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Reibungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf ein Reibungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ineinandergreifenden,
lamellenähnlichen Wälzscheiben, deren Achsabstand - gegebenenfalls einschließlich
einer koaxialen Lage für direkten Gang mit über den vollen Umfang im Eingriff stehenden
Ringflächen - zur stufenlosen Drehzahlregelung veränderbar ist, wobei die ringförmigen
Wälzscheiben der einen Getriebeseite an ihrem äußeren Umfangsteil in der Trommel
eines äußeren Getriebeteiles und die Wälzscheiben der anderen Getriebeseite an ihrem
inneren Umfangsteil auf einem inneren Getriebewellenteil unverdrehbar, jedoch längs
verschiebbar zwischen zwei seitlichen, relativ gegeneinander verschiebbaren Anlagescheiben
gelagert sind.
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Es sind Reibungsgetriebe dieser Art bekannt, bei welchen zwecks Regelung
der Übersetzung die abtreibende Welle des Getriebes zusammen mit den äußeren ringförmigen
Wälzscheiben in einer Führung senkrecht zur Wellenachse verschiebbar gelagert ist.
Ein solches Getriebe hat jedoch den Nachteil, daß der Abtrieb von der verschiebbaren
Welle abgenommen werden muß, was in vielen Fällen zu konstruktiven Schwierigkeiten
führt. Außerdem ergeben sich infolge,der Führung der Abtriebswelle in der senkrechten
Führungsbahn Reibungswiderstände und Schwierigkeiten hinsichtlich der Schmierung
und Abdichtung der aufeinandergleitenden Teile.
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Des weiteren sind Reibungsgetriebe mit Lamellenähnlichen Wälzscheiben
bekannt, wobei die treibenden und die getriebenen Wälzscheiben auf zueinander parallelen
Wellen gelagert sind. Die Wälzscheiben stehen hierbei mit Außenrädern einander entgegengesetzter
Krümmung im Eingriff. Hierbei ergeben sich erhöhte Reibungsverluste. Außerdem sind
umständliche Getriebeübersetzungen erforderlich bzw.
muß auch in
diesem Fall wie bei den ersterwähnten, bekannten Getrieben der Abtrieb an einer
zur Regelung verschiebbaren Abtriebswelle abgenommen werden.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Reibungsgetriebe
der vorerwähnten Art und besteht im wesentlichen darin, daß zwei gleichartige Reibungsgetriebe
hintereinander angeordnet sind und die getriebene Welle des ersten die treibende
Welle des zweiten Reibungsgetriebes ist. Zweckmäßig sind hierbei die treibende Welle
des ersten Reibungsgetriebes und die getriebene Welle des zweiten Reibungsgetriebes
axial zueinander angeordnet, wobei die Zwischenwelle, welche gleichzeitig getriebene
Welle des ersten und treibende Welle des zweiten Reibungsgetriebes ist, aus der
zu den beiden anderen Wellen axialen Lage exzentrisch verstellbar ist.
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Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß sowohl die antreibende
als auch die getriebene Welle des Gesamtgetriebes fest im Gehäuse gelagert werden
können, indem sich die Regelung ausschließlich innerhalb des Getriebes selbst abspielt.
Außerdem wird der Vorteil eines sehr großen Regelbereiches erzielt. Besondere Zahnradübersetzungen
innerhalb des Getriebes werden bei Beibehaltung der Drehrichtung vermieden.
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Von besonderem Vorteil ist ferner eine Lagerung der exzentrisch verstellbaren
Zwischenwelle in einem Hebel, welcher um eine zur Zwischenwelle parallele Drehachse
schwenkbar gelagert ist, wodurch sich eine einfache Verstellungsmöglichkeit bei
geringsten Reibungswiderständen ergibt.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Getriebes als Kraftwagengetriebe dargestellt. Hierbei zeigen Abb. I einen axialen
Schnitt durch das zweistufige Getriebe und Abb. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe
nach Linie II-II der Abb. I.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist I das Kurbelgehäuse und
2 die Kurbelwelle des Kraftwagenmotors. 3 und 4 sind zugleich das Schwungrad bildende
Gehäuseteile einer Einscheibenmotorkupplung, die an dem getriebeseitigen Ende der
Kurbelwelle befestigt sind. Zwischen dem Gehäuseteil 4 und einer in dem Kupplungsgehäuse
axial verschiebbaren Kupplungsplatte 5 ist gegenüber den vorgenannten Kupplungsteilen
axial verdrehbar die Kupplungsscheibe 6 angeordnet, die ihrerseits fest mit der
Abtriebswelle 7 der Kupplung verbunden ist. Diese Abtriebswelle bildet zugleich
die Antriebswelle für das an die Kupplung anschließende stufenlos schaltbare Wälzgebriebe,
von dem 8 die erste und 9 die zweite Stufe ist. Ein Getriebegehäuse Io schließt
beide Stufen des Getriebes ein und ist, zugleich die Kupplung umfassend, fest mit
dem Kurbelgehäuse verbunden. Auf der Abtriebsseite des Getriebes folgt ein bekanntes
mittels einer Klauenkupplung II' blockierbares Kegelradgetriebe II zur wahlweisen
Umkehrung der Drehrichtung und weiterhin eine nur noch teilweise dargestellte Kardanwelle
I2. Von dem Wälzgetriebe ist 7 die Antriebswelle der ersten Stufe, die nach dem
Getriebe hin in die Nutwelle I3 des inneren Getriebeteils übergeht. Auf der Nutwelle
sind unverdrehbar, jedoch axial beweglich fünf innere Wälzscheiben 14 angeordnet,
die an ihren äußeren Umfangsteilen beidseitig ringförmige Wandverstärkungen I5 aufweisen.
Diese Wandverstärkungen bilden die Eingriffsringflächen für sechs äußere Wälzscheiben
I6 mit nach dem äußeren Umfang hin zunehmender Wandstärke, wobei diese Wälzscheiben
an ihrem äußeren Umfang axial verschiebbar in den Nuten I7 einer Trommel I8 geführt
sind, welche ihrerseits den zylindrischen Mantel eines als Glocke I9 ausgebildeten
äußeren Getriebeteils bildet. Die äußeren Wälzscheiben sind ringförmig ausgebildet
und ragen mit ihren inneren Umfangsteilen nur soweit zwischen die inneren Wälzscheiben
I4, daß bei ihrer gezeigten axialen Lage zur Nutwelle gerade der vollständige Eingriff
an den durch die Wandverstärkungen I5 gebildeten Eingriffsringflächen gegeben ist.
Axial sind alle Wälzscheiben gemeinsam an der Stelle ihres Eingriffs durch zwei
auf der Nutwelle I3 angeordnete Anlagescheiben 2o, 2I axial eingespannt. Die kupplungsseitige
Anlagescheibe 2o sitzt auf der Nutwelle fest und dient mit einem ebenfalls kupplungsseitigen
Nabenteil 22 zugleich als Sitz für ein Kugellager 23, mittels welchem der innere
Getriebeteil in dem Gehäuseteil 4 der Kupplung verdrehbar gelagert ist. Die andere
Anlagescheibe 2I ist mittels einer äußeren Nabe 24 auf der Nutwelle I3 axial verschiebbar
geführt, wobei die Nabe außen zugleich als Sitz für eine Schraubenfeder 25 dient.
An ihrem äußeren Umfangsteil weisen beide Anlagescheiben gegenüber den Wälzscheiben
als Druckflächen dienende Wandverstärkungen 26 auf. Die Anlagescheibe 2I hat gegenüber
dieser Wandverstärkung noch einen Bund 27, dessen Innenseite als Sitz für eine die
Schraubenfeder umgebende Schraubenspiralfeder 28 großer Spannkraft dient. An dem
federseitigen Ende der Nutwelle I3 sitzt fest ein Federteller 29, an dem sich beide
Federn abstützen. Die Glocke i9 geht nach außen in eine Trommeltriebwelle
30 über, die zugleich die Abtriebswelle der ersten Getriebestufe ist. Diese
Triebwelle 30 ist mittels zweier Rollenlager 31, 32 in einem kräftigen Hebel 33
gelagert und bildet zugleich die Antriebswelle der zweiten Stufe 9 des- Wälzgetriebes.
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Wie die Abtriebswelle der ersten Stufe, geht auch die Antriebswelle
der zweiten Stufe in eine Nutwelle 34 über, auf der zwischen Anlagescheiben 35,
36 innere Wälzscheiben 114 gelagert sind, zwischen deren tragenden ringförmigen
Wandverstärkungen i 15 äußere in einer Trommel 37 in der vorbeschriebenen Weise
geführte Wälzscheiben 116 eingreifen. Da beide Getriebestufen eine fortschreitende
Untersetzung von der schnellaufenden Kurbelwella 2 auf die Kardanwelle 12 ermöglichen
sollen, sind gegenüber der ersten Cetriebestufe bei der zweiten Getriebestufe entsprechend
dem dort auftretenden. größeren Drehmoment mehr innere und äußere Wälzscheiben vorgesehen,
die mittels an
einem Federteller 38 abgestützter Federn 39, 40 zwischen
den Anlagescheiben 35, 36 festgespannt sind. Entsprechend der Trommel der ersten
Getriebestufe bildet auch die Trommel 37 der zweiten Getriebestufe den zylindrischen
Mantel eines als Glocke 4I ausgebildeten äußeren Getriebeteils, deren Bodenfläche
zentrisch zur Trommel einen Bund 42 aufweist. Dieser Bund dient außen als Sitz für
ein Kugellager 43, mittels welchem die Glocke 4I in der kardanseitigen Abschlußwand
44 des Getriebegehäuses Io gelagert ist. Auf der Innenseite des Bundes 42 ist mit
der Glocke fest verbunden eine Trommeltriebwelle 45, welche zugleich die Abtriebswelle
der zweiten Stufe des Wälzgetriebes ist.
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Der zwischen den beiden Stufen des Getriebes angeordnete Hebel 33
ist innerhalb des Getriebegehäuses Io auf einer unterhalb des Getriebes befindlichen
Hebelachse 46 schwenkbar gelagert. Seine Stellung ist an dem freien Ende 47 seines
über das Triebwellenlager 34 32 hinausgehenden Armes 48 mittels einer Schaltvorrichtung
49 (Abb. 2) derart in einem Winkelbereich von beispielsweise I8° regelbar, daß die
mit dem Hebel beweglich gelagerte Triebwelle 30 in der senkrechten Grenzstellung
des Hebels koaxial zu den beiden Triebwellen 7 und 45 steht.
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Das Getriebe arbeitet wie folgt: Steht der Hebel 33 in der in den
Abbildungen dargestellten senkrechten Grenzlage, bei der die Triebwelle 3o koaxial
zu den Triebwellen 7 und 45 steht, so befindet sich das Getriebe im direkten Gang,
da einerseits die Achsrichtung der Antriebswelle 3o bzw. 45 identisch gleich ist,
und da andererseits auch die Eingriffsringflächen I5 aller Wälzscheiben von dieser
Achsrichtung den gleichen Abstand haben. Da die Wälzscheiben jeder Getriebestufe
mittels der Anschlagscheiben 2o, 2I bzw. 35, 36 und der Federn 25, 28 bzw.
39, 40 fest gegeneinander gepreßt werden, so erfolgt bei einer Drehung der
Antriebswelle 7 die Übertragung des Drehmomentes an den Wälzscheiben auf vollständigen
Ringflächen ohne Reibungsverluste, und die Abtriebswelle 45 dreht sich gleichartig
mit der Antriebswelle 7 mit.
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Wird der Hebel 33 durch die Schaltvorrichtung 49 aus der senkrechten
Lage heraus geschwenkt, so wird damit sowohl die Trommel I8 mit den Wälzscheiben
I6 der ersten Getriebestufe wie auch die Nutwelle 34 mit den Wälzscheiben II4 der
zweiten Getriebestufe gegenüber den übrigen Getriebeteilen seitlich verschoben.
Für eine derartige Auslenkung des Hebels 33 um einen maximalen Winkel 50 ist in
Abb.2 die entsprechende Lage der Eingriffsringflächen der ausgelenkten inneren Wälzscheiben
der zweiten Getriebestufe durch den strichpunktierten Kreis I5' angedeutet. Während
einerseits die Abgabe des Drehmomentes von den inneren Wälzscheiben II4 aus nur
von deren Eingriffsringflächen, angedeutet durch den Kreis I5', erfolgen kann, kann
die Aufnahme dieses Drehmomentes andererseits an den äußeren Wälzscheiben II6 nur
an den Stellen der Eingriffsflächen erfolgen, welche fest an den Scheiben I6 anliegen.
Diese feste Anlage ist infolge der nach außen zunehmenden Wandstärken der Scheiben
II6 nur an den durch den verstärkten Kreisbogen I6' gekennzeichneten Teilen der
Eingriffsringflächen, I5' möglich, welche am weitesten zwischen die Wälzscheiben
II6 hineinragen. Damit ist die der Auslenkung des Hebels 33 entsprechende Getriebeuntersetzung
der zweiten Stufe durch das Verhältnis der gebildeten Hebelarme 5I :52 festgelegt,
und es ist aus Abb. 2 zu ersehen, daß selbst in der gezeigten Stellung extremer
Auslenkung des Hebels 33 nur sehr geringe Reibungsverluste an den Eingriffsstellen
I6' auftreten können.
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Da der Aufbau der ersten Getriebestufe sinngemäß gleich dem der zweiten
Getriebestufe ist, ist die Gesamtuntersetzung stets gleich dem doppelten Wert des
Hebelarmverhältnisses 5I :52.
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Mit zunehmender Untersetzung ist erforderlich, daß sämtliche Wälzscheiben
in axialer Richtung um einen geringen Betrag verschoben werden, damit die äußeren
Scheiben I6 bzw II6 mit ihren nach dem äußeren Umfang hin stärker werdenden Wandungen
noch zwischen die inneren Scheiben I4 bzw. II4 eindringen können. Diese axiale Bewegung
der Wälzscheiben wird durch die nachgebende Einspannung mittels der Schraubenfedern
25 bzw. 39 und Schraubenspiralfedern 28 bzw. 4o ermöglicht. Während im direkten
Gang die inneren und äußeren Wälzscheib:en auf den vollständigen Engriffsringflächen
der ringförmigen Wandverstärkungen I5 bzw. II5 im Eingriff stehen (vgl. Abb. I),
ist für den schematisch dargestellten Zustand der maximalen Untersetzung an Hand
von Abb. 2 beschrieben, daß dort der Eingriff der beiden Scheiben nur auf einem
relativ kleinen Umfangsteil I6' der entsprechenden Ringfläche I5' erfolgt. Um trotzdem
ein möglichst gleich großes Drehmoment übertragen zu können, ist erforderlich, daß
der Anpreßdruck mit zunehmender Auslenkung des Hebels 33 möglichst entsprechend
der Verkleinerung des Eingriffsbogenstückes zunimmt. Das wird dadurch erreicht,
daß zur Einspannung der Wälzscheiben Federn 28 bzw. 40 mit großer Spannkraft benutzt
werden, die schon. bei einem geringen Federweg eine erhebliche Änderung ihrer Gegenkraft
erfahren.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform eines
Kraftwagengetriebes beschränkt. Statt einer Untersetzung kann das Getriebe ebenso
einer Übersetzung dienen, was z. B. schon durch die Ausnutzung des Motors zum Bremsen
während Bergabfahrten erfolgen kann, wobei die Kurbelwelle von den Fahrzeugrädern
her über die. Kardanwelle angetrieben wird. Als Übersetz.ungsgetriebe ist es z.
B. zur stufenlosen Drehzahlregelung von Gebläsen geeignet; aber sowohl als Untersetzungs-
wie als übersetzungsgetriebe bieten sich darüber hinaus im gesamten Maschinenbau,
insbesondere auch im Werkzeugmaschinenbau, vielfache Anwendungsmöglichkeiten.