DE3343582A1

DE3343582A1 - Kraftuebertragung mit variablem drehzahlverhaeltnis

Info

Publication number: DE3343582A1
Application number: DE19833343582
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Pianezza Torino Dal Poz; Ermanno Rivoli Torino Fugazza
Original assignee: A M S E A AZIENDA MECCANICA STAMPAGGI E ATTREZZATURE SpA; AMSEA Inc
Current assignee: A M S E A AZIENDA MECCANICA STAMPAGGI E ATTREZZATURE SpA; AMSEA Inc
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1983-12-01
Publication date: 1984-08-02
Also published as: JPS59140956A; IT8224579A1; IT8224579A0; FR2537235A1; IT1154612B

Description

W 45 084 (Gh/sm)

Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis

Die Erfindung betrifft Kraftübertragungen mit änderbarer Drehzahl, und zwar insbesondere eine Kraftübertragung mit zwei Scheiben, die mit Nuten versehen sind, die veränderliche Querabmessungen haben, und mit einem V-Riemen, der rund um die Scheiben läuft.

Kraftübertragungen mit änderbarer Drehzahl der oben genannten Art sind bekannt.

Die bekannten Kraftübertragungen mit änderbarer Drehzahl haben verschiedene Nachteile.

Ein erster Nachteil der bekannten Kraftübertragungen mit änderbarer Drehzahl besteht darin, daß sie großes Gewicht und großen Raumbedarf haben als Folge des großen Gewichtes und des großen Raumbedarfes der Scheiben, die Nuten änderbarer Querabmessungen haben und aus denen die Kraftübertragung gebildet ist. Der genannte Nachteil führt dazu, daß bekannte Kraftübertragungen der beschriebenen Art bei allen denjenigen Maschinen nicht anwendbar sind, bei denen großer Raumbedarf und hohes Gewicht hinsichtlich der Wirksamkeit der Maschine einen negativen Faktor darstellen. Ein Beispiel ist dasjenige von Kraftübertragungen zum Anschließen des elektrischen Generators an die Maschine eines Motorfahrzeuges, bei welchem Beispiel es offensichtlich ist, daß große Vorteile, die erzielt werden können, in der Lebensdauer des elektrischen Generators, einer Verringerung des Verbrauchs des Motorfahrzeuges und einer Erhöhung der Wirksamkeit des Umwandlung von Energie mittels des elektrischen Generators liegen.

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Trotz des großen Vorteiles, der erzielt werden kann, sind bis jetzt Kraftübertragungen mit änderbarer Drehzahl zum Verbinden der Maschine mit dem elektrischen Generator eines Motorfahrzeuges in der Industrie praktisch nicht erfolgreich gewesen, und zwar gerade wegen des hohen Gewichtes und des großen Raumbedarfes solcher bekannter Kraftübertragungen .

Ein zweiter Nachteil der bekannten Kraftübertragungen mit änderbarer Drehzahl bzw. mit änderbarem Drehzahlverhältnis ergibt sich aus dem Mechanismus, mittels welchem die Änderung der Abmessungen der Scheibennuten hervorgerufen werden .

Tatsächlich sind die bekannten Mechanismen zum Hervorrufen der Änderung der Querabmessungen der Nuten der Scheiben sehr kompliziert und empfindlich. Diese Kompliziertheit bewirkt geringe Zuverlässigkeit der bekannten Scheiben, die mit Nuten versehen sind, welche variable Querabmessungen haben, und sie ist ein weiterer Grund dafür, daß verhindert worden ist, daß solche bekannte Kraftübertragungen auf dem Gebiet der Motorfahrzeuge oder Kraftfahrzeuge verwendet worden sind.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Kraftübertragungen mit änderbarem Drehzahlverhältnis besteht darin, daß sie viel Geräusch erzeugen und eine nicht zufriedenstellende Lebensdauer haben.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile von Kraftübertragungen mit änderbarem Drehzahlverhältnis zu überwinden derart, daß diese Kraftübertragungen dafür geeignet sind, auch auf dem Gebiet der Motorfahrzeuge oder Kraftfahrzeuge angewendet zu werden zu dem Zweck, eine Verbindung zwischen dem elektri-

sehen Generator bzw. der Lichtmaschine und der Antriebswelle der Maschine herzustellen, wobei die Kraftübertragung außerordentlich zuverlässig sein soll und extrem geringes Gewicht hat, wobei diese Eigenschaften begleitet sein sollen von einer Verringerung der Kosten und einer leichten Montage.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis, mit zwei Scheiben, die mit Nuten versehen sind, welche variable Querabmessungen haben, und mit einem V-Antriebsriemen. Gemäß der Erfindung ist eine solche Kraftübertragung dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Scheiben, die Nuten variabler Querabmessungen haben, zwei Halbscheiben aufweist, die in Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Halbscheiben in Richtung gegeneinander und voneinander weg zu verschieben, wobei diese Einrichtung eine Mehrzahl von Halbräumen an der Außenfläche einer Halbscheibe, eine kleine Platte, die der Außenfläche der Halbscheibe zugewandt ist dort, wo die Halbräume vorhanden sind, wobei die kleine Platte mit Halbräumen versehen ist, die den Halbräumen der Halbscheibe zugewandt sind, und Kugeln aufweist, die in den Räumen aufgenommen sind, die zwischen den Halbräumen der Scheibe und den Halbräumen der kleinen Platte gebildet sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische schaubildliche Ansicht einer Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer der beiden Scheiben einer Kraftübertragung gemäß der Erfindung, die

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mit Nuten variabler Querabmessungen versehen sind.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht der anderen Scheibe einer Kraftübertragung gemäß der Erfindung, die mit einer Nut variabler Querabmessung versehen ist.

Gemäß einem allgemeineren Lösungsgedanken umfaßt eine Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis gemäß der Erfindung zwei Halbscheiben, die mit Nuten versehen sind, welche variable Querabmessungen haben. Die Halbscheiben sind mittels eines V-Antriebsriemens miteinander verbunden, und an einer der beiden Scheiben ist eine Einrichtung vorgesehen, die durch die Zentrifugalkraft in Wirkung gebracht wird, um eine Änderung der Querabmessungen der Nuten der Scheiben hervorzurufen, während in der anderen Scheibe eine Einrichtung vorgesehen ist, welche der Wirkung der Zentrifugalkraft entgegenwirkt. Weiterhin ist der V-Antriebsriemen in der Lage, als eine Einrichtung zu wirken, mittels welcher die Halbscheiben beider Scheiben sich synchron zueinander bewegen.

Figur 1 zeigt schematisch eine Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis gemäß.der Erfindung.

Gemäß Figur 1 weist die Kraftübertragung eine erste Scheibe 1, die auf eine angetriebene Welle 2 aufgekeilt ist, die beispielsweise die Welle eines elektrischen Generators bzw. einer Lichtmaschine eines Motorfahrzeuges ist, und eine zweite Scheibe 3 auf, die auf eine Antriebswelle 4 aufgekeilt ist, die beispielsweise die Antriebswelle eines Motorfahrzeuges ist. Beide Scheiben 1 und 3 sind jeweils mit einer Nut variabler Querabmessung versehen, und um die beiden Scheiben 1 und 3 läuft ein V-Antriebsriemen 5.

Figur 2 zeigt im Schnitt und in vergrößertem Maßstab gegenüber Figur 1 die Scheibe 1, die auf die Welle 2 der

Lichtmaschine aufgekeilt ist.

Wie in Figur 2 dargestellt, besteht die Scheibe 1 aus zwei Halbscheiben 6 und 7.

Die beiden Halbscheiben 6 und 7 sind vorzugsweise aus gezogenem Blech oder aus gesintertem Metall gebildet. Insbesondere weist die Halbscheibe 6 einen zylindrischen kastenartigen Körper 7" auf, der an einem Ende offen ist und am anderen Ende eine öffnung 8 aufweist und. von .dem sich ein plattenartiger Teil 9 radial nach außen erstreckt, der eine Seitenwand der Nut der Scheibe 1 bildet.

Die andere Halbscheibe 7 weist an ihrer Mitte eine Hülse 10 auf, von welcher ein plattenartiger Teil 11 radial nach außen vorragt, der die andere Seitenwand der Nut der Scheibe 1 bildet.

An der gemäß Figur 2 linken Fläche der Halbscheibe 7 befindet sich eine Mehrzahl von Halbräumen oder Ausnehmungen 12, deren Funktion später im einzelnen beschrieben wird und die der anderen Halbscheibe 6 nicht zugewandt sind.

Eine kleine Platte 13, die vorzugsweise aus gezogenem Blech oder aus gesintertem Metall gebildet ist, ist derjenigen Fläche der Halbscheibe 7 zugewandt, an welcher die Ausnehmungen 12 gebildet sind. Die kleine Platte 13 weist an ihrer Mitte ein durchgehendes Loch 14 auf und sie ist an ihrer der Halbscheibe 7 zugewandten Fläche mit einer Mehrzahl von Halbräumen oder Ausnehmungen 15 versehen.

Die Ausnehmungen 15 der kleinen Platte 13 und die Ausnehmungen 12 der Halbscheibe 7 bestimmen zwischen sich Räume, deren Querabmessungen mit Bezug auf die Scheibe 1 radial von innen nach außen kleiner werden. Innerhalb der

durch die Ausnehmungen 15 und 12 gebildeten Räume sind Kugeln 16 aus Metallmaterial oder einem anderen schweren Material angeordnet derart, daß sie auf die Wirkung der Zentrifugalkraft als Folge der Drehung der Scheibe 1 ansprechen.

Die Beschreibung der Scheibe 1 wird vervollständigt mit der Beschreibung der Einrichtung, die erforderlich ist, um die zuvor genannten Einzelteile mit der Welle 2 der Lichtmaschine des Motorfahrzeuges zu verbinden.

Die genannte Einrichtung umfaßt einen zylindrischen Körper 17, der mit an sich bekannten Mitteln mit der Welle verbunden ist. Der zylindrische Körper 17 hat einen zylindrischen Vorsprung 18 mit kleineren Abmessungen und gleichachsig zu der Welle 2 derart, daß er eine Verlängerung der Welle 2 bildet.

Der zylindrische Vorsprung 18 ist mit Gewinde versehen zur Aufnahme einer Mutter 19, über welche die Verbindung der Halbscheibe 6 mit dem zylindrischen Körper 17 ausgeführt ist. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß der Durchmesser der öffnung 8 an der Mitte der Halbscheibe 6 im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Vorsprunges ist, so daß durch die beschriebene Ausführung die Halbscheibe 6 zwischen dem zylindrischen Körper 17 und der Mutter 19 festgelegt ist.

Rund um den zylindrischen Körper 17 herum befindet sich die Hülse 10, die einen Teil der Halbscheibe 7 bildet. Die Längsabmessung der Hülse 10 ist kleiner als die Längsabmessung des zylindrischen Körpers 17.

Die Verbindung zwischen der kleinen Platte 13 und der Welle 2 der Lichtmaschine des Motorfahrzeuges ist dadurch ausgeführt, daß die kleine Platte 13 mit ihrem Loch 14 auf die

Welle 2 aufgeschoben und zwischen einer Schulter bzw. einem Anschlag 20 der Welle 2 und dem zylindrischen Körper 17 festgelegt wird.

Figur 3 zeigt die andere Scheibe einer Kraftübertragung gemäß der Erfindung, wobei auch diese Scheibe mit einer Nut variabler Querabmessung versehen ist. Insbesondere zeigt die Figur 3 die Scheibe 3 der Kraftübertragung gemäß Figur 1.

Gemäß Figur 3 ist die Scheibe 3, die an der Antriebswelle 4 des Motorfahrzeuges angebracht ist, aus zwei Halbscheiben 21 und 22 gebildet.

Die beiden Halbscheiben 21 und 22 sind vorzugsweise aus gezogenem Blech oder aus gesintertem Metall gebildet.

Die Halbscheibe 21 weist eine Hülse 23 auf, die mit einem durchgehenden Hohlraum. 24 versehen ist, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Antriebswelle 4 ist, so daß die Hülse 23 ohne Spiel an der Welle 4 angebracht werden kann.

Ein kastenartiger Körper 25 ragt von der Hülse 23 nach außen vor und er ist an einem Ende offen. Von dem offenen Ende erstreckt sich ein plattenartiger Teil 26 radial nach außen, der eine Seitenwand der Nut der Scheibe 3 bildet.

Die Verbindung zwischen dem kastenartigen Körper 25 und der Hülse 23 zum Bilden der Halbscheibe 21 ist erhalten dadurch, daß durch dauerhafte Verformung die der Hülse 23 zunächstliegende Kante des kastenartigen Körpers 25 in eine in der Hülse 23 gebildete Nut 27 eingesetzt wird.

Die andere Halbscheibe 22 weist eine zylindrische Hülse 28 " auf. Ein kastenartiger Körper 29 ist mit der Außenfläche

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der zylindrischen Hülse 28 verbunden und ragt von dieser vor und geht in einen plattenartigen Teil 30 über, der die andere Seitenfläche der Nut der Scheibe 3 bildet.

Ein dritter kastenartiger Körper 31, der vorzugsweise aus gezogenem Blech oder aus gesintertem Metall besteht, ist derjenigen Fläche der Halbscheibe 22 zugewandt, die von der Halbscheibe 21 abgewandt ist, und zwischen dem kastenartigen Körper 31 und dem kastenartigen Körper 29 der Halbscheibe 22 ist eine Schraubenfeder 32 angeordnet.

Gemäß Figur 3 umgibt die Hülse 28 die Hülse 23 derart, daß

sie sich auf dieser verschieben kann, und die Längsabmessung der Hülse 28 ist kleiner als die Längsabmessung der Hülse 23.

Die Beschreibung der Scheibe 3 wird vervollständigt durch die Beschreibung der Mittel zum Verbinden der Scheibe 3 mit der Welle 4.

Die Verbindung der Scheibe 3 mit der Welle 4 wird gemäß Figur 3 durch eine Einrichtung erhalten mit einer Mutter mit vergrößertem Kopf, die auf ein Gewindeende 34 der Welle 4 geschraubt werden kann, um dadurch die Welle 4, die Hülse 23 und den kastenartigen Körper 31 gegen eine Schulter oder einen Vorsprung 35 festzulegen, die bzw. der mit der Welle 4 einheitlich ausgebildet ist.

Gemäß einer nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsform ragt wenigstens ein Zapfen oder Stift von der Fläche einer der beiden Halbscheiben 21 und 22, die in Richtung gegen die andere Halbscheibe gewandt ist, vor, und dieser Zapfen ist in einer öffnung aufgenommen und in dieser verschiebbar, die in der anderen Halbscheibe gebildet ist, um zu gewährleisten, daß im Falle großer zu übertragender Kräfte Relativdrehung zwischen den Halbscheiben 21 und 22

nicht stattfindet.

Die Arbeitsweise einer Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis gemäß der Erfindung ist wie folgt.

In der Ruhestellung oder Ausgangsstellung befinden sich die Kugeln 16 der Halbscheibe 1 in der in Figur 2 wiedergegebenen Lage, d. h. in einer Lage nahe der Welle 2 der Lichtmaschine.

In diesem Zustand ist der V-Antriebsriemen 5 tief in der Nut der Scheibe 1 angeordnet, da im Ruhezustand die beiden Halbscheiben 6 und 7, welche zusammen die Scheibe 1 bilden, sich im größten Abstand voneinander befinden.

Die Scheibe 3, die mit der Antriebswelle 4 des Motorfahrzeuges verbunden ist, hat im Ruhezustand die relative Gestalt der einzelnen Teile, wie sie in Figur 3 wiedergegeben ist, in welcher Lage die beiden Halbscheiben 21 und 22, welche die Scheibe 3 bilden, sich im kleinsten Abstand voneinander befinden, und zwar unter der Wirkung der Feder 32c Demgemäß befindet sich der Antriebsriemen 5 am äußersten Umfang der Halbscheibe 3, wie dies in Figur 3 dargestellt ist.

Beim Starten der Maschine beginnt die Welle 4 sich zu drehen, so daß auch die Scheibe 3 gedreht wird. Über den Riemen 5 wird dann die Scheibe 1 gedreht und demgemäß beginnt die sich dann ergebende Zentrifugalkraft auf die Kugeln 16 der Scheibe 1 zu wirken.

Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft werden die Kugeln 16 radial nach außen verschoben, wobei sie in den Räumen verbleiben, die durch die Ausnehmungen 15 und 12 gebildet sind. Durch diese Auswärtsbewegung der Kugeln 16 wird die Halbscheibe 7 in Richtung gegen die Halbscheibe 6 bewegt.

Demgemäß bewegt sich der Antriebsriemen 5 als Folge der Verkleinerung der Querabmessung der Nut der Scheibe 1 radial nach außen. -

Der Antriebsriemen 5 hat gleichbleibende Länge und ist undehnbar, so daß seine Bewegung radial nach außen in der Nut der Scheibe 1 eine Bewegung radial nach innen in der Nut der Scheibe 3 hervorruft.

Als Folge dieser Bewegung des Antriebsriemens 5 an der Scheibe 3 wird deren Nut erweitert, was bedeutet, daß die beiden Halbscheiben 21 und 22 voneinander wegbewegt werden, so daß der Antriebsriemen 5 sich nach innen bewegen kann.

Bei dieser relativen Auswärtsbewegung der Halbscheiben 21 und 22 wird die Kraft der Schraubenfeder 32 überwunden.

Unter der Wirkung von Drehzahländerungen der Welle 4 ergeben sich Änderungen der Zentrifugalkraft, die auf die Kugeln 16 wirkt.

Beispielsweise ergibt sich für eine Verringerung der Drehzahl der Welle 2 eine Verringerung der auf die Kugeln 16 wirkenden Zentrifugalkraft. Da die relative Lage zwischen den beiden Halbscheiben 6 und 7 der Scheibe 1 durch das Gleichgewicht der von den Kugeln 16 und von dem Riemen 5 ausgeübten Kräfte bestimmt ist, bewirkt eine Verringerung der auf die Kugeln 16 wirkenden Zentrifugalkraft, daß der sich in der Nut der Halbscheibe 1 befindende Riemen 5 sich in Richtung zur Innenseite der Nut bewegt als Folge der Tatsache, daß die Halbscheiben 21 und 22 der Scheibe 3 unter der Kraft der Feder 3 2 in Richtung gegeneinander verschoben werden.

Daher führen Drehzahländerungen der Antriebswelle 4 nicht zu Drehzahländerungen der mit der Lichtmaschine verbundenen Welle 2, so daß diese sich daher mit konstanter Drehzahl dreht.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß durch eine Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis gemäß der Erfindung die eingangs genannten Zwecke erreicht werden.

Als erstes ist zu erwähnen, daß alle Teile, welche die Scheiben der Kraftübertragung bilden, aus gezogenem Blech oder aus gesintertem Material bestehen und daher sehr geringes Gewicht haben. Auf diese Weise wird einer der größeren Nachteile bekannter Kraftübertragungen der hier betrachteten Art überwunden, der es bisher unmöglich gemacht hat, solche Kraftübertragungen bei Motorfahrzeugen oder Kraftfahrzeugen zu verwenden, bei denen das Gewicht der Bauteile eine große Rolle spielt, wenn es erwünscht ist, eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauches des Kraftfahrzeuges zu vermeiden.

Zweitens ist der Raumbedarf der Kraftübertragung gemäß der Erfindung gering als Folge der besonderen Ausführung der die Kraftübertragung bildenden Scheiben 1 und 3.

Weiterhin ist die Einrichtung, über welche die Änderung der Querabmessung der Nuten der Scheiben 1 und 3 der Kraftübertragung gemäß der Erfindung bewirkt wird, vereinfacht und optimiert, wobei auf diese Weise Nachteile beim Betrieb vermieden sind, so daß die Zuverlässigkeit der Kraftübertragung erhöht ist.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

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Claims

Patentansprüche

Kraftübertragung mit variablem Drehzahlverhältnis, mit zwei Scheiben, deren jede mit einer Nut variabler Querabmessung versehen ist, und mit einem V-Antriebsriemen, dadurch gekennzeichnet , daß die eine (1) der beiden Scheiben (1, 3), deren jede mit einer Nut variabler Querabmessung versehen ist, zwei Halbscheiben (6, 7) aufweist, die in Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, und daß eine Einrichtung zum Bewegen der Halbscheiben aufeinander zu und voneinander weg vorgesehen ist, die eine Mehrzahl

von Halbräumen oder Ausnehmungen (12) an der axial äußeren Fläche der Halbscheibe (7), eine kleine Platte (13), die der genannten Außenfläche der Halbscheibe zugewandt ist, an welcher die Halbräume oder Ausnehmungen gebildet sind, und die ebenfalls mit Halbräumen oder Ausnehmungen (15) versehen ist, die den Halbräumen oder Ausnehmungen (12) der Halbscheibe (7) zugewandt sind, und Kugeln (16) aufweist, die in den Räumen angeordnet sind, die durch die Ausnehmungen (12 und 15) der Halbscheibe (7) und der kleinen Platte (13) gebildet sind.
2. Kraftübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Ausnehmungen (12 und 15) der Halbscheibe (7) und der kleinen Platte (13) gebildeten Räume mit Bezug auf die Scheibe (1) in radialer Richtung nach außen zunehmend kleinere Breite haben (Fig. 2).
3. Kraftübertragung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die andere Scheibe (3) zwei Halbscheiben (21 und 22) aufweist, die entgegengesetzt zur Wirkung einer Feder (32) in Richtung voneinander weg bewegbar sind.
4. Kraftübertragung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß von derjenigen Fläche einer der Halbscheiben, die der anderen Halbscheibe zugewandt ist, wenigstens ein Zapfen oder Stift vorragt, und daß diejenige Fläche der anderen Halbscheibe, die der einen Halbscheibe zugewandt ist, wenigstens ein Loch zur Aufnahme des Zapfens, Stiftes oder dgl. aufweist.