Stufenloses Planetenreibradgetriebe Die Erfindung betrifft ein stufenloses Planetenreib- radgetriebe mit im Antriebsteil durch Fliehkraft nach aussen getriebenen, als Doppelkegel ausgebildeten Planetenrädern, welche auf unter einem Winkel zur Getriebeachse liegenden Zapfen geführt sind und mit einem axial verschiebbaren und zentrisch zur Ge triebeachse angeordneten Abwälzkörper zusammen wirken.
Bei einem bekannten Planetenreibradgetriebe dieser Art besteht jedes der Planetenräder aus einem koni schen Reibungskegel mit einem von diesem ausgehen den Zapfen, auf welchem ein als Reibungskopf dienen der balliger Mantel fest aufsitzt. Der Mangel dieses Ge triebes besteht darin, dass die beiden Kegel des Pla netenrades eine feste Einheit bilden, die abgesehen von ihrem umständlichen Einbau in das Getriebe auch noch den Nachteil hat, dass für den Fall, als eines der Ke gelräder beispielsweise zum Zwecke der Änderung des Untersetzungsverhältnisses ausgetauscht werden soll, die ganze Einheit durch eine neue ersetzt werden muss.
Um dies zu vermeiden, besteht bei dem Getriebe der eingangs erwähnten Bauart erfindungsgemäss der das Planetenrad bildende Doppelkegel aus zwei mit einander lösbar verbundenen Kegeln, von welchen der mit dem Abtriebsteil gekoppelte Kegel austauschbar an dem mit dem Abwälzkörper zusammenwirkenden Kegel angebracht ist und mit einer auswechselbaren Scheibe zusammenwirkt, welche mit dem Abtriebsteil verbunden ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher Ausführungsbeispiele des erfin- dungsgemässen stufenlosen Planetenreibradgetriebes dargestellt sind. Es zeigen Fig. 1 das Getriebe im axialen Längsschnitt, Fig. 2 einen Einzelteil des Ge triebes, Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Getriebes, Fig. 4 eine weitere Variante desselben,
Fig. 5 einen axialen Längs schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Ge triebes und Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
Das Getriebe nach Fig. 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, welches nach einer Seite zu in eine die Antriebswelle 3 lagernde Nabe 2 übergeht und nach der anderen Seite zu durch einen Deckel 4 abgeschlos sen ist. In diesem ist der Abtriebsteil 5 drehbar ge lagert, welcher an seinem aussen liegenden Ende einen Zahnkranz 6 besitzt, an dem der Antrieb für das zu treibende Element abgenommen werden kann.
Die Antriebswelle 3 durchsetzt das Gehäuse 1 ein- schliesslich des Abtriebsteiles 5 und kann wahlweise an dem einen oder anderen der beiden Enden oder an beiden Enden mit dem Antriebselement verbunden werden.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist auf der Antriebswelle 3 ein Triebstern 7 aufgekeilt, welcher an seinem Um fange in Winkelabständen voneinander angeordnete, schräg zur Getriebeachse verlaufende und als Füh rungen dienende schwalbenschwanzförmige Nuten 8 aufweist. In diesen Nuten .sind Gleitstücke 9 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt verschiebbar gelagert, welche die Zapfen- 10 zum Aufschieben der Planetenräder 11 tragen.
Diese bestehen je aus zwei Kegel, von welchen der innere Kegel 12 mit einem Ab- wälzring 14 zusammenwirkt und der mit 13 bezeichnete äussere Kegel die mit dem Abtriebsteil 5 verbundene Scheibe 15 in Drehung versetzt.
Die Anzahl der Planetenräder 11 kann beliebig gross sein, es empfiehlt sich nur, sie in gleichen Winkel abständen voneinander anzuordnen, um ein ausge wuchtetes System zu erhalten.
Der Abwälzring 14 hat die Funktion eines fest stehenden Sonnenrades. Er ist innerhalb des Gehäuses 1 axial verschiebbar und gegen Drehung gesichert. Durch Verschiebung des Abwälzringes 14, die mittels eines Hebels 16 erfolgt, wird die gewünschte über bzw. Untersetzung des Getriebes eingestellt. Beim dar gestellten Ausführungsbeispiel berührt der Abwälzring 14 den Kegel 12 über eine halbzylindrische Fläche 17. Die Anpressung des Kegels 12 am Abwälzring 14 wird durch die Fliehkraft der Planetenräder 11 bewirkt, die durch die Kraft von Tellerfedern 18 unterstützt wird, welche an der Scheibe 15 angreifen.
Schliesslich wird für die Anpressung der Kegel 12, 13 an den zuge hörigen Abwälzflächen auch der vom Abtrieb kom mende Rückdruck herangezogen. Zu diesem Zwecke können am Abtrieb besondere Einrichtungen vorge sehen sein. So kann der Zahnkranz 6 eine Schrägver zahnung aufweisen, oder es kann ein Zahnritzel mit Steilgewinde aus das Abtriebsrohr aufgeschoben und mit diesem verbunden sein.
Der Kegel 12 ist mit einem von seinem verjüngten Ende ausgehenden Ansatz 19 zu versehen, auf welchen ein als selbständiger Körper ausgebildeter Kegel 13 aufgeschoben ist, der mit dem Kegel 12 durch Verzah nung 20 auf Drehung gekoppelt ist. Durch Änderung der Querschnittsdimension der Kegel 13 und der Scheibe 15, welche vorzugsweise aus Kunststoff be steht, ist eine Änderung des Regelbereiches des Ge triebes möglich. Diese Änderung der Querschnittsdi- mensionen wird durch Austausch der Kegel 13 und der Scheibe 15 bewirkt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Getriebes ist die schwalbenschwanzförmige Nut 8 unter 45 zur Längsachse der Antriebswelle geneigt, wobei die Er zeugenden der Kegel 13 und der Abwälzfläche der Scheibe 15 durch den Schnittpunkt der Mittelachsen der Planetenräder 11 und der Längsachse der An triebswelle 3 gehen.
Der Abwälzring 14 bzw. sein sich an die Planeten räder 11 anlegender Teil kann aus Kunststoff bestehen, wobei es auch zweckmässig ist, der Auflagefläche, wie Fig. 2 zeigt, herzförmigen Querschnitt zu geben. In diesem Falle flacht sich die mit 17' bezeichnete Auf lagefläche des Abwülringes 14 beim Anpressen des Kegels 13 ab und gewährleistet dadurch einen innigen Kontakt zwischen den beiden Körpern. Schliesslich ist es auch möglich, die Auflagefläche des Abwälzringes 14 flach oder anders zu gestalten.
Bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeug bau kann zum Zwecke des weichen Anfahrens die Verbindung der Scheibe 15 mit dem Abtriebsteil 5 über eine Kupplung, vorzugsweise eine elastische Kupplung, erfolgen.
Das Getriebe kann in allen Lagen arbeiten. Es können natürlich im Rahmen der Erfindung auch verschiedene konstruktive Abänderungen vorge nommen werden. So ist es beispielsweise möglich, den Abwälzring 14 als Plunger und den ihn umgebenden Teil des Gehäuses 1 als öldruckzylinder auszubilden, in welchem Falle die Verstellung des Abwälzringes durch Zufuhr oder Ablass von öl in bzw. aus dem Zylinder erfolgt.
Wie Fig. 3 zeigt, können die Planetenräder 11 mit den sie lagernden Zapfen 10 über ein Planetenge triebe 21 verbunden sein. In diesem Falle ist am Zap fen 10 ein stillstehendes, mit einem Zahnkranz ver- sehenes Sonnenrad 22 aufgekeilt, welches mit dem Zahnkranz 23 eines Planetenrades 24 kämmt, dessen zweiter Zahnkranz 25 mit dem Zahnkranz 26 einer am Zapfen 10 aufgeschobenen Hülse 27 im Eingriff steht.
Bei dieser Ausführungsform des Getriebes ist der in nere Kegel 12' vom äusseren Kegel 13' losgelöst und dieser ist auf einem von der Hülse 27 ausgehenden Zapfen 28 aufgekeilt. Der Kegel 13' besitzt eine mit einem Zahnkranz 29 der mit dem Abtrieb verbundenen Scheibe 15 kämmende Verzahnung 30 sowie eine An lauffläche 31.
Das Planetenrad 21 ist auf einem im innerer>,Kegel 12' eingeschraubten Bolzen 32 gelagert. Statt mit Zahn rädern kann das Planetengetriebe 21 auch mit Reib rädern ausgestattet sein.
Bei beiden Ausführungsbeispielen des Getriebes ist es möglich, die Drehzahlwandlung auch durch Axial verstellung des Triebsternes 7 durchzuführen. Zu die sem Zweck ist der Abwälzring 14 fixiert und der Triebstern 7 mit einer Kupplung 33 versehen.
Das Getriebe arbeitet ähnlich wie das in Fig. 1 dargestellte. Der Unterschied besteht darin, dass der Kegel 12' die ihm erteilte Drehung nicht unmittelbar, sondern über das sich am Sonnenrad 22 abwälzende Planetenrad 24 und die Hülse 27 auf den Kegel 13' überträgt, welcher die Scheibe 15 des Abtriebsteiles in Bewegung setzt.
Durch die schiefe Aufhängung der Planetenräder 11, d. h. durch die Lagerung der sie tragenden Zapfen 10 in schrägen Nuten 8 wird eine günstige Verteilung der auf die Planetenräder einwirkenden Kräfte in der Weise erreicht, dass ein erhöhter Anpressdruck zwischen dem Kegel 12 bzw. 12' und dem Abwälzring 14 und zwischen dem Kegel 13 bzw. 13' und der Scheibe 15 erfolgt.
Auch kann, wie Fig. 4 zeigt, die den Abtrieb ver mittelnde Scheibe 15 mit einem den ihr gegenüber liegenden Kegel 13 übergreifenden Fortsatz 34 ver sehen sein, welcher über einen Ring 35 an der Aus senseite, d. h. an der dem Getriebegehäuse <I>zuge-</I> wendeten Seite des Kegels 13 angreift. Der Fortsatz 34 ist mit Bohrungen 36 zum Einführen des Kegels 13 bei der Montage des Getriebes versehen. Dabei ist die Scheibe 15 in der Richtung des Pfeiles A beweglich, um die Möglichkeit zu geben, dass sich die Kegel 12 und 13 an die Teile 14 und 35 anpressen.
Beim Aufbau des Getriebes nach Fig. 5 hat die Scheibe 15 die in Fig. 4 dargestellte Form. Dabei liegt die Innenseite der Kegel 13 an einem Stützrad 74 auf, dessen Abwälzfläche 75 mit der Abwälzfläche der Kegel 13 zusammenwirkt.
Das Stützrad 74 sitzt über ein Nadellager 76 auf einer Hülse 77, die ihrerseits auf der Antriebswelle 3 längsverschieblich gelagert ist und sich über ein Zwischenstück 78 an den Gleitstücken 9 abstützt.
Die Scheibe 15 besitzt eine Nabe 79 mit einem Innenzahnkranz 80, der in einen entsprechenden Aus senzahnkranz einer Hülse 81 eingreift, die mit einer inneren winkelförmigen Ringnut 82 versehen ist. In dieser sitzt eine Anzahl von Kugeln 83, die in eine winkelförmige Nut 84 einer zweiten, in der Hülse 81 gelagerten Hülse 85 eingreifen. Die Hülse 85 besitzt einen Absatz 86, gegen den sich ein Kugellager 87 ab stützt, dessen Ring 88 in der Hülse 85 und dessen Ring 89 an der Hülse 77 aufsitzt. An das Kugellager 87 schliessen in Richtung des Kraftflusses von der Hülse 85 auf das Stützrad 74 die Tellerfedern 18, auf einem Gewinde der Hülse 77 aufgeschraubte Muttern 91 und ein Kugellager 92 an, wobei sich die Scheibenfedern 18 an einer Nase 93 der Hülse 77 anlehnen.
Das dem Abtriebsteil 5 zugewandte Ende der Hülse 85 ist mit einem Aussenzahnkranz 94 versehen, wel cher mit dem Innenzahnkranz 95 eines Kupplungsteiles 96 im Eingriff steht, der einen zweiten Innenzahnkranz 37 zum wahlweisen Eingriff mit einem Zahnkranz 38 eines Druckstückes 39 besitzt. Dieses ist auf der An triebswelle 3 längsverschieblich gelagert und über eine Schraubenfeder 40 mit einem zweiten, zum Teil spiegel bildlich ausgebildeten Druckstück 41 verbunden. Die beiden Druckstücke 39, 41 lehnen sich über Schräg flächen 42 an Kegelflächen 43 zweier Backen 44 an, die mittels Bolzen 51 in den Druckstücken 39, 41 gelagert sind und in Abhängigkeit von der Drehzahl mehr oder weniger nach aussen getrieben werden.
Die Druckstücke 39, 41 sind mit Aussenzahn kränzen 45, 46 versehen, die mit korrespondierenden Innenzahnkränzen des Abtriebsteiles 5 kämmen. Das Druckstück 41 besitzt an seiner Nabe 47 einen Aus senzahnkranz 48, der mit einem entsprechenden Zahn kranz eines mit der Antriebswelle 3 durch einen Stift 50 od. dgl. gekoppelten Kupplungsteiles 49 in Eingriff gebracht werden kann.
Die Arbeitsweise des beschriebenen Getriebes ist wie folgt: In der dargestellten Ausführung steht der Zahnkranz des Kupplungsstückes 49 im Eingriff mit dem Zahnkranz 48 der Druckstückes 41, wobei der Zahnkranz 38 des Druckstückes 39 ausser Eingriff mit dem Zahnkranz 37 des Kupplungsstückes 96 steht. Bei dieser Einstellung des Getriebes wird der Antrieb des Motors direkt auf den Abtriebsteil 5 übertragen. Dieser Antrieb entspricht dem direkten Gang des Motor kraftfahrzeuges. Mit sinkender Geschwindigkeit des Fahrzeuges sinkt die Umlaufdrehzahl der Backen 44. Diese bewegen sich gegen die Antriebswelle 3 und bringen Teile der Flächen 42 mit geringeren Radien in eine Lage gegenüber den Druckstücken 39 und 41.
Die Druckstücke bewegen sich unter dem Einfluss der Schraubenfeder 40 gegeneinander, wodurch der Zahn- kranz 48 ausser Eingriff aus dem korrespondierenden Zahnkranz des Kupplungsteiles 49 und der Zahnkranz 38 in Eingriff mit dem Zahnkranz 37 des Kupplungs teiles 96 treten. Dadurch ist der direkte Gang aus geschaltet und der Antrieb erfolgt über die Planeten räder, welche die ihnen von der Antriebswelle 3 über den Triebstern 7 erteilte Drehung über die Scheibe 15, die Verzahnung e0, die Hülse 81, die Kupplungsku geln 83, die Hülse 85, die Zahnkränze 94, 95, den Kupplungsteil 96, die Zahnkränze 37, 38, das Druck stück 39 und den Zahnkranz 45 auf den Abtriebsteil 5 übertragen.
Um in der Stellung zwischen dem direkten Gang und der Drehmomentenwandlung über die Planeten räder, wenn sowohl der Zahnkranz 48 mit dem Zahn kranz des Kupplungsteiles 49 als auch die Zahnkränze 37, 38 miteinander im Eingriff stehen, eine Synchroni sierung der beiden auf den Abtriebsteil 5 übertragenen Umlaufgeschwindigkeiten zu erreichen, ist in jedem der beiden Kraftwege eine Ausgleichskupplung 52 bzw. 53 vorgesehen, die vorliegendenfalls eine Reibkupplung ist, gegebenenfalls auch eine Lamellenkupplung sein kann.
Die Kupplung 52 besteht aus zwei durch eine Schraubenfeder 56 gegeneinander angedrückten Keilen 54, 55, von welchen der erstgenannte mittels Aus senzahnkranz 57 mit dem Innenzahnkranz 58 des hülsenförmigen Fortsatzes 59 des Druckstückes 39 und der andere mittels des Innenzahnkranzes 60 mit dem Aussenzahnkranz 61 des Kupplungsstückes 96 im Ein griff steht. Die Kupplung 53 besteht aus einem unter der Belastung einer Schraubenfeder 62 stehenden Ke gel, welcher mit einem Innenzahnkranz 63 in einem Aussenzahnkranz 64 des Kupplungsstückes 49 eingreift und mit seiner Schrägfläche an einer inneren schrägen Fläche 65 eines hülsenförmigen Fortsatzes 66 des Druckstückes 41 anliegt.
Bei der Kraftübertragung über die Planetenräder üben die Kugeln 83 auf die Hülse 85 einen Druck aus, welcher über das Kugellager 87 und die Tellerfedern 18 auf die Hülse 77 und von dieser einerseits über das Zwischenstück 78 auf die Gleitstücke 9 zur Erhöhung der Anpresskraft des Kegels 12 am Ring 14 und andererseits über die Muttern 91 und das Kugellager 92 auf das Stützrad 74 zur Erhöhung der Anpress- kraft der Kegel 13 am Ring 35 übertragen wird.
Das Stützrad 74 erfüllt damit nicht nur die Aufgabe der Abstützung der Kegel 13, sondern überträgt auf diese zusätzlich noch die von den Federn 18 und dem Rückdruck herrührenden Kräfte zur Erhöhung der Anpresskraft. Ausserdem ermöglicht es die fliegende Lagerung der Planetenräder.
Das erfindungsgemässe Getriebe ist einfach in sei nem Aufbau und ermöglicht grosse Untersetzungen sowie die Übertragung grosser Leistungen. Ausserdem besitzt es geringe Abmessungen und eignet sich daher besonders gut zum Einbau in Kraftfahrzeuge.
Selbstverständlich ist das Getriebe nicht nur für den Kraftfahrzeugbau, sondern auch für andere Zwecke geeignet. So kann es beispielsweise mit Vorteil im Werkzeugbau verwendet werden. In diesem Falle er- übrigt sich die Anordnung der Backen 44 einschliess- lich der ihnen zugeordneten drehzahlabhängigen Steuerteile sowie der Ausgleichskupplungen 52, 53. Die Kraftübertragung erfolgt von der Hülse 85 unmittelbar auf die Abtriebswelle, welche als Fortsetzung der An triebswelle 3 ausgebildet und mit einem Zapfen über ein Lager in einer zentralen Bohrung derselben ge lagert sein kann.
Dabei kann die Verstellung des axial beweglichen Ringes 14 von einer handbetätigten Spin del über Zahnräder und eine Zahnstange erfolgen.
Es können natürlich auch noch weitere konstrukti ve Abänderungen vorgenommen werden. So ist es bei spielsweise möglich, den Triebstern 7 doppelt u. zw. spiegelbildlich anzuordnen.