DE69010142T4 - Stufenloses Reibrollengetriebe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos veraenderliches Treibrollengetriebe mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 angefuehrten und aus US-A 4,086,820 bekannten Merkmalen, bei dem Kraft durch zwischen torischen Antriebs- und Abtriebsscheiben schwenkbar gelagerte Treibrollen uebertragen wird.
• In solchen Getrieben (siehe US-A 4,086,820) sind die Treibrollen auf Lagerstutzen gelagert, die beim Verschwenken die Treibrollen in Abhaengigkeit vom erwuenschten Uebersetzungsverhaeltnis in Eingriff mit den torischen Scheiben entlang Kreisbahnen mit unterschiedlichen Durchmessern bringen. Die schwenkbaren Treibrollenlagerstutzen sind so gelagert, dass sie zum Einleiten einer Uebersetzungsverhaeltnisaenderung axial etwas bewegbar sind. Es koennen z.B. einander gegenueberliegend durch flexible Spannbaender gelagert sein, wie das in US Patent No. 4,086,820 gezeigt ist.
• In US Patent No. 4,858,484, in dem zwei Treibrollen zwischen und im Eingriff mit gegenueberliegenden torischen Treibscheiben zur Uebertragung von Bewegung zwischen ihnen angeordnet sind, ist jede Treibrolle auf einem schwenkbaren Lagerstutzen gelagert, der an gegeneuberliegenden Enden ueber Stuetzrollen auf am Gehaeuse angebrachten teilkreisfoermigen Laufflaechen und daher direkt vom Gehaeuse angestuetzt wird. Die Treibrollen sind ueber Kraftuebertragungsanordnungen gelagert, die fuer einfache Getreibe aus einem Satz von Fedrringen bestehen. Die Gehaeuselaufflaechen koennen einen im Bezug auf die Schenkachsen der Schwenkstutzen leicht versetzten Kruemmungsmittelpunkt habe, um in einer Endstellung des Schwenkstutzens die Federringe staerker zusammenzudruecken, d.h. groessere Eingriffskraefte zu erzeugen als in der gegenueberliegenden Schwenkendstellung.
• Die in EP-A 365872 mit Veroeffentlichungsdatum vom 02.05.90 beschriebene Anordnung benutzt fuer jeden Schwenkstutzen eine einzelne Stuetzrolle, die auf einem am Gehaeuse angebrachten teilkreisfoermigen Laufflaechenteil rollt, um den Schwenkstutzen und die zughoerige Treibrolle zur Uebertragung von Bewegung zwischen den torischen Scheiben in festen Eingriff mit ihnen zu bringen. Jeder Schwenkstutzen hat ein axial hervorstehendes Steuerende, das so gelagert ist, dass es in einer zur Achse der torischen Scheibe senkrechten Ebene etwas bewegbar ist, wobei die Steuerenden mit Vorrichtungen verbunden sind, durch die die Schwenkstutzen zur Einleitung einer Aenderung des Uebersetzungsverhaeltnisses gemeinsam in der besagten Ebene verschwenkt werden koennen.
• Die Eingriffskraefte fuer die Treibrollen werden durch Keile erzeugt, die das Laufflaechenteil in Richtung auf die torischen Scheiben forciert, um dadurch die Eingriffskraefte fuer die Treibrollen mit den torischen Scheiben zu erzeugen.
• Waehrend diese Anordnung sich als recht gut erwiesen hat, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aehnliche jedoch einfachere Anordnung zu schaffen, um die Kosten wieter zu reduzieren und die Zuverlaessigkeit eines solchen Getriebes zu erhoehen.
• Dies wird mit einem stufenlos veraenderlichen Getriebe gemaess Anspruch 1 erreicht.
• Im folgenden wird eine bevorzugte Ausfuehrungform der Erfindung anhand beiliegender Figuren beschrieben, in denen:
• Figur 1 eine Ansicht des Treibrollengetriebes in einem axisalen Querschnitt,
• Figur 2 einen Querschnitt entlang Linie II-II von Figur 1, und
• Figur 3 eine Ansicht entlang Linie III-III von Figur 2 darstellen.
• Prinzipiell gleicht die Getriebeanordnung nach der Erfindung der Anordnung nach der zuvor erwaehnten EP-A 356872, auf die hiermit verwiesen wird, sodass auf eine Beschreibung aller Einzelheiten hier verzichtet werden kann. Die Abstuetzanordnung und die die Eingriffskraefte erzeugenden Vorrichtungen wurden jedoch vereinfacht und die Beschreibung ist deshalb hauptsaechlich auf diese Anordnungen gerichtet.
• Ein einfaches Treibrollengetriebe, wie es in Fi. 1 gezeigt ist, besteht aus einem Gehaeuse, in dem ko-axiale Antriebs- und Abtriebswellen 12 und 14 drehbar mittels Lager 16 bzw. 18 gelagert sind. Mit den Antriebs- und Abtriebswellen 12, 14 sind torische Scheiben 20, 22 verbunden, die so einander gegenueberstehend angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein torischer Hohlraum 24 kreisfoermigen Querschnitts gebildet wird. In dem torischen Hohlraum 24 sind Treibrollen 26, 28 drehbar und im Eingriff mit den torischen Treibscheiben gelagert. Die Trebrollen 26, 28 sind im Gehaeuse 10 auf Drehstutzen 30 und 32 gelagert, die durch auf Hartmetall-Laufflaechenteilen 38, 40 laufenden Stutzenlagerrollen 34 und 36 schwenkbar gelagert sind, wobei die Laufflaechenteile in im Gehaeuse gebildeten Ausnehmungen 42, 44 angeordnet sind. Jeder der Schwenkstutzen 30, 32 traegt ein Treibrollenlager 46 zur Drehlagerung der entsprechenden Treibrollen 26, 28, die ueber die Schwenkstutzensteuzrollen 34, 36 in festen Eingriff mit den Treibscheiben 20 und 24 gezwungen werden, wobei die Treibscheiben 20 und 22 in Achsrichtung ueber Axialdrucklager 48 und 50 abgestuetzt sind. Die Eingriffskraefte der Treibrollen 26, 28 mit den torischen Scheiben 20, 22 haengen von der durch die Laufflaechenteile 38, 40 aufgebrachten Belastung ab. Die Laufflaechenteile 38, 40 weisen teilkreisfoermige Lagernuten 54 auf, deren Kruemmungsmittelpunkte auf zum Mittenkreis des torischen Hohlraumes 24 tangentialen Steuerachsen liegen, sodass die Schwenkstutzen 30, 32 um diese Steuerachse schwenkbar gelagert sind. Die teilkreisfoermigen Lagernuten 54 in den Laufflaechenteilen 38, 40 koennen im Bezug auf den Kruemmungsmittenkreis des torischen Hohlraumes 24 etwas excentrisch angeordnet sein, um dadurch in einer Schwenkendstellung der Schwenkstutzen 30 und 32, genau gesagt in der Stellung fuer die niedrigste Geschwingkeit und das hoechste Drehmoment fuer die Abtriebswelle wie in Fig. 1 dargestellt, hoehere Eingriffskraefte zu erzeugen.
• Fig. 2 zeigt das Getreibe ohne ein Gehaeuse. Es enthaelt gegenueberliegende Stuetzplatten 56 und 58, die ueber Spannstaebe 60 zusammengehalten werden. Wie in Fig. 2 gezeigt sind die Laufflaechenteile 38, 40 an einem Ende ueber eine Schwenklagerung oder durch Scharniere 62 befestigt. An ihrem anderen Ende sind sie an Hebelarme 64 angelenkt, die an den Stuetzplatten 65 und 68 anliegen. Die Stuetzplatten 56 und 58 tragen Betaentigungszylinder 66, mit Kolben 68, die an die Steuerenden der Schwenkstutzen 30 und 32 angelenkt sind. Wie schon erwaehnt tragen die Schwenkstutzen 30 und 32 die Treibrollen 26 und 28 und werden von den Laufflaechenteilen 38 und 40 mit einer Kraft in Eingriff mit den torischen Scheiben 20 und 22 gebracht, die von den ueber die Kolben 68 und Kolbenstangen 70 auf die entsprechenden Steuerenden der Schwenkstutzen 30 und 32 aufgebrachten Kraeften abhaengt, wobei diese Kraefte durch die vom Zylinder 66 auf die Zylinderlagerenden der Hebelarme 64 wirkenden Reaktionskraefte erzeugt werden. Die Hebelarme haben Kraftkontrollflaechen 72, die die ueber die Schwenkstutzenstuetzrollen auf die Schwenkstutzen 30 und 32 uebertragenen Eingriffskraefte vervielfachen koennen.
• Die Kraftkontrollflaechen 72 der Hebelarme sind vorzugsweise an entgegengesetzten Enden 74 und 76 etwas abgerundet, um die Beanspruchung der Schwenkstellen zu reduzieren. Die Hebelarme 64 sind vorzugsweise gegabelt, wobei die Zylinder 66 zwischen den Gabelarmen angeordnet und an deren freien Enden angelenkt sind.
• Wie in Fig. 3 gezeigt sind aufeiner Seite des Getriebes zwei Spannstaebe 60 zwischen den Stuetzplatten 56 und 58 angeordnet und drei d.h. ein mittlerer und zwei aussenliegende Staebe auf der gegenueberliegenden Seite. Wie aus Fig, 2 ersichtlich weisen die Schwenkstutzen 30, 32 beim mittleren Stab 60 Nuten 78 auf, durch die sich der mittlere Spannstab 60 erstreckt und deren Groesse und Form so gewaehlt ist, dass die Schwenkendstellungen der Schwenkstutzen durch Anlage am mittleren Stab 60 begrenzt ist. Die engsten Stellen 79 in der Mitte der Nuten 79 sind in einer Ebene angeordnet in der die Schwenkachse der Schwenkstutzen liegt.
• Wie in Fig. 2 gezeigt erlauben die Treibrollenlager 46 eine Bewegung der Treibrollen nach innen in Eingriff mit den torischen Scheiben, da von den Scheibenfedern 80 ueber die Hilfslager 82 Eingriffskraefte aufgebracht werden, um die Treibrollen in Eingrif mit den torischen Scheiben zu halten, selbst wenn kein Drehmoment durch das Getriebe uebertragen wird.
Arbeitsweise der Schwenkstutzenlageranordnung
• Wenn immer ein Drehmoment durch das Getriebe uebertragen wird, stellt sich ein von den Treibrollen 26, 28 auf die Schwenkstutzen 30, 32 wirkendes Reaktionsmoment ein, das auf die Zylinder 66 uebertragen wird. Die Zylinder 66 uebertragen die entsprechende Reaktionskraefte auf die Hebelarme 64, an denen sie befestigt sind und die dadurch verschwenkt werden, wobei die Laufflaechenteile 38 und 40 und die entsprechenden Treibrollen 26 und 28 gegeneinander und in festen Eingriff mit den torischen Scheiben 20, 22 mit einer Kraft gezwungen wurden, die dem durch das Getriebe uebertragenen Drehmoment entspricht.
• Zur Aenderung des Uebersetzungsverhaeltnisses des Getriebes werden die Zylinder 66 auf der entsprechenden Seite der Kolben 68 mit Druckfluessigkeit in kontrollierter Weise beaufschagt, sodass die zwei Schwenkstutzen 30, 32 in bezueglich der Achse der torischen Scheiben 20, 22 derselben Drehrichtung leicht verschwenkt werden, sodass beim Drehen der torischen Scheiben 20, 22 die Treibrollen 26, 28 auf einer der torischen Scheiben 20, 22 sich zu Eingriffskreisen groesseren Durchmessers gewegen, waehrend sie auf der anderen torischen scheibe sich zu kleineren Eingriffskreisen bewegen. Wenn das erwuenschte Uebersetzungsverhaeltnis erreicht ist, werden die Schwenkstutzen 30, 32 in ihre neutrale Stellungen zurueckgefuehrt, in denen das momentane Uebersetzungsverhaeltnis beibehalten wird.
• Die beschriebene Anordnung erfordert nur einen hydraulischen Zylinder 60 und Kolben 68 fuer die Lagerung der Steuerenden und fuer die Erzeugung der Treibrolleneingriffskraefte. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist ein Zylinder 60 fuer jeden Schwenkstutzen 30, 32 vorgesehen. Mit einer entsprechenden Hebelanordnung wuerde jedoch auch ein einziger Zylinder fuer beide Schwenkstutzen 30, 32 und Schwenkstutzenlagerungen genuegen. Ausserdem ist fuer den Zylinder 60 zur Kontrolle der Schwenkstutzenbewegung Druckfluessigkeit von nur relativ niedrigem Druck noetig, wobei jedoch fuer den Eingriff der Treibrollen mit den torischen Scheiben 20, 22 relativ hohe aber entsprechende Kraefte auf die Schwenkstutzen aufgebracht werden. Die Laufflaechenteile 38, 40, in die die Laufnuten 54 eingeformt sind, sind vorzugsweise genuegend breit, sodass sie die Schwenkstutzen 30, 32 in jeder Schwenklage leicht abstuetzen koennen. Wenn sie genuegend breit sind, koennen sie fuer die Schwenkbewegung einfach auf einem Stuetzpunkt gelagert sein, wodurch die Notwendigkeit fuer eine Scharnierliagerung entfaellt.
• Normalerweise ist die Getriebeanordnung nach Fig. 2 in einem Gehaeuse angeordnet d.h. entweder in ihrem eigenen Gehaeuse oder im Gehauese eines Antriebs, in Verbindung mit dem das Getriebe benutzt wird. Die Getriebeanordnung ist mit einem solchen Gehaeuse vorzugsweise ueber Staebe verbunden, die sich in die Gehaeuselagerungen erstrecken, was jedoch in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Wenn die Staebe auf einer Seite entfernt werden, kann die Getriebeanordnung in einen ansonsten voellig montierten Antrieb eingefuegt werden und die Staebe 60 koennen dann durch im Gehaeuse vorgesehene Oeffnungen wieder eingebaut werden.
• Das beschriebene Getriebe ist recht einfach und besteht aus nur relativ wenigen Teilen. Zur Erzeugung der verschiedenen zum Betrieb noetigen Kraefte ist Betriebsfluessigkeit von nur relativ niedrigem Druck noetig und im Falle einer Stoerung kann das ganze Getriebe ohnehin leicht ausgetauscht werden.

Claims (9)

1. Ein stufenlos veraenderliches Treibrollengetriebe bestehend aus einer Getreibehalteanordnung (10), zwei torischen drehbar in der Halteanordnung (10) gelagerten Treibscheiben, von denen eine drehbar mit der Antriebswelle (12) und die andere drehbar mit der Abtriebswelle (14) verbunden ist und beide torischen Scheiben (20, 22) gegeneuberliegende Treibflaechen aufweisen, die zwischen sich einen torischen Hohlraum (24) kreisfoermigen Querschnitts bilden, wenigstens zwei kreissymmetrisch in dem torischen Hohlraum (24) angeordnete Treibrollen (26, 28) die zur Uebertragung von Bewegung mit den torischen Scheiben (20, 22) in festem Eingriff stehen, wobei jede der Treibrollen (26, 28) drehbar auf einem um eine zum Mittenkreis des torischen Hohlraumes (24) tangentiale Steuerachse schwenkbaren Schwenkstutzen (30, 32) gelagert ist, und jeder der Schwenkstutzen (30, 32) mit einer Stuetzrolle (34, 36) ausgestattet ist und hinter jedem Schwenkstutzen (30, 32) ein teilkreisfoermiges die Stuetzrolle (34, 36) tragendes Laufflaechenteil (38, 40) angeordnet ist, und weiter jeder der Schwenkstutzen (30, 32) ein entlang der Steuerachse vorstehendes und verschwenkbar gelagertes Steuerende hat, wobei die Laufflaechenteile (38, 40) die Treibrollen (26, 28) auf den Schwenkstutzen (30, 32) in kraftuebertragenden Eingriff mit den torischen Scheiben (20.22) zwingen, und mit einer Einrichtung (66, 68, 70) zum kontrollierbaren Verschwenken der Schwenkstutzen (30, 32) bezueglich der Achse der torischen Scheiben (20, 22), um die Treibrollen (20, 22) zur Einleitung einer Aenderung des Getriebeuebersetzungsverhaeltnisses in eine Precessionsstellung bringen zu koennen, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang der Steuerachse herausstehenden Steuerenden drehbar und auch leicht in einer zur Achse der torischen Scheiben senkrechten Ebene bewegbar gelagert sind und die Laufflaechenteile (38, 40) schwenkbar an ihrem einen vom Steuerende der Schwenkstutzen (30, 32) entfernten Ende schwenkbar gelagert und an ihrem anderen Ende so mit den Steuerenden der entsprechenden Schwenkstutzen (30, 32) gekoppelt sind, dass sie durch die an den Steuerenden der Schwenkstutzen (30.32) angreifenden Steuerkraefte in Richtung gegen die Schenkstutzen (30, 32) forciert werden, um den Stutzenbewegungen entgegenzuwirken, die von dem durch das Getriebe uebertragenen Drehmoment erzeugt werden, wodurch die Treibrollen (26, 28) auf den Schwenkstutzen (30, 32) in kraftuebertragenden Eingriff mit den torischen Scheiben (20, 22) gebracht werden.

2. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an das andere Ende des Laufflaechenteiles (38, 40) ein hydraulischer Betaetigungszylinder (60) angelenkt ist, der einen ueber eine Kolbenstange (70) mit dem Kontrollende des Schwenkstutzens (32) verbundenen Zylinder (66) aufweist.

3. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (66) an einem Ende eines Hebelarms (64) befestigt ist, dessen anderes Ende schwenkbar mit dem anderen Ende des Laufflaechenteiles (38, 40) verbunden ist und das eine an der Halteanordnung anliegende Kraftkontrollflaeche (72) aufweist, wodurch die von dem Schwenkhebel (64) auf die Schwenkstutzen (30, 32) uebertragenen Reaktionskraefte vervielfacht werden.

4. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollflaechen (72) an dem Hebelarm (64) abgerundete Endestuecke (74, 76) haben, wodurch die Abnutzung an den Schwenkkanten reduziert wird.

5. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (64) gegabelt und der Zylinder (66) schwenkbar zwischen den Gabelarmen gelagert ist.

6. Ein Treibrollengetriebe nach einem der Ansprueche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getreibehalteanordnung Lagerplatten (56, 58) aufweist, die radial naechst zu den Laufflaechenteilen (38, 40) gegenueber den entsprechenden Schwenkstutzen (30, 32) angeordnet sind.

7. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bezug auf die Achse der torischen Scheiben (20, 22) zwei Schwenkstutzen (30, 32) einander gegenueberliegend vorgesehen sind und die Lagerplatten (56, 58) ueber Spannstaebe (60) miteinander verbunden sind, die die zum Eingriff der Treibrollen (26, 28) mit den torischen Scheiben (30, 22) auf die Schwenkstutzen (30, 32) uebertragenen Kraefte auszubalancieren.

8. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Steuerenden der Schwenkstutzen entgegengesetzten Schwenkstutzenenden zu ihrer Halterung wenigstens einen der Spannstaebe (60) aufnehmende Nuten (78) aufweisen.

9. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (78) eine Doppel-V Form mit einer Engstelle (79) in der Mitte zum Eingriff mit dem Spannstab (60) aufweisen, wobei die Engstelle (79) im wesentlichen in einer die Schwenkachse der Schwenkstutzen (30, 32) aufnehmenden Ebene liegt und die Doppel-V Nuten so abgewinkelte Seitenflaechen aufweisen, dass sie Anschlaege fuer die Schwenkstutzen (30, 32) in ihren Schwenkendstellungen bilden.