CH118064A - Friction change transmission. - Google Patents
Friction change transmission.Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
- F16H15/48—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members with members having orbital motion
- F16H15/50—Gearings providing a continuous range of gear ratios
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Description
Reibungswechselgetriebe. Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibungswechselgetriebe, bei welchem von einem an der Kraftübertragung nicht teil nehmenden Drehkörper getragene Rollkörper zwischen einem treibenden, einem getriebe nen und einem nicht drehenden Teil ange ordnet sind und die Kraftübertragung unter Abwälzen der Rollkörper auf diesen drei Teilen stattfindet.
Bei einem bekannten Getriebe dieser Gat tung sind im Drehkörper stufenförmige Rollkörper fest gelagert, und es ist für jede Stufe der Rollkörper eine Wälzbahn vor handen, wobei diese Wälzbahnen verschiede nen Übersetzungsverhältnissen entsprechen; durch Kuppeln kann dann von diesen Wälz- bahnen jeweils gerade die in Tätigkeit ge bracht werden, welche dem augenblicklich gewünschten Übersetzungsverhältnis am be sten entspricht. Die Geschwindigkeit eines solchen Getriebes kann also nur stufenweise geändert werden, weshalb dasselbe nur da Verwendung finden kann, wo man mit einem Stufen-Geschwindigkeitswechsel auskommt und ein Unterbruch in der Kraftübertragung zwecks Umkupplung nicht schaden kann.
Bei einem bekannten weiteren Getriebe der erwähnten Gattung werden Kugeln als Rollkörper verwendet, deren erforderliche bestimmte Wälzbewegung durch Anbringung einer vierten Wälzbahn erzielt wird: Bei diesem Getriebe ist wohl eine kontinuier liche Änderung des Übersetzungsverhältnis ses möglich, aber nur in beschränktem Um fange, da der Berührungspunkt zwischen Kugel und der getriebenen Wälzbahn sich infolge der fast völligen Umschliessung der Kugel durch die vier Wälzbahnen und eines vorhandenen' Führungskäfigs nur verhältnis mässig wenig verlegen kann. Die Verwen dung dieses Getriebes wird durch diesen Nachteil wesentlich eingeschränkt.
Ausser dem ist die Verstellung des Übersetzungs verhältnisses während des Ganges entweder nicht oder nur mit umständlichen Hilfsvor richtungen möglich.
Um nun bei einem Reibungswechsel getriebe der in Frage kommenden Gattung einen bequemen Übersetzungswechsel mit allmählichem Übergang von einem Über setzungsverhältnis zum andern zu erhalten, sind erfindungsgemäss die Rollkörper, deren Berührungsflächen bezw. Wälzflächen stetig verlaufende Profillinien aufweisen, in dem an der Kraftübertragung nicht teilnehmen den Drehkörper so geführt, dass sie mit ihren Achsen in einer die Getriebeachse und die Rollkörperachse enthaltenden Ebene verstell bar sind, wobei durch Verstellung von min destens einem der zusammenarbeitenden Teile, worunter die Wälzbahnen einzeln und die Rollkörper in ihrer Gesamtheit zu ver stehen sind, innerhalb eines gegebenen Ver stellungsbereiches jedes beliebige Überset zungsverhältnis eingestellt werden kann.
Bei einem solchen Getriebe lassen sich bei spielsweise scheibenförmige Rollkörper ver wenden, bei denen eine Verlegung des Be rührungspunktes zwischen diesen und der mit ihnen zusammenarbeitenden, entsprechend breiten Wälzbahn über dem Bereich des ganzen Rollkörperdurchmessers möglich ist. Ferner können auch Rollkörper mit mehr kugelähnlicher Form benützt werden, die mittelst Zapfen in dem an der Kraftüber tragung nicht teilnehmenden Drehkörper ge lagert sind. Bei Verwendung solcher Roll- körper erhält man vorteilhafte Verhältnisse für jene Fälle, bei denen die sekundäre Tourenzahl von einer stark reduzierten Maximalhöhe aus abwärts reguliert werden muss.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes schematisch und beispielsweise dar gestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Achsialschnitt durch eine erste Ausführungsform; Fig. 2 ist eine Seitenansicht dazu; Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten in ver schiedenen Arbeitslaben; Fig. 5 und 6 zeigen in schematischer Weise die Wirkungsweise eines Rollkörpers; Fig. 7 bis 16 zeigen schematisch weitere Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 bezeichnet 1 eine Antriebswelle und 2 eine getriebene Welle. Auf der Welle 1 sitzt ein treibender Teil 3 fest und auf der Welle 2 ist konzentrisch zum treibenden Teil 3 ein getriebener Teil 4 angeordnet. An dem Teil 8 eines Gehäuses 6 ist ein ringförmiger, sich nicht drehender Teil 7 befestigt.
Zwischen dem treibenden Teil 3, dem getriebenen Teil 4 und dem nicht dre henden Teil 7 sind scheibenförmige Roll- körper 5 angeordnet. Der treibende Teil 3 und der betriebene Teil 4 sind hier als Rä der ausgebildet und besitzen je eine Wälz- bahn, auf der die Rollkörper 5 mit ihrem Rande sich abwälzen. Der nicht drehende Teil 7 besitzt eine breite Ringfläche, mit welcher die Rollkörper 5 durch eine an ihnen vorhandene flachgewölbte Stirnfläche in Be rührung stehen und auf welcher sich die Rollkörper beim Gang des Getriebes drehen und abwälzen. Jeder Rollkörper 5 besitzt einen Drehzapfen 12, der in einen radialen Schlitz 10 eines an der Kraftübertragung nicht teilnehmenden Drehkörpers 11 ein greift.
Dadurch wird jede für die Kraft übertragung unzulässige Einstellung der in einer die Getriebeachse und die Rollkörper- achse enthaltenden Ebene verstellbaren Roll- körper 5 verhindert. Es kann weder eine falsche Einstellung der Eigendrehachse (Achse x-x in Fig. 3 und 4) derselben, noch eine Änderung des gegenseitigen Ab standes erfolgen. Die treibende Welle 1 ist in einer Büchse 14 gelagert und gegen diese achsial nicht verschiebbar. Die Büchse 14 ist mit Gewinde 13 in den Gehäuseteil 8 eingebaut und ist bezüglich des Gehäuses achsial verschiebbar angeordnet.
Gegen die Büchse 14 liegt eine Schraubenfeder 15 an, die am andern Ende am Gehäuseteil 8 sich abstützt und bestrebt ist, die Büchse 14 zu drehen und damit diese zusammen mit der Welle 1 und dem treibenden Teil 3, in Fig.1 betrachtet, nach links zu verschieben. Das Gewinde 13 ist nicht selbsthemmend, wo durch die Büchse 14 auch durch einen auf sie wirkenden achsialen Druck verschoben werden kann. Auf den Gehäuseteil 8 ist ein Stellring 16 aufgeschraubt, gegen welchen ein Flansch der Büchse 14 anliegt.
Dieser Stellring dient zur Begrenzung der achsialen Verschiebung der Büchse 14 in der Rich tung nach links, wobei die linke Endstellung durch entsprechendes Einstellen des Stellringes auf jeden Punkt des Verstellungsweges verlegt werden kann. Der getriebene Teil 4 sitzt eben falls mit nicht selbsthemmendem Gewinde 17 auf der Welle 2. Diese letztere ist im Ge häuse 6 gelagert und achsial nicht verschieb bar. Eine Feder 9, die mit einem Ende am getriebenen Teil 4 und mit dem andern an einer auf der Welle 2 festsitzenden Scheibe 21 befestigt ist, hat das Bestreben, den getriebenen Teil 4 auf dem Gewinde der Welle 2 zu drehen und gegen die Roll- körper 5 nach links zu schieben.
Dadurch werden die Rollkörper auch bei Stillstand des Getriebes mit den Teilen 3, 4 und 7 immer in Berührung gehalten, zum Zwecke eines sicheren Anlaufens.
Fig. 1 stellt die spezielle Lage dar, in welcher die Eigendrehachse der Rollkörper 5 parallel zur Achse der Wellen 1, 2 ist und der Berührungspunkt der Körper 5 mit dem nicht drehenden Teil 7 in die Eigendrehachse der Rollkörper fällt. Beim Drehen der An triebswelle 1, und somit des treibenden Teils 3, werden die mit letzterem in Berüh rung stehenden Rollkörper 5 auch gedreht. Dabei ist durch die Wirkung der Federn 15, 9 und der Gewinde 13, 17 dafür gesorgt, dass schon beim Anlaufen des Getriebes ein die Bewegungsübertragung hinderndes Glei ten der Rollkörper 5 in deren Berührungs punkt mit den Teilen 3, 7, 4 ausgeschlossen ist. Die Rollkörper 5 drehen sich auf dem nicht drehenden Teil 7 um ihre Eigendreh achse und bleiben dabei an Ort und Stelle.
In diesem Falle ist der Wälzkreisradius, das heisst der Abstand des Berührungs punktes der Rollkörper 5 mit dem nicht dre henden Teil 7 von ihrer geometrischen Achse gleich Null; so dass in diesem besonderen Falle keine fortschreitende Wälzbewegung der Rollkörper 5 auf dem Teil 7 stattfindet, sondern nur eine Drehung dieser Körper um den genannten Berührungspunkt. Dagegen wälzen sich die Rollkörper 5 mit ihrem Rand auf der Wälzbahn des getriebenen Teils 4 ab und setzen diesen ebenfalls in Bewegung. Bei allen andern Lagen der Teile, wie solche zum Beispiel in Fig. 3 bis 6 dargestellt sind, führen dagegen die Rollkörper 5 nicht nur auf den Teilen 3 und 4, sondern auch auf dem nicht drehenden Teil 7 eine fortschrei tende Wälzbewegung aus, deren Geschwin digkeit von der Grösse des Wälzkreisradius abhängt.
Der getriebene Teil 4 überträgt in allen Fällen seine Bewegung unter Vermitt lung des Gewindes 17 auf die Welle 2. Hierbei bedingt das Gewinde 17 das Auf treten einer achsialen Kraftkomponente, die gleich wie die Feder 9 den getriebenen Teil 4 gegen die Rollkörper 5 drückt und in deren Berührungspunkten mit den Teilen 3, 4 und 7 die nötigen Gleitwiderstände hervorruft. Die Steigung des Gewindes 17 ist der Grösse der benötigten Gleitwiderstände angepasst. Die vom getriebenen Teil 4 gegen die Roll- körper 5 ausgeübte Druckkraft, in Fig. 6 mit Q bezeichnet, ist, weil von der Übertragungs kraft selbst hervorgerufen, dieser immer pro portional.
Die Spannung der Feder 15 ist so gewählt, dass' die von ihr herrührende Druck kraft P (Fig. 6), mit welcher der treibende Teil 3 gegen die Rollkörper 5 gepresst wird, zu .der im Angriffspunkt dieser Kraft P maximal übertragbaren Umfangskraft, die. einem bestimmten, zur Verfügung stehenden Antriebsmoment entspricht, im gleichen Ver hältnis steht wie die vom getriebenen Teil 4 ausgeübte Druckkraft Q zu der in ihrem Angriffspunkte gleichzeitig mit Q wirken den Umfangskraft, abgesehen von einer in praktischem Mass zu haltenden Abweichung, die von der Veränderlichkeit der Federspan nung in bezug auf den Verstellungsweg her rührt.
Für die beiden Kräfte P und Q 'bil den die Rollkörper 5. in bezug auf ihren Berührungspunkt z (Fig. 6) mit dem Teil 7 zweiarmige Hebel. Die statischen Momente dieser Kräfte sind einänder entgegengesetzt und trachten die Rollkörper in den radialen Schlitzen 10 so einzustellen, dass zwischen diesen Momenten Gleichgewicht besteht. Ist das statische Moment der Kraft Q kleiner als dasjenige der Kraft P, so ist das Über gewicht des letzteren bestrebt, den treiben den Teil 3 zusammen mit der Welle 1 und der Büchse 14 nach links zu drücken, wo bei der getriebene Teil 4 nach rechts (Fig. 6) zurückweicht.
Da aber die achsiale Ver schiebung der Büchse 14 nach links durch den Anschlag des Stellringes 16 begrenzt wird, bleiben alle Teile in der durch diesen Anschlag bestimmten Stellung stehen. Es ist dann ein bestimmtes Übersetzungsverhält nis eingestellt. Dadurch, dass der Stellring 16 von Hand weiter nach rechts geschraubt wird, kann ein grösseres Übersetzungsverhält nis eingestellt werden, während durch ein weiteres Schrauben nach links ein kleineres Übersetzungsverhältnis eingestellt werden kann.
Ist dagegen das statische Moment der Kraft Q grösser als dasjenige von P, das heisst, ist die Belastung so gross geworden, dass bei der bestehenden Übersetzung das zur Verfügung stehende Antriebsmoment überschritten wird, so bewirkt das Über gewicht des statischen Momentes von Q eine Verschiebung des getriebenen Teils 4 nach links, wobei der treibende Teil 3 zusammen mit der Welle 1 und der Büchse 14 nach rechts verschoben wird. Die Feder 15 wird dabei zusammengedrückt und die Büchse 14 vom Anschlag des Stellringes 16 abgehoben. Anhand der Fig. 5 und 6 sollen nun die Vorgänge, die sich dabei an den Rollkörpern 5 abspielen, noch näher 'erläutert werden. Vor der Verstellung sollen sich die Roll- körper 5 in der in Fig. 6 durch ausgezogene Linien dargestellten Lage befinden.
Der Berührungspunkt des gezeigten Rollkörpers mit dem nichtdrehenden Teil 7 liegt bei z. Die Hebelarme der Druckkräfte P und Q in bezug auf diesen Berührungspunkt sind sind x und y, welche zugleich auch die für die Kraftübertragung massgebenden Hebelarme sind. Die entsprechenden Umfangsgeschwin digkeiten sind v1 (Fig. 5) am treibenden Teil 3 und v2 am getriebenen Teil 4. Wenn das statische Moment der Kraft Q das Über gewicht bekommt, drehen sich die - Rollkör- per 5 auf ihrer gewölbten Stirnfläche so, dass sich deren Eigendrehachse mehr gegen Q neigt. Der Berührungspunkt z verlegt sich dabei ebenfalls in der Richtung gegen Q, also nach aussen.
Hat er sich nach z ver schoben, so ist dann infolge Änderung der Hebelarme, die jetzt x' und y' sind, zwischen den statischen Momenten der Kräfte P und Q Gleichgewicht eingetreten und die Roll- körper 5 bleiben in der in Fig. 6 in gestri chelten Linien angedeuteten Lage stehen. Die Umfangsgeschwindigkeit des getriebenen Teils 4 ist jetzt v2' (Fig. 5). Diese hat sich gegenüber ihrem früheren Werte v2 in genau gleichem, aber umgekehrtem Verhältnis ge ändert wie die Kraft Q, beziehungsweise die an der Welle 2 wirkende Belastung. Das an der Welle 1. wirkende Antriebsmoment ist dabei dasselbe geblieben.
Bei Überschreitung einer durch die Spannung der Feder 15 ge gebenen Belastungsgrenze (auf die Antriebs welle bezogen) verstellt sich also das Über setzungsverhältnis automatisch im Sinne einer Vergrösserung desselben, bis die Be lastung wieder im richtigen Verhältnis zum Antriebsmoment steht. Vermindert sich die Belastung auf der getriebenen Seite wieder, so vollzieht sich der umgekehrte Einstell vorgang, jedoch nur so weit der Büchse 14 freier Weg nach links offen steht, das heisst nur so lange, bis sie nicht am Anschlag des Stellringes 16 ansteht.
Die in den Fig. 1, 3, 5 und 6 dargestell ten Lagen der Teile 3, .1 und 5 entsprechen einer Übersetzung vom treibenden auf den getriebenen Teil ins Langsame, während Fig. 4 die Einstellung für eine Übersetzung ins Schnelle darstellt.
Dadurch, dass die Stirnfläche der Rollkörper 5 innerhalb des Verstellungsbereicbes ihres Berührungspunk tes mit der Wälzbahn des feststehenden Teils 7, von einer stetig verlaufenden Profil linie, hier eine die Wölbung bedingende Kurve, begrenzt ist und dass diese Stirnfläche mit einer breiten Wälzbahn des Teils 7 zu sammenarbeitet, und dass der Berührungs- punkt z der Rollkörper 5 mit dem nicht dre henden Teil 7 innerhalb des ganzen Roll- körperdurchmessers verlegt werden kann, ist es möglich, eine allmähliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses auch während des Ganges und ohne Unterbrechung der Kraft übertragung in weitesten Grenzen zu bewerk stelligen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann für die automatische Verstellung des Übersetzungsverhältnisses an Stelle des Dreh momentes der Feder 15 auch das Antriebs moment selbst benützt werden, wenn der trei bende Teil 3 mit nicht selbsthemmendem Ge winde auf die Welle 1 aufgesetzt wird, das heisst in ähnlicher Weise wie der getrie bene Teil 4 auf die Welle 2.
Will man auf die automatische Verstel lung des Übersetzungsverhältnisses vollstän dig verzichten, so können der Stellring 16, sowie die Feder 15 weggelassen werden, wobei jedoch dafür zu sorgen ist, dass von Hand direkt an der Büchse 14 reguliert wer den kann, und dass deren Gewinde 13 selbst hemmend ist. Die für die Kraftübertragung erforderliche Aufeinanderpressung der Teile 3, 4, 5 und 7 wird dann für alle drei Be rührungspunkte, die mit Bezug auf jeden der Rollkörper 5 in Betracht kommen, allein durch die Kraft Q besorgt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen, wie die Teile 3, 4 und 7 in bezug aufeinander auch anders angeordnet sein können, als in Fig. 1 bis 6 dargestellt ist. Da auch hier der treibende Teil jeweils mit 3, der getriebene mit 4 und der nicht drehende Teil mit 7 bezeichnet ist, so ist der Sinn dieser Anordnungen ohne weiteres verständlich.
Die Bahn des nicht drehenden Teils 7, auf welcher sich die Rollkörper 5 drehen und abwälzen, kann auch gewölbt sein, wie in Fig. 9 dargestellt. Ferner können die Rollkörper 5 auch konisch ausgebildet sein, wie in Fig. 10 dargestellt ist, in welchem Falle dann die mit diesen Körpern zusam menarbeitende Fläche des nicht drehenden Teils 7 entsprechend auszubilden ist. In Fig. 11 ist ein Doppelgetriebe mit zwei Sätzen von Rollkörpern 5, 5' gezeigt, welches zwei in Serie arbeitende Getriebe einheiten aufweist. Der nicht drehende Teil 7 ist hier für jede Getriebeeinheit mit einer Wälzbahn versehen und ein frei dreh barer Ring 11 wirkt für die eine Getriebe einheit als getriebener und für die andere als treibender Teil.
Jeder Rollkörpersatz ist auch hier zwischen einem treibenden Teil 3 bezw. 11, einem getriebenen Teil 11 bezw. 4 und einem nicht drehenden Teil 7 angeordnet. Mittelst des frei drehbaren Ringes 11 kön nen die Rollkörper 5, 5' zu beiden Seiten des nicht drehenden Teils 7 so verstellt wer den, dass sich die Übersetzungsverhältnisse der beiden Getriebeeinheiten im gleichen Sinne ändern und eine hohe Gesamtwirkung ergeben. Je nach Einstellung des Ringes 11 kann eine sehr grosse Übersetzung ins Schnelle oder ins Langsame erzielt werden.
Fig. 12 zeigt ein Doppelgetriebe, bei wel chem die beiden Getriebeeinheiten parallel geschaltet sind und ein Ausgleich der Ach sialdrücke erzielt ist. Der getriebene Teil 4 ist als Riemenscheibe ausgebildet. Sowohl der treibende Teil 3, als auch der getriebene Teil 4 weist zwei gegeneinander verschiebbare Teile mit Wälzbahnen auf (mit Bezug auf den ge triebenen Teil 4 ist die Verschiebbarkeit der Wälzbahnen _nicht gezeigt), die bei der Ver stellung des Übersetzungsverhältnisses ent= gegengesetzt verschoben werden. Durch die symmetrische Doppelausführung wird neben dem genannten Druckausgleich auch eine Erhöhung der übertragbaren Leistung erzielt.
Bei der in Fig. 13 und 14 dargestellten Ausführungsform ist auf einer motorisch an getriebenen Welle 31 ein als Rad ausgebil deter treibender Teil<B>33</B> vorgesehen. Auf einer gewölbten Bahn dieses Teils 33 können sich Rollkörper 35 abwälzen. Die Rollkörper 35 arbeiten mit einer Wälzbahn eines als Ring ausgebildeten Teils 59 zusammen, der in einem Gehäuse 63 in der Richtung der Welle 31 verstellbar; aber nicht drehbar angordnet ist. Die Rollkörper 35 liegen mit ihrer ge wölbten Stirnfläche auf der Wälzbahn eines als Ring ausgebildeten, getriebenen Teils 60, der an einem Radkörper 61 befestigt ist. Letzterer überträgt seine Drehbewegung auf eine in Kugellagern eines Gehäuses 63 ge lagerte Welle 62.
Die Rollkörper 35 sind mittelst Drehzapfen 36 in um Zapfen 38 schwenkbar angeordneten Stücken 37 dreh bar gelagert. Die Lagerstücke 37 sind zwi schen Führungsflächen 39 eines an der Kraft übertragung nicht teilnehmenden Drehkör pers 40 radial verschiebbar angeordnet, so dass sie sich leicht um ihre Zapfen 38 dre hen können. Diese Anordnung ermöglicht eine Verstellung der Rollkörperachse in einer die Getriebeachse und die Rollkörper- achse enthaltenden Ebene. Der die Roll- körper 35 tragende Drehkörper 40, welcher die Nabe des Teils 33 umschliesst, ist im freien Ende einer Büchse 42 drehbar gelagert, welch letztere im Gehäuse 63 gelagert ist.
Die Büchse 42 ist in der Richtung der Welle 31 im Gehäuse 63 verschiebbar, und zwar dient zu diesem Zwecke ein am Umfang der Büchse 42 angeordnetes Gewinde, mit wel chem eine Mutter 45 in Eingriff steht. Letz tere ist drehbar im Gehäuse 63 angeordnet. Durch Drehen der Mutter 45 kann die Büchse 42 verstellt werden, wobei auch ein Kugel lager 48 mitgenommen wird, das eine Büchse 44 auf der Welle 31 mitverschiebt. Die Büchse 44 wird mittelst eines Keils von der Welle 31 aus angetrieben. Sie ist in der Büchse 42 gelagert und greift mittelst Ku geln 50 in den Teil 33.
Die Nute, in wel cher die Kugeln 50 zwischen Stirnflächen des Teils 33 und der Büchse 44 liegen, ist schraubenartig um die Welle 31 angeordnet und besitzt in einem Teil Linkssteigung und in einem Teil Rechtssteigung, so dass beim Drehen der Welle 31 in der einen oder an dern Drehrichtung der treibende Teil 33 mitgenommen und gegen die Rollkörper 35 gedrückt wird. Eine Feder 49, die zwischen dem Kugellager 48 und dem treibenden Teil 33 liegt, sichert gute Berührung der Roll- körper 35 mit den Teilen 33, 59 und 60, so dass schon beim Ingangsetzen des Getriebes eine gewisse Reibung vorhanden ist. An der Büchse 42 sind Lager 53 vorgesehen, in denen Winkelhebel 52 mittelst Zapfen drehbar ge lagert sind.
Die Winkelhebel 52 tragen je eine Rolle 55, die sich gegen den Deckel 58 des Gehäuses 63 abstützen, sowie eine zweite Rolle 56, die gegen einen Ring 57 anliegt, welcher verschiebbar im Gehäuse 63 ange ordnet ist und den nicht drehenden Teil 59 in der achsialen Richtung des Getriebes ver stellen kann.
Beim Drehen der Welle 31 wird der als Rad ausgebildete, treibende Teil 33 mittelst der Kugeln 50 mitgenommen. Die Roll- körper 35 umkreisen die Getriebeachse und wälzen sich dabei auf der Wälzbahn des nicht drehenden Teils 59 ab. Dabei treiben die Rollkörper 35 den als Ring ausgebildeten Teil 60 und damit die getriebene Welle 62. Wird die Mutter 45 gedreht, so wird die Büchse 42 achsial verschoben; dabei schwin gen die Winkelhebel 52 aus, zum Beispiel in die in Fig. 13 punktiert gezeigte Lage. Der Ring 57 und damit der nicht drehende Teil 59 Werden achsial entgegengesetzt ver schoben wie die Büchse 42, und es werden auch die Rollkörper 35 verstellt, so dass' die für die Bewegungsübertragung wirksamen Radien in ihrer Länge geändert werden und damit auch das Übersetzungsverhältnis.
Auch hier ist innerhalb des gegebenen Verstellungsbereiches ein allmählicher über- gang von einem Übersetzungsverhältnis zum andern möglich. Wird zum Beispiel die Büchse 42 durch Drehen der Mutter 45 nach links (Fig. 13) verschoben, so werden die Rollkörper 35 auf der anliegenden Seite ebenfalls nach links verschoben, da die Be wegung durch das Kugellager 48 und die Feder 49 auf die Nabe des treibenden Teils 33 übertragen wird. Die Winkelhebel 52 werden dabei so ausgeschwenkt, dass die Teile 57, 59 in entsprechendem Masse nach rechts (Fig. 13) geschoben werden.
In Fig. 15 und 16 ist eine Ausführungs form gezeigt, bei welcher als Rollkörper zur Übertragung der Drehungen einer treibenden Welle 70 auf eine getriebene Welle 66 Ku- geln 68 vorgesehen sind. In der Zeichnung ist nur eine solche dargestellt; es kann aber eine beliebige Anzahl vorgesehen sein. Mit der Welle 70 dreht sich der mit ihr starr verbundene treibende Teil 69. Gegen dessen zylindrisch geformte Wälzfläche liegt die Kugel 68 an, die auf einer auf einem sich nicht drehenden, am Gehäuse 72 befestigten Teil 71 angebrachten Wälzbahn abrollt und dabei den getriebenen Teil 67 durch Abrollen auf der auf diesem Teil befindlichen Wälz- bahn mitdreht.
Die Kugel ist drehbar auf einem Zapfen 73 angeordnet, der mit einem verstärkten Ende zwischen zwei parallele Führungsflächen eines an der Kraftübertra gung nicht teilnehmenden Drehkörpers 76 hineinragt. Dadurch wird die Eigendreh achse jeder Kugel 68 so geführt, dass sie sich nur in einer diese Achse und die Getriebe achse enthaltenden Ebene verstellen kann. In ein Auge des Zapfens 73 greift ein Zap fen eines Winkelhebels 74, der auf einem Zapfen 75 des Drehkörpers 76 drehbar an geordnet ist. Der Drehkörper 76 sitzt lose. drehbar auf der Welle 70. Durch einen Stell ring 77 und durch den zylindrischen Ansatz 69 ist der Drehkörper 76 gegen achsiale Ver schiebung gesichert. Der Arm 82 des Win kelhebels 74 läuft in eine Nute 81 eines Ringes, welcher mittelst einer Büchse 79 achsial verschiebbar auf dem Drehkörper 76 sitzt.
Die Büchse 79 ist in den Deckel 72 des Gehäuses eingeschraubt und kann mit- telst eines Handrades 80 verschoben werden. Dabei wird der Winkelhebel 74 ausge schwenkt und damit auch der Drehzapfen 73 der Kugel 68. Bei der in Fig. 15 dargestell ten Lage der Teile sind die für das Über setzungsverhältnis massgebenden Radien mit x, y bezeichnet. Wird die Kugel zum Bei spiel in die Lage nach Fig. 16 eingestellt, so ändern sich die Längen der wirksamen Radien von x zu x' und von y zu y'. Mass gebend für das Übersetzungsverhältnis ist jeweils der radiale Abstand der Berührungs punkte der Kugel 68 mit dem getriebenen Teil 67 und dem sich nicht drehenden Teil 71.
Diese Ausführungsform ermöglicht so- wohl eine Änderung des Übersetzungsver hältnisses, als auch eine Änderung der Dreh richtung.
Friction change transmission. The invention relates to a friction change gearbox, in which a rotating body supported by a rotating body not participating in the power transmission is arranged between a driving, a gear and a non-rotating part and the power transmission takes place with the rolling bodies rolling on these three parts.
In a known transmission of this Gat device step-shaped rolling bodies are fixedly mounted in the rotating body, and there is a rolling path for each stage of the rolling body before present, these rolling paths correspond to various NEN transmission ratios; By coupling, it is then possible to bring into action of these rolling paths that which best corresponds to the currently desired transmission ratio. The speed of such a transmission can therefore only be changed in stages, which is why the same can only be used where one can get by with a stage speed change and an interruption in the power transmission for the purpose of changing the clutch cannot do any harm.
In a known further transmission of the type mentioned, balls are used as rolling bodies, the required specific rolling motion is achieved by attaching a fourth rolling track: In this transmission, a continuous change in the transmission ratio is possible, but only to a limited extent, since the point of contact between the ball and the driven rolling path can only move relatively moderately little due to the almost complete enclosure of the ball by the four rolling paths and an existing 'guide cage. The use of this transmission is significantly restricted by this disadvantage.
In addition, the adjustment of the translation ratio during the course is either not possible or only possible with cumbersome auxiliary devices.
In order to obtain a convenient gear change with a gradual transition from one gear ratio to the other in a friction change gear of the genus in question, according to the invention, the rolling elements, the contact surfaces of which are respectively. Rolling surfaces have continuously running profile lines in which the rotating body does not participate in the power transmission so that they are adjustable with their axes in a plane containing the transmission axis and the rolling element axis, whereby by adjusting at least one of the cooperating parts, including the rolling tracks individually and the rolling elements in their entirety are to be understood, within a given adjustment range any translation ratio can be set.
In such a transmission, for example, disc-shaped rolling elements can be used, in which a relocation of the contact point between these and the cooperating with them, correspondingly wide rolling path over the area of the entire rolling element diameter is possible. Furthermore, rolling bodies with a more spherical shape can also be used, which are stored by means of pins in the rotating body that does not participate in the power transmission. When using such rolling bodies, advantageous conditions are obtained for those cases in which the secondary number of revolutions has to be regulated downwards from a greatly reduced maximum height.
In the accompanying drawings, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically and by way of example, namely: FIG. 1 shows an axial section through a first embodiment; Fig. 2 is a side view thereof; 3 and 4 show details in ver different worklabs; FIGS. 5 and 6 show schematically the mode of operation of a roller body; 7 to 16 schematically show further embodiments of the subject matter of the invention. In the embodiment according to FIGS. 1 to 4, 1 denotes a drive shaft and 2 a driven shaft. A driving part 3 is firmly seated on the shaft 1 and a driven part 4 is arranged on the shaft 2 concentrically to the driving part 3. An annular, non-rotating part 7 is attached to part 8 of a housing 6.
Disk-shaped roller bodies 5 are arranged between the driving part 3, the driven part 4 and the non-rotating part 7. The driving part 3 and the operated part 4 are designed here as wheels and each have a rolling path on which the rolling elements 5 roll with their edge. The non-rotating part 7 has a wide annular surface with which the rolling elements 5 are in contact with an existing flat curved end face on them and on which the rolling elements rotate and roll when the transmission is running. Each rolling body 5 has a pivot pin 12 which engages in a radial slot 10 of a rotating body 11 not participating in the power transmission.
This prevents any setting of the roller body 5 which is adjustable in a plane containing the gear axis and the roller body axis, which is inadmissible for the transmission of force. Neither an incorrect setting of the inherent axis of rotation (axis x-x in Fig. 3 and 4) of the same, nor a change in the mutual distance can take place. The driving shaft 1 is mounted in a bush 14 and cannot be axially displaced against it. The sleeve 14 is built into the housing part 8 with a thread 13 and is arranged axially displaceable with respect to the housing.
A helical spring 15 rests against the sleeve 14, which is supported at the other end on the housing part 8 and strives to rotate the sleeve 14 and thus to the left together with the shaft 1 and the driving part 3, viewed in FIG to move. The thread 13 is not self-locking, where it can be displaced through the sleeve 14 by an axial pressure acting on it. An adjusting ring 16 is screwed onto the housing part 8, against which a flange of the bushing 14 rests.
This adjusting ring serves to limit the axial displacement of the sleeve 14 in the direction to the left, the left end position can be relocated to any point of the adjustment path by adjusting the adjusting ring accordingly. The driven part 4 is also seated with a non-self-locking thread 17 on the shaft 2. This latter is mounted in the housing 6 and axially not displaceable. A spring 9, one end of which is attached to the driven part 4 and the other to a disk 21 fixed on the shaft 2, tends to rotate the driven part 4 on the thread of the shaft 2 and against the rolling elements 5 to slide to the left.
As a result, the rolling elements are always kept in contact with parts 3, 4 and 7 even when the gear unit is at a standstill, for the purpose of reliable starting.
Fig. 1 shows the special position in which the axis of rotation of the rolling bodies 5 is parallel to the axis of the shafts 1, 2 and the point of contact of the bodies 5 with the non-rotating part 7 falls within the axis of rotation of the rolling bodies. When rotating the drive shaft 1, and thus the driving part 3, the rolling elements 5 in contact with the latter are also rotated. The action of the springs 15, 9 and the threads 13, 17 ensures that when the gear unit starts up, sliding of the rolling elements 5 at their point of contact with the parts 3, 7, 4, which prevents the transmission of motion, is excluded. The rolling body 5 rotate on the non-rotating part 7 about their own rotation axis and remain in place.
In this case, the pitch circle radius, that is, the distance between the point of contact of the rolling body 5 with the non-rotating part 7 of its geometric axis is zero; so that in this particular case there is no progressive rolling movement of the rolling bodies 5 on the part 7, but only a rotation of these bodies about the mentioned contact point. In contrast, the rolling elements 5 roll with their edge on the rolling path of the driven part 4 and also set it in motion. In all other positions of the parts, such as those shown for example in Fig. 3 to 6, on the other hand, the rolling elements 5 not only on the parts 3 and 4, but also on the non-rotating part 7 from a progressive rolling motion, the speed of which depends on the size of the pitch circle radius.
The driven part 4 transmits its movement in all cases with mediation of the thread 17 on the shaft 2. Here, the thread 17 causes an axial force component to occur, which, like the spring 9, presses the driven part 4 against the rolling body 5 and in whose points of contact with parts 3, 4 and 7 produce the necessary sliding resistance. The pitch of the thread 17 is adapted to the size of the sliding resistance required. The compressive force exerted by the driven part 4 against the roller body 5, denoted by Q in FIG. 6, is always proportional because it is caused by the transmission force itself.
The tension of the spring 15 is selected so that 'the pressure force P (Fig. 6) with which the driving part 3 is pressed against the rolling element 5, resulting from it, becomes the maximum circumferential force that can be transmitted at the point of application of this force P . corresponds to a certain available drive torque, is in the same ratio as the compressive force Q exerted by the driven part 4 to the circumferential force acting simultaneously with Q in its point of application, apart from a deviation that is to be kept in practice, which depends on the variability of the Spring tension in relation to the adjustment path stirs.
For the two forces P and Q 'bil the rolling body 5. with respect to their point of contact z (Fig. 6) with the part 7 two-armed lever. The static moments of these forces are opposite to one another and aim to adjust the rolling elements in the radial slots 10 so that there is equilibrium between these moments. If the static moment of the force Q is less than that of the force P, the overweight of the latter strives to push the part 3 together with the shaft 1 and the sleeve 14 to the left, where the driven part 4 to the right (Fig. 6) recedes.
But since the axial displacement of the sleeve 14 to the left is limited by the stop of the adjusting ring 16, all parts remain in the position determined by this stop. A specific gear ratio is then set. Because the adjusting ring 16 is screwed further to the right by hand, a larger transmission ratio can be set, while a smaller transmission ratio can be set by screwing it further to the left.
If, on the other hand, the static moment of the force Q is greater than that of P, that is, the load has become so great that the available drive moment is exceeded with the existing gear ratio, then the excess weight of the static moment of Q causes the driven part 4 to the left, wherein the driving part 3 is moved together with the shaft 1 and the sleeve 14 to the right. The spring 15 is compressed and the bushing 14 is lifted from the stop of the adjusting ring 16. With reference to FIGS. 5 and 6, the processes that take place on the rolling elements 5 will now be explained in more detail. Before the adjustment, the roller bodies 5 should be in the position shown in FIG. 6 by solid lines.
The point of contact of the roller body shown with the non-rotating part 7 is z. The lever arms of the pressure forces P and Q in relation to this point of contact are x and y, which are also the lever arms that are decisive for the transmission of force. The corresponding circumferential speeds are v1 (Fig. 5) on the driving part 3 and v2 on the driven part 4. When the static moment of the force Q is overweight, the - rolling bodies 5 rotate on their curved face so that whose axis of rotation tends more towards Q. The point of contact z is also shifted in the direction towards Q, i.e. outwards.
If it has shifted to z ver, then as a result of a change in the lever arms, which are now x 'and y', equilibrium has arisen between the static moments of the forces P and Q and the rolling bodies 5 remain in the position shown in FIG dashed lines indicated location. The peripheral speed of the driven part 4 is now v2 '(FIG. 5). This has changed compared to its previous value v2 in exactly the same, but inversely, ratio as the force Q, or the load acting on the shaft 2. The drive torque acting on shaft 1. has remained the same.
If a load limit given by the tension of the spring 15 is exceeded (based on the drive shaft), the transmission ratio is automatically adjusted in the sense of increasing it until the load is again in the correct ratio to the drive torque. If the load on the driven side is reduced again, the reverse adjustment process takes place, but only as far as the sleeve 14 is open to the left, that is, only until it is not on the stop of the adjusting ring 16.
The in Figs. 1, 3, 5 and 6 dargestell th positions of the parts 3, .1 and 5 correspond to a translation from the driving to the driven part in the slow, while Fig. 4 shows the setting for a translation into high speed.
The fact that the end face of the rolling body 5 is limited within the Verstellbereicbes of their Berührungspunk tes with the rolling path of the fixed part 7, by a continuously extending profile line, here a curve causing the curvature, and that this end face with a wide rolling path of part 7 to cooperates, and that the point of contact z of the rolling body 5 with the non-rotating part 7 can be moved within the entire rolling body diameter, it is possible to gradually change the transmission ratio even during the course and without interrupting the power transmission to the greatest extent To accomplish limits.
In the embodiment of Fig. 1, the drive torque itself can be used for the automatic adjustment of the transmission ratio instead of the torque of the spring 15 when the driving part 3 with non-self-locking Ge thread is placed on the shaft 1, that is in a similar way to the driven part 4 on the shaft 2.
If you want to completely do without the automatic adjustment of the transmission ratio, the adjusting ring 16 and the spring 15 can be omitted, but it must be ensured that the bushing 14 can be regulated by hand, and that its thread 13 is self-locking. The pressing together of the parts 3, 4, 5 and 7 required for the transmission of force is then provided solely by the force Q for all three points of contact that are considered with respect to each of the rolling bodies 5.
7 and 8 show how the parts 3, 4 and 7 can also be arranged differently with respect to one another than is shown in FIGS. 1 to 6. Since the driving part is denoted by 3, the driven part by 4 and the non-rotating part by 7, the meaning of these arrangements is readily understandable.
The path of the non-rotating part 7, on which the rolling bodies 5 rotate and roll, can also be curved, as shown in FIG. 9. Furthermore, the rolling bodies 5 can also be conical, as shown in FIG. 10, in which case the surface of the non-rotating part 7 that works together with these bodies is to be designed accordingly. In Fig. 11, a double transmission with two sets of rolling bodies 5, 5 'is shown, which has two units working in series. The non-rotating part 7 is provided here for each gear unit with a rolling track and a freely rotating ble ring 11 acts for a gear unit as a driven and for the other as a driving part.
Each set of rollers is also here between a driving part 3 BEZW. 11, a driven part 11 respectively. 4 and a non-rotating part 7 arranged. By means of the freely rotatable ring 11, the rolling elements 5, 5 'on both sides of the non-rotating part 7 can be adjusted so that the transmission ratios of the two gear units change in the same way and result in a high overall effect. Depending on the setting of the ring 11, a very large translation into fast or slow can be achieved.
Fig. 12 shows a double transmission, in wel chem the two transmission units are connected in parallel and a compensation of the Ach sialdrucke is achieved. The driven part 4 is designed as a belt pulley. Both the driving part 3 and the driven part 4 have two mutually displaceable parts with rolling tracks (with reference to the driven part 4, the displaceability of the rolling tracks is not shown), which are moved in opposite directions when the gear ratio is adjusted . In addition to the aforementioned pressure equalization, the symmetrical double design also increases the transferable power.
In the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, a driving part 33 designed as a wheel is provided on a motor-driven shaft 31. Rolling bodies 35 can roll on a curved path of this part 33. The rolling bodies 35 cooperate with a rolling track of a part 59 designed as a ring, which is adjustable in a housing 63 in the direction of the shaft 31; but is not rotatably arranged. The roller bodies 35 lie with their curved end face on the rolling track of a ring-shaped, driven part 60 which is attached to a wheel body 61. The latter transmits its rotary motion to a shaft 62 supported in ball bearings of a housing 63.
The rolling bodies 35 are rotatably mounted by means of pivot pins 36 in pieces 37 pivotably arranged about pins 38. The bearing pieces 37 are arranged between rule guide surfaces 39 of a rotating body 40 not participating in the power transmission so that they can easily rotate about their pins 38. This arrangement enables the rolling body axis to be adjusted in a plane containing the gear axis and the rolling body axis. The rotating body 40 carrying the rolling bodies 35, which encloses the hub of the part 33, is rotatably mounted in the free end of a bushing 42, the latter being mounted in the housing 63.
The sleeve 42 is displaceable in the direction of the shaft 31 in the housing 63, and that is used for this purpose a thread arranged on the circumference of the sleeve 42, with wel chem a nut 45 is in engagement. The latter is rotatably arranged in the housing 63. By turning the nut 45, the bushing 42 can be adjusted, a ball bearing 48 also being taken along, which moves a bushing 44 on the shaft 31. The sleeve 44 is driven from the shaft 31 by means of a wedge. It is stored in the sleeve 42 and engages with the part 33 by means of balls 50.
The groove in which the balls 50 lie between the end faces of the part 33 and the sleeve 44 is arranged helically around the shaft 31 and has a left-hand slope and a right-hand slope in one part, so that when the shaft 31 rotates in one or the other on the other direction of rotation of the driving part 33 is taken and pressed against the rolling body 35. A spring 49, which lies between the ball bearing 48 and the driving part 33, ensures good contact between the rolling bodies 35 and the parts 33, 59 and 60, so that a certain amount of friction is already present when the gear is started. On the sleeve 42 bearings 53 are provided, in which angle levers 52 are rotatably supported by means of pins ge.
The angle levers 52 each carry a roller 55 which are supported against the cover 58 of the housing 63, and a second roller 56 which rests against a ring 57 which is slidably arranged in the housing 63 and the non-rotating part 59 in the axial Can adjust the direction of the transmission.
When the shaft 31 rotates, the driving part 33, designed as a wheel, is carried along by means of the balls 50. The rolling bodies 35 encircle the transmission axis and roll on the rolling path of the non-rotating part 59 in the process. The rolling bodies 35 drive the part 60, which is designed as a ring, and thus the driven shaft 62. If the nut 45 is rotated, the bushing 42 is axially displaced; while the angle lever 52 swings out, for example in the position shown in dotted lines in FIG. The ring 57 and thus the non-rotating part 59 are axially opposite ver pushed as the sleeve 42, and the rolling elements 35 are adjusted so that 'the effective radii for the transmission of motion are changed in length and thus the transmission ratio.
Here, too, a gradual transition from one gear ratio to another is possible within the given adjustment range. If, for example, the sleeve 42 is moved by turning the nut 45 to the left (Fig. 13), the rolling elements 35 on the adjacent side are also moved to the left, as the movement through the ball bearing 48 and the spring 49 on the hub of the driving part 33 is transmitted. The angle levers 52 are swiveled out in such a way that the parts 57, 59 are pushed to the right (FIG. 13) to a corresponding extent.
In FIGS. 15 and 16, an embodiment is shown in which balls 68 are provided as rolling elements for transmitting the rotations of a driving shaft 70 to a driven shaft 66. Only one is shown in the drawing; however, any number can be provided. The driving part 69, which is rigidly connected to it, rotates with the shaft 70. The ball 68 rests against its cylindrically shaped rolling surface, which rolls on a rolling track attached to a non-rotating part 71 attached to the housing 72 and thereby the driven part 67 turns by rolling on the roller path located on this part.
The ball is rotatably arranged on a pin 73 which protrudes with a reinforced end between two parallel guide surfaces of a rotating body 76 not participating in the power transmission. As a result, the inherent rotation axis of each ball 68 is guided so that it can only be adjusted in a plane containing this axis and the transmission axis. In one eye of the pin 73 engages a Zap fen an angle lever 74 which is rotatably arranged on a pin 75 of the rotating body 76 to. The rotating body 76 is loosely seated. rotatable on the shaft 70. By an adjusting ring 77 and the cylindrical extension 69 of the rotating body 76 is secured against axial displacement. The arm 82 of the Win angle lever 74 runs into a groove 81 of a ring which sits axially displaceably on the rotating body 76 by means of a sleeve 79.
The sleeve 79 is screwed into the cover 72 of the housing and can be moved by means of a handwheel 80. The angle lever 74 is pivoted out, and thus also the pivot pin 73 of the ball 68. In the position of the parts shown in FIG. 15, the radii that determine the transmission ratio are denoted by x, y. If the ball is set, for example, in the position according to FIG. 16, the lengths of the effective radii change from x to x 'and from y to y'. The decisive factor for the transmission ratio is the radial distance between the points of contact of the ball 68 with the driven part 67 and the non-rotating part 71.
This embodiment enables both a change in the transmission ratio and a change in the direction of rotation.
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