DE60000543T2

DE60000543T2 - Mechanisches Getriebe mit variabler Übersetzung

Info

Publication number: DE60000543T2
Application number: DE60000543T
Authority: DE
Inventors: Paolo Montaguti; Sergio Olivieri
Original assignee: Bonfiglioli Riduttori SpA
Current assignee: Bonfiglioli Riduttori SpA
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: ES2180505T3; ATE225474T1; EP1201966B1; EP1201966A1; DE60000543D1

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Antrieb mit veränderbarer Übersetzung.
Genauer betrifft die vorliegende Erfindung einen mechanischen Antrieb mit veränderbarer Übersetzung der Bauart, wie sie von der EP-A-0 311 734 bekannt ist, die alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt, und in Fig. 1 dargestellt ist und ein epizyklisches Getriebe A enthält, das zwischen einer Eingangswelle B und einer Ausgangswelle C angeordnet ist, die um eine gegebene erste Längsachse D mit einer ersten bzw. zweiten Winkelgeschwindigkeit drehbar angebracht sind.
Das epizyklische Getriebe A enthält ein Sonnenrad E, das winkelmäßig starr mit der Eingangswelle B verbunden ist; einen Planetenträger F, der winkelmäßig starr mit der Ausgangswelle C verbunden ist; ein äußeres Ringrad G, das im wesentlichen koaxial mit der ersten Achse D ist; und eine Anzahl von Planetenrädern H, von denen jedes eine jeweilige Längsachse I hat, die im wesentlichen parallel zu der ersten Achse D ist. Die Planetenräder H sind reibungsmäßig mit dem Sonnenrad E und dem Ringrad G verbunden, um um die jeweiligen zweiten Achsen I und gleichzeitig um die erste Achse D zu drehen, so dass der Planetenträger F und daher die Ausgangswelle C um die erste Achse D gedreht werden.
Das Ringrad G enthält normalerweise einen winkelmäßig und axial starr befestigten ersten Ring L und einen zweiten Ring M, der auf den ersten Ring L zu und von ihm weg bewegbar ist, um die radiale Position der zweiten Achsen I bezüglich der ersten Achse D zu steuern und das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle B und Ausgangswelle C zu verändern.
Der Antrieb mit veränderbarer Übersetzung enthält weiter einen winkelmäßig und axial starr befestigten dritten Ring N an der bezüglich des ersten Rings L entgegengesetzten Seite des zweiten Rings M und eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden des zweiten Rings M mit dem dritten Ring N, welche ermöglicht, den zweiten Ring M längs der ersten Achse D bei seiner Drehung um die erste Achse D zu bewegen.
Die Verbindungseinrichtung enthält normalerweise ein Ringbauteil O, das zwischen dem zweiten und dem dritten Ring M, N angeordnet ist und drehbar eine Anzahl von kugeln P trägt, die um die erste Achse D verteilt sind und gleichzeitig in zwei Ringbahnen von zwei. Nocken Q eingreifen, die an dem zweiten bzw. dritten Ring M bzw. N ausgebildet sind, so dass der zweite Ring M in seiner Drehung um die erste Achse D axial bewegt wird.
Die Verbindungseinrichtung ist daher relativ kompliziert und teuer, da sie die Nocken Q und das Ringbauteil O enthält, das die Kugeln P trägt, und wegen der Schwierigkeit sowohl die Nocken Q an den jeweiligen Ringen M, N auszubilden und das Ringbauteil O zusammenzubauen, d. h. die Kugeln P zwischen den Nocken Q anzuordnen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Antrieb mit veränderbarer Übersetzung zu schaffen, mit dem die vorgenannten Nachteile behoben sind.
Erfindungsgemäß wird ein Antrieb mit variabler Übersetzung gemäß dem Anspruch 1 geschaffen.
Eine nicht einschränkende Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:
Fig. 2 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mechanischen Antriebs mit veränderbarer Übersetzung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Details des Antriebs mit veränderbarer Übersetzung der Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des zweiten Details des Antriebs mit veränderbarer Übersetzung gemäß Fig. 2.
Bezugszeichen 1 in Fig. 2 bezeichnet insgesamt einen Antrieb mit veränderbarer Übersetzung zum selektiven Verändern der Winkelgeschwindigkeit einer Ausgangswelle 2 relativ zu einer konstanten Winkelgeschwindigkeit einer Eingangswelle 3 mittels eines epizyklischen Getriebes 4, das zwischen den Wellen 2 und 3 angeordnet ist.
Die Welle 3 hat eine Längsachse 5 und wird mittels einer bekannten, nicht dargestellten Betätigungseinrichtung um die Achse 5 gedreht; und eine Welle 6 ist im wesentlichen der Welle 3 zugewandt und mit ihr koaxial angeordnet und wird mittels des Getriebes 4 und über Zwischenanordnungen zweier Kugellager 6 gedreht.
Das Getriebe 4 enthält ein Sonnenrad 7, das wiederum einen Rohrkörper 8 enthält, der winkelmäßig und axial fest mit der Welle 3 verbunden ist und an einem Ende einen Ringflansch 9 aufweist, der sich von der äußeren Oberfläche des Körpers 8 radial auswärts erstreckt. Das Sonnenrad 7 enthält weiter eine Ringplatte 10, die axial beweglich mit dem Körper 8 verbunden ist und normalerweise von einer Feder 11 gegen den Flansch 9 gedrückt gehalten wird, welche Feder an den Körper 8 angepasst und koaxial zur Achse 5 ist.
Das Getriebe enthält weiter einen Planetenträger 12, der wiederum eine Scheibe 13 enthält, die winkelmäßig und axial fest mit der Welle 2 verbunden ist und eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 14 und eine Anzahl von Nuten 16 (im dargestellten Beispiel 4) aufweist, die gleichmäßig um die Achse 5 herum voneinander entfernt sind und sich radial einwärts von der Außenfläche 14 aus erstrecken.
Das Getriebe 4 enthält weiter eine Anzahl von Planetenrädern 17, deren Zahl gleich der der Nuten 16 ist und von denen jedes eine zugehörige Scheibe 18 enthält, deren Längsachse 19 im wesentlichen parallel zur Achse 5 ist und axial von zwei im wesentlichen kegelstumpfförmigen Oberflächen 20 definiert bzw. begrenzt ist und auf einen mit der Achse 19 koaxialen Zapfen 21 aufgesetzt ist.
Der Zapfen 21 ist drehbar und axial fest in einer Buchse 22 angeordnet, die im wesentlichen parallelepipedförmig ist, um in Gleiteingriff mit einer jeweiligen Nut 16 zu sein.
Schließlich enthält das Getriebe 4 ein äußeres Ringrad 24, das wiederum einen Ring 25 enthält, der koaxial zur Achse 5 ist und winkelmäßig und axial fest mit einem rohrförmigen äußeren Gehäuse 26 des Antriebs 1 mit veränderbarer Übersetzung verbunden ist und axial von zwei Oberflächen 27 und 28 definiert ist, die zueinander im wesentlichen parallel sind und quer zur Achse 5 verlaufen.
Das Ringrad 24 enthält weiter einen Ring 29, der koaxial zu der Achse 5 ist und axial von zwei Oberflächen 30 und 31 gebildet ist, die im wesentlichen parallel zueinander und zu den Oberflächen 27 und 28 sind. Die Oberfläche 30 ist den Oberflächen 28 zugewandt und hat einen zylindrischen rohrförmigen Schaft 32, der seitlich von der Oberfläche 31 vorsteht, zur Achse 5 koaxial ist und axial von der Oberfläche 33 definiert ist, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche 31 ist.
Der Antrieb 1 mit veränderbarer Übersetzung enthält weiter einen Ring 34, der bezüglich des Rings 25 an der gegengesetzten Seite des Rings 29 angeordnet ist, zur Achse 5 koaxial ist und in axial und winkelmäßig fester Weise mit dem Gehäuse 26 verbunden ist und axial von zwei Oberflächen 35 und 36 definiert ist, die im wesentlichen zueinander und zu den Oberflächen 30 und 31 parallel sind und von denen die Oberfläche 35 der Oberfläche 31 zugewandt ist. Der Ring 34 enthält weiter eine im wesentlichen zylindrische Aushöhlung (Fig. 3), die nach außen an der Oberfläche 35 öffnet, von einer Bodenfläche 38 definiert ist, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche 35 ist und in drehbarem und axial verschiebbarem Eingriff mit dem Schaft 32 ist.
In einer nicht dargestellten Abänderung ist der Ring 34 einteilig mit dem Gehäuse 36 ausgebildet.
Die Ringe 29 und 34 sind miteinander mittels einer Verbindungsvorrichtung 39 verbunden, so dass sich der Ring 29 axial auf den Ring 25 zu und von ihm weg bewegt, wenn der Ring 29 mittels eines Steuergliedes 40 gedreht wird, das radial auswärts von der seitlichen Oberfläche des Rings 29 vorsteht.
Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 enthält die Vorrichtung 39 eine Anzahl von im wesentlichen halbkugeligen Sitzen 41 (im dargestellten Beispiel 4), die sich nach außen zu der Oberfläche 33 des Schaftes 32 öffnen und um die Achse 5 herum gleichmäßig voneinander entfernt sind, und eine Anzahl von Führungskanälen 42, deren Anzahl gleich der der Sitze 41 ist, ist um die Achse 5 gleichmäßig entfernt und nach außen an der Oberfläche 38 der Aushöhlung 37 offen.
Jeder Kanal 42 hat eine zur Achse 5 im wesentlichen quer verlaufende Längsachse 43 und einen im wesentlichen bogenförmigen Querschnitt, verändert sich hinsichtlich seiner Höhe längs der jeweiligen Achse 43 und erstreckt sich um die Achse 5 um einen Winkel von deutlich weniger als 90º.
Die Vorrichtung 39 enthält weiter eine Anzahl von Kugeln 44, deren Zahl gleich der der Sitze 41 und Kanäle 42 ist und von denen jede in einen jeweiligen Sitz 41 und einen jeweiligen Kanal 42 eingreift, so dass die Drehung des Rings 29 um die Achse 5 in eine axiale Verschiebung des Rings 29 längs der Achse 5 umgewandelt wird.
Im tatsächlichen Gebrauch sind die Planetenräder 17 reibungsmäßig sowohl mit dem Sonnenrad 7 als auch mit dem Ringrad 24 verbunden. Genauer wird jedes Planetenrad 17 zwischen dem Flansch 9 und der Platte 10 und zwischen den Ringen 25 und 27 ergriffen, so dass es um die jeweilige Achse 19 und gleichzeitig um die Achse 5 dreht, so dass der Planetenträger 12 um die Achse 5 gedreht wird.
Das Verhältnis zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der Wellen 2 und 3 wird durch Verstellen der radialen Position der Planetenräder 17 relativ zum Sonnenrad 7 verändert, d. h. durch Einstellen des Abstandes zwischen den Achsen 19 und der Achse 5. Genauer ist die Winkelgeschwindigkeit des Planetenträgers 12 und daher der Welle 2 minimal, wenn die Achsen 19 der Planetenräder 17 im maximalen Abstand (Fig. 2) von der Achse 5 angeordnet sind. Umgekehrt ist, wenn die Achsen 19 der Planetenräder 17 im minimalen Abstand (nicht dargestellt) von der Achse 5 angeordnet sind, die Winkelgeschwindigkeit des Planetenträgers 12 und daher der Welle 2 maximal.
Die radiale Position der Planetenräder 17 relativ zum Sonnenrad 7 wird mittels des Steuergliedes 40 und der Verbindungsvorrichtung 39 verändert, so dass:
wenn der Ring 29 in Richtung auf den Ring 25 bewegt wird, der von den Ringen 25 und 29 auf die kegelstumpfförmigen Oberflächen 20 ausgeübte Griff die Planetenräder 17 radial in Richtung zur Achse 5 entgegengesetzt zu der Feder 12 bewegt; und
wenn der Ring 29 vom Ring 25 wegbewegt wird; der von der Platte 10 und dem Flansch 9 des Sonnenrads 7 auf die kegelstumpfförmigen Oberflächen 20 ausgeübte Griff mit Unterstützung der Feder 12 die Planetenräder 17 radial in Richtung auf das äußere Ringrad 24 bewegt.
Der Antrieb 1 mit veränderbarer Übersetzung hat verschiedene Vorteile, wobei einer der wichtigsten darin liegt, dass die halbkugeligen Sitze 41 und die Führungskanäle 42 relativ billig und leicht herzustellen sind. Weiter sind mittels jeder Kugel 44, die in einen jeweiligen im wesentlichen halbkugeligen Sitz 41 und einen jeweiligen Kanal 42 mit im wesentlichen bogenförmigem Querschnitt eingreift, der Berührungsdruck zwischen jeder Kugel 44, dem jeweiligen Sitz 41 und dem jeweiligen Kanal 42 relativ klein, wodurch ermöglicht wird, dass für die Kugeln 44, die Sitze 41 und die Kanäle 42 Materialien verwendet werden können, die relativ billig sind und/oder keine Oberflächenbehandlung erfordern.

Claims

1. Mechanischer Antrieb mit veränderbarer Übersetzung, enthaltend ein epizyklisches Getriebe (4), das zwischen einer Eingangswelle (3) und einer Ausgangswelle (2) angeordnet ist, die um eine gegebene erste Längsachse (5) mit einer jeweiligen ersten und zweiten Winkelgeschwindigkeit drehbar angebracht sind, welches epizyklische Getriebe (4) enthält ein winkelmäßig starr mit der Eingangswelle (3) verbundenes Sonnenrad (7), einen winkelmäßig starr mit der Ausgangswelle (2) verbundenen Planetenträger (12), eine Anzahl von Planetenrädern (17), von denen jedes eine im wesentlichen zu der ersten Achse (5) parallele jeweilige zweite Längsachse (19) hat, und ein mit der ersten Achse (5) im wesentlichen koaxiales äußeres Ringrad (24), welche Planetenräder (17) reibungsmäßig mit dem Sonnenrad (7) und dem Ringrad (24) verbunden sind, so dass sie um die jeweiligen zweiten Achsen (19) und um die erste Achse (5) drehen, so dass der Planetenträger (12) um die erste Achse (5) dreht, und welches Ringrad (24) einen winkelmäßig und axial festen ersten Ring (25) und einen zweiten Ring (29) aufweist, der zu dem ersten Ring (25) hin und von ihm weg beweglich ist, um die radiale Position der zweiten Achsen (19) bezüglich der ersten Achse (5) zu steuern und auf diese Weise das Drehzahlverhältnis der Eingangswelle (3) zur Ausgangswelle (2) zu verändern; einen winkelmäßig und axial festgelegten Körper (34), der bezüglich des ersten Rings (25) an der entgegengesetzten Seite des zweiten Rings (29) angeordnet ist; und eine Verbindungsvorrichtung (39) zum Verbinden des zweiten Rings (29) mit dem Körper (34) und zum Ermöglichen, dass sich der zweiten Ring (29) längs der ersten Achse (5) bewegt, wenn der zweite Ring (29) um die erste Achse (5) dreht; dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (39) wenigstens zwei im wesentlichen halbkugelige Sitze (41) aufweist, die in einem vom zweiten Ring (29) und Körper (34) ausgebildet ist; und für jeden der Sitze (41) in dem anderen von zweitem Ring (29) und Körper (34) ein Führungskanal (42) ausgebildet ist, und eine Kugel (44) enthält, die in einen jeweiligen Sitz (41) und einen zugehörigen Führungskanal (42) eingreift, wobei jeder.

Führungskanal (42) eine dritte Längsachse (43) aufweist und längs der jeweiligen dritten Achse (43) sich in seiner Höhe verändert.

2. Antrieb mit veränderbarer Übersetzung nach Anspruch 1, wobei die Sitze (41) und die Führungskanäle (42) um die erste Achse (5) herum gleich beabstandet sind.

3. Antrieb mit veränderbarer Übersetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Führungskanal (42) einen im wesentlichen bogenförmigen Querschnitt aufweist.

4. Antrieb mit veränderbarer Übersetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Ring (29) und der Körper (34) an jeweiligen Oberflächen (33, 34), die im wesentlichen quer zu der ersten Achse (5) verlaufen, einander zugewandt sind und die Sitze (41) und Führungskanäle (42) in einer ersten (33) und einer zweiten (38) der Oberflächen (33, 38) ausgebildet sind.

5. Antrieb mit veränderbarer Übersetzung nach Anspruch 4, wobei die erste (33) und zweite (38) Oberfläche Oberflächen des zweiten Rings (29) bzw. des Körpers (34) sind.

6. Antrieb mit veränderbarer Übersetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und enthaltend vier solcher Sitze (41), die um die erste Achse (5) gleich beabstandet sind; wobei sich jeder Führungskanal (41) um die erste Achse (5) um einen Winkel von weniger als 90º erstreckt.

7. Antrieb mit veränderbarer Übersetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und weiter enthaltend ein äußeres rohrförmiges Gehäuse (46), wobei der Körper (34) einteilig mit dem Gehäuse (36) ausgebildet ist.

8. Antrieb mit veränderbarer Übersetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und weiter enthaltend ein äußeres rohrförmiges Gehäuse (26), wobei der Körper (34) axial und winkelmäßig starr mit dem Gehäuse (26) verbunden ist.