DE2846546C2 - Stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Ein solches Getriebe ist durch die CH-PS 6 01 696 bekannt.

Bei derartigen Getrieben können alle Kegelscheiben axial verschiebbar sein und es können zu deren Abstützung zwei Steuerhebel vorgesehen sein, die mittig zwischen den Getriebewellen schwenkbar gelagert und auf der der Lagerung abgewandten Seite der Antriebswelle an einer Gewindespindel zur Einstellung und Änderung der Getriebeübersetzung angelenkt sein. Es genügt jedoch, wenn auf jeder Getriebewelle eine Kegelscheibe axial verschiebbar ist und diesen verschiebbaren Kegelscheiben dann gegen einen verstellbaren Steuerhebel abgestützt sind, der zwischen den Getriebewellen schwenkbar gelagert ist und entweder gerade oder in Z-Form ausgebildet ist.

Diese Kegelscheibengetriebe arbeiten nach dem heitigen Stand der Technik sehr zufriedenstellend. Sie gehören andererseits zu den kraftschlüssigen Übertragungsmitteln mit dem grundsätzlichen Nachteil, daß diese eine mehr oder weniger große Abweichung der eingestellten Übersetzung aufweisen, wenn man sie ausgehend Von einer bestimmten Übersetzung unterschiedlich belastet, d. h. unterschiedlich große Leistungen durch sie überträgt. Dies hat einmal gegenüber formschlüssig arbeitenden Übertragungsmittel seinen Grund darin, daß zwischen Kette und Scheiben Schlupf vorhanden ist, Mit diesem Schlupf ist nicht das Durchrutschen des Übertragungsmittels gemeint, das hier bei plötzlichen Drehmomentstößen auftreten kann. Vielmehr ist mit diesem Schlupf der Umstand gemeint, daß das Umsehlingungsmittel beim Durchlaufen des jeweiligen Kegelscheibenpaares nicht über einen konstanten Radius umläuft, sondern diesen Radius ändert, je nachdem, ob es von der unbelasteten Seite auf die belastete tritt (Abtrieb) oder ob es von der belasteten Seite auf die unbelastete Seite umläuft

ίο (Antrieb). Diese Radiusänderung bedingt ein radiales Wandern des Umschlingungsmittels während des Durchlaufs durch das Kegelscheibenpaar. Dieser so erläuterte Schlupf fünrt zu einer fallenden Kennlinie, was heißt, daß das Getriebe bei einer bestimmten Übersetzungseinstellung mit zunehmender Größe des übertragenen Drehmomentes zu niedrigeren Abtriebsdrehzahlen hin geht

Die andere, die Übersetzungskennlinie (Idealverlauf: Eingestellte Übersetzung konstant über den gesamten

zulässigen Lastbereich) beeinflussende Größe sind die bei keinem Getriebe wie überhaupt in der Technik nie völlig ausschließbaren Elastizitäten der belasteten Bauteile, wie z. B. die abstützenden mechanischen Übertragungsorgane. Selbst dann, wenn man diese belasteten Teile völlig überdimensionieren würde, was zu einem unwirtschaftlichen Getriebe führen würde, könnte man dieses Elastizitäten nicht völlig ausschließen. Die genannten Elastizitäten führen nun zu einer weiteren Änderung im Verlauf der Übersetzungskennli-

nie. Diese Änderung kann jedoch die vorstehend irn Zusammenhang mit dem Schlupf erwähnte fallende Kennlinie ergänzen, teilweise aufheben oder aber sogar überkompensieren, was jeweils von der Getriebekonstruktion und -art abhängt Dabei ist vor allem die

zuletzt genannte Überkompensation immer unerwünscht, weil dann das Getriebe mit steigender Belastung zu höheren Abtriebsdrehzahlen hin geht, was bei großen anzutreibenden Masken eine zunehmende Überlastung des Antriebes bewirkt und zu Drehschwingungen führen kann. Daher ist es grundsätzlich erwünscht, der Übersetzungskennlinie einen Verlauf zu geben, der wenigstens etwas fallend ist. Diese leicht fallende Kennlinie ergibt sich jedoch bei unterschiedlichen Getriebe" nicht von selbst, sondern man muß je nach Anwendungsfall ein Getriebe auswählen, das etwa den Kennlinienverlauf mit sich bringt, den der Anwender benötigt.

Aufgabe der Eifindung ist es daher, Kegelscheibengetriebe der eingangs genannten Art so abzuändern

und/oder zu ergänzen, daß eine gewollte Übersetzungskennlinie konstruktiv ohne große Mühen erreicht werden kann, wodurch außerdem insbesondere eine Möglichkeit angegeben werden soll, steigende Übersetzungskennlinien auszuschließen. Dabei soll, ausgehend von den bekannten Getrieben mit ihren jeweiligen konstruktiven Eigenarten, eine grundsätzliche Möglichkeit angegeben werden, die mit verhältnismäßig einfachen Mitteln die Korrektur und/oder gewünschte Einstellung der Übersetzungskennlinie erlaubt. Die Maßnahmen sollen sich auf die Gestehungskosten des Getriebes allenfalls in einem praktisch unbedeutenden

Umfange auswirken und einfache Bauformen darstellen.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde,

daß man durch drehmomentpföportionale, also belastungsabhätigige Stellvorgänge sehr kleiner Größenordnung, also im Bereich von oftmals nur wenigen ViKj mm, auf Übersetzungsänderungen sowohl bedingt durch Elastizitäten als auch durch den Schlupf Einfluß

nehmen kann, so daß dann in der Summe die gewünschte Übersetzungskennlinie erreicht wird.

Hiervon ausgehend, liegt die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß in der Maßnahme nach dem Kennzeichen des Hauptanspruches.

Damit ist es möglich, durch eine meist nur sehr geringfügige Verschiebung der betroffenen Kegelscheibe die Abweichung von der gewünschten Obersetzungskennlinie zu kompensieren bzw. rückgängig zu machen, die sich aus dem erläuterten Schlupf sowie den ι ο Elastizitäten des Getriebes ergibt. Damit ergibt sich einmal der Vorteil, Getriebe mit der gewünschten Übersetzungstreue zur Verfügung zu haben, unabhängig von der — natürlich zulässigen — Belastung, der das Getriebe bei der jeweils eingestellten und gewünschten Übersetzung unterworfen ist Damit ergibt sich zum anderen der Vorteil, daß nunmehr die in Rede stehenden Getriebe auch in solchen Fällen angewendet werden können, für die sie bisher ohne Nachteil nicht einsetzbar waren.

Hat man beispielsweise ein Getriebe, hei dem der oder die Steuerhebel auf der Antriebsseite durch eine Stellspindel abgestützt sind, so neigt dieses Getriebe bei zunehmender Belastung zu einer steigenden Übersetzungskennlinie, die unerwünscht ist. Hier ist also auf der Antriebsseite ein Steuerhebelarm weicher zu machen. Ist bei einem gleichartigen Getriebe die Stellspindel für die Steuerhebel auf der Abtriebsseite angeordnet, so wird das Getriebe eine sehr stark fallende Übersetzungskennlinie haben, so daß wenigstens ein Steuerhebeiarm auf der Abtriebsseite weicher zu machen ist. kt schließlich ein Getriebe mit einem Z-förmigen Steuerhebel vorhanden, der zwischen den Getriebewellen auf einer Stellspindel gelagert ist, so neigt dieses wegen des über I liegenden Spreizkraftverhältnisses zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite dazu, eine fallende Übersetzungskennlinie zu haben, deren Verlauf durch weichere Ausbildung des Stützhebels auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite verstärkt oder teilweise kompensiert werden kann.

Die Ansprüche 2 bis 4 geben Möglichkeiten an, wie sich die erfindungsgemäße Maßnahme auf einfache Weise in die Tat umsetzen läßt.

Die Erfindung und ihre Einzelheiten sind nachfolgend anhand -:eichnerisch dargestellte' Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein mechanisches Kegelscheibengetriebe mit Abstützung der Kegelscheiben gegen Steuerhebel und einer Anpreßeinrichtu,">g auf der Antriebswelle,

Fig. 2 bis 5 einen Steuerhebelarm des Getriebes gemäß F i g. I in verschiedenen Arbeltsstellungen und Ausführungen und

F i g. 6 ein Diagramm zur Darstellung der erfindungsgemäßen Übersttzungskorrektur.

Gemäß Fig. I sind in einem Getriebegehäuse 1 eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 3 angeordnet, auf denen Kegelscheiben 4 bis 7 sitzen, zwischen denen ein Zugmittel 8 umläuft.

Die abtriebsseitigen Kegelscheiben 6 und 7 sind gegenseitig axial verschiebbar, jedoch durch eine Paßfeder 9 gegenüber der Welle 3 undrehbar. Demgegenüber sind die Kegelscheiben 4 und 5 grundsätzlich dadurch gegenüber der Welle 2 drehbar und axial verschiebbar, gegenseitig aber nicht verdrehbar, daß die Kegelscheibe 4 die Welle 2 mit einer Hülse 10 umfaßt, auf der die Kegelscheibe 5 verschiebbar, aber ntitiplst einer Paßfeder i 1 undrehbar gehalten ist,

r.i- Abstellung der Kegelscheiben 4 bis 7 und damit das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Getrie'uewellen wird durch Steuerhebel 12 und 13 bestimmt. Diese sind um mittig zwischen den Wellen 2 und 3 angeordnete Zapfen 14 und 15 schwenkbar, die von Böcken 16 und 17 gebildet werden, welche ihrerseits auf einer Gewindespindel 18 mit gegenläufigen Gewinden sitzen, die ebenfalls drehbar im Gehäuse 1 gelagert ist. Die Verstellbarkeit der Böcke 16 und 17 mittels der Gewindespindel 18 dient dazu, verschleißbedingt entstehende Toleranzen und Ungenauigkeiten im Laufe der Zeit durch Nachstellen der Schwenklager für die Steuerhebel 12 und 13 zu kompensieren.

Die Verschwenkung der Steuerhebel 12 und 13 zur Änderung der Getriebeübersetzung erfolgt durch eine Stellspindel 19, die parallel zur Welle 2 im Getriebegehäuse 1 drehbar gelagert ist und beispielsweise mittels eines Handrades 20 gedreht werden kann, wobei die Stellspindel 19 gegenläufige Gewinde 21 und 22 aufweist, mittels derer Böcke 23 und 24 verstellbar sind, die die Steuerhebel 12 und 13 iiu--r Zapfen 25 und 26 schwenkbar halten.

Die Kegelscheiben 4 bis 7 sind gegen die Steuerhebel 12 und 13 über Drehlager 27 bis 30 und Muffer 31 bis 33, Wälzkörper 44, einen Stützring 41 und eine Muffe 34 abg>.btützt, an die die Steuerhebel über Zapfen 35 bis 38 schwenkbar angelenkt sind.

Die Drehübertragung zwischen Kegelscheibe 4 und damit auch der Kegelscheibe 5 einerseits und der Welle 2 andererseits erfolgt über eine Einrichtung zur Erzeugung drehmoment- und übersetzungsabhängiger Anpreßkräfte zwischen den Kegelscheiben und dem Zugmittel 8.

Zur Bildung dieser Anpreßeinrichtung ist nach F i g. 1 die Kegelscheibe 4 um eine Nabe 40 erweitert und es ist dieser axial gegenüberliegend ein Stützring 41 angeordnet, außerdem ist dazugehörend die Kurvenmuffe 42 unverschiebbar und unverdrehbar durch Sprengringe 46 und Paßfeder 39 auf der Welle 2 festgelegt. Die Nabe 40 hat mehrere rechteckige Einschnitte, in die die zur Drehmomentübertragung dienenden Wälzkörper 44 eingesetzt sind. Der Stützring 41 wurde zur Abstützung und Kraftumlenkung mit einer Schrägringfläche 43 versehen. Außerdem hat diese einen Ansatz 45 zur Überlaufsicherung der Wälzkörper 44. Der nähere Aufbau dieser Anpreßeinrichtung ergibt sich aus der DE-PS 25 39 094 und soll hier nicht weiter ins einzelne gehend erläutert werden.

Während die Kegelscheiben 5 bis 7 gegen ihre Steuerhebel 12 und 13 in Axialrichtung fest abgestützt sind, findet di··¹ Abstützung der Kegelscheibe 4 unmittelbar über die Anpreßeinrichtung gegen den Steuerhebel 13 statt, indem durch Einleitung eines D. ehmomentes in die Welle 2 zwischen der Kurvenmuffe 42 einerseits sowie der Nabe 40 andererseits 'jnd der Kegelringfläche 43 Kräfte entstehen, die eine in Umfangsrichtung und eine in Axialrichtung der Welle 2 gehende Komponente aufweisen, wobei die in Axialrichtung gehende Kraftkomponente die Kegelscheibe 4 in Axialrichtung abstützt, während die in Umfangsrichtung gehende Kraftkomponente für die Mitnahme der Kegelscheibe 4 und damit auch der Kegelscheibe 5 sorgt.

Der Steuerhebel 13 ist zwischen der Antriebswelle 2 Und der StellspVidel 19 in der oberen Hälfte der Anlenkung an den Zapfen 25 des Bockes 23 mit einem Schlitz 47 versehen. Dieser Schlitz 47 erhöht die Elastizität des Armes des Steuerhebels 13 zwischen den Zapfen 15 und 25, d. h., daß der Arm unter der Wirkung

der von den Steuerhebeln aufzunehmenden Spreizkräfte an den Kegelscheiben stärker durchgebogen wird als die anderen Arme der Steuerhebel 12 und 13.

Aus dieser konstruktiven Gestaltung ergibt sich folgende Wirkungsweise des dargestellten Getriebes:

Am Handrad 20 wird die Sollübersetzung des Getriebes eingestellt, wie sie in F i g. 11 durch eine waagerechte Linie gekennzeichnet ist. Die Übersetzungskennlinie eines Getriebes setzt sich aus folgenden Anteilen zusammen:

1. Dem Schlupf und

2. aus der Nachgiebigkeit der Abstützorgane.

Der Schlupf wirkt immer senkend auf die Abtriebsdrehzahl und ergibt eine fallende Kennlinie. Diese Kennlinie ist bei starker Ausprägung unerwünscht und wird durch die Elastizitäten in der Abstützung je nach Getriebekonstruktion noch verstärkt — dann ergibt sich die Kennlinie a in F i g. 6 — oder vermindert bzw. sogar überkompensiert, was im letzten Falle eine steigende Kennlinie — b in Fig.6 — ergibt, wenn der Übersetzungsanstieg infolge der Nachgiebigkeit größer ist als der Übersetzungsabfall infolge des Schlupfes.

Beim vorliegenden Getriebe ist es ohne die Einschlitzung 47 so: Wird das Drehmoment auf der Antriebsseite also in die Welle 2, eingeleitet, so entsteht durch die Anpreßeinrichtung eine Axialkraft, die einerseits über die Scheibe 4 auf das Zugmittel 8 wirkt und dieses auf größere Laufkreise verschiebt, und andererseits auf die Steuerhebel wirkt. Gleichzeitig wird das Zugmittel am Abtrieb in den Scheibenkeil hineingezogen. Das ist möglich, weil die Kegelscheiben am Abtrieb endständig gelagert sind, so daß sich die Steuerhebel dort stärker durchbiegen als am Antrieb, wo die Steuerhebel zusätzlich über die Zapfen 25,26 der Verstellspindel 19 gelagert sind. Da die Laufradien am Abtrieb kleiner und am Antrieb größer geworden sind, wird der Übersetzungsabfajl durch den Schlupf mehr oder weniger durch diesen Übersetzungsanstieg aufgehoben. 1st der so erzeugte Übersetzungsanstieg größer als der durch den Schlupf verursachte Übersetzungsabfall, so ergibt sich eine steigende Kennlinie gemäß b in Fig.6.

Diese steigende Kennlinie ist, wie bereits eingangs erwähnt, auf jeden Fall unerwünscht. Wird nun die Einschlitzung 47 vorgesehen und damit der antriebssei-

(o tige Arm des Steuerhebels 13 nachgiebiger gestaltet, so kann über diese Elastizität eine Anpassung derart erfolgen, daß eine nur noch schwach fallende Übersetzungskennlinie vorhanden ist, wie sie in Fig. 11 mit c bezeichnet ist. Diese schwach fallende Kennlinie erlaubt einen stabilen Betrieb.

Die Einschlitzung 47 hat also die Folge, daß der zugehörige Hebel mehr ausweicht und um den Drehpunkt 15 mit seinem freien Ende die Kegelscheibe 6 auf das Umschlingungsmittel zu bewegt und es damit

auf größere Laufkreise bringt. Auf diese Weise ist also die in Fig. 11 mit ^bezeichnete Übersetzungskennlinie zu einer Kennlinie korrigiert, die in Fig.6 mit c bezeichnet ist.

F i g. 2 zeigt den oberen Arm des Steuerhebels 13

gemäß Fig. 1 noch einmal in vergrößerter Darstellung und in unbelastetem Zustand, während Fig.3 diesen Arm des Steuerhebels 13 in belastetem Zustand zeigt.

Am gleichen Arm zeigt F i g. 4 eine Einrichtung zur Begrenzung der Durchbiegung. Diese besteht aus einem

auf der linken Seite bei 48 angeschweißten Bügel, der auf der anderen Seite einen Steg 49 mit darin verstellbarer Schreibe 50 aufweist, über deren Einstellung die Spreizung des Schlitzes 47 begrenzt werden kann.

Schließlich zeigt F i g. 5, wie der bezogen auf F i g. 1 obere Arm des Steuerhebels 13 auch durch Reduktion seines Querschnittes bei 51 elastischer gestaltet werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Stufenlos einstellbares Kegelscheibengetriebe mit je zwei auf der An- und Abtriebswelle angeordneten Kegelscheiben und zwischen diesen umlaufendem Übertragungsmittel, wobei die Kegelscheiben jeden Paares wenigstens mittelbar drehfest miteinander und mit ihrer Welle verbunden sind sowie wenigstens eine Kegelscheibe auf jeder Welle zur Einstellung und Änderung der Getriebeübersetzung axial verschiebbar und in Axialrichtung gegen einen verstellbaren Steuerhebel abgestützt ist, und wobei zur Drehmoment- oder drehmoment- und übersetzungsabhängigen Erzeugung der Anpreßkräfte die Drehfixierung wenigstens eines Kegelscheibenpaares auf seiner Welle über eine umlaufende mechanische Anpreßeinrichtung und damit zusammenarbeitender Wälzkörper erfolgt, gegen die die benachbarte Kegelscheibe abgestützt ist und die ihrerseits axial gegen den Steuerhebel über einen Stürzring abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Steuerhebelarm eine geringere axiale Stützfähigkeit aufweist als die übrigen Steuerhebelarme.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm eine Längseinschlitzung (47) aufweist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längseinschlitzung (47) mit einem verstellbaren Anschlag (48 bis 50) zur Begrenzung ihrer Aufweitung versehen Lc.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm einen fe jringeren Querschnitt (51) aufweist als die anderen Arme.