Reibrollengetriebe mit planetarisch umlaufenden Reibrollen Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibrollen- Betriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, mit kegeligen, planetenartig umlaufenden Reibrollen, die sich gegen einen axial verschiebbaren Reibring und einen Übertragungskonus abstützen.
Zweck der Erfindung ist es, diese Abstützung zu verbessern, um grosse Drehmomente, insbesondere im Stillstand, übertragen zu können.
Es ist bekannt, die Leistung an beiden übertra gungsstellen der Reibrollen nur kraftschlüssig, d. h. mittels Reibungskraft zu übertragen, und insbesondere bei hohen Stillstandsmomenten ergibt sich dadurch der Nachteil, dass, wenn auch ein geringer, so aber immerhin schädlicher Schlupf zwischen dem Übertra gungskonus und den Reibrollen auftritt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu verbessern und die Übertragung zwischen Reibrollen und Übertragungskonus schlupffrei zu gestalten und es insbesondere auch noch zu ermöglichen, dass par allellaufende Reibrollensätze ebenfalls ein grosses Still standsmoment übertragen können, weil durch ein vor handenes Spiel sie sich selbst einstellen können.
Die Lösung der Aufgabe nach der Erfindung be steht darin, dass der für die Führung der Reibrollen vorgesehene kegelstumpfartig ausgebildete Teil der Reibrollen auf mindestens zwei Kreisen verschiedenen Durchmessers Ausnehmungen oder kugelförmige oder zahnartige Vorsprünge besitzt, die zusammen mit Vorsprüngen dieser Form oder Ausnehmungen am Übertragungskonus und am Stützring oder an der Stützscheibe einen Formschluss in Umfangsrichtung mit axialem Spiel ergeben, wobei die gemeinsame Spitze der kegehgen Abydälzflächen bzw.
der Teil kreiskegel der Verzahnungen auf der Drehachse des Übertragungskonus liegt.
Nach diesem Erfindungsmerkmal findet also so wohl eine formschlüssige Übertragung durch die Vor- sprünge und Ausnehmungen als auch eine Übertra gung durch Reibung statt, da auf mindestens zwei Kreisen verschiedenen Durchmessers der Reibrollen Ausnehmungen oder Vorsprünge vorhanden sind.
Mit Vorteil ist der als Kegelstumpf ausgebildete Teil der Reibrollen länger als der äussere, kegelförmige Teil derselben.
Weitere Möglichkeiten nach der Erfindung beste hen darin, dass der oder die Reibrollensätze so an geordnet sind, dass sie vom verschiebbaren Ring oder vom Übertragungskonus aus angetrieben werden kön nen, und einfache Mittel, wie lastabhängige Kupp lung, vorhanden sind, um von der Belastung abhän gige Anpressdrücke an den Reibflächen zu erhalten. Weiterhin ist es möglich, das Getriebe je nach An wendungsgebiet so auszubilden, dass der Abtriebsring immer nach der Spitze des Kegels strebt und somit ein selbständiger Rücklauf erfolgt.
Es ist ferner eine Ausbildung möglich, bei der die Lager nicht von An- presskräften beansprucht werden, d. h. eine grosse Lebensdauer der Lager vorhanden ist. Um gute Kraftübertragungen zu erreichen, kann der Abtriebs ring bzw. dessen Lauffläche deformierbar sein und eventuell Kunststofflaufflächen besitzen. Weiterhin kann der Kegelmantel auch eine Riffelung besitzen.
Die Lösung dieser Aufgaben wird dadurch er reicht, dass in bezug auf den selbständigen Rücklauf die den Abtriebsring berührende Erzeugende der Mantelfläche des äusseren kegligen Teiles der Reib rolle am grösseren Durchmesser einen etwas grösseren Abstand von der Achse der Antriebswelle besitzt als beim kleinsten Durchmesser, d. h. bei der Spitze des Reibrollenteils, der als Kegel ausgebildet ist.
Für die lastabhängige Anpressung kann eine lastabhängige Kupplung verwendet werden, die auf einer der beiden Seiten Höcker besitzt, wobei die eine Seite der Kupp lung sich an einer verschiebbaren Gehäusenase und die andere Seite an der Stützscheibe abstützt und zwi schen diesen Teilen in Käfigen gehaltene Kugeln die Kraftübertragung durchführen.
Zur Vorspannung dieser Lastkupplung ist es zweckmässig, dass eine Tellerfeder als federndes Zwi schenglied die lastabhängige Kupplung auf den Kegel stumpf der Reibrollen unter z. B. durch Gewinde ein stellbarer Vorspannung presst.
Eine zweckmässige Ausgestaltung der lastabhän gigen Kupplung besteht darin, d'ass sie aus einem an der Gehäusenase befestigten Lagerring und einer durch Kugeln gegenüber dem Lagerring geführten Stützscheibe besteht, wobei die Stützkraft über den Treibkopf und eine Mutter auf das Axiallager der An triebswelle übertragen wird.
Eine weitere Möglichkeit der Lastübertragung besteht noch darin, dass die last abhängige Anpresskraft von der lastabhängigen Kupp lung auf die Stützscheibe durch einen mit Rechts und Linksgewinde versehenen Teil übertragen wird. Statt dieser gewissermassen dynamisch arbeitenden, lastabhängigen Kupplung besteht noch eine Möglich keit darin, dass die lastabhängige Kupplung zugleich Stützscheibe ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt; dabei gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung hierfür noch weitere vorteil hafte Merkmale hervor.
Fig. 1 zeigt ein Getriebe, teilweise im Schnitt. Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung einer lastab hängigen Kupplung mit einem Rechts- und Links gewinde.
Fig. 3 zeigt, von aussen gesehen, einen Teil der lastabhängigen Kupplung.
Fig.4 ist ein Schnitt durch eine Rolle und die Gegenteile mit Vorsprüngen und Ausnehmungen in umgekehrter Anordnung wie bei der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt im unteren Teil in Ansicht und im oberen Teil im Schnitt ein Kegelrollengetriebe mit einem Differential im Antrieb.
Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 5.
In den Fig. 2 und 5 sind zwecks einfacherer und deutlicherer Darstellung der übrigen Einzelheiten die Ausnehmungen in den Reibrollen sowie die entspre chenden Vorsprünge an den Gegenteilen nicht ge zeichnet.
Im Gehäuse 1 ist die seitliche Stützscheibe 2 (mit Einlage 3) drehbar gelagert. Sie ist mittels lastab hängiger Kupplung, die mit Kegelrollen 5 und Käfig 7 versehen ist, an dem Gehäuseteil 6 abgestützt und durch die Tellerfeder 8 über das Axiallager 9 und Mutter 10, die auf der Antriebswelle 21 aufgeschraubt ist, vorgespannt. Die lastabhängige Kupplung drückt über die Rollen 5, die in dem Käfig 7 gelagert sind, gegen das Stück 6 gegenüber Teil 4, wobei letzterer im verschiebbaren Teil 6 (nach Fig. 1) des Gehäuses sich befindet. Die Antriebswelle 21' nimmt die Motor welle 11 z.
B. durch Hohlbohrung und Keil 12 auf und ist rechts auf der Abtriebsseite mittels Nadellager 13 und 14 in der hohlen Abtriebswelle 15 drehbar gelagert. Auf letzterer sitzt der Keil 16, auf dem die Abtriebsglocke 17 mit Abtriebsring 18 verschieblich ist.
Die kegeligen Reibräder (Reibrollen) 19 mit ihren kugeligen Vorsprüngen 10 sind zwischen dem Treib- kopf 21 und der Stützscheibe 2 bzw. deren Einlage 3 bzw. Abtriebsring 18 abrollend vorgespannt, wobei die am kegelstumpfförmigen Teil 19' der Rollen 19 vorhandenen Vorsprünge 20 die Reibrollen hinsicht lich Abstand und Verkanten stabil führen, indem sie in längliche Vertiefungen 22 und 23 des Treibkonus und in ebensolche der Einlage 3 eingreifen,
aber die Reibräder zwecks radialer Anpressung an den Ab triebsring 18 für die geringe Deformation des letzteren axial verschieblich halten. Die Verschiebung der An triebsglocke erfolgt durch die Gabel 24, die mittels Achse 25 und Hebel 26 betätigt wird. Im Deckel 27 ist das Lager 28 mit Mutter 29 vorhanden, womit die hohle Abtriebswelle 15 geführt und gehaltert wird. Die Vorsprünge 20 sind auf zwei Kreisen verschie denen Durchmessers angeordnet und ergeben mit den Vertiefungen 22 und 23 zusammen einen Formschluss in Umfangsrichtung. Sie könnten auch durch zahn artige Vorsprünge ersetzt sein.
Die gemeinsame Spitze der Abwälzflächen der Teile 3, 19 und 21 bzw. der Teilkreiskegel (bei Verzahnung) liegt auf der Achse der Teile 21, 21'.
In der Fig. 2 ist ein auf der Antriebswelle schwimmender Ring 30 vorhanden, auf dem die Reib räder geführt sind. Der Treibkopf ist wieder mit 21 bezeichnet, die lastabhängige Anpresskraft wird auf die Stützscheibe 2 durch ein mit Rechtsgewinde 32 und Linksgewinde 33 versehenes Teil 31 übertragen.
Die Gewinde 32 und 33 des Teiles 31 sind im Ausführungsbeispiel mit je einer Mutter, die mit den entsprechenden Gewinden versehen sind, verschraubt, wobei die Muttern gegen Verdrehen im Teil 1 gesichert, aber axial versohmebbar ausgebildet sind.
In der Fig. 3 sind die im Abstand geführten Ku geln 5 an eine Fläche des Gehäuseteiles 6 angepresst, der mit der Einlage 3 verbundene andere Teil 4 der lastabhängigen Kupplung besitzt die gezeichneten Aussparungen. Man erkennt, dass beim Rechts- oder Linksdrehen dieser Teil 4 sich um die Höckerhöhe von dem Gehäuseteil 6 axial entfernen kann, bis die Kugeln 5 die höchste Stelle erreicht haben.
Die Wirkungsweise ist folgende: Die Reibräder 19 werden mittels Mutter 10 über das Axiallager 9 und Tellerfeder 8 auf axiale Vor spannung gebracht, wobei die lastabhängige Kupp lung 4 bis 7 mittig zusammengezogen ist. Durch dieses Anziehen der Mutter 10 wird der Reibrädersatz auf Grund der Keilwirkung schräg gegen den Abtriebsring 18 mit Vorspannung zur Anlagegebracht.
Wird nun über die Abtriebsglocke 17 ein Abtriebsmoment ein geleitet, so zieht der Abtriebsring 18 die Reibräder 19 und somit den Abstützring mit Einlage 3 an und ver dreht die Stützscheibe 2, so dass Rollen oder Kugeln 5 an dem feststehenden Gehäuseteil 6 entlangrollen und so die Stützscheibe 2 mit Einlage 3 mit dem Reib rädersatz zum Treibkopf 21 hin verschieben, was eine weitere lastabhängige Spannung im Abtriebsring 18 erzeugt, die über die Abtriebglocke 17 und Keil 16 auf die Abtriebswelle 15 übertragen wird.
Da nun der Reibrädersatz bzw. ihre äusseren Reibtreibköpfe mit ihrer am Abtriebsring 18 anliegenden Mantelerzeugen den nicht parallel zur Antriebswelle sind, sondern mit wachsendem Radius von dieser wegstreben - ver gleiche X in Fig. 1 -, so ist bereits eine zusätzliche, ergänzende Vorspannung erreicht, die dem anwach senden Drehmoment entspricht, so dass auch die Ver schiebekraft der Abtriebsglocke in beiden Richtungen ausgeglichen ist, was sich durch die Schrägstellung der erwähnten Mantelerzeugenden ergibt.
Um das Trägheitsmoment der Reibräder 19 für hohe Dreh zahlen klein zu halten, sind dieselben mit oder ohne Lager hohl ausgebildet. Das Getriebe ist hinsichtlich der Kupplung und Drehzahlabgriff für beide Dreh-. richtungen ausgebildet und sind selbstverständlich noch andere An- und Abtricbsmöglichkeiten vorhan den und sei hier lediglich ein bevorzugtes Ausfüh rungsbeispiel dargestellt und beschrieben.
In der Fig. 5 ist mit 34 die treibende Welle, mit 35 das Gehäuse und mit 36 das antriebsseitige Trag lager dieser Welle bezeichnet. 37 sind zwei Lager der Welle 34 auf der Abtriebsseite, 38, 39 und 40 zeigen das Differential, wobei mit 38 das Ausgleichsrad be zeichnet ist, welches mit den Rädern 39 und 40 kämmt. Diese Räder treiben dann die Treibkonen 41 an, die sich gegenseitig durch ein gegenüber ihnen nicht umlaufendes Lager 42 abstützen. Die beiden Rollen sind mit 43 bezeichnet, wobei die rechte in der Ansicht und die linke im Schnitt gezeichnet ist.
Mit 44 ist das Nadellager der Rolle bezeichnet, 45 ist der Zapfen und 46 der Zapfenträger, wobei die Kegelrolle schwimmend axial verschieblich ge lagert ist. Die seitlichen Stützscheiben bzw. die seit- liche-Stützung ist bei der rechten Rolle mit 47, 48, 49, bei der linken Rolle mit 50, 51, 52 bezeichnet. 53 ist eine lastabhängige Kupplung, die mit einem Kugel ring geführt dargestellt ist.
Dabei ist zu bemerken, dass jeder Lastzustand eine gleichmässige Auflage ge stattet, weil bei 51 eine elastische Zwischenlage vor handen ist, die allseitig eingespannt immer den Auf lagedruck gleichmässig auf das Rollenmassiv verteilt. Mit 55 ist dann noch eine Möglichkeit der Vorspan- nung bezeichnet, damit der Kontakt mit dem Treib- ring 56 unbedingt gewährleistet ist.
Mit 57 sind Nocken des Abtriebsringes bezeich net, wobei 58 ein runder Zapfen ist, der mit dem vier eckigen Nocken 57 des Abtriebsringes 56 ein Stück bildet. Mit 59 sind die Schlitze der Abtriebsglocke 60 bezeichnet, die die Drehmomente aufnehmen. Zur Verstellung des Abtriebsringes 56 befindet sich über der Abtriebsglocke noch ein Zylinder 62. Dieser Zy linder 62 trägt Kolben 63, die vom Flüssigkeitsdruck gesteuert die Verstellung innerhalb der Schlitze 61 der darin geführten Abtriebsringe 56, 57, 58 vorneh men.
Mit 64 ist der im Körper 60 vorgesehene Ring kanal für die Flüssigkeit bezeichnet, der durch zwei feste Teile 65 des Körpers 60 in zwei Abschnitte un- terteilt ist, in denen je einer der beweglichen Kolben 63 durch die über die Kanäle 66, 67 zu- bzw. ab fliessend Flüssigkeit verstellt wird.
Die Pumpe ist mit 69 bezeichnet, der Steuerkolben mit 68. Bei Verstellung des Steuerhebels 74 wird der Steuerkolben 68 betätigt und der ölzufluss in der einen oder anderen Richtung freigegeben, so dass die Ab triebsringe verstellt werden. Im Deckel 75 sind die beiden Zahnräder 78 und 79 mittels Achse 77 dreh bar gelagert. Das Zahnrad 78 steht mit dem Abtriebs- zahnrad 80 in Verbindung, das mit der in dem Lager 81 gelagerten Abtriebswelle 83 fest verbunden ist.
In bezug auf die Wirkungsweise und die damit zusammenhängenden baulichen Merkmale wäre ab schliessend noch folgendes festzustellen: Die umlaufenden ein- oder mehrreihigen Rollen sätze müssen axial unter Lastwirkung stehen, wobei die Verkeilung in radialer Richtung eine Verformung des Abtriebsringes bewirkt.
Diese Verkeilung wirkt schwingungsdämpfend. Weiterhin dürfen die Lager und die Rollen trotz der Verkeilung nicht auf Biegung beansprucht werden.
Um jede Biegungsbeanspruchung zu vermeiden, darf die Fläche der Rollen, auf denen der Abtriebs ring gleitet, keine grössere axiale Länge als die inn- seits davon liegende Fläche der stützenden Treibköpfe besitzen, damit an jedem Punkt, an dien der Abtriebs ring auf der Kegelrolle sich befindet, Normalkräfte, d. h. nur Zug oder Druck über das Rollenmassiv über tragen werden, nicht aber zusammengesetzte Span nungen oder Kräfte, wie Biegung usw.
Um schwingungsdämpfend zu wirken, muss die Lastkupplung axial elastisch wirken und die Verkei- lungskräfte müssen auf der ganzen Stützlänge gleich mässig in jedem Lastzustand aufgetragen werden.
Um dieses Merkmal voll zu erfüllen, ist es weiter hin z. B. erforderlich, dass die Lastkupplung zwei Teile besitzt, wobei der eine Teil gelenkig oder ela stisch statisch wirksam ist und der andere Teil am Gehäuse sich abstützt.
Falls die Lastkupplung selbst aus der Stützscheibe gebildet wird, muss bei Unterbrechung der Verkei- lungskraft die Lastkupplung selbst als federnde Mem bran wirken und hinsichtlich Masse und Rhythmus so abgestimmt sein, dass sie den auftretenden Schwin gungen folgen kann, d. h. der Treibkontakt nicht ge lüftet wird.
Die Schwingungsdämpfung wird noch weiterhin erreicht durch Hohlräume, welche die Rollen besitzen. Es wird ebenfalls hier eine genaue Anpassung er reicht, ohne dass dabei die Führungslager der Rollen irgendwie beaufschlagt werden.
Bei der mehrreihigen Anordnung sind hierbei Ver- keilungskräfte über die Kugellager aufzunehmen, so dass das System völlig druckausgeglichen ist.
Hinsichtlich der Stützscheibe ist es dann noch wesentlich, dass diese zugleich als Lastkupplung wirkt, aber nicht umlaufend, sondern nur pendelnd schrau bend als Regelorgan die Verkeilung dem jeweiligen Lastdruck anpasst. In bezug auf die Steigung der Lastkupplung ist es weiterhin wichtig, dass diese nicht selbsthemmend sein darf, d. h. sie muss immer so gewählt werden, dass sie rasch und nicht träge arbeitet und dabei immer einen hohen Anpressdruck erzeugt.
Als Anwendungsgebiet des Reibrollengetriebes allgemein sind alle Möglichkeiten zu bezeichnen, wo die lastabhängige Kupplung unmittelbar und nicht un ter Zwischenschaltung anderer Glieder an den Reib rädern angreift und der Treibkopf gegenüber der last abhängigen Kupplung am Reibrad angreift, wobei ins besondere der Abtriebring so angeordnet ist, dass er mit abnehmender Drehzahl ein grösseres Drehmoment auf die Verkeilung überträgt.
Die besondere Anwendung eines Kegelrollenreib- getriebes mit parallel geschalteten Kegelrollenreihen bezieht sich auf die Getriebe, bei denen man es ver hindern will, dass Schwingungen entstehen oder aber, wenn Schwingungen auftreten, dass diese Schwingun gen sich nicht auf die Übertragung der Kräfte nach teilig auswirken.
Das wird insbesondere dadurch er reicht, dass die seitliche, d. h. axiale Dämpfung der Schwingungen durch die elastische Kupplung keinerlei Zugkraftunterbrechung aufkommen lässt, d. h. sowohl die Reibrollen als auch die Abtriebringe und die seit liche Lastkupplung sind elastisch verformbar bzw.
alle drei nehmen an der Verkeilung teil und folgen auch dem Rhythmus etwaiger auftretender Schwingungen, ohne dabei ihre Spannkraft einzubüssen. Es besteht demnach in jedem Betrieb- und Spannungszustand eine gleichmässige Anpressung, wobei sich alle Kräfte gegenseitig aufheben, ohne irgendein Lager zu belasten.
Das bedeutet höhere Reibkraft, d. h. es sind alle Ge triebe, einreihig wie mehrreihig, als Anwendungsgebiet für die vorliegende Erfindung zu bezeichnen, bei denen eine höhere Reibkraft und eine gleichmässige Reibkraft sowohl im Stillstand wie im Betrieb gegen über bekannten Anordnungen verlangt wird.