DE69400768T2

DE69400768T2 - Riemenscheibe

Info

Publication number: DE69400768T2
Application number: DE1994600768
Authority: DE
Inventors: Gerardus Johannes Maria Lamers; Spijk Johannes Gerardus Lu Van
Original assignee: Van Doornes Transmissie BV
Current assignee: Bosch Transmission Technology BV
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2014-03-05
Also published as: EP0616151A1; DE69400768D1; NL9300464A; EP0616151B1; JPH06300103A

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibe, insbesondere für ein stufenloses Getriebe, die mit mindestens zwei Scheiben versehen ist, die primär gleichachsig auf einer Riemenscheibenwelle angeordnet und gegen Drehung zueinander feststehend sind, wobei mindestens eine der Scheiben gegenüber der Welle durch eine Verschiebungseinrichtung verschiebbar ist, und wobei eine Ausgleicheinrichtung vorgesehen ist, um eine resultierende exzentrische, axial gerichtete Kraft zwischen den Scheiben auszuüben.
Eine solche Riemenscheibe ist aus der WO-A-90/01129 bekannt. Diese bekannte Riemenscheibe, insbesondere ihre Ausgleicheinrichtung, ist verhältnismäßig sperrig, was sie weniger geeignet für Anwendungen macht, bei denen der verfügbare Raum begrenzt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Weiterentwicklung einer solchen Riemenscheibe.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens jener Teil der Welle, der zwischen dem Angriffspunkt der durch die Ausgleicheinrichtung auszuübenden resultierenden Kraft und jener Scheibe liegt, die der Ausgleicheinrichtung am nächsten ist, primär relativ flexibel gestaltet ist.
Ein optimaler Ausgleicheffekt läßt sich realisieren, wenn der relativ flexible Teil der Welle dünner als die Hauptwelle ist.
Die verschiebbare Scheibe ist vorzugsweise mindestens teilweise am relativ flexiblen Teil der Welle angebracht.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Scheibe auf der Welle durch ein Gelenk, vorzugsweise ein Kugelgelenk, gelagert, um den Betrieb der Ausgleicheinrichtung zu unterstützen.
Die feste Scheibe und die Welle können vorteilhaft starr angebracht sein, indem der Teil der Welle, der an die Seite der verschiebbaren Scheibe angrenzt, die am weitesten von der festen Scheibe entfernt ist, mit mindestens zwei Lagern versehen ist. Das erste und das zweite Lager können durch ein feststellbares drehsteifes Lagergehäuse verbunden sein.
Erfindungsgemäß kann die Ausgleicheinrichtung so ausgestattet sein, daß sie eine variable resultierende exzentrische, axial gerichtete Kraft ausübt. Das erste Lager befindet sich an der Stelle der festen Scheibe, möglicherweise von der festen Scheibe umgeben, und ein zweites Lager befindet sich in einem Abstand von der festen Scheibe. Aufgrund dessen kann die resultierende Kraft je nach dem gewünschten Berührungsdruck und/oder dem gewünschten Angriffspunkt eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausarbeitung der Erfindung weist die Ausgleicheinrichtung einen Kraftzylinder auf. Durch Verbinden des Kraftzylinders mit einem Betätigungszylinder einer beweglichen Scheibe wird folgendes realisiert: Der vorherrschende Druck im Kraftzylinder ist gleich dem vom Übersetzungsverhältni abhängigen Druck im Betätigungszylinder oder eine Ableitung von ihm, der auch ein Maß für die (ex)zentrische Belastung einer Scheibe ist. Der Kraftzylinder läßt sich mit dem Betätigungszylinder auch vorteilhaft über ein Steuersystem verbinden.
Erfindungsgemäß kann der Kraftzylinder auf ein Wellenlager wirken, vorzugsweise in einem gewissen Abstand von einer Scheibe. Daher läßt sich die Baugruppe auf einfache Weise in ein Getriebe einbauen. Überdies kann die Ausgleicheinrichtung mit einem Hebel versehen sein, der über einen Kraftzylinder oder anderweitig auf die Welle wirkt, insbesondere die Lager der Welle. In diesem Fall können der Hebel und die Welle über eine elastische Gelenkbaugruppe verbunden sein.
Mit einer begrenzten Verschiebung des Kraftzylinders ist es möglich, mit einem verhältnismäßig großen mechanischen Getriebe zu arbeiten, da sich dieses kaum oder nie zu bewegen braucht. Die elastischen Gelenke sind dazu äußerst gut geeignet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Riemenscheibe gemäß dem Stand der Technik, die mit einem Antriebsriemen versehen ist;
Fig. 2 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Paars Riemenscheiben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Ausgleicheinrichtung.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Riemenscheibe mit Scheiben 1 und 2. Zwischen den Scheiben 1 und 2 ist ein Antriebsriemen 12 aufgenommen. Die Scheibe 1 ist auf der Riemenscheibenwelle 3 feststehend, während die Scheibe 2 gegen Drehung feststehend, aber axial auf der Welle 3 verschiebbar ist. Auf bekannte Weise ist die Scheibe 2 mit einem Betätigungszylinder 30 mit einer Zylinderwand 4 und einem Kolben 6 versehen. Bekanntlich kann durch Ändern des Drucks im Zylinder oder des Ausströmflusses durch den Zylinder die Axialposition der Scheibe 2 gegenüber der Welle 3 und der Scheibe 1 eingestellt werden. Der Abstand R des Antriebsriemens von der Mittellinie der Welle 3 hängt vom Momentübersetzungsverhältnis z. B. eines stufenlosen Getriebes ab, in das die Baugruppe aus Riemenscheibe und Antriebsriemen eingebaut ist. Deutlich ist jedoch, daß der Antriebsriemen 12 stets radial nach außen von der Welle 3 angeordnet ist. In diesem Fall berührt der Antriebsriemen 12 die Scheiben 1, 2 nur über das Kreissegment Ψ. Die verteilte Last, die durch den Antriebsriemen auf die Scheiben 1 und 2 ausgeübt wird, erzeugt eine resultierende Kraft F an den Scheiben 1, 2. Daher verformen sich die Scheiben 1, 2 und besonders die Welle 3 etwas. Infolge der Verformung wird kein konstanter Berührungsdruck zwischen den Scheiben 1, 2 und dem Antriebsriemen 12 erreicht. Die Last auf den Antriebsriemen 12 steigt örtlich, und die Lebensdauer sinkt. In manchen Fällen wird ferner zum Ausgleich dieser Erscheinung der Druck im Betätigungszylinder erhöht, wodurch sich der Wirkungsgrad des Getriebes verringert.
In Fig. 2 ist ein Paar Riemenscheiben mit Scheiben 21, 22 sowie 23, 24 dargestellt. Die festen Scheiben 21 und 24 sind auf Wellen 25 bzw. 26 angebracht. Die Wellen 25 und 26 sind mit Lagern 27 bzw. 28 an den Positionen der festen Scheiben 21 bzw. 24 versehen und in diesem Falle von diesen teilweise eingeschlossen. Zudem sind die Wellen 25 und 26 mit hinteren Lagern 29 und 31 versehen. Die Lager 27 und 29 bzw. 28 und 31 sind in drehsteife Lagergehäuse 32 bzw. 33 eingebaut, die z. B. ihrerseits in das Gehäuse eingebaut und/oder miteinander starr verbunden sein können.
Aufgrund dieser Maßnahmen sind die festen Scheiben 21 und 24 optimal auf den Wellen 25 bzw. 26 angebracht und optimal auf ihnen gelagert, so daß diese Scheiben eine minimale Verschiebung und Schrägstellung erfahren.
Die beiden verschiebbaren Scheiben 22, 23 weisen außerdem Betätigungszylinder 35 bzw. 36 auf, deren Kolben 37 bzw. 38 mit den Zylinderwänden 39 bzw. 40 auf der einen Seite zusammenwirken und die auf der anderen Seite an den Hohlwellen 41 und 42 befestigt sind. Die Hohlwellen 41 und 42 sind an den dünnen Enden 25' bzw. 26' der Wellen 25 bzw. 26 befestigt, die in diesem Fall durch die Bolzen gebildet sind, die in den Wellen 25 bzw. 26 befestigt sind.
Die Naben 43 und 44 der Scheiben 22 bzw. 23 sind an den Wellen 25 bzw. 26 sowohl in Radial- als auch Tangentialrichtung auch über die Kugelgelenke 34 angebracht und permanent mit den Wellenteilen 45 bzw. 46 verbunden, die zapfenartig in den Hohlwellen 41 bzw. 42 gelagert sind. Auf diese Weise sind die Scheiben 22 und 23 mit den dünneren und daher flexibleren Enden 25' bzw. 26' der Wellen 25 bzw. 26 verbunden, wodurch sich ein geeigneter Aufbau zur Kraftübertragung und zum Kraftausgleich ergibt.
Die an den Wellenenden 25' und 26' befestigten Hohlwellen 41 und 42 sind mit Lagern 47 bzw. 48 versehen. Die Ausgleicheinrichtung 49 bzw. 50 wirkt auf diese Lager 47 und 48 und übt eine variable resultierende Radialkraft auf die Wellen 25 bzw. 26 aus. Aus diesem Grund wird ein Moment auf die verschiebbaren Scheiben 22 bzw. 23 ausgeübt. Ergebnis dessen ist eine resultierende exzentrische, axial gerichtete Kraft zwischen den Scheiben 21 und 22 bzw. 23 und 24. Diese exzentrische Kraft zwischen den Scheiben wirkt mit dem axialen zentrischen Druck der Betätigungszylinder 35 bzw. 36 zusammen, wodurch der gewünschte Berührungsdruck für den Antriebsriemen zwischen den Scheiben erhalten wird. Zusätzlich läßt sich die Erfindung auch in Kombination mit einer Druckeinrichtung anwenden, u. a. Betätigungszylindern, die einen axialen exzentrischen Berührungsdruck für den Antriebsriemen zwischen den Scheiben realisieren, z. B. gemäß der Beschreibung in der US-A-5013283.
Da eine durch den Antriebsriemen 51 verursachte Verformung der Scheiben 22 und 23 bzw. der Wellen 25 und 26 von der Radialposition des Antriebsriemens 51 in den Riemenscheiben und/oder dem Übersetzungsverhältnis eines stufenlosen Getriebes abhängig ist, kann die Ausgleicheinrichtung eine variable Kraft entsprechend Größe und Position hervorbringen. Dies kann z. B. mit einem Kraftzylinder erreicht werden, der z. B. (hydraulisch) bedarfsweise über ein Steuersystem mit den Betätigungszylindern 35 bzw. 36 verbunden sein kann. In diesem Fall kann das mögliche Steuersystem den Druck nach Bedarf einstellen.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleicheinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Ausgleicheinrichtung weist einen Hebel 61 auf, in den das Lager 47 eingebaut ist. Der Hebel 61 übt mit dem Zugzylinder 62 seine Wirkung in einem System aus elastischen Gelenken und Hebeln aus, in diesem Fall aus dem Hebel 61 und dem Hebel 70. Der Hebel 70 ist mit dem Gehäuse über die Blattfedern 65 und den Block 68 sowie mit dem Zugzylinder 62, der in den Ansprüchen als Kraftzylinder bezeichnet ist, über die Blattfeder 64 verbunden. Der Hebel 61 ist mit dem Gehäuse 66 über die Blattfeder 63 und den Block 67 verbunden.
Ferner sieht eine Einstellungsschraube 69 eine solche Feineinstellung der Ausgleicheinrichtung vor, daß sich die Wellen 25' bzw. 26' während des Betriebs nicht oder kaum biegen. Aufgrund dieser Ausführungsform wird ein robustes Lager erreicht, in dem mit nur begrenzter Verschiebung des Zugzylinders 62 eine optimale resultierende und variable Kraft erreicht wird.
Deutlich wird, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung beschränkt ist, sondern daß innerhalb des Rahmens der Erfindung viele weitere Ausführungsformen denkbar sind, die dem Erfindungsgedanken entsprechen. Beispielsweise können beide Scheiben der Riemenscheibe so an der Welle angebracht sein, daß sie verschiebbar sind.

Claims

1. Riemenscheibe, insbesondere für ein stufenloses Getriebe, die mit mindestens zwei Scheiben (21, 22; 23, 24) versehen ist, die primär gleichachsig auf einer Riemenscheibenwelle (25; 26) angeordnet und gegen Drehung zueinander feststehend sind, wobei mindestens eine der Scheiben (22; 23) gegenüber der Riemenscheibenwelle (25; 26) durch eine Verschiebungseinrichtung (35; 36) verschiebbar ist, und wobei eine Ausgleicheinrichtung (49; 50) vorgesehen ist, um eine resultierende exzentrische, axial gerichtete Kraft zwischen den beiden Scheiben (21, 22; 23, 24) auszuüben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jener Teil (25'; 26') der Riemenscheibenwelle (25; 26), der zwischen dem Angriffspunkt der durch die Ausgleicheinrichtung (49; 50) auszuübenden resultierenden Kraft und jener Scheibe liegt, die der Ausgleicheinrichtung am nächsten ist, primär relativ flexibel gestaltet ist.

2. Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der relativ flexible Teil (25'; 26') der Riemenscheibenwelle dünner als der Hauptteil der Riemenscheibenwelle (25; 26) ist.

3. Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Scheibe (22; 23) mindestens teilweise auf dem relativ flexiblen Teil (25'; 26') der Riemenscheibenwelle angeordnet ist.

4. Riemenscheibe nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Scheiben (21, 22; 23, 24) auf der Riemenscheibenwelle durch ein Gelenk gelagert ist.

5. Riemenscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein Kugelgelenk aufweist.

6. Riemenscheibe nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Scheibe (21; 24) der mindestens zwei Scheiben (21, 22; 23, 24) auf der Riemenscheibenwelle feststehend ist, und die von der festen Scheibe (21; 24) wegweisende Riemenscheibenwelle mit mindestens zwei Lagern (27, 29; 28, 31) versehen ist.

7. Riemenscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Lager (27; 28) an der Position der festen Scheibe (21; 24) angeordnet und ein zweites Lager (29; 31) in einem Abstand von der festen Scheibe angeordnet ist.

8. Riemenscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Lager (27 und 29; 28 und 31) durch ein drehsteifes Lagergehäuse (32; 33) verbunden sind, das feststellbar ist.

9. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lager (27; 28) mindestens teilweise von der festen Scheibe (21; 24) umgeben ist.

10. Riemenscheibe nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleicheinrichtung so ausgestattet ist, daß sie eine variable resultierende exzentrische, radial gerichtete Kraft ausübt.

11. Riemenscheibe nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleicheinrichtung einen Kraftzylinder (62) aufweist.

12. Riemenscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungseinrichtung einen Betätigungszylinder (35; 36) aufweist und daß der Betätigungszylinder und der Kraftzylinder (62) miteinander verbunden sind.

13. Riemenscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungszylinder (35; 36) und der Kraftzylinder (62) durch ein Steuersystem verbunden sind.

14. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftzylinder (62) auf ein Lager (47; 48) der Riemenscheibenwelle (25; 26) wirkt.

15. Riemenscheibe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (47; 48) in einem Abstand von der verschiebbaren Scheibe (22; 23) liegt.

16. Riemenscheibe nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleicheinrichtung mindestens einen Hebel aufweist.

17. Riemenscheibe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftzylinder (62) auf den mindestens einen Hebel wirkt.

18. Riemenscheibe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (47; 48) mit dem mindestens einen Hebel verbunden ist.

19. Riemenscheibe nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleicheinrichtung eine elastische Gelenkbaugruppe aufweist.

20. Riemenscheibe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftzylinder (62) und der mindestens eine Hebel durch elastische Gelenke verbunden sind und der mindestens eine Hebel auf die Riemenscheibenwelle wirkt.

21. Riemenscheibe nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Scheibe mit einer Druckeinrichtung für ein zentrisches oder exzentrisches Schieben der Scheibe versehen ist.