen ist. Die Federanordnung dient lediglich dazu, einen Anfangskontakt zwischen den Scheiben und den Walzen herzustellen. Sobald Drehmoment übertragen wird, haben die Scheiben die Tendenz, sich um ihre Achsen 134, 138 zu verschwenken und daher näher

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an die Achse 135 heranzurücken,so daß die Reibungskraft zwischen den Walzen und den Scheiben mit dem übertragenen Drehmoment ansteigt.

Die Scheiben sind als Ganzes mittels eines Schlittens 140 bewegbar, der in Schlittenführungen 141 abgestützt ist, die in der Deckplatte des Rahmens vorgesehen sind. Der Schlitten ist mittels eines Armes 143 bewegbar, wie dies in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Der Arm trägt die Lageranordnungen 136 und 137.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 wird nunmehr gezeigt, daß die Verteilung der Kraft, welche die Scheiben zusammendrücken, diejenige ist, welche durch das zu übertragende Drehmoment gefordert wird.

In Fig. 13 sind die Scheiben mit D. und D_ bezeichnet, während die Walzen mit R₁ und R. bezeichnet sind. Wenn R₁ die Eingangswalze ist und das Eingangsdrehmoment T., weiterhin R die Eingangswalze und das Ausgangsdrehmoment T ,und wenn man weiterhin annimmt, daß die Walze R₁ um den Abstand r.. von der Drehachse der Scheiben angeordnet ist, während R_ um r~ von der Achse entfernt ist, so gilt:

^r1
To = T. (1)

^r2

Wenn die Gesamtkraft, welche die Scheiben zusammendrückt, F ist und die Einzelkräfte an den Berührungsflächen von Walze und Scheibe f. für R₁ und f für R_, dann gilt weiterhin:

r V₂

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- ^27A915°

^r1

2 - _r2 f, ,2,

Durch Division der Gleichung (1)durch die Gleichung (2) ergibt sich:

To _L
^f2 ^{= f}1

To = £2

T f
1 ^r1

Hieraus geht hervor, daß d^e Reibungskräfte an den Kontaktflächen proportional zu den an diesen Kontaktflächen übertragenen Drehmomenten sind.

Die Erfindung ist bislang unter spezifischer Bezugnahme auf die Verwendung für zwei Scheiben beschrieben #orden. Wie Fig. 14 zeigt, können aber auch drei Scheiben verwendet werden. Aus diesem Diagramm geht hervor, daß drei Scheiben dort mit 145,

146 und 147 bezeichnet sind. Die zweite und die dritte Scheibe sind auf einem Y-förmigen Bauteil 148 drehbar angebracht, welches so angeordnet ist, daß es um·eine erste £chse 149 der Walzen, von denen eine bei 150 gezeigt ist, verschwenkbar ist. Eine Einrichtung zum andrücken der Scheiben 145, 146,

147 in Richtung auf die erste Achse 149 ist im Ganzen bei gezeigt. Die Einrichtung 151 kann von jedweder beliebiger Form sein, wie sie in den Fig. 1 bis 1O wiedergegeben ist. Es ist zu beachten, daß es lediglich notwendig ist, eine einzige Scheiben-Stelleinrichtung zur Verfügung zu haben, selbst dann, wenn drei Scheiben vorgesehen sind.

Insgesamt zeigt sich, daß durch die Erfindung ein kontinuierlich

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regelbares Getriebe geschaffen wird, bei dem die Normalkraft zwischen den Scheiben und den Walzen mit dem übertragenen Drehmoment variiert, wodurch Schlupferscheinungen und das Auftreten zu großer Kräfte, die Verluste bewirken würden, vermieden werden.

Zwei oder drei Scheiben können verwendet werden. Wenn drei Scheiben verwendet werden, ist nur eine einzige Scheibenstelleinrichtung erforderlich.

Die Walzen sind als Kugelsegmente beschrieben worden. Es ist jedoch auch möglich, daß die Krümmungsradien der Walzen-Umfangsflächen vom Radius der Walze verschieden sind. Allgemein ist zu sagen, daß, je größer der Krümmungsradius der Umfangsflache ist, desto höher die Belastungsfähigkeit wird. Desto höher wird aber auch der Verlust, so daß die Auswahl des Krümmungsradius einen Kompromiß zwischen diesen beiden darstellt.

Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes wird dadurch verändert, daß ein einzelner Schlitten bewegt wird, welcher die Scheibenanordnung bei allen Ausführungsbeispielen bewegt. Die Formen der Scheiben und Walzen lassen sich einfach herstellen. Der Druck auf die Drucklager der Scheibe ist axial und kann dadurch einfach aufgenommen werden.

Bei dem schematisch in Fig. 15 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes ein Mechanismus verwendet, der von den vorstehend beschriebenen Mechanismen abweicht. Das Getriebe weist eine Eingangswalze 15Oa, eine Ausgangswalze 15laund eine im Ganzen mit 152 bezeichnete Scheibenanordnung auf. Die Scheiben werden nach jedweder der oben beschriebenen

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BOEHMERT & HOEHMERI

Methoden mit den Walzen in Eingriff gedrückt. Die Scheibenanordnung ist als Ganzes in Richtungen parallel zur gemeinsamen Drehachse 153 der Walzen mittels einer Zylinderanordnung 154 bewegbar, die auf die Scheibenanordnung 152 mittels einer Betätigungsstange 155 wirkt. Die Ausgangswalze 151a ist mit
einer auf der Stange 155 vorgesehenen Buchse 156 verbunden. Die Buchse 156 trägt ein Stirnrad 157, welches mit einem
Ritzel 158 auf einer Welle 159 kämmt, die die Ausgangswelle des Getriebes darstellt. Vorteile dieser Anordnung bestehen darin, daß die Scheibenanordnung durch Aufbringen von Kraft entlang der ersten Achse des Getriebes bewegt wird, wodurch jedwede Tendenz, die dazu führen könnte, die Anordnung außer Ausrichtung zu bringen, wenn die Kraft mit Abstand von der
ersten Achse aufgebracht wird, vermieden wird. Weiterhin dreht sich die Eingangswelle im selben Sinn wie die Eingangswelle gegenüber der sie versetzt ist, wobei beide Gesichtspunkte
aus Installationsgründen Vorteile mit sich bringen können.
Der Gesamtbereich des Übersetzungsverhältnisses, in dem das Getriebe regelbar ist, läßt sich durch entsprechende Auswahl der Zahnzahlen der Zahnräder 157, 158 auswählen.

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Claims

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G 876

ANSPRÜCHE

•/'Stufenlos regelbares Getriebe, gekennzeichnet durch eine

Walzenanordnung, welche erste und zweite Walzen (29, 30; 126, 127; 150; 150a, 151a) aufweist, die getrennt mit gegenseitigem Abstand um eine erste Achse drehbar angeordnet sind; eine Scheibenanordnung, welche erste und zweite Scheiben (33, 34; 130, 131; 145, 146, 147; 152) aufweist, die mit gegenseitigem Abstand um eine oder mehrere zweite Achsen, welche senkrecht zu der ersten Achse liegen, in der Weise angebracht sind, daß die Umfangsflächen der Walzen mit den nach innen weisenden Flächen der Scheiben in Eingriff stehen, wobei die oder jede zweite Achse zwischen den Walzen liegt; eine Betätigungseinrichtung zum Andrücken der Scheiben in Richtung auf die erste Achse, wodurch deren Flächen mit den Walzen-Umfangsflächen in antriebsübertragenden Reibungseingriff gebracht werden; und das Ubertragungsverhältnis verändernde Einrichtungen, welche eine Relativbewegung zwischen der Walzenanordnung und der Scheibenanordnung in Richtungen

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parallel zur ersten Achse, durch welche das Ubertragungsverhältnis des Getriebes variiert wird, bewirken.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Scheiben (33, 34; 130, 131; 152) vorgesehen sind, die um eine einzige zweite Achse drehbar sind.
3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Scheiben (145, 146, 147) vorgesehen sind, die mit gleichmäßigem Winkelabstand um die erste Achse angeordnet sind, wobei die zweite und die dritte Scheibe (146, 147) an demselben Bauteil angebracht sind und die Betätigungseinrichtung zwischen diesem Bauteil und der ersten Scheibe (145) wirksam ist, so daß alle Scheiben in Richtung auf die erste Achse gedrückt werden.
4. Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung in der Weise auf das durch das Getriebe übertragene Drehmoment anspricht, daß die auf die Scheiben aufgebrachte, diese in Richtung auf die erste Achse drückende Kraft der Summe der Eingangs- und Ausgangsdrehmomente des Getriebes proportional ist.
5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Scheibenanordnung (33, 34; 130, 131; 145, 146, 147 ; 152) als Ganzes in Abhängigkeit von dem übertragenen Drehmoment um die erste Achse schwenkbar angeordnet ist; und daß die Betätigungseinrichtung in der Weise auf das Schwenken der Scheibenanordnung um die erste Achse anspricht, daß die Kraft, welche die Scheiben in Richtung auf die erste Achse drückt, um so größer ist, je größer der Winkel ist, um den die Anordnung von einer Ruheposition aus verschwenkt.

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6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Scheiben, oder die erste Scheibe und das Bauteil (33, 34; 130, 131; 145, 146, 147; 152), an ersten bzw. zweiten Bauteilen angebracht sind, die teleskopartig angeordnet sind, wobei die Betätigungseinrichtung so angeordnet ist, daß die Bauteile aufeinander zu bewegt werden, wenn die Scheibenanordnung verschwenkt.
7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil wirksamen Kugel-Rampen-Mechanismus (43, 44, 47, 48, 63, 64) aufweist, wobei ein Verschwenken der Scheibenanordnung (33, 34; 130, 131; 145, 146, 147) ein Auflaufen der Kugel auf die Rampe und damit ein Zusammenbewegen der Bauteile bewirkt.
8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe (63, 64) zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil vorgesehen ist und um die oder eine zweite Achse verschwenkt wird, wenn das erste und das zweite Bauteil um die erste Achse schwenken.
9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampe (63, 64) durch einen Zapfen (65) beaufschlagbar ist, welcher das erste und das zweite Bauteil mit Spiel durchsetzt, wobei ein Ende des Zapfens an einem Rahmen des Getriebes in der Weise verankert ist, daß bei einem Schwenken des ersten und des zweiten Bauteiles um die erste Achse der Zapfen relativ zum Rahmen schwenkt und damit die Rampe um die zweite Achse verschwenkt.
10. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Scheibe, oder die erste Scheibe und das

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Bauteil (33, 34; 130, 131; 145, 146, 147; 152), an ersten und zweiten Bauteilen angebracht sind, die durch eine Schrauben-Mutter-Anordnung (79, 87), welche die Betätigungseinrichtung bildet, verbunden sind, wobei ein Schwenken des ersten und des zweiten Bauteiles (75, 76) um die erste Achse eine Betätigung der Schrauben-Mutter-Anordnung in der Weise, daß die Scheiben in Richtung auf die erste Achse bewegt werden, bewirkt.
11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kugelschraubenmutter-Anordnung vorgesehen ist.
12. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenkbewegung der Scheibenanordnung um die erste Achse einen Kolben (106; 115) in einem Zylinder in der Weise bewegt, daß ein Fließmitteldruck erzeugt wird, welcher die erste und die zweite Scheibe, gegebenenfalls auch die dritte Scheibe, falls eine solche vorgesehen ist, in Richtung auf die erste Achse drückt.
13. Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Scheibe, oder die erste Scheibe und das Bauteil (33, 34; 130, 131; 145, 146, 147; 152) an dem ersten bzw. zweiten Bauteil in Teleskopanordnung angebracht sind, wobei die Bauteile Teile eines Stößels bilden, dem von dem Zylinder aus das unter Druck stehende Fließmittel zugeführt wird, so daß die Bauteile zusammen und die Scheiben in Richtung auf die erste Achse gedrückt werden.
14. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung der Scheibenanordnung um die erste Achse den Ausgang einer Pumpe moduliert, welche einen Teil der Betätigungseinrichtung bildet und unter Druck stehendes

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Fließmittel zu einem Stößel fördert, welcher die Scheiben in Richtung auf die erste Achse drückt.
15. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung Einrichtungen zum Verschwenken der ersten bzw. zweiten Scheibe um dritte bzw. vierte Achsen aufweist, die parallel zur ersten Achse, jedoch diese versetzt, angeordnet sind, wobei die erste Achse zwischen der dritten und der vierten Achse angeordnet ist; und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Scheibenflächen mit den ümfangsflächen der Walzen in Eingriff drückt.
16. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche die Scheibenflächen mit den Umfangsflachen der Walzen in Eingriff drückt, eine Federeinrichtung aufweist.

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