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Reibungsgetriebe.
Die Erfindung bezieht sich auf Reibungsgetriebe, bei welchen zwischen ineinanderliegenden
Gliedern, dem treibenden und dem getriebenen, ein Kranz von Übersetzungskugeln angeordnet ist, und bezweckt eine derartige Ausbildung des Reibungsgetriebes dieser Art, dass zur Änderung des Über- setzungsverhältnisses eine geringe Kraft ausreicht. Zu dieser Änderung wird eine axiale Komponente der Last ausgenützt, so dass auch eine selbsttätige Änderung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von dem durch das Getriebe zu überwindenden Belastungsmoment möglich ist.
Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass jedes der ineinanderliegenden Getriebeglieder aus zwei symmetrisch zur mittleren Kugelkranzebene liegenden Scheiben zusammengesetzt wird, welche axial gegeneinander verstellbar sind, u. zw. das treibende Seheibenpaar entgegen einer Federkraft od. dgl., das getriebene Scheibenpaar durch die Wirkung einer Axialkomponente der Last, wobei zwischen den Scheibenpaaren eine keilförmige Rinne zur Aufnahme der Übersetzungskugeln vorgesehen wird, deren Breite und damit auch die radiale Lage der Kugeln von der axialen Einstellung der getriebenen Scheiben zueinander abhängt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Reibungsgetriebes nach der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt in axialem Schnitt die obere Hälfte einer einfachen Ausbildung des Reibungsgetriebes, Fig. 2 ist eine aufklärende Skizze dazu und Fig. 3 zeigt in axialem Schnitt die obere Hälfte eines kombinierten Reibungsgetriebes.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform ist als Geschwindigkeitswechselgetriebe für Kraftfahrzeuge gedacht. 1 ist eine vom Motor angetriebene Welle und 2 eine zum Differential führende Welle. Auf der Motorwelle 1 sind zwei Scheiben 3 und 4 undrehbar, aber axial verschiebbar angeordnet, welche durch Federn 5 gegeneinander gedrückt werden. In einem mit der Differentialwelle 2 verbundenen Gehäuse 6 sind den Scheiben 3 und 4 der Motorwelle 1 gegenüber angeordnete kranzförmige Scheiben 7 und 8 frei drehbar und axial verschiebbar eingesetzt. An den einander zugekehrten Seiten der Scheibenpaare 3,4 und 7, 8 ist je eine rinnenförmige Vertiefung vorgesehen. Die Vertiefungen sind durch gekrümmte schräge Flächen 9 der Scheiben 3, 4, Flächen 10 der Ringe 7, 8 gebildet.
In diesen keilförmigen Rinnen befindet sich ein Kranz von Kugeln 11, die am Umfang der Scheiben in der Symmetrieebene der Rinnen 9, 10 gleichmässig verteilt sind und durch einen ortsfest gehaltenen Käfig so gehalten werden, dass die einzelnen Kugeln keine Bewegung in der Umlaufsrichtung der Scheiben J, 4 und 7, 8 ausführen, jedoch sich radial zur Welle 1 verstellen können. Der ortsfeste Käfig kann z. B. aus sehematiseh dargestellten Armen 12 bestehen, die die Kugeln 11 an ihrer Stelle in der Umlaufsrichtung der Scheiben sichern, jedoch eine radiale Verstellung der Kugeln zur Welle 1 gestatten.
Zwischen den Ringen 7, 8 und dem Gehäuse 6 ist je eine Art Freilaufkupplung vorgesehen, die z. B. aus je drei in der Umfangsriehtung der Ringe 7, 8 verteilten Kugeln 13 besteht. Diese Kugeln liegen einerseits an zur Wellenachse senkrechten Seiten der Ringe 7 und 8 und anderseits an im Gehäuse 6 ausgebildeten gekrümmten Führungs-und Anpressungsflächen jM an. (Fig. 2).
Durch die Kraft der Federn 5 wird der Kugelkranz 11 zwischen den Scheiben 3, 4 und 7, 8 ohne Spiel festgehalten und auch die äusseren Scheiben 7 und 8 werden durch die Keilwirkung der Kugeln 11 so auseinandergeschoben, dass die Kugeln 13 zwischen ihnen und den Klemmflächen 14 ohne Spiel festgeklemmt werden.
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Die Wirkungsweibe des beschriebenen Getriebes ist folgende : Unter der Annahme, dass sich die Motorwelle 1 in der angedeuteten Uhrzeigerrichtung (von rechts aus in Fig. 1 gesehen) dreht, so drehen sich durch die Wirkung der Reibungsflächen der treibenden Scheiben 3 und 4 die Kugeln 11 entgegen der Uhrzeigerrichtung und führen eine Drehung der äusseren, angetriebenen Scheiben 7 und 8 i entgegen der Uhrzeigerrichtung herbei.
Dabei nehmen die Scheiben 7 und 8 die Kugeln 13 der Frei- laufkupplung mit, so dass sie sich in dem sich verjüngenden Zwischenraum (Fig. 2) zwischen den
Scheiben 7 und 8 und den Führungsfläehen 14 des Gehäuses 6 festklemmen und das Gehäuse mit- nehmen. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist durch die Berührungspunkte der Kugeln 11 mit den Flächen 9, 10 der Scheiben 3,4 und 7, 8 gegeben. Wenn sieh nun die Last vergrössert, so bleibt das Gehäuse 6 samt den Führungsflächen 14 zurück. Dadurch werden die Kugeln durch die Fuhrungs- flächen 14 des Gehäuses 6 gegen die Mittelebene des Kugelkranzes 11 hin gepresst, wodurch sich die
Scheiben 7 und 8 einander nähern.
Durch die Keilwirkung ihrer Flächen 10 wird der Kugelkranz 11 radial gegen die Welle 1 zu verstellt. Die Kugeln 11 pressen ihrerseits durch ihr Eindringen zwischen die Flächen 9 der Scheiben 3, 4 diese letzteren Scheiben entgegen der Wirkung der Federn 5 ausein- ander, wodurch sieh das Übersetzungsverhältnis des Getriebes verkleinert. Beim Sinken der Last an der Welle 2 eilt dagegen das Gehäuse 6 vor, so dass zu den Kugeln 13 ein breiterer Zwischenraum
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können, dadurch den Kranz der Kugeln 11 in radialer Richtung erweitern und die Scheiben 7, 8 auseinanderpressen, so dass die Kugeln 1. 3 immer ohne Spiel gehalten werden. Auf diese Weise kann eine selbsttätige Verstellung des Getriebes in Abhängigkeit von der durch die Welle 2 zu überwindenden Belastung erzielt werden.
Die Verstellung des Getriebes kann auch von Hand aus erfolgen, wobei dieses Getriebe den Vorteil bietet, dass zu seiner Verstellung sehr geringe Kräfte ausreichen, weil bloss die Differenz zwischen der Axialkomponente der Last und der Kraft der Federn 5 zu überwinden ist.
So z. B. ist die Verstellung auch von Hand aus bei sehr geringer Kraftanstrengung möglich.
Zur Erzielung eines bestimmten Verhältnisses zwischen der Last und der durch das Getriebe jeweils eingestellten Übersetzung wird einerseits die Krümmung der Flächen 9 und 10 an den Scheiben. 3, 4 und 7, 8, anderseits die Krümmung der Klemmflächen 14 am Gehäuse 6 und schliesslich auch der Verlauf (die Charakteristik) der Spannung der Federn 5 bei sich ändernder Belastung in geeigneter Weise gewählt. Durch eine entsprechende Wahl dieser Konstruktionselemente hat man es in der Hand, die Änderung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von der Belastung voraus zu bestimmen.
Die Flächen 9 und 10 der Scheiben 3,4 und 7, 8 müssen selbstverständlich auch so bestimmt werden, dass bei keinem Übersetzungsverhältnis eine Selbstsperrung der Kugeln zwischen den Flächen 9 und 10 der Scheiben 3, 4 und 7, 8 eintritt.
Falls es sich um die Überwindung von bedeutenden Umfangskräften handelt, welche grosse Anpressungskräfte erfordern würden, so kann eine Herabsetzung dieser Kräfte durch eine Anordnung von zwei oder mehreren einfachen Getrieben nebeneinander erzielt werden. In Fig. 3 ist ein solches aus zwei einfachen Getrieben zusammengestelltes Getriebe dargestellt. Zwischen den verstellbaren
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die Scheibe 15 mit der Welle 1 und die Ringscheibe 16 mit dem Gehäuse 6 fest verbunden ist.
Falls dagegen ein grösseres Regelungsgebiet des Getriebes gewünscht wird, als welches durch die gekrümmten Flächen 9, 10 der Scheiben 3, 4 und 7, 8 gegeben ist, so können die beschriebenen Anordnungen "hintereinander" geschaltet werden, wodurch der Umfang der Übersetzungsänderung mit der zweiten Potenz wächst.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Reibungsgetriebe, bei dem zwischen ineinanderliegenden Gliedern, dem treibenden und dem getriebenen, ein Kranz von Übersetzungskugeln angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ineinanderliegenden Getriebeglieder aus zwei symmetrisch zur mittleren Kugelkranzebene liegenden Scheiben (3, 4 und 7, 8) besteht, welche axial gegeneinander verstellbar sind, u. zw. das treibende Scheibenpaar (3, 4) entgegen einer Federkraft (5) od. dgl., das getriebene Scheibenpaar (7, 8) durch die Wirkung einer Axialkomponente der Last, wobei zwischen den Scheibenpaaren (3, 4 bzw, 7.
8) eine keilförmige Rinne (9, 10) zur Aufnahme der Übersetzungskugeln (11) vorgesehen ist, deren Breite und damit auch die radiale Lage der Kugeln (11) von der axialen Einstellung der angetriebenen Scheiben (7, 8) zueinander abhängt.