DE69006328T2

DE69006328T2 - Stufenlos veränderbares Rollengetriebe.

Info

Publication number: DE69006328T2
Application number: DE90121607T
Authority: DE
Inventors: Charles E Kraus
Original assignee: Excelermatic Inc
Current assignee: Excelermatic Inc
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1990-11-12
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: EP0429938B1; EP0429938A1; ES2048941T3; DE69006328D1; US4974466A

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos veränderliches Treibrollengetriebe, in dem Treibkräfte durch schwenkbar zwischen torischen Eingangs- und Ausgangsscheiben angeordneten Treibrollen ubertragen werden, wie sie in der Einleitung von Anspruch 1 beschrieben und aus den US-Patent- schriften 4,086,820 und 4,858,484 bekannt sind.
In solchen Getrieben sind die Treibrollen auf Lageranordnungen montiert, die beim Verschwenken die Treibrollen mit den torischen Scheiben auf Kontaktkreisen unterschiedlichen Durchmessers miteinander in Verbindung bringen - je nach dem gewunschten übersetzungsverhältnis. Die schwenkbaren Lageranordnungen sind so gelagert, daß sie zum Einleiten einer Übersetzungsverhältnis-Änderung axial bewegbar sind. Hierzu mögen zum Beispiel zwei Treibrollen einander gegenüberliegende Treibrollen an biegbaren Spannplatten befestigt sein, wie dies im US-Patent Nr. 4,086,320 gezeigt ist.
Im US-Patent Nr. 4,858,484, in dem zwei Treibrollen zwischen und im Eingriff mit zwei einander gegen überstehenden Treibrollen angeordnet sind, um zwischen ihnen Bewegung zu übertragen, ist jede Treibrolle auf einem schwenkbaren Lagerzapfen gelagert, der an beiden Enden stützrol-1en aufweist, die zur direkten Abstützung des Lagerzapfens auf teilkreisförmigen, auf der Gehäuse-Innenseite angebrachten Laufflächen laufen.
Die Treibrollen sind auf den Schwenklagerzapfen mit Hilfe von kraftübertragenden Anordnungen gelagert, die für billige Getriebe aus Stößen von Federscheiben bestehen. Die Gehäuse-Lauf flächen können ein in Bezug auf die Schwenkachsen der Lagerzapfen leicht versetztes KrümmungszentrUm haben, um dadurch die Federscheiben in einer Schwenkendstellung der Lagerzapfen stärker zusammenzudrücken als in seiner entgegengesetzten Schwenkendstellung, so daß in der einen Schwenkendstellung größere Eingriffskräfte erzeugt werden als in der anderen.
Die Anordnung nach dem US-Patent Nr. 4,964,312 des Anmelders, die der EP-A-365,872 mit Veröffentlichungsdatum vom 2.5.90 entspricht, benutzt für jeden Lagerzapfen einen einzelnen Stützroller, der auf einer teilkreisförmigen, im Gehäuse montierten Laufbahn läuft und über den Lagerzapfen die entsprechende Treibrolle in festen Eingriff mit den torischen Scheiben drückt, so daß zwischen den Scheiben Bewegung übertragen werden kann. Jeder Lagerzapfen hat ein axial vorstehendes Steuerendstück, das in einer zur Achse der torischen Scheiben senkrechten Ebene leicht bewegbar gelagert ist und mit einer Einrichtung verbunden ist, durch die die Lagerzapfen in der besagten Ebene zur Einleitung einer Getriebeübersetzungsverhältnis-Änderung gemeinsam schräggestellt werden können.
In jedem Fall müssen die Lagerzapfen zusaiamenarbeiten, das heißt sie müssen in der gleichen übertragUngsverhältnis Schwenkposition stehen, um ein Gleiten der Rollen zu vermeiden. Um eine solche gemeinsame Arbeitsweise sicherzustellen, weist die Anordnung nach dem US-Patent Nr. 4,830,578 Kabel auf, die an den Lagerzapfen angebrachte Radanordnungen umfassen. Solche Kabel können jedoch brechen und ruckartige Bewegungen der Lagerzapfen verursachen.
Es ist deshalb die Hauptaufgabe der vorliegenden Erf indung, ein Getriebe der oben beschriebenen Art mit einer zuverlässigen Verbindung zwischen den Lagerzapfen mit guter Kontrolle für ihre Zusammenarbeit zu schaffen.
Im Hinblick auf diese Aufgabe bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein stufenlos veränderliches Treibrollengetriebe, bestehend aus einer Trägeranordnung, zwei in der Trägeranordnung drehbar gelagerten torischen Treibscheiben, von denen eine mit einer Antriebswelle und die andere mit einer Abtriebswelle verbunden ist und wobei die torischen Scheiben gegenüberliegende, zwischen sich einen torischen Hohlraum von kreisförmigem Querschnitt bildende Treibflächen aufweisen; mindestens zwei für die Übertragung von Bewegung zwischen und im Eingriff mit den torischen Scheiben in dem torischen Hohlraum winkelsymmetrisch angeordneten Treibrollen, von denen jede drehbar auf einem um eine zum Mittenkreis des torischen Hohlraumes im wesentlichen tangentialen Kontrollachse schwenkbar gelagerten Schwenkzapfen montiert ist, und einer Anordnung zum kontrollierbaren Verschwenken der Schwenkzapfen zum Ändern des übersetzungsverhältnisses des Getriebes, bei dem an den Stirnseiten der Schwenkzapfen überkreuzte Verbindungsglieder angelenkt sind, so daß ein Verschwenken der Schwenkzapfen nur in einander entgegengesetztem Sinn möglich ist, und daß die Verbindungsglieder übereinanderliegende Mittenteile haben, an denen Anschläge so angebracht sind, daß sie in den Schwenkendlagen der Schwenkzapfen aneinander anliegen, um dadurch die Schwenkbewegung der Schwenkzapfen zu begrenzen.
Die Erfindung wird aus der nun folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform klarer werden, die nun anhand beiliegender Zeichnungen erläutert wird, in denen
Fig. 1 eine Ansicht des Treibrollengetriebes in einer axialen Querschnittsebene,
Fig. 2 eine Ansicht in einem Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2,
Fig. 4A und 4B
Ansichten entlang der Linien IV-VI von Fig. 2 für unterschiedliche Lagerzapfen-Schwenklagen, und
Fig. 5 eine Seitenansicht einer der Verbindungsglieder zeigen.
Ein einfaches Treibrollengetriebe, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, besteht aus einem Gehäuse 10 mit darin über Lager 16 und 18 drehbar gelagerten ko-axialen Antriebsund Abtriebswellen 12, 14. Mit den Antriebs- und Abtriebswellen 12, 14 sind torische Scheiben 20, 22 verbunden, die so einander gegenüberstehend angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein torischer Raum 24 von kreisförmigem Querschnitt gebildet wird. Innerhalb des torischen Raumes 24 sind Treibrollen 26, 28 drehbar gelagert, so daß sie im Eingriff mit den torischen Treibscheiben 20, 22 stehen. Die Treibrollen 26, 28 sind im Gehäuse 10 auf Schwenkzapfen 30, 32 gelagert, die über Schwenkzapfen-Rollen 34 und 36 schwenkbar abgestützt sind, wobei die Schwenkzapfenrollen 34, 36 auf in Vertiefungen 42, 44 im Gehäuse 10 angeordneten Laufflächenteilen 38, 40 aus Hartmetall laufen. Jeder der Schwenkzapfen 30, 32 trägt ein Treibrollenlager 46, durch die die entsprechenden Treibrollen 26, 28 drenbar gelagert sind und über die die Treibrollen in festen Eingriff mit den Treibscheiben 20 und 22 gebracht werden, wobei die Schwenkzapfenrollen 34, 36 die Schwenkzapfen stützen und die Treibscheiben in Achsrichtung von Axiallagern 48 und 50 gestützt werden. Die Eingriffskräfte der Treibrollen 26, 28 mit den torischen Scheiben 20, 22 hängen von der durch die Laufflächenteile 38, 40 übermittelten Beaufschlagung ab. Die kreisförmigen Lagernuten 54 in den Laufflächenteilen 38, 40 können bezüglich des Krümmungsmittelkreises des torischen Hohlraums 24 leicht exzentrisch angeordnet sein, um dadurch in einer Schwenkendstellung der Schwenkzapfen 30 und 32 größere Treibrollen-Eingriffskräfte zu erzeugen als in der anderen, das heißt in der Endstellung für kleinste Abtriebswellengeschwindigkeit und für höchstes Abtriebswellendrehmoment, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 2 zeigt das Getriebe ohne Gehäuse. Es enthält gegenüberliegende Halteteile 56 und 58, die durch Haltestäbe 60 miteinander verbunden sind. Die Laufflächenteile 38 und 40 sind an einem Ende über Schwenklagerungen oder, wie in den Zeichnungen gezeigt, durch Scharniere 62 schwenkbar gelagert. An ihrem anderen Ende sind sie durch Zapfen 63 an Hebelarmen 64 angelenkt, die an den Halteteilen 56 und 58 anliegen. Die Halteteile 56 und 58 tragen Betätigungszylin der 66 mit Kolben 68 und Kolbenstangen 70, die an die Steuerenden der Schwenkzapfen 30 und 32 angelenkt sind. Wie zuvor erwähnt, tragen die Schwenkzapfen 30 und 32 die Treibrollen 26 und 28 und werden von den Laufflächenteilen 38 und 40 mit einer Kraft in Eingriff mit den torischen Scheiben 20 und 22 gehalten, die den von den Kolben 68 und Kolbenstangen 70 auf die entsprechendem Steuerenden der Schwenkzapfen 30 und 32 ausgeübten Kräften entspricht und die von den vom Zylinder 66 auf die ZylinderIialteenden der Hebelarme 64 übertragenen Reaktionskräften erzeugt wird. Die Hebelarme 64 haben Kraftübertragungskontrollflächen 72 mit einer bestimmten Hebelwirkung, um die von den Schwenkzapfenrollen 34 und 36 auf die Lagerzapfen 30 und 32 aufgebrachten Treibrolleneingriffskräfte zu vervielfachen.
Vorzugsweise sind die Kräftübertragungskontrollflächen 72 der Hebel arme 64 an ihren gegenüberliegenden Enden 74 und 76 etwas abgerundet, um die Abnützung an den Schwenkpunk ten zu reduzieren. Die Hebelarme 64 sind vorzugsweise gabelartig ausgebildet, wobei die Zylinder 66 zwischen den Gabel armen 65 aufgenommen und an die freien Enden der Schwenkzapfen 30, 32 angelenkt sind.
Wie in Fig. 3 gezeigt, erstrecken sich auf einer Seite des Getriebes zwischen den Halteteilen 56 und 58 zwei Haltestäbe 60, während auf der anderen Seite drei Haltestäbe angeordnet sind, ein Mittelstab und zwei Außenstäbe. Beim Mittelstab 60 weisen die Schwenkzapfen 30, 32 Nuten 78 auf, die den Mittelstab 60 aufnehmen und deren Größe und Form so gewählt sind, daß die Bewegungsfreiheit der Schwenkzapfen durch den Eingriff mit dem Mittelstab 60 begrenzt ist. Die engsten Mittenteile 79 der Nuten 78 sind in einer die Schwenkachse der Schwenkzapfen enthaltenden Ebene angeordnet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Treibrollenlager 46 so gestaltet, daß sie eine Bewegung der Treibrollen nach innen in Eingriff mit den torischen Scheiben mit einer über die Scheibenfedern 80 durch die Hilfslager 82 übermittelten Kraft zulassen, um dadurch die Treibrollen im Eingriff mit den torischen Scheiben 20, 22 zu halten, selbst wenn kein Drehmoment durch das Getriebe übertragen wird.
Um eine gemeinsame Schwenkbewegung der Schwenkzapfen Sicherzustellen, sind sie an ihren Efldflächen 90, 92 kreuzweise schwenkbar über Verbindungsglieder 86 und 88 miteinander verbunden, die ein gemeinsames Verschwenken der Schwenkzapfen 30 und 32 nur in entgegengesetztem Drehsinn zulassen. Sie weisen an ihren übereinander liegenden Mittelteilen Ausschnitte 92 und 94 auf und haben anschließend an die Ausschnitte angeformte Anschläge mit Anschlagflächen 96 und 98, die die Schwenkbewegung der Schwenkzapfen begrenzen, sobald die Anschlagflächen sich gegenseitig berühren, wie es in Fig. 4A gezeigt ist.
Fig. 5 zeigt die Form eines Verbindungsgliedes 86.

Arbeitsweise der Schwenkzapfenlageranordnung

Wenn ein Drehmoment durch das Getriebe übertragen wird, wirkt durch die Treibrollen 26, 28 auf die Schwenkzapfen 30, 32 ein Reaktionsmoment, das von den Zylindern 66 aufgenommen wird, Die Zylinder 66 übertragen die entsprechen den Reaktionskräfte auf die Hebelarme 64, auf denen sie montiert sind und die dadurch verschwenkt werden, wobei die Laufflächenteile 38 und 40 und die entsprechenden Treibrollen 26 und 28 gegeneinander und im festen Eingriff mit den torischen Scheiben 20, 22 mit einer dem durch das Getriebe übertragenen Drehmoment entsprechenden Kraft gebracht werden.
Um eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zu erzielen, wird den Zylindern 66 auf der entsprechenden Seite des Kolbens 68 Druckflüssigkeit zugeführt, so daß die zwei Schwenkzapfen 30, 32 bezüglich der Achse der torischen Scheiben 20 und 22 leicht im gleichen Umfangsrichtungssinn schräg gestellt werden, wobei beim Drehen der torischen Scheiben 20, 22 die Treibrollen 26, 28 auf größere Eingriffskreise mit der einen und auf kleinere Eingriffskreise mit der anderen der torischen Scheiben 20, 22 rollen. Wenn das gewünschte Übersetzungsverhältnis erreicht ist, werden die Schwenkzapfen in ihre neutralen Stellungen gebracht, in denen das momentane Übersetzungsverhältnis beibehalten wird.
Die Kreuzverbindungen 86, 88 machen sicher, daß beide Schwenkzapfen 30, 32 das richtige Übersetzungsverhältni5 einstellen, so daß ein Gleiten der Treibrollen 26, 28 vermieden wird. Sie begrenzen auch sicher den Übersetzungs verhältnisbereich, da sie ein Verschwenken der Schwenkzapfen 30, 32 nur bis zum Berühren der Anschlagflächen 96, 98 zulassen.
Das beschriebene Getriebe ist einfach im Aufbau und kontrolliert das Verschwenken der Schwenkzpafen 30, 32 mit nur wenigen unempfindlichen Teilen. Beide Glieder 86, 88 sind identisch in ihrer Form, so daß die Herstellungs kosten relativ niedrig sind und sie sind genügend robust, um die von Zeit zu Zeit im Getriebe auftretenden Erschütterungskräfte aushalten zu können.

Claims

1. Ein stufenlos veränderliches Treibrollengetriebe, bestehend aus einer Trägeranordnung (lO), zwei in der Trägeranordnung (10) drehbar gelagerten torischen Treibscheiben (20, 22), von denen eine mit einer Antriebswel1e (12) und die andere mit einer Abtriebswelle (14) verbunden ist und wobei die torischen Scheiben (20, 22) gegenüberliegende, zwischen sich einen torischen Hohlraum (24) von kreisförmigem Querschnitt bildende Treibflächen aufweisen; mindestens zwei für die Übertragung von Bewegung zwischen und im Eingriff mit den torischen Scheiben (20, 22) in dem torischen Hohlraum (24) winkelsymmetrisch angeordneten Treibrollen (26, 28), von denen jede drehbar auf einem um eine zum Mittenkreis des torischen Hohlraumes (24) im wesentlichen tangentialen Kontrollachse schwenkbar gelagerten Schwenkzapfen (30, 32) montiert ist, und einer Anordnung (66, 68, 80) zum kontrollierbaren Verschwenken der Schwenkzapfen (30, 32) zum Andern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, dadurch gekennzeichnet,

daß an den stirnseiten (90, 92) der Schwenkzapfen (30, 32) überkreuzte Verbindungsglieder (86, 83) angelenkt sind, so daß ein Verschwenken der schwenkzapfen (30, 32) nur in einander entgegengesetztem Sinn möglich ist, und daß die Verbindungsglieder (86, 88) übereinanderliegende Mittenteile haben, an denen Anschläge (96, 98) so angebracht sind, daß sie in den schwenkendlagen der Schwenkzapfen (30, 32) aneinander anliegen, um dadurch die Schwenkbewegung der schwenkzapfen (30, 32) zu begrenzen.

2. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindungsglieder (86, 88) in den sich überlagernden Mittenteilen Ausschnitte (92, 94) aufweisen, wobei der Mittenteil eines jeden Verbindungsgliedes (86, 88) in dem Ausschnitt (94, 92) des anderen verbindungsteiles aufgenommen wird.

3. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anschlagflächen (96, 98) an gegenüberliegenden Enden der Ausschnitte (92, 94) angebracht sind, so daß sie in den Schwenkendstellungen der schwenkzapfen (30, 32) aneinander anliegen.

4. Ein Treibrollengetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die kreuzweisen Verbindungsglieder (86, 88) in ihrer Form alle identisch sind.