DE1102516B

DE1102516B - Ball drive

Info

Publication number: DE1102516B
Application number: DEC17282A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hellmuth Petzhold
Original assignee: FRIEDRICH CAVALLO GETRIEBE und
Current assignee: FRIEDRICH CAVALLO GETRIEBE und
Priority date: 1958-07-31
Filing date: 1958-07-31
Publication date: 1961-03-16

Description

Kugelgetriebe Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von in ihrer Übersetzung stufenlos veränderlichen Kugelgetrieben, bei denen die Kraftübertragung zwischen An- und Abtriebswelle durch nur eine Kugel erfolgt, die zwischen zwei auf den Enden dieser Wellen befindlichen Lauftrichtern verschiebbar und zugleich durch eine in der Größe steuerbare Druckkraft eingeklemmt ist.Ball transmission The present invention relates to control of continuously variable ball gears in their translation, in which the Power transmission between input and output shaft takes place through only one ball, the slidable between two funnels located on the ends of these shafts and at the same time is pinched by a pressure force that can be controlled in size.

Bei der bekannten Ausführung dieses Kugelgetriebes wird die Verschiebung der Kugel und damit die Änderung des Übersetzungsverhältnisses durch eine Steuerplatte bewirkt, die sich zwischen den beiden Lauftrichtern befindet und die Kugel allseitig umgreift. Durch Verschieben dieser Platte senkrecht zur Richtung der Achsen der Wellen wird die Lage der Kugel zwischen den Lauftrichtern und damit das Übersetzungsverhältnis geändert.In the known design of this ball drive, the displacement the ball and thus the change in the transmission ratio by a control plate causes, which is located between the two funnels and the ball on all sides encompasses. By moving this plate perpendicular to the direction of the axes of the Waves is the position of the ball between the funnels and thus the transmission ratio changed.

Obwohl die bekannte Anordnung störungsfrei arbeitet, sind mit ihr jedoch verschiedene Nachteile verbunden.Although the known arrangement works without interference, are with her however, associated with various disadvantages.

Die erfindungsgemäße Anordnung will diese beseitigen. Sie erreicht dies dadurch, daß die Kugelverschiebung durch die Achsen der als Hohlwellen ausgebildeten An- und Abtriebswellen vermittels eines oder zweier axial verschiebbarer Steuerstifte erfolgt, die in der An- oder/und Antriebswelle angebracht sind.The arrangement according to the invention aims to eliminate this. You achieved this is because the spherical displacement through the axes of the hollow shafts Input and output shafts by means of one or two axially displaceable control pins takes place, which are mounted in the input and / or drive shaft.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist an Hand der Abbildungen in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Abb. 1 Getriebeschema mit Steuerstiften auf der An- und Abtriebsseite, Abb. 2 Getriebeschema mit Steuerstiften auf der An- und Abtriebsseite, von denen einer durch Federkraft betätigt wird, Abb. 3 Getriebeschema mit Rotationskörpern zwischen Kugel und Steuerstiften: Bei dem Kugelgetriebe mit -nur einer zentralen, an der Eigendrehung nicht gehinderten Kugel liegt die Polachse der Kugeldrehung parallel zu den Lauftrichterwellen.The device according to the invention is based on the figures in one Embodiment shown. Fig. 1 Gear scheme with control pins on the Input and output side, Fig. 2 Gearbox diagram with control pins on the input and output side, one of which is actuated by spring force, Fig. 3 Gearbox diagram with rotating bodies between ball and control pins: In the case of the ball drive with -only one central, The polar axis of the rotation of the sphere is located on the sphere that is not prevented from turning parallel to the funnel shafts.

Wird, wie bei der bekannten Ausführung, die Kugelverschiebung durch eine zwischen den Lauftrichtern angeordnete Steuerplatte vorgenommen, so hat die Ku= gel an der Stelle, wo sie die Steuerplatte berührt, ihre größte Umfangsgeschwindigkeit. Da an der Berührungsfläche zwischen Kugel und Steuerplatte ein gewisser Steuerdruck herrscht, würde die Verwendung einer Gleitlagerung zu große Bremskräfte auf die Kugel und somit eine erhebliche Verschlechterung des Getriebewirkungsgrades ergeben. Man muß daher zweckmäßig zwischen Steuerplatte und übertragungskugel ein Kugellager anordnen, das mit seinem Außenring in der Steuerplatte sitzt und mit seinem Innenring die Übertragungskugel umgreift.As in the known design, the ball displacement is carried out made a control plate arranged between the funnels, the Ball at the point where it touches the control plate, its greatest peripheral speed. There is a certain control pressure at the contact surface between the ball and the control plate prevails, the use of a plain bearing would exert too great a braking force on the Ball and thus result in a considerable deterioration in the efficiency of the transmission. It is therefore appropriate to have a ball bearing between the control plate and the transmission ball arrange that sits with its outer ring in the control plate and with its inner ring encompasses the transmission ball.

Die Verwendung eines Kugellagers ergibt aber gewisse konstruktive Schwierigkeiten. Der radialen Verschiebung entspricht eine Kugelverschiebung in axialer Richtung. Die Kugel darf also im Innenring des Kugellagers nur mit entsprechend loser Toleranz gefaßt werden, so daß also die für den Innenring übliche feste Kugellagerfassung nicht angewendet werden darf.However, the use of a ball bearing results in certain constructive features Trouble. The radial displacement corresponds to a spherical displacement in axial direction. The ball may only be in the inner ring of the ball bearing accordingly loose tolerance, so that the usual fixed ball bearing mount for the inner ring may not be used.

Hierdurch entsteht der Nachteil, daß die Mitnahme des Kugellager-Innenringes durch @die Kugel nicht durch Festsitzverbindung, sondern nur durch eine punktförmig wirkende Reibungskraft erfolgt. Diese Reibungskraft ist abhängig von dem Steuerdruck zur Verschiebung der Kugel. Bei geringem Steuerdruck, wenn keine Drehzahländerung vorgenommen wird, ist die Reibungskraft zwischen -Übertragungskugel und Kugellager-Innenring sehr gering, so daß zwischen beiden Teilen leicht ein Schleifen gegeneinander mit schnellem Verschleiß eintritt, was sehr nachteilig ist. Auch wenn man zur Fassung der Kugel in der Steuerplatte ein seitlich verschiebbares Rollenlager verwendet, ist es nicht möglich, die Kugel im Innenring des Lagers mit Festsitz zu fassen, denn dann- würde die Kugel keine allseitige Lauffreiheit mehr haben, so daß die Kraftübertragung stets auf den gleichen Laufkreisen der Kugel vorgenommen wird, was zu schnellem Vers chfeiß führt, und außerdem schwingt die Polachse während der Kugelverschiebung .etwas. Wenn sie aber an dieser Schwingung verhindert wird, tritt eine Verschleißvergrößerung zwischen Kugel und Lauftrichter auf.This has the disadvantage that the ball bearing inner ring is entrained by @the ball not by an interference fit connection, but only by a punctiform connection acting frictional force takes place. This frictional force depends on the control pressure to move the ball. At low control pressure, if no speed change is made, is the frictional force between the transmission ball and the ball bearing inner ring very small, so that between the two parts a grinding against each other is easy rapid wear occurs, which is very disadvantageous. Even if you get up to speed the ball in the control plate uses a laterally movable roller bearing, it is not possible to hold the ball in the inner ring of the bearing with a tight fit, because then the ball would no longer have any freedom of movement on all sides, so that the Power transmission is always carried out on the same running circles of the ball, which leads to quick failure, and also the polar axis oscillates during the Ball displacement .something. But if it is prevented from this vibration, kick an increase in wear between the ball and the funnel.

Bei dem Kugelgetriebe stehen der Regelbereich, der Lauftrichterwinkel, der Kugeldurchmesser und der Spalt zwischen den Lauftrichtern zur Aufnahme des Steuerschiebers in festen mathematischen Beziehungen zueinander.In the case of the ball drive, the control range, the funnel angle, the ball diameter and the gap between the funnels to accommodate the control slide in fixed mathematical relationships to one another.

Je kleiner der Lauftrichterspalt ist, desto spitzer können bei gleichem Regelbereich die Lauftrichter ausgeführt werden. Je spitzer aber die Lauftrichter sind, desto kleiner ist bei gleichem Übertragungs-Drehmoment die axial erforderliche Anpreßkraft, desto kleiner die Gesamtabmessung des Getriebes und desto besser sein Wirkungsgrad.The smaller the funnel gap, the more pointed it can be Control range the funnel run. But the more pointed the funnel are, the smaller is the axially required contact pressure with the same transmission torque, the smaller the overall dimensions of the gearbox and the better its efficiency.

Bei Verwendung einer Steuerplatte zwischen den Lauftrichtern ist die Breite des Trichterspaltes durch den erforderlichen Axialhub der Kugel automatisch festgelegt, so daß die durch Trichterspaltverminderung theroretisch mögliche Verbesserung der Gesamtanordnung praktisch nicht durchführbar ist.When using a control plate between the funnels, the Width of the funnel gap automatically due to the required axial stroke of the ball determined, so that the theoretically possible improvement by reducing the funnel gap the overall arrangement is practically not feasible.

Erfindungsgemäß wird die Verschiebung der Kugel 1, die durch die Lauftrichter 4 gefaßt wird, durch Steuerstifte 5 vorgenommen, die, in axialen Bohrungen der Wellen 2 und 3 laufend, die Kugel 1 mit ihren Stirnseiten berühren und bei ihrer Axialbewegung entlang den Lauftrichter-Erzeugenden verschieben und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ändern.According to the invention, the displacement of the ball 1 by the funnel 4 is taken, made by control pins 5, which, in axial bores of the shafts 2 and 3 running, touching the ball 1 with its end faces and during its axial movement move along the funnel generating line and thus the transmission ratio change the gearbox.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Steuerung tritt die Berührung zwischen Steuerorgan und Kugel genau in der Polachse der Kugel auf, also dort, wo ihre Drehgeschwindigkeit gleich Null ist. Auch wenn sich die Steuerstifte nicht in den Wellenachsen drehen können, tritt zwar unterschiedlich entsprechend der jeweiligen Lage der Kugel zwischen den Lauftrichtern aber stets nur in unwesentlicher Größenordnung eine Gleitbewegung zwischen Kugel und Steuerstiften auf, da die Relativbewegung zwischen Kugel und Steuerstiften viel geringer ist als bei der bekannten Ausführung, wo die Kugel außen am Schieber gefaßt wird. Da aber erfindungsgemäß die Steuerberührung in oder nahe der Polachse der Übertragungskugel stattfindet, wird sie durch die Steuerkraft in der Drehung nicht abgebremst, so daß keine Wirkungsgradverschlechterung des Getriebes stattfindet.The inventive arrangement of the control makes contact between the control element and the ball exactly in the polar axis of the ball, i.e. where their rotation speed is zero. Even if the control pins are not can rotate in the shaft axes, although occurs differently according to the respective However, the position of the ball between the funnels is always only insignificant a sliding movement between the ball and the control pins, as the relative movement between ball and control pins is much less than in the known version, where the ball is caught on the outside of the slide. Since, however, according to the invention, the control contact takes place in or near the polar axis of the transmission sphere, it is determined by the Control force in the rotation is not braked, so that no deterioration in efficiency of the transmission takes place.

Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Steuerschieber zwischen den Lauftrichtern entfällt, ist es möglich, den Spalt 6 zwischen den Lauftrichtern 4 auf ein unwesentliches Minimum zu reduzieren. Bei konstruktiv gleichen Verhältnissen erzielt man bei der erfindungsgemäßen Anordnung einen bedeutend größeren Regelbereich gegenüber der bekannten Ausführung, da eine der Spaltverringerung entsprechende Lauftrichterverlängerung möglich ist.Since in the arrangement according to the invention, the control slide between If the funnels are omitted, it is possible to use the gap 6 between the funnels 4 to an insignificant minimum. With the same constructive conditions a significantly larger control range is achieved with the arrangement according to the invention compared to the known design, since one of the gap reduction corresponding Funnel extension is possible.

Bei Verwendung von einem Steuerstift auf jeder Getriebeseite (Abb. 1) ist es erforderlich, die Bewegung beider Stifte gleichförmig miteinander zu kuppeln, was ohne weiteres möglich ist, jedoch gewisse konstruktive Aufwendungen erfordert.When using a control pin on each gear side (Fig. 1) it is necessary to uniformly couple the movement of both pins with each other, which is easily possible, but requires certain constructive efforts.

Die Kugel hat entsprechend dem Gesetz des geringsten Widerstandes das Bestreben, sich in ihrer Lage selbsttätig so einzustellen, daß die Abtriebsdrehzahl ein Minimum wird. Unter Ausnutzung dieses selbsttätigen Einstellungsbestrebens der Kugel genügt ein Steuerstift auf der Antriebsseite des Getriebes zur Drehzahländerung. Bei der Anordnung mit nur einem Steuerstift hat man jedoch keinen Einfluß auf die Schnelligkeit der Steuerung in der einen Richtung, da die Rücklaufgeschwindigkeit der Kugel entlang den Lauftrichter-Erzeugenden in wesentlichem Maße von der jeweiligen Belastung des Getriebes abhängt.The ball has according to the law of least resistance the endeavor to automatically adjust their position so that the output speed becomes a minimum. Taking advantage of this automatic adjustment effort of the Ball, a control pin on the drive side of the gearbox is sufficient to change the speed. In the arrangement with only one control pin, however, you have no influence on the Speed of control in one direction, as the reverse speed of the ball along the funnel generators to a considerable extent from the respective Load on the transmission depends.

Statt bei Verwendung von zwei Steuerstiften diese in ihrer Axialbewegung miteinander zu kuppeln, wird in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abb. 2) der eine der beiden Steuerstifte durch die Kraft einer Feder 7 gegen die Kugel gedrückt. Dadurch wird die Kugel zwangläufig in beiden Richtungen gesteuert, auch wenn der Steuerantrieb nur über den nicht gefederten Steuerstift erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein- oder beidseitig zwischen Kugel und Steuerstift ein Rotationskörper 8 angeordnet (Abb. 3), der in dem Steuerstift drehbar gelagert ist. Dadurch wird der bei relativ zur Hohlwelle nicht drehbaren Steuerstiften auftretende Nachteil vermieden, daß ein Verschleiß erzeugendes Gleiten zwischen Steuerstift und Kugel erfolgt. Es tritt vielmehr eine Abrollung ein, wodurch zugleich der Wirkungsgrad verbessert wird.Instead of using two control pins these in their axial movement Coupling with each other is in a special embodiment of the invention (Fig. 2) one of the two control pins by the force of a spring 7 against the ball pressed. This inevitably steers the ball in both directions, too if the control drive takes place only via the non-spring-loaded control pin. In a Another embodiment of the invention is one or both sides between the ball and control pin a rotary body 8 arranged (Fig. 3), which is in the control pin is rotatably mounted. As a result, the is not rotatable relative to the hollow shaft The disadvantage that occurs with control pins is avoided that sliding causing wear takes place between control pin and ball. Rather, there is an unwinding, as a result of which at the same time the efficiency is improved.

Die erfindungsgemäße Ausführung verbessert gegenüber der bekannten Ausführung den Wirkungsgrad des Kugelgetriebes durch die in den Kugelangriffspunkten reibungstechnisch überlegene Axialsteuerung der Kugel gegenüber deren Radialsteuerung und durch die Spaltverminderung zwischen den Lauftrichtern. -The embodiment according to the invention is improved over the known Execution of the efficiency of the ball gear through the in the ball attack points In terms of friction, superior axial control of the ball compared to its radial control and by reducing the gap between the funnels. -

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Ball transmission, in which the power transmission between Input and output shaft is carried out by just one ball, which is between two on the ends these shafts located funnels is displaceable, characterized in that that in the axes of the hollow shafts (2, 3) Control pins (5) touching the ball (1) on one or both sides for change the points of engagement of the ball in the funnels (4) are axially displaceable.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that when using two Control pins (5) counteract one of them by the force of a spring (7). the Ball is pressed.

3. Transmission according to claim 1 and 2, characterized in that that between the ball (1) and the control pin (5) a rotary body transmitting the axial pressure (8) is rotatably mounted. Publications considered: German Patent Specifications No. 864 021, 720 240; British Patent No. 798,263; Workshop books, booklet 96, F. W. S i m ou i s, "Infinitely variable gears", Springer-Verlag, Berlin 1949, pp. 24/25.