CH182150A - Wechselgetriebe. - Google Patents

Description

  Wechselgetriebe.    Die Erfindung betrifft ein Wechselge  triebe, bei welchem die Kraftübertragung  durch einen Kranz von Rollkörpern vermit  telt wird, welche zwischen einem treiben  den, einem getriebenen und einem festen oder  sich drehenden Teil angeordnet sind.  



  Die Erfindung besteht darin, dass die  Rollkörper Kegelkörper sind, welche mit  ihren zur Achse des treibenden Teils geneig  ten Achsen von einem     Ringteil    zwischen zwei  Führungsorganen für einen kegeligen Teil  der Kegelkörper so in Lage gehalten     sind,     dass die sich mit Punktberührung gegen den  Ringteil stützende Erzeugende eines diesem  Ringteil zugewendeten Teils der Rollkörper       ztir    genannten Achse parallel ist und die ge  genseitige Verschiebung von     Rollkörpern    und  Ringteil eine Veränderung der Geschwindig  keit des getriebenen Teils herbeiführt.  



  Bei einer ersten Ausführungsform kann  der durch einen Aussenring gebildete Ring  teil festgehalten werden, während das eine  Führungsorgan mit dem treibenden und das  andere Organ mit dem getriebenen Teil des    Wechselgetriebes verbunden ist, und bei einer  andern Ausführungsform kann das eine der       Führungsorgane    festgehalten werden, wäh  rend das andere Führungsorgan mit der trei  benden Welle und ein den Ringteil bildender       Aussenring    mit der getriebenen Welle ver  bunden ist.  



  In der     Zeichnung    sind mehrere erfin  dungsgemässe Ausführungsbeispiele darge  stellt.  



       Fig.    1 bis 4 zeigen schematisch verschie  dene Anordnungen und Ausbildungen der  vier Hauptelemente des     Erfindungsgegen-          standes;          Fig.    5 und 6 zeigen senkrechte Längs  schnitte durch zwei verschiedene Wechselge  triebe, wobei       Fig.    7 bis 9 zugehörige Abwicklungen  von sich berührenden Teilen darstellen, und       Fig.    10 einen Längsschnitt durch eine  Variante der zweiten Ausführungsform des  Wechselgetriebes zeigt.  



  Nach     Fig.    1 ist der Rollkörper 1 ein  Doppelkegel, dessen Fläche 1' zwischen den      Führungsorganen 2 und 3 und dessen Flä  chen     12    mit Punktberührung von der Innen  fläche     eines        Ringes    4 geführt sind. Die Füh  rungsfläche des     Führungsorganes    3 bildet  hier eine zur Getriebeachse x-x senkrecht  stehende Ebene y-y, und die die Ringfläche  jeweilen berührende Erzeugende steht recht  winklig auf dieser Ebene, das heisst sie liegt  parallel zur Getriebeachse. Der in einer Ra  dialebene gemessene Krümmungsradius r der  äussern Kegelfläche 12 ist stets kleiner bezw.

    höchstens gleich dem Innenradius     B    des Rin  ges 4, das heisst die äussere Kegelfläche darf  sich höchstens bis zur Mittelebene Y-Y aus  dehnen.  



  Steht nach Fig. 2 die genannte Erzeu  gende nicht rechtwinklig zur Arbeitsfläche  des     Führungsorganes    3 und treffen sich die  Erzeugenden der beiden Kegelflächen 11 und  12 unter spitzen Winkeln, so darf die äussere  Kegelfläche 12 nur bis zur Ebene Y-Y rei  chen und von dort muss der Übergang zur  Kegelfläche 11 beispielsweise als Kugelfläche       14    ausgebildet sein, deren Radius kleiner ist  als     R.     



  Um gegenüber den Rollkörperformen nach  Fig. 1 und 2 den Übersetzungsbereich zwi  schen treibendem und getriebenem Teil ver  grössern zu können, können die Rollkörper       mit    einem     dünneren,    den Führungsorganen 2,  3     anliegenden    Kegel und einem scheibenför  migen Kopf 15 nach Fig. 3 versehen sein.  Endlich können auch die Kegelflächen 11 mit  passenden Verzahnungen 16 wie nach Fig. 4  versehen sein, wobei an beiden     Rändern    die  ursprüngliche glatte Fläche beibehalten ist,  um die Lage der Rotationsachsen der     Roll-          körper    besser zu sichern. Durch diese Verzah  nungen wird auch ein geringerer Achsial  druck nötig, um die Bewegung der Teile zu  übertragen.

    



  Ein gleichmässiger Kontakt zwischen       Rollkörpern    und Aussenring, sowie der nötige  Reibungsdruck auf die Arbeitsfläche des  Aussenringes 4 wird gemäss Fig. 4 durch  einen auf die Antriebswelle aufgesteckten,  frei mitdrehenden Innenring 5 erzeugt, der  durch eine Feder 7 an eine innere dritte Ke-    gelfläche 13 des gezahnten Rollkörpers 1 an  gepresst wird,     wobei    zwischen Feder und  Innenring 5 ein Kugellagerring 6 eingeschal  tet ist.  



  In Fig. 5 ist ein Getriebe dargestellt, bei  welchem das eine der Führungsorgane für  einen kegeligen Teil der Rollkörper von einem  Gehäuseteil 10 festgehalten ist, in welchem  auch das Lager 101 der Antriebswelle 8 ein  gebaut ist. Der andere, mit dem Teil 10 ver  schraubte Gehäuseteil 9 trägt eine mit einem  Handgriff 38 versehene Gewindebüchse 17,  die das koachsial zum Lager 10' angeordnete  Lager der getriebenen Welle 19 bildet. Als  das eine, festgehaltene Führungsorgan für  die     Rollkörper    dient hier ein Ring 2 mit einer  Radialebene als Führungsfläche. Das andere  Führungsorgan 3 bildet eine mit der Welle 8  aus einem Stückhergestellte Scheibe. In einer  Aussparung der flachen Gegenseite trägt  diese Scheibe ein Kugellager 26 für das Ende  der angetriebenen Welle 19.

   Der Aussenring  4 ist hier drehbar und mit einer glockenför  migen,     mittels    einem Steilgewinde 20 auf die  getriebene Welle 19 aufgeschraubten Muffe  11 fest verbunden. Diese Muffe stützt sich  einerseits durch ein Drucklager 18 gegen die  Büchse 17 und anderseits federnd gegen die  Flachseite der Scheibe 3. Die Federkraft wird  über eine Ringscheibe 13 übertragen, welche  von in der Muffe 11 untergebrachten Federn  12 und einer vom umgebogenen Rand der  Scheibe 13 gehaltenen     Kugellagerreihe    14  gegen einen auf der Welle 19 festsitzenden  Flansch     19I        angepresst    wird. Zwischen diesem  Flansch und der Flachseite der     Scheibe    3 ist  ein Kugellager 15 eingeschaltet.

   Die Federn  12 wirken der Feder 7 entgegen, und zwar  so, dass ein bestimmter Überdruck verfügbar  ist, der als Anfangsdruck auf die Rollkörper  wirkt und den nötigen Reibungsdruck für das  Anlaufen des Getriebes ergibt. Im     übrigen     ist die Wirkungsweise dieser Anordnung  derart, dass je mehr das zu übertragende  Drehmoment zunimmt, auch der     Achsial-          druck    auf das treibende     Führungsorgan    3 zu  nimmt und somit der     Anpressdruck    auf die       Rollkörper    erhöht     wird.         Dieser dem Drehmoment proportionale  Achsialdruck auf das treibende Führungs  organ 3 wird durch das Steilgewinde 20 auf  der Welle<B>19</B> erzeugt.  



  Die Rollkörper sind hier wie in Fig. 4  mit einer dritten Kegelfläche 13 versehen,  gegen welche eine ringförmige Fläche einer  durch die Feder 7 und ein Kugellager 6 ge  gen die     Scheibe    3 abgestützten Kappe     a    an  gepresst wird.  



  Die Änderung der Drehzahl der angetrie  benen Welle 19 erfolgt durch die achsiale  Verschiebung des Ringes 4 mittels Drehung  der mit selbsthemmendem Gewinde     versehe-          nen    Büchse 17 durch Handgriff 38. Die Füh  rungsorgane 2 und 3 sind hier mit spiral  förmigen Nuten 21 versehen zur Verminde  rung der rollenden bezw. Erhöhung der glei  tenden Reibung. Diese Nuten könnten natür  lich auch an den Rollkörpern 1 angebracht  sein.  



  Fig. 6 zeigt ein besonders für Kraftwagen  geeignetes Getriebe. Die allgemeine Anord  nung ist ähnlich der Anordnung von Fig. 5.  Das Lager der Antriebswelle 8 umfasst hier  ein in den Gehäuseteil 10 eingebautes doppel  tes Kugellager     l02,    doch bildet hier die Ar  beitsfläche des an diesem Gehäuseteil fest  gehaltenen Führungsorganes 2 nicht eine  Ebene, sondern eine Kegelfläche, während  die andere Arbeitsfläche auf der einen Flach  seite der Scheibe 3 liegt und in der Aus  sparung der flachen Gegenseite das Lager  26 für das Ende der angetriebenen Welle 19  angeordnet ist.

   Diese Welle lagert ausserdem  in einem in einen Gehäuseteil 28 eingebauten  Kugellager 25, wobei der Gehäuseteil 28  durch ein     zylindrisches        Zwischenstück    27  mit dem Teil 10     verbunden    ist. Ein den  Aussenring 4 tragendes Ringstück 4' ist mit  dem Flansch einer Büchse 11 fest verbun  den, welche lose auf eine mittels Nut- und  Federeingriff 37 auf der     getriebenen    Welle  19 verschiebbare, aber nicht drehbare Hülse  36 aufgeschoben ist. In vom Flansch der  Büchse 11 getragene Taschen 11' sind Fe  dern 12 eingesetzt, welche mittels einer    Ringscheibe 16 gegen ein zwischen diese  Scheibe und die Scheibe 3 eingeschaltetes  Kugellager 1 5 abgestützt sind.

   Auf an der  Hülse 36 ausgebildeten Drehzapfen 35 sind       Reibungsrollen    34 aufgesetzt, welche den von  den Federn 12 in     Richtung    auf die angetrie  bene Welle auf die Büchse 11 ausgeübten  Druck von dem mit als Rasten ausgebildeten       Einbuchtungen    112 und schrägen Bahnen 113  versehenen Rand der     Büchsennabe    auf ein  Drucklager 18 übertragen, welches gegen  einen mit einer Schneckenradzahnung     ver-          sehenen,    mittels einer     handgetriebenen     Schneckenwelle 24 einstellbaren,

   im Grund  des     glockenförmigen    Gehäuseteils 28     achsial     verschiebbar und drehbar gelagerten Ring  22 abgestützt ist. Dieser Ring und der ihm  anliegende Ring 23 besitzen nach     Fig.    7, 8  und 9 auf den einander zugekehrten Seiten  schräge Bahnen, welche beim Drehen des  Ringes 22 diesen um     einen    kleinen Betrag       achsial    verschieben können. Es ist das die  jenige Verschiebung, die     nötig    ist, um den  Ring 4 aus der Stellung der direkten Über  setzung in die Stellung, wo ein Geschwin  digkeitswechsel möglich ist, zu bringen.

   Die  Teile 3 und 4 sind nämlich auch als Rei  bungskupplung ausgebildet,     indem    das Ring  stück 4' eine Kegelfläche 42 besitzt, welche  mit einer an der Scheibe 3 ausgebildeten Ke  gelfläche     31    für die direkte Übersetzung zu  sammen arbeitet. Die     in        Fig.    9 gezeigte Stel  lung der Teile 11, 18, 22, 23, 28 und 34 ist  die Stellung für die direkte Übersetzung.  Die Rollen 34 sind hier in die Einbuchtun  gen<B>11'</B>     hineingeschoben.    Dadurch wird bei  gleichbleibendem Drehmoment der     Achsial-          druck    auf die     Rollkörper    1 ganz     bedeutend     verringert.

   Fast der ganze Druck der Federn  12 ruht nun auf der Reibungskupplung, so  dass auch die ganze Kraftübertragung durch  diese erfolgt. Der Druck der Feder 7 vermag  daher durch den Ring 5 die Rollkörper 1  ganz     wenig    von dem Führungsorgan 2 abzu  heben, so     .dass    sich diese ohne Kraftübertra  gung und Reibungsverlust     mitdrehen.    Wird  der Ring 20     wieder    in die ursprüngliche  Lage zurückgedreht, so ist das     System    wie-      der entriegelt und kann sich     wieder    in ge  nanntem Sinne     selbsttätig    dem zu übertra  genden Drehmoment unter entsprechender       Änderung    der Übersetzung anpassen.

   Die  Drehzahl kann in einem Bereich von 1 zu  1/2 variieren.  



  Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist  der Bereich des Drehzahlwechsels durch Ein  schaltung eines Stirnradgetriebes grösser ge  macht. Die     Anordnung    ist in der Haupt  sache die gleiche wie beim Beispiel nach  Fig. 6 und unterscheidet sich nur dadurch,  dass das Führungsorgan 2 nicht fest mit  dem Gehäuseteil 10 verbunden ist, sondern  auf einem     glockenförmigen,        konzentrisch    zur  Antriebsachse sich drehenden Körper 33 an  gebracht ist, welcher mittels einer Innenver  zahnung und teilweise im Gehäuseteil 10,  teilweise in einem Stützring 39 gelagerten       Zahnkolben    40 mit einem auf der Antriebs  welle festsitzenden Sonnenrade 41 in An  triebsverbindung steht.

   Stützring 39 dient  gleichzeitig als Widerlager für die den  Innenring 5     stützende    Feder 7 und für das  Kugellager 42, welches den ganzen achsialen,  von den     Rollkörpern    ausgeübten Druck  durch die Achsen der Zahnkolben auf den  Gehäuseteil 10 überträgt. Durch diese An  ordnung nach Fig. 10 drehen sich die     Roll-          körper    mit kleinerer     Geschwindigkeit    um die  Achse der Antriebsachse als dies in der An  ordnung nach Fig. 5 und 6 geschieht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wechselgetriebe, bei welchem die Kraft- übertragung durch einen Kranz von Rollkör- pern vermittelt wird, der zwischen einem treibenden, einem getriebenen und einem festen oder sich drehenden Teil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Roll körper Kegelkörper sind, welche mit ihren zur Achse des treibenden Teils geneigten Achsen von einem Ringteil zwischen zwei Führungsorganen für einen kegeligen Teil der Rollkörper so in Lage gehalten sind,

   dass die sich mit Punktberührung gegen den Ringteil stützende Erzeugende eines diesem Ringteil zugewendeten Teils der Rollkörper zur genannten Achse parallel ist und die gegenseitige Verschiebung von Rollkörpern und Ringteil eine Veränderung der Ge schwindigkeit des getriebenen Teils herbei führt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Wechselgetriebe nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die als Kegel körper ausgebildeten Rollkörper je zwei mit ihren Basisflächen zusammenstossende Kegelflächen aufweisen, wovon die eine den Führungsorganen und die andere dem Ringteil anliegt. 2.

   Wechselgetriebe nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkör- per ausser den beiden Kegelflächen an den innern gegen die genannte Achse ge richteten Enden eine dritte Kegelfläche besitzen, gegen welche ein. auf die An triebswelle aufgesteckter, unter Feder druck stehender, sich frei mitdrehender Innenring angepresst wird, um die Roll- körper in gleichmässigem Kontakt mit dem äussern Ringteil zu halten. 3.

   Wechselgetriebe nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den zu sammenstossenden Kegelflächen die äussere stumpfkegelig ist und an einem seitlich gegenüber dem innern Teil der Rollkörper vorstehenden Kopf angeordnet ist, um so einen relativ grossen Regelbereich des Ge triebes zu erhalten. 4. Wechselgetriebe nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füh rungsorgane und der mit diesen zusam menwirkende kegelige Teil der Rollkörper mit Verzahnung ineinandergreifen, wo bei sich jedoch noch die Führungsorgane und der kegelige Teil mit die Verzahnung begrenzenden glatten Randflächen be rühren. 5.

   Wechselgetriebe nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Ringteil ein von einer auf der angetriebenen Welle festsitzenden Muffe getragener Aussen ring ist, wobei die Muffe mittels eines Drucklagers von einer handbedienten Büchse achsial verschiebbar gemacht ist und ein zwischen einem Rollkörperfüh- rungsorgan auf der Antriebswelle und einer Muffe eingeschaltetes, mit einer Fe dervorrichtung belastetes Drucklager den Druck auf die Rollkörper vermehrt, je grö sser die Verschiebung der Muffe in der einen Richtung ist und je mehr das Dreh moment zunimmt.

   Wechselgetriebe nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Ringteil ein mit einem Ringstück fest verbunde ner Ring ist, wobei letzteres von einem mit der angetriebenen Welle verbundenen, durch eine Federanordnung gegen ein von der treibenden Welle festgehaltenes Roll körperführungsorgan abgestützten Flansch festgehalten ist und zusammen mit dem von der Antriebswelle festgehaltenen Führungsorgan als Reibungskupplung ausgebildet ist.

   Wechselgetriebe nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbin dung zwischen Flansch und angetriebener Welle durch eine verschiebbar, aber nicht drehbar auf die angetriebene Welle auf geschobene Hülse vermittelt wird, welche mit Rollen auf einer gegen das Gehäuse' abgestützten Kugellagerscheibe abläuft und auf welcher eine mit dem unter Fe derdruck stehenden Flansch verbundene, auf der Hülse verschiebbare Büchse je nach der Drehstellung von am.Rand der Hülse, dem die genannten Rollen anliegen, ausgebildeten Vorsprüngen eine nach dem von der Antriebswelle übertragenen Mo ment sich einstellende, achsiale Stellung einnimmt,

   so dass auch .der Druck auf die Rollkörper proportional dem zu übertra genden Moment wächst oder abnimmt. Wechselgetriebe nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ver kupplung der Reibungskupplung ein zwi schen ein die Reibungsrollen abstützendes Kugellager und das Gehäuse eingeschal teter, mit Schrägbahnen versehener Ring, der mit einem ebenfalls mit Schrägbahnen zwecks achsialer Verstellungsmöglichkeit versehenen Teil zusammenwirkt und sich gegen den einen Kugellagerring abstützt, vorgesehen ist, welcher mittels Schnecken trieb von Hand einstellbar ist.

   Wechselgetriebe nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrö sserung des Bereiches des Geschwindig keitswechsels zwischen dem von der An triebswelle getragenen Rollkörperfüh- rungsorgan und .dem andern Führungsor gan ein Übersetzungsgetriebe eingeschal tet ist.