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Title:
INFINITELY VARIABLE FRICTION GEAR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/006703
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an infinitely variable friction gear with two gear units and a traction element (3) which winds around the carriers (1, 2) of each gear unit in the form of a figure 8. Each carrier (1, 2) is provided with a compensating element (4) which exerts a restoring force when a differential angle occurs between the two carriers (1, 2).

Inventors:
VESENJAK ANDELKO (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/007918
Publication Date:
January 24, 2002
Filing Date:
July 10, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
VESENJAK ANDELKO (DE)
International Classes:
F16H15/38; F16H61/664; (IPC1-7): F16H15/38
Foreign References:
JPH11230291A1999-08-27
US4934206A1990-06-19
DE19754725A11999-06-17
DE19826057A11999-12-16
DE19754725A11999-06-17
DE19826057A11999-12-16
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 06 28 June 1996 (1996-06-28)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 04 31 August 2000 (2000-08-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 08 30 June 1999 (1999-06-30)
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Stufenloses Reibradgetriebe mit : mehreren Getriebeeinheiten, wobei jede Getriebeeinheit eine koaxial zur Eingangswelle vorgesehene Eingangsscheibe mit einer toroidförmigen Innenfläche und eine koaxial zur Ein gangswelle angeordnete Ausgangsscheibe mit einer toroidför migen Innenfläche aufweist und wobei jeweils eine Eingangs scheibe und eine Ausgangsscheibe ein Paar bilden, mehreren Reibrädern, die zwischen den Paaren aus Eingangs scheibe und Ausgangsscheibe verschwenkbar angeordnet sind und jeweils an einem Träger gelagert sind, zur Übertragung eines Drehmoments von der Eingangsscheibe auf die dazugehö rige Ausgangsscheibe durch Verschwenkung der Träger und damit der Reibräder und einem Zugmittel, das die Enden der Träger im wesentlichen kreisförmig umschlingt und zur Erzeugung einer synchronen gegenläufigen Schwenkbewegung in Form einer 8 angeordnet ist, mit einer mittig zwischen den beiden Trägern liegenden Kreuzungsstelle, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass jedem Träger einer Getriebeeinheit ein Ausgleichselement (4) zugeordnet ist, das eine Kopplung der beiden Träger (1, 2) der Getrie beeinheit dahingehend bewirkt, dass es bei Auftreten eines Differenzwinkels zwischen den beiden Trägern eine Rück stellkraft auf die Träger ausübt.
2. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 1, da durch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus gleichselemente (4) als Verbindungsteile in das Zugmittel (3) eingesetzt sind.
3. Stufenloses Reibradgetriebe nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass jedes Ausgleichselement eine Stützscheibe (9) auf weist, die an einer Feder (6) anliegt, welche von einer Hülse (8) umgeben ist, die verschiebbar gegen die Kraft einer weiteren Feder (7) in einer Buchse (11) gelagert ist, dass der eine Abschnitt des Zugmittels (3) mittig an der Stützscheibe (9) befestigt ist und dass der andere Ab schnitt des Zugmittels (3) an der der Stützscheibe (9) zu gewandten Stirnseite der Buchse (11) befestigt ist.
4. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 1, da durch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aus gleichselemente (4) direkt an den Trägern (1, 2) vorgesehen sind.
5. Stufenloses Reibradgetriebe nach Anspruch 4, da durch g e k e n n z e i c h n e t, dass jedes Aus gleichselement zwei Federn (15,16) aufweist, deren jeweils eines Ende an der Halterung (5) für das Zugmittel (3) be festigt ist und deren jeweils anderes Ende an einem Vor sprung (14) des Trägers (1) befestigt ist, wobei der Vor sprung (14) in eine Aussparung in der Halterung (5) ein greift und zwischen zwei die Aussparung begrenzenden An schlägen (13,12) verschwenkbar ist.
Description:
Stufenloses Reibradgetriebe Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Reibradgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges stufenloses Reibradgetriebe weist übli- cherweise koxial zu einer gemeinsamen Welle angeordnete Eingangs-und Ausgangsscheiben, auf, die paarweise zueinan- der angeordnet sind und deren Innenflächen toroidförmig ausgestaltet sind, sowie zwischen den Paaren von Eingangs- und Ausgangsscheiben angeordnete Reibräder. Diese Reibräder stehen sowohl mit den Eingangsscheiben als auch mit den Ausgangsscheiben in Reibkontakt und übertragen das ihnen von der Eingangsscheibe übertragende Drehmoment auf die Ausgangsscheibe durch reibschlüssigen Kontakt, wobei die Drehzahl der Reibräder um so höher ist, je größer der Ab- stand zwischen ihrer Berührungsstelle mit der Eingangs- scheibe und der Drehachse ist. Die Drehzahl der Ausgangs- scheiben hingegen ist um so größer, je näher die Berüh- rungsstelle zwischen Reibrad und Ausgangsscheibe an der Drehachse liegt. Durch Verschwenkung der Reibräder kann demzufolge die Drehzahl der Ausgangsscheibe stufenlos und beliebig eingestellt werden. Zu diesem Zweck sind die Dreh- achsen der Reibräder jeweils an einem Träger gelagert, der über eine Verschwenkeinrichtung ansteuerbar ist.

Ein derartiges stufenloses Reibradgetriebe ist im ein- zelnen in der DE 197 54 725 der Anmelderin beschrieben.

Dieses Getriebe enthält zwei Getriebeeinheiten, die koaxial zur Eingangswelle angeordnet sind, wobei jede Getriebeein- heit eine Eingangsscheibe und eine Ausgangsscheibe auf- weist, zwischen denen jeweils zwei Reibräder angeordnet

sind und wobei jedes Reibrad an einem schwenkbaren Träger befestigt ist. Sowohl Eingangs-als auch Ausgangsscheiben sind auf einer Drehmomentwelle gelagert, die geringfügig in Axialrichtung relativ zur Eingangswelle verschiebbar ist.

Die Eingangsscheibe der einen Getriebeeinheit ist drehfest mit der Drehmomentwelle verbunden, jedoch axial gleitend auf ihr gelagert. Auch die Eingangsscheibe der anderen Ge- triebeeinheit ist drehfest durch eine Mitnahmeverzahnung mit der Drehmomentwelle verbunden. Die beiden Ausgangs- scheiben der beiden Getriebeeinheiten sind spiegelsymmet- risch zueinander und nebeneinander im Getriebe vorgesehen und auf einer gemeinsamen Buchse angeordnet, sodass ein Drehmoment, das von der einen Eingangsscheibe der zugehöri- gen Ausgangsscheibe und ein Drehmoment, das von der anderen Eingangsscheibe deren zugehörigen Ausgangsscheibe übertra- gen wird, von den beiden drehfest mit der Buchse verbunde- nen Ausgangsscheiben einem Zahnrad übertragen wird, welches mit einem Zahnrad einer Ausgangswelle kämmt. Eine rollen- förmige Anpreßeinrichtung beaufschlagt eine der Eingangs- scheiben, die in Axialrichtung verschiebbar auf der Ein- gangswelle gelagert sowie drehfest mit ihr verbunden ist.

Bei den bekannten stufenlosen Reibradgetrieben erfolgt üblicherweise die Verstellung der Übersetzung durch Ver- schiebung der Reibräder tangential zur Getriebeachse, wobei jedoch Schwenkkräfte von den Eingangs-und Ausgangsscheiben auf das dazwischen angeordnete Reibrad einwirken, da letz- tere zur Momentenübertragung an das Reibrad gepreßt werden müssen. Das Reibrad ist bei den herkömmlichen stufenlosen Reibradgetrieben derart in jeder Getriebeeinheit angeord- net, dass seine Schwenkachse im Mittelpunkt des durch die zugehörigen Eingangs-und Ausgangsscheiben gebildeten Torus angeordnet ist. In den Kontaktpunkten des Reibrades mit der

zugehörigen Eingangsscheibe und Ausgangsscheibe werden da- bei sogenannte Normalkräfte bei der Verstellung der Über- setzung hervorgerufen.

Um zu verhindern, dass bei ungleichen während der bersetzungsverstellung auftretenden Normalkräften das am Reibrad auftretende dadurch bedingte Drehmoment eine uner- wünschte Veränderung der Übersetzung des Getriebes hervor- ruft, wurde bereits in der DE 198 26 057 der Anmelderin vorgeschlagen, eine mögliche Differenz der Normalkräfte durch Erzeugung einer Steuerkraft zu kompensieren, wobei bei axial gehaltenem Reibrad diese Steuerkraft, die zur Verdrehung des Reibrades führt, an einer der beiden zugehö- rigen Scheiben aufgebracht werden kann, während bei axialer Fixierung einer der Scheiben diese Steuerkraft auf das Reibrad einwirkt.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Reibräder in einem stufenlosen Reibradgetriebe durch zwei Verbindungs- stangen abzustützen, welche den auftretenden Reaktionskräf- ten entgegenwirken. Die Schwenkbewegung der Reibräder wird dabei durch Wälzlager ermöglicht ; diese Ausgestaltung bringt jedoch noch den Nachteil eines hohen Gewichtes des Reibradgetriebes sowie einer fehlenden Kopplung der Schwenkbewegungen zweier in einer Getriebeeinheit angeord- nete Träger für die Reibräder mit sich.

Es wurde ferner ein stufenloses Reibradgetriebe vorge- schlagen, bei dem an den oberen Enden und an den unteren Enden der Träger einer jeden Getriebeeinheit ein Zugmittel vorgesehen ist, beispielsweise ein Endloskabel, das die entsprechenden Enden der Träger im wesentlichen kreisförmig umschlingt und das zur Erzeugung synchroner gegenläufiger

Schwenkbewegungen der Träger in Form einer 8 angeordnet ist, mit einer mittig zwischen den beiden Trägern liegenden Kreuzungsstelle. Damit kann sowohl die Aufnahme der Reakti- onskräfte auf die Reibräder als auch eine Synchronisation der Schwenkwinkel der beiden zugehörigen Träger in jeder Getriebeeinheit erreicht werden.

Werden nun diese Zugmittel derart eingesetzt, dass zwischen den Trägern kein Differenzwinkel möglich ist, d. h. dass das Spiel zwischen dem Zugmittel und dem Träger sehr klein ist, können Fertigungstoleranzen zu Zwangs- schlupf unter den Reibrädern führen. Wird das Zugmittel derart eingesetzt, dass ein großes Spiel zwischen dem Zug- mittel und dem Träger besteht, so tritt die erforderliche Kopplung zwischen den Trägern nur dann ein, wenn bereits ein großer Differenzwinkel zwischen den beiden Trägern be- steht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kopp- lung zwischen den beiden Trägern einer jeden Getriebeein- heit vorzusehen, die die Einstellung eines bestimmten vor- gegebenen Differenzwinkels zwischen den beiden Trägern er- möglicht, jedoch gleichzeitig bei auftretendem Differenz- winkel eine Rückstellkraft auf die entsprechenden Träger erzeugt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im An- spruch 1 angegebenen Merkmalen ; vorteilhafte Ausgestaltun- gen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass jedem Träger einer Getriebeeinheit ein Ausgleichselement zugeordnet ist, das eine Kopplung der beiden Träger der Getriebeeinheit

dahingehend bewirkt, dass es bei Auftreten eines Differenz- winkels zwischen den beiden Trägern eine Rückstellkraft auf den Träger ausübt. Die Ausgleichselemente sind vorteilhaft- erweise als Verbindungsteile in das Zugmittel eingesetzt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Ausgleichselement eine Stützscheibe auf, die an einer Feder anliegt, welche von einer Hülse umgeben ist, die verschieb- bar gegen die Kraft einer weiteren Feder in einer Buchse gelagert ist, während der andere Abschnitt des Zugmittels mittig an der Stützscheibe befestigt ist.

Das Vorsehen eines Ausgleichselementes für jedes Zug- mittel bringt den Vorteil mit sich, dass bei auftretenden Differenzwinkeln auf die beiden Träger eine Rückstellkraft ausgeübt wird, die dazu führt, dass dieser Differenzwinkel verkleinert wird. Gleichzeitig können Toleranzen in der Aufnahme für das Zugmittel bzw. im Zugmittel durch den fla- chen Anstieg der Rückstellkraft ausgeglichen werden, ohne dass es zu Zwangsschlupf an den Berührungsstellen kommt.

Die Fertigungstoleranzen der Teile, d. h. die Halte- rung für das Zugmittel und das Zugmittel selbst können ent- sprechend vergrößert werden. Das Verhalten des stufenlosen Reibradgetriebes kann über unterschiedliche Kennlinien der verwendeten Federn beeinflußt werden.

Gleichzeitig wird durch diese Art der Kopplung die Stabilität des Reibradgetriebes erhöht ; vorgesehene Dämpfer im Ausgleichselement können zusätzlich auftretende Schwin- gungen dämpfen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei vorteilhafter Ausführungsbei- spiele dargestellt sind.

Es zeigen : Fig. 1 einen Radialschnitt durch eine Getriebeeinheit eines stufenlosen Reibradgetriebes, Fig. 2 schematisch eine Draufsicht auf ein Zugmittel mit eingesetzten Ausgleichselementen, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausgleichselementes und Fig. 4 eine Teildarstellung eines Zugmittels mit einem weiteren Ausführungs- beispiel eines Ausgleichselementes.

Stufenlose Reibradvariatoren sind dem Fachmann gut be- kannt, sodass im folgenden nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile beschrieben und dargestellt sind. Gleiche Teile sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Mit 1 und 2 sind die beiden verschwenkbaren Träger für die Reibräder in einer Getriebeeinheit bezeichnet. Mit 3 ist ein Zugmittel bezeichnet, das, in Fig. 1 gesehen, am unteren Ende der beiden Träger 1, 2 für die Reibräder vor- gesehen ist und diese im wesentlichen kreisförmig um- schlingt, sodass die beiden Träger 1, 2 bezüglich des

Schwenkwinkels gekoppelt sind. Das Zugmittel 3 wird dabei an Halterungen 5 an den Trägern 1, 2 geführt.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, eine sogenannte Phi-Kopplung zwischen den beiden Trägern 1, 2 dadurch vor- zusehen, dass in das Zugmittel 3 zwei Ausgleichselemente 4 eingesetzt sind, sodass ein vorgegebener Differenzwinkel zwischen den beiden Trägern 1, 2 auftreten kann, jedoch gleichzeitig eine Rückstellkraft auf die Träger ausgeübt wird.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eines der Ausgleichs- elemente. Bei einem auftretendem Differenzwinkel (phil- phi2) wird eine Stützscheibe 9 an eine Feder 6 gedrückt und erzeugt damit im Zugmittel 3 eine Rückstellkraft auf einen der beiden Träger 1, 2. Über eine Reihen-bzw. Parallel- schaltung verschiedener Federelemente 6,7 kann die Rück- stellkraft in Abhängigkeit vom Differenzwinkel sowie ande- ren Parametern eingestellt werden.

Über eine Hülse 8 kann der maximal zulässige Differenz- winkel begrenzt werden. Vorteilhafterweise ist die Rück- stellkraft auf die Träger bei geringem Differenzwinkel klein, damit Fertigungstoleranzen nicht zu große Rückstell- kräfte erzeugen. Bei größerem Differenzwinkel hingegen ist es vorteilhaft, wenn die Rückstellkraft stark ansteigt, damit bei auftretenden Schwingungen die Wirkung dieser Phi- Kopplung zum Tragen kommt. Genauso gut möglich ist es, in das Ausgleichselement 4 einen Dämpfer zu integrieren.

Das eine Ende des Zugmittels 3 ist über eine Feststell- scheibe 10 mit der Stützscheibe 9 verbunden, während das andere Ende des Zugmittels 3 über eine Feststellscheibe 10 mit der Buchse 11 verbunden ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Ausgleichselement ist mit 5 wieder die Halterung für das Zugmittel 3 bezeichnet ; der Träger 1 weist einen Vor- sprung 14 auf, der in eine entsprechende Aussparung ein- greift, wobei seine Verdrehung durch zwei Anschläge 12,13 begrenzt ist. Zwei Federn 15,16 sind jeweils mit einem Ende an der Halterung 5 für das Zugmittel 3 befestigt und mit ihrem anderen Ende mit dem Vorsprung 14 des Trägers 1 verbunden. Auch hierbei kann wieder durch die Einstellung der Federkennlinien das Ausmaß der Rückstellkräfte auf die Träger beeinflußt werden.

Bezugszeichen 1 Träger 2 Trager 3 Zugmittel 4 Ausgleichselement 5 Halterung 6 Feder 7 Feder 8 Hülse 9 Stützscheibe 10 Feststellscheibe 11 Buchse 12 Anschlag 13 Anschlag 14 Vorsprung 15 Feder 16 Feder