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Title:
CONTINUOUSLY VARIABLE FRICTION GEAR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/034687
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a continuously variable friction gear. Pairs are formed from one input disk (3, 4) and one output disk (5, 6) respectively and the two output disks (5, 6) are arranged so that they are inversely symmetrical to each other and adjacent to each other. Several friction wheels (7, 8) are pivotably arranged between the inner surfaces of the pairs of input disks (3, 4) and output disks (5, 6) for transmitting a torque from the input disk (3, 4) to the corresponding output disk (5, 6). A pressure device (9) is also provided for one of the input disks (4). Said pressure device acts on said input disk in the direction of the output disks (5, 6). An axial flange (11) which can be fixed on the main shaft (1) is supported on the input disk (3) which is not subject to the action of the pressure device (9). An essentially ring-shaped fixing element (30) is provided for fixing the axial flange (11) on the main shaft (1).

Inventors:
HOHER MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/009339
Publication Date:
June 15, 2000
Filing Date:
December 01, 1999
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
HOHER MARKUS (DE)
International Classes:
C21D9/28; F16H15/38; (IPC1-7): F16H15/38; C21D9/28
Domestic Patent References:
WO1999030059A11999-06-17
Foreign References:
US4257495A1981-03-24
DE1219306B1966-06-16
EP0866242A21998-09-23
US4173501A1979-11-06
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 365 (M - 542) 6 December 1986 (1986-12-06)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 11 30 September 1998 (1998-09-30)
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ú c h e
1. Stufenloses Reibradgetriebe, mit : einer Hauptwelle (1), einer Nebenwelle (2), zwei koaxial zur Hauptwelle (1) angeordneten Eingangs scheiben (3,4) mit toroidförmigen Innenflächen, zwei koaxial zur Hauptwelle (1) angeordneten Ausgangs scheiben (5,6) mit toroidförmigen Innenflächen, wobei je eine Eingangsscheibe (3,4) und eine Ausgangsschei be (5,6) ein Paar bilden und die beiden Ausgangs scheiben (5,6) spiegelsymmetrisch zueinander und ne beneinander angeordnet sind, mehreren Reibrädern (7,8), die zwischen den Innenflä chen der Paare der Eingangsscheiben (3,4) und Aus gangsscheiben (5,6) verschwenkbar angeordnet sind zur Übertragung eines Drehmomentes von der Eingangsschei be (3,4) auf die zugehörige Ausgangsscheibe (5,6), eine Anpreßeinrichtung (9) für eine der Eingangsschei ben (3,4), um diese in Richtung Ausgangsscheiben (5, 6) zu beaufschlagen, einem Axialflansch (11), der auf der Hauptwelle (1) befestigbar ist und an dem sich diejenige Eingangs scheibe (3) abstützt, die nicht von der Anpreßeinrich tung (9) beaufschlagt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Befesti gung des Axialflansches (11) auf der Hauptwelle (1) ein im wesentlichen ringförmiges Befestigungselement (30) vorgese hen ist.
2. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 1, da durch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Befesti gungselement als Sicherungs, Spann, Segmentring (30) oder ähnliches ausgebildet ist.
3. Stufenloses Reibradgetriebe nach einem der Ansprü che 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Segmentring (30) aus wenigstens zwei Ringsegmenten (12, 13) besteht und im wesentlichen diametral teilbar ist.
4. Stufenloses Reibradgetriebe nach einem der Ansprü che 1,2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Segmentring (30) in eine Nut (14) der Hauptwel le (1) einsetzbar ist.
5. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 4, da durch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Segment ring (30) in axialer Richtung einerseits an einem Wellen bund (31) der Hauptwelle (1) und andererseits an dem Axial flansch (11) abstützbar ist.
6. Stufenloses Reibradgetriebe nach einem der vorange henden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Segmentring (30) in radialer Richtung sicherbar ist.
7. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 6, da durch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Axial flansch (11) eine ringförmige Anlagefläche (15) zur radia len Sicherung des Segmentrings (30) aufweist.
8. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 6, da durch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur radialen Sicherung des Segmentrings (30) ein Haltering, Schrauben oder ähnliche Elemente verwendet werden.
9. Stufenloses Reibradgetriebe nach einem der orange henden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Federelement (10) zur Erzeugung einer Grundanpreß kraft zwischen den Eingangsund Ausgangsscheiben (3,4,5, 6) und den Reibrädern (7,8) vorgesehen ist und die Grund anpreßkraft von dem Segmentring (30) aufgenommen wird.
10. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 9, da durch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Federele ment (10) konzentrisch auf der Hauptwelle (1) angeordnet ist und die Anpreßeinrichtung (9) in Richtung auf den Seg mentring (30) hin mit der Grundanpreßkraft beaufschlagt.
11. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grundanpreßkraft durch die Dicke des Segmentrings (30) ein stellbar ist.
12. Stufenloses Reibradgetriebe nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hauptwelle (1) auf ihrer gesamten Lange oberflä chengehärtet ist.
Description:
Stufenloses Reibradgetriebe Die Erfindung betrifft ein stufenloses Reibradgetriebe mit einer Hauptwelle, einer Nebenwelle, zwei koaxial zur Hauptwelle angeordneten Eingangsscheiben mit toroidförmigen Innenflächen und zwei koaxial zur Hauptwelle angeordneten Ausgangsscheiben mit toroidförmigen Innenflächen, wobei je eine Eingangsscheibe und eine Ausgangsscheibe ein Paar bil- den und die beiden Ausgangsscheiben spiegelsymmetrisch zu- einander und nebeneinander angeordnet sind. Zwischen den Innenflächen der Paare der Eingangsscheiben und der Aus- gangsscheiben sind mehrere Reibräder verschwenkbar angeord- net, welche zur Übertragung eines Drehmoments von der Ein- gangsscheibe auf die zugehörige Ausgangsscheibe dienen.

Ferner ist eine Anpreßeinrichtung für eine der Eingangs- scheiben vorgesehen, um diese in Richtung der Ausgangs- scheiben zu beaufschlagen sowie ein Axialflansch, der auf der Hauptwelle befestigbar ist und an dem sich diejenige Eingangsscheibe abstützt, die nicht von der Anpreßeinrich- tung beaufschlagt wird.

Reibradgetriebe der oben genannten Bauart werden auch als Variatoren bezeichnet und sind aus dem Stand der Tech- nik vielfach seit langem bekannt und unterliegen einer per- manenten Weiterentwicklung, insbesondere im Hinblick auf eine Verbesserung ihrer technischen Eigenschaften. So ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe der oben genannten Art konstruktiv zu vereinfachen, den erfor- derlichen Bauraum zu verkleinern, die Lebensdauer zu ver- längern sowie eine kostengünstige Ausbildung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein stufenlo- ses Reibradgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge- löst. Dieser sieht vor, zur Befestigung des Axialflansches auf der Hauptwelle sowie auch zur Abstützung der axialen Kräfte ein im wesentlichen ringförmiges Befestigungselement zu verwenden. Dieses Befestigungselement und der dazugehö- rende Sitz auf der Hauptwelle sind zum einen konstruktiv einfacher ausgebildet als die bislang verwendete Wellenmut- ter mit Gewindesitz. Zum anderen wird dadurch vorteilhaf- terweise erreicht, daß im Unterschied zu der Befestigung des Axialflansches mit einer Wellenmutter das Gewinde auf der Hauptwelle und somit auch die Kerbwirkung des Gewindes auf die Hauptwelle entfällt, so daß sich die Lebensdauer der Hauptwelle erhöht. Ferner wird durch die Verwendung eines ringförmigen Befestigungselementes anstelle der im wesentlichen hülsenförmigen Wellenmutter eine vorteilhafte Verkürzung der axialen Baulänge der Hauptwelle und somit auch eine vorteilhafte Verkürzung des Getriebegehäuses er- möglicht.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Befesti- gungselement als Sicherungs-, Spann-, Segmentring oder ähn- liches ausgebildet. Somit wird vorteilhafterweise eine ko- stengünstige Ausbildung, beispielsweise auch als Seeger- Ring, vorgeschlagen.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Segmentring vorgeschlagen, welcher aus wenigstens zwei Segmenten besteht und im wesentlichen dia- metral teilbar ausgeführt ist. Der Segmentring weist bei- spielsweise eine im wesentlichen rechteckförmige Quer- schnittsfläche auf. Damit wird eine geometrische Form des

Befestigungselementes angegeben, welche zum einen definier- te Anlageflächen aufweist und zum anderen einfach herstell- bar ist.

Zur einfachen Montage des Segmentringes in dem Getrie- be ist auf der Hauptwelle eine Nut vorgesehen, in welche die beiden Ringsegmente leicht einsetzbar sind.

Der Segmentring stützt sich dabei in axialer Richtung einerseits an einem Bund der Hauptwelle und andererseits an einer Anlagefläche des Axialflansches ab. Durch den Seg- mentring sind somit definierte Anlageflächen realisierbar, welche eine exakte Führung des Axialflansches, z. B. eine Führung der Anlagefläche des Axialflansches rechtwinklig zur Längsachse der Hauptwelle, sicherstellen. Durch diese exakte Ausrichtung der mechanisch hochbelasteten Bauteile zueinander wird eine gleichmäßige Belastung der einzelnen Bauteile und somit vorteilhafterweise eine Erhöhung der Lebensdauer des Getriebes erreicht.

Der Segmentring ist auf einfache Art in radialer Rich- tung gesichert, so daß ein Ablösen der Ringsegmente von der Hauptwelle in radialer Richtung durch Zentrifugalkräfte vorteilhafterweise verhindert wird.

Dies wird beispielsweise durch eine ringförmige Anla- gefläche an dem Axialflansch realisiert, wobei die radial äußere Ringfläche des Segmentrings an dieser Anlagefläche des Axialflansches anschlägt.

Alternativ kann die radiale Sicherung des Segmentrings auch durch andere Elemente, z. B. einen Haltering, Schrau- ben oder ähnliche Bauelemente, realisiert werden.

Zur Erzeugung einer Grundanpreßkraft in dem Variator, welche von dem Segmentring aufgenommen wird, ist ein Feder- element vorgesehen, welches beispielsweise als Großserien- bauteil kostengünstig herstellbar ist.

Das Federelement ist konzentrisch auf der Hauptwelle angeordnet und einerseits an einem Bund dieser Welle abge- stützt. Durch dieses Federelement wird andererseits die Anpreßeinrichtung in Richtung auf den Segmentring hin mit der Grundanpreßkraft beaufschlagt. Dadurch wird vorteilhaf- terweise eine einfache Montage des Segmentrings ermöglicht.

Zur Montage wird der Axialflansch in Richtung auf die An- preßeinrichtung hingeschoben und die Feder so weit zusam- mengepreßt, bis die Nut frei zugänglich ist. Nach Einsetzen des Segmentrings in die Nut wird der Segmentring über die Anpreßeinrichtung, die Reibradpaare sowie den Axialflansch mit der Grundanpreßkraft der Feder beaufschlagt.

Erfindungsgemäß ist die Verwendung unterschiedlich dicker Segmentringe möglich. Dadurch wird, je nach Wahl der Dicke des verwendeten Segmentrings, der axiale Abstand zwi- schen dem Segmentring und dem Federelement variiert und somit die Grundanpreßkraft in dem Variator eingestellt.

Ferner wird vorgeschlagen, die Hauptwelle auf ihrer gesamten Lange oberflächenzuhärten. Diese Maßnahme erhöht vorteilhafterweise die Lebensdauer der Welle und somit des gesamten Getriebes. Diese Härtebehandlung ist jedoch erst

möglich nach Wegfall der bislang gebräuchlichen Wellenmut- ter, da das zur Befestigung der Mutter erforderliche Gewin- de auf der Welle eine Oberflächenhärtung des Wellenendes bislang verhinderte.

Durch die Ausbildung der Nut in der Hauptwelle wird ferner erreicht, daß auch der Durchmesser des Wellenendes größer ist, als bei Verwendung der bislang üblichen Wellen- mutter. Dadurch wiederum kann ein Lager mit größerem Durch- messer zur Lagerung des Wellenendes verwendet und die Le- bensdauer der Welle, des Lagers und somit des Getriebes erhöht werden.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmög- lichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnun- gen näher dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfin- dung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprü- chen und deren Rückbeziehung.

Es zeigen : Fig. 1 ein erfindungsgemäßes stufenloses Reibradge- triebe in Schnitt-Darstellung ; Fig. 2 ein Wellenende der Hauptwelle mit dem erfin- dungsgemäßen Segmentring entsprechend De- tail 20 in Fig. 1 in vergrößerter Darstel- lung und Fig. 3 ein Wellenende mit Wellenmutter gemäß dem Stand der Technik in vergrößerter Darstel- lung und im Schnitt.

Das erfindungsgemäße Reibradgetriebe (Fig. 1) besteht im wesentlichen aus einer Hauptwelle 1, auf der koaxial Eingangsscheiben 3,4 und Ausgangsscheiben 5,6 paarweise zueinander angeordnet sind. Zwischen diesen Eingangsschei- ben 3,4 und Ausgangsscheiben 5,6 befinden sich Reibrä- der 7,8 zur Übertragung eines Drehmoments von der Haupt- welle 1 auf eine parallel zu dieser angeordneten Nebenwel- le 2. An einem Ende der Hauptwelle 1 ist eine Anpreßein- richtung 9 angeordnet, welche von einem Federelement 10 beaufschlagt wird. Am anderen Ende der Hauptwelle 1 ist ein Axialflansch 11 über ein Lager 19 mit der Eingangsscheibe 3 verbunden. Der Axialflansch 11 wird von einem Segment- ring 30 gehalten, welcher in einer Nut auf der Hauptwelle 1 eingesetzt ist. Mittels des Federelements 10 wird somit eine Grundanpreßkraft zwischen den Scheibenpaaren 3,4,5, 6 und den Reibradpaaren 7,8 erzeugt, welche sich an dem Segmentring 30 abstützt.

Der Segmentring 30 (Fig. 2) besteht aus einem ersten Ringsegment 12 sowie einem zweiten Ringsegment 13, welche durch Teilung eines kreisförmigen Ringes in im wesentlichen diametraler Richtung entstehen. Die Ringsegmente 12 und 13 sind in die Nut 14 der Hauptwelle 1 derart eingepaßt, daß die von dem Federelement erzeugte Grundanpreßkraft über den Axialflansch 11 auf einen Wellenbund 31 der Hauptwelle 1 übertragen wird. Ein Teil der radial äußeren Mantelfläche der Ringsegmente 12,13 stützt sich an einer ringförmigen Anlagefläche 15 des Axialflansches 11 ab. Dadurch wird vor- teilhafterweise beim Drehen der Welle 1 ein Ablösen der Ringsegmente 12,13 von der Welle 1 durch Zentrifugalkräfte verhindert. Auf dem Zapfen 16 mit dem Durchmesser 22 der Welle 1 ist ein Lager 17 angeordnet, welches sich in einer

Aufnahme 18 abstützt. Die Lange des Zapfens 16, welche zur Anbringung des Segmentrings 30 sowie des Lagers 17 erfor- derlich ist, ist mit 21 gekennzeichnet.

In einer Ausbildung des Getriebes gemäß dem Stand der Technik (Fig. 3) ist auf einer Hauptwelle 23 ein Axial- flansch 24 vorgesehen und durch eine Wellenmutter 25 gesi- chert. Auf dem Zapfen 32 der Welle 23 ist ein Lager 27 zur Führung der Welle in einer Aufnahme 26 vorgesehen. Die er- forderliche Montagelänge 28 zur Unterbringung der Wellen- mutter 25 sowie des Lagers 27 auf dem Zapfen 32 ist im Ver- gleich zu der erfindungsgemäßen Ausbildung gemäß Fig. 2 erkennbar länger. Damit wird durch die erfindungsgemäße Ausführung des Segmentrings vorteilhafterweise eine gerin- gere Baulänge des Getriebes erreicht als bislang erforder- lich.

Ferner ist der Durchmesser 29 des Zapfens 32 gemäß dem Stand der Technik deutlich dünner ausgebildet als der Durchmesser 22 des Zapfens 16 gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, wie im Vergleich der Fig. 2 und 3 erkennbar ist. Somit weist der Zapfen 16 der Hauptwelle 1 entspre- chend der Erfindung eine höhere Festigkeit auf, als der Zapfen 32 nach dem Stand der Technik. Durch den Wegfall des Gewindes zur Befestigung der Wellenmutter 25 nach Fig. 3 ist es außerdem möglich, nun auch den Zapfen 16 (Fig. 2) und somit die Hauptwelle 1 über ihre gesamte Baulänge ober- flächenzuhärten, wodurch ebenfalls eine Steigerung der Dau- erfestigkeit der Welle und eine Erhöhung der Lebensdauer des Getriebes erreicht wird.

Bezugszeichen 1 Hauptwelle 2 Nebenwelle 3 Eingangsscheibe 4 Eingangsscheibe 5 Ausgangsscheibe 6 Ausgangsscheibe 7 Reibrad 8 Reibrad 9 Anpreßeinrichtung 10 Federelement 11 Axialflansch 12 Ringsegment 13 Ringsegment 14 Nut 15 Anlageflache 16 Zapfen 17 Lager 18 Aufnahme 19 Lager 20 Detail 21 Länge 22 Durchmesser 23 Hauptwelle 24 Axialflansch 25 Wellenmutter 26 Aufnahme 27 Lager 28 Länge 29 Durchmesser 30 Segmentring 31 Wellenbund 32 Zapfen