DE2825730A1 - Stufenloses gangwechselgetriebe - Google Patents

Description

LEINWEBER & ZIMMERMANN

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. H. Leinweber (i*»-76) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

Rosental 7 · D-8000 München

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

UnserZeichen^/r.r/U

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) ..ii.i!.. ..-:ii :ol '.rMY ^rzeufun^j von ijeräbrungsdrückei: zwischen aC-U ,zoiiir chtn aollsn und den drei uliedern und wobei

J q;"^jl cn ie uiied die Aui'rebe hat, die Geschwindigkeit des ,iii:;. c-n^ ijli ed c ε zu ver·-teilen und längs der gem ein samen c.:.ir.lan uici.tuiu; der xAngOU^sgliedes und des AusgangsriioGo"· oc^Tr-j-rb;-r in.

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±jei einem Gaugwechseigetriebe der eingangs genannten Art ändern sich die ^erührungsdrücke zwischen den konischen acJLen und den drei Gliedern in Abhängigkeit von der La^e aes ersten Gliedes und wenn es so ausgelegt ist, daß ein notwendiger und hinreichender i^erührungsdruck an das erste Glied bei hchar Ges-chwindigkeit angelegt ist, werden die berührungedrücke üei niedriger Geschwindigkeit zu gering werden urici das Auftreten von Schlupf zur .Folge heuen. Deshalb ist bei einem Gangwechseigetriebe in der Praxis das iiittel sur Lrseugun_ö von berührungsdrückeü so ausgelegt, daß es eine sehr große Kraft erzeugt, damit keinerlei Schlupf vorkommen kann, selbst wenn das Gangwechselgetriebe bei niedriger Geschwindigkeit betrieben ist, womit die Anlegung überschüssig hoher Berührungsdrücke bei hoher Geschwindigkeit verbunden ist. Die Anlegung der überschüssig hohen Berührungsdrücke beim Betrieb mit hoher Geschwindigkeit- ist unerwünscht, jedoch bei dieser Art von Gangwechselgetriebe unvermeidbar. Soweit es in der Kenntnis der Erfinder liegt, muß bei verschiedensten Konstruktionen im Zusammengang mit Gangwechseigetrieben der eingangs genannten Art das lüttel zur Erzeugung der Berührungsdrücke derart ausgelegt sein, daß es eine Kraft erzeugt, die in einem solchen Maße groß ist, daß der mechanische Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Gangwechselgetriebes herabgesetzt sind, damit ein erforderlicher Bereich von Berührungsdrücken hergestellt werden kann.

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"Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, ein Gangwechselgetriebe der eingangs genannten Art derart weiterzubilden und zu verbessern, daß es einen hohen mechanischen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer aufweist und da3 es gleichzeitig ein geringeres Gewicht aufweist als die nach dem Stand der Technik bekannten !Konstruktionen.

Erfindurigsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

g) eine erste ringförmige Kraftübertragungsflache, welche eine im wesentlichen ebene Fläche bildet, die eine Hichtung der Bodenfläche des Konus der konischen Rolle einnimmt und eine zweite ringförmige Kraftübertragungsfläche von gekrümmter Querschnittsform am Basisteil der konischen Holle vorgesehen ist,

h) daß die erste ringförmige Kraftübertragungsiläche und die zweite ringförmige Kraftübertragungsfläche durch Reibung mit dem zweiten bzw. dem dritten Glied in Eingriff stehen,

i) daß die konischen Rollen durch hieibung mit dem ersten Glied und dem zweiten Glied in Eingriff stehen und einen Keilzustand durch eine Kraft einnehmen, welche durch das Mittel zur Erzeugung von Berührungsdrücken erzeugt ist und welche durch das dritte Glied übertragen ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verv/iesen wird.

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Es zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt eines er^indun^- gemäßen stufenlosen G-angwechselgi; triebe ε,

i'lg. 2 eine Ansicht zur Erklärung der iJerührungsdrücke zwischen des ereten, dem zweiten und dem dritten G-lied in dem in Fig. 1 gezeigten stufenlosen G-angwechselge triebe,

Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt durch eine

weitere Ausführungsforai des eriindungsgemäßen stufenlosen G-angwechselgetriebes.

In Fig. 1 ist ein Elektromotor 1 zum Antrieb eines stufenlosen G-angwechselgetriebes vorgesehen und eine tingangswele 3 des G-angwechselgetriebes ist unmittelbar mit der Ausgangswelle 2 des Elektromotors 1 verbunden. Eine Ausgangswelle 4 des G-angwechseigetriebes ist koaxial zur Eingangswelle 3 vorgesehen. Lie Kraftübertragung von der Eingangswelle 3 zur Ausgangswelle 4 ist durch eine Kraftübertragungsscheibe 5, eine Vielzahl konischer Hollen 6, einen an einem zylindrischen Teil 8 befestigten 'Drehzahlverstellring 7, Kugeln 9 auf einer Kugelführungsnut und ein Kittel zur Erzeugung von Berührungsdrücken 10 hergestellt. "Die Kraitübertragungsscheibe 5 ist mit der Eingangswelle 3 mittels einer Keilnutfeder in Eingriff. Zur Vereinfachung der Ausdrucksweise sei die oben erwähnte konische Rolle einfach als Rolle bezeichnet. Es ist ein Mittel zur Erzeugung von Berührungsdrücken 10 vorgesehen. Dieses ist eine wohlbekannte V_orrichtung nach der Art, wie sie durch das Zusammenwirken von Hocken und Kugeln gebildet

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ist, weiche eine zu einem an der Ausgangsweile 4 angreifenden Drehmoment proportionale Axialdruckkraft erzeugt. "Die von dem i-ittel zur ^rzeugung von .oerührungsdrücken 10 erzeugte Axicadruckkn.ft ist durcn ein Axialdrucklager 11 auf ede kra^-tübertrpgungt.scheite 5 übertragen, üin an einem ü-eiüuse 1" Gefestigter Laufring 12 stent durch Heibung mit einer ebenen ringförmigen ivraftübertragungs;läche 15 in kLngrlii, welche an einem jüssi;:teil der Holle 6 vorgesehen ist. Die iJryftäoertra_:ungciiäche 15 Kann durch eine leicht konische .L¹Ii-ICaC ersetzt sein. "Die Wolle 6 ist mit einer weiteren ringförmigen kraftübertragungfcflache 1b vorsehe^, welche durch Heibung· mit der oben gensnntcn i^raitübertragungssciieiDe 5 in eingriff steht, la die ivraitübertragungBflächeip und die ^raftübfc-rtiT-^ungf'fiäciie 1ö voneinrnder zu unterscheiden, wird im foigenaen die sr&tcre erste ringförmige xvroitübertrogungsliäcije uuü aib letztere zveite ringförmige xiraftübertrcgungsiläcuc" jc-nöirnt. "fahrend äi3 er^te ringförmige iiraitübertragungG-ilclcue eint euene oäör bsinaus euene Fläche ist, ist die zweite rin-vi'örjigt i^raitübertrs^ungoiläche eine fläche von gekrümiL-teu Querschnitt.

Die letztere ,av:itübertragungsfläch^p steht durch Reibung mit eiiiur ringfönnigen ^rsitübertragungsiläche 17 von gekrümmt em Querschnitt auf der ivraftübertragungsscheibe 5 in Eingriff, bie ivrüinmungsmittelpunkte der obigen ^raftübertragungsiiäche.i 1c, 17 liegen bezüglich des zwischen ihnen liegenden rcibungsmä:Ben liingriifspunktes auf der gleichen Seite oder anders ausgedrückt, die eine .Fläche ist konkav und die andere konvex. Der Winkel zwischen der erzeugenden Lini·-: der konischen Oberfläche 14 und der tiäle 6 und der ersten ringföiTjigen la'aftübertragungsflache ist gleich oder ungefähr gleich deir, uasiswinicel des ^onus der konischen Überfläche

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wenn eine durch ds ε nittel zur Erzeugung von Berührungsdrücken 10 erzeugte Kraft über dss Axialdrucklager 11 an die Kraftübertragungsscheibe 5 angelegt ist, sind die i'iolleu 6 bestrebt, in einen Zwischenraum zwischen dem üreh-r sahlverstellring 7 und dem Laufring 12 nach Art eines Keiles einzudringen. Diese Bildung, bei der die Rollen bestrebt sind, nach Art eines Keiles vorzudringen, vermindert die Größe der kraft, die durch das Kittel zur Erzeugung von jjerührungsdrücken 10 erzeugt werden muli. Anders ausgedrückt ist es durch die obige Bildung möglich, notwendige Kräfte an die durch Reibung in Eingriff stehendai Punkte zwischen dem Drehzahlverstellring 7 und der konischen Oberfläche 14 der Rolle 6 und die durch Reibung in Eingriff stehenden Punkte zwischen dem Laufring 12 und der ersten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 15 auf der Rolle 6 durch Erzeugung einer verhältnismäßig kleinen Kraft durch die nittel zur Erzeugung von Berührungsdrücken 10 anzulegen. Die vorstehend erwähnten durch Reibung in Eingriff stehenden Punkte sind jene, an welche verhältnismäßig große Kräfte angelegt werden müssen, da die an ihnen auftretenden Drehmomente groß sind. Andererseits sind die durch Reibung in Eingriff stehenden Punkte zwischen der zweiten ringförmigen Kraftübertragungsfläche 17 und der Rolle 6 und der Kraftübertragungsscheibe 5 jene, an welche keine große Kraft angelegt zu werden braucht, da die Drehmomente an diesen Punkten verhältnismäßig klein sind. (Die Eingangswelle 3 dreht sich mit konstanter hoher Geschwindigkeit und das an ihr angreifende Drehmoment ist verhältnismäßig klein.) Bei der vorliegenden Erfindung ist die Kraft, welche durch das Mittel zur Erzeugung von Berührungsdrücken erzeugt wird, im Vergleich mit bisher bekannten Konstruktionen sehr klein. Jedoch ist sogar diese

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verminderte Kraft für die durch Reibung in Eingriff stehenden Punkte zwischen der Kraftübertragungsscheibe 5 und der zweiten ringförmigen Kraftubertr&gungsfläche 17 auf d r Rolle 6 zu groß. Daher ist bei der vorliegenden Erfindung der Berührung druck pro Einheitsflache an jedem Berührungspunkt vermindert indem der Eingriff durch iieibung zwischen der konvexen Oberfläche und der konkaven Oberfläche stattfindet, was es gestattet, die Berührungsfläche zu vergrößern. Die Verminderung der Krait, die durch das Mittel zur Erzeugung von Berührungsdrücken 10 erzeugt wird, vermindert die .Anforderungen für das Gehäuse und Lager an dem Gehäuse, bringt den Vorteil, ein leichteres Gehäuse zu ermöglichen und den Vorteil der Verbesserung der Lebensdauer des Gangwechselgetriebes.

Die Rollen 6 sind durch ein Glied 19, welches ihre Achsen 18 trägt, gelagert. Das Glied 19 ist eine Art von Laufkäfig und hat keinen Einfluß auf die Berührungsdrücke.

Die Beziehung zwischen den Lagen des Drehzahlverstellringe s 7 und den an den durch Reibung in Eingriff stehenden Punkten angreifenden Kräften ist in Fig. 2 gezeigt. In dieser i'igur bedeuten 7a und 7b zwei Lagen, welche von dem Drehahlverstellring 7 eingenommen werden. Bewegung von 7a in Richtung 7b bedeutet eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Ausgangswelle 4. Die zwiscten der Rolle 6 und der Kraftübertragungsscheibe 5 wirkende Kraft, die zwischen der Rolle 6 und dem Laufring 12 wirkende Kraft und die zwischen der Rolle β und dem Drehzahlverstellring 7 wirkende Kraft ist durch die Bezeichnungen F.., JV, b^zw· F^ dargestellt. Die Richtungen dieser Kräfte sind die Normalen an die Tangentialflächen an den Berührungspunkten. Die Kraft i\ ist in der Weise erzeugt, daß sie einen Wert annimmt, der zu einem an der Ausgangswelle 4 angreifenden Drehmoment proportional ist. Und in dem Maße, wie das an der Ausgangswelle 4 angreifende Drehmoment größer

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wird, wenn die Geschwindigkeit der Ausgangswelle 4 kleiner wird, werden die Kräfte Fh, Fo und I₇. kleiner werden, wenn der Drehzahlverstellung 7 in der -"age 7 a ist im vergleich zum Fall, wenn er in der Lage 7b ist. Wie schon erklärt, wird bei dieser Art von stufeniosem Gangwechselgetriebe, falls ein notwendiger und hinreichender Berührungsdruck bei hoher Geschwindigkeit angewendet ist, ein Berührungsdruck bei niedriger Geschwindigkeit zu klein ausfallen und das Auftreten von Schlupf verursachen, lind bei einem Gangwechselgetriebe v/ird in der Praxis ein notwendiger und hinreichender Berührungsdruck nur im Falle der kleinsten Geschwindigkeit angelegt sein, v/ogegen ein überschüssig hoher Berührungsdruck bei hoher Geschwindigkeit angelegt ist. Obwohl die Anlegung eines überschüssig hohen Berührungsdruckes unvermeidbar ist, kann die vorstehend erläuterte erfindungsgemäße Konstruktion den überschüssigen .betrag infolge des Basisteils der ftollen erniedrigen. Die Lage der ringförmigen Kraftübertragungsfläche 16 und ihr Krümmungsradius können so bestimmt werden, daß die Verringerung der überschüssigen Anwendung von Berührungsdruck erreicht wird.

Fig. 3 zeigt eine v/eitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem stufenlosen Gangwechselgetriebe wie folgt. Während der Laufring 12 bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ein stationäres Glied ist, ist der Laufring 12' in der in Fig. gezeigten Ausführungsform als drehbares Glied zur Abnahme eines Ausgang ausgebildet, und während der Drehzahlverstellring 7 in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ein drehbares Glied ist, ist der Drehzahlverstellring 7* in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ein nichtdrehbares Glied. Nebenbei bemerkt ist bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs-

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tor; aie Geschwindigkeit der Äusgong&welle 4 ±sull, wenn der ürehzphl-verrtsllriüg 7 seine äu^ercie linke Lage annimmt, vogegen I₁₁I iaii der in J-¹Ig. 3 geaeigten Ausführungsform ciie üeschvindigküit der Ausgaügtwellc 4 i.ull ist, v/ei:n der ÜreliSi-rhlvcrfGellrini":; ?' seine äußerste rechte Position ran i.

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Claims (1)

1. Ό e η t a η ε ρ r u c h

   Stufenloees Gangwechselgbtriebe mit

   a) einew Mngengeglied,

   b) einea koaxial zum bingangs.glied vorgesehenen Au sgang sgli e d,

   c) einer Vielzahl konischer Hollen,

   α) drei Gliedern (einem ersten Glied, einem zweiten Glied und eine::, dritten Glied), welche mit den konischen ttollen durch tteioung in eingriff stehen und

   e) einem nittel zur Urzeugung von Derünrungsdrücken zwischen dec konischen Hollen und den drei Gliedern und wobei

   f) das erste Glied die Aufgabe hat, die Geschwindigkeit des Ausgangsgliedes zu verstellen und längs der gemeinsamen axialen dichtung des Eingangsgliedes und des Ausgangsgliedes bewegbar ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   g) eine erste ringförmige Kraftübertragungsfläche (15), welche eine im wesentlichen ebene Fläche bildet, die eine Richtung der Bodenfläche des Konus der konischen Holle (6) einnimmt und eine zweite ringförmige Kraftübertragungsfläche (16) von gekrümmter Querschnittsform am Basisteil der konischen Holle (6) vorgesehen ist,

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   L) :lc ui; orüue ri^jfor^i
   iläci.e ("b) una aie zwei
   übertragungcriäche (1o) aarcu aeibung u;it ae... zweiten u-leid (12) bsv/. den: aritt^n Lrlitd (^) in iingriii

   i) dai-j die konischen 'coilen (ο) άυ.ν-cL ueib^ mit de:.; ersten 'j-lied (7) und dern zv/eiten u-lied (12) in Liii^riii stehen und einen iieilzust&nd durch eine iCraft einnehmen, weiche durch das mittel (10) zur iirzeugunr; von üerührungsdrückeii erzeugt ist urd weiche durch dec dritte G-lied (5) übertragen ist.

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