AT164673B

AT164673B - Stufenloses Getriebe mit Wälzkörpern

Info

Publication number: AT164673B
Authority: AT
Inventors: Jean Kopp
Original assignee: Jean Kopp
Priority date: 1945-02-01
Filing date: 1946-08-28
Publication date: 1949-12-10
Also published as: US2469653A; FR921030A; DK73475C; DE866748C

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 Wälz- körpern, die sich einerseits gegen Reibflächen und anderseits gegen einen sie umschliessenden, mitumlaufenden Ring abstützen. Bei den be- kannten Getrieben dieser Art laufen die ver- schwenkbaren Achsen der Wälzkörper um die gemeinsame Achse der An-und Abtriebswelle um und es ist mehr als ein Kranz von Wälzkörpern vorgesehen. Infolge dieser Ausbildung sind die
Mittel zur Verschwenkung der Achsen der Wälz- körper zur stufenlosen Veränderung des Über- setzungsverhältnisses reichlich kompliziert.

Dieser Nachteil wird beim Getriebe gemäss Erfindung behoben, bei welchem ein Kranz von Kugelform oder annähernd Kugelform aufweisenden Wälzkörpern vorgesehen ist, deren verschwenkbare Achsen um die gemeinsame Achse der An-und Abtriebswelle nicht umlaufen, wobei die nach aussen zu durch den Ring abgestützten Wälzkörper sich nach innen zu gegen zwei gleichachsige, umlaufende Reibflächen abstützen, deren eine mit der Antriebswelle und deren andere mit der Abtriebswelle verbunden ist.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Axialschnitt, Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit den Wälzkörpern in ausgeschwenkter Stellung, Fig. 3 das gleiche Beispiel, teilweise in Stirnansicht und teilweise im Radialschnitt, Fig. 4 und 5 abgeänderte Ausführungsformen im Axialschnitt und Fig. 6 ein Anwendungsbeispiel des etwas abgeänderten ersten Ausführungsbeispiels. Fig. 7 veranschaulicht im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Axialkräfte durch die eine der Getriebewellen aufgenommen werden.

Fig. 8 zeigt im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Axialkräfte auf das Gehäuse übertragen werden, und Fig. 9 zeigt in grösserem Massstab die Vorrichtung zur automatischen Regelung der Anpressung in einem zylindrischen Schnitt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-3 ist mit der Welle 1 ein mit der einen Rotations- fläche versehener Körper 2 fest verbunden.

Die Welle 1 ist im Gehäuse 22 drehbar gelagert, das einen Deckel 21 aufweist, in welchem ein mit der anderen Rotationsfläche versehener
Körper 6 drehbar gelagert und mit einem
Flansch 7 einer Welle 8 verbunden ist. Die Ver- längerung der Welle 1 ist mittels eines Kugellagers 13 im Wellenflansch 7 gelagert. Die Wellen 1 und 8 und die Rotationskörper 2 und 6 besitzen die gleiche Achse.

Mit den Rotationsflächen der Körper 2 und 6 sind fünf als Kugeln 3 ausgebildete Wälzkörper in Reibungskontakt, die sich ausserdem gegen einen Ring 5 abstützen. Jede Kugel ist auf einer sie durchdringenden Achse 50 gelagert, die in der Nähe ihres einen Endes mit einem ballig ausgeführten Bund 51 in einem Schlitz 52 einer Scheibe 53 geführt ist, während die beiden Enden der Achsen 50 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 des Hebels 16 verstellt werden. Durch die Verstellungen des Hebels 16 werden die Achsen 50 der Kugeln verschwenkt.

In Fig. l und 3 befindet sich der Hebel 16 in seiner Mittellage, die Achsen 50 der Kugeln 3 stehen parallel zur gemeinsamen Achse der Wellen 1 und 8, und die Berührungspunkte der Kugeln 3 mit den Rotationsflächen der Körper 2 und 6, die gleichen Durchmesser haben, sind gleich weit von den Drehachsen 50 der Kugeln entfernt, das Übersetzungsverhältnis ist 1 : 1. Wird der Hebel 16 in die in Fig. 3 angedeutete linke Endlage verschwenkt, so werden die Achsen 50 der Kugeln in die in Fig. 2 dargestellte Lage verschwenkt, in welcher der Abstand des Berührungspunktes der Kugeloberfläche mit der Rotationsfläche des Körpers 6 von der Drehachse der Kugel viel kleiner ist als der Abstand des Berührungspunktes der Kugel mit der Rotationsfläche des Körpers 2.

Wenn 1 die treibende Welle ist, so findet in der in Fig. 2 gezeigten Stellung der Getriebeteile eine Übersetzung ins Langsame für die ge-

triebene Welle 8 statt und umgekehrt, wenn der
Hebel 16 in die in Fig. 3 gezeigte rechte End- stellung gebracht wird.

Um den Anpressdruck der Rotationsflächen gegen die Kugeln 3 zu erzeugen, ist eine Schraubenfeder 11 vorgesehen, die sich mit einem Ende gegen eine auf die Verlängerung der Welle 1 aufgeschraubte Mutter 12 und mit ihrem anderen
Ende über ein Wälzkörperlager 10 auf den Körper 6 abstützt. Die axialen Komponenten dieses Anpressdruckes werden von der Welle 1 aufgenommen und die radialen Komponenten vom Ring 5, der frei drehbar die Kugeln umschliesst und sich in axialer Richtung einstellen kann. Es wird so eine sichere Übertragung der Leistung trotz einfacher Bauart erzielt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich vom vorstehend beschriebenen dadurch, dass die Kugeln 3'nur angenähert Kugelform besitzen. Die Form der Kugeln kann von der reinen Kugelform so abweichen, dass der Anpressdruck sich entsprechend der Übersetzung ändert, derart, dass z. B. bei grossen Übersetzungen ins Langsame mit grossem Ausgangsdrehmoment eine starke Anpressung vorhanden ist, wogegen sich bei Übersetzungen ins Schnelle kleine Anpressdrücke ergeben. Konstruktiv kann dies dadurch erreicht werden, dass die Wälzkörper in dem entsprechenden Übersetzungsbereich eine Vertiefung in der Oberfläche aufweisen, die Feder zur Erzeugung des Anpressdruckes 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 50 der Kugeln 3 seitlich bzw. axial verschieben kann, wie in Fig. 5 gestrichelt angedeutet, muss die Kugelform so geändert werden, dass beim Verschwenken keine Vergrösserung des Umfanges des durch die innere Fläche des Ringes 5 dargestellten Wälzkörper-Berührungskreises eintritt.

Durch diese Korrektur ergibt sich beim Verschwenken der Kugeln eine Veränderung des Anpressdruckes bei den Rotationsflächen der Körper 2 und 6, die sich so auswirkt, dass die Anpressung sich entsprechend dem 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 Ausgangsrotationsfläche stärker angepresst als auf der Eingangsrotationsfläche.

In Fig. 6 ist das vorbeschriebene 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 Übersetzungsverhältnisses des Getriebes gegenüber 1 : l der Körper 6 gegenüber der Propellerwelle sich verdreht, wodurch die Propellerflügel um ihre Längsachsen gedreht, also auf grössere oder kleinere Anstellwinkel verstellt werden. Die Verstellung der Scheibe 53 kann z. B. von einem Geschwindigkeitsregler oder von Hand aus vom Pilotensitz erfolgen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist l' die eine und 8'die andere Welle des Getriebes, 2'bzw. 56 sind die mit den Rotationsflächen versehenen Körper, mit denen die Kugeln 3' im Reibungskontakt sind und sich gegen den Ring 5'abstützen. Durch Drehverstellung der Scheibe 53'werden die Achsen der Kugeln 3' verschwenkt und dadurch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes stufenlos geändert.
Die Welle l'ist im Gehäuse 22'drehbar gelagert sowie durch Lager 13'in einem mit der Welle 8'fest verbundenen Teil 7', mit dem ein Kupplungsteil 6'verbunden ist. Die Welle 8' ist mit den mit ihr verbundenen Teilen 6'und 7' im Deckel 21'des Gehäuses gelagert. Die Wellen l' und 8'sind gleichachsig.

Innerhalb der Teile 6' und 7'ist eine Schraubenfeder 11'vorgesehen, die sich mit einem Ende gegen eine auf die Verlängerung der Welle T aufgeschraubte Mutter 12'und mit ihrem anderen Ende über
EMI2.1

EMI2.2
Wellen l'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, die durch einen Kugelkäfig 58 voneinander distanziert sind.

Diese Kupplungen zwischen den Rotationskörpern und ihren zugehörigen Wellen wirken als Vorrichtungen zur automatischen Regelung des Anpressdruckes, indem bei einer plötzlichen Belastungsänderung des Getriebes, die ein Nach-oder Voreilen der mit den Wellen l' bzw. 8'verbundenen Elementen 55 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 verstärktes Anpressen der Rotationskörper 2' bzw. 56 an die Kugeln 3'verursachen. Da sowohl auf der Eingangs-als auch auf der Ausgangswelle derartige Vorrichtungen vorgesehen sind, wird die selbsttätige Regelung des Anpressdruckes über den ganzen Verstellbereich des Getriebes erhalten.

Wie beim Beispiel nach Fig. 7 wird durch die Anordnung der Feder 11' und Mutter 12'auf der Verlängerung der Welle l' die Axialkomponente des Anpressdruckes von der Welle l'aufgenommen und wirkt nicht auf das Gehäuse des Getriebes.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 unterscheidet sich vom vorbeschriebenen Beispiel dadurch, dass die eine Welle keine Verlängerung besitzt, auf welcher die die Axialkomponente des Anpressdruckes aufnehmende Feder zur Erzeugung des normalen Anpressdruckes zwischen Rotationskörper und schwenkbaren Kugeln angeordnet ist.

Die Feder 64 ist auf der Welle 63 angeordnet
EMI3.1

Beispiel nach Fig. 7 ausgebildet und Rotations- körper 56'und Teil 62 sind gleich wie Rotations- körper 2'und Teil 55. Zwischen Rotationskörper 2' und Teil 55 und zwischen Rotationskörper 56' und Teil 62 sind wieder Kugeln 57 eingeschaltet, die mit den Schrägflächen zusammenwirken, so dass auf jeder Welle eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Anpressdruckes vor- handen ist.

Der Anpressdruck der Federn 11' (Fig. 7) bzw. 64 (Fig. 8) ist nur so gross, dass beim An- laufen ein Gleiten der Berührungsflächen der kraftübertragenden Teile vermieden wird. Bei der Kraftübertragung von Welle l'auf 8' (Fig. 7) oder von Welle 60 auf Welle 63 (Fig. 8) haben die Kugeln 57 der Anpressvorrichtung das Be- streben, auf den schrägen Flächen 59 aufzulaufen.
Dadurch entsteht auf den beiden Teilen der Anpresseinrichtung ein Axialdruck, die Federn 64 (Fig. 8) oder 11' (Fig. 7) werden zusammengedrückt und die Spannung und damit der Anpressdruck auf die Wälzkörper 3'für die Kraftübertragung wird vergrössert. Dieser Anpressdruck ist um so grösser, je grösser das zu übertragende Drehmoment ist.

Bei richtiger Dimensionierung des Winkels der Auflaufbahn der Kugeln 57 in der automatischen Anpressvorrichtung kann der Anpressdruck für die Kraftübertragung zwischen den Wälzkörpern 3' einerseits und den Wälzkörpern 2'und 56 (Fig. 7) bzw. 2'und 56' (Fig. 8) anderseits genau proportional dem zu übertragenden Drehmoment werden.

Durch die Wahl der Anzahl der Kugeln kann beim Getriebe gemäss der Erfindung eine genügend grosse Zahl von die Leistung übertragenden Kontaktstellen 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 Abnützung entsprechend klein gehalten und eine lange Lebensdauer des Getriebes bei sehr einfacher Bauart gewährleistet.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Stufenloses Getriebe mit einer treibenden und einer getriebenen Welle in gleichachsiger Anordnung und kugeligen, um verschwenkbare Achsen umlaufenden Wälzkörpern, die sich einerseits gegen Reibflächen und anderseits gegen einen sie umschliessenden, mitumlaufenden Ring abstützen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kranz von Kugelform oder annähernd Kugelform aufweisenden Wälzkörpern vorhanden ist, deren verschwenkbare Achsen um die gemeinsame Achse der An-und Abtriebswelle nicht umlaufen, wobei die nach aussen zu durch den Ring abgestützten Wälzkörper sich nach innen zu gegen zwei gleichachsige, umlaufende Reibflächen abstützen, deren eine mit der Antriebswelle und deren andere mit der Abtriebswelle verbunden ist.

Claims

2. Getriebe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung der Neigung der Wälzkörperachsen eine drehverstellbare, nicht rotierende Scheibe (53) mit je einem Schlitz (52) für jede Wälzkörperachse vorgesehen ist, in welchen diese Achse eingreift, während die Enden der Achsen längs im stationären Getriebegehäuse vorgesehenen Nuten (52 a) verschiebbar sind.

3. Getriebe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufenden Reibflächen (2', 56') auf den Enden der treibenden bzw. der getriebenen Welle sitzen und diese Wellen unabhängig voneinander im Gehäuse gelagert sind (Fig. 8). EMI3.2 und verschiebbar ist und unter der Wirkung einer Feder (11) steht, die sich gegen ein zur Einstellung des Federdruckes mit der Welle verstellbar verbundenes Glied (12) abstützt, so dass die durch die Anpressung der Wälzkörper gegen die Reibflächen entstehenden Axialdrücke durch die Welle aufgenommen und nicht auf das Gehäuse übertragen werden (Fig. 1).

5. Getriebe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper derart von der reinen Kugelform abweichen, dass bei ihrem Verschwenken ihr Anpressdruck gegenüber den umlaufenden Reibflächen sich entsprechend dem durch diese übertragenen Drehmoment ändert. 6. Getriebe nach Anspruch l, als Verstellgetriebe für Propellerflügel ausgebildet, dadurch EMI3.3 während die andere Reibfläche (6) gegenüber der Propellerwelle (55) drehbar ist und mittels Übertragungsmittel (56-58) auf die Propellerflügel (59) zwecks Drehung derselben um ihre Achse zum Verstellen des Anstellwinkels einwirkt (Fig. 6).

7. Stufenloses Getriebe mit Kugeln als Wälzkörper nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl auf der Eingangswie auf der Ausgangswelle eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Anpressdruckes angeordnet ist.