DE4017613C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reibradgetriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung, umfassend ein Gehäuse mit einem Paar von Wälzradanordnungen, wobei jede Wälzradanordnung folgendes aufweist: ein Kupplungsrad in Form eines Kegelrades; ein Wälzrad mit einem daran angeordneten weiteren Kegelrad, das mit dem Kegelrad des Kupplungsrades kämmt; und ein Drehachsenteil, welches das Kupplungsrad und das Wälzrad drehbar lagert, wobei das Wälzrad mit einer rotationssymmetrischen Außenumfangsfläche versehen ist und wobei das Drehachsenteil von dem Gehäuse in der Umfangsrichtung des Kupplungsrades drehbar gelagert ist; wobei das Paar von Wälzradanordnungen parallel zueinander in dem Gehäuse derart montiert ist, daß die Achsen der Kupplungsräder parallel zueinander liegen, während die Achsen der Wälzräder senkrecht zu diesen Achsen der Kupplungsräder verlaufen, und wobei die Wälzräder an ihrem jeweiligen Außenumfang miteinander in Berührung stehen; eine Eingangswelle, die an das Kupplungsrad der einen Wälzradanordnung angeschlossen ist; eine Ausgangswelle, die an das Kupplungsrad der anderen Wälzradanordnung angeschlossen ist; und eine Anpreßdruck-Einstelleinrichtung, die den Anpreßdruck der Wälzräder in Abhängigkeit vom Drehmoment verändert.

Ein derartiges Reibradgetriebe ist aus der US-PS 17 93 571 bekannt, wobei die Wälzräder bei dieser herkömmlichen Anordnung als kugelförmige Teile ausgebildet sind. Bei einer ersten dort beschriebenen Ausführungsform ist das Innenteil eines Wälzrades mit einer oder mehreren Rollen versehen, die aus gegenüberliegenden, keilförmig ausgebildeten Schrägflächen rollen können, welche auf einer Nabe eines Kegelrades ausgebildet ist. Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der US-PS 17 93 571 ist ein Teil eines Wälzrades mit einer Gewindebohrung versehen, während die Nabe des Kegelrads mit einem Außengewinde versehen ist und mit diesem Teil mit Innengewinde zusammenwirkt. Auf diese Weise kann das Teil, welches das Wälzrad trägt, relativ zu dem Kegelrad bewegt werden, um den Anpreßdruck einzustellen.

Bei dem Reibradgetriebe gemäß der US-PS 17 93 571 ist weiterhin ein Übersetzungs-Einstellmechanismus vorgesehen, welcher der Eingangswelle und der Ausgangswelle zugeordnet ist, die jeweils ein Zahnradsegment tragen und die über eine Doppelzahnstange miteinander gekoppelt sind. Durch eine Verschiebung dieser Doppelzahnstange läßt sich die relative Stellung der in entsprechenden Rahmen gelagerten Wälzräder einstellen.

Aus der DE-PS 8 21 579 ist ein Reibradgetriebe bekannt, bei dem Wälzkörper zwischen Laufringen eingespannt sind und die Drehmomentübertragung durch einen Wälzkörperkäfig mit veränderbarer Übersetzung erfolgt. Bei diesem herkömmlichen Reibradgetriebe ist weder eine spezielle Formgebung der Wälzräder vorgesehen noch eine spezielle Anpreßdruck-Einstelleinrichtung mit einer Federanordnung vorgesehen, die auf die Drehachsenteile der Wälzradanordnung wirken könnte.

Die AT-PS 1 70 741 beschreibt ein Reibradgetriebe mit einer selbsttätig veränderlichen Übersetzung, das mit einem Planetengetriebe zusammenwirkt. Zwischen zwei ersten kegelförmigen Reibkörpern sitzt ein zweiter Reibkörper, der auf einer Welle befestigt ist. Die beiden ersten kegelförmigen Reibkörper sind mit Federn gegeneinander vorgespannt. Die spezielle Gestalt der Wälzräder spielt dort keine Rolle, auch eine Anpreßdruck-Einstelleinrichtung, die auf die Drehachsenteile der Wälzkörperanordnung einwirkt, ist dort nicht vorgesehen.

Die CH-PS 6 28 124 beschreibt ein Antriebsaggregat mit zwei geneigt zueinander angeordneten Reibrädern, wobei dort ein kugelkalottenförmiges Reibrad vorgesehen ist, das auf einem Rad abrollt, wobei das Reibrad kardanisch gelagert ist. Eine spezielle Formgebung des Reibrades ist dort nicht vorgesehen. Wegen der speziellen Konstruktion des Antriebsaggregates ist auch keine Anpreßdruck-Einstelleinrichtung mit Federanordnung vorgesehen, die auf die Drehachsenteile der Wälzräder wirkt.

Bei Reibradgetrieben mit stufenlos verstellbarer Übersetzung bestehen zwei grundsätzliche Anforderungen. Die erste Anforderung besteht darin, daß ein Anpreßdruck im Wälzrad-Berührungsbereich von einer Anpreßdruck-Einstelleinrichtung ausgeübt wird, so daß eine geeignete Reibung zwischen den Paaren von Wälzrädsern erzeugt wird. Die zweite Anforderung besteht darin, daß eine Betätigungskraft auf den Wälzrad-Berührungsbereich mit einer Übersetzungseinstelleinrichtung ausgeübt wird, so daß sich der Berührungsbereich verschieben läßt. Der Anpreßdruck muß dabei einen Wert haben, der für eine erforderliche Reibungskraft sorgt, die zur Übertragung eines Drehmomentes zu jedem Zeitpunkt erforderlich und ausreichend ist.

Dabei ist ein übermäßig hoher Anpreßdruck insofern sehr nachteilig, als er Reibungsverluste mit sich bringt, die bei der Energieübertragung verlorengehen. Es ist daher erforderlich, einen solchen übermäßigen Anpreßdruck zu verhindern, damit in idealer Weise der Wirkungsgrad der Energieübertragung des Reibradgetriebes erhöht wird.

Die vorstehend erwähnte Betätigungskraft ist wichtig für die Bestimmung der Steuerfunktion des Reibradgetriebes, und wenn diese Betätigungskraft mit einer geeigneten Übersetzungseinstelleinrichtung im Verhältnis zum Übertragungsdrehmoment zu jedem Zeitpunkt geändert werden kann, so läßt sich eine ideale stufenlos verstellbare Übersetzungsfunktion erreichen, bei der das Übersetzungsverhältnis automatisch in Abhängigkeit von dem Übertragungsdrehmoment gesteuert werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Reibradgetriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung anzugeben, das einen in sich geschlossenen, unabhängigen mechanischen automatischen Steuermechanismus enthält, derart, daß das Reibradgetriebe bei der Energieübertragung einen besonders hohen Wirkungsgrad besitzt, ohne daß dazu ein komplizierter Aufbau der Anordnung erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Reibradgetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die beiden Wälzräder jeweils eine Außenumfangsfläche in Form einer Rotationsfläche haben, deren Erzeugende ein definierter Abschnitt einer Evolvente ist, die in Abhängigkeit von einem Kreis gebildet ist, dessen Mittelpunkt auf der Schwenkachse der Wälzräder liegt, und daß die Anpreßdruck-Einstelleinrichtung eine Federanordnung aufweist, die auf die Achsen der Drehachsenteile jeweils ein Drehmoment ausübt, welches über die Drehachsenteile auf die Wälzräder übertragen wird und deren relative Position zueinander einstellt.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Reibradgetriebes ist vorgesehen, daß die Anpreßdruck-Einstelleinrichtung folgendes aufweist: erste und zweite Zahnräder, die auf Verlängerungen der Achsen der Drehachsenteile angeordnet sind und die miteinander kämmen; erste und zweite Anpreßdruckringe, die an jeweils vorstehenden Enden der Achsen befestigt sind; und erste und zweite Spiralfedern, welche jeweils das erste Zahnrad mit dem ersten Anpreßdruckring und das zweite Zahnrad mit dem zweiten Anpreßdruckring koppeln.

Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibradgetriebes ist vorgesehen, daß die Spiralfedern um die jeweiligen Enden der Achsen gewickelt sind und an Zapfen angreifen, die gegenüberliegenden Paaren von Zahnrad und Anpreßdruckring zugeordnet sind.

Bei einer anderen speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibradgetriebes ist vorgesehen, daß ein erster Zapfen am ersten Zahnrad und ein zweiter Zapfen am ersten Anpreßdruckring befestigt sind, daß ein dritter Zapfen am zweiten Anpreßdruckring befestigt ist und daß ein vierter Zapfen am Gehäuse befestigt ist und durch ein Langloch im zweiten Zahnrad in den Raum zwischen dem zweiten Zahnrad und dem zweiten Anpreßdruckring vorsteht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer Wälzradanordnung des Reibradgetriebes;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Wälzradanordnung längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Wälzradanordnung zur Erläuterung ihrer Konfiguration;

Fig. 4 einen Längsschnitt zur Erläuterung des Gesamtaufbaus des Reibradgetriebes mit stufenlos verstellbarer Übersetzung;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4; und in

Fig. 6 eine Seitenansicht des Reibradgetriebes mit stufenlos verstellbarer Übersetzung.

Nachstehend wird eine Ausführungsform des Reibradgetriebes gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 erläutert, in denen das Reibradgetriebe mit seinen Einzelheiten dargestellt ist und folgendes aufweist: ein Paar von Wälzradanordnungen 40, die mit 40a und 40b bezeichnet sind und jeweils ein Wälzrad 10 haben; ein Kupplungsrad 20 sowie ein Drehachsenteil 30, um das Wälzrad 10 und das Kupplungsrad 20 drehbar zu lagern.

Die Wälzradanordnungen 40 sind in einem Gehäuse 50 drehbar gelagert. Das Wälzrad 10 hat eine Wälzfläche 11 auf seinem Außenumfang, ein Kegelrad 12 konzentrisch mit der Wälzfläche 11 des Wälzrades 10 sowie ein Lager 13. Das Kupplungsrad 20 hat ein Kegelrad 21, das mit dem Kegelrad 12 des Wälzrades 10 kämmt, und ein Lager 22.

Das Drehachsenteil 30 weist eine Wälzrad-Trägerachse 31 und eine Kupplungsrad-Trägerachse 32 auf und hat eine im wesentlichen T-förmige Konfiguration, wobei das eine Ende der Wälzrad-Trägerachse 31 integral an der Mitte der Kupplungsrad- Trägerachse 32 befestigt ist, so daß sie sich senkrecht zueinander erstrecken.

Das Drehachsenteil 30 lagert in drehbarer Weise das Wälzrad 10 mit seiner Trägerachse 31 über das Lager 13 und das Kupplungs­ rad 20 mit seiner Trägerachse 32 über das Lager 22. Das Gehäuse 50 lagert drehbar die Kupplungsrad-Trägerachse 32 über Lager 51 und 52, so daß jede der Wälzradanordnungen 40 um die Achse der Trägerachse 32 drehbar ist.

Die Konfiguration der Wälzfläche 11 des Wälzrades 10 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. In Fig. 3 haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung: P ist der Punkt, durch den die Achse der Kupplungsrad-Trägerachse 32 hindurchgeht; M ist die Achse der Wälzrad-Trägerachse 31; T bezeichnet die Kontur der Wälzfläche 11; C bezeichnet einen Kreis mit einem vorgegebenen Radius um den Punkt P; und J bezeichnet einen Teil der Evolvente, die unter Verwendung des Kreises C als Basiskreis gebildet wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann die Konfiguration der Wälzfläche 11 definiert werden als Außenumfangsfläche in Form einer Rotationsfläche, deren Erzeugende ein definierter Abschnitt T der Evolvente J ist, die in Abhängigkeit von dem Kreis C gebildet wird, dessen Mittelpunkt P auf der Schwenkachse des Wälzrades 10 liegt. Die Wälzfläche wird erhalten, indem man einen vorgegebenen kontinuierlichen Abschnitt, der ein Kurvenabschnitt T der Evolventen J zwischen den Punkten bei den Winkeln R1 und R2 vom Ausgangspunkt der Evolventen J, ausgehend von dem Basiskreis C mit vorgegebenem Durchmesser und Zentrum im Punkt P ist, eine vollständige Rotation um die Achse M der Wälzrad-Trägerachse 31 ausführen läßt.

Damit haben die Konturen der Wälzfläche 11, die an zwei Punkten auf dem Abschnitt des Wälzrades 10 erscheinen, eine spiegel­ bildliche Relation zueinander bezüglich der Achse M der Wälzrad-Trägerachse 31.

Die Wirkungsweise der Wälzradanordnung 40 wird nachstehend näher erläutert. Wenn eines von Wälzrad 10 und Kupplungsrad 20 dazu gebracht wird, das andere anzutreiben, so werden diese Räder in einen Zustand gebracht, in welchem ein Drehmoment entsprechend dem Verhältnis der Zähnezahlen der Kegelräder 12 und 21 um die jeweilige Drehachse wechselseitig aufeinander wirkt.

Außerdem wird ein Zustand erzeugt, in welchem ein Drehmoment, gleich dem auf das Kupplungsrad 20 wirkenden Drehmoment, um die Achse der Kupplungsrad-Trägerachse 32 auf das Wälzrad 10 ausgeübt wird. Wenn unter diesen Umständen ein Reaktionsdreh­ moment, welches mit dem Drehmoment um die Kupplungsrad-Träger­ achse 32 ausgeglichen ist, in geeigneter Weise an dem Wälzrad 10 angreift und wenn die gesamte Wälzradanordnung 40 in einer beliebigen Position gehalten wird, so daß sie nicht um die Achse der Kupplungsrad-Trägerachse 32 gedreht wird, dann drehen sich das Wälzrad 10 und das Kupplungsrad 20 um die jeweiligen Drehachsen mit einer Drehzahl in Abhängigkeit vom umgekehrten Verhältnis zum Verhältnis der Zähnezahlen der Kegelräder, um auf diese Weise die Rotationsenergie zwischen ihnen zu übertragen.

Mit anderen Worten, wenn das Wälzrad 10 um das Kupplungsrad 20 Rotationsenergie übertragen, so wirkt ein Drehmoment, das gleich dem Übertragungsdrehmoment auf der Seite des Kupplungs­ rades 20 ist, auf das Wälzrad 10 als Drehmoment um die Achse der Kupplungsrad-Trägerachse 32. Diese Art der Wirkungsweise stellt eines der Merkmale des erfindungsgemäßen Reibradgetriebes dar.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung eines Reibradgetriebes mit stufenlos verstellbarer Übersetzung mit einem Paar von Wälzradanordnungen der oben beschriebenen Art. In den Fig. 4 bis 6 weist das Reibrad­ getriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung ein Gehäuse 50 auf, das einen äußeren Rahmen bildet, in welchem eine eingangsseitige Wälzradanordnung 40a drehbar gelagert ist von am Gehäuse 50 montierten Lagern 51a und 52a, und in welchem eine ausgangsseitige Wälzradanordnung 40b drehbar gelagert ist von am Gehäuse 50 montierten Lagern 51b und 52b.

Auch wenn diese Wälzradanordnungen 40a und 40b der Wälzradanord­ nung 40 gemäß Fig. 1 und 2 entsprechen, sind sie in diesen Figuren mit den entsprechenden Bezugszeichen gemäß Fig. 1 und 2 sowie den Zusätzen ª bzw. b bezeichnet, welche die Komponenten auf der Eingangsseite (ª) bzw. auf der Ausgangsseite (b) bezeichnen.

Das bedeutet, dieses Reibradgetriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung wird gebildet durch Anbringen der Wälzradanordnung 40a auf der Eingangsseite und der Wälzradanordnung 40b auf der Ausgangsseite in einer solchen Anordnung, daß die Achsen ihrer Kupplungsrad-Trägerachsen 32a und 32b parallel zueinander verlaufen, daß die Achsen der Wälzräder 10a und 10b in einer Ebene senkrecht zu den Achsen der Kupplungsrad-Trägerachsen 32a und 32b liegen, und daß die Wälzflächen 11a und 11b miteinander in Berührung stehen.

Das eine Ende von jeder der Kupplungsrad-Trägerachsen 32a und 32b steht nach außen vor und geht durch eine Seitenwand des Gehäuses 50 hindurch. Ein Kegelrad 61 ist an der Spitze einer Eingangswelle 60a vorgesehen, und dieses Kegelrad 61a ist in Umfangsrichtung drehbar, aber axial unbeweglich bezüglich des Gehäuses 50 von einem Lager 53a gelagert, das am Gehäuse 50 montiert ist.

In gleicher Weise ist ein Kegelrad 61b an der Spitze einer Ausgangswelle 60b vorgesehen, und dieses Kegelrad 61b ist in Umfangsrichtung drehbar, aber axial unbeweglich bezüglich des Gehäuses 50 von einem Lager 53b gelagert, das am Gehäuse 50 montiert ist. Die Komponenten 70a, 70b, 80a, 80b bilden eine Anpreßdruck-Einstelleinrichtung mit einer Federanordnung 80a, 80b, die auf die Trägerachsen 32a, 32b der Drehachsenteile 30a, 30b jeweils ein Drehmoment ausübt, das über diese auf die Wälzräder 10a, 10b übertragen wird. Ein erstes Zahnrad 70a sitzt lose über einem Vorsprung der Kupplungsrad-Trägerachse 32a, und ein Zapfen 71 zum Anschließen einer Feder, die nachstehend näher erläutert ist, ist daran starr montiert.

Ein erster Anpreßdruckring 75a ist an einem vorstehenden Ende der Kupplungsrad-Trägerachse 32a integral befestigt, und in diesen ist ein Zapfen 76a eingesetzt zur Verbindung mit der Feder, wie es nachstehend erläutert ist. Ein zweites Zahnrad 70b kämmt mit dem ersten Zahnrad 70a und hat ein Positionierungsloch 72, durch welches ein Zapfen hindurchgeht, um eine Feder in der nachstehend beschriebenen Weise zu halten.

Ein zweiter Anpreßdruckring 75b ist an dem vorstehenden Ende der Kupplungsrad-Trägerachse 32b integral befestigt und hat einen eingesetzten Zapfen 76b, der mit einer Feder in der nachstehend beschriebenen Weise verbunden ist.

Ein Zapfen 55, der am Gehäuse 50 zur Halterung der einen Feder angebracht ist, ist so angeordnet, daß er sich durch das Positionierungsloch 72 des zweiten Zahnrades 70b erstreckt, so daß der Bereich der Schwenkbewegung des zweiten Zahnrades 70b durch den Zapfen 55 begrenzt ist. Eine erste Spiralfeder 80a ist zwischen dem Zapfen 71 und dem Zapfen 76a vorgesehen, und eine zweite Spiralfeder 80b ist zwischen dem Zapfen 55 und dem Zapfen 76b vorgesehen.

Die Wirkungsweise des Reibradgetriebes mit stufenlos verstellbarer Übersetzung gemäß der Erfindung wird nachstehend näher erläutert. Der Anpreßzustand, der zwischen der Wälzfläche 11a und der Wälzfläche 11b ausgebildet wird, ist völlig äquivalent zu einem kämmenden Mechanismus zwischen zwei Evolventen-Zahnrädern, und jedes der Wälzräder 10a und 10b entspricht einem Zahn von jedem der imaginären Zahnräder, die ihre Zentren auf der Kupplungsrad-Trägerachse 32a bzw. 32b haben und in einem kämmenden Eingriff stehen. Dies läßt sich aus der vorstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 3 leicht verstehen.

Zunächst wird die Funktion der ersten Spiralfeder 80a in einem solchen Mechanismus beschrieben. Die erste Spiralfeder 80a übt von der Seite des ersten Zahnrades 70a eine Torsionsfederkraft im Uhrzeigersinn auf den ersten Anpreßdruckring 75a aus. Diese Federkraft wird von dem ersten Anpreßdruckring 75a in derselben Richtung auf die Wälzfläche 11a des Wälzrades 10a übertragen, und zwar über die Kupplungsrad-Träger­ achse 32a und die Wälzrad-Trägerachse 31a. Andererseits wird eine Torsionsfederkraft im Gegenuhrzeigersinn, die auf das erste Zahnrad 70a wirkt, auf das zweite Zahnrad 70b übertragen, nachdem sie in ihrer Richtung in den Uhrzeigersinn umgekehrt worden ist an der Wälzfläche 11b des Wälzrades 10b über die Kupplungsrad-Trägerachse 32b und die Wälzrad-Trägerachse 31b.

Somit wird die Funktion der ersten Spiralfeder 80a ausgeglichen innerhalb einer geschlossenen Schleife, die durch den Berührungspunkt auf den Wälzflächen hindurchgeht, so daß stets ein im wesentlichen konstanter Anpreßdruck an der Berührungsstelle zwischen der Wälzfläche 11a und der Wälzfläche 11b herrscht, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, übt die nachstehend beschriebene zweite Spiralfeder 80b eine Torsionsfederkraft im Uhrzeigersinn auf das zweite Zahnrad 70b und die Kupplungsrad-Trägerachse 32b integral mit dem zweiten Zahnrad 70b ausgehend von dem Zapfen 55 aus, der am Gehäuse 50 befestigt ist. Eine Torsionsfederkraft im Gegenuhr­ zeigersinn beaufschlagt die Kupplungsrad-Trägerachse 32a von der Kupplungsrad-Trägerachse 32b über die in Eingriff stehenden Wälzräder 10a und 10b als imaginäre Zahnräder, die oben beschrieben worden sind als ein Äquivalent eines kämmenden Mechanismus von zwei Evolventen-Zahnrädern.

Da das erste Zahnrad 70a, welches direkt mit dem zweiten Zahnrad 70b kämmt, lose über der Kupplungsrad-Trägerachse 32a sitzt, hat das erste Zahnrad 70a keine direkte Wirkung auf die Kupplungsrad-Träger­ achse 32a. Aufgrund der oben beschriebenen Wirkung der zweiten Spiralfeder 80b kann die Wirkung gegen die Torsi­ onsfederkraft betrachtet werden als Summe der Torsionsfeder­ kraft auf die Kupplungsrad-Trägerachse 32b im Gegenuhrzeiger­ sinn und der Torsionskraft auf die Kupplungsrad-Trägerachse 32a im Uhrzeigersinn, was der Torsionskraft einer Komponente entspricht, die proportional zur Summe der Eingangsdrehkraft auf die Eingangswelle 60a und der Lastdrehkraft auf die Ausgangswelle 60b ist.

In den Fig. 4 und 5 ist die Relation des Drehmomentes, das zwischen der Eingangswelle 60a und dem Kupplungsrad 20a wirkt, festgelegt durch das Verhältnis der Zähnezahlen der Kegelräder in ähnlicher Weise wie die Relation des Drehmomentes, das zwischen dem Wälzrad 10a und dem Kupplungsrad 20a wirkt, festgelegt ist durch das Verhältnis der Zähnezahlen der Kegelräder. Dies gilt auch für die Ausgangsseite, und die Relation des Drehmomentes, das zwischen der Ausgangswelle 60b und dem Kupplungsrad 20b wirkt, ist festgelegt durch das Verhältnis der Zähnezahlen der Kegelräder.

Da ein Merkmal der Wälzradanordnung bei dem Reibradgetriebe darin besteht, daß ein Drehmoment, welches gleich dem von dem Kupplungsrad 20a ausgeübten Drehmoment ist, auf die Kupplungsrad-Trägerachse 32a wirkt und das in gleicher Weise ein Drehmoment, das gleich dem von dem Kupplungsrad 20b ausgeübten Drehmoment ist, auf die Kupplungsrad-Trägerachse 32b wirkt, ist das, was als Summe der Torsionskraft der auf die Kupplungsrad-Trägerachse 32b und der Torsionskraft auf die Kupplungsrad-Trägerachse 32a angesehen werden kann, exakt die Komponente proportional zu einer Summe aus dem Eingangsdrehmoment auf die Eingangswelle 60a und dem Lastdrehmoment auf die Ausgangswelle 60b. Somit wirkt die Torsionsfederkraft der zweiten Spiralfeder 80b in der Richtung, die von der Summe des Eingangsdrehmomentes und des Ausgangsdrehmomentes abhängt.

Wenn bei der Anordnung gemäß Fig. 4 bis 6 die Eingangswelle 60a an der Unterseite in diesen Fig. 4 bis 6 sich im Uhrzeigersinn dreht, so wird diese Drehung übertragen durch die kämmenden Kegelräder 61a, 21a und 12a, die dafür sorgen, daß sich das Wälzrad 10a um die Wälzrad-Trägerachse 31a dreht, so daß die Übertragung der Drehung erreicht werden kann aufgrund des Reibungseingriffes zwischen der Wälzfläche 11a des Wälzrades 10a und der Wälzfläche 11b des Wälzrades 10b.

Da zumindest der Anpreßdruck durch die erste Spiralfeder 80a auf den Berührungspunkt zwischen der Wälzfläche 11a und der Wälzfläche 11b wirkt, kann eine Reibungskraftüber­ tragung durchgeführt werden, die dafür sorgt, daß sich das Wälzrad 10b um die Wälzrad-Trägerachse 31b dreht. Diese Drehung wird übertragen durch die kämmenden Kegelräder 12b, 21b und 61b auf die Ausgangswelle 60b als eine Drehung der Ausgangswelle 60b im Gegenuhrzeigersinn, wenn man die Anordnung von der Unterseite dieser Fig. 4 bis 6 betrachtet.

In diesen Übertragungsweg sind vier Stufen von Zahnradübertra­ gungen und eine Stufe von Reibungsübertragung involviert. Da die Zahnradübertragungsmechanismen jeweils feste Übersetzungs­ verhältnisse haben, kann eine Änderung der Übersetzung zwischen der Eingangswelle 60a und der Ausgangswelle 60b nur dadurch erreicht werden, daß man das Übersetzungsverhältnis der einzigen Reibungsübertragungsstufe oder das Verhältnis der Umdrehungen des Wälzrades 10a und des Wälzrades 10b ändert.

Das Umdrehungsverhältnis des Wälzrades 10a und des Wälzrades 10b hängt zusammen mit der Position, in der die Wälzflächen der Wälzräder miteinander in Berührung gebracht werden und ist bestimmt durch das Verhältnis zwischen den Längen der Schenkel der Linien senkrecht zu den Achsen der jeweiligen Wälzrad- Trägerachsen von dem Berührungspunkt aus.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist in Fig. 6 das Umdrehungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 60a und der Ausgangswelle 60b auf seinem Maximum, wenn das zweite Zahnrad 70b im Uhrzeigersinn gedreht wird und seine weitere Drehung im Uhrzeigersinn durch den Zapfen 55 begrenzt ist, der mit seinem einen Ende mit dem Positionierungsloch 72 in Eingriff steht; und das Umdrehungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 60a und der Ausgangswelle 60b ist auf seinem Minimum, wenn das zweite Zahnrad 70b im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird und seine weitere Drehung in Gegenuhrzeigersinn begrenzt durch den Zapfen 55 ist, der mit dem anderen Ende des Positionierungsloches 72 in Eingriff steht.

Wenn das Lastdrehmoment der Ausgangswelle 60b klein ist, so wird die Summe des Lastdrehmomentes und des Eingangsdrehmomen­ tes ausgeglichen mit einer relativ kleinen Kraft, die in Abhängigkeit von der Torsionsfedercharakteristik der zweiten Spiralfeder 80b geliefert wird; wenn das Lastdrehmoment zunimmt, wird die Summe aus diesem Lastdrehmo­ ment und dem Eingangsdrehmoment ausgeglichen durch eine größere Kraft, die von der zweiten Spiralfeder 80b gelie­ fert wird, die in Abhängigkeit von der Torsionsfedercharakteri­ stik zunimmt.

Mit anderen Worten, der Punkt, an dem die erwähnte Summe der Drehmomente ausgleicht, verschiebt sich längs der Torsions­ federcharakteristik. Wenn beispielsweise das Lastdrehmoment zunimmt auf einen Wert, der dicht bei dem Maximalwert innerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, so wird die zweite Spiralfeder 80b aufgewickelt und das zweite Zahnrad 70b im Gegenuhrzeigersinn gedreht, und die Positionsrelation zwischen dem Wälzrad 10a und dem Wälzrad 10b verschiebt sich in die Position, in der die Wälzrad-Trägerachse 31a im Uhrzeigersinn gedreht wird, so daß das Umdrehungsver­ hältnis zwischen der Eingangswelle 60a und der Ausgangswelle 60b dicht an den Minimalwert herankommt, so daß eine Untersetzung bei der Ausgangswelle 60b stattfindet.

Während des oben beschriebenen Vorganges wird der Anpreßdruck, der für den Reibungsantrieb erforderlich ist, in ausreichendem Maße, aber nicht in übermäßiger Weise ausgeübt, nicht nur durch die erste Spiralfeder 80a, sondern auch direkt durch das wirkende Drehmoment des Kupplungsrades in Abhängigkeit von dem Übertragungsdrehmoment.

Bei dem erfindungsgemäßen Reibradgetriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung kann somit der erforderliche Anpreßdruck zu jedem Zeitpunkt automatisch und stets gewährleistet werden in Abhängigkeit von dem momentanen Übertragungsdrehmomentwert, und das Übersetzungsänderungsverhältnis kann zu jedem Zeitpunkt automatisch in einer kontinuierlichen, stufenlosen Weise in Abhängigkeit von dem sich ändernden Übertragungsdrehmomentwert gewählt werden.

Gemäß der Erfindung kann somit eine automatische Regelungsfunk­ tion des Getriebes realisiert werden durch in der Anordnung selbst enthaltene, rein mechanische Maßnahmen. Außerdem wird ein höherer Übertragungswirkungsgrad als bei herkömmlichen Getrieben erreicht mit einem einfacheren Aufbau als bei herkömmlichen Bauformen.

Claims (5)

1. Reibradgetriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung, umfassend

• - ein Gehäuse (50) mit einem Paar von Wälzradanordnungen (40; 40a, 40b), wobei jede Wälzradanordnung (40; 40a, 40b) folgendes aufweist:
• - ein Kupplungsrad (20; 20a, 20b) in Form eines Kegelrades (21; 21a, 21b),
• - ein Wälzrad (10; 10a, 10b) mit einem daran angeordneten weiteren Kegelrad (12; 12a, 12b), das mit dem Kegelrad (21; 21a, 21b) des Kupplungsrades (20; 20a, 20b) kämmt, und
• - ein Drehachsenteil (30; 30a, 30b), welches das Kupplungsrad (20; 20a, 20b) und das Wälzrad (10; 10a, 10b) drehbar lagert, wobei das Wälzrad (10; 10a, 10b) mit einer rotationssymmetrischen Außenumfangsfläche (11; 11a, 11b) versehen ist und wobei das Drehachsenteil (30; 30a, 30b) von dem Gehäuse (50) in der Umfangsrichtung des Kupplungsrades (20; 20a, 20b) drehbar gelagert ist;
• - wobei das Paar von Wälzradanordnungen (40; 40a, 40b) parallel zueinander in dem Gehäuse (50) derart montiert ist, daß die Achsen (32; 32a, 32b) der Kupplungsräder (20; 20a, 20b) parallel zueinander liegen, während die Achsen (31; 31a, 31b) der Wälzräder (10; 10a, 10b) senkrecht zu diesen Achsen (32; 32a, 32b) der Kupplungsräder (20; 20a, 20b) verlaufen und wobei die Wälzräder (10; 10a, 10b) an ihrem jeweiligen Außenumfang (11; 11a, 11b) miteinander in Berührung stehen;
• - eine Eingangswelle (60a), die an das Kupplungsrad (20a) der einen Wälzradanordnung (40a) angeschlossen ist;
• - eine Ausgangswelle (60b), die an das Kupplungsrad (20b) der anderen Wälzradanordnung (40b) angeschlossen ist; und
• - eine Anpreßdruck-Einstelleinrichtung (70a, 70b; 80a, 80b), die den Anpreßdruck der Wälzräder (10; 11a, 10b) in Abhängigkeit vom Drehmoment verändert,

dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wälzräder (10; 10a, 10b) jeweils eine Außenumfangsfläche in Form einer Rotationsfläche haben, deren Erzeugende ein definierter Abschnitt (T) einer Evolvente (J) ist, die in Abhängigkeit von einem Kreis (C) gebildet ist, dessen Mittelpunkt (P) auf der Schwenkachse der Wälzräder (10; 10a, 10b) liegt, und daß die Anpreßdruck-Einstelleinrichtung (70a, 70b; 80a, 80b) eine Federanordnung (80a, 80b) aufweist, die auf die Achsen (32; 32a, 32b) der Drehachsenanteile (30; 30a, 30b) jeweils ein Drehmoment ausübt, welches über die Drehachsenteile (30; 30a, 30b) auf die Wälzräder (10; 10a, 10b) übertragen wird und deren relative Position zueinander einstellt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßdruck-Einstelleinrichtung (70a, 70b; 80a, 80b) folgendes aufweist:

• - erste und zweite Zahnräder (70a, 70b), die auf Verlängerungen der Achsen (32a, 32b) der Drehachsenteile (30; 30a, 30b) angeordnet sind und die miteinander kämmen,
• - erste und zweite Anpreßdruckringe (75a, 75b), die an jeweils vorstehenden Enden der Achsen (32a, 32b) befestigt sind, und
• - erste und zweite Spiralfedern (80a, 80b), welche jeweils das erste Zahnrad (70a) mit dem ersten Anpreßdruckring (75a) und das zweite Zahnrad (70b) mit dem zweiten Anpreßdruckring (75b) koppeln.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfedern (80a, 80b) um die jeweiligen Enden der Achsen (32a, 32b) gewickelt sind und an Zapfen (71, 76a; 55, 76b) angreifen, die gegenüberliegenden Paaren (70a, 75a; 70b, 75b) von Zahnrad (70a, 70b) und Anpreßdruckring (75a, 75b) zugeordnet sind.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Zapfen (71) am ersten Zahnrad (70a) und ein zweiter Zapfen (76a) am ersten Anpreßdruckring (75a) befestigt sind, daß ein dritter Zapfen (76b) am zweiten Anpreßdruckring (75b) befestigt ist und daß ein vierter Zapfen (55) am Gehäuse (50) befestigt ist und durch ein Langloch (72) im zweiten Zahnrad (70b) in den Raum zwischen dem zweiten Zahnrad (70b) und dem zweiten Anpreßdruckring (75b) vorsteht.