DE4012060A1 - Kontinuierliches variables getriebe - Google Patents
Kontinuierliches variables getriebeInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
- F16H15/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
- F16H15/04—Gearings providing a continuous range of gear ratios
- F16H15/06—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B
- F16H15/08—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B is a disc with a flat or approximately flat friction surface
- F16H15/10—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B is a disc with a flat or approximately flat friction surface in which the axes of the two members cross or intersect
- F16H15/12—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B is a disc with a flat or approximately flat friction surface in which the axes of the two members cross or intersect in which one or each member is duplicated, e.g. for obtaining better transmission, for lessening the reaction forces on the bearings
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches
variables Getriebe, und insbesondere auf ein kontinuierliches
variables Getriebe nach dem Zug- bzw. Reibsystem, welches in
der Lage ist, eine große Leistung zu übertragen, die dem eines
Zahngetriebesystems entspricht.
Ein kontinuierliches variables Getriebe nach dem Reibungsystem
soll eine Zugkraft bzw. Antriebskraft erzeugen, indem Rollen
bzw. Räder oder Walzen in Druckkontakt mit drehbaren Scheiben
gebracht werden und unter Verwendung von Reibungskraft, die sich
aus dem Produkt F × der Druckkontaktkraft F zwischen den
Rollen und den drehbaren Scheiben sowie dem Reibungskoeffizien
ten ergibt. Ein derartiges kontinuierliches variables Getriebe
hat den Vorteil, daß der Mechanismus einfacher als ein Zahnge
triebemechanismus ist und die Leistung sanft ohne Stottern bzw.
Pulsieren übertragen kann. Auf der anderen Seite hat ein solches
System den Nachteil, daß es mehr dazu neigt, einen Schlupf an
den Druckkontaktflächen zu erzeugen, wenn die übertragene
Leistung größer wird, da die Reibungskraft, die man aus dem
Produkt der Reibungskoeffizienten und der Druckkontaktkraft F
an den Druckkontaktflächen erhält, eine Zug- bzw. Reibungskraft
ist und daß dieses System als Folge davon nicht für die Übertra
gung großer Leistung verwendet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kontinuierliches
variables Getriebe bereitzustellen, welches in der Lage ist,
eine gleichmäßige, stoßfreie Leistung durch Übernahme eines
Reibungssystems zu übertragen.
Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung auch darin, ein
solches kontinuierliches variables Getriebe des Reibungstyps
bereitzustellen, welches in der Lage ist, trotz dieses Reibungs
merkmals eine große Reibungskraft bzw. Abtriebskraft zu erzeu
gen, und auch eine große Leistung übertragen kann.
Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, sieht die Erfindung
einen Aufbau vor, bei welchem zumindest eine Rolle in der
Gegenwart von Öl zwischen zumindest zwei Platten von drehbaren
Scheiben, welche einander zugewandt sind, sandwichartig aufge
nommen ist, wobei zwischen den Scheiben ein Abstand in ihrer
axialen Richtung liegt und die Rolle durch einen Druckmechanis
mus von der Außenseite der drehbaren Scheiben her zusammenge
drückt wird, wobei die Rolle über eine dazwischenliegende
Getriebegruppe (Zahnradgruppe) mit der Eingangswelle oder der
Ausgangswelle verbunden ist und wobei die beiden Platten
gemeinsam mit der anderen Welle (der Ausgangs- oder Eingangswel
le) über eine weitere zwischengeschaltete Zahnradgruppe verbun
den sind. Bei dem obigen Aufbau, wenn die Rollen, die unter Öl
zwischen den drehbaren Scheiben sandwichartig aufgenommen sind,
durch den Druckmechanismus stark unter Druck gesetzt werden,
wird ein extremer Druck auf den schmalen Kontaktflächen zwischen
den drehbaren Scheiben und den Rollen hervorgerufen, um so eine
große Reibungskraft zu erzeugen und dadurch eine starke Zugkraft
um eine große Leistung von der Eingangswelle auf die Ausgangs
welle zu übertragen.
Ein kontinuierliches variables Getriebe gemäß dieser Erfindung
erhält man unter Verwendung der Forschungsergebnisse der
jüngeren Schmierungskunde (Tribologie). Gemäß der neuesten
Schmierungskunde, insbesondere bezüglich der elastohydrodynami
schen Schmierung, ist es klar geworden, daß der Reibungskoeffi
zient sofort auf das Drei- bis Vierfache anwächst wenn unter
Anwesenheit eines speziellen Schmieröls ein extremer Druck
zwischen zwei miteinander in Berührung stehenden Flächen
ausgeübt wird. Trotz des Reibungsmerkmals ist es möglich, eine
große Leistung durch Kombination der Eigenschaften eines
derartigen Schmieröls mit dem obigen Aufbau zu übertragen. Als
Schmieröl, welches die obige Funktion und Wirkung hat, kann
beispielsweise "SANTOTRAC" verwendet werden, welches von Nippon
Oil Co., Ltd. hergestellt wird.
Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht eines kontinuierli
chen variablen Getriebes gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in
Fig. 1;
Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht eines kontinuierli
chen variablen Getriebes gemäß einer anderen Ausfüh
rungsform der Erfindung; und
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines kontinuierlichen
variablen Getriebes gemäß einer weiteren Ausführungs
form der Erfindung.
Bei dem kontinuierlichen variablen Getriebe, welches in den
Fig. 1 und 2 dargestellt ist, bezeichnet die Bezugszahl 1 ein
Gehäuse, in welchem eine Eingangswelle 2 und eine Ausgangswelle
3 gelagert sind, um sich frei zu drehen, wobei ihre axialen
Richtungen bzw. ihre Achsen miteinander ausgerichtet sind.
Innerhalb des Gehäuses 1 sind drehbare Scheiben 4 a, 4 b koaxial
zu den Wellen 2, 3 angeordnet, wobei jede eine ebene, ringför
mige Fläche aufweist. Die Scheibe 4 a ist auf der Eingangswelle
2 über ein Lager 31 so gelagert, daß sie frei rotieren und sich
in axialer Richtung frei bewegen kann, während die Scheibe 4 b
unmittelbar mit der Ausgangswelle 3 eine Keilwellenpassung
aufweist, um in Axialrichtung frei bewegbar zu sein.
Die Rollen 5, 5 sind über das Schmieröl, wie z. B. das oben
erwähnte "SANTOTRAC", sandwichartig zwischen den beiden drehba
ren Scheiben 4, 4 b aufgenommen. Diese beiden Rollen sind
gegeneinander um einen gleichmäßigen Zwischenabstand von 180° in
Umfangsrichtung um die Drehachse der Scheiben herum versetzt
angeordnet. Auch wenn in der in den Fig. 1 und 2 dargestell
ten Ausführungsform zwei Rollen 5, 5 vorgesehen sind, können
dennoch drei Rollen in gleichmäßigen Abständen von 120° oder
auch vier oder mehr Rollen 5 in ähnlicher Weise angeordnet
werden. Ringförmige Bälge 20 a, 20 b sind als Druckmechanismus
über Druckplatten 21 a, 21 b außerhalb der beiden drehbaren
Scheiben 4 a, 4 b angeordnet. Die Bälge 20 a, 20 b verlängern sich
in axialer Richtung aufgrund eines von einer Öldruckquelle 9
zugeführten Arbeitsöls, um gegeneinanderwirkende Belastungen
(Drucklasten) in axialer Richtung auf die beiden drehbaren
Scheiben 4 a, 4 b aufzubringen und dadurch die zwischen den
drehbaren Scheiben 4 a, 4 b befindlichen Rollen 5 stark zusammen
zudrücken. Da die Rollen 5 und die drehbaren Scheiben 4 a, 4 b
miteinander auf sehr kleinen Flächen in Berührung sind, die
einem Linienkontakt ähneln, wird, wenn - wie oben erwähnt - die
Belastung des Druckmechanismus darauf aufgebracht wird, ein
außerordentlicher Druck auf den Kontaktflächen in der Gegenwart
von Öl erzeugt, um die Reibungskoeffizienten in großem Maße zu
erhöhen, so daß eine große Zug- bzw. Abtriebskraft oder Antriebs
kraft erzeugt wird.
Die Rollen 5 haben jeweils eine Keilwellenpassung mit der
drehbaren Welle 6, während die Welle 6 sich in radialer Richtung
erstreckt, so daß sie die drehbaren Wellen der drehbaren
Scheiben 4 a, 4 b unter einem rechten Winkel kreuzt. Wie in Fig.
2 dargestellt, ist eine Schraubspindel 11 bzw. eine Kugelumlauf
spindel parallel zu der drehbaren Welle 6 vorgesehen. Halter 10
sind jeweils in passendem Schraubeingriff mit den beiden
Gewindeabschnitten der Gewindespindel 11, wobei die Rollen 5
jeweils von den Haltern 10 gehalten werden. Die Gewindeabschnit
te haben einander entgegengesetzten Schraubensinn und deshalb
werden, wenn die Gewindespindel 11 mit Hilfe eines Handgriffes
12 so betätigt wird, daß sie sich dreht, die Halter 10 in
relativ zueinander entgegengesetzten Richtungen in axialer
Richtung bewegt, wodurch die Rollen 5 sich entlang der drehbaren
Welle 6 in entgegengesetzter Richtung zueinander bewegen.
Die drehbare Welle 6 ist mit der Eingangswelle 2 über Zahnräder
13, 14 verbunden, um zu ermöglichen, daß Leistung von dieser
Eingangswelle 2 eingebracht wird. Die auf die drehbare Welle 6
von der Eingangswelle 2 aufgebrachte Leistung treibt die Rollen
5 an, damit sie die beiden drehbaren Scheiben 4 a, 4 b in Berüh
rung mit den Rollen 5 und in entgegengesetzter Richtung zueinan
der aufgrund der großen Reibungskraft drehen, die sich aus der
zuvor erwähnten Schmierungskundentheorie (Tribologietheorie)
ergibt. Die auf eine drehbare Scheibe 4 a übertragene Leistung
wird auf ein Zahnrad 15 übertragen, welches mit der drehbaren
Scheibe 4 a fest verbunden ist und weiter auf die Ausgangswelle
3 über Zahnräder 16, 17 übertragen. Andererseits wird die auf
die andere drehbare Scheibe 4 b übertragene Leistung direkt auf
die Ausgangswelle 3 übertragen und an die Ausgangswelle 3
ausgegeben, nachdem sie mit der Leistung von der drehbaren
Scheibe 4 a zusammengefaßt ist.
Bei einer solchen Leistungsübertragung, wie oben erwähnt,
verändert sich die Ausgabe von der Ausgangswelle 3 in der
Geschwindigkeit stufenlos, da das Drehverhältnis der Rollen 5 zu
den drehbaren Scheiben 4 a, 4 b sich verändert, wenn die Rollen 5
entlang der drehbaren Welle in radialer Richtung der drehbaren
Scheiben 4 a, 4 b aufgrund der Betätigung des Handgriffes 12
bewegt werden.
Wie zuvor beschrieben, wird bei dem obigen kontinuierlichen
variablen Getriebe ein außerordentlich großer Druck zwischen den
drehbaren Scheiben 4 a, 4 b und den Rollen 5 durch das unter
Druck Setzen der Bälge 20 a, 20 b erzeugt, und damit wird auch
eine außerordentlich große Zugkraft in Verbindung mit der
Eigenschaft des zuvor erwähnten Öls erzeugt. Diese Zug- oder
Haftkraft wird an beiden Oberflächen der Rollen 5 erzeugt und
verdoppelt sich, wenn sie an der Ausgangswelle zusammengefaßt
wird. Daher ist es möglich, selbst mit einem Reibungssystem eine
außerordentlich große Leistung zu übertragen.
Gemäß dieser Erfindung ist der Druckerzeugungsmechanismus nicht
nur auf Bälge beschränkt und es kann eine Einrichtung unter
Verwendung von Kolben 20 a, 20 b, welche durch ein Arbeitsöl
(Hydrauliköl) wie in Fig. 3 betätigt werden, verwendet werden.
Eine Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der
ersten Ausführungsform dadurch, daß der Balgmechanismus der
ersten Ausführungsform durch den Kolbenmechanismus ersetzt wird,
daß die drehbare Scheibe 4 a und eine drehbare Welle 7 über einen
Keil bzw. eine Keilpassung miteinander kämmen und daß die
drehbare Welle 7 und das Zahnrad 15 einstückig miteinander sind.
In anderer Hinsicht ist der Aufbau der Ausführungsform nach
Fig. 3 im wesentlichen derselbe wie bei der ersten Ausführungs
form.
Als Druckerzeugungsmechanismus, der gemäß der Erfindung verwen
det wird, können Tellerfedern, Schraubenfedern, Blattfedern und
dergleichen verwendet werden.
Fig. 4 ist ein kontinuierliches variables Getriebe, welches
eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In dieser Ausführungsform sind drei drehbare Scheiben 4 a, 4 b und
4 c vorgesehen und zwischen den drehbaren Scheiben 4 a, 4 b
unmittelbar nebeneinander und zwischen den drehbaren Scheiben 4 b
und 4 c sind jeweils eine Mehrzahl von Rollen 5 in Gegenwart von
Öl angeordnet. Auf diese Weise ist der Mechanismus der ersten
Ausführungsform in Form von zwei aufeinanderfolgenden bzw.
kontinuierlichen Stufen angeordnet. Diese drei Platten von
drehbaren Scheiben 4 a, 4 b, 4 c erzeugen gemäß der Schmierkunden
theorie eine große Abtriebskraft in jeder Stufe, wenn die
Belastung mit Hilfe der Bälge 20 a, 20 b von beiden Außenseiten
her aufgebracht wird. Da die Kräfte in ein und dieselbe Welle
über die Zahnräder 15, 16 und 17 eingeleitet werden, kann eine
außerordentlich große Leistung übertragen werden.
Insbesondere hat in dieser Ausführungsform, wenn die Anzahl der
Rollen, die in jeder Stufe an Abschnitten zwischen den drehbaren
Scheiben angeordnet sind, auf drei festgelegt wird, jede Rolle
zwei Berührungspunkte, was insgesamt 3×2×2=12 ergibt. Die
Abtriebskräfte, die auf diesen zwölf Kontaktpunkten beruhen,
bzw. sich aus diesen zwölf Kontaktpunkten ergeben, werden in ein
und derselben Ausgangswelle zusammengefaßt. Damit ist es
möglich, eine extrem große Antriebskraft zu übertragen.
Gemäß der Erfindung können auch vier oder mehr drehbare Scheiben
miteinander kombiniert werden und mit dem mehrstufigen Aufbau
des Mechanismus durch Steigerung der Anzahl derartiger drehbarer
Scheiben kann die Übertragungsfähigkeit für Leistung verbessert
werden.
Claims (7)
1. Kontinuierliches variables Getriebe mit:
zumindest zwei drehbaren Scheiben, welche einander zugewandt sind mit einem Abstand in axialer Richtung dazwischen und welche so gelagert sind, daß sie sich frei bewegen können, zumindest einer Rolle, welche zwischen den einander benach barten Scheiben in der Gegenwart von Öl sandwichartig angeordnet ist und welche eine drehbare Welle in Richtung senkrecht zur Axialrichtung der drehbaren Scheiben hat und so gelagert ist, daß sie sich in Richtung der drehbaren Welle frei bewegen kann,
einem Druckmechanismus, welcher seine Kraft auf die drehba ren Scheiben aufbringt, um so die Rolle stark zusammenzu drücken,
einer Eingangswelle,
und einer Ausgangswelle,
wobei die drehbaren Scheiben gemeinsam mit einer der Wellen, der Eingangswelle bzw. der Ausgangswelle, verbunden sind, und wobei die Rolle mit der anderen Welle, der Ausgangs bzw. der Eingangswelle, verbunden ist.
zumindest zwei drehbaren Scheiben, welche einander zugewandt sind mit einem Abstand in axialer Richtung dazwischen und welche so gelagert sind, daß sie sich frei bewegen können, zumindest einer Rolle, welche zwischen den einander benach barten Scheiben in der Gegenwart von Öl sandwichartig angeordnet ist und welche eine drehbare Welle in Richtung senkrecht zur Axialrichtung der drehbaren Scheiben hat und so gelagert ist, daß sie sich in Richtung der drehbaren Welle frei bewegen kann,
einem Druckmechanismus, welcher seine Kraft auf die drehba ren Scheiben aufbringt, um so die Rolle stark zusammenzu drücken,
einer Eingangswelle,
und einer Ausgangswelle,
wobei die drehbaren Scheiben gemeinsam mit einer der Wellen, der Eingangswelle bzw. der Ausgangswelle, verbunden sind, und wobei die Rolle mit der anderen Welle, der Ausgangs bzw. der Eingangswelle, verbunden ist.
2. Kontinuierliches variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei
die Anzahl der drehbaren Scheiben zwei beträgt.
3. Kontinuierliches variables Getriebe gemäß Anspruch 1, wobei
die Anzahl der drehbaren Scheiben drei oder mehr beträgt.
4. Kontinuierliches variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei
die Anzahl der Rollen, welche zwischen den benachbarten
Scheiben sandwichartig angeordnet sind, zwei beträgt, und
wobei sie in einem gleichmäßigen Winkelabstand um die
Drehachse der drehbaren Scheiben angeordnet sind.
5. Kontinuierliches variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei
die Anzahl der zwischen zwei einander benachbarten drehbaren
Scheiben sandwichartig angeordneten Rollen drei beträgt,
wobei die Rollen in gleichmäßigen Winkelabständen um die
Drehachse der drehbaren Scheiben angeordnet sind.
6. Kontinuierliches variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei
der Druckmechanismus aus Bälgen besteht, welchen Arbeitsöl
zugeführt wird.
7. Kontinuierliches variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei
der Druckmechanismus aus einem Kolbenmechanismus besteht,
welcher von Arbeitsöl betätigt wird.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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