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Reibungswechselgetriebe-
Es sind Wechselgetriebe bekannt, die aus einem Satz von doppelkpgeligen Rollkörpern bestehen, die als Planetenkörper wirken und sich zwischen zwei äussern und zwei innern Laufringen abrollen.
Durch axiale Verschiebung der Ringe gegeneinander wird bewirkt, dass die doppelkegeligen Körper mit verschiedenen Durchmessern abrollen und dabei das Übersetzungsverhältnis ändern.
Diesen Getrieben haftet der Mangel an, dass die Anpresskraft an allen vier Berührungsstellen eines jeden Doppelkegels gleich gross ist, während sie an den kleinen Durchmessern des Kegels grösser, an den grössern Durchmessern des Kegels kleiner sein sollte. Da die geringste zulässige Anpresskraft aber durch die grösste zu übertragende Umfangskraft bestimmt ist, werden die zj den grössern Radien der Doppelkegel gehörigen Berührungsstellen überlastet. Das bedeutet grössere Verluste und erhöhte Abnutzung des Getriebes. Ausserdem ist die Herstellung von exakt gleich grossen Doppelkegeln schwierig und teuer.
Es ist ferner bekannt, kugelförmige Planetenkörper zwischen vier verschieden profilierten Laufringen so abrollen zu lassen, dass zwei Laufringe mit der einen Welle verbunden sind, ein Ring stillsteht und der vierte Ring mit der Abtriebswelle verbunden ist. Auch bei dieser Anordnung ergibt sich eine bedeutende Überlastung der Rollkörper. Gemäss der vorliegenden Erfindung werden nun kugelförmige Planetenkörper zwischen vier Ringen verwendet, die paarweise die gleiche Winkelgeschwindigkeit und das gleiche Laufflächenprofil besitzen. Dabei ist entweder je ein Paar der Laufringe mit je einer Welle verbunden und der Käfig steht still oder ein Laufringpaar steht still und eine Welle ist mit dem Käfig, die andere mit dem zweiten Lauf ringpaar verbunden.
Dadurch wird erreicht, dass bei jeder Stellung der vier Laufringe die Anpresskräfte die zur Übertragung der Umfangskraft erforderliche Grösse besitzen und keine der Berührungsstellen überlastet werden muss. Weiters wird infolge der gleichzeitigen Verschiebung der Laufbahnen (kreisförmige Bahn der Berührungsstelle während des Laufens) sowohl auf dem Planetenkörper als auch auf den Laufringen eine Vergrösserung der Geschwindigkeitsänderung erreicht.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. Sämtliche Vorrichtungen zum Verstellen der Laufringe, zur Führung der Planetenkörper usw. sind als unwesentlich weggelassen.
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e, d die innern sind. a, b sowohl wie c, d sind untereinander so verbunden zu denken, dass sie sich in axialer Richtung nähern und entfernen lassen, dagegen auf Drehung gekuppelt sind (z. B. mittels Nutenkeil). Weiters sind z. B. a, b mit der einen Achse, e, d mit der andern Achse verbunden zu denken, während der Planetenträger (Kugelkorb) festgehalten wird, so dass die beiden Achsen in entgegengesetzter Richtung laufen. Fig. 1 zeigt die Laufringe in der einen, Fig. 2 in der andern Endstellung.
In Fig. 1 bezeichnet e, f, g, lb die Berührungsstellen der als Planetenkörper verwendeten Kugel k mit den vier Laufringen. Die zugehörigen Laufkreisradien der Laufringe sind mit fe , bezeichnet.
Die in diesen Punkten auftretenden Anpresskräfte sind Pe, P-, P, P/,. Da die Laufkreisradien und somit die Kräfteverhältnisse auf den beiden symmetrischen Hälften der ganzen Anordnung gleich sind, wird im folgenden nur eine Hälfte betrachtet. Die zu den beiden Berührungsstellen gehörigen Laufkreisradien der Kugel sind und < ; . Ist jjL der Koeffizient der gleitenden Reibung zwischen Kugel und Laufring, so ist die in g übertragbare Umfangskraft pg.
und das auf die Kugelachse bezogene Drehmoment
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Nun ist aber
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daher
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Es werden also bei beliebiger Wahl der Laufkreise bzw. der Winkel a und ss die Anpresskräfte stets genau den zur Übertragung des Drehmoments erforderlichen Wert unter Zugrundelegung des gleichen Reibungskoeffizienten besitzen, so dass keiner der Berührungspunkte überlastet ist.
Werden sehr grosse Änderungen des Übersetzungsverhältnisses verlangt, also die Maximalwerte von a und ss sehr gross (60 und darüber), so ist an diesen Berührungsstellen das Rollen mit erheblichen Gleitverlusten verbunden, da genau reines Rollen nur für a und ss = 00 vorhanden ist. Es können dann diese Gleitverluste grösser sein als die Verluste durch das mehr oder weniger reine Rollen bei kleiren Winkeln. In diesem Fall ist es vor : eilhaft statt der Kugeln Rotationskörper zu nehmen, deren Längsschnitt aus Kreisbogen mit dem Mittelpunkt ausserhalb der Achse besteht, wie Fig. 3 zeigt.
Da mit wachsender Entfernung m, die für Fig. 1 und 2 genau geltende Kraftverteilung nur angenähert gilt, ergibt sich die günstigste Grösse für m, wenn die Verluste durch Gleiten den Verlusten durch Überlasten gleich sind.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Innen-und Aussenringen bei stillstehenden Planetenkörpern ist als echter Bruch geschrieben
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Ist wie bei den bekannten Doppelkegelgetrieben und 1'e konstant, so ändert sich nur u mit und .
Bei dem vorliegenden Getriebe wird dagegen wie ersichtlich, wegen der veränderlichen Laufkreisradien der Laufringe, die Änderung des Übersetzungsverhältnisses grösser.
Die Anpressung kann durch eine ständige Kraft erfolgen doch ist es für den praktischen Gebrauch vorteilhaft, sie proportional dem jeweils zu übertragenden Drehmoment automatisch zu erzielen, wobei sinngemäss Schraubenflächen von veränderlicher Steigung oder entsprechend geformte Spreizhebe ! zu verwenden sind.