DE866748C - Stufenloses Getriebe mit Waelzkoerpern - Google Patents

Description

• Stufenloses Getriebe mit Wälzkörpern Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe mit einer treibenden und einer getriebenen Welle in gleichachsiger Anordnung, kugeligen, um verschwenkbare Achsen umlaufenden Wälzkörpern, die sieh einerseits gegen. Reibflächen und andererseits gegen einen sie umschließenden, mit umlaufenden Ringen abstützen:. Derartige Getriebe sindbekannt, bei welchen ,die, verschwenkbaren Achsender Wälzkörper um die gemeinsame Achse der An- und Ab= triebäwe@lle umlaufen undmehr als ein Kranz von Wälzkörpern vorgesehen ist. Bei diesen bekannten Getrieben sind die Mittel zur Verschwenkung der Achsen der Wälzkörper zur stufenlosen Veränderung,des Übersetzungsverhältnisses reichlich kompliziert. Dieser Nachteil wird beim Getriebe nach vorliegender Erfindung behoben, bei welchem ein Kranz von Kugelform oder annähernd Kugelform aufweisenden Wälzkörpern vorhanden ist, deren versdhwenkbare Achsen um die gemeinsame Achse der Am und Abtriebswelle nicht umlaufen, wobei die nach außen zu durch dien Ring abgestützten Wälzkörper sich nach innen zu gegen zwen gleichachsige -umliaufemde Reibflädhen abstützen, -deren eine mit der Antriebswelle und deren andere mit der Abtriebswelle verbunden ist.
• Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. i ein erstes Ausführungsbeispiel im Axialschnitt;: Fig. 2 einen .der Fig. i entsprechenden Schnitt mit -den Wälzkörpern in änsgeschwenkter Stellung, Fig. 3 das gleiche Beispiel teilweise in: Stirnansicht -und teilweise im Radialschnitt, Fig. 4 und 5 abgeänderte Ausfühmungsformen im Axialschnitt, und Fig. 6 ein Anwendungsbeispiel des etwas abgeänderten ersten Ausführün#gsbeispiel:s,-Fg. 7 im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Axialkräfte durch die eine der Getriebewellen taufgenommen wenden; Fig:8 zeigt im Axialschnntt ein Ausführunbsbei,-spiel, bei welchem @die Axialkräfte auf das Gehäuse übertragen werden, und Fig. g zeigt in größererny Maßstab -die Vorrichtung zur automatischen Regulierung 'der Anpressung in einem zylindrischen, Schnitt.
• Beim Ausfühmungsbespiel nach den FinG. 1 bis 3 ist mit@der Welle-i ein. mit ;der einen.Rotationsfläche versehener Körper 2 fest verbunden. Die Welle i ist im Gehäuse 22 drehbar gelagert, das einen Deckel 2i aufweist, in welchem ein mit :der anderen Rotationsfläche versehener Körper 6 dreihbar gelagert und mit einem Flansch 7 einer Welle 8 verbunden ist: Die Verlängerung,der Welle i ist mittels eines Kugellagers 13 im Wellenflansch 7 gelagert. Die Wellen i und :8 und die Rotationskörper 2 und 6 besitzen die gleiche Achse. Mit dien Rotationsflächen der Körper=2 und 6 -sind fünf als Kugeln; 3 ausgebilidrete Wälzkörper im Reibungskontakt, die .sich außerdem gegen einen Ring 5 abstützen. Jede Kugel ist auf einer sie durchdringenden Achse 50 gelagert, welche in der Nähe ihres einen; Endes, mit einem ballig ausgeführten Bund 51 in einem Schlitz 52 einer Scheibe 5'3` geführt ist, während die beiden -Enden- der Achsen 5o in in axialen Ebenen verlaufenden Nuten 52a im Gehäuse 22 geführt sind. Die Schlitze 52 .haben :gekrümmte Form und die Scheibe 53 ist drehverstellbar im Gehäuse 22 gelagert. Mittels eines Hebels 16 kann die Scheibe 53 zwischen den in Fig. 3 strichpunktiert gezeichneten Endlagen dies Hebels, z6 verstellt werden. Durch die Verstellungen des Hebels 16 -,werden die Achsen 5o der Kügel#i verschweiftkt. In Fig. i und 3 befindet sich der Hebel 16 in seiner Mittellagt, .die Achsen 50 der Kugeln 3 stehen parallel zur gemeinsamen Achse der Wellen i und 8, und die Berührungspunkte,der Kugeln 3 mit dien Rotationsflachen der Körper 2 unid,6;-welche :gleichen Durc'hmessier haben; sind gleich weit von den Drehachsen 50 ,dies Kugeln entfernt, das Übersetzungsverhältnis ist i : i. Wird, der Hebel 16 in die im Fig. 3 an'gedeutete linke Endlage verschwenkt, -so werden die Achsen 50 .der Kugeln in die in Fig. 2 gezeigte Lage verschwenkt, in welcher der Abstand des Beriihrungsgunktes der I',Lugelaberfläche mit -der Rotationsfläche des Körpers 6 vors der Drehachse der Kugel viel 'kleiner ist als der Abstand des Berührungspunktes der Kugel mit der Rotationsfläche des Körpers 2. Wenn z die treibende Welle ist, so findet in der in Fig. 2 gezeigten Stellung der Getriebeteile eine Übersetzung ,ins Langsame für die getriebene Welle 8 statt und umgekehrt, wenn der Hebel 16 in. die in Fig. 3 gezeigte rechte Endstel.lung gebracht wird.
• Um den Anpreß:druck der Rotationsflächen gegen die Kugeln 3 zu erzeugen, ist eine Schraubenfeder i i vorgesehen, welche sich mit einem Ende gegen eine auf die Verlängerung der Welle i aufgeschraubte Mutter 12 abstützt und mit ihrem andern Ende über ein Wälzkörperlager io auf den Körper 6. Die axialen Komponenten dieses Anpreßdruckes werden von, der Welle i aufgenommen und die radialen Komponenten vom Ring 5. Letzterer ist frei drehbar und kann sich in axialer Richtung einstellen. Es wind: iso :eine sichere übertraagung der Leistung erzielt, und,das vorbeschriebene Getriebe zeichnet,sich durch sehr einfache Bauart aus.
• Das AusTüh@ungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich vom vorstehend Beschriebenen dadurch, daß die Kugeln1 3' nur angenähert Kugelform besitzen. Die Form der Kugeln kann von der reinen Kugelforrn auch soebwenchen, d'aß der Anpreßdruck sich entsprechend ;der Übersetzung ändert, derart, daß z. B. bei großen Übersetzungen ins Langsame mit großem Ausgangsdrehmoment eine große Anpressung vorhanden ist, während sieh bei Übersetzurigen ins Schnelle ltlei e Anpxeß,drüc e ergeben. Konstruktiv @kaun dies dadurch erreicht werden, daß dhe Wälzkörper in dem entsprechenden Übersetzungsbereich eine Vertiefung in der Oberfläche aufweisen, die Feder zur Erzeugung des AnpreS.druckes sich ausdehnen kann und der Federdruck ,dadurch geringer wird, wenn die Berührung zwischen Kugeln und Rotationsfläche an dieser vertieften Stelle der Kugeloberfläche stattfindet.
• Wie in @ Fig. 5 gezeigt, können ,die Kugeln, 3" mit einer Nut 54 versehen sein, in welche der äußere Ring 5' eingreift. Damit sich der -Ring 5' bei der Verschwenkung der Achsen 5o der Kugeln 3 seitlich bzw. axial verschieben kann, wie in Fig. 5 gestrichelt angedeutet, muß :die Kugelform dahin korrigiert werden, daß sich d!ie Kugeln beim Verschweniken etwas radial verschieben: können. Durch diese Korrektur ergibt sich beim Verschwenken der Kugeln eine Veränderung des Anpreß,druckes bei den Rotationsflächen der Körper 2 und 6, welche sich so auswirkt, daß die Anpressung sich entsprechenddem durch die Rotationsflächen übertragenen Drehmoment ändert. Ist z. B. bei der Übersetzung ins Langsame das Drehmoment auf der Ausgangswelle groß, so werden die Kugeln beim Berührungspunkt auf der Au@sgangsrot:ation:sfiäche mehr angepreßt als auf der Eingangsrotationsfläche.
• In Fig.6 ist alias vor-beschriebene Getriebe in seiner Anwendung als Verstellgetriebe für Propellerflügel gezeigt. Der Körper 2 mit der einen Rotationsfläche ist mit der Propellerwelle 55 fest verbunden, während der Körper 6 über Zahnräder 56, 57 und Schneckengetriebe 58 auf die Propellerflügel 59 einwirkt, so daß bei einer durch Verstellung der Scheibe 53 bewirkten Änderung des Ü bersetzungsverhältnisses des Getriebes gegenüber i : i der Körper 6 gegenüber der Propellerwelle sich verdreht, wodurch die Propeller um ihre Längsachsen gedreht, also auf größere oder kleinere Anstellwinkel verstellt werden. Die Verstellung der Scheibe 53 kann z. B. von einem Geschwindigkeitsregulator und vom Pilotensitz von Hand! aus erfolgen.
• Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist i' die eine unid 8' die andere Welle des Getriebes, -2' bnv. 56 sind die mit den Rotationsflächen versehenen Körper, mit welchen Kugeln 3' im Reibungskontakt sind und sich gegen einen Ring 5' abstützen. Durch Drehverstefung einer Scheibe 53' werden die Achsen der Kugeln 3' verschwenkt und dadurch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes stufenlos geändert.
• Die Welle i' ist im Gehäuse 22 drehbar gelagert sowie durch Lager 13' in einem mit der Welle 8' fest verbundenen Teil 7', mit welchem ein I#,'-upplungsteil 6' verbunden ist. Die Welle 8' ist mit den mit ihr verbundenen Teilen 6' und 7' im Deckel 2i' des Gehäuses gelagert. Die Wellen i' und 8' sind sl:eiehachsi:g. Innerhalb der Teile 6' und 7' ist eine Schraubenfeder i i' vorgesehen, welche sich mit einem Ende gegen eine auf die Verlängerung der Welle i' aufgeschraubte Mutter 12' abstützt und mit ihrem anderen Ende über ein Drucklager iö auf den Teil 6'. Die mit den. Rotationsflächen versehenen Körper 2' bzw. 56 sind nicht direkt mit den Wellen i' bzw. 8' fest verbunden, sondern sind auf mit den Wellen fest verbundenen Elementen 55 bzw. 6' drehbar gelagert. Die Rotationskörper bilden mit diesen Elementen Kupplungen, indem sie auf ihren einander zugekehrten Flächen mit Ringnuten versehen sind, deren Grund durch aneinanderstoßende, entgegengesetzt geneigte Schrägflächen 59 gebildet ist (Fig.9). Mit den Schrägflächen 59 wirken Kugeln 57 zusammen, welche durch einen Kugelkäfig 58 voneinander distanziert sind. Diese Kupplungen zwischen den Rotationskörpern und ihren zugehörigen Wellen wirken als Vorrichtungen zur automatischen Regulierung des Anpreß.druckes, indem bei einer plötzlichen Belastungsänderung des Getriebes, welche ein Nach- oder Voreilen der mit den Wellen i' bzw. 8' verbundenen Elementen 5 5 bzw. 6' zur Folge hat, die Kugeln 57 auf den Schrägflächen 59 auflaufen und ein Auseinandertreiben der Teile 55 und 2' bzw. 56 und 6' und damit ein vermehrtes Anpressen der Rotationskörper -2' bzw. 56 an die Kugeln 3' verursachen. Da sowohl auf der Eingangs- als auch auf der Aus--an derartige Vorrichtungen vorgesehen sind, so wird die automatische Regulierung des Anpreßdruckes über den ganzen Verstellbereich des Getriebes erhalten. Wie beim Beispiel nach Fig. 7 wird durch die Anordnung der Feder i i' und Mutter 12' auf der Verlängerung der Welle i' die Axialkomponente des Anpreßdruckes von der Welle i' aufgenommen und wirkt nicht auf das Gehäusedes Getriebes.
• Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 unterscheidet sich vom vorgeschriebenen Beispiel dadurch, daß die eine Welle keine Verlängerung besitzt, auf welcher die Feder zur Erzeugung des normalen Anpreßdruc'kes zwischenkotationskörper und schwenkbaren Kugeln angeordnet ist und welche die Axialkomponente dies Anpreßdruckes aufnimmt. Die Feder 64 ist auf der Welle 63 angeordnet und diie Axialkomponentewird vom Gehäuse 61 und Deckel 2i' saufgenommen. Rotationskörper 2' und Teil 55 auf der Welle 6o sinid wie beim Beispiel nach Fig. 7 ausgebildet und Rotationskörper 56' und Teil 62 sind gleich wie Rotationsikörper 2' und Teil 55. Zwischen Rotationskörper 2' und Teil 55 und zwischen Rotationskörper 56' und Teil 62 sind: wieder Kugeln 57 eingeschaltet, welche mit den Schrägflächen zusammenwirken, so .daß auf jeder Welle eine Vorrichtung zur automatischen Regulierung des Anpreßdruckes vorhanden ist.
• Der Anpreßdruck der Federn i i' bzw. 6.4 ist nur so groß, daß beim Anlaufen ein Gleiten der Berührungsflächen der kraftübertragenden Teile vermieden wird. Bei der Kraftübertragung von Welle i' auf 8' (Fig. 7) oder von Welle 6o auf Welle 63 (Fig. 8) haben die Kugeln 57 der Anpreßvorrichtung das Bestreben, auf den schrägen Flächen 59 (Fig. 9) aufzulaufen:. Dadurch entsteht auf den beiden Teilen .der Anpreßeinric'htung ein Axialdruc'k, die Federn 64 bei Fig. 8 oder i i' bei Fig. 7 werden zusammengedrückt und die Spannung und damit der Anpreßdruck auf die Wälzkörper 3' für die Kraftübertragung wird vergrößert. Dieser Anpreßdruck i,st um so größer, je größer das zu übertragende Drehmoment ist. Bei richtiger Dimensionierung des Winkels der Auflaufbann der Kugeln 57 in der automatischen Anpreßvorrichtung kann der Anpreßdruck für die Kraftübertragung zwischen den Wälzkörpern 3' und den Wälzkörpern 2' und 56 oder 2' und 56' genau proportional dem zu übertragenden Drehmoment werden.
• Durch die Wahl der Anzahl der Kugeln kann beim Getriebe nach vorliegender Erfindung eine genügend große Zahl von die Leistung übertragenden Konta;lctstellen zwischen Kugeln und Rotationsflächen vorgesehen, werden, so daß der spezifische Anpreßdruck verhältnismäßig klein gehalten werden kann und trotzdem eine sichere Übertragung erzielt wird. Dadurch wird auch .die Abnutzung entsprechend klein gehalten und eine lange Lebensdauer des Getriebes bei sehr einfacher Bauart gewährleistet.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stufenloses Getriebe mit einer treibenden und einer getriebenen Welle in gleichachsiger Anordnung, kugeligen, um verschwenkbare Achsen umlaufenden Wälzkörpern, die sich einerseits gegen Reibflächen und andererseits gegen einen sie umschließenden, mit umlaufenden Ring abstützen, dadurch gcl;ennzeichnet, d'aß ein Kranz -von Kugelform oder annähernd Kugelform aufweisenden Wälzkörpern vorhanden ist, öderen verschwenkbare Achsen um die gemeinsame Achse der An- und Abtriebswelle nicht umlaufen, wobei die nach außen zu durch den Ring abgestutzten Wälzkörper sich nach innen zu gegen zwei gleichachsige umlaufende Reibflächen abstützen, deren eine mit,der Antriebswelle und deren ändere mit der Abtriebswelle verbunden ist.
2. 2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeidhnet, daß zur Veränderung der Neigung der Wälzkörperadhseneine drehverstellbare, nicht rotierende Scheibe mit je einem Schlitz für jede Wälzkörperachse vorgesehen ist, in welchen diese Achse eingreift, während die Enden der Achsen längs im stationären Getriebegehäuse vorgesehenen Nuten verschiebbar sind.
3. 3. ,Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeicInet, daß tdie Rotationsflächen auf den Enden .der - treibenden bzw. der getriebenen Welle sitzen und .diese Wellen unabhängig voneinander im Gehäusegelagert sind.
4. 4. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß -:die eine Reibfläche (2) mit einer Welle (i) fest verbunden ist und, die andere Reibfläche (6) auf .dieser Welle frei drehbar und verschiebbar isst und! unter der Wirkung einer Feder (ii) steht, :die sich gegen ein zur Einstellung des Federdruckes mit dies Welle verstellbar verbundenes: Glied (r2) abstützt, so daß die durd, die Anpressung,der Wälzkörper gegen die Reibflächen entstehenden Axialdrücke durch die Welle aufgenommen und! nicht auf das Gehäuse übertragen werden.
5. Getriebe nach -Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d!aß die Wälzkörper derart von ,der reinen Kugelform -abweichen, daß bei ihrem Verschwenken ihr Anpreßdruck gegenüber den Rotationsflächen, .sich entsprechend dem durch diese übertragenden Drehmoment ändert.
6. 6. Getriebe nach Anspruch i, als Verstellgetriebe für Propellerflügel ausgebildet"daZurch gekennzeichnet, daß :die eine Reibfläche (2) mit .der Propellerwelle (55) fest verbunden ist, während die andere Reibfläche (6) gegenüber der Propellerwelle (55) drehbar ist und mittels Übertragungsmittel (56-58) auf die Propellerflügel (5g) zwecks Drehung .derselben um ihre Achse zum Verstellen des Anstellwinkels einwirkt (Fig. 6).
7. 7. Stufenloses Getriebe mit Kugeln als Wälzkörper nach Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf der Eingangs- wie auf der Ausgamgswelle eine Vorrichtung zur automatischen Regulierung des Anpreßdruckes angeordnet ist.