DE852327C

DE852327C - Infinitely variable gearbox

Info

Publication number: DE852327C
Application number: DEV103A
Authority: DE
Inventors: Kurt Manwart
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1952-11-04

Description

Stufenlos regelbares Schaltwerksgetriebe Die Erfindung betrifft ein insbesondere für Werkzeugmaschinen bestimmtes, stufenlos regelbares Getriebe mit Freilaufschaltwerken, die durch einen Kurven- oder Kurbeltrieb mit einstellbarem Hub gesteuert werden. Bei allen bisher bekanntgewordenen Vorschlägen für solche stufenlos regelbare Getriebe mit Schaltwerken, den sogenannten Schaltwerksgetrieben, wird die gleichförmige Drehbewegung der Antriebswelle mittels des Kurven- oder Kurbeltriebs in die Wechselbewegung von Schwinghebeln umgeformt und dann über Einwegkupplungen (kraft- oder formschlüssige Freilaufgesperre) in die gewünschte untersetzte Drehbewegung verwandelt. Zur Regelung des Übersetzungsverhältnisses wird hierbei eine Hebellänge des Kurbel-oder Kurventriebs und damit der Schwingungsausschlag an den Schaltwerken verändert. Zur Ableitung der Schwingung ist beispielsweise eine umlaufende, exzentrisch verschiebbare Scheibe mit zylindrischer Führungsfläche vorgesehen. Zur Verstellung dieser rotierenden Scheibe dient ein besonderes, verhältnismäßig umständliches Verstellgetriebe, das durch die zur völligen Auswuchtung in den verschiedenen Lagen erforderlichen Mittel schwer und umfangreich wird.Infinitely variable manual transmission The invention relates to a Infinitely variable gear especially designed for machine tools with Freewheel derailleurs, which are controlled by a cam or crank drive with adjustable Hub can be controlled. With all the proposals for such that have become known so far infinitely variable transmission with switching mechanisms, the so-called switching mechanisms, is the uniform rotary movement of the drive shaft by means of the cam or crank mechanism transformed into the alternating movement of rocker arms and then via one-way clutches (non-positive or positive free-wheel lock) in the desired reduced rotary movement transformed. A lever length is used to regulate the transmission ratio of the crank or cam drive and thus the vibration amplitude at the switchgear changes. To derive the oscillation, for example, a circumferential, eccentric one Slidable disc provided with a cylindrical guide surface. For adjustment a special, relatively cumbersome adjustment gear is used for this rotating disc, this is due to the need for complete balancing in the various positions Medium becomes difficult and extensive.

Diese Nachteile werden durch vorliegende Erfindung vollständig vermieden. Gemäß der Erfindung wird die Antriebsdrehbewegung nicht wie bei den bekannten Getrieben in eine hin und her gehende Bewegung aufgelöst und dann wieder in eine Drehbewegung zurückverwandelt. Es wird vielmehr der Hauptdrehbewegung durch die Schwinghebelschaltwerke eine weitere Drehbewegung überlagert. Die Differenz zwischen Antriebsdrehzahl und, überlagerter Drehzahl ergibt dann die Abtriebsdrehzahl. 'Die zur Erzeugung der Schwingungsausschläge der Schaltwerkshebel dienende exzentrisch verstellbare Scheibe kann hierfür feststehend angeordnet werden, also nicht rotierend, sondern lediglich zum Zwecke der Änderung des Übersetzungsverhältnisses verschiebbar oder schwenkbar. Die Erfindung besteht in der Anordnung eines Planetengetriebes, von dessen drei Hauptteilen der eine mit dem Antriebsmotor, der andere mit der Abtriebswelle und der dritte über ein weiteres als Überlagerungsgetriebe dienendes Planetengetriebe wiederum mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der Planetenträger des Überlagerungsgetriebes frei drehbar angeordnet ist, während in seinen Planetenrädern durch Einwegkupplungen (Freilaufgesperre) Schwinghebel abgestützt sind, deren freie Hebelenden in einer verschiebbaren, nicht umlaufenden Kreisführung gleiten. Die Anordnung kann so gewählt werden, daß die Außenkränze der Planetengetriebe unmittelbar vom Antriebsmotor in einander entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden. Dies kann etwa dadurch bewirkt werden, daß die Antriebswelle senkrecht zur Hauptachse der beiden Planetengetriebe und etwa in der Mitte zwischen den beiden angeordnet wird und daß sie mittels eines auf ihr befestigten Kegelrads mit entsprechenden Verzahnungen an zwei die Außenkränze tragenden Trommeln kämmt, während die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe auf einer gemeinsamen Zwischenwelle angeordnet sind. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Außenkranz und Sonnenrad im Hauptplanetengetriebe wird durch Anordnung von auf gleicher Achse sitzenden Doppelplaneten verschiedenen Durchmessers so gewählt, daß der Außenkranz des Hauptplanetengetriebes und sein Sonnenrad mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen. Hierdurch wird erreicht, daß sich der Außenkranz und das Sonnenrad im Überlagerungsplanetengetriebe in der gleichen Richtung drehen. Bei dieser Ausführun& läuft bei stillstehender Abtriebswelle das Überlagerungsplanetengetriebe bei zentrischer Lage des Steuerrings als Ganzes ohne Eigendrehung der Planeten um. Der erreichbare Regelbereich der Abtriebsdrehzahl liegt zwischen o und etwa 2/3 der Antriebsdrehzahl. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden die beiden Sonnenräder des Haupt- und des Überlagerungsplanetengetriebes starr mit der Antriebswelle verbunden, die Außenkränze aber von je einer Trommel getragen, die über ein Umkehrzahnrad, beispielsweise ein im Gehäuse gelagertes Kegelrad, zu gegenläufiger Drehung miteinander verbunden sind.These disadvantages are completely avoided by the present invention. According to the invention, the rotary drive movement is not as in the known ones Driven dissolved into a reciprocating motion and then back into a rotary motion transformed back. Rather, it becomes the main rotary movement through the rocker arm switch gear superimposed another rotary movement. The difference between the drive speed and, The superimposed speed then gives the output speed. 'The one used to generate the oscillation amplitudes the eccentrically adjustable disc serving for this purpose can be fixed for this purpose are arranged, so not rotating, but only for the purpose of change of the transmission ratio can be shifted or pivoted. The invention exists in the arrangement of a planetary gear, of whose three main parts the one with the drive motor, the other with the output shaft and the third via another Planetary gear serving as a superposition gear in turn with the drive shaft is connected, the planet carrier of the superposition gear being freely rotatable is arranged, while in its planet gears by one-way clutches (free wheel lock) Rocker arms are supported, the free lever ends in a displaceable, not slide circumferential circular guide. The arrangement can be chosen so that the Outer rims of the planetary gear directly from the drive motor in opposite directions Direction of rotation are driven. This can be achieved, for example, in that the Drive shaft perpendicular to the main axis of the two planetary gears and roughly in the Middle between the two is placed and that they are attached to it by means of a Bevel gear with corresponding teeth on two drums carrying the outer rims meshes, while the sun gears of the two planetary gears on a common Intermediate shaft are arranged. The transmission ratio between the outer rim and The sun gear in the main planetary gear is created by arranging them on the same axis Double planets of different diameters chosen so that the outer rim of the main planetary gear and its sun gear rotate at the same speed in the opposite direction of rotation. This ensures that the outer rim and the sun gear are in the superposition planetary gear rotate in the same direction. With this execution & runs at a standstill Output shaft the superposition planetary gear with central position of the control ring as a whole without rotating the planets around. The achievable control range of the output speed lies between o and about 2/3 of the drive speed. After another suggestion the invention, the two sun gears of the main and superposition planetary gear rigidly connected to the drive shaft, but the outer rims each have a drum carried by a reversing gear, for example a bevel gear mounted in the housing, are connected to each other to rotate in the opposite direction.

Während bei diesen ersten beiden Ausführungsmöglichkeiten die Außenkränze der beiden Planetengetriebe in entgegengesetzter Richtung umlaufen, sind auch noch Ausführungen möglich, bei denen die Außenkränze starr miteinander verbunden sind und beispielsweise von einer gemeinsamen Trommel getragen werden. In diesem Falle muß das Hauptplanetengetriebe mit zwei Sätzen von miteinander kämmenden Planetenrädern versehen sein, von denen die einen zur Drehrichtungsumkehr dienen. Die die Außenkränze tragende Trommel läuft dann im gleichen Sinne wie die die Sonnenräder tragende Welle um. Dabei kann die Antriebswelle entweder starr mit der die beiden Außenkränze tragenden Trommel oder mit der die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe tragenden Welle verbunden werden.While in these first two design options, the outer wreaths of the two planetary gears running in opposite directions are also still Versions possible in which the outer rims are rigidly connected to one another and for example be carried by a common drum. In this case must be the main planetary gear with two sets of meshing planetary gears be provided, some of which are used to reverse the direction of rotation. The outer wreaths The drum then runs in the same way as the shaft that carries the sun gears around. The drive shaft can either be rigid with the one that supports the two outer rims Drum or with the shaft carrying the sun gears of the two planetary gears get connected.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in den Abb. i bis ¢ in verschiedenen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, von denen die der Abb. i und 3 in den Abb. 5 und 6 noch einmal deutlicher und größer dargestellt sind.The invention is shown in the drawing in Figs. I to ¢ in different ways Embodiments shown schematically, of which those of Figs. I and 3 in Figs. 5 and 6 are shown again more clearly and larger.

Alle in den Abb. i bis 4 gezeigten Getriebe weisen ein Hauptplanetengetriebe A und ein Überlagerungsplanetengetriebe B auf, deren Sonnenräder i und 2 starr miteinander verbunden sind. Die Außenkränze 3 und 4 sind ebenfalls starr miteinander verbunden, oder aber sie werden gemeinsam in entgegengesetzter Richtung angetrieben. Der Planetenträger 5 des Hauptplanetengetriebes A sitzt auf der Abtriebswelle 6, während der Planetenträger 7 des Überlagerungsgetriebes B frei drehbar gelagert ist. Nach Abb. i und 5 liegt die Antriebswelle 8 senkrecht zu der die beiden Sonnenräder i und 2 tragenden Welle 9 und greift mittels eines Kegelrads io in entsprechende Kegelverzahnungen der beiden Trommeln ii und 12 ein. Zur Erzielung einer Übersetzung i : i vom Außenkranz 3 zum Sonnenrad i sind je zwei nebeneinanderliegende Planeten 13 und 14 entsprechenden Durchmessers vorgesehen.All transmissions shown in Figs. I to 4 have a main planetary gear A and a superposition planetary gear B, whose sun gears i and 2 are rigid with one another are connected. The outer rims 3 and 4 are also rigidly connected to one another, or they are driven together in opposite directions. The planet carrier 5 of the main planetary gear A sits on the output shaft 6, while the planet carrier 7 of the superposition gear B is freely rotatable. According to Fig. I and 5 lies the drive shaft 8 perpendicular to the shaft carrying the two sun gears i and 2 9 and engages with corresponding bevel gears of the two by means of a bevel gear Drums ii and 12 a. To achieve a translation i: i from the outer rim 3 to Sun gear i are each two adjacent planets 13 and 14 corresponding Diameter provided.

In den Planetenrädern 1s des Überlagerungsgetriebes sind die Drehzapfen der Schwinghebel 16 gelagert und über Freilaufgesperre 17 abgestützt. Die Schwinghebel 16 werden durch einen zylindrischen Führungsring 18 gesteuert, der aus seiner der Nullstellung entsprechenden Mittellage in eine exzentrische Lage verschwenkt oder verschoben werden kann.The trunnions are in the planetary gears 1s of the superposition gear the rocker arm 16 is mounted and supported by means of a freewheel lock 17. The rocker arm 16 are controlled by a cylindrical guide ring 18, which from its the Pivoted or zero position corresponding central position in an eccentric position can be moved.

Die Übersetzung im Hauptplanetengetriebe ist, wie erwähnt, so gewählt, daß bei einer Umdrehung der Trommeln ii und 12 auch die die Sonnenräder tragende Welle 9 gerade eine Umdrehung in der entgegengesetzten Richtung ausführt, solange der Führungsring 18 zentrisch zur Hauptachse des Getriebes liegt. Das Überlagerungsplanetengetriebe läuft dann als Ganzes zusammen mit der Trommel ii ohne Relativbewegung der einzelnen Teile gegeneinander um.As mentioned, the translation in the main planetary gear is chosen so that during one revolution of the drums ii and 12 also the one carrying the sun gears Shaft 9 just makes one revolution in the opposite direction as long as the guide ring 18 is centered on the main axis of the transmission. The superposition planetary gear then runs as a whole together with the drum ii without any relative movement of the individual Share against each other.

Der Verstellring 18 ist ein Ring, der im Gehäuse exzentrisch zur Hauptachse des Getriebes gelagert ist. Er kann durch einen Schneckentrieb i9 um 18o° verdreht werden. Die zylindrische Führungsfläche des Verstellrings für die Schwingbebel liegt in der Nullstellung zentrisch zur Hauptachse des Getriebes, während sie nach einer Drehung des Exzenters nm 18o° in die äußerste Exzentrizität kommt. Bei einer Verdrehung des Verstellrings in eine beliebige exzentrische Lage führen die Schwinghebel bei jeder Umdrehung nacheinander je eine Schwingung aus, deren eine Hälfte über das in der einen Richtung sperrende Freilaufgesperre 17 auf das Planetenrad 1s übertragen wird, das nunmehr eine Eigendrehung ausführt und durch seinen Eingriff sowohl im Sonnenrad 2 als auch im Außenkranz 4 das Sonnenrad zurückdrängt. Die Umdrehungszahl der Sonnenradwelle 9 verringert sich dadurch gegenüber der Drehzahl des Außenkranzes. Diese Verringerung der Drehzahl der Sonnenradwelle 9 gegenüber der Antriebsdrehzahl bzw. der Drehzahl der Außenkranztrommel ii wirkt sich auch im Hauptplanetensystem aus. Die Differenz der beiden Drehzahlen wird durch eine Bewegung der hinteren Planetenradgruppe ausgeglichen, die sich in einer nun beginnenden Drehung des Planetenträgers 5 und der mit ihm verbundenen Abtriebswelle geltend macht.The adjusting ring 18 is a ring that is eccentric to the main axis in the housing of the gearbox is stored. It can be rotated by 180 ° by a worm gear i9 will. The cylindrical guide surface of the adjusting ring for the rocker arm is located in the zero position centric to the main axis of the gearbox, while after a Rotation of the eccentric nm 18o ° comes into the extreme eccentricity. In the event of a twist of the adjusting ring in any eccentric position lead the rocker arm each revolution one after the other, one half of which is over the In one direction blocking freewheel mechanism 17 transferred to the planetary gear 1s is that now performs a self-rotation and through its intervention both in the sun gear 2 and in the outer rim 4 pushes the sun gear back. The number of revolutions the sun gear shaft 9 is thereby reduced compared to the speed of the outer rim. This reduction in the speed of the sun gear shaft 9 compared to the drive speed or the speed of the outer rim drum ii also has an effect in the main planetary system the end. The difference between the two speeds is caused by a movement of the rear planetary gear group compensated, which is in a now beginning rotation of the planet carrier 5 and the output shaft connected to it asserts.

Das in Abb. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Abb. i im wesentlichen dadurch, daß hier die Antriebswelle 8 mit den Sonnenrädern i und 2 und der die Sonnenräder tragenden Welle 9 verbunden bzw. mit letzterer identisch ist, während die beiden Trommeln ii und 12 über ein im Gehäuse gelagertes Kegelrad 20 zu gegenläufiger Bewegung miteinander verbunden sind. Die Wirkungsweise dieses Getriebes ist die gleiche, wie sie an Hand der Abb. i beschrieben wurde.The embodiment shown in Fig. 2 differs from that according to Fig. i essentially in that here the drive shaft 8 with the sun gears i and 2 and the shaft 9 carrying the sun gears or identical to the latter is, while the two drums ii and 12 via a bevel gear mounted in the housing 20 are connected to each other to move in opposite directions. How this works Gearbox is the same as described in Fig. I.

Bei den in den Abb. 3 bzw. 6 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen werden die beiden Außenkränze 3 und 4 der beiden Planetengetriebe von einer gemeinsamen Trommel 21 getragen, die nach Abb. 3 frei drehbar gelagert ist, während sie nach Abb. 4 mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei die gleiche Drehrichtung zwischen dem Sonnenrad 2 des Überlagerungsplanetengetriebes und dessen Außenkranz 4 dadurch erreicht wird, daß das Hauptplanetengetriebe A mit zwei Sätzen von miteinander kämmenden Planetenrädern 22 und 23 versehen ist.In the exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 6 and 4, respectively the two outer rims 3 and 4 of the two planetary gears are shared by one Drum 21 carried, which is freely rotatably mounted according to Fig. 3, while after Fig. 4 is connected to the drive shaft, with the same direction of rotation between the sun gear 2 of the superposition planetary gear and its outer rim 4 thereby it is achieved that the main planetary gear A with two sets of meshing Planet gears 22 and 23 is provided.

Bei einer solchen Ausführung ist die Übersetzung im Hauptplanetengetriebe so, daß die Außenkranztrommel 21 bei einer Umdrehung der Antriebswelle (Abb. 3 und 6) bzw. die Sonnenradwelle 9 bei einer Umdrehung der Außenkranztrommel 21 (Abb. 4) eine von i verschiedene Drehzahl hat. Infolgedessen werden hier die Planeten 15 des Überlagerungsgetriebzs mit einer gewissen geringen Geschwindigkeit umlaufen. Damit hierbei die Abtriebswelle 6 in der Nullstellung der Steuerscheibe 18' stillsteht, muß die Führungsfläche der Steuerscheibe in der Nullstellung in einer gewissen Exzentrizität liegen, die gerade so groß ist, daß die den Schwinghebeln aufgedrückten Schwingungen durch den zusätzlichen Drehimpuls, den sie dem Außenkranz 21 bzw. dem Sonnenrad 2 erteilen, gerade den Drehzahlunterschied zwischen Außenkranz und Sonnenrad ausgleichen.In such an embodiment, the translation is in the main planetary gear so that the outer rim drum 21 with one revolution of the drive shaft (Fig. 3 and 6) or the sun gear shaft 9 with one revolution of the outer rim drum 21 (Fig. 4) has a speed different from i. As a result, this is where the planets become 15 of the overlay gear rotate at a certain low speed. So that the output shaft 6 stands still in the zero position of the control disk 18 ', the guide surface of the control disk must have a certain eccentricity in the zero position lie, which is just so large that the vibrations imposed on the rocker arms by the additional angular momentum that it gives the outer rim 21 or the sun gear 2, just compensate for the difference in speed between the outer rim and the sun gear.

Zur Drehzahlregelung wird nun die Steuerscheibe weiter verschoben oder verschwenkt und durch die hierdurch erzielten stärkeren Schwingungsausschläge der Schwinghebel dem Außenkranz bzw. dem Sonnenrad eine entsprechend größere Drehbewegung überlagert, die sich dann in einer Drehung der Abtriebswelle auswirkt. Mit einer solchen Einrichtung kann der Regelbereich beliebig verlegt werden.The control disk is now shifted further to control the speed or pivoted and due to the stronger oscillation deflections achieved as a result the rocker arm to the outer rim or the sun gear a correspondingly larger rotational movement superimposed, which then results in a rotation of the output shaft. With a such a facility, the control range can be relocated as desired.

Nach Abb. 6 ist die Steuerscheibe 18' nicht als Exzenter, sondern als innen und außen zylindrischer Ring ausgebildet, und nicht verschwenkbar wie nach Abb. 5, sondern lediglich mittels einer im Gehäuse 24 abgestützten Spindel 25 auf einem Durchmesser verschiebbar ausgeführt.According to Fig. 6, the control disk 18 'is not an eccentric, but designed as an inside and outside cylindrical ring, and not pivotable like according to Fig. 5, but only by means of a spindle supported in the housing 24 25 designed to be displaceable on a diameter.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Infinitely variable transmission with freewheeling mechanisms and variable-stroke cam or crank drive, especially for machine tools, characterized by a planetary gear (A), of which three main parts (1, 3, 5) one with the drive shaft (8), the other with the output shaft ( 6) and the third is in turn connected to the drive shaft via a further planetary gear (B) serving as a superposition gear, the planet carrier (7) of the superposition gear being arranged to be freely rotatable, while rocker arms (15) in its planet gears (15) by one-way clutches (free wheel lock 17) 16) are supported, the free lever ends of which slide in a displaceable, non-circumferential circular guide (18 or 18 ').

2. Infinitely variable transmission according to claim i, characterized in that the drive shaft (8) is arranged perpendicular to the main axis of the two planetary gears (A and B) and approximately in the middle between these two and by means of a bevel gear (io) two outer rings ( 3 and 4) drives the drums (ii and 12) carrying the two planetary gears in opposite directions of rotation, while the sun gears (i and 2) sit on a common intermediate shaft (9) (Figs. I and 5).

3. Infinitely variable transmission according to claim i, characterized in that that the two outer rim drums (ii and 12) via a reversing gear mounted in the housing (2o) connected to counter-rotation while the drive shaft (8) is connected or directly to the shaft carrying the two sun gears the two sun gears (i and 2) carries (Fig. 2).

4. Infinitely variable transmission according to claims i and 2 or 3, characterized in that the translation in the main planetary gear through adjacent and rigidly interconnected Planet gears (13 and 14) of different diameters equal to i: i is selected.

5. Infinitely variable transmission according to claim i, characterized in that the two Outer rims (3 and 4) of a drum which is concentric to the drive shaft (21) and that also the main planetary gear with two sets of meshing planet gears of the same diameter (22 and 23) are provided is (Fig. 3, 6 and 4).

6. Infinitely variable transmission according to claim 5, characterized marked; that the sun gears (i and 2) of the two planetary gears on the Drive shaft 8 are seated (Fig. 3 and 6).

7. Infinitely variable transmission according to claim 5, characterized in that the drum (21) carrying the outer rims is rigid with the drive shaft (8) is connected (Fig. 4). B.

Infinitely variable Transmission according to claims i to 7, characterized by a rotatable or pivotable eccentric disc (18) mounted as a guide disc for the rocker arm (16, Fig. 5).

9. Infinitely variable transmission according to claims i to 7, characterized by a cylindrical guide ring (18 ') that can be moved along a diameter for the rocker arm (r6, Fig. 6). Referred publications: VDI magazine, vol. 83 (193g), No. 24, pp. 73o to 734: Essay: Power split and apparent power in gears v. Dipl.-Ing. H. Frhr. v. T h u n g e n.