DE3700864A1

DE3700864A1 - Variable-speed friction-wheel mechanism (circular mechanism)

Info

Publication number: DE3700864A1
Application number: DE19873700864
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Scheuermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-14
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1988-07-28

Abstract

The invention relates to a variable-speed friction-wheel mechanism in which a driven rolling element with circular outer contours is frictionally connected via a pivotable friction wheel (round disc) to a second rolling element of identical design. The two rolling elements are at 90@ to one another and their circular arcs lie on a common circle, the diameter of which is equal to the diameter of the connecting friction wheel. The rolling elements have a maximum and a minimum diameter due to the position of the centre of the common circle. The range of variation is the result of the relationship between the two diameters. If different transmission stages are connected in series, very large ranges of variation are obtained by multiplication of the diameter ratios. If transmission stages are arranged in parallel, the frictional force transmitted is multiplied. Very sensitive control is provided by turning (pivoting) the friction wheel by means of an external force. The construction is simple and compact and, to obtain a sufficiently high contact force, the rolling elements are pressed inwards by springs. The designation "circular mechanism" was chosen because the motion of all the points which contribute to power transmission takes place on a circular path. See the more detailed description in the attached "description of the operation of the variable-speed mechanism" and in the patent claims.

Description

Die kreisförmigen Konturen der Rollkörper 1 und 2 sind gleiche Bögen des gemeinsamen Kreises K. Beide Rollkörper stehend zu einander unter einem Winkel von 90° und erhalten eine abrollende Verbindung über das Reibrad 3. Dieses Reibrad ist außerdem um eine vertikale Achse schwenkbar, wobei seine Peripherie längs der Kreiskonturen der Rollkörper gleitet, Bild 1.The circular contours of the rolling elements 1 and 2 are the same arcs of the common circle K. Both rolling elements stand at an angle of 90 ° to each other and receive a rolling connection via the friction wheel 3 . This friction wheel can also be pivoted about a vertical axis, with its periphery sliding along the circular contours of the rolling elements, Figure 1.

Der Mittelpunkt M des Kreises K ist gleichzeitig Mittelpunkt der vertikalen Achse des Reibrades und liegt in der Mitte der horizontalen Drehachse. Hiermit ist gewährleistet, daß das Reibrad in jeder "Schwenkstellung" immer senkrecht auf den Kreiskonturen der Rollkörper steht.The center M of the circle K is also the center of the vertical axis of the friction wheel and lies in the middle of the horizontal axis of rotation. This ensures that the friction wheel is always perpendicular to the circular contours of the rolling elements in any "swivel position".

Um einen genügend hohen Kraftschluß an den theoretisch punkt förmigen Berührungsstellen zwischen Reibrad und Rollkörpern zu erzielen, werden letztere mittels Tellerfedern F nach innen gedrückt. Der Federweg sollte jedoch Null sein.In order to achieve a sufficiently high adhesion at the theoretically point-shaped contact points between the friction wheel and rolling elements, the latter are pressed inwards by means of disc springs F. However, the travel should be zero.

Wird die Welle des Drehkörpers 1 bei E im Uhrzeigersinn ange trieben, dreht sich das Reibrad 3 im Gegenuhrzeigersinn und versetzt den Rollkörper 2 bezw. Antriebswelle A 1 wieder im Uhrzeigersinn in Drehung. Je nach Schwenkstellung des Reibrades wird der Rollkörper 2 schneller oder langsamer angetrieben als der Rollkörper 1. Nur in der Mittelstellung liegt Gleichlauf vor.If the shaft of the rotating body 1 at E is driven clockwise, the friction wheel 3 rotates counterclockwise and moves the rolling body 2 . Drive shaft A 1 rotates clockwise again. Depending on the pivoting position of the friction wheel, the rolling body 2 is driven faster or slower than the rolling body 1 . Synchronism is only present in the middle position.

Speed control range

Die Über- bezw. Untersetzung wird durch das Verhältnis von kleinstem Durchmesser zum größten der Rollkörper bestimmt, und der Regelbereich ist gleich dem Quadrat des Durchmesser verhältnisses. The over- Reduction is determined by the ratio of smallest diameter to the largest of the rolling elements, and the control range is equal to the square of the diameter relationship.

Im vorliegenden Fall istIn the present case

D = 50 mm
d = 10 mm D = 50 mm
d = 10 mm

und damit das Übersetzungsverhältnis 1 : 25 bezw. der Regelbereich 1 : ± 5. Ist die Stellung des Reibrades 3 auf dem kleinen Durchmesser d von Rollkörper 1 und auf dem großen Durchmesser D von Rollkörper 2, so dreht sich dieser fünfmal so langsam. Schwenkt das Reibrad 3 im Gegenuhrzeigersinn, dreht sich Rollkörper 2 immer schneller, erreicht in der Mittelstellung Gleichlauf und in der Endstellung die fünffache Drehzahl von Rollkörper 1.and thus the gear ratio 1:25 respectively. the control range 1: ± 5. If the position of the friction wheel 3 on the small diameter d of rolling element 1 and on the large diameter D of rolling element 2 , this rotates five times as slowly. If the friction wheel 3 swivels counterclockwise, the rolling element 2 rotates faster and faster, reaches synchronism in the middle position and five times the speed of the rolling element 1 in the end position.

Somit können durch Wahl der Durchmesser beliebige Regelbereiche erzielt werden.Thus, any control ranges can be selected by choosing the diameter be achieved.

Wird zwischen den Rollkörpern 2 und 4 ein weiteres Reibrad 5 vorgesehen, das synchron in gleicher Richtung mit Reibrad 3 schwenkt, erhält man eine zweite Regelstufe mit Abtrieb A 2 über die Welle von Rollkörper 4. Das gesamte Übersetzungsverhältnis beträgt dann im vorliegenden Beispiel theoretisch 1 : 625. Dies könnte beliebig zu Rollkörper 6 oder in eine seitliche Ebene fortgesetzt werden.If a further friction wheel 5 is provided between the rolling elements 2 and 4 , which swivels synchronously in the same direction with the friction wheel 3 , a second control stage with output A 2 is obtained via the shaft of the rolling element 4 . The total transmission ratio is then theoretically 1: 625 in the present example. This could be continued as desired for rolling element 6 or in a lateral plane.

Die Bezeichnung "Kreisgetriebe" wurde gewählt, weil die Bewegung sämtlicher Punkte, die zur Kraftübertragung beitragen, auf einer Kreisbahn erfolgt.The name "circular gear" was chosen because of the Movement of all points that contribute to power transmission done on a circular path.

Gemäß Bild 2 erhält man eine theoret. Verdopplung der Reibungs kraft zwischen Eintriebswelle E und Abtrieb A 2, wenn außer den Reibrädern 3 u. 5 parallel dazu noch die Reibräder 7 u. 8 im Einsatz sind. Bedingung hierfür ist, daß die Reibradpaare 3 u. 7 sowie 5 u. 8 spiegelbildlich synchron zueinander geschwenkt werden. Die gleichsinnige Synchronschwenkbewegung der Reibräder 3 u. 5 sowie 7 u. 8 zueinander bleibt dabei erhalten, wobei die Rotationsachse von Reibrad 3 immer senkrecht zu der von Reibrad 5 steht. Gleiches gilt von Reibrad 7 zu Reibrad 8. According to picture 2 you get a theoret. Doubling of the frictional force between input shaft E and output A 2 if, in addition to the friction wheels 3 u. 5 parallel to the friction wheels 7 u. 8 are in use. The condition for this is that the friction wheel pairs 3 u. 7 and 5 u. 8 can be pivoted in mirror image to each other. The same-direction synchronous pivoting movement of the friction wheels 3 u. 5 and 7 u. 8 to one another is retained, the axis of rotation of the friction wheel 3 always being perpendicular to that of the friction wheel 5 . The same applies from friction wheel 7 to friction wheel 8 .

Bild 3 zeigt eine funktionelle Ausführungsmöglichkeit, die die in Bild 2 beschriebenen Bedingungen für die Schwenkbewegungen der Reibräder zueinander gewährleistet. Z 1 und Z 2 sind zwei ineinander greifende Zahnräder mit gleichem Durchmesser, gleicher Zähnezahl und gleichem Modul. Z 3 bis Z 6 sind eben falls gleiche Zahnräder mit gleichem Modul wie Z 1 und Z 2. Z 1 ist mit Z 3 und Z 4 im Eingriff und Z 2 mit Z 5 und Z 6. Figure 3 shows a functional design option that guarantees the conditions described in Figure 2 for the swiveling movements of the friction wheels relative to one another. Z 1 and Z 2 are two intermeshing gears with the same diameter, the same number of teeth and the same module. Z 3 to Z 6 are just the same gears with the same module as Z 1 and Z 2 . Z 1 engages with Z 3 and Z 4 and Z 2 with Z 5 and Z 6 .

Zahnrad Z 3 sitzt fest auf der senkrechten Schwenkachse von Reibrad 3, Zahnrad Z 4 auf der Schwenkachse von Reibrad 5, Z 5 auf der von Reibrad 8 und Z 6 auf der Schwenkachse von Reibrad 7. Wird Zahnrad Z 1 von Hand oder mittels Stellantrieb gedreht, schwenken die Reibräder 3 und 5 und über Zahnrad Z 2 spiegelbildlich dazu die Reibräder 7 und 8.Gear Z 3 sits firmly on the vertical swivel axis of friction wheel 3 , gear Z 4 on the swivel axis of friction wheel 5 , Z 5 on that of friction wheel 8 and Z 6 on the swivel axis of friction wheel 7 . If gear Z 1 is rotated by hand or by means of an actuator, the friction wheels 3 and 5 swivel and, via gear Z 2 , the friction wheels 7 and 8 in mirror image.

Wird nur der Abtrieb A 1 gewünscht, benötigt man auch nur die Zahnräder Z 1 und Z 3.If only the output A 1 is desired, only the gears Z 1 and Z 3 are required.

Ein funktionsfähiges Modell zeigt die praktische Ausführung des Kreisgetriebes.A functional model shows the practical execution of the circular gear.

Claims

1. Adjustable friction gear, characterized in that two identical rolling elements with inwardly decreasing diameter and the same circular contours are arranged at 90 ° to each other.

2. Adjustable friction gear according to claim 1, characterized characterized in that the circular contours of the two Rollers are the same arcs of a common circle.

3. Adjustable friction gear according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the two rolling elements by a round disc (friction wheel) by frictional force are connected.

4. Adjustable friction gear according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the friction wheel is rotatable axially and by one radial axis, perpendicular to the axial, through at least 90 ° an external force is pivotable.

5. Adjustable friction gear according to claim 1 to 4, characterized characterized as the center of the common circle (Claim 2) simultaneously the center of the vertical axis of the friction wheel and in the middle of the horizontal Axis of rotation lies, which ensures that the friction wheel always perpendicular to the circular contours in every swivel position the rolling body is standing.

6. Adjustable friction gear according to claim 1 to 5, characterized characterized in that to achieve a sufficiently high Frictional connection between the friction wheel and the rolling elements, the latter are pressed inwards by means of springs.

7. Adjustable friction gear according to claim 1 to 6, characterized characterized that by adding more rolling elements and friction wheels create additional gear ratios, and the control range by multiplying by Gear ratio of the first control stage increased.

8. Adjustable friction gear according to claim 1 to 7, characterized in that according to Figure 2, the transmission forces multiply in parallel gear stages.

9. Adjustable friction gear according to claim 1 to 8, characterized in that a synchronous pivoting movement and thus a corresponding speed control can be achieved according to Figure 3 by an external force via gears.