DE3531830A1

DE3531830A1 - Stufenlos regelbares keilriemengetriebe

Info

Publication number: DE3531830A1
Application number: DE19853531830
Authority: DE
Inventors: Dieter Ddr 8600 Bautzen Kunze; Stefan DDR 8603 Großpostwitz Rauschenbach
Original assignee: VEB Kombinat Fortschritt Landmaschinen Neustadt (Bestand)
Current assignee: VEB Kombinat Fortschritt Landmaschinen Neustadt (Bestand)
Priority date: 1984-10-16
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1986-04-17
Also published as: GB2165599B; CS653885A1; CS260044B1; GB8525031D0; SU1698553A1; GB2165599A; FR2571804B1; FR2571804A1; BE903445A; DD228332A1

Description

Titel der Erfindung Stufenlos regelbares Keilriemengetriebe

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos regelbares Keilriemengetriebe mit einer drehmoment- und übersetzungsabhängigen Anpreßeinrichtung der Keilriemenscheibenhälften an den Keilriemen zur Übertragung großer Leistungen bei wechselnder Drehmomentrichtung, insbesondere für den Fahrantrieb selbstfahrender Landmaschinen, bei der die beiden abtriebseeitigen Keilriemenecheibenhälften mittels schräg zur Drehachse angeordneter, kugelgelenkig gelagerter starrer * Zugstäbe miteinander in Verbindung stehen.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen

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Stufenlos regelbare Keilriemengetriebe mit drehmomentabhängigen Riemenanpreßeinrichtungen sind bereits in verschiedenartigen Ausführungen bekannt. -So ist beispielsweise in der DE-PS 24 22 221 ein drei-

£o welliges Zugmittelgetriebe für Landmaschinen dargestellt, bei dem eine einstellbare Keilriemenscheibenhälfte bei einer Drehmomenterhöhung über eine Nockensteuerung automatisch in axialer Richtung zur Vergrößerung ihres Laufkreisdurchmessers und somit der Riemenspannung verstellbar ist. Zu diesem Zweck sind .- am Umfang der Keilriemenscheibenhälfte Nockenelemente mit gleichem Abstand zueinander koaxial angeordnet.

die zahlreiche ineinandergreif ende Nocken aufweisen, deren Nockenoberflachen mit Bezug auf die Nockenachse schräg verlaufen, sich radial nach innen erstrecken sowie an gegenüberliegenden Nockenflächen des entsprechenden Nockens anliegen.

Diese bekannten Nocken- oder Kurvenscheibensteuerungen, die auch einen erheblichen zusätzlichen axialen Bauraum beanspruchen, unterliegen jedoch einem hohen Verschleiß. Insbesondere wirkt sich dieser Nachteil beispielsweise bei Mähdreschern aus, die erschwerten Einsatzbedingungen,

ζ '.wie starker Staubanfall, wechselnden Witterungseinflüssen und hohen Belastungen ausgesetzt sind. Aufgrund des auftretenden Verschleißes kommt es an den Nockenoder Kurvenscheibenflachen zu Ungenauigkeiten und einer Änderung der Anpreßcharakteristik sowie zu einer erheblichen Vergrößerung des Reibwertes. Dies wiederum führt dazu, daß die Regelkennlinie des Keilriemengetriebes flacher wird und zwangsläufig die zusätzliche drehmomentabhängige Anpressung der Keilriemenscheibenhälften an den Keilriemen absinkt. Die Folge hiervon ist ein erhöhter Schlupf, der bei der Übertragung großer Leistungen bis zum Rutschen des Keilriemens führt. Durch die damit verbundene starke Erwärmung kommt es bereite nach relativ kurzer Zeit zu Schäden bzw. zur völligen

Zerstörung des Riemens.

. Da auch die auswechselbare Ausbildung der verschleiß-^N anfälligen Teile die grundsätzlichen Nachteile dieser Ausführungen nicht beseitigt, wurde bereite versucht, durch andere Maßnahmen, die Störanfälligkeit des Keil riemengetriebes zu verringern. Eine Möglichkeit hierzu, die Belastung der Nocken- oder Kurvenscheibenflächen herabzusetzen und damit den Verschleiß und den Reibwertanstieg zu vermindern, ist in der DE-PS 26 29 279 boschrieben· Bei dieser Ausführung wird der zu erzeu gende Anpreßdruck zu etwa zwei Drittel von einer vor gespannten Druckfeder aufgebracht und zu etwa ein

Drittel durch die gegeneinander auflaufenden Keilbahnen erzeugt. Der Nachteil dieser Anpreßeinrichtung besteht , '' darin, daß einerseits durch eine konstante Anpreßkraft der eigentliche Effekt der drehmomentabhängigen Anpressung wesentlich reduziert wird und andererseits infolge des zwangsläufig flachen Anstiegs der drehmomentabhängigen Anpressung und der trotzdem auftretenden Reibwerterhöhung bei großen Belastungen ein Rutschen des Keilriemens mit seinen nachteiligen Folgen eintritt.

Weiterhin ist aus der DD-PS 103 785 ein stufenlos regelbarer Dreschtrommelantrieb fur Mähdrescher mit drehmomentabhängiger Anpressung des Keilriemens bekannt, bei dem die Keilriemenscheibenhälften mittels schräg zur Drehachse angeordneter Mitnahmeelemente in Verbin-. dung stehen. Die Mitnahmeelemente sind dabei als starre Zugstäbe ausgebildet, die in den Keilriemenscheibenhalf ten kugelgelenkig gelagert sind. Bei dieser Ausführung wirkt jedoch die drehmoment- und übersetzungsabhängige Anpreßeinrichtung im wesentlichen nur in einer Antriebsrichtung, da in der entgegengesetzten Richtung nur eine relativ schwache Druckfeder auf die axial verstellbare Keilrieitienecheibenhälfte einwirkt. Demzufolge ist auch das übertragbare Drehmoment nur sehr gering. Aus diesem Grund ist diese Getriebeausf.ührung fur den Fahrantrieb einer selbstfahrenden Landmaschine nicht einsetzbar.

Ziel der Erfindung
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit einem geringen Aufwand eine verschleiß- und wartungsarme drehmomentabhängige Anpreßeinrichtung für ein Keilriemengetriebe zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lie^t die Aufgabe zugrunde, die Anpreßeinrichtung so auszubilden und anzuordnen, daß eine Drehmomentübertragung in beiden Richtungen in gleicher Größe und mit den gleichen Bauelementen unter Inanspruchnahme eines geringen axialen Bauraumes möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch folgende Merkmale erreicht:

a) den beiden Keilriemenscheibenhälften ist je ein Anpreßring zugeordnet,

b) die Anpreßringe sind drehbar und in axialer Richtung fest mit den Keilriemenscheibenhälften verbunden,

c) die beiden Anpreßringe stehen über zwei oder mehrere

Zugstäbe gelenkig miteinander in Verbindung, d) an den Anpreßringen sind jeweils zwei starr und parallel zur Eingangswelle befestigte Mitnahmebolzen angeordnet und

e) in den den Mitnahmebolzen gegenüberliegenden Bereichen der Keilriemenscheibenhälften sind langlochförmige öffnungen mit beiderseitigen Anschlagflächen für die freien Enden der Mitnahmebolzen angeordnet.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung sind die Offnungen in den Keilriemenscheibenhälften so ausgebildet, daß jeweils ein Mitnahmebolzen des einen Anpreßringes und ein Mitnahmebolzen des anderen Anpreßringes gemeinsam und gleichzeitig in diese hineinragend an geordnet sind. Zwischen den Keilriemenscheibenhälften und den Anpreßringen ist durch die Mitnahmebolzen eine formschlüssige Drehverbindung vorhanden. Die beiden Anpreßringe weisen die gleiche Ausführung auf. Beide Endbereiche der Zugstäbe sind mit einem Gewinde ver sehen und auf diesem aufschraubbare Kugeln angeordnet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht für den Keilriemen eines stufenlos regelbaren Keilriemengetriebes eine drehmoment- und übersetzungsabhängige Anpressung. Es sind damit große Leistungen in beiden Drehmomentrichtungen übertragbar. Auch unter erschwerten Einsatzbedingungen weist die Einrichtung einen geringen Verschleiß auf, ist wartungsarm und arbeitet bei allen Belastungen zuverlässig. Sie beansprucht einen äußerst geringen axialen Bauraum und läßt sich mit einfachen Mitteln kostengünstig herstellen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die getriebene Keilriemenscheibe eines stufenlos regelbaren Keilriemengetriebes,
■6 20 Fig. 2 den Schnitt nach Fig. 1, Fig. 3 die Draufsicht auf die Funktionselemente der

Anpreßeinrichtung in einer schematischen Dar-. \ stellung (Belastung in der Hauptdrehmomentenrichtung und geringer Abstand der Keilriemenscheibenhaiften) ,

Fig. 4 die Funktionselemente nach Fig. 3 mit einem

großen Abstand der Keilriemenscheibenhälften, Fig. 5 die Funktionselemente nach Fig. 3, jedoch bei Belastung in der entgegengesetzten Drehmomentenrichtung mit einem geringen Abstand der

Keilriemenscheibenhälften und Fig. 6 die Funktionselemente nach Fig. 5 mit einem

großen Abstand der Keilriemenscheibenhalften.

Auf der Eingangswelle 1 des Schaltgetriebes für" den Fahrantrieb einer selbstfahrenden Landmaschine ist

eine Führungsbuchse 2 drehbar gelagert, die mittels • . Schrauben 3 mit einer-Kupplungsplatte 4 fest verbunden ist. An der Kupplungsplatte 4 ist auf einer Seite eine schaltbare Zweischeiben-Trockenkupplung 5 befestigt, die je nach Schaltstellung das Drehmoment auf die Eingangswelle 1 überträgt oder unterbricht. An der anderen Seite der Kupplungsplatte 4 ist eine nicht verstellbare Keilriemenscheibenhälfte 6 mit Schrauben 7 befestigt. Die gegenüberliegende in axialer Richtung verstellbare Keilriemenscheibenhälfte 8 gleitet mit ihrer Nabe 9 auf der Führungsbuchse 2. Eine geschlitzte Tellerfeder 10 stützt sich auf einer an der Führungsbuchse 2 angeschraubten Scheibe 11 ab und überträgt ihre relativ geringe Federkraft über einen Stützring 12 auf die Keilriemenscheibenhälfte 8. Dadurch wird der Breitkeilriemen 13 zwischen den beiden Keilriemenscheibenhälften 6 und 8 vorgespannt. ^N Die drehmoment- und übersetzungsabhängige Anpreßeinrichtung für den Breitkeilriemen 13 besteht aus zwei, den beiden Keilriemenscheibenhälften 6; 8 zugeordneten Anpreßringen 14; 15, die durch zwei schräg angeordnete starre Zugetäbe 16 miteinander gelenkig verbunden sind und aus jeweils zwei, an den Anpreßringen 14; 15 starr und parallel zur Eingangswelle 1 befestigten Mitnahmebolzen 17; 18, die jeweils in gegenüberliegenden Öffnungen 19; 20 mit beiderseitigen Anschlagflächen 21} 22; 23; 24 in den Keilriemenscheibenhälften 6; 8 mit diesen in Wirkverbindung stehen. Der eine Anpreßring 14 iet zwischen der Kupplungsplatte 4 und der starren Keilriemenscheibenhälfte 6 angeordnet und auf der Nabe 9 der verstellbaren Keilriemenscheibenhälfte 8 mit Spiel zentriert. Der andere Anpreßring 15 ist zwischen der Keilriemenscheibenhälfte 8 urrd der Tellerfeder 10 angebracht und 1st ebenfalls mit Spiel auf der Nabe 9 zentriert.

.a·

Ein Sicherungsring 25 begrenzt die axiale Beweglichkeit des Anpreßringes 15 «gegenüber der Keilriemenscheibenhälfte 8. Durch diese Anordnung der Anpreßringe 14; und der Zugstäbe 16 wird nur ein sehr geringer axialer Bauraum beansprucht. Die beiden Anpreßringe 14; 15 haben die gleiche Ausführung, so daß eine rationelle Fertigung möglich ist. Die Zugstäbe 16 sind in den Anpreßringen 14; 15 in aus Kugeln 26; 27 und Lagerschalen 28; 29 bestehenden Kugelgelenken gelagert. Zur Aufnähme der Lagerschalen 28j 29 weisen die Anpreßringe 14; 15 je zwei gegenüberliegende abgestufte Bohrungen 30 auf. Die Zugstäbe 16 sind en beiden Endbereichen mit Gewinde versehen. Die Kugeln 26; 27 weisen ein durchgehendes Gewinde zur schraub- und einstellbaren Verbindung mit den Zugstäben 16 auf. Durch Kontermuttern 31 sind die Zugstäbe 16 in den Kugeln 26 gegen unbeabsichtigtes Verstellen gesichert. Die Lagerungen der Zugstäbe 16 in den Anpreßringen 14; 15 sowie die Längenabmessung der Zugstäbe 16 sind so gewählt, daß die Zugstäbe 16 eine solche Lageposition einnehmen, daß in jeder Regelstellung des Keilriemengetriebes die vorhandene Axialkraftkomponente in einem solchen Verhältnis zum momentanen Drehmoment steht, daß ständig eine optimale Riemenspannung vorhanden ist.

Fur den Durchtritt der Zugstäbe 16 sind in den Keilriemenscheibenhälften 6; 8 langlochförmige Durchbrüche 32; 33 vorhanden. Die öffnungen 19; 20 in den Keilriemenscheibenhälften 6; 8 sind so angeordnet und ausgebildet, daß jeweils ein Mitnahmebolzen 17 des Anpreßringes 14 und ein Mitnahmebolzen 18 des Anpreßringes 15 gemeinsam und gleichzeitig hineinragen. In tangentialer Richtung sind die öffnungen 19; 20 durch Anschlagflächen 21; 22; 23; 24 begrenzt, deren Krümmungs.radius dem Durchmesser der Mitnahmebolzen 17; angepaßt ist.

Entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand liegen die Mitnahmebolzen 17;Ίθ.an zwei der Anschlagflächen 21; · . 22; 23; 24 an und bilden somit eine formschlüssige Drehverbindung zwischen den Keilriemenscheibenhälften 6; 8 und den Anpreßringen 14; 15. Während dem Hauptbetriebszustand (Fahrt mit antreibendem Motor) liegt der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Kraftfluß vor. Dabei liegen die Mitnahmebolzen 17 an den Anschlagflächen 21 und die Mitnahmebolzen 18 an den Anschlagflächen 24 an. Die auftretenden Kräfte werden nahe der Einspannstelle in die Mitnahmebolzen 17; 18 eingeleitet . Zwischen den Anschlagflächen 21 und 24 und den Mitnahmebolzen 17; 18 findet bei den Regelvorgängen des Keilriemengetriebes keine Gleitbewegung statt .

Im Nebenbeiriebszustand (Fahrt mit bremsendem Motor beim Verzögern der Fahrgeschwindigkeit oder bei Hangabwärtsfahrt) mit einem geringen Drehmomentbedarf stellt sich der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Kraftfluß ein. In diesem Zustand liegen die Mitnahmebolzen 17 an den Anschlagflächen 23 und die Mitnahmebolzen 18 an den Anschlagflächen 22 an. Die in diesem Betriebszustand geringeren Kräfte werden mit einem größeren Abstand zur Einspannstelle eingeleitet. An den Anschlagfischen 22; 23 tritt beim Regelvorgang eine Gleitbewegung auf, die jedoch aufgrund der geringen Belastung bei einem kleinen Betriebszeitanteil ohne wesentliche Bedeutung ist. Bei entsprechend stärker dimensionierten Mitnahmebolzen 17; 18 und größeren Anschlagflächen 22; 23 kann bei Bedarf auch in beiden • Drehmomentricht.ungen ein gleichgroßes Drehmoment übertragen werden.

Nachstehend wird die Funktionsweise der drehmomentabhängigen Anpreßeinrichtung beschrieben.

Ober den Breitkeilriemen 13 erfolgt die Übertragung der Drehbewegung von der Antriebsscheibe auf die Abtriebsscheibe des Keilriemengetriebes.

.Der durch die Tellerfeder 10 vorgespannte Breitkeilriemen 13 übertragt die Antriebskraft zu etwa gleichen Teilen auf die beiden Keilriemenscheibenhälften 6; Von der nicht verstellbaren Keilriemenscheibenhälfte wird der Antriebskraftanteil über die Kupplungsplatte und die Trockenkupplung 5 auf die Eingangswelle 1 des Schaltgetriebes übertragen. Die verstellbare Keilriemenscheibenhälfte 8 wird durch die Antriebskraft verdreht. Über die Mitnahmebolzen 17; 18 wird der Anpreßring 15 und über die Zugstäbe 16.auch der Anpreß- _r ring 14 mitgenommen, bis sich dieser über die Mitnahmebolzen 17 en der Keilriemenscheibenhälfte 6 ab- · · stützt. Der Antriebskraftanteil von der Keilriemenscheibenhälf te 8 wird somit über den Anpreßring 15, die Zugstäbe 16, den Anpreßring 14 und die Keilriemenscheibenhälf te 6 ebenfalls über die Trockenkupp-"lung 5 auf die Eingangswelle 1 übertragen. Die schräg verlaufenden Zugstäbe 16 sind so angeordnet, daß sie in Abhängigkeit von ihrer Winkelstellung und ihrem Abstand zur Längsachse der Eingangswelle 1 eine Axialkraftkomponente erzeugen, die die Keilriemenscheibenhälften 6; 8 proportional zum momentanen Drehmoment zusätzlich zur Federkraft der Tellerfeder 10 gegen die Flanken des Breitkeilriemens 13 preßt. Da sich bei Änderung der Regelstellung auch die Winkellage und der radiale Abstand oer Zugstäbe 16 zur Längsachse der Eingangswelle 1 verändern, stellt sich ■ auch ein anderes Verhältnis der Axialkraftkomponente

zum Drehmoment ein und die drehmomentebhängige An^v\ 30 preßeinrichtung arbeitet auch in Abhängigkeit von der Regelstellung des Keilriemengetriebes. Die Kennlinie der Axialkraft in Abhängigkeit von Drehmoment und • Regelstellung läßt sich durch Variieren von Länge und Lage der Zugstäbe 16 den günstigsten Betriebsbedingungen für eine optimale Riemenlebensdauer bzw. größte Leistungsübertragung anpassen.

Bei Einleitung einer entgegengesetzt gerichteten Antriebskraft (Verzögerung der Fahrgeschwindigkeit," " " Fahren in Fallinie) verdreht sich die verstellbare KeilriemenecheibenhSlfte 8 in Richtung der eingeleiteten Antriebskraft. Dabei werden von der Keil riemenscheibenhälfte 8 Ober die Mitnahmebolzen 17; der Anpreßring 14 und über die Zugstäbe 16 auch der Anpreßring 15 mitgenommen, bis dieser sich über die Mitnahmebolzen 17) 18 mit der Keilriemenscheibe^- half te 6 verbindet. In diesem Zustand wird der Antriebskraftanteil der Keilriemenscheibenhälfte 8 über den Anpreßring 14, die Zugstäbe 16, den Anpreß-_% ring 15, die Keilriemenscheibenhälfte 6 und die Trockenkupplung 5 auf die Eingangswelle 1 übertragen. Die Zugstäbe 16 werden dadurch wieder auf Zug

beansprucht, so daß die entstehende Axialkraftkompo-N nente die gleiche Kraftrichtung F wie im Hauptbetriebszustand aufweist und wieder zur Verstärkung der Spannung des Breitkeilriemens 13 genutzt werden kann.

"Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 .	F	15	Eingangswelle
2			Führungsbuchse
3		18	Schrauben
4		20	Kupplungsplette
5		22;	Trockenkupplung
6			- Keilriemenscheibenhalfte, starr
7		27	Schrauben
8		29	Keilriemenscheibenhälfte, verstellbar
9			T" λΤ T ji. l. f j . I j . —
· ■ ίο·			T ellerteder
11		33	Scheibe
12			Stützring
13		Breitkeilriemen
14;		AnpreE>ringe
16	Zugstab
17;	Mitnahmebolzen
19;	öffnungen
21;	23; 24 Anschlagflächen
25	Sicherungsring
26;	Kugeln
28;	Legerschslen
• '. 30	Bohrungen
31	Kontermutter
32?	Durchbrüche
Kraf trichtung

Claims

11 Patentansprüche

1. Stufenlos regelbares Keilriemengetriebe mit einer drehmoment- und übersetzungsabhängigen Anpreßeinrichtung der Keilriemenscheibenhälften an den Keilriemen zur Übertragung großer Leistungen bei wechselnder Drehmoment richtung, insbesondere für den ^r Fahrantrieb selbstfahrender Landmaschinen, bei der die beiden abtriebsseit^gen Keilriemenscheibenhälften mittels schräg zur Drehachse angeordneter, kugelgelenkig gelagerter starrer Zugstäbe miteinander in Verbindung stehen, gekennzeichnet' durch folgende Merkmale: ■

a) den beiden Keilriemenscheibenhalften (6; 8) ist je ein AnpreBring (14; 15) zugeordnet,

b) die Anpreßringe (14; 15) sind drehbar,und in axialer

Richtung fest mit den Keilriemenscheibenhälften (6; ^ 8) verbunden, /

c) die beiden Anpreßringe (14; 15) stehen überyzwei ■ * oder mehrere Zugstabe (16) gelenkig miteinander in Verbindung,

d) an den Anpreßringen (14; 15) sind jeweils zwei starr und parallel zur Eingangswelle (1) befestigte Mitnahmebolzen (17; 18) angeordnet und

e) in den den Mitnahmebolzen (17; 18) gegenüberliegenden Bereichen der Keilriemenscheibenhälften (6; 8) sind langlochförmiga öffnungen (19; 20) mit beiderseitigen Anschlagflächen (21; 22; 23; 24) für die freien Enden der Mitnahmebolzen (17; 18) angeordnet.

2. Keilriemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (19; -20) in den .Keilriemenscheibenhalf ten (6; 8) so ausgebildet sind, daß. jeweils ein Mitnahmebolzen (17) des Anpreßringes (14) und ein Mitnahmebolzen (18) des Anpreßringea (15) gemeinsam und gleichzeitig in diese hineinragend angeordnet sind.

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3. Keilriemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Keilriemenscheibenhälften (6; 8) und den Anpreßringen (14; .15) durch die Mitnahmebolzen (17; 18) eine formschlüssige Drehverbin- . dung angeordnet ist.

4. Keilriemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anpreßringe (14; 15) die gleiche Ausführung-aufweisen.

■ . .

5. Keilriemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß beide Endbereiche der Zugstabe (16) mit einem Gewinde versehen sind und auf diesem aufschraubbare Kugeln (26; 27) angeordnet sind.

- Hierzu 4 Seiten Zeichnungen -