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Reibradgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung Die Erfindung
betrifft ein Reibradgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung mit flachkonischen
Tellerscheiben und Randwulstscheiben, das eine in dem Getriebegehäuse gelagerte
Zentralwelle mit axial belastbaren, drehfest und längs verschiebbar mit ihr verbundenen
Reibscheiben der einen Art und ferner wenigstens eine der Zentralwelle zwecks Übersetzungsänderung
näherbare, in einem Schwenkrahmen gelagerte Vorgelegewelle mit auf ihr ebenfalls
drehfest und längs verschiebbar angeordneten und zwischen die Reibscheiben der Zentralwelle
ragenden Reibscheiben der anderen Art aufweist.
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Bei diesen bekannten Reibradgetrieben sind zwei voneinander abweichende
Grundbauarten üblich; bei der einen sitzen die Randwulstscheiben auf der Zentralwelle
und die Tellerscheiben auf den Vorgelegewellen, so daß bei größter Getriebeübersetzung
die Vorgelegewellen von der Zentralwelle den kleinsten Abstand haben, während bei
der anderen Grundbauart die Tellerscheiben auf der Zentralwelle, die Randwulstscheiben
aber auf den Vorgelegewellen angeordnet sind, so daß bei größter Getriebeübersetzung
die Vorgelegewellen am weitesten von der Zentralwelle entfernt liegen. Bei Schaltvorgängen
beider Bauarten drücken sich die Reibscheiben der Vorgelegewellen und der Zentralwelle
gegenseitig axial auseinander oder zusammen, je nachdem die Wellen einander genähert
oder entfernt werden.
Erhebliche Schwierigkeiten .treten .besonders
bei Getrieben der ersten Grundbauart dann auf, wenn die Vorgelegewellen nicht bei
laufendem, sondern bei stillstehendem Getriebe herangeschaltet werden sollen, da
die auf diesen Wellen gelagerten Reibscheiben, deren- Naben mit Rücksicht auf eine
geringe Gesamtgetriebelänge kurz sein müssen, beim Schalten zum Verklemmen auf ihren
Wellen neigen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Angriffspunkte für die Axialverschiebung
der Reibscheiben außerhalb der Scheibenmitten, bei größter Wellenentfernung sogar
nahe den Scheibenrändern, liegen.
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Um ein Verklemmen der Reibscheiben auf ihren Wellen zu verhindern,
hat man schon vorgeschlagen, die Nabenbohrungen ballig auszuführen. In der Praxis
hat es sich jedoch gezeigt, daß dieser Vorschlag zwar für kleine, stufenlos regelbare
Reibradgetriebe, also für Getriebe mit wenigen Reibscheiben und geringer Leistung,
brauchbar ist, jedoch für große Getriebe mit verhältnismäßig vielen Reibscheiben
nebeneinander an Bedeutung verliert, ja oft überhaupt ungenügend ist, da bei vielen
Reibscheiben nebeneinander die am weitesten 'von der Stützscheibe entfernten Reibscheiben
sich sehr stark neigen müssen, was einerseits zu erheblichen Reibungsverlusten führt
und anderseits,. wenn die Schrägstellung eine gewisse Grenze überschreitet, die
Betriebssicherheit gefährdet. Außerdem sind bei stark balligen Nahenbohrungen die
Flächen; mit denen sich die Reibscheiben an den Nutwänden ihrer Tragwelle abstützen,
verhältnismäßig klein und unterliegen daher einem vorzeitigen Verschleiß. Ferner
erfordert die Bearbeitung der balligen, genuteten Innenbohrungen der Naben einen
großen Aufwand, so daß Getriebe mit solchen Reibscheiben durchaus nicht so billig
ausfallen, wie es zunächst scheinen mag.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile und besteht
ihrem Hauptmerkmal nach darin, daß zwischen je zwei Reibscheiben der Vorgelegewelle
besondere Spreizkörper eingreifen, die den Scheibenberührungsstellen annähernd diametral
gegenüberliegend am Schwenkrahmen axial verschiebbar geführt sind und derart unter
dem Einfluß von im fest stehenden Getriebeteil untergebrachten Steuerbahnen stehen,
daß bei einer Annäherung der Vorgelegewelle an die Zentralwelle eine wenigstens
annähernd gleich große Distanzierung der einzelnen Reibscheiben der Vorgelegewelle
eintritt, wie die durch die Reibscheiben der Zentralwelle bedingte Distanzierung.
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Wenn auch das Getriebe gemäß der Erfindung im Vergleich zu den bekannten
Getrieben mit Schrägstellreibscheiben etwas höhere Kosten bedingen mag, so fällt
dies praktisch nicht ins Gewicht, da, man dafür ein stets zuverlässig arbeitendes
Getriebe erhält, mit dem man überdies., da es keine Rolle spielt, wie viele Reibscheiben
nebeneinander asgeordnet werden, weit größere Kräfte übertragen kann als mit den
bekannten, Schrägstellreibscheiben aufweisenden Getrieben..
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des: Erfindungsgegenstandes
im Zusammenhang. mit Reibradgetrieben der erstgenannten Grundbauart dargestellt,
was jedoch nicht ausschließt, daß die Erfindung auch auf Getriebe der zweiten Grundbauart
angewendet werden kann. Es zeigt ' Fig. I ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
nach der Schnittlinie I-I der Fig. 2, Fig.2 den zugehörigen Querschnitt nach der
Schnittlinie II-II der Fig. I, Fig. 3 einen Längsschnitt wie Fig. I, aber bei einer
andren Schaltstellung, Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt nach
der Schnittlinie IV-IV der Fig. 5, Fg.5 den zugehörigen Querschnitt nach der Schnittlinie
V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Längsschnitt wie Fig. 4, aber bei einer anderen Schaltstellung,
Fig. 7 eine Ansicht eines Einzelteiles, in Richtung des in Fig. 6 eingetragenen
Pfeiles gesehen, Fig. 8 einen. anderen Einzelteil im Längsschnitt, Fig. 9 ein gegenüber
Fig. 4 geändertes Ausführungsbeispiel, im Längsschnitt, Fig. Io einen Querschnitt
des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9, Fig. II eine weitere Ausführungsform, Fig.
12 ein drittes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt nach der Schnittlinlie XII-XII
der Fig. 13, Fig. 13 den zugehörigen Querschnitt nach der Schnittlinie XIII-XIII
der Fig. I2, Fig. 14 einen Schnitt durch die Spreizvorrichtung nach der Schnittlinie
XIV-XIV der Fig. 12, Fig. 15 einen Längsschnitt wie Fig. I2, aber bei einer andern
Schaltstellung, Fig. 16 einen Schnitt wie Fig. I4, jedoch wiederum bei einer andern
Schaltstellung, und Fig. 17 den beispielsweisen Aufbau eines Reibradgetriebes der
obererwähnten zweiten Grundbauart, im Längsschnitt.
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Bei allen Ausführungsbeispielen wird das Drehmoment vom der Antriebswelle
über Zahnräder auf mehrere, senkrecht zu ihrer Achse verschiebbare Vorgelegewellen
und von diesen mittels einer Reibradstufe auf eine Abtriebswelle übertragen, die
in der axialen Verlängerung der Antriebswelle liegt.
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Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. I bis 3 ist die im linksseitigen
Gehäusedeckel Ia gelagerte treibende Welle mit 2, die im rechtsseitigen Deckel Ib
gelagerte getriebene Welle mit 3 bezeichnet. Die -drei der getriebenen Welle näherbaren
Vorgelege- oder Schwenkwellen 4 sind jede für sich in Schwenkrahmen (Gabeln) gelagert,
deren Achsen (Schwenkgabelwellen) 5a in die beiden Gehäusedeckel Ia und Ib d-rehbar
eingreifen und über Hebel 6 und Stangen 7 miteinander in formschlüssiger Verbindung
stehen. Das Zahnrad 8 der treibenden Welle .2 kämmt mit den drei auf den Schwenkgabelwellen
5a lose gelagerten Zwischenrädern 9, die ihrerseits mit den drei auf den Schwenkwellen
4 aufgekeilten Zahnrädern Io im Eingriff sind.
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Die Reibradübersebz.ungtsstufe wird von drei Sätzen von je fünf flachkonischen
Tellerscheiben ii und einem. zentralen. Satz von sechs Radwulstscheiben 12 gebildet.
Die ersteren: sind auf den drei
genuteten Vorgelegewellen 4, die
letzteren, auf der ebenfalls genuteten getriebenen Welle 3 drehfest, jedoch axial
verschiebbar angeordnet. Durch eine Zentralfeder 13, die sich gegen eine auf der
Welle 3 befestigte Buchse 15 stützt, werden die Randwulstscheiben 12 in axialer
Richtung in den Punkten B gegen die Tellerscheiben I I gepreßt, wobei die Schulter
(Bund) 14 der getriebenen Welle 3 den Gegendruck der Feder 13 aufnimmt.
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Die in der Zeichnung dargestellte Stellung der Vorgelegewelle 4 in
bezug auf die getriebene Welle 3 entspricht der Endschaltstufe E des Schalthebels
2o bzw. des Reibradgetriebes. Bei dieser erreicht die getriebene Welle 3 bei einer
bestimmten Eingangsdrehzahl die höchste Drehzahl. Die eingestellte Übersetzung ist
dann am kleinsten. Um eine Änderung der Übersetzung herbeizuführen, wird der Schalthebel
2o in eine zwischen der Endlage E und der Nullage o liegende Zwischenstellung gebracht.
Durch die dadurch bewirkte Annäherung der drei Vorgelegewellen 4 an die getriebene
Welle 3 nehmen die Tellerscheiben I I gegenüber den Randwulstscheiben I2 z. B. die
in Fig. 3 dargestellte Stellung ein. Der Reibkontakt findet neun auf einem kleineren
Halbmesser r der Tellerscheiben I I statt. Gleichzeitig ist ein größere axiale Distanzierung
der Reibkörper I I und 12 eingetreten, indem nun die im Halbmesser r gemessene Dicke
e der Reibscheiben I I größer als an ihrem Rande ist. Die am weitesten links liegende
Scheibe 12 ist dabei in axialer Richtung stehengeblieben, während. die übrigen Reibkörper
mehr und mehr nach rechts gedrückt worden sind.
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Um diese beim Schalten vor sich gehende Axialdistanzänderung der Tellerscheiben
I I zu erleichtern, namentlich beim Schalten im Stillstand, ist eine besondere,
aus, zwei Hauptorganen: bestehende Spreizvorrichrtung in das Getriebie, eingebaut,
mit der die Tellerscheiben I I beim Schalten je an einem zweiten Punkt C gefaßt
werden, der dem Berührungspunkt B ungefähr diametral gegenüberliegt.
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Das eine dieser Hauptorgane weist für jede der drei Vorgelegewellen
4 einen Satz komischer Scheibchen 21 auf, welche auf einer in den beiden Armen 5b
des Schwenkrahmens radial verschieblichen, unter dem Druck von Federn 22 stehenden
Stange 23 längs verschiebbar (axialverschiebbar) angeordnet sind. Die Dicke der
einzelnen. Scheib chen 21 ist so, bemessen, daß die Scheibchen mit geringem Spiel
zwischen die Ränder der Tellerscheiben I I fassen, sofern die Tellerscheiben genau
senkrecht auf ihrer Welle stehen., so daß diese Teile einander normalerweise nicht
berühren und daher keine Reibungsverluste verursachen können.
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Das andere Hauptorgan der Spreizvorrichtung für die drei Sätze der
Reibischeiben I I besteht aus je einem am Gehäusemittelteil IC befestigten Körper
24a mit einer Steuerbahn 24, die als Zylinderflächen abschnitt mit dem Radius R
ausgebildet ist. Die Achse A der Steuerbahn verläuft parallel zur Achse der getriebenen.
Welle 3 und hat einen größeren Abstand von der Welle 3 als die Schwenkgabelwelle
5a. Beim Schalten von. E nach o nähern sich deshalb die auf der Steuerbahn 24 abrollenden
Spreizscheibchen 21 der Achse der Vorgelegewelle 4 um den. Betrag s, wobei sie sich
und die Tellerscheiben, I I an den Punkten C gegenseitig axial auseinanderschieben.
Die Scheiben werden also jetzt an zwei Punkten gefußt Da: aber bei diesem Vorgang
einerseits die Distanzierung der Tellerscheiben I I durch die Randwulstscheiben
12 gleich zu Beginn. des Scheltens erfolgt, anderseits die zweite Spreizung erst
etwas später einsetzt, nachdem nämlich das zwischen den Scheibchen 21 und den Tellerscheiben
I I vorhandene Axialspiel ausgefüllt ist, tritt nun, eine leichte, von Scheibe zu.
Scheibe zunehmende Schiefstellung der Tellerscheiben auf ihr r Welle 4 ein. Solche
geringfügigen Schiefstellungen sind indessen zulässig, weil zwischen den genuteten
Bohrungen dieser schmalen Scheiben und ihrer Welle 4 auf alle Fälle ein. so reichliches
Radialspiel vorhanden sein muß, daß die Scheiben in Längsrichtung ungehindert gleiten
können. Ist dann die Schaltbewegung beendet, so richten sich die Tellerscheiben
I I beim Rotieren von selbst wieder auf, wobei sie sich von. der Berührung mit den
Spreizkörpern 21 frei machen.
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Um diesen Feinheiten der Spielbemessung Rechnung tragen zu können,
ist zwischen den Flanschen. 25 der Steuerhabnkörper 24a und dem Gehäuse Ic je ein
Einstellblech. 26 vorgesehen,. Dieses erlaubt ferner, die an den Reibscheiben im
Betrieb, nach und nach auftretende, wenn auch sehr geringe Abnutzung auszugleichen.
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Bei dem in den Fig. 4 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
hat jeder Spreizkörper seine eigene, direkt in axialer Richtung wirkende Steuerbahn.
Zu diesem Zweck sind in die drei am Getriebegehäuse Ic befestigten: Körper 30a schraubenlinienförmig
verlaufende Steuerrillen 31 geschnitten, deren Schraubenachse mit der Achse der
Schwenkgabelwelle 5a zusammenfällt. Mit R ist der Halbmesser der zugehörigen Innenzylinderfläche
30 bezeichnet. Ferner sind. die auf den Schwenkgabelstangen 23 liegenden hülsenförmigen
Spreizkörper 32 mit je einem Steuerwulst 33 versehen, der auf seiner äußeren Seite
in die zugehörige Steuerrille 31 ragt und auf seiner inneren Seite zwischen. zwei
Reibscheibenränder greift.
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Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die durch den Winkel a gekennzeichnete
Schraubenliniensteigung von Rille zu Rille zunimmt, und zwar in Übereinstimmung
mit der durch den Reibscheibenkegelwinkel bedingten allmählich eintretenden Zunahme
der Längsvers@chiebungswege der Tellerscheiben i i. Wird nun der Schalthebel 20
in: eine Zwischenstellung geschoben, so) bewegt sich die Stange 23 von ihrer in
Fig. 7 mit E bezeichneten End- in eine ZwischenlageZ, wobei jeder Spreizkörper 32
von seiner Steuerrille 31 um einen. entsprechenden. Betrag nach rechts: verschoben
wird und diese Bewegung an die ihm. zugeordnete Reibscheibe i i weitergibt.
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Den Fig. 9 und. io ist zu, entnehmen, daß die Spreizkörper 35 mit
längeren. Führungshülsen, ausgestattet werden können, wenn sie abwechselnd auf
zwei
in dem Schwenkrahmen 5a, 5b nebeneinander gelagerten Stangen 23 verteilt sind.
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Bei dem in Fig. I I gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Spreizkörper
37 mit doppelten, die Tellerscheibenränder von beiden Seiten umfassenden Steuerwülsten
33 versehen. Die Steuerrillen 38 sind dementsprechend breiter ausgeführt. Diese
Maßnahmen ermöglichen es., mit der Spreizvorrichtung die zwangläufige, zusätzliche
Distanzierung der Tellerscheiben I I sowohl beim Herauf- als auch beim Herunterschalten
zu verwirklichen.
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Ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Steuerwülste 33 der
Spreizkörper 32. 35, 37 etwas schmaler bemessen, als dies theoretisch notwendig
wäre, so daß nach beendeter Schaltung im Betriebszustand ein geringes Spiel zwischen
den Spreiz- und Reibischeiben verbleibt und somit eine unerwünschte Berührung dieser
Teile vermieden ist.
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Beim dritten, aus den Fig. 12 bis 16 ersichtlichen Ausführungsbeispiel
sind die Steuerbahnen 40 seitlich angeordnet; die Steuerkörper 40a befinden sich
daher an den Gehäusedeckeln Ia, Ib, anstatt am Gehäusekörper Ic. Die Spreizkörper
jedes der drei Reibscheibensätze bestehen aus einzelnen nebeneinanderliegenden Flachstäben
42 bzw. 421 bis 425, welche mit je einer eine Tellerscheibe übergreifenden Doppelwarze
43 versehen und in den beiden Schwenkgabelarmen 5b längs beweglich gelagert sind.
Die Spreizstäbe 42 sind an ihren beiden Enden vorn Steuerhebeln 44 umfaßt, die ihrerseits
an Auslegern 45 der Schwenkgabelarme 5b angelenkt bzw. geführt sind.
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In der Endstellung E des Schalthebels 2o nimmt der Spreizmechanismus
die in den Fig. 12 und 14 dargestellte Lage ein, wobei die beiden Steuerhebel 44
senkrecht zu den Spreizstäben 42 stehen. Wird nun der Schalthebel 2o in. eine Zwischenlage
Z gedreht, so nimmt der Spreizmechanismus die in den Fig. 15 und 16 gezeigte Lage
ein. Die Steuernocken. 46 haben dann, da sie den beiden an: bzw. absteigenden Steuerbahnen
4o gefolgt sind, die Steuerhebel 44 verschwenkt und dementsprechend die Spreizstäbe
42 nach rechts verschoben. Der in Fig. 16 zuoberst liegende Stab 421,dessen Warzen
43 die erste Tellerscheibe I I1 umgreifen, hat sich dabei nur wenig, der mit der
Reibscheibe I I5 korrespondierende Stab 425 am meisten verschoben, so daß wieder
Übereinstimmung mit den durch die Randwulstscheiben 12 hervorgerufenen Scheibendistanzierungen
besteht.
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In der in Fig. 17 beispielsweise dargestellten, in der Einleitung
erwähnten zweiten Grundbauart liegen die flachkonischen Tellerscheiben i i nicht
mehr auf den Vorgelegewellen 4, sondern auf der getriebenen, Welle 3 und umgekehrt
die Randwulstscheiben 12, auf den Vorgelegewellen 4. Die gezeichnete Wellenstellung
entspricht der größten Getriebeübersetzung, während die kleinste Übersetzung bei
strichpunktierter Lage der Vomgelegewelle 4 eingeschaltet ist. Das Anfahren erfolgt
hier also nicht bei eingeschwenkten, sondern bei ausgeschwenkten Vorgelegewellen.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele zur Spreizvorrichtung lassen sich, wie eingangs
erwähnt, sinngemäß auch auf Getriebe der zuletzt genanntem Art anwenden.