DE576485C

DE576485C - Infinitely variable friction gear change gear using pressure fluid

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Publication number: DE576485C
Application number: DEM117922D
Authority: DE
Original assignee: OTTO MOOG DR ING
Current assignee: OTTO MOOG DR ING
Priority date: 1931-12-10
Filing date: 1931-12-10
Publication date: 1933-05-11

Description

Das neue Getriebe ist ein zusammengesetztes Diskusscheibengetriebe.The new gear is a compound disc gear.

Diskusscheibengetriebe sind bekannt; sie bestehen aus zwei parallelen Scheiben mit versetzten Achsen, zwischen denen eine Rolle rechtwinklig zu den Scheibenachsen verstellt werden kann, wodurch die Drehzahl geändert wird.Disc gears are known; they consist of two parallel discs with offset axes, between which a roller is adjusted at right angles to the disk axes can be changed, whereby the speed is changed.

Die Scheiben werden gegen die Rolle gepreßt, so daß durch Reibung die Umfangskraft übertragen wird.The disks are pressed against the roller, so that the peripheral force is generated by friction is transmitted.

Es ist auch bekannt, mehrere Diskusscheiben auf der einen Seite (z. B. Abtriebsseite) mit nur einer zentral angeordneten Diskusscheibe (ζ. B. der Antriebsscheibe) zu vereinigen, damit die übertragbare Kraft größer wird.It is also known to have several disc disks on one side (e.g. output side) to unite with only one centrally arranged disc (ζ. B. the drive disc), so that the transferable force is greater.

Trotzdem haben die bisher bekannten Anordnungen keine befriedigenden Ergebnisse gezeitigt: entweder bauten sie sich im Verhältnis zu den zu übertragenden Leistungen zu groß und wurden daher zu teuer, oder sie hatten eine ungenügende Lebensdauer, weil bei allen bisher bekannten Konstruktionen wichtige Gesichtspunkte nicht beachtet worden sind.In spite of this, the arrangements known up to now do not have satisfactory results timed: either they built themselves in relation to the services to be transferred too big and therefore too expensive, or they had insufficient lifespan because in all previously known constructions, important aspects have not been taken into account are.

Um die Kraft zwischen den Diskusscheiben zu übertragen, steht nur die Reibung zur Verfügung (Reibscheibengetriebe).
Wenn man von weichen Stoffen (Leder, Holz, Fiber) für die Beläge der Reibscheiben bzw. Reibrollen absieht, die wohl eine höhere Reibungsziffer, aber eine ungenügende Verschleißfestigkeit haben und auch zu große Abmessungen für das Getriebe ergeben, dann bleibt nur übrig-, Metall auf Metall arbeiten zu lassen, wobei aber nur, Reibungsziffern von 0,01 bis o,O2 zulässig, sind, wenn man ein Gleiten verhüten will.- Um hierbei die nötige Tangentialkraft zu übertragen, müssen sehr hohe Axialpressungen der Reibscheiben gegen die Reibrolle angewendet werden, falls das Getriebe baulich nicht zu groß werden soll.In order to transfer the force between the discus disks, only the friction is available (friction disk transmission).
If you disregard soft materials (leather, wood, fiber) for the linings of the friction disks or friction rollers, which probably have a higher coefficient of friction, but insufficient wear resistance and also result in too large dimensions for the gear, then all that remains is metal to work on metal, but only coefficients of friction from 0.01 to 0.02 are permissible if you want to prevent sliding if the transmission is not to be too large.

Diese hohen Axialpressungen bedingen wiederum äußerst widerstandsfähige Baustoffe für die Reibscheiben und Reibrollen, und man kommt an den Berührungsstellen zwischen den Reibscheiben und der Rolle oftmals auf Flächenpressungen bis 6000 kg pro Quadratzentimeter, eine Beanspruchung, der bei gleichzeitiger hoher Umfangsgeschwindigkeit nur der beste gehärtete Chromnickelstahl gewachsen ist. Sicherheitshalber kann man mit dieser Flächenpressung höchstens bis zur Hälfte der Streckgrenze gehen, die bei dem vorgenannten Baustoff bei 12 000 bis 16 000 kg pro Quadratzentimeter liegt.These high axial pressures, in turn, require extremely resistant building materials for the friction disks and friction rollers, and you often come to the points of contact between the friction disks and the roller on surface pressures of up to 6000 kg per square centimeter, a load that with high peripheral speed at the same time, only the best hardened chrome-nickel steel has grown. To be on the safe side, this surface pressure can only be used up to Half of the yield point go, that of the aforementioned building material at 12,000 to 16,000 kg per square centimeter.

Unter dieser hohen Beanspruchung bildet sich an der Berührungsstelle der Reibrolle eine elastische Fläche aus (Hertzsche Gleichungen) , die z. B. bei einer Reibrolle von 50 mm Durchmesser und 10 mm Höhe eine Breite von nur 0,35 mm hat, wobei sich die Rolle im Durchmesser nur um etwa 0,02 mm elastisch abplattet.Under this high stress, the friction roller forms at the point of contact an elastic surface from (Hertz equations), z. B. with a friction roller of 50 mm in diameter and 10 mm in height and only 0.35 mm wide, the The diameter of the roll is only elastically flattened by about 0.02 mm.

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Wendet man ein zusammengesetztes Diskusscheibengetriebe an, bei dem mehrere Reibscheiben auf der einen Seite gegen eine einzige Reibscheibe auf der anderen Seite arbeiten, dann sind außerordentlich große Genauigkeiten in der Ausführung erforderlich, wenn ein solches Getriebe richtig arbeiten soll.If one uses a compound disc drive, in which several Friction discs on one side against a single friction disc on the other work, then extremely high levels of accuracy are required in the execution, if such a transmission is to work properly.

Bei 50 mm Durchmesser der Reibrollen «ο entsteht unter einer Flächenpressung von 6000 Atm. eine Abplattung der Rollen von nur 0,02 mm im Durchmesser.With a 50 mm diameter of the friction rollers «ο occurs under a surface pressure of 6000 atm. a flattening of the rollers of only 0.02 mm in diameter.

Es ist fast unmöglich, die Reibscheiben gegeneinander so genau zu lagern, daß in allen Stellungen der Reibrollen die Abweichungen wesentlich geringer sind, als sie der elastischen Zusammenpressung unter dem Betriebsdruck entsprechen. Betragen die Abweichungen aber auch nur einen Teil der elastischen Zusammenpressung, dann folgt daraus, daß einzelne Rollen eine wesentlich höhere Flächenpressung erleiden und somit schneller verschleißen als die anderen, die zu wenig bekommen und daher nur unvollständig oder gar nicht an der Kraftübertragung teilnehmen. It is almost impossible to mount the friction disks against each other so precisely that in in all positions of the friction rollers the deviations are much smaller than they are correspond to elastic compression under the operating pressure. Are the deviations but also only a part of the elastic compression, then it follows that individual roles are essential suffer higher surface pressure and thus wear out faster than the others that are too get little and therefore only participate incompletely or not at all in the power transmission.

Ein zusammengesetztes Diskusscheibengetriebe kann deshalb keine guten Ergebnisse zeitigen, wenn nicht durch geeignete Konstruktion seiner verschiedenen Elemente dafür gesorgt wird, daß alle Reibrollen jederzeit genau die gleiche Flächenpressung erleiden, jederzeit genau gleiche Stellungen einnehmen und daß unvermeidliche Ungenauigkeiten bei der Herstellung oder im Betrieb eintretende einseitige Abnutzungen unschädlich gemacht werden.A composite disc drive can therefore not produce good results early, if not by suitable construction of its various elements for it it is ensured that all friction rollers suffer exactly the same surface pressure at all times, always take exactly the same positions and that inevitable inaccuracies one-sided wear occurring during manufacture or in operation is rendered harmless will.

Die vorliegende Erfindung erreicht das Ziel auf folgende Weise:The present invention achieves the object in the following way:

Nach Abb. 1 und 2 ist die wichtigste Maßnahme zunächst die Wahl der statisch bestimmten Anordnung, die nur möglich ist durch Anwendung einer Hauptscheibe 1 mit drei Gegenscheiben 2, 2', 2" und drei Reibrollen 3, 3', 3".According to Fig. 1 and 2, the most important measure is first of all the choice of the statically determined Arrangement that is only possible by using a main disk 1 with three counter disks 2, 2 ', 2 "and three friction rollers 3, 3', 3".

Die drei Reibrollen belasten die zentral angeordnete Hauptscheibe in drei symmetrisch zueinander liegenden Punkten, genau so, wie ein Tisch nur auf drei Beinen feststeht. Die drei Gegenscheiben, welche mit den Reibrollen zusammenarbeiten, müssen unabhängig voneinander in ihrer Achsenrichtung verschiebbar sein, und es dürfen sich die relativen Axialkräfte, welche die Reibung erzeugen, während der Verschiebung nicht ändern.The three friction rollers load the centrally arranged main disc in three symmetrical ways points lying to each other, just like a table is only fixed on three legs. The three counter disks that work together with the friction rollers must be independent be displaceable from one another in their axial direction, and the relative axial forces that generate the friction may be do not change during the shift.

Weiter muß die Hauptscheibe in ihrerThe main disk must continue in their

Axialrichtung verschiebbar sein, und die auf sie wirkende axiale Gegenkraft muß in allen Stellungen genau gleich sein der Summe der Axialkräfte der Gegenscheiben. Diese Forderung kann mit genügender Genauigkeit nicht durch Anwendung von Federn, sondern nur durch hydraulischen Druck, der gegen entsprechende Kolben 4, 4', 4", 4'" auf den Achsen der Gegenscheiben und der Hauptscheibe wirkt, erfüllt werden.Be axially displaceable, and the axial counterforce acting on them must in all Positions must be exactly the same as the sum of the axial forces of the opposing washers. This requirement can not be achieved with sufficient accuracy by using springs, but only by hydraulic pressure acting against corresponding pistons 4, 4 ', 4 ", 4'" on the axes of the counter disks and the main disk works, to be fulfilled.

Die drei Reibrollen, die auf einem im Gehäuse festgelagerten Achsensiern 5 sich drehen, müssen in Richtung ihrer Achsen leicht beweglich sein. Es ist technisch nicht möglich, den Achsenstern genau so zu lagern und die drei Achsen so genau in eine Ebene zu bringen, daß die Abweichungen kleiner sind als die elastische Zusammendrückung der Laufrollen, die eingangs mit etwa 0,02 mm angegeben worden ist. Um diese Ungenauigkeiten auszugleichen und eine stets genau gleiche Flächenpressung der drei Reibrollen in allen möglichen Lagen zu gewährleisten, muß die Lauffläche 1 der Hauptscheibe für sich etwas nachgiebig sein, was dadurch erreicht wird, daß sie rückwärtig eine Kugelfläche 6 besitzt, die in einer entsprechenden Hohlkugelfläche des Druckkolbens 4'" derart gelagert ist, daß sie wohl kippen kann, aber an der Drehung der Achse teilnehmen muß. Die drei Reibrollen 3, 3', 3" müssen bei einer Verstellung stets genau um den gleichen Betrag nach außen oder innen bewegt werden, weil sonst die Druckverteilung auf die Hauptscheibe ungleich und ein Gleiten einzelner Rollen eintreten würde. Gleichzeitig ist es erwünscht, daß die Rollen sich möglichst leicht verstellen lassen, damit man sie auch durch einen Fliehkraftregler selbsttätig verstellen lassen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß man jede Rolle mit Zylindern 7, 7', 7" verbindet, die sich auf den als Kolben ausgebildeten Achsen 8, 8', 8" drehen und verschieben. Die von der Mitte des Achsensternes zentral zugeführte Druckflüssigkeit sucht die Rollen stets nach außen zu bewegen, während Federn 9, 9', 9" diesem Druck entgegenwirken und die Rollen nach innen schieben.The three friction rollers, which are mounted on an axle 5 mounted in the housing rotate, must be easy to move in the direction of their axes. It's not technical possible to store the axis star exactly like this and the three axes exactly in one plane to bring that the deviations are smaller than the elastic compression of the rollers, which was specified at the beginning with about 0.02 mm. To these inaccuracies equalize and ensure that the surface pressure of the three friction rollers is always exactly the same in all possible positions, the running surface 1 of the main disc must be somewhat flexible for itself, which is achieved thereby is that it has a spherical surface 6 at the rear, which is in a corresponding Hollow spherical surface of the plunger 4 '"is mounted in such a way that it can tilt, but must participate in the rotation of the axis. The three friction rollers 3, 3 ', 3 "must be at an adjustment are always moved outwards or inwards by exactly the same amount, because otherwise the pressure distribution on the main disc will be uneven and individual sliding Roles would occur. At the same time it is desirable that the roles as possible can be easily adjusted so that they can also be adjusted automatically using a centrifugal governor can leave. This is achieved by connecting each roller with cylinders 7, 7 ', 7 "which refer to the as Piston formed axes 8, 8 ', 8 "rotate and move. The from the center of the Axis star's centrally supplied hydraulic fluid always looks for the rollers to the outside to move, while springs 9, 9 ', 9 "counteract this pressure and the rollers after slide inside.

Im Innern der Zylinder 7, 7', 7" befinden sich Vorsteuerstifte 10, 10', 10", die untereinander durch das zentral gelegene Zahnrad Ii gekuppelt sind, so daß sie sich gleichzeitig und gleichmäßig nach innen oder außen bewegen müssen. Zu diesem Zweck s'ind die Stifte nach innen verlängert und tragen am unteren Ende eine Verzahnung, welche in das Zahnrad 11 eingreift. Einer der drei Vorsteuerstifte 10' ist nach außen geführt und hat außerhalb des Gehäuses zwei Bunde 12; mittels diesen kann er entweder von Hand oder durch einen Regler oder auf andere Weise maschinell verstellt werden.In the interior of the cylinders 7, 7 ', 7 "there are pilot pins 10, 10', 10" which are one below the other are coupled by the centrally located gear Ii so that they are at the same time and must move inwards or outwards evenly. For this purpose, the pins are extended inwards and carry on lower end of a toothing which engages in the gear 11. One of the three pilot pins 10 'is led to the outside and has two collars 12 outside the housing; by means of these he can either manually or by a controller or on others Way can be adjusted by machine.

Die Vorsteuerstifte 10,10', 10" haben die Aufgabe, die Zylinder 7, 7', 7", welche dieThe pilot pins 10,10 ', 10 "have the Task, the cylinders 7, 7 ', 7 ", which the

Rollen 3, 3', 3" tragen, genau gleichmäßig radial nach innen oder nach außen zu verstellen, aber so, daß keine oder nur eine ganz geringe Kraft an den Bunden 12 fühlbar wird. Deshalb sind die Vorsteuerstifte io, 10', 10" mit den Zylindern 7, 7', 7" nicht fest verbunden, sondern hydraulisch gekuppelt nach dem Grundsatz, der Hilfsmotorsteuerung.
Die Wirkung ist folgendermaßen:Rollers 3, 3 ', 3 "carry, to be adjusted exactly evenly radially inwards or outwards, but in such a way that no or only a very small force can be felt on the collars 12. Therefore the pilot pins are io, 10', 10" not permanently connected to the cylinders 7, 7 ', 7 ", but rather hydraulically coupled according to the principle of the auxiliary engine control.
The effect is as follows:

Die Zylinder 7, 7', 7" sind durch die Federn 9, 9', 9" belastet.The cylinders 7, 7 ', 7 "are loaded by the springs 9, 9', 9".

Die Federn sollen die Zylinder und somit die Rollen 3, 3', 3" stets nach innen drücken. Diesen Federn wirkt entgegen der Öldruck in den Räumen i8, 18', 18" der Zylinder. Dieser Öldruck wird durch die Vorsteuerstifte ro, 10', 10" geregelt. Zu diesem Zwecke tragen die Vorsteuerstifte Eindrehungen 19, 19', 19". Innerhalb der Eindrehung herrscht der Druck der Pumpe 13. Durch eine geringe Verschiebung des Stiftes 10 jedoch gelangt der Druck der Pumpe aus den Räumen 19, 19', 19" in die Zylinderräume 18, 18', 18" und wirkt somit den Federn 9, 9', 9" entgegen.The springs should always push the cylinders and thus the rollers 3, 3 ', 3 "inwards. These springs counteract the oil pressure in the spaces i8, 18 ', 18 "of the cylinder. This Oil pressure is regulated by the pilot pins ro, 10 ', 10 ". Wear for this purpose the pilot pins recesses 19, 19 ', 19 ". The pressure of the pump 13 prevails within the recess. By a slight displacement of the pin 10, however, the pressure of the pump from the spaces 19, 19 ', 19 "in the Cylinder spaces 18, 18 ', 18 "and thus acts against the springs 9, 9 ', 9 ".

Die Steuerungskanäle sind im einzelnen nicht gezeichnet, weil die Steuerungsmethoden hierfür allgemein bekannt sind.The control channels are not shown in detail because the control methods are generally known for this.

Bewegen sich die Stifte nach der anderen Seite, dann werden die Zylinderräume 18, 18', 18" mit dem Ablauf verbunden, so daß die Feder die Zylinder und Rollen entgegengesetzt verstellt.If the pins move to the other side, then the cylinder spaces 18, 18 ', 18 "connected to the drain so that the spring opposes the cylinders and rollers adjusted.

Die Endwirkung ist die: Die Zylinder und Rollen verschieben sich genau so· wie die Vorsteuerstifte, aber ohne jede Rückwirkung auf die letzteren.The end effect is this: the cylinders and rollers shift just like the pilot pins, but without any repercussions on the latter.

Soll das Diskusscheibengetriebe nicht nur für stufenlos veränderliche Übersetzung, sondern auch als Kupplung zwischen zwei Maschinen gebraucht werden, dann läßt sich dies bei Anwendung von Druckflüssigkeit zum Zusammenpressen der Reibscheiben in einfachster Weise dadurch erreichen, daß man der durch die kleine Pumpe erzeugten Preßflüssigkeit einen Weg öffnet, durch den sie drucklos in das Gehäuse 14 entweichen kann. Sofort stehen die Reibrollen und die abtreibenden Scheiben still, während die antreibende Diskusscheibe weiterläuft. Durch.Should the disc drive not only be used for continuously variable translation, but can also be used as a coupling between two machines, then this can be done by using hydraulic fluid to compress them achieve the friction disks in the simplest way by the fact that the pressing fluid generated by the small pump opens a path through which it can escape into the housing 14 without pressure. Immediately the friction rollers and the driven disks come to a standstill, while the driving one Disc continues to run. By.

Schließen der Öffnungen wird der Druck wiederhergestellt und das Getriebe wieder eingeschaltet.When the openings are closed, the pressure is restored and the gear unit again switched on.

Diese Ein- und Ausschaltung des Getriebes kann auch von der Stellung der Reibrollen abhängig gemacht werden, indem die Leerlauföffnungen durch die Vorsteuerstifte 10, 10', 10" freigegeben werden in irgendeiner gewünschten Stellung derselben.This switching on and off of the gear can also be determined by the position of the friction rollers be made dependent by the idle openings through the pilot pins 10, 10 ', 10 "are released in any desired position thereof.

Die Drehbewegung der drei Gegenscheiben, welche sich in ihrer Achsenrichtung frei verschieben müssen, wird in bekannter Weise durch ein zentral angeordnetes Zahnrad 15 zusammengefaßt und auf eine gemeinsame Welle nach außen übertragen. Diese Welle liegt in der Achse der Hauptscheibe.The rotary movement of the three counter disks, which move freely in their axis direction must, is in a known manner by a centrally arranged gear 15 summarized and transferred to a common shaft to the outside. This shaft lies in the axis of the main pulley.

Der Antrieb erfolgt in der dargestellten Zeichnung durch den Wellenzapfen 17 von der Hauptscheibe 1 aus, er kann auch durch die Gegenscheiben 2, 2', 2" kommen, nur muß dann die Pumpe 13 von der Seite der Gegenscheiben angetrieben werden.The drive takes place in the drawing shown by the shaft journal 17 of the Main disk 1 off, it can also come through the counter disks 2, 2 ', 2 ", only has to then the pump 13 can be driven from the side of the counter pulleys.

Bisweilen ist es erwünscht, die Pressung der Reibscheiben gegen die Reibrollen veränderlich zu machen und sie in Abhängigkeit von der wStellung der Reibrollen, d. h. von der gerade eingestellten Umlaufszahl, zu bringen. Unter Voraussetzung einer unveränderlichen Reibscheibenpressung ist nämlich beim Diskusgetriebe sowohl das übertragbare Drehmoment als auch die übertragbare Leistung stark abhängig von der gerade eingestellten Umlaufszahl. Indem man aber den Druck der Preßflüssigkeit in Abhängigkeit bringt zu der Stellung der Reibrollen, kann man entweder die übertragbare Leistung oder das übertragbare Drehmoment für alle Stellungen der Reibrolle und für alle Umlaufszahlen unverändert lassen oder sogar seine Veränderlichkeit umkehren. Um dies zu erreichen, wird das in der Abbildung nicht gezeichnete Sicherheitsventil, welches den Druck der Preßflüssigkeit regelt, in Abhängigkeit von der Stellung der Reibrollen 3,3', 3" gespannt oder entspannt.Sometimes it is desirable to vary the pressure of the friction disks against the friction rollers to make and depending on the position of the friction rollers, d. H. of the just set number of revolutions. Assuming an immutable In discus gears, friction disk pressure is both the transmissible torque as well as the transferable power strongly dependent on the currently set number of revolutions. But by increasing the pressure of the pressing fluid depending on the position of the friction rollers, you can either the transmittable power or the transmittable torque for all positions of the Friction roller and leave unchanged for all numbers in circulation or even its changeability turning back. In order to achieve this, the safety valve (not shown in the figure), which controls the pressure of the Pressing fluid regulates, depending on the position of the friction rollers 3, 3 ', 3 "tensioned or relaxed.

Claims

95 claims:

1. Friction wheel change gear with infinitely variable adjustment by hydraulic fluid four parallel-axis friction disks, one of which is symmetrically arranged with the other three Opposite disks at a distance from the friction rollers, characterized in that the three friction rollers (3, 3 ', 3 ") leading axle star (5) is immovably mounted in the housing and all friction disks sitting on their axes, with these rotating in cylinders Pistons (4, 4 ', 4 ", 4'") carry, which are under pressure fluid that the total pressures of the three symmetrically mounted friction disks equal the pressure on the opposite one Friction disc (1) is.

2. Transmission according to claim 1, · characterized in that 115 between the Friction rollers (3, 3 ', 3 ") lying directly in their axis of rotation, carry cylinders (with pistons) participating in the rotation, which are influenced in this way by the hydraulic fluid, that they are at the same time and in the same

Dimensions outwards or inwards on the axle star or the piston (8, 8 ', 8 ") move.

3. Transmission according to claims 1 and 2, characterized in that also the friction rollers (3, 3 ', 3 ") carry cylinders with pistons in their axial directions, in the innerm of which are three pilot pins (10, 10 ', 10 ") arranged radially and one below the other are coupled by the latter with the help of the supplied by the pump (13) Oil pressure to adjust the rollers and cylinders evenly, although they are not mechanically connected to the cylinders, but only hydraulically coupled through appropriate control channels according to the principle of auxiliary engine controls are.

4. Transmission according to claims 1 to 3, characterized in that the for Generate the hydraulic fluid serving and the pistons of the friction disks and friction rollers moving pump (13) into the Gearbox is installed and driven by the driving friction disc (1) will.

5. Transmission according to claims 1 to 4, characterized in that by Moving the friction rollers or the control pin (10 ') into the inner or outer end position an opening is released through which the pressure fluid can escape can, so that the pressure disappears and the transmission comes to a standstill, anyway the driving part continues to run.

6. Transmission according to claims 1 to 5, characterized in that the Pressure of the hydraulic fluid from the position of the friction rollers or from the set one The number of revolutions is made dependent on the torque and the power to influence.

1 sheet of drawings