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Kugelreibungsgetri, be
Es sind in ihrer Übersetzung stufenlos veränderliche Kugelreibungsgetriebe bekannt, bei denen die
Kraftübertragung zwischen An- und Abtriebswelle durch nur eine Kugel erfolgt, die zwischen zwei auf den Enden dieser Wellen befindlichen Hohlkegelscheiben verschiebbar und durch eine in ihrer Grösse in
Abhängigkeit vom abgenommenen Drehmoment veränderliche und damit steuerbare Druckkraft einge- i klemmt ist.
Bei bekannten Bauarten derartiger Kugelgetriebe wird die Verschiebung der Kugel und damit die Än- derung des Übersetzungsverhältnisses durch eine Steuerplatte bzw. einen Käfig bewirkt. Diese Führung- elemente für die Kugel befinden sich zwischen den Hohlkegelscheiben,. und die Kugel wird von ihnen all- seitig umfasst. Durch Verschieben der Führungselemente senkrecht zur Richtung der Achsen der Wellen ) wird die Lage der Kugel zwischen den Hohlkegelscheiben und damit das Übersetzungsverhältnis geändert.
Man hat die bei derartigen die Kugel umfassenden Führungselementen auftretenden Verschleiss- reibungen dadurch zu vermindern versucht, dass man zwischen Steuerplatte und Übertragungskugel ein
Kugellager anordnete, das mit seinem Aussenring in der Steuerplatte sitzt und mit seinem Innenring die Übertragungskugel käfigartig umgreift.
Die Verwendung eines Kugellagers ergibt aber gewisse konstruktive Schwierigkeiten. Der radialen
Verschiebung entspricht eine Kugelverschiebung in axialer Richtung. Die Kugel darf also im Innenring des Kugellagers nur mit entsprechend loser Toleranz gefasst werden, so dass also die für den Innenring übliche feste Kugellagerfassung nicht angewendet werden darf.
Hiedurch entsteht der Nachteil, dass die Mitnahme des Kugellager-Innenringes durch die Kugel nicht durch Festsitzverbindung, sondern nur durch Reibungskraft erfolgt. Diese Reibungskraft ist abhängig von dem Steuerdruck zur Verschiebung der Kugel. Bei geringem Steuerdruck, wenn keine Drehzahländerung vorgenommen wird, ist die Reibungskraft zwischen Übertragungskugel und Kugellager-Innenring sehr ge- ring, so dass zwischen beiden Teilen leicht ein Schleifen gegeneinander mit schnellem Verschleiss eintritt, was sehr nachteilig ist.
Auch wenn man zur Fassung der Kugel in der Steuerplatte ein seitlich verschieb- bares Rollenlager verwendet, ist es nicht möglich, die Kugel im Innenring des Lagers mit Festsitz zu fas- sen, denn dann wurde die Kugel keine allseitige Lauffreiheit mehr haben, so dass die Kraftübertragung stets auf den gleichen Laufkreisen der Kugel vorgenommen wird, was zu schnellem Verschleiss führt, und ausserdem schwingt die Polachse während der Kugelverschiebung etwas. Wenn sie aber an dieser Schwin- gung gehindert wird, tritt eine Verschleissvergrösserung zwischen Kugel und Hohlkegelscheibe auf.
Alle bekannten, die Kugel umfassenden Führungselemente besassen nicht nur den Nachteil eines zwangsläufig hohen Verschleisses, sondern erforderten auch einen wesentlichen konstruktiven Aufwand.
Beim Austausch dieser einem verstärkten Verschleiss unterliegenden Führungselemente, ist die Demontage des Getriebes erforderlich, da die Fuhrungselemente die zwischen den Kegeln nicht herausnehmbare Kugel umfassen. Infolgedessen haben derartig ausgebildete Kugelreibungsgetriebe keine praktische Bedeutung erlangen können.
Bei einer andern bekannten Bauart von Kugelgetrieben war man bestrebt, die geschilderten Nachteile zu vermeiden, indem die Wellen der Hohlkegelscheiben als Hohlwellen ausgebildet wurden und inner- halb der Achsen dieser Hohlwellen einseitig cder beidseitig die Kugel berührende Steuerstifte zur Ver- änderung der Eingriffsstelle der Kugel zwischen den Hohlkegelscheiben axial verschiebbar angeordnet waren.
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Eine derartige Ausbildung eines Kugelgetriebes ist jedoch sehr kompliziert und empfindlich und vel langt auch zur Betätigung der innerhalb der Hohlwellen angeordneten Steuerstifte eine kostspielige Kor struktion. Ausserdem geht durch die in den Wellen angeordneten Steuerstifte so viel Platz von der Nut : fläche des Hohlkegels verloren, dass dadurch der Verstellbereich zwangsläufig eingeschränkt wird. D letztgenannte Nachteil bei dieser Bauart lässt sich auch nicht dadurch beseitigen, dass man den Kege :
winkel der Hohlkegelscheiben vergrössert, weil hiedurch keine nennenswerte Vergrösserung des Verstel] bereiches erzielt werden könnte, da bei dieser Bauart mit wachsendem Kegelwinkel auch der Durchmes ser der in den Kegeln angeordneten Steuerstifte auf Kosten der Nutzfläche vergrössert werden musste, u : die Kugel durch die Steuerstifte überhaupt noch führen zu können.
Die Erfindung betrifft ein Kugelreibungsgetriebe, bei dem die Kraftübertragung zwischen An- ur Abtriebswelle durch nur eine Kugel erfolgt, die zwischen zwei auf den Enden zweier Wellen befindliche Hohlkegelscheiben verschiebbar ist. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die geschilderten Nact teile der bekannten Kugelreibungsgetriebe zu beseitigen und insbesondere ein Getriebe dieser Art 2 schaffen, das bei einfachem und unempfindlichem Aufbau sowie langer Lebensdauer einen grossen Rege] bereich ermöglicht.
Die Erfindung geht dabei von der bekannten Bauart von Kugelreibungsgetrieben au bei denen zwischen zwei achsparallelen, exzentrisch zueinander versetzten Hohlkegelscheiben eine Keg ( als Übertragungselement und eine quer zu den Kegeldrehachsen bewegbare Verstelleinrichtung angeordnt ist, durch welche die Lage der Kugel auf den Kegelflächen und damit das Übersetzungsverhältnis stufenl < verändert werden kann und besteht im wesentlichen darin, dass die Verstellvorrichtung mit einem ein seitigen, quer zu den Kegeldrehachsen verstellbaren Anschlag, der die Änderungen der Lage der Kugl auf den Kegelflächen begrenzt, ausgebildet ist.
Das Getriebe nach der Erfindung zeichnet sich durch einen besonders einfachen und unempfindliche Aufbau aus, der auch eine einfache Montage und eine leichte Auswechslung der Verstellvorrichtung el möglicht. Ausserdem tritt bei dem Getriebe nach der Erfindung keine zusätzliche Hemmung des Kugel ablaufes und kein zusätzlicher Verschleiss durch die Kugel umfassende Führungselemente auf, so dass dé Übersetzungsverhältnis damit konstant gehalten werden kann. Die Bewegung der Kugel von einer Einkeil seite auf die andere bei Drehrichtungswechseln erfolgt ungehindert und ohne gefährliche Schläge, w insbesondere von Bedeutung ist, wenn diese Drehrichtungswechsel häufig und plötzlich auftreten, wie E bei verschiedenen Anwendungsfällen derartiger Getriebe verlangt wird.
Ein weiterer bedeutsamer Vortei. der durch die Erfindung erzielt wird, besteht jedoch darin, dass die Wahl eines sehr flachen Winkels de
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schränkt ist und ein Verstellbereich von etwa 1 :9, erreichbar wird. Der grosse Kegelwinkel hat ausserdei den Vorteil einer Verringerung von Reibung und Verschleiss im Vergleich zur übertragenen Leistung un lässt damit einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer erreichen.
Einen weiteren Vorteil bietet die Erfindung für solche Reibgetriebe, die infolge von Einbauverhält nissen starker Erwärmung ausgesetzt sind. In den Fällen, in denen der Werkstoff-Ausdehnungskoeffizier des Getriebegehäuses grösser als der von Lagern, Kegel und Kugel ist, vergrössert sich bei Erwärmung de Weg für das Einkeilen der Kugel, wenn man ein gleiches Drehmoment voraussetzt. Wechselndes Dreh moment oder wechselnde Drehrichtung können auch unter diesen Bedingungen von dem erfindungsgemässe Reibgetriebe ohne Nachteil in Kauf genommen werden. Dagegen ist die Führung der Kugel in den be kannen, die Kugel umfassenden Führungselementen unter diesen Bedingungen gefährlichen Schläge ausgesetzt.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, den einseitigen Anschlag der senkrecht zu den Kegelachsen ange ordneten Verstellvorrichtung mit reibungsarmen Mitteln zu versehen, insbesondere mit einer Rolle, di, sich auf einem parallel zu den Kegelachsen angeordneten Bolzen drehen kann. An Stelle dieser Roll kann auch ein Wälzlager vorgesehen werden. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch erreicht, dass die Bewegungsrichtung der Verstellvorrichtung eine schräge Lage auf weist, die vorzugsweise parallel zu den Kegelmantellinien, die in der gemeinsamen Schnittebene durcl die Mitte beider Kegelachsen verlaufen und beide mit der Kugel in Berührung stehen, verläuft, währenl der Anschlag vorzugsweise rechtwinkelig zu dieser Bewegungsrichtung angeordnet wird.
Um die Reibun, zwischen Anschlag und Kugel noch mehr zu verringern, kann der Anschlag durch einen auf einem sich i) einem Wälzlager od. dgl. drehenden Bolzen angeordneten Teller dargestellt werden. Eine weitere Aus' führung eines reibungsarmen Anschlages kann durch drei oder mehr in einem Führungsstück angeordnet) Kugeln erreicht werden. Dieses Führungsstück wird in der Verstellvorrichtung so frei geführt, dass es sie ! nach der Mitte der zwischen den Kegeln laufenden Kugel einstellen kann.
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Der Durchmesser der Kugel wird zweckmässig so gewählt, dass mehr als 60go, vorzugsweise 85-90% der Durchmesser der Hohlkegel beträgt.
Gegebenenfalls kann der einseitige Anschlag auch unterhalb der Kugel angeordnet sein.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
Dabei zeigen : Die Fig. l - 3 drei verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Getriebes, je im Axialschnitt, und die Fig. 4 und 5 zwei weitere verschiedene Ausführungsbeispiele für die Verstellvorrichtung, teilweise im Schnitt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. l, in der die Einstellung des grössten Übersetzungsverhältnisses ins Langsame gezeigt ist, sind im Gehäuse 1 und im Gehäusedeckel 2 der antriebsseitige Hohlkegel 4 und der abtriebsseitige Hohlkegel 5 gegenüberliegend und exzentrisch zueinander versetzt, radial und axial gelagert. Zwischen den Hohlkegeln 4 und 5 ist die Kugel 6 angeordnet, die sich in bekannter Weise selbsttätig bei Drehung des antriebsseitigen Hohlkegels 4 so einstellen will, dass sie am antriebsseitigen Hohlkegel 4 auf einem möglichst kleinen und am abtriebsseitigen Hohlkegel 5 auf einem möglichst grossen Radius abläuft.
Dieser Tendenz, nämlich am abtriebsseitigen Hohlkegel 5 bei niedrigstmöglicher Drehzahl das grösstmögliche Drehmoment erzeugend, auf den grösstmöglichen Radius zu wandern, folgt die Kugel 6 so lange, bis sie an dem einseitigen Anschlag 7 der Verstell-
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halten und gegen den Anschlag 7 der Verstellvorrichtung 8 gedrückt. Um die Hohlkegel 4 und 5 mit der Kugel 6 in eine Voranpressung zu bringen, können das Gehäuse 1 und/oder der Deckel 2 beispielsweise mit einer vorzugsweise durch ein Gewinde od. dgl. einstellbaren Nabe 3 versehen werden, wodurch sich einer oder beide Hohlkegel axial verschieben lassen.
Durch Verstellung des Anschlages 7 kann der Bewegungsbereich der Kugel 6 in den verschiedenen Lagen zwischen den Hohlkegeln 4 und 5 begrenzt und damit das Übersetzungsverhältnis zwischen den Hohlkegeln 4 und 5 verändert werden.
Fig. 2 zeigt, wie der Anschlag als Rolle 9, die auf einem Bolzen 10 drehbar gelagert ist, ausgebildet ist.
In Fig. 3 ist die beispielsweise Ausführung einer schräggestellten Verstellvorrichtung 11, an der ein einseitiger Anschlag 12 vorgesehen ist, dargestellt.
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lager 14 drehbar angeordnet ist.
In Fig. 5 ist der Anschlag mit reibungsarm drehbaren Kugeln 15, die in einem Führungsstück 16 gehalten werden, zu sehen. Das Führungsstück 16 kann sich in der Verstellvorrichtung 11 rechtwinkelig zur Verstellrichtung so frei verschieben, dass es sich über die darin gehaltenen Kugeln 15 nach der Mitte der Kugel 6 einstellen kann. Das Führungsstück 16 wird beispielsweise durch einen U-förmig gebogenen Draht 17 in der Verstellvorrichtung 11 gehalten. Der U-förmig gebogene Draht 17 hat zum Führungsstück 16 einen ausreichend grossen Abstand, so dass eine Verschiebung der Mitte des Führungsstückes 16 gegenüber der Mitte der Verstellvorrichtung 11 ermöglicht wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kugelreibungsgetriebe, bei dem zwischen zwei achsparallelen, exzentrisch zueinander versetzten Hohlkegelscheiben eine Kugel als Übertragungselement und eine quer zu den Kegeldrehachsen bewegbare Verstellvorrichtung angeordnet ist, durch die die Lage der Kugel auf den Kegelflächen und damit das Übersetzungsverhältnis stufenlos verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (8) mit einem einseitigen senkrecht oder schräg zu den Drehachsen (4, 5) der Kegel verstellbaren Anschlag (7), der die Änderungen der Lage der Kugel (6) auf den Kegelflächen begrenzt, ausgebildet ist.