SE427299B - Anordning for utveckling av normalkraftkomponenter hos en momentoverforande kropp i en kontinuerligt variabel transmission och forfarande for utveckling av normalkraftskomponenter hos en momentoverforande kropp i en ... - Google Patents

Description

'io 15 20 25 30 35 40 a1oz21oïA med varandra under normalkraftbelastningar som är tillräckliga för att uppnå momenttransmission medelst friktion, har varit att anordna den bikoniska kroppen såsom ett aggregat bestående av tva koniska element på en gemensam axel koncen- triska med varandra, och att förbinda axeln med ett kamsystem, som fungerar för att separera konelementen i axiell riktning utmed axeln i beroende av en moment- skillnad mellan axeln och konelementen. Genom_att koppla axeln antingen direkt eller indirekt till transmissionens utgângsbelastning kan den kraft som konelemen- ten tryckes mot de ringliknande elementen göras proportionell mot utgângsbelast- ningen. En stor svårighet med detta sätt att alstra normalkrafter är att naturen och storleken av de belastningar som utövas på aggregatet av konelement och axeln, tenderar att utböja axeln relativt konelementen, vilket förorsakar att konelementen kärvar eller på annat sätt bildar en icke-önskad bana för momentöverföring mellan axeln och konelementen. Effektiviteten hos kamsystemet eller rampsystemet mellan axeln och konelementen blir därvid reducerad, varigenom de normalkrafter som ut- vecklas vid friktionskontaktpunkterna är lägre än den som erfordras för att hantera transmissionens utgângsbelastning. Denna situation kan i Sin tur resultera 1 glidning vid de friktionssamverkande ytorna, olikformig belastning vid de två kontaktpunkterna och andra faktorer, som kan reducera effektiviteten hos trans- missionen ooh/eller förorsaka förstöring av trahsmissionskomponenterna. Olika .lösningar på detta problem har föreslagits och demonstrerats vara effektiva men dessa tidigare kända lösningar har medfört komplexa konstruktioner och kompromisser snarare än eliminering av källorna för förlusterna i kraftöverföringen och för de mekaniska felen.

Enligt föreliggande uppfinning består den bikoniska kroppen i en kontinuerligt variabel transmission av ovannämnda typ, representerad av ovannämnda amerikanska patentskrifter, av tvâ i motsatta riktningar konvergerande koniska element, som är förbundna med varandra vid respektive bas eller ändar med stor diameter för relativ rotation och axiell förskjutning relativt varandra. Kroppen göres motstàndskraftig mot axiell böjning av en styrkon, som vid sin bas är styvt förbunden med basänden av ett av konelementen och sträcker sig till och är lagrad koncentriskt inuti den mindre änden av det andra konelementet. För att alstra normalkraftkomponenterna, medelst vilka rull- eller friktionsytorna på konelementet pressas till samverkan med de komplementära rull- eller friktionsytorna, som är rotationssymmetriska om- kring en axel som är lutande relativt och skär axeln för den bikoniska kroppen så befinner sig de tvâ konelementen i axiell anliggning mot varandra via komplementära kam- eller rampytor, Vilka företrädesvis men inte nödvändigtvis är belägna vid de koncentriska små ändarna av styrkonen och det andra konelementet. Kam- eller _rampytorna fungerar för att omvandla en momentskillnad som verkar mellan kon- elementen till en axiell kraft som verkar för att separera konelementen utmed axeln för den bikoniska kroppen. Vidare kan en inställbar förspännande kraft utövas 10 l5 20 25 30 35 40 3 i 81032104! på konelementen medelst en inställningsskruv anordnad mellan dem.

Den axiella separerande eller normalkraftsalstrande funktionen hos kamytorna är gjord proportionell mot momentbelastningen utövad på den bikoniska kroppen genom att förbinda endast ett av de två konelementen direkt i momentöverförande relation med transmissionens utgångsbelastning. Även om bägge konelementen drives med samma hastighet under drift av transmissionen och bägge elementen delar moment- belastningen på den bikoniska kroppen lika, kommer en tendens till glidning här- rörande exempelvis från en ökad utgångsbelastning att åstadkomma en momentskillnad mellan konelementet förbundet med utgångsbelastningen och det andra konelementet, till vilket utgångsbelastningen endast överföres via kam- eller rampytorna. Genom lämpligt val av kam- eller rampvinkeln kommer konelementen att utsättas för en axiellt separerande kraft i beroende av momentskillnaden, vilken kraft kan göras noggrant proportionell mot utgångsbelastningen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en förbättrad bikonisk kroppskonstruktion för transmissioner av ovannämnd typ, vilken konstruk- tion är mycket enkel med avseende på antal erforderliga delar, mycket motstånds- kraftig mot icke-önskvärd axiell utböjning och kapabel för användning i olika normalkraftsalstrande system. Vidare åstadkommes ett förbättrat kam- eller ramp- system medelst vilket relativt varandra rörliga konelement bildande en sådan bi- konisk kropp, kan utsättas för en axiell separerande kraft i beroende av moment- belastningen på kroppen. Slutligen åstadkommas ett nytt förfarande för att alstra normalkraftskomponenter i en kontinuerligt variabel transmission som inbegriper en sådan bikonisk kropp. g _ _ Andra ändamål och ytterligare tillämpningar av föreliggande uppfinning fram- går av nedanstående detaljerade beskrivning av en föredragen utföringsform av upp- finningen under hänvisning till bifogade ritningar. På ritningarna har samma delar erhållit samma hänvísningssiffror.

Fig. l är ett längdsnitt genom en kontinuerligt variabel transmission enligt uppfinningen.

Fig. 2 är ett förstorat längdsnitt av en detalj i fig. l.

Fig. 3 är ett längdsnitt motsvarande fig. 2 men visar komponenterna i ett annat läge.

Fig. 4 är en sprängskiss i sidovy och visar komponenterna enligt uppfinningen.

Fig. 5 är en ändvy sedd enligt linjen 5-5 i fig. 4.

I fig. l Visas den bikoniska momentöverförande kroppen enligt föreliggande uppfinning försedd med hänvisningsbeteckningen 10, i en kontinuerligt variabel transmissionsenhet, som innefattar en ram l2, en ingångsaxel l4 och en utgångs- axel 16. Funktionssättet samt många alternativa konstruktionsutföringsformer av hela transmissionen framgår ur ovannämnda amerikanska patentskrifter nr 4.112.779, 4.112.780 och 4.152.946, varför den utföringsform av transmissionen som visas i 10 15 20 25 30 35 40 8103210-4 i 4 fig. l endast beskrives summariskt här för att åstadkomma en förståelse av den bikoniska kroppen l0, vilken föreli99ande uppfinning huvudsakligen avser.

Såsom framgår ur fig. l är ingangsaxeln 14 förbunden med en vevaxelkropp l8 i form av en i ett stycke med axeln utformad förlängning, som uppbäres i ramen l2 medelst lager 20 och 22 för rotation omkring en första axel 24. Den bikoniska kroppen 10 i sin tur är direkt uppburen av vevaxelkroppen 18 medelst lager 26 och 28 för att vara roterbar omkring en andra axel 30, som är lutande relativt och skär den första axeln 24 vid en axelskärpunkt S. Ett par ringar 32 och 34 är upp- burna av ramen 12 och förhindrade att rotera relativt denna. Ringarna 32 och 34 är axiellt inställbara mot och bort från axelskärpunkten S. I den visade utförings- formen utföres den axiella inställningen av ringarna 32 och 34 medelst en eller flera i motsatta riktningar gängade skruvar 36, somïär roterbara medelst en yttre regleranordning (ej visad) via kugghjul 38 och 40, vilka är roterbara på axlar fixerade relativt ramen 12. Ytterligare ett styrkugghjul 42 är roterbart relativt ramen l2 och används i praktiken för att synkronisera rotationen av kugghjulet 40 med motsvarande kugghjul för ytterligare uppsättningar av dubbelgängade skruvar (ej visade). Ett drivkugghjul 44, som är direkt förbundet med den bikoniska kroppen l0 på ett sätt som beskrives mer i detalj här nedan ingriper med ett ringkugghjul 46, som är direkt förbundet med utgângsaxeln lö. _ I enlighet med de utföringsformer av transmissionen som beskrives i ovannämnda patentskrifter bildar den bikoniska kroppen 10 i den visade utföringsformen ett par yttre koniska ytor 48 och 50, vilka är rotationssymmetriska omkring axeln 30 och fungerar som rullytor eller friktionsytor. Ytorna 48 och 50 samverkar med komplementära inre friktionsytor på ringarna 32 och 34 vid tva diametralt motbe- lägna-kontaktpunkter Pl och P2. Såsom ett resultat av denna friktionskontakt mellan den bikoniska kroppen 10 och ringarna 32 och 34 är rotationshastigheten hos utgångs- axeln l6 produkten av bade rotationen av vevaxelkroppen l8 omkring den första axeln 24, vilket förorsakar en cirkulär eller planetliknande rörelse hos drivkugghjulet 44¿°och rotationen av drivkugghjulet med den bikoniska kroppen 10 på axâln 30.

Onion är rotationshastigheten hos vevaxelkroppen 18 omkring axeln 24, 69 är rota- tionshastigheten hos utgangsaxeln lö; 3 är förhållandet mellan friktionsytornas radier på ringarna 32 och 34 relativt radierna för de koniska ytorna 48 och 50 vid kontaktpunkterna Pl och P2; och k är diameterförhållandet mellan drivkugghjulet 44 och ringkugghjulet 46, så bestämmes utgångs/ingângs-hastighetsförhâllandet hos transmissionen av ekvationen: ' _ =1-k§ flP\(Do Det i nses speciellt från de utföringsformer som visas i den amerikanska gpatentskriften 4.152.946 att denna ekvation för utgangs/ingångs-hastighetsför- hâllandena motsvarar endast ett funktionssätt för transmissionen som visas i l0 l5 20 25 30 35 40 81032104: utföringsformen enligt fig. 1. Det bör också noteras att det bikoniska elementet 10 i den visade utföringsformen undergâr en nutationsrörelse eftersom den upp- bäres på den andra axeln medelst vevaxelkroppen 18. I andra utföringsformer av samma grundläggande transmission såsom visas i den amerikanska patentskriften 4.152.946, kan den bikoniska kroppen 10 vara koncentrisk med den första axeln 24 och direkt förbunden med en utgångsaxel medan ringarna 32 och 34 är koncentriska med den andra axeln 30 och uppbäres i nutationsrörelse av ett element som mot- svarar vevaxelkroppen 18. Såsom framgår av nedanstående beskrivning är konstruk- tionen och funktionen av den bikoniska kroppen 10 lika tillämpbar vid vilken som helst form av transmission av denna typ.

Såsom framgår ur fig. l är de koniska ytorna 48 och 50 de yttre ytorna av två koniska element 52 och 54. I den visade utföringsformen är bägge konelementen 52 och 54 ihåliga och övergår vid sina små ändar i cylindriska, inre rullpartier 56 och 58 för rotationsuppbärning av respektive lager 26 och 28. var och en av de två konerna har en basände 60, 62 med relativt stor diameter utformad med tele- skopiska lagerytor 64 och 66. Såsom ett resultat av lagerytorna eller lagerelementen kan konelementen 52 och 54 rotera relativt varandra och också glida longitudinellt utmed axeln 30 relativt varandra.

Såsom nämnts ovan är drivkugghjulet 44, medelst vilket moment överföres från den bikoniska kroppen 10 till en driven belastning via utgångsaxeln 16, rotations- förbunden med kroppen 10. Enligt föreliggande uppfinning är den enda direkt för- bindelsen mellan drivkugghjulet 44 och kroppen 10 förbindelsen med konelementet 54.

I den visade utföringsformen är därför kugghjulet 44 utformat som en i ett stycke utformad förlängndng av den mindre änden av konelementet 54.

För att åstadkomma en momentbana från konelementet 52 till drivkugghjulet 44 samt för att göra aggregatet av de två konerna 52 och 54 motståndskraftigt mot böjningar på axeln 30 är basänden 62 hos konelementet 54 fäst, exempelvis medelst svetsning, vid basänden 68 av en styrkon 70, vars lilla ände 72 är roterbart och glidande upptagen i lagerpartiet 56 hos den lilla änden av konelementet 52. Ett kam- eller rampêggregat 74 utgör den enda momentöverförande kopplingen mellan kon- elementet 52 och drivkugghjulet 44 via styrkonen 70 och konelementet 54 på ett sätt som beskrivas mer i detalj här nedan.

I den visade utföringsformen är kamaggregatet 74 beläget inuti lagerpartiet 56 vid den lilla änden av konelementet 52. Såsom tydligare fnamgår ur fig. 2-5 innefattar aggregatet 74 en axialplatta eller plugg 76, som medelst gängor eller på annat sätt är förankrad mot axiell förskjutning relativt konelementet 52, ett cylindriskt kamelement 78, som medelst splines 80 är kopplat för direkt rotation med konelementet 52, och ett komplementärt cylindriskt kamparti 82, som är utformat i ett stycke med eller på annat sätt är icke-roterbart fäst vid den lilla änden 72 av styrkonen 70. En inställningsskruv 84 är medelst gängor upptagen i axial- 10 l5 20 25 30 35 40 8i03210-'4 6 plattan 76 och anligger mot kamelementet 78. Såsom framgår genom jämförelse av fig. 2 och 3, har nämnda splines 80 en längd som är tillräcklig för att möjliggöra att kammen 78 kan inställas axiellt i lagerpartiet 56 hos konelementet 52 genom lämplig inställning av inställningsskruven 84. _ P Såsom visas i fig. 4 och 5 är kamelementen 78 och 82 vardera försedd med kom- plementära ringformade ändkamytor 86 och 88. Dessa ytor definierar en rampvinkel, medelst vilken en rotationskraft (dvs. ett moment) uppdelas i en axiell komponent eller kraft, som verkar för att separera kamelementen 78 och 82 axiellt. Den axiella separerade kraften är därför proportionell mot det moment som överföres mellan kam- elementen 78 och 82 och storleken hos denna axièlla kraft för ett givet moment bestämmes av rampvinkeln hos de samverkande kamytorna 86 och 88. Kamytorna 86 och 88 är vidare bidirektionella i den meningen att samma axiella kraftmoment alstras oberoende av den relativa riktningen för överföring av moment mellan kamelementen 78 och 82.

Pâ grund av den direkta momentbanan mellan kamelementet 78 och konelementet 52 och mellan kamelementet 82 och konelementet 54 via styrkonen 70 komer det moment som överföres medelst kamytorna 86 och 88 att vara momentskillnaden mellan kon- elementen 52 och 54. Alstringen av denna momentskillnad och dess inverkan på funk- tionen hos hela transmissionen, i vilken den bikoniska kroppen l0 är utformad för användning, kan nu förstås. l Såsom nämnts ovan övarföres i transmissionen enligt fig. l, moment från in- gångsaxeln 14 och vevaxelkroppen 18 till den bikoniska kroppen l0 medelst friktion mellan ringarna 32, 34 och konelementen 52, 54 vid två kontaktpunkter Pl och P2.

Antag att de tvâ punkterna Pl och P2 hâlles synnætriska relativt axelskärpunkten S genom lämplig inställning av ringarna 32 och 34. Därvid blir det moment som över- föres vid punkterna Fl och P2 lika och har samma riktning och utgör därvid en lika delning eller uppdelning av det moment som avges till drivkugghjulet 44. Antag vidare att inställningsskruven 84 har inställts för att förbelasta de koniska ytorna 48 och 50 till samverkan med de inre ytorna hos ringarna 32 och 34, så kommer ingen relativ rörelse mellan konelementen 52 och 54 att ske vid momentbelastningar på utgângsaxeln, tills den normalkraft som erfordras vid punkten P2 överskrider den som alstras av förbelastningen medelst inställningsskruven. När momentbelastningen på utgångsaxeln l6 överskrider den förbelastade normalkraften vid punkten P2 uppstår en viss glidning mellan friktionsytan 50 och den komplementära friktionsytan på den inre ringen 34. Eftersom konelementet 52 inte är direkt förbundet med drivkugghjulet 44 uppstår inte samma tendens till glidning vid punkten Pl annat än som ett resultat av moment överförd via kamaggregatet 74. Eftersom en momentskillnad vid kamaggre- gatet 74 omvandlas till en axiell separation av konelementen 52 och 54 kommer den normalkraft som utvecklas vid bägge punkterna Pl och P2 att öka proportionellt mot belastningen på utgångsaxeln 16. På detta sätt kan normalkraftsbelastningen av de

Claims (8)

1. l0 l5 20 25 30 35 40 , 7 8103210-4 koniska ytorna 48 och 50 mot ringarna 32 och 34 göras proportionell mot moment- belastningen på utgångsaxeln., Som ett resultat av föreliggande uppfinning åstadkommes en förbättrad moment- överförande kroppskonstruktion och ett förfarande för en kontinuerligt variabel transmission, varigenom ovannämnda ändamål uppfylles. Speciellt understrykes att aggregatet av konelementen 52 och 54 tillsammans med styrkonen 70 utgör en kropp som är extremt motståndskraftig mot utböjning av axeln 30. Placeringen av kam- aggregatet 74 vid en ände av kroppen isolerar aggregatet 74 från eventuell utböj- ning i kroppen som kan uppstå på grund av de krafter som är pålagda kroppen samt den inneboende elasticiteten hos materialet som kroppen är utformad av. Även den ihåliga utformningen av konelementen underlättar antingen tillförseln eller ersätt- ningen av en hydraulisk normalkraftsalstrande anordning för kamaggregatet 74. Vi- dare är den inneboende enkelheten hos konstruktionen tydlig av ritningarna. Modifikationer och/eller ändringar av den visade utföringsformen är tydliga för en fackman som läst ovanstående beskrivning. Det är avsikten att ovanstående beskrivning och tillhörande ritningar visar endast en föredragen utföringsform av uppfinningen som inte begränsar uppfinningens omfång. Uppfinningen begränsas endast av nedanstående patentkrav. PATENTKRAV e _ l. Anordning för utveckling av normalkraftkomponenter hos en momentöverförande kr0PD (10) i en kontinuerlig variabel transmission, varvid kroppen (l0) innefattar ett första och ett andra konelement (54, 52) anordnade med respektive ändar med stor diameter intill varandra för att definiera i motsatta riktningar konvergerande konliknande rullytor (48, 50), som är rotationssymmetriska omkring en första axel (30) och till vilka moment överföres genom rullfriktionssamverkan av de konliknande ytorna vid två kontaktpunkter (Pl, P2) med komplementära rullytor (32, 34) rota- tionssymmetriska omkring en andra axel (24) lutande relativt och skärande den första axeln, så att de normalkrafter medelst vilka rullytorna hålles i kontakt med varandra kan alstras genom axiell separering av de konliknande ytorna, varjämte utgångsbelastningen (l6) för transmissionen drives av det moment som överföras till kroppen (l0), k ä n n e t e c k n a d av teleskopiska anordningar (64, 66), som förbinder konelementen med varandra för relativ roterande och axiell rörelse, var- vid utgângsbelastningen (16) hos transmissionen är förbunden med det första kon- elementet (54), och att ett element (74) är anordnat för att alstra en axiell separerande kraft på konelementen i beroende av en momentbelastning på det första konelementet (54) överskridande momentbelastningen på det andra konelementet (52).
2. 2. Transmission enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den tele- skopiska anordningen (64, 66) innefattar komplementära lagerytor vid respektive ändar med stor diameter hos konelementen. l0 l5 20 25 I 30 35 8103210-A 8
3. 3. Transmission enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d 'av att den tele- skopiska anordningen innefattar en styrkon (70), vars basände är fäst vid änden med stor diameter hos ett av konelementen (54) och sträcker sig inuti det andra konelementet (52) till dess ände med liten diameter.
4. 4. Transmission enligt något av krav l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att det axialkraftalstrande elementet (74) innefattar ett cylindriskt kamaggre- gat, som inbegriper ringformade ändkamytor (82, 88), varvid var och en av dessa ytor är rotationskopplad med vart och ett av konelementen. . _
5. 5. Transmission enligt krav 4, k ä n n e t e c k n agd av att en av kam- ytorna (86) är axiellt inställbar och innefattar en anordning (76) för att axiellt inställa nämnda kamyta relativt det konelement, som kamytan är rotationskopplad till. ' 5 '
6. 6. Transmission enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d -av att anordningen (76) för att axiellt inställa den ena kamytan innefattar en anordning (84) för utveck- iling av en axiell kraft, medelst vilken konelementen kan placeras under en axiell förbelastning via kamaggregatet. ¿ _
7. 7. Förfarande för utveckling av normalkraftskomponenter hos en momentöver- förande kropp (10) i en kontinuerligt variabel transmission, varvid kroppen (l0) innefattar ett första och ett andra konelement (54, 52) anordnade med respektive ändar med stor diameter intill varandra för att definiera i motsatta riktningar konvergerande konliknande rullytor (48, 50) som är rotationssymmetriska omkring en första axel (30) och till vilka moment överföres genom rullfriktionssamverkan av' de konliknande ytorna vid två kontaktpunkter.(Pl, P2) med komplementära rullytor (32, 34) rotationssymmetriska omkring en andra axel (24) lutande relativt den första axeln och skärande den första axeln, så att de normalkrafter medelst vilka rull- ytorna hâlles i kontakt med varandra kan alstras genom axiell separering av de kon- liknande ytorna, varjämte utgângsbelastningen (lö) för transmissionen drives av det moment som överföres till kroppen (10), k ä n n e-t e c k n a t av att paret rullytor uppbäres för oberoende rotation relativt varandra på den första axeln (30), att en av rullytorna kopplas till utgângsbelastningen, och att paret av rull- ytor via en kamanordning tvingas till friktionssamverkan med de komplementära rull- ytorna under en kraft som är proportionell mot skillnaden mellan de moment som ut- övas på varje par av rullytor.
8. 8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att paret rullytor förbelastas till friktionssamverkan med de komplementära rullytorna.