DE3447092A1 - Stufenlos uebersetzungseinstellbares kegelscheiben-umschlingungsgetriebe - Google Patents
Stufenlos uebersetzungseinstellbares kegelscheiben-umschlingungsgetriebeInfo
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Description
P.I.V. Antrieb Werner Reimers GmbH & Co. KG
Industriestraße 3
6380 Bad Homburg 1
Stufenlos übersetzungseinstellbares Kegelscheiben- Umschlingungsgetriebe
Die Erfindung betrifft ein stufenlos übersetzungseinstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit auf der An-
und Abtriebswelle angeordneten Paaren von mit den Wellen drehverbundenen, glatten Kegelscheiben, von denen diametral
einander gegenüberliegend je eine Kegelscheibe zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung
hydraulisch axial verschiebbar ist, und einer zwischen den einen Scheibenkeil bildenden Kegelscheibenpaaren umlaufenden
Stahlgliederkette mit quer zur Kettenlängsrichtung angeordneten Druckstücken, über deren der jeweiligen
Kegelscheibe zugewandten Stirnflächen die Reibkraftübertragung zwischen Kegelscheiben und Kette erfolgt, wobei
die Reibflächen der Kegelscheiben und die Stirnflächen der Druckstücke eine einem bogenförmigen Verlauf entsprechende,
aufeinander zu gerichtete Balligkeit aufweisen.
(1367V7»
Bei derartigen Getrieben kommt der Reibpaarung zwischen Kegelscheiben und Druckstücken, also der Kontaktstelle
zwischen diesen Teilen, besonders große Bedeutung zu. Denn hier entscheidet sich Funktionsfähigkeit und Lebensdauer
des Getriebes im Hinblick auf die Reibwärmeentwicklung und deren Abfuhr, bezüglich des Verschleißes und der Materialermüdung,
also im Hinblick auf die Leistungsübertragungsfähigkeit des Getriebes.
Die ballige Ausführung der Kegelscheiben wird bekanntlich angewendet, um bei derartigen Getrieben den sog. Spurversatz,
d. h. das Schräglaufen der Kette, zu verhindern. Diese Maßnahme ist neben anderen Möglichkeiten eine häufig
angewendete, wenig aufwendige und wirksame Methode, den genannten Spurversatz, der aus geometrischen Gegebenheiten
bei Kegelscheiben mit anderen Mantellinien bei Übersetzungsänderung auftritt, zu verhindern. Die Berechnung des
Bogens der Mantellinie wurde von Simonis entwickelt. Siehe F. W. Simonis, "Stufenlos verstellbare mechanische
Getriebe", 2. Auflage, 1959, Springer-Verlag, Seiten 8 bis 10.
Die mit solchen Kegelscheiben zusammenwirkenden Stahlgliederketten
haben Druckstücke, deren reibkraftübertragende Stirnflächen üblicherweise von kreisbogenförmigen
Mantellinien mit einem Radius gleich der halben quer zur Kettenlaufrichtung gemessenen Druckstücklänge begrenzt
sind.
Diese Konstellation ergibt jedoch eine hohe spezifische Pressung an den Kontaktstellen, so daß es insbesondere
bei Hochleistungsgetrieben zur Bildung von Rillen auf den Kegelscheiben und hohem Verschleiß an den Kettenkontakt-
stellen kommen kann. Die Rillenbildung führt auch noch zur Vergrößerung der sich berührenden Flächen und damit
zu hydrodynamischem Durchrutschen mit den bekannten negativen Folgen; anders gesagt ist die Reibwertkonstanz nicht
mehr gegeben. Außerdem ist infolge der Balligkeit der Scheibenneigungswinkel bei kleinen Laufradien der Kette
geringer als bei großen, was eine Stillstandsverstellung des Getriebes erschwert oder infolge der Selbsthemmung
gar unmöglich macht, die andererseits jedoch häufig gefordert wird. Bei diesen bekannten Getrieben ist also
der gerade Kettenlauf durch hohe spezifische Pressung und damit entsprechend starkem Verschleiß erkauft.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe der eingangs genannten Art durch Gestaltung der Reibkontaktstellen
derart weiter auszubilden, daß ein Höchstmaß an Reibwertstabilität bei gleichzeitiger Verminderung der spezifischen
Pressung und des Verschleißes erreicht wird. Es soll also eine Leistungssteigerung des Getriebes infolge
Schaffung günstigerer Anpreßverhältnisse erreicht werden.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Radius der Mantellinie der Kegelscheiben an jeder Stelle größer ist als
der Radius, bei dem unter Berücksichtigung der Balligkeit der Druckstückstirnflächen über den Übersetzungsbereich
des Getriebes die Axialwege der axial verschiebbaren Kegelscheiben zwischen zwei Übersetzungsstellungen
gleich sind, und daß der Radius der Mantellinie der Druckstückstirnflächen größer ist als die halbe quer zur
Kettenlaufrichtung gemessene Breite der Druckstücke.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine erhebliche Herabsetzung der spezifischen Pressung an den Kontakt-
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stellen zwischen Druckstücken und Kegelscheiben erreicht, ohne daß ein hydrodynamisches Durchrutschen der Kette auftritt.
Damit ist das Getriebe vergleichsweise mit höheren Leistungen belastbar bei andererseits geringerem Verschleiß,
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben außerdem zur Folge, daß über den Übersetzungsbereich des Getriebes gesehen
die Kontaktstellen an den Stirnflächen der Druckstücke stärker auseinanderrücken, so daß praktisch die gesamte
Stirnfläche - über alle Übersetzungsstellungen gesehen am Verschleiß teilnimmt. Es ergibt sich zwar ein geringfügiger
Spurversatz für die Kette, was sich jedoch nicht schädlich auswirkt, da bekannte Ketten einen begrenzten
Spurversatz ohne irgendwelchen Schaden vertragen.
Aus fertigungstechnischen Gründen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Mantellinien der Kegelscheiben
sowie der Druckstücke Kreisbögen sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Radius R der Mantellinie der
Kegelscheiben im Bereich von 2 r bis 4 r gewählt wird, wobei diese Größe von Getriebegröße, Getriebeleistung und
Stellbereich des Getriebes abhängt.
Zusammen damit hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Radius D der Stirnflächenmantellinie der Druckstücke
1/15 R bis 1/25 R ist. Besonders vorteilhaft ist es hier, wenn der Radius D der Stirnflächenmantellinie
1/20 R ist. ''
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können also insgesamt höhere Leistungen zugelassen werden, eine Stillstandsverstellung des Getriebes aus kleinen Laufradien heraus
ist erleichtert bzw. überhaupt erst ermöglicht und es sind Reibwertinstabilitäten an der Paarung zwischen Druckstücken
und Kegelscheiben vermieden.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein bekanntes, hydraulisch gesteuertes Kegelscheiben- Umschlingungsgetriebe;
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung des Getriebes gemäß Fig. 1 mit balligen Reibflächen der
Kegelscheiben;
Fig. 3 eine vergrößerte Ausschnittdarstellung des Getriebes gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Kegelscheibe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen und
Fig. 5 eine vergrößerte Ausschnittdarstellung nach Fig. 4.
Gemäß Fig. 1 weist ein bekanntes Getriebe mit hydraulisch verstellbaren Kegelscheiben eine Antriebswelle 1 und eine
Abtriebswelle 2 auf, auf denen zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung axial verschiebbare
Kegelscheiben 3, 4 angeordnet sind, die Zylinder-Kolben-Aggregate 5, 6 bilden, während ihnen jeweils gegenüber
fest abgestützte Kegelscheiben 7, 8 angeordnet sind. Zwischen den jeweiligen Kegelscheibenpaaren läuft eine
Stahlgliederkette 9 um.
Den Zylinder-Kolben-Aggregaten 5, 6 wird das von einer
Druckmittelquelle 10 bezogene Druckmittel über einen Vierkanten-Steuerschieber 11 und jeweilige Leitungen 12,
zugeteilt. Außerdem sitzt auf der Abtriebswelle 2 ein Dreh-
momentfühler 14, dem über eine Leitung 15 das von dem
Steuerschieber 11 abfließende Druckmittel zugeführt wird, welches drehmomentabhängig gedrosselt wird und den Druck
am Antrieb (Zylinder-Kolben-Aggregat 5) bestimmt. Vom
Drehmomentfühler 14 aus fließt das Druckmittel über eine Leitung 16 drucklos auf die Kette 9 zu deren Beölung und
Kühlung ab.
Der Zylinder 5 hat eine Umfangsnut 17, an der über einen
Gleitstein 13 der Hebel 19 eines Übersetzungsstellgliedes 20 angelenkt ist. Zwischen Stellglied 20 und Gleitstein
18 ist an den Hebel 19 außerdem der Schieber 21 des Vierkanten-Steuerschiebers drehbar angelenkt.
Die Funktionsweise dieses Getriebes wird nicht noch einmal erläutert, da sie allgemein bekannt ist.
Gemäß Fig. 2 sind bei einem Getriebe der allgemein anhand der Fig. 1 geschilderten Art auf "Wellen 22, 23 Kegelscheiben
24 bis 27 drehfest angeordnet, wobei die Kegelscheiben 24 und 26 außerdem axial fest abgestützt sind, während
die Kegelscheiben 25 und 27, die Zylinder-Kolben-Aggregate 28, 29 bilden, entsprechend den Pfeilen 30, 31 axial
verschiebbar sind. Zwischen den Kegelscheiben läuft eine Stahlgliederkette um, die in der neutralen Übersetzungsstellung 1:1 durch Druckstücke 32, 33 und die ihre Mitte
verbindende Spurlinie 34 dargestellt ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Reibflächen der Kegelscheiben
24 bis 27 mit einer bogenförmigen Mantelfläche mit dem Radius R versehen, wobei die Stirnflächen
der Druckstücke 32, 33 ebenfalls eine Mantelfläche mit dem Radius D aufweisen, was anhand der Fig. 4 und 5 dargestellt
ist.
* fr
03674/75) - 9 - 3U7092
Fig. 3 zeigt in ausschnittweiser Vergrößerung die Paarung zwischen einem Druckstück 35 mit der Reibfläche einer
Kegelscheibe 36 nach dem Stand der Technik, wobei die
Balligkeit der Kegelscheibe 36 den Radius r und die Balligkeit
der Druckεtückstirnfläche den Radius d aufweist,
der von der quer zur Kettenlaufrichtung gelegenen Mitte des Druckstückes 35 ausgeht. Der Radius r ist im bekannten
Falle immer so gewählt, daß die anhand der Fig. 2 erwähnte Spurlinie der Stahlgliederkette bei allen Übersetzungsstellungen
des Getriebes zu sich selbst parallel bzw. senkrecht zu den Achsen der Getriebewellen bleibt.
Anhand der Fig. 3 sind ersichtlich die Kontaktstellen 37 bis 39, die sich bei den unterschiedlichen Übersetzungsstellungen ergeben, wobei die Kontaktstelle 38 der Ubersetzungsstellung
1:1 entsprechen mag, während bezogen auf das dargestellte Druckstück die Kontaktstelle 37 dem
kleinsten Laufradius und die Kontaktstelle 39 dem größten Laufradius entspricht. Hieran wird einmal deutlich, daß
an den Kontaktstellen wegen der Balligkeit der Reibfläche der Kegelscheiben einerseits und der Stirnfläche der
Druckstücke andererseits eine hohe spezifische Pressung herrscht, die einen starken Verschleiß bedingt, und daß
zum anderen die Kontaktstellen 37 bis 39 verhältnismäßig
eng beieinanderliegen, so daß unter Berücksichtigung der im Betrieb eintretenden Materialermüdung die Stirnfläche
der Druckstücke im Bereich der Kontaktstellen 37 bis 39 und damit innerhalb eines verhältnismäßig engen Bereiches
stark beansprucht ist. Das wirkt sich insbesondere bei Hochleistungsgetrieben aus, bei denen hohe Anpreßkräfte
zwischen Kegelscheiben und Druckstücken herrschen.
- ίο -
Fig. 4 zeigt in Gegenüberstellung zu Fig. 3 die erfihdungsgemäßen
geometrischen Verhältnisse der Kontaktstelle anhand einer Kegelscheibe und eines Druckstückes in der
Übersetzungsstellung 1:1. Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Getriebeausbildung in vergrößerter Darstellung.
Danach sind sowohl der Radius R der Reibflächen der Kegelscheiben 40 als auch der Radius D der Stirnflächen der
Druckstücke 41 so weit vergrößert, daß sich Kontaktstellen 42 bis 44 ergeben, wie dies bei 45 aus der dortigen,
um 90° gedrehten Stirnansicht des Druckstückes 41 ersichtlich ist. Außerdem ist ersichtlich, daß die Kontaktstellen
42 bis 44, die wieder den Bereich zwischen den extremen Übersetzungsstellungen des Getriebes repräsentieren
mögen, einen erheblichen Abstand voneinander haben, so daß also praktisch die gesamte Stirnfläche der Druckstücke
41 über den Übersetzungsbereich des Getriebes zum Einsatz kommt.
Dabei ist gewährleistet, daß über die gesamte Lebensdauer der Kette die Verschleißflächen einen ausreichenden Sicherheitsabstand
vom Rand der Stirnflächen beha? ten, daß also "Kantenträger" nicht auftreten können, was noch durch
entsprechende leichte Abrundungen des Randes begünstigt wird. Da gleichzeitig die spezifische Pressung an der
jeweils beteiligten Kontaktstelle geringer ist, ist es insgesamt möglich, die Übertragung höherer Leistungen
vorzunehmen, obwohl bezüglich der Kontaktstellen von im vorhinein bestimmten Reibwertverhältnissen ausgegangen
werden kann, da eine Unstabilität der Reibwerte nicht vorhanden ist. Ferner ist die Verstellung des Getriebes
aus dem Stillstand heraus auch bei kleinem Laufradius
der Kette möglich und es ist nur ein minimaler Spurversatz vorhanden, der aber den bekannten Ketten nicht
schadet·.
Claims (5)
1. Stufenlos übersetzungseinstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
mit auf der An- und Abtriebswelle angeordneten Paaren von mit den Wellen verbundenen, glatten
Kegelscheiben, von denen diametral einander gegenüberliegend je eine Kegelscheibe zur Einstellung und Aufrechterhaltung
der Getriebeübersetzung hydraulisch axial verschiebbar ist, und einer zwischen den einen Scheibenkeil
bildenden Kegelscheibenpaaren umlaufenden Stahlgliederkette mit quer zur Kettenlängsrichtung angeordneten Druckstücken,
über deren der jeweiligen Kegelscheibe zugewandten Stirnflächen die Reibkraftübertragung zwischen Kegelscheiben
und Kette erfolgt, wobei die Reibflächen der Kegelscheiben und die Stirnflächen der Druckstücke eine
einem bogenförmigen Verlauf entsprechende, aufeinander zu gerichtete Balligkeit aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius (R) der Mantellinie der Kegelscheiben an
jeder Stelle größer ist als der Radius (r), bei dem unter Berücksichtigung der Balligkeit der Druckstückstirnflächen
über den Übersetzungsbereich des Getriebes die Axialwege
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der axial verschiebbaren Kegelscheiben zwischen zwei Übersetzungsstellungen
gleich sind, und daß der Radius (D) der Mantellinie der Druckstückstirnflächen größer ist als
die halbe quer zur Kettenlaufrichtung gemessene Breite der Druckstücke.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantellinien der Kegelscheiben sowie der Druckstücke
Kreisbögen sind.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) der Mantellinie der Kegelücheiben
im Bereich von 2 r bis 4 r liegt.
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (D) der Stirnflächenmantellinie
der Druckstücke 1/15 R bis 1/25 R ist.
5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius (D) der Stirnflächenmantellinie der Druckstücke 1/20 R ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CVT VERWALTUNGS GMBH & CO. PATENTVERWERTUNGS KG, 7 |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |