DE1650705C3 - Stufenlos verstellbares Reibungsgetriebe - Google Patents

Description

Auf verschiedenen Gebieten des Maschinenbaues, z. B. bei Kunstdüngerstreumaschinen, ist ein außerordentlich großer Verstellbereich für den Arbeitsvorgang erforderlich; beispielsweise müssen zwischen 3 kg und kg Material pro Flächeneinheit gestreut werden können, was einem Verhältnis von 1 :100 entspricht. Bisher ist es nicht möglich gewesen, ein hierfür geeignetes, stufenlos verstellbares Getriebe zu schaffen, so daß es erforderlich war, die bekannten Zahnradgetriebe zu verwenden, wobei aber nicht weniger als acht bis zehn Schaltstufen vorgesehen sein mußten. Derartige Maschinen erfordern eine große Antriebsleistung, die mehr als das volle Belastungsmoment auch bei so kurzzeitigem direktem Antrieb von 1:1 auf der Antriebsseite aufbringen kann. Ferner kann man mit den bekannten Getrieben natürlich nicht die erforderliche genaue Einstellung vornehmen, was selbstverständlich einen schwerwiegenden Nachteil darstellt.

Lange Zeit ist es ferner auf verschiedenen Gebieten des Maschinenbaues ein Problem gewesen, Übersetzungsverhältnisse zu schaffen, die in sehr weiten Grenzen für verschiedene Arten von Leistungsübertragungen geeignet sind. In dieser Richtung sind bereits Versuche unternommen worden, verschiedene Arten von Getrieben mit Rollkörpern zu schaffen, die auf einer ortsfesten und einer bewegbaren Bahn laufen. So kann beispielsweise auf den bekannten »Koppvariator« Bezug genommen werden. Derartige Getriebe zeigen aber den schwerwiegenden Nachteil, daß das übertragbare Drehmoment begrenzt ist. Es können also keine auch nur kurzzeitigen Belastungen ausgeglichen werden, wie sie beispielsweise durch Klumpen im Streugut in der bereits genannten Streumaschine hervorgerufen werden. So würde z. B. eine derartige Klumpenbildung in der Streumaschine zur vollständigen Blockierung der Abtriebsseite führen.

Aus der US-PS 21 77 946 ist ein Kugelgetriebe der im Oberbegriff des Patentanspruchs bezeichneten Art für die Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle von Kraftfahrzeugen bekannt, das üblicherweise bei Drehzahlen von einigen Tausend, zumindest aber von einigen Hundert Umdrehungen pro Minute arbeitet. Bei dem dort angegebenen Kugelgetriebe sind auf Lagerzapfen angeordnete kugelförmige Wälzelemente vorgesehen, die mit einer Einstelleinrichtung in ihrer Winkelstellung einstellbar sind, so daß verschiedene Übersetzungsverhältnisse in den Grenzen zwischen 1 :0 und 1 :1 einstellbar sind. Ferner ist das dort beschriebene Getriebe mit einer Kupplung versehen, mit der eine direkte Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Reibungsgetriebes herstellbar ist. Eine derartige direkte Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle über die Kupplung ist dort aber nur für das Übersetzungsverhältnis von 1 :1 möglich, während bei den übrigen Übersetzungsverhältnissen die Kraftübertragung nur über die kugelförmigen Wälzelemente erfolgt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, insbesondere bei niedrigen Antriebsgeschwindigkeiten und einem Übersetzungsverhältnis im Bereich zwischen 1 :0 und 1:1, eine Blockierung der Abtriebsseite durch Überbelastung zu vermeiden.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei einer Hemmung der Abtriebsseite des Reibungsgetriebes diese über die als Rutschkupplung arbeitende Reibungskupplung von der Antriebsseite mitgenommen wird, so daß bei eingestelltem Übersetzungsverhältnis der Beharrungszustand durch die Wirkung der Reibungskupplung als automatischer Überbrückung aufrechterhalten bleibt, da an der Antriebswelle für jeden Belastungs- und Übersetzungsfall ausreichende Antriebsleistung zur Verfügung steht. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das erfindungsgemäße Reibungsgetriebe in eine Streumaschine eingebaut ist, bei der die Streuleistung nur einen Bruchteil der Schlepperleistung ausmacht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 eine Ansicht von hinten auf das erfindungsgemäße Reibungsgetriebe, wobei die Endwandung zur Verdeutlichung der Wälzelemente weggelassen ist,

F i g. 2 einen Längsschnit längs der Linie //-// der Fig. 1, wobei die Wälzelemente mit den Achsen ihrer Lagerzapfen parallel zur Antriebswelle angeordnei sind,

F i g. 3 eine der F i g. 2 ähnliche Darstellung, wobei au Wälzelemente mit ihrer Lagerzapfenachse um 45^C gegenüber der Achse der Antriebswelle geneigt sind und in

F i g. 4 einen Axialschnitt durch das Gehäuse de erfindungsgemäßen Reibungsgetriebes.

Das Reibungsgetriebe gemäß dem Ausfiihrur.gsbei spiel nach den Fig. 1 bis 4 ist vorzugsweise fü verhältnismäßig niedrige Geschwindigkeiten der An triebswelle und für Übersetzungsverhältnisse zwische 1 :0 und 1 :1 zwischen der Antriebswelle und de

Abtriebswelle geeignet. Das Getriebe weist eine in einem Gehäuse 2 mit einem Kugellager 3 gelagerte Antriebswelle 1 und eine hohle Abtriebswdle 4 auf, die ihrerseits mit einem Kugellager 5 gelagert ist. Eine Scheibe 6 mit gabelartigen Nuten ist verschiebbar, aber nicht drehbar auf der Antriebswelle 1 gelagert und bildet einen Träger für die kugelförmigen Wälzele.nente. In den gabelartigen Nuten auf der Scheibe 6 sind drei U-förmige Träger 7 schwenkbar auf zwei Zapfen 8 angeordnet. Auf einem Lagerzapfen 9 am Träger 7 sind kugelförmige Wälzelemente 10 mit Kugellagern 11 gelagert, wobei die Achsen der Zapfen 8 jeweils die Mitte der kugelförmigen Wälzelemente 10 durchdringen. Die Träger 7 sind gegenüber der in Fig.2 wiedergegebenen Stellung, in der die Lagerzapfen 9 mit ihren Achsen parallel zur Antriebswelle 1 stehen, schwenkbar angeordnet und können beispielsweise die in F i g· 3 wiedergegebene Stellung einnehmen, in der die Lagerzapfen 9 beispielsweise um einen Winkel von 45° gegenüber der Antriebswelle 1 geneigt sind. Zu diesem Zweck sind die Träger 7 mit einem Gleitteil 13 durch verhältnismäßig starre Drähte 12 oder eine ähnliche Anordnung verbunden, wobei das Gleitteil 13 auf einem Stab 14 angeordnet ist, der axial verschiebbar und von außen über eine Einstellschraube 15 einstellbar angeordnet ist.

Die kugelförmigen Wälzelemente 10 laufen einerseits auf einer Bahn 16 im Gehäuse 2 und andererseits auf einer Bahn 17, die von einer scheibenartigen Platte 18 gebildet wird, die mit der Abtriebswelle 4 umlaufend angeordnet ist. Beim Ausführungsbeispiel bildet diese scheibenartige Platte 18 die eine Kupplungsdruckplatte eines Paares von Kupplungsdruckplatten 18 und 26 einer Reibungskupplung, wobei die Kupplungsdruckplatte 18 von einem auf einer Schulter der Antriebswelle 1 angeordneten Axiallager 19 gegen die kugelförmigen Wälzelemente 10 angedrückt wird. Die Druckkraft wird durch Tellerfedern 20 erzeugt, die zwischen einer Haltescheibe 21 auf der Antriebswelle 1 und dem Kugellager 3 angeordnet sind, das seinerseits mit einer Schulter 22 des Gehäuses 2 in Eingriff steht. Wenn sich die Antriebswelle 1 dreht, laufen daher die kugelförmigen Wälzelemente 10 unter Federspannung auf den Bahnen 16 und 17. Gegenüber einer quer zur Antriebswelle 1 verlaufenden und durch das Zentrum de:r kugelförmigen Wälzelemente hindurchgehenden Ebene stehen die Bahnen 16 und 17 mit den Wälzelementen 10 unter einem Winkel von 45° in Eingriff.

Befinden sich die Träger 7 in der in Fig.2 wiedergegebenen Stellung, so laufen die kugelförmigen Wälzelemente mit gleichen Durchmessern auf den beiden Bahnen 16 und 17. Das bedeutet, daß die Bahn gegenüber der Bahn 16 stets ortsfest bleibt und keine Drehbewegung über die Kupplungsdruckplatte 18 übertragen wird. Dies entspricht einem Übersetzungsverhältnis von 1 :0. Befindet sich der Träger 7 aber in der in F i g. 3 wiedergegebenen Stellung, so laufen die kugelförmigen Wälzelemente 10 mit ihrem größten durchmesser auf der Bahn 16, während gleichzeitig das Drehzentrum bzw. der Pol der kugelförmigen Wälzelemente mit der Bahn 17 in Eingriff steht. Auf diese Weise wird die Bahn 17 mit der Geschwindigkeit der

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zungsverhältnis von 1 :1 entspricht. In den Zwischen-Stellungen des Trägers 7 wird der Kupplungsdruckplatte IB eine Geschwindigkeit zwischen 0 und 1 im Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 1 erteilt.

Dieses Verhältnis wird somit durch die kinematischen Verhältnisse bestimmt, wie sie im folgenden näher erläutert sind.

Die Einstellschraube 15 ist mit Markierungen versehen, die eine Einstellung von 100 Stellungen ermöglicht, wenn ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1 :0 und 1 :1 gewählt wird. Dies kam·· dadurch erreicht werden, daß die Zylinderfläche der Schraube mit zehn Anreißlinien in Umfangsrichtung und weiteren zehn Anreißlinien in Längsrichtung versehen wird, so daß 100 Einstellungen auf der Zylinderfläche der Einstellschraube eingestellt werden können, wobei selbstverständlich auch ZwischensteHungen gewählt werden können.

Während in der bisherigen Beschreibung die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses beschrieben wurde, soll im folgenden die Drehmomentübertragung des Reibungsgetriebes näher erläutert werden. In Abhängigkeit davon, mit welcher Kraft die Bahnen 16 und 17 und die kugelförmigen Wälzelemente 10 gegeneinandergedrückt werden, kann die Kupplungsdruckplatte 18 ein größeres oder kleineres Drehmoment übertragen. Das so übertragene Drehmoment ist allerdings vergleichsweise klein und zumeist zur Bildung einer direkten Antriebskraft nicht ausreichend. Aus diesem Grund wird das stufenlos verstellbare Reibungsgetriebe mit einer das Drehmoment verstärkenden Vorrichtung versehen, bei der es sich um eine Reibungskupplung handelt.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 weist die Reibungskupplung eine oder mehrere Kupplungsscheiben 23 auf, die verschiebbar, aber nicht drehbar mit einem Keil 24 auf der Antriebswelle 1 gehaltert sind. Eine oder mehrere Kupplungsscheiben 25 eines weiteren Satzes sind abwechselnd zwischen den zuerst genannten Kupplungsscheiben 23 angeordnet und in ihrer ordnungsgemäßen Lage unverdrehbar gegenüber der zweiten Kupplungsdruckplatte 26 gehalten. Die Kupplungsdruckplatte 26 ist mit einem Eingriffsteil 27 versehen, das in eine Nut in der Außenkante der Kupplungsscheiben 25 eingepaßt ist. Die Kupplungsdruckplatte 26 ist verschiebbar, aber nicht drehbar mit der hohlen Abtriebswelle 4 über eine Klauenkupplung verbunden. Die Kupplungsdruckplatten 18 und 26 sind durch Glieder 28 am Umfang miteinander verbunden (vgl. F i g. 4), die bewegbar auf radial zum Umfang der Kupplungsscheiben 23 und 25 liegenden Zapfen angeordnet sind. Die Glieder 28 sind durch aus Draht bestehenden Federn 30 in ihrer Lage gehalten.

Die Länge der Glieder 28 ist so gewählt, daß sie die Kupplungsdruckplatten 18 und 26 und damit die Kupplungsscheiben 23 und 25 nicht gegeneinanderdrükken. Wird die Kupplungsdruckplatte 18 unter dem Einfluß der kugelförmigen Wälzelemente 10 gegenüber der Kupplungsdruckplatte 26 gedreht, so nehmen die Glieder 28 eine geneigte Lage ein. Dadurch wird der Abstand zwischen den Kupplungsdruckplatten 18 und 26 verringert und die Kupplungsscheiben 23 und gegeneinandergezogen, so daß von den Kupplungsscheiben 23 unter Rutschung ein Drehmoment auf die Kupplungsdruckplatte 26 und damit auch auf die hohle Abtriebswelle 4 übertragen wird.

Dps übertragene Drehmoment steigt um so mehr an, je stärker die Neigung der Glieder 28 zunimmt, bis die Kupplungsdruckplatte 26 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Kupplungsdruckplatte 18 umläuft. Dabei tritt ein stabiler Zustand ein, bei dem die Geschwindigkeit der Abtriebswelle 4 bei einem konstanten Stellungsverhältnis der kugelförmigen Wälzelemente

derjenigen der Antriebswelle 1 entspricht, wobei zwischen den Kupplungsscheiben und den Kupplungsdruckplatten der Reibungskupplung ein Rutschen erfolgt, so daß sich die Abtriebswelle 4 tatsächlich mit der dem Übersetzungsverhältnis entsprechenden Geschwindigkeit dreht In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß das oben beschriebene Reibungsgetriebe mit seiner zugeordneten Reibungskupplung einfach wirkend ist, d. h. die Reibungskupplung wirkt nur in einer Drehrichtung aktiv, während sie bei einer Drehung in der entgegengesetzten Richtung als Freilauf wirkt Dies ist bei Verwendung des oben beschriebenen Reibungsgetriebes in Drillmaschinen, Kunstdüngerstreumaschinen od. dgl. wichtig.

Mit dem oben beschriebenen Reibungsgetriebe wird erreicht, daß an der Abtriebswelle 4 auftretende Hemmungen überwunden werden können, so daß sich eine Blockierung der Abtriebswelle 4 vermeiden läßt. Tritt nämlich eine Hemmung an der Abtriebswelle 4 und damit an der Kupplungsdruckplatte 26 auf, so werden * die beiden über die Glieder 28 miteinander verbundenen Kupplungsdruckplatten 18 und 26 gegeneinandergezogen, so daß die zwischen ihnen befindlichen Kupplungsscheiben 23 und 25 in stärkeren Eingriff miteinander kommen und die an die Antriebswelle 1 angeschlossenen Kupplungsscheiben 23 die mit den beiden Kupplungsdruckplatten 18 und 26 verbundenen Kupplungsdruckscheiben 25 mitnehmen, da an der Antriebswelle ausreichende Antriebsleistung zur Verfugung steht, die über die als Rutschkupplung arbeitende Reibungskupplung der Abtriebswelle 4 zugeführt wird. Sobald die an der Abtriebswelle 4 auftretende Hemmung überwunden ist, drehen sich die Abtriebswelle 4 und die mit ihr verbundenen Kupplungsdruckplatten 18 und 26 mit der durch die Neigung der kugelförmigen Wälzelemente 10 eingestellten Geschwindigkeit, so daß die Kupplungsscheiben 23 und 25 wieder außer Eingriff kommen und die Reibungskupplung immer mehr durchrutscht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stufenlos verstellbares Reibungsgetriebe mit an der Antriebswelle, an der eine für jeden Belastungs- und Übersetzungsfall ausreichende Antriebsleistung zur Verfügung steht, über schwenkbare Lagerzapfen planetenartig angeordneten kugelförmigen Wälzeleinenten, die federbelastet auf zwei bahnen laufen, von denen die eine Bahn ortsfest mit dem Getriebegehäuse verbunden und die andere Bahn konzentrisch zur Antriebswelle auf einer Abtriebsscheibe mit der Abtriebsweüe angeordnet ist, und bei dem sämtliche auf den Lagerzapfen angeordneten Wälzelemente mittels einer Einstelleinrichtung für einen Übersetzungsbereich von 1:0 bis 1:1 jeweils in einer Ebene schwenkbar sind, und mit einer einrückbaren Reibungskupplung zwischen der An-und der Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsscheibe (18) die eine Platte eines Paares von an die Abtriebswelle (4) angeschlossenen Kupplungsdruckplatten (18,26) der Reibungskupplung bildet, zwischen denen mindestens eine mit der Antriebswelle (1) verbundene Kupplungsscheibe (23) und mindestens eine an die Kupplungsdruckplatten (18, 26) angeschlossene Kupplungsscheibe (25) angeordnet sind; und daß die Kupplungsdruckplatten (18, 26) durch schwenkbar (29) an ihrem Umfang angreifende Verbindungsglieder (28) miteinander verbunden sind, weiche bei einer Relativbewegung zwischen den beiden Kupplungsdruckplatten (18, 26) gegen die Ebene der Kupplungsdruckplatten (18,26) genegt werden und dabei die Platten (18,26) gegeneinanderziehen.

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