DE2449819C2 - Axialabstützung einer Kegelscheibe eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetrlebes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kegelscheibe eines Kegelscheiben-Umschiingungsgetriebes mit drehmoment- ;uiid gegebenenfalls übersetzungsabhängiger Anpres-■^sung und Axialabstützung gegen eine auf der Welle feste AbstUtzscheibe über* ein Wälzlager mit sich im v/eisentlichen radial zur Weile erstreckenden Wälzflächen. Derartige Lagerungen sind bereits durch die deutschen Patentschriftenill 24779 und 1550912 bekannt. Problematisch ist bei ihnen jedoch die Axialiagerung, die ebenso wie die Radtaliagerung nur deshalb erforcJerSich ist, weil sich bei einer Änderung der Getriebe-Übersetzung oder bsi einer Änderung der durch das

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65 Getriebe zu übertragenden Leistung die Rcluiivlngi· der Kegelscheibe zu ihrer Welle in Umfungsrichiung ündert, da die sich gegenüberstehenden Kurvenbahnen der Anpreßeinrichtung ihre gegenseitige Rcluiivlngc zur Anpassung an die neuen Arbeitsbedingungen andern, Die genannte Problematik ergibt sich daraus, du!) die Axiallager bei umlaufendem Getriebe ebenfalls einur umlaufenden Belastung unterliegen, was einmal um so schwerer wiegt, als die Lager in der Summe der vorkommenden Betricbsfälle stillstehen, weil das Getriebe mit bestimmter Belastung und feststehender Übersetzung umläuft, zum anderen deshalb, weil infolge der durch die umlaufende Belastung stattfindenden, umlaufenden Durchbiegung von Kegclscheibcn und 'Welle immer nur ein geringer Teil des Axiallagers trägt,

Folge dieser Umstände ist Passungsrostbildung und damit schließlich ein Einarbeiten der Wälzkörper in die Lagerflächen, was auch durch besondere konstruktive j Maßnahmen wie Zusatzbeölung oder Zwangsumlauf der Wälzkörper bisher nicht verhindert werden konnte.

Gemäß der deutschen Patentschrift 15 50912 hat man Abhilfe dadurch zu schaffen versucht, daß zumin· dost die Festscheiben lediglich mittels zweier Lager auf der Getriebewelle gelagert sind und daß zumindest eines der Lager als Schräglager zur Aufnahme von axialen und radialen Kräften ausgebildet ist und somit eine spielfreie Abstützung der Kegelscheibe auf der Welle ermöglicht. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß auch dieser Lösungsversuch die geschilderten Nachteile nicht gänzlich beseitigt.

Eine für die meisten Fälle befriedigende Lösung des genannten Problems ist durch die deutsche Patentschrift 2016 181 bekanntgeworden. Deren Gegenstand liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch die umlaufsbelastungsbedingte Überlagerung von Kippbewegung und Rotation der jeweiligen Kegelscheibe eine Taumelbewegung entsteht, die besonders bei den Axiallagern, die nur auf eine Abwälzbewegung in Umfangsrichtung ausgelegt sind, kleine Gleitbewegungen zwischen Wälzkörpern und Lagerflächen zur Folge hat, was nicht nur für Wälzkörper in Form von Walzen, sondern auch für solche in Form von Kugeln zutrifft, da durch die Lagerrille und die dadurch entstehenden Anlaufschultern deren radiale Beweglichkeit behindert ist. Haben sich die Wälzkörper einmal in die Lagerflächen eingearbeitet, so ist eine Übersetzungsänderung des Getriebes nicht mehr oder nur noch bedingt möglich, da infolge der praktisch in den Axidlagern bestehenden Verrastung zwischen Kegelscheiben und Welle der erforderliche Winkelweg zwischen Kegelscheiben und Wellen nicht mehr ausgeführt werden kann oder zumindest zu einer ruckartigen und danach sprunghaften Übersetzungsänderung führt.

In Verfolg dieser Erkenntnis ist nach der deutschen Patentschrift 2016 ISi das Axiallager im wesentlichen derart gestaltet, daß bei ebsRen Wälzüäehen di? Wälzkörper als beidseitig abgeschnittenes Rotationsellipsoid oder bei Anbringung von konvexen Lagerfiächen auch als Zylinder ausgebildet sind, und daß die Wälzkörper ; mit einem sich zur Getriebewelle radial nach außen erstreckenden Zapfen in einem Haltering drehbar gelagert sind. Hierdurch entsteht eine Gclcnkwirkur.g der Axiallageirung, so daß die aus der entsprechenden Taumelbewegung der zugehörigen Kegelscheibe herrührende Bewegung in eine Wälzbewegung zwischen Wälzkörpern und Lagerflächen umgewandelt wird.

Nun gibt es jedoch Anwendungsfälle für Kegelschei-

ben-Umschnngtingsgeinebe, bei denen um Axiallager sowohl Axial· als mich Torsionsscnwingungen nuftrcien. Dabei rühren die Axhilschwingungen von der bereits erwähnten umlatifbcdingtcn Durchbiegung von Kegelseheiben und Wellen her. Die Torsionsschwinf jjungcn werden jedoch unwendungsbcdjngt von nullen fin das Getriebe eingetragen, beispielsweise dadurch, -dall sich un das Getriebe eine Gelenkwelle aaschlielit, durch die an den Kegelscheibensilizcn ein« ungleichförmige Umfangsgeschwindigkeit erzeugt wird. Derartige vielfach auch noch mit unterschiedlicher Schwingungsamplitude auftretende Axial- und Torsionsschwingungen erzeugen einen erhöhten Schlupf innerhalb des Axiallager, wodurch an dessen Kugeln oder Hollen sowie den Wülzflüchen Beschädigungen entstehen, die eine einwandfreie Funktion des Getriebes nicht mehr ermöglichen,

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lagerung der eingangs beschriebenen Art so abzuändern, daß innerhalb des axialen Wälzlagers eine gleichmäßige Lastverteilung und eine zumindest weitestgchend pulsionsfreie Belastung erreicht wird, Dies soll ohne nennenswerte Beeinflussung der Getriebegröße durch eine einfache und damit billige Maßnahme erreicht werden.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Abstützscheibe und Wälzlager eine sich radial erstreckende, mit der Welle umlaufende, gegenüber der Abstützscheibe bewegliche Wälzlagerscheibe angeordnet ist und daß die Wäl/Iagerscheibe über eine sich im wesentlichen radial erstreckende, elastische, allseits dicht gekapselte Zwischenschicht gegen die Abstützscheibe abgestützt ist.

Durch das DT-Gbm 18 54 24b ist es zwar bei einen Kegelscheibengetriebe bekannt, die zur Übersetzungseinstellung axial verschiebbare Kegelscheibe über eine elastische Zwischenschicht gegen das Wälzlager und dieses gegen die feststehende Stellspindel für die Getriebeübersetzung abzustützen. Dabei ist jedoch die elastische Zwischenschicht an vielen Stellen frei bzw. ohne irgendeine Anlage. Das hat zur Folge, daß die von der Kegelscheibe an der elastischen Zwischenschicht anstehende Axialkraft diese quetscht, wobei sie an zahlreichen Stellen weggedrückt werden kann, womit sich in Abhängigkeit von der Getriebebelastung die Axialstellung der Kegelscheibe ändert und das Getriebe nicht übersetzungstreu arbeiten kann.

Außerdem ist es durch die DT-AS 27 00 569 bei einem Getriebe der eingangs genannten Art bekannt, die Kegelscheibe neben der mechanischen Abstützung über Wälzlager auch durch Druckflüssigkeit, die die wirksame Stirnfläche der Kegelscheibe unmittelbar oder mittelbar beaufschlagt, abzustützen. Hierdurch wird jedoch das dieser Erfindung zugrunde liegende Problem nur teilweise gelöst, indem das Wälzlager mehr oder weniger entlastet wird, im übrigen aber die eingangs geschilderten Unannehmlichkeiten nicht ausgeschaltet sind.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist dagegen bei einer die volle Axiallast der Kegelscheibe tragenden Wälzlagerung eine schwingungsdämpfende und voll kardanische Abstützung erreicht, so daß alle Kugeln der Wälzlagerung zum Tragen kommen, ohne daß dabei infolge unterschiedlicher Belastung ein Axialweg auftritt; denn durch die allseits dichte Kapselung der elastischen Zwischenschicht kann diese nirgendwo ausweichen, so daß das Getriebe trotz der elastischen Zwischenschicht auch bei unterschiedlichen bzw. sich ändernden Belastungen absolut übersetzungstreu arbeitet.

Durch diese Maßnahme ist, wie Versuche bereit be· stäiigt haben, eine Lösung für das Problem dui· uxiiilen Lagerung der festen Scheibe auch bei solchen Rillen gefunden worden, bei denen sowohl Axiiil- als midi 5 Torsionsschwingungen auftreten, Dabei erfolgt die IiIiininierting des von den Torsionssehwingungen verursachten Schlupfes durch die schwingungsditmpfende Wirkung dor elastischen Zwischenschicht, Außerdem ergibt sich eine erhebliche Geräuschdämpfung für eins ίο axiale Wälzlager,

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, dall die Zwischenschicht von einem Stüt/.ring formschlüssig timfiin· gen ist, daß der Stützring sich axial in je eine ihn mil geringem radialem Spie! zentrierende Ausnehmung der Abstützscheibe und der Wäl/Iagcrsehcibu erstreckt und daß zwischen Stützring einerseits und AbsHilz· scheibe sowie Wälzlagerschcibe andererseits eine begrenzte axiale Verschiebbarkeit gegeben ist. Hierdurch ist die Zwischenschicht, über die ja die gesamte axiale zo Lagerkraft geht, gegen radiales HerausgedrOektwerden *aus dem Raum zwischen Abstützscheibe und Wal/· lagerscheibe gesichert.

Als besonders vorteilhaft hai es sich erwiesen, daß die Wälzlagerscheibe in Form einer dünnen Membran ausgebildet ist. Dies gibt die Möglichkeit, daß die WaIzlagerschcibc nicht nur Kippbewegungen ausführen, sondern sich auch selbst elastisch verformen kann, um sich der jeweils örtlichen Belastung anzupassen, wodurch ein besonders gleichmäßiges, allseitiges Tragen des Wälzlagers gewährleistet ist. In diesem Fall kann die Ausnehmung der Wäl/.lagerschcibc durch einen sich von dieser axial erstreckenden, umlaufenden Ansatz gebildet sein.

Zur weiteren Zentrierung der Wälzlagerscheibe kann außerdem vorgesehen sein, daß sie mit geringem radialem Spiel gegenüber der Welle ausgebildet ist. Dieses Spiel behindert einerseits nicht die notwendige Kippbeweglichkeit der Wäl/.lagerschcibc, verhindert andererseits aber deren übermäßiges Auswandern in Radialrichtung.

Die Zwischenschicht kann aus einem Elastomer bestehen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß die Zwischenschicht durch eine Füllung mi' Flüssigkeit oder einem geleeartigen Material, beispielsweise Fett, gebildet ist, wobei dann auf der Seite der Zwischenschicht die jeweiligen Stoßwinkel zwischen Welle, Abstützscheibe, Wälzlagerscheibe und Stützring durch eingelegte Dichtungen in Form von O-Ringen abgedichtet sind.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von Ausfiihrungsbcispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. I eine Getriebeseite eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebcs, teilweise axial geschnitten, mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axiallagerung der Festscheibe und

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Festscheibenlagerung in vergrößerter, axial geschnittener Einzeldarstellung.

F i g. 1 zeigt eine der Wellen 1 eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes mit den darauf angeordneten i Teilen, wobei das Getriebegehäuse sowie die Lagerung der Welle ί in diesem der Übersichtlichkeit halber fortgelassen sind, da der prinzipielle Aufbau solcher Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe beispielsweise aus den eingangs genannten deutschen Patentschriften bekannt ist. Auf der Welle 1. die An- oder Abtriebswclle sein

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kann, sind zwei Scheiben 2 und 3 angeordnet. Dabei ist '"die Scheibe 2 mit einer Nabe 4 auf der Welle I bei 5 'lind 6 glcitgelagcrt, 'Während die Scheibe 3 auf der 'Nabe 4 anzwci Stellen 'gelagert ist und die Scheibe 2 ' mittels einer Kerbverzahnung 7 drcbfest aber axial vcr- 5 ■ schiebbar verbindet. Zwischen'den Scheiben 2 und 3 " liitift'ein Zugmittel 8 um.

" Die Drehverbindung zwischen Welle 1 und Scheiben 2 und 3 ist durch eine Anpreßeinrichtung hergestellt. Diese besteht aus einer wcllcnfcstcn Kurvenmuffe 9 lind einer mit der Kegclschcibcäί drehfest verbundenen ■fXiirvcnmuffc 10, zwischen deren sich gegenüberliegen ■den Kurvenbahnen Rollkörpcr 11 zur Kraftübertragung eingelegt sind, die von einem Ring S2 geführt und 'im gegenseitigen Abstand gehalten werden. Eine Druckfeder 13 sorgt dafür, daß bei einem Wechsel der Drchmomcnlrichtung der Kraftfluß zwischen den Kurvcniiiufien 10 und 9 nicht verlorengeht und daß bei '■''Stillstand des Getriebes eine Mindestspannung für das Zugmittel 8 aufrecht erhalten bleibt. Im dargestellten Beispiel wird außerdem ein weiterer Teil der zwischen den Scheiben 2 und 3 und dem Zugmittel 8 erforderlichen Anpreßkraft durch ein Druckmittel erzeugt, das in einem mit der Kegelscheibe 3 fest verbundenen Zylinder 14 ansteht, für den die Kurvenmuffe 9 mit Hilfe der 2s 'Dichtung 15 gleichzeitig als Kolben ausgebildet ist.
' Die durch den hydraulischen Druck im Zylinder 14 sowie die Anpreßeinrichtung 9, 10. Il erzeugte axiale Anpreßkraft findet ihre Abstützung gegen die Welle I an einem wcllcnfcstcn Bund 16. der im dargestellten Beispiel durch einen Sprengring 17 axial festgelegt ist. Dabei sind zur Beherrschung von Axial- und Torsionsschwingungen zwischen das axiale Wälzlager !8 der Scheibe 2 und dem Wellenbund 16 eine Elastomcrpakkung 19 und eine Wälzlagerscheibc 20 geschaltet, wobei letztere durch geringes Radialspiel gegenüber der Welle I genügend Bewegungsfreiheit zur Weiterleitung dieser Schwingungen in die Elastomerpackung S® hat. Um die Elaslomcrpackung gegen Herausgedrückt werden aus dem Spalt zwischen Bund 16 und WäJzlagerscheibe 20 zu sichern, ist sie von einem Stützring 21 'formschlüssig umgeben, der sich axial in je eine ihn mit /geringem radialem Spiel zentrierende Ausnehmung 22.

X23 von Wcllcnbund 16 und,\Väizlagerschcibe,:20 erstreckt. Auch hier ist neben dem bereits erwähnten geringen radialen Spiel eine gewisse axiale Bewegbarkeit

|zwischcnj Bund. 16 und Wälzlagerscheibc 20 einerseits sowie dem Stützring 21 andererseits vorhanden; um der Wälzlagerscheibc 20 die zur Erfüllung ihrer Aufgabe crfordcrüchc.Bcwcgüchkcit zu lassen.

F i g. 2 zeigt in vergrößerter Einzeldarstellung eine weitere Ausführungsform für die axiale Wälzlagerung. Auch hier findet wieder die Abstützung der Axialkräftc gegen die Welle 25 über einen Bund 26 statt, der auf der Welle 25 durch einen Sprengring 27 festgelegt ist. Das von einer nur teilweise dargestellten Scheibe 28 axial beaufschlagte Wälzlager 29 stützt sich hier jedoch gegen eine membranartige Wälzlagerscheibc 30 ab. also eine Scheibe, die gegenüber der Welle 25 nicht nur geringe Kipp- und Umfangsbcwcgungen machen, sondem sich auch in sich verformen kann. Zwischen Bund 26 und Wälzlagerscheibc 30 ist eine Fcttfüllung 31 eingebracht, die von einem Stützring 32 umfangen ist, der sich wieder ähnlich wie in F i g. 1 axial in Ausnehmungen 33.34 des Bundes 26 und der Wälzlagcschcibc 30 erstreckt, wobei die Ausnehmung 33 durch einen sich axial erstreckenden Ansatz 36 der Wälzlagerscheibc 30 gebildet ist. Zur Abdichtung des so gebildeten und durch Fett gefüllten Raumes sind in die jeweiligen Stoßwinkel zwischen Welle 2S, Wcllenbund 26, Wälzlagcrscheibe 30 und Stützring 32 Dichtungen in Form von O-Ringcn 35 eingelegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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   Patentansprüche!

   I. Kegelscheibe eines Kcgclscheiben-Umschlin· iigungsgetriebes mit drehmoment« und gegebenen· jilalls übersetzungsabhängiger Anpressung und ^Axialabstützung gegen eine auf der Welle feste Abstützscheibe über ein Wälzlager mit sich im wesentlichen radial zur Welle erstreckenden Wölzflächen, 'dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abstutzscheibe (16,26) und Wälzlager (18, 29) eine ,sich radial erstreckende, mit der Welle umlaufende, -^gegenüber der Abstützreheibe bewegliche Wälz-■'lagerseheibe (20, 30) angeordnet ist und daß die Wälzlagerscheibc über eine sich im wesentlichen radial erstreckende, elastische, allseits dicht gekapselte Zwischenschicht (19,31) gegen die Abstützschei- » ■ bc abgestützt ist.

   --.-. 2. Kegelscheibe nach Anspruch I, dadurch ge^s kennzeichnet, daß die Zwischenschicht (19,31) von einem Stützring (21,32) formschlüssig umfangen ist, daß der Stützring sich axial in je eine ihn mit geringem radialem Spiel zentrierende Ausnehmung (22, 23; 33,34) der Abstützscheibe (16,26) und der Wälzlagerscheibe (20, 30) erstreckt und daß zwischen Stützring einerseits und Abstutzscheibe sowie Wälzlagerscheibe andererseits eine begrenzte axiale Verschiebbarkeit gegeben ist.

   3. Kegelscheibe nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerscheibe (30) in Form einer dünnen Membran ausgebildet ist.

   4. Kegelscheibe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (33) der Wälzlagerscheibe (30) durch einen sich von dieser axial erstreckenden, umlaufenden Ansatz (36) gebildet ist.

   5. Kegelscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerscheibe (20, 30) mit geringem radialem Spiel gegenüber der Welle (1,25) ausgebildet ist.

   6. Kegelscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (19) aus einem Elastomer besieht.

   7. Kegelscheibe nach einem der Ansprüche 2 bis

   5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (31) durch eine Füllung rr.it Flüssigkeit oder einem geleeartigen Material gebildet ist und daß auf der Seite der Zwischenschicht die jeweiligen Stoßwinke! zwischen Welle (25), Abstützscheibe (26), Wälzlagerscheibe (30) und Stützring (32) durch eingeleg- so te Dichtungen in Form von ©-Ringen (35) abgedichtet sind.