DE2825730C2 - Stufenlos einstellbares Reibrollengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Reibrollengetriebe mit den im Oberbegriff des Patentanspruches genannten Merkmalen.

Ein derartiges Reibrollengetriebe ist aus der CH-PS 82 150 bekannt. Bei diesem bekannten Reibrollengetriebe ist die erste Kraftübertragungsfläche mit der zweiten Kraftübertragungsfläche der kegeligen Reibrolle identisch, und sie werden von einer zweiten Kegelfläche der Reibrolle gebildet. Demzufolge sind die Winkelbeziehungen zwischen den von Eingangs-, Ausgangsund Reaktionsglied auf die Reibrolle ausgeübten Kräften unveränderlich. Dadurch bleibt das Verhältnis zwi- sehen diesen Kräften über den gesamten Drehzahlbereich konstant. Die von Eingangs-, Ausgangs- und Reaktionsglied auf die Reibrolle ausgeübten Kräfte steigen daher mit dem Drehmoment der Abtriebswelle linear an. Ein derartiges lineares Ansteigen der Anpreßdrücke proportional zu der von der Andrückvorrichtung auf die als Fingangsglied dienende Kraftübertragungsscheibe ausgeübten Axialkraft ist aber unerwünscht. Wenn die Andrückvorrichtung zwischen den Reibrollen und dem Eingangs-, Ausgangs- und Reaktionsglied so ausgelegt ist, daß die Anpreßdrücke bei geringer Drehzahl und hohem Drehmoment der Abtriebswelle ausreichend groß sind, um einen unzulässig hohen Schlupf zu verhindern, dann sind sie bei großer Drehzahl und geringem Drehmoment der Abtriebswelle zu groß. Obermäßig große Anpreßdrücke führen aber zu einer hohen Flächenpressung und zu einem erhöhten Rollwiderstand, was entsprechende mechanische Verluste zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Reibrollengetriebe dahingehend weiterzubilden, daß im gesamten Drehzahlbereich die Anpreßdrücke zwischen den Reibrollen und dem Eingangs-, Ausgangs- und Reaktionsglied gerade so groß sind, um einen unzulässigen Schlupf zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

Diese Merkmale haben zur Folge, daß die Richtung der von der Kraftübertragungsscheibe auf die Reibrollen ausgeübten Kraft eine Funktion des Verhältnisses zwischen der Drehzahl der Antriebs- und der Abtriebswelle ist. Diese Kraft steigt unterproportional zu der von der Andrückvorrichtung erzeugten Axialkraft an. Da die Winkelbeziehungen zwischen den von Eingangs-, Ausgangs- und Reaktionsglied auf die Reibrolle übertragenen Kräfte veränderlich sind, ändert sich auch das Verhältnis zwischen diesen Kräften über den Einstellbsreich des Reibrollengetriebes. Diese Änderung erfolgt dabei so, daß bei hinreichend großem Anpreßdruck zwischen den Reibrollen und dem Drehzahlstellring ein übermäßig großer Anpreßdruck zwischen den Reibrollen und dem Laufring und der Kraftübertragungsscheibe vermieden wird. Unter einem hinreichend großen Anpreßdruck ist derjenige Druck zu verstehen, bei dem ein übermäßiger Schlupf zwischen den Reibrollen und Eingangs-, Ausgangs- und Reaktionsglied verhindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel des stufenlos einstellbaren Reibrollengetriebes nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Querschnitt eines stufenlos einstellbaren Reibrollengetriebes,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der im Reibrollengetriebe nach F i g. 1 auftretenden Kräfte, die den Reibeingriff zwischen den einzelnen Teilen sicherstellen, abhängig von der Stellung des Drehzahlstellrings,

F i g. 3 einen senkrechten Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des stufenlos einstellbaren Reibrollengetriebes.

In F i g. I ist ein Elektromotor 1 zum Antrieb eines stufenlos einstellbaren Reibrollengetriebes vorgesehen und eine Eingangswelle 3 des Reibrollengetriebes ist unmittelbar mit der Motorwelle 2 verbunden. Eine Ausgangswelle 4 des Reibrollengetriebes ist koaxial zur Eingangswelle 3 vorgesehen. Die Kraftübertragung von der Eingangswelle 3 zur Ausgangswelle 4 ist durch eine Kraftübertragungsscheibe 5, eine Vielzahl konischer Rollen 6, einem an einer Trommel 8 befestigten Drehzahlstellring 7, Kugeln 9 in einer Kugelführungsnut und eine Andrückvorrichtung 10 hergestellt. Die Kraftübertragungsscheibe S ist mit der Eingangswelle 3 mittels einer Keilverbindung fest verbunden. Zur Vereinfachung der Andrucksweise sei die oben erwähnte konische Rolle einfach als Rolle bezeichnet. Es ist eine drehmomentabhängige Andrückvorrichtung 10 vorgesehen. Diese Vorrichtung wird, wie an sich bekannt, durch zusammenwirkende Nocken und Kugeln gebildet und erzeugt eine zu dem von der Ausgangswelle 4 übertragenen Drehmoment proportionale Axialdruckkraft Die von der Andrückvorrichtung 10 erzeugte Axialdruck-

kraft wird durch ein Axialdrucklager 11 auf die Kraftübertragungsscheibe 5 übertragen. Ein an einem Getriebegehäuse 113 befestigter Laufring 12 steht durch Reibung mit einer ebenen ersten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 15 in Eingriff, die von der Grundfläche der konischen Rolle 6 gebildet wird. Die erste Kraftübertragungsfläche 15 kann eine leicht konische Fläche aufweisen. Die Rolle 6 ist an ihrer Basis mit einer zweiten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 16 versehen, die durch Reibung mit der oben genannten Kraftübertragungsscheibe 5 in Eingriff steht Während die erste ringförmige Kraftübertragungsfläche eine ebene oder beinahe ebene Fläche ist, ist die zweite ringförmige Kraftübertragungsfläche eine Fläche von gekrümmtem Querschnitt.

Die zweite Kraftübertragungsfläche steht mit einer ringförmigen Kraftübertragungsfläche 17 von gekrümmtem Querschnitt an der Kraftübertragungsscheibe 5 in Reibeingriff. Die Krümmungsmitte^punkte der obigen Kraftübertragungsflächen !6 und 17 liegen bezüglich des zwischen ihnen liegenden Reibeingriffs auf der gleichen Seite oder anders ausgedrückt, die eine Fläche ist konkav und die andere konvex. Der Winkel zwischen der erzeugenden Linie einer konischen Reibfläche 14 an der Rolle 6 und der ersten ebenen ringförmigen Kraftübertragungsfläche 15 ist gleich oder ungefähr gleich dem Kegelwinkel des Konus der konischen Reibfläche 14.

Wird durch die Andrückvorrichtung 10 eine Kraft über das Axialdrucklager 11 auf die Kraftübertragungsscheibe 5 übertragen, dann dringen die Rollen 6 in den Zwischenraum zwischen dem Drehzahlstellring 7 und dem Laufring 12 nach Art eines Keiles ein. Wegen der keilförmigen Eingriffsbewegung der Rollen 6 braucht durch die Andrückvorrichtung 10 nur eine geringere Axialkraft erzeugt zu werden. Anders ausgedrückt, durch die beschriebene Anordnung und Ausbildung der Einzelteile können die für den Reibeingriff zwischen dem Drehstellring 7 und der konischen Oberfläche 14 der Rolle 6 und zwischen dem Laufring 12 und der ersten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 15 auf der Rolle 6 notwendigen Kräfte durch eine verhältnismäßig kleine Kraft von der Andrückvorrichtung 10 erreicht werden. An den vorstehend erwähnten Reibeingriffen müssen verhältnismäßig große Kräfte auftreten, da die zu übertragenden Drehmomente groß sind. Andererseits ist am Reibeingriff zwischen der zweiten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 17 an der Rollenbasis und der Kraftübertragungsscheibe 5 keine große Kraft notwendig, da das dort auftretende Drehmoment verhältnismäßig klein ist. Die Eingangswelle 3 läuft mit konstanter hoher Drehzahl und das von ihr abgegebene Drehmoment ist verhältnismäßig klein. Obwohl die durch die Andrückvorrichtung 10 erzeugte Kraft relativ klein ist, kann der am Reibeingriff zwischen der Kraftübertragungsscheibe 5 und der zweiten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 17 an der Rollenbasis auftretende Flächendruck groß werden. Um dies zu vermeiden, erfolgt der Reibeingriff zwischen der konvexen Oberfläche der Kraftübertragungsscheibe 5 und der konkaven Oberfläche der zweiten ringförmigen Kraftübertragungifläche 17 an der Rollenbasis, d. h. über eine große Reibeingriffsfläche. Braucht durch die Andrückvorrichtung nur eine kleine Kraft erzeugt zu werden, dann brauchen im Getriebegehäuse und den in diesem angeordneten Lagern nur kleine Kräfte aufgenommen zu werden. Wodurch das Getriebegehäuse leicht gebaut werden kann und die Lebensdauer des Reibrollengetricbes erhöht wird.

Die Rollen 6 sind über ihre Achsen 18 auf einem Rollenträger 19 gelagert.

Die auftretenden Kräfte an der· Reibeingriffsrollen sind abhängig von der Schaltstellung des Drehzahlstellrings 7, wie in F i g. 2 gezeigt In dieser bedeuten Ta und Tb zwei Schaltstellungen des Drehzahlstellrings 7. Ein Verschieben des Drehzahlstellrings von der Schaltstellung Ta in die Schaltstellung Tb bedeutet eine Erhöhung der Drehzahl der Ausgangswelle 4. Die zwischen der zweiten Kraftübertragungsfläche 16 an der Rollenbasis und der Kraftübertragungsfläche 17 der Kraftübertragungsscheibe 5 wirkende Kraft und die zwischen der ersten Kraftübertragungsfläche 15 der Rolle 6 und dem Laufring 12 wirkende Kraft sowie die z-wischen der Rolle 6 und dem Drehzahlverstellring 7 wirkende Kraft ist durch die Vektoren Fi, Fi bzw. Fi dargestellt. Die Wirkungsrichtungen dieser Vektoren sind die Normalen an die Tangentialflächen an den Eingriffsstellen. Die Größe des Kraftvektors F\ ist zu dem von der Ausgangswelle 4 übertragenen Drehmoment proportional. Wird das von der Ausgangswelle 4 übertragene Drehmoment größer, wenn die Drehzahl der Ausgangswelle 4 kleiner wird, dann werden die Kräfte Fi, Fi und Fj kleiner, wenn der Drehzahlstellring 7 in der Schaltstellung Ta ist im Vergleich dazu, wenn er in der Schaltstellung Tb ist Wie schon erklärt, wird bei diesem stufenlos einstellbaren Reibrollengetriebe, falls ein notwendiger und hinreichender Anpreßdruck bei hoher Drehzahl auftritt, der Anpreßdruck bei niedriger Drehzahl zu klein sein und Schlupf verursachen. Tritt bei dem Reibrollengetriebe ein notwendiger und hinreichender Anpreßdruck im Falle der kleinsten Drehzahl auf, dann ist der Anpreßdruck bei hoher Drehzahl größer als für die Reibeingriffe notwendig ist. Das Auftreten eines zu hohen Anpreßdruckes ist unvermeidbar, jedoch kann die auftretende Flächenpressung des Reibeingriffs der zweiten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 16 am Basisteil der Rollen mit der Kraftübertragungsfläche 17 der Kraftübertragungsscheibe 5 durch die beschriebene Ausbildung verringert werden. Dies erfolgt durch Abstimmung der Krümmungsradien der ringförmigen Kraftübertragungsflächen 16 und 17.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des stufenlos einstellbaren Reibrollengetriebes nach der Erfindung. Während der Laufring 12 bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform stationär ist, ist der Laufring 12' in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform drehbar und mit dem Ausgangsglied verbunden. Der Drehzahlstellring 7 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform drehbar mit dem Ausgangsglied verbunden, während der Drehzahlstellring T in der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform stationär angeordnet ist. Nebenbei bemerkt ist bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform die Drehzahl der Ausgangswelle 4 Null, wenn der Drehzahlsteliring 7 seine äußerste linke Schaltstellung einnimmt, wogegen im Fall der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform die Drehzahl der Ausgangswelle 4 Null ist, wenn der Drehzahlstellring T in seiner äußersten rechten Schaltstellung ist. In dieser Schaltstellung liegt der Reibeingriff des Drehzahlstellrings 7 bzw. T mit der Kegelfläche 14 auf dem gleichen Rollenradius wie der Reibeingriff zwischen dem Laufring 12 bzw. 12' und der ersten Kraftübertragungsfläche 15 an der Reibrolle 6.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stufenlos einstellbares Reibrollengetriebe mit einer auf einer Eingangswelle drehfesten, axial ver- schiebbaren Kraftübertragungsscheibe, einer zur Eingangswelle koaxialen Ausgangswelle, auf der eine abhängig vom Ausgangsdrehmoment eine Axialkraft auf die Kraftübertragungsscheibe erzeugende Andrückvorrichtung vorgesehen ist, mit mehreren zur Wellenachse geneigte Drehachsen und Reibflächen aufweisenden Reibrollen, die mit einer an der Kraftübertragungsscheibe gebildeten komplementären Kraftübertragungsfläche und mit einer Reibfläche eines Laufrings zusammenwirken und die je- is weils mit einer konischen Reibfläche mit einer Reibfläche eines in Axialrichtung der Welisn verschiebbaren Drshzahlstellrings in Eingriff stehen, wobei der Laufring entweder als Reaktionsglied ortsfest oder mit dem Ausgangsglied verbunden ist und dementsprechend der Drehzahlstellring entweder mit dem Ausgangsglied verbunden oder drehfest ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste ebene ringförmige Kraftübertragungsfläche (15) an den Reibrollen (6) die Kegelbasis eines die konische Reibfläche (14) zum Zusammenwirken mit dem Laufring (12) enthaltenden Kegelmantels bildet, die im wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse der Reibrollen (6) angeordnet ist, und daß eine zweite ringförmige Kraftübertragungsfläche (16) an einer konkaven, zur Rollenachse koaxialen Mantelfläche eines an der Kegelbasis der konischen Reibfläche (14) jeder Reibrolle (6) angesetzten Teils für das Zusammenwirken mit der entsprechend konvex ausgebildeten Kraftübertragungsfläche (17) an der Kraft- Übertragungsscheibe (5) vorgesehen ist, deren Kraftübertragungsfläche (17) gegen den durch die Reibfläche am Laufring (12, 12') und am Drehzahlstellring (7 bzw. T) gebildeten Kegelwinkel gerichtet ist.

   40