DE3002034A1

DE3002034A1 - Schwenkrollen-reibgetriebe

Info

Publication number: DE3002034A1
Application number: DE19803002034
Authority: DE
Inventors: Anton 8080 Fürstenfeldbruck Link
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1981-07-23

Description

SchwenKrollen-Reibgetriebe
Die Erfindung betrifft ein SchwenKrollen-Reibgetriebe niit einer Antriebs- und Abtriebsreibscheibe mit konkaven Isnantelprofilen und koaxialer Anordnung und zwischen diesen schwenkbar angebrachte Schwenkrollen mit konvexen Mantel profilen kleiner Krummungen, die mit der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe reibschlüssig verbunden sind, und eine mathematische Beziehung der Mantellinien mit variaoler Krümmung auf der Antriebs- und Abtriebsreiescheibe zum Radius r der Schwenkrolle und zum Abstand B zwischen Getrie= beachse und Schwenkachse der Schwenkrolle.
Die Anwendung der Erfindung bezieht sich auf ortsfeste Anlagen der chemischen Industrie und des EaschinenDaues wie Werkzeugmaschinen, wo stufenlose Drehzåhlveränderungen erforderlich sind; aber auch auf bewegliche Maschinen= anlagen. Beim Beschleunigen von Kraftfahrzeugen z. B.
kann die volle Motorleistung infolge stufenlos regelbarer Drehzahl des Schwenkrollen-Reibgetriebes und bei jeder Fahrzeuggeschwindigkeit das gröxte Drehmoment eingesetzt werden.
Bei einem bekannten Getriebe dieser Gattung (US-Patentschrift 2734389) ist nach einem zeicnnerischen Verfahren das Mantelprofil in der WeLse abgewickelt, da, die Tangenten an den Mantellinien in den Beruhrungspunkten der Reibscneiben und der Schwenkrollen durch den Schnittpuntt i-hrer Drehachsen gehen.
Der Nachteil genannten Getriebes besteht darin, daiä sich die Darstellung der Mantellinien ausschlieblich auf ein zeichnerisches Verfahren stützt, was dem neuzeitlicnen Stand der Getriebe technik dieser Art abträglich ist. Ferner gibt es Keine technischen Mittel zur Bearbeitung der metallischen blantelprofile, welche aie erfindungsgeLaSe Ansprüche erfüllen könnten. Außerdem birgt die zeichnerische Konstruktion der geschlossenen Beg-renzilngsturve cer rotationssymmetrischen Werkstücke - genannt Antriebs- und Abtriebsreibscheibe - erhebliche Abweichungen von der theoretiscnen Soll-hurve in sich.
Bei einem weiter bekanntgewordenen stufenlos einstellbaren Reibscheiben-Regelgetriebe (Offenlegungsschrift 2807971) werden nach Anspruch 1 die Mantelprofile so ausgebildet, daß der Schnittpunkt (S) der Rotationsachsen aller Scheiben zugleich Schnittpunkt der Mantellinien (Tangenten) an den Abwälzpunkten (U) ist. Diese Forderung ist schon bekannt und ist in der einschlägigen Fachliteratur sowie in verschiedenen Patentschriften behandelt worden. Ferner fehlt das entscheidnde Merkmal, wonach die erfindungsgemäßen Erkenntnisse erfüllt werden können. Im ubrigen gibt es handelsübliche Getriebe dieser Gattung, deren Antriebs-und Abtriebsscheibe drehsicher und axial verschiebbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwenkrollen-Reibgetriebe zu schaffen, bei dem die Leistungsubertragung aufgrund der vollendeten Formgebung in theoretischem Sinne wie auch in der praktischen Herstellung der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe durch reine Wälzbewegung in den Reib= paarungen erfolgt.
Ausgehend von einem Schwenkrollen-Reibgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung, ist die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den Größen des Schwenkrollen-Reibgetriebes, dem Radius r der Schwenkrolle mit seinen Mittelpunktskoordinaten mi; ni und dem Abstand B der Schwenk= achse zur gemeinsamen Getriebeachse von der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe die Funktionsgleichung zur vollständigen Abwicklung der Mantellinien auf der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe gegeben sind, wobei jedem yi der Ordinatenachse ein xi der Abszissenachse zugeordnet ist. Darüber hinaus ist nach der Erfindung mittels Wertepaare ( 1), (1=0,1,2,...,w), ein die Mantel= linien nach mathematischer Gesetzmäßigkeit hinreichend genau darstellendes Polynom wie wahlweise nach und mit geeigneten Gewichten pl herzuleiten und daraus die Faktoren aO, a1 , a2 au sowie bo, b1 , b2, ... bv zu bestimmen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die explizit dargestellten Variablen durch die Zuordnung geometrischer Cetriebegrößen und und (Tangentenrichtung) (9) in untereinander verbundener Weise bestimmt.
.Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daM die Tangenten an den Berührungsstellen Pi zwischen der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe mit mathematisch hinreichend genauer Abbildung der Mantellinien und den Schwenkrollen in jeder -beliebigen Drehzahl-Regelstellung der Schwenkrollen sich im Schnittpunkt SO mit der Getriebeachse der Antriebs-und Abtriebsreibscheibe und der Schwenkrollen-Drehachse schneiden.
Nach weiterem Merkmal wird die Aufgabe dadurch gelöst, dab in der Zusammenstellung der erfindungsgemäen spezifischen Getriebegrößen ein Verfahren zur Steuerung von Bearbeitungs maschinen liegt.
Es bedeuten: x0 eine unabhängige Variable und cO ein Parameter.
Definition der Vorzeichen vor der Quadratwurzel in der Funktionsgleichung (6): "+" bezieht sich auf Größen rechts von der Schwenkrollen-Drehachse mit dem Index i=1 und "-" auf Größen links von der Schwenkrollen-Drehachse mit dem Index i=2, wobei die Richtung der Schwenkrollen-Drehachse vom Nullpunkt 0 wegführend, festgelegt ist.
Der erfindungsgemäße Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Spitzen der mittleren Wälzkegel in den Berührungs= stellen zwischen Antriebs- und Abtriebsreibscheibe und Schwenkrollen tangierend, mit dem Schnittpunkt So der gemeinsamen Getriebeachse von Antriebs- und Abtriebsreib= scheibe einerseits und der Schwenkrollen-Drehachse der mit ihnen zusammenwirkenden Schwenkrollen andererseits nach mathematischer Gesetzmäßigkeit zusammenfallen.
Darüber hinaus ist es nach der Erfindung möglich, die Mantelerzeugenden der Antriebs- und Abtriebsreibscheiben mit elektronisch gesteuerten Bearbeitungsmaschinen so herzustellen, daß auf.Grund der genau hergestellten Mantellinien der Antriebs- und Abtriebsreibscheiben eine reine Wälzbewegung der Reibradpaarungen erreicht wird; damit wird die Reibleistung verringert una die Übertragungs= leistung naturgemäß erhöht. Ferner wird durch die Erfindung ein Getriebe ganannter Art geschaffen, bei dem weitgehendst eine gleichmäßige Abnutzung an der Antriebs- und Abtriebs= reibscheibe und den Schwenkrollen erfolgt, weil sich inre Wälzebenen stetig mit der Änderung des Ubersetzungsver hältnisses axial verschieben und somit eine diesbezügliche bleibende Formgenauigkeit ihrer Mantelprofile und eine längere Lebensdauer des Schwenkrollen-Reibgetriebes bewirken Außerdem wird von einer bestimmten Form der variablen Mantellinien-Krümmung von der Antriebs- und Abtriebsreib= scheibe ausgegangen, wonach der Radius an den Schwenltrollen so bemessen werden kann, da; der zulässige Höchstwert aer Druckbeanspruchung und der zulässige Grödtwert der relativen Verlustleistung in den gemeinsamen ortlichen Beansprucnuneen der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe und der Schwer.klollen bei der Leistungsübertragung optimal zusammenwirken.
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß bei Motorfahrzeugen durch die mögliche Einsetzung des größten Drehmomentes bei Jeder Fahrzeuggeschwindigkeit der Treibstoffverbrauch auf Minimalwerte reduziert und die Fahrzeugleistung wesentlich verbessert wird. Insofern sind geringere Getriebegeräusche und eine bessere Nutzung uer Bremswirkung des Motors zu erwarten, als der hohe Saugrohr= unterdruck zum Zwischenscnalten im Schiebebetrieb auf ein größeres Übersetzungsverhältnis verwendet werden kann.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt: Fig.1 ein Schwenkrollen-Reibgetriebe im Schnitt; Fig.2 ein Koordinatensystem mit sogenannten geometrischen Größen des Schwenkrollen- Reibgetriebes und den ihnen zugeordneten Indizes.
In einem teilbaren Gehäuse 1 sind zwei Wälzlagersätze 2 angebracht, die koaxial jeweils einseitig eine Antriebswelle 3 und eine Abtriebswelle 4 aufnehmen, während ihre einander zugewandten Enden in einem Wälzlagersatz 5 gelagert und aber einen Lagerfu 6 im Gehäuse 1 abgestutzt sind. Auf der Antriebswelle 3 ist eine Antriebsreibscneibe 7 mit einer Kurvenscheibeneinheit 8 axial verschiebbar angeordnet und auf der Abtriebswelle 4 ist eine Abtriebsreibscheibe 9 angebracht. Die Antriebs- und Abtriebsreibscheibe 7;9 sind jeweils auf ihrer An- und Abtriebswelle 3;4 torsionssicher gelagert. Symmetrisch um die Getrieoeachse 10 sind Schwenkrollen-Anordnungen 11 jeweils um eine Schwenkachse 12 schwenkbar in einem zur Getriebeachse 10 torsionsge= sicherten Rahmen 13 gelagert, wobei die Schwensacnsen 12 -die Getriebeachse 10 im AbstandB kreuzen. Die Schwenkrollen-Anordnungen 11 sind jeweils mit einer Schwenkrolle 14 ausgerustet, die infolge eingeprägter Kräfte ocier durch die Betriebslast mit der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe 7;9 in ständigem Kontakt stehen. Sowohl die Antriebs- und Abtriebsreibscheibe 7;9 als auch die Schwenkrollen 14 sind aus hochwertigem Stahl und ihre Mantellinien 15;16 der Mantelprofile gehärtet und feinstbearbeitet. Bei-der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe 7;9 weist die konkave Mantellinie 15 eine variable Krümmung auf;bei der Schwenkt rolle 14 ist die Mantellinie 16 durch den Radius r miz seinen Mittelpunktskoordinaten mi; ni bestimmt, er ist immer kleiner als aer kleinste variable Krummungsradius , der Mantellinie 15.
Zur stufenlosen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses werden die Schwenkrollen-Anordnungen 11 mit ihren jeweiligen Schwenkrollen 14 durch einen in dieser Schrift nicht nähe beschriebenen Mechanismus um die Schwenkachse 12 gedreht.
In Betracht gezogene Patentschriften: US-PS 2734389 CH-PS 297536 DT-PS 1500455 DT-PS 714611 OH-PS 236081 DT-PS 1625119 US-PS 1262467 DT-PS 939478 DT-PS 639518 DT-OLS 2807971 -Patentansprüche-

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Schwenkrollen-ReibgetrieDe mit einer Antriebs- und Abtriebsreibscheibe mit konkaven Mantelprofilen und koaxialer Anordnung und zwischen diesen schwenKbar angebrachte Schwenkrollen mit konvexen Mantelprofilen kleiner Krummullgen, die mit der Antriebs- unu Abtriebsreibscheibe verbunden sind, und einer mathematischen Beziehung der Mantellinien mit variabier KruLrlung auf der Antriebs- und AbtrieDsreib= scheibe zum Radius r der Schwenkrollen und zum Abstand B zwischen Getriebeachse der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe und Schwenkachse der Schwenkrolle, dadurch g e k e n n = z e i c h n e t, daß zwischen den Größen des Schwenkrollen-Reibgetriebes, dem Radius r der Schwenkrolle (14) mit seinen Mittelpunktskoordinaten mi; ni und dem Abstand B der Schwenkachse (12) zur gemeinsamen Getriebeachse (10) von der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe (7;9) die Funktionsgleichung zur vollständigen Abwicklung der Mantellinien (15) auf der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe (7;9) gegeben sind, wobei jedem yi der Ordinatenachse ein xi der Abszissen= -achse zugeordnet ist.
2. Schwenkrollen-Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch g e-k e n n z e i c h n e t, dadurch ein mittels Wertepaare Yi,l), (1=0, 1, 2,..., w), und nach mathematischer Gesetzmäßigkeit hinreichend genau dargestelltes Polynom wie wahlweise nach mit geeigneten Gewichten pl hergeleitet und daraus die Faktoren a0,a1,a2,...,au sowie b0 b0,b1,b2,...,bv bestimmt, eine Beziehung zur Abbildung der Mantellinie (15) geschaffen ist.
3. Schwenkrollen-Reibgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die explizit dargestellten Variablen durch die Zuordnung geometrischer Getriebegrößen und (Tangentenrichtung) (9) in untereinander verbundener Weise bestimmt sind.
4. Schwenkrollen-Reibgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dad die Tangenten (17) an den Berahrungsstellen Pi zwischen der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe (7;9) mit mathematisch hinreichend genauer Abbildung der Mantellinien (15) una den Schwenkrollen (14) in jeder beliebigen Drehzahl-Regel stellung der Schwenkrollen (14) sich im Schnittpunkt So mit der Getriebeachse (10) der Antriebs- und Abtriebsreibscheibe (7;9) und der Scnwenkrollen-Drehachsen (18) schneiden.
5. Schwejnkrollen-Reibgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Zusammen stellung der erfinaungsgemäßen spezifischen Getriebegröen ein Verfahren zur Steuerung von Bearbeitungsmaschinen liegt.