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Rollengetriebe.
Die Erfindung betrifft ein geräuschlos laufendes Rollengetriebe, dessen Konstruktion sich auf die Theorie der geraden Epicykloidenbewegung stützt. Die Vorrichtung besteht also aus zwei ineinandergreifenden Rädern, von welchen das eine mit in diametral angeordneten Spuren des anderen Rades eingreifenden Rollen versehen ist. Das Grössenverhältnis zwischen den Teildurchmessern der Räder ist 1 : 2, man kann aber auch durch Verbindung mehrerer derartiger Übersetzungsvorrichtungen andere Übersetzungsverhältnisse erhalten.
Das für die Erfindung Kennzeichnende ist, dass das mit Rollen versehene Rad aus zwei Scheiben besteht, zwischen welchen die die Rollen tragenden Zapfen gelagert sind und dass die Spuren in dem anderen Rade durchgehend in einer mit diesem Rade an seinem Umkreis verbundenen Scheibe angeordnet sind, die in derselben Ebene wie die Rollen liegt.
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vergrössert.
Die Erfindung umfasst auch gewisse Sondervorrichtungen, deren Konstruktion und Zweck in dem Folgenden näher angegeben werden.
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Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt bzw. in Stirnansicht, die Fig. 3 und 4 eine andere, leichte Ausführungsform, die besonders zur Verwendung in
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Vibrationen versehen ist sowie zur Bremsung und Umsteuerung der Umdrehungsrichtung der Rollen, wenn sie aus den Spuren herausgetreten sind, die Fig. bis 8 Einzelheiten der letztgenannten Ausführungsform, Fig. 9 zeigt eine veränderte Ausführungsform der die Rollen tragenden Achsen und Fig. 10 eine Sonderausbildung der Rollenspuren.
Nach den Fig. i und 2 besteht die Vorrichtung aus einem Gehäuse 1, das zweckmässig in zwei lösbar verbundene und annähernd gleiche Teile geteilt ist, in denen die beiden Wellen 2 und 3 gelagert sind. Soll nun die Umdrehungsgeschwindigkeit der getriebenen Welle im Verhältnis von 1 : 2 verringert werden, so ist 2 die treibende Welle mit der
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versehen ist. An der treibenden Welle 2 sind zwei Scheiben 7 und 8 vorgesehen, in denen Zapfen 9 gelagert sind, welche die Drehachsen der zylindrischen Rollen oder der Kugellager 10 von etwas kleinerem Durchmesser als die Breite der Spuren 6 bilden. Die Scheiben und 8 sind mit der Welle 2 fest verbunden.
Wenn acht Spuren 6 vorhanden sind, so muss man vier Rollen 10 anordnen. Auch andere Teilungen können verwendet werden, aber die Anzahl der Rollen muss immer der Hälfte der Anzahl der Spuren entsprechen.
Da sich die Rollen 10 immer diametral zu der Scheibe 5 bewegen, sind alle Stösse vermieden und die Vorrichtung läuft somit geräuschlos. Da die Rollen ein wenig kleiner sind als die Spuren, liegen sie auch immer nur gegen eine Seite der Spuren an. Die Reibung wird somit auf ein Mindestmass eingeschränkt, weil nur rollende Reibung entsteht.
Das Gehäuse 1 wird zweckmässig öldicht ausgebildet und mit Öl teilweise gefüllt, welches an der Drehung der Scheibe 5 teilnimmt, so dass die Vorrichtung selbsttätig geschmiert wird.
Um die Reibung noch mehr herabzumindern, können anstatt der Rollen 10 Kugellager vorgesehen werden, deren äussere Laufbahnen als Rollen dienen. Sowohl die Zapfen 9 als auch die Rollen 10 und die Scheibe J bestehen aus gehärtetem Stahl, während die anderen Teile aus weicherem und billigerem Material, z. B, Gusseisen, gefertigt sein können.
Um mittels Getriebe aller Art, besonders bei leichterer Ausführung, einen theoretisch richtigen Gang zu erhalten, ist es notwendig, dass die eine Welle im Verhältnis zu der anderen nicht vibrieren kann, was besonders bei grösseren Kräften und grösseren Geschwindigkeiten leicht eintritt, weil die die Rollen tragende Welle nur an der einen Seite der Anlegefläche der Rollen gegen die Spurscheibe gelagert ist. Demnach kann bei grösserer Beanspruchung eine federnde, betriebsstörende Verschiebung zwischen den beiden Wellen entstehen. Ausserdem erhalten die Rollen bei ihrem Eintritt in die Spuren eine Drehung in der einen und bei ihrem Austritt eine Drehung in der anderen Richtung. Nach dem
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Austritt aus den Spuren dauert diese letztere Drehung wegen der Trägheit bis zum Wiedereintritt fort.
Dies veranlasst Verschleiss und Formänderung sowohl der Rollen als der Spuren. Diese Nachteile sind bei der in Fig. 3 bis 8 gezeigten Ausführungsform vermieden, indem teils die die Rollen tragende Welle an beiden Seiten der Anlegeflächen der Rollen gegen die Spurscheibe gelagert ist und teils, weil die Rollen nach dem Austritt aus den Spuren zunächst gebremst und dann in eine Drehung in entgegengesetzter Richtung versetzt werden. Hierdurch werden alle ungleichförmigen Vibrationen unabhängig von der zu übertragenden Kraft und der Geschwindigkeit vermieden.
Die Übersetzungsvorrichtung besteht hierbei, wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. i und 2, aus zwei in einem gemeinsamen Gehäuse 1 gelagerten Wellen 2 und 3, von weichen die eine, 3, eine Spur-
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ist der Durchmesser der Scheibe doppelt so gross als der eines Kreises durch die Achsen der Rollen 10, und die letzteren bewegen sich somit in der Spurscheibe nach der Theorie
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Nach dieser Ausführungsform ist ein Lager 12 zum Tragen des inneren, freien Endes 3 der Welle 2 vorgesehen und dieses Lager wird durch einen Arm 14 (Fig. 3 und 6) getragen, der sich innerhalb der Scheibe 8 in einer die Spurscheibe 5 tragenden, napfförmigen und mit der Welle 3 verbundenen Flansche 15 befindet.
Der Arm 14 ist in geeigneter Weise am Gehäuse 1 befestigt und dies wird dadurch ermöglicht, dass die Flanschen 7, 8 exzentrisch zu der Scheibe 5 angeordnet sind. Um ferner den Arm 14 und das Lager 12 zu stützen, kann man auch an dem Arm einen Zapfen 16 anbringen, der in einer Ausbohrung der Welle 3 (Fig. 3) gelagert wird. Auf diese Weise können keine ungleichförmigen Vibrationen der Wellen auftreten ; wenn sie bei grösserer Geschwindigkeit dennoch vibrieren, so erfolgt dies gleichförmig und zusammen, was die, Wirkung des Getriebes nicht beeinflusst.
Eine ähnliche Wirkung kann natürlich erreicht werden, wenn die Welle 3 zu einem Zapfen verlängert und der Arm 14 mit einer entsprechenden Lagerung versehen wird.
Zur Umsteuerung der Drehrichtung der Rollen ist je einer der Rollenzapfen verlängert und mit je einer Bremsscheibe versehen. Nach Fig. 3 und 4 sind die von dem Arm 14 abgekehrten Zapfen 17 verlängert und an deren äusseren Enden sind Bremsscheiben 18 vorgesehen, die am Umkreise zur Erhöhung der Reibung mit profilierter Oberfläche versehen werden können.
Wenn vorausgesetzt wird, das die Welle 2 die treibende ist und die Geschwindigkeit verringert werden soll, müssen die Bremsscheiben, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, mit einer Bremsbahn zusammenwirken, die zwischen der Welle 2 und den dieser zugekehrten Teilen der Bremsscheiben liegt, d. h. die Bremsung muss an den der Welle 2 zugekehrten inneren Erzeugenden vor sich gehen. Ausserdem muss die Bremsbahn Bogenform haben und fest angebracht werden, so dass sie die Bremsscheiben während der Drehung der Welle 2 treffen, wenn die mit den betreffenden Bremsscheiben verbundenen Rollen 10. ausser Eingriff mit den Spuren der Scheibe 5 sind. Eine derartige Bremsbahn kann verschiedenartig ausgeführt werden. Zur Erzielung des erforderlichen Bremsdruckes kann sie entweder selbst aus federndem oder elastischem Material, z.
B. aus einer gebogenen Stahlfeder oder aus Kautschuk, ausgeführt werden oder sie kann aus starrem, unelastischem Material bestehen
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führungsform benutzen, besonders wenn die Bremsscheiben mit profilierter Oberfläche versehen sind, z. B. in Doppelkegelform. Wenn man hier die Bremsscheiben an der von dem Arm 14 abgekehrten Aussenseite der Scheibe 7 anordnet, kann die Bremsbahn in der Form eines Ringes 19 mit einer dem Profil der Bremsscheiben entsprechenden äusseren Fläche ausgeführt werden. Dieser Ring ist in einer zu der Welle senkrechten Mittelebene an dem Teile, wo die Bremsscheiben anliegen sollen, aufgeschlitzt und besteht an dieser Stelle aus zwei rinförmigen Teilen, die mittels zweier Schrauben 20 (Fig. 8) einander genähert oder voneinander entfernt werden können, so dass der richtige Bremsdruck erzielt werden kann.
Die in dem Ring 19 befindliche, dem Profil der Scheiben entsprechende Bremsspur ist mit Vorteil kreisförmig und exzentrisch zu der Welle 2 angebracht (vgl. die punktierte Linie 21 in Fig. 8), aber sie kann auch an und für sich exzentisch ausgeführt werden, obwohl die erstgenannte Ausführungsform in der Praxis leichter hergestellt werden kann. Die Schrauben 20 sind in der Nähe jenes Teiles des Bremsringes angebracht, wo dieser nicht aufgeschlitzt ist und die Ringteile in dem aufgeschlitzten Teil. werden somit ein wenig auseinander federn, wodurch es leicht wird, durch verschiedene Ansetzung der Schrauben die passende Grösse des Bremsdruckes genau einzustellen.
Wenn dagegen die Geschwindigkeit erhöht werden soll und die Welle 3 die treibende ist, muss eine entsprechende Bremsung der Rollen. M vor sich gehen ; in diesem Falle liegen
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die Rollen an den entgegengesetzten Seiten der Spuren der Scheibe 5 an und folglich erhalten sie eine entgegengesetzte Umdrehungsrichtung beim Austritt aus den Spuren. Bremsung und Umsteuerung der Umdrehungsrichtung beim Austritt aus den Rollen muss
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exzentrische Spur-die gestrichelte Linie 24 - vorgesehen ist, an der die Bremsscheiben während desjenigen Teiles der Umdrehung der Welle anliegen, wenn die Rollen 10 ausser Eingriff mit der Spurscheibe 5 sind.
Beide Arten der Bremsringe oder-bahnen können mit Vorteil an demselben Getriebe verwendet werden, wie in der Zeichnung gezeigt ist und sie werden dann durch einen Arm 25 (Fig. 8) an denjenigen Teilen befestigt, an denen keine Schlitze vorgesehen sind und werden mittels einer gemeinsamen Platte oder einem Ringe 26 an das Gehäuse 1 (Fig. 3) angeschlossen. Die Platte 26 wird auch mit Vorteil derart befestigt, dass sie innerhalb enger Grenzen um die Welle 2 drehbar ist zur Nachstellung der richtigen Bremsperiode.
Wenn zwei Bremsbahnen vorgesehen sind, muss natürlich nur die eine angesetzt werden und in dem umgebenden Gehäuse sind in irgendeiner Weise geschlossene, aber leicht zu öffnende Löcher vorgesehen, durch welche die Schrauben 20, 23 zur Ansetzung oder Nachstellung, je nachdem die Bremsbahnen abgenutzt werden, erreichbar sind, ohne dass das Gehäuse ganz geöffnet zu werden braucht.
Die Bremsbahnen können auch zwischen dem Arm 14 und der Scheibe 8 angebracht werden, wenn diese Teile von einander hinreichend entfernt sind. In diesem Falle'werden die den Zapfen 17 entgegensetzten Zapfen für die Rollen 10 mittels Bremsscheiben in der oben angegebenen Weise verlängert. Eine Bremsung, die derjenigen von der Bahn 22 ausgeführten Bremsung entspricht, kann auch unmittelbar an den Rollen 10 vor sich gehen, wenn eine Bremsbahn derart angebracht wird, dass sie an den Rollen anliegt, sobald diese ausser EingTiff mit der Spurweite 5 sind. Eine derartige Bahn könnte ohne weiteres an der den Arm M tragenden Nabe des Gehäuses 1 (Fig. 3) befestigt werden.
Bei sehr grossen Geschwindigkeiten kann eine so schnelle, freie Drehung der Rollen entstehen, dass ihre Bremsung während der kurzen Zeitperiode, die zu Gebote steht, praktisch genommen unmöglich wird ; um diesen Übelstand vorzubeugen, werden die Spuren der Scheibe 5 ganz kurz gemacht, so dass die Rollen sich nur um einen kleineren Winkel bei ihrem Eintritt in bzw. Austritt aus den Spuren drehen. Hierdurch erhält man eine längere Zeitperiode für die Bremsung und ausserdem wird erreicht, dass den Rollen während ihrer kurzen Drehung in den Spuren keine zu grosse lebendige Kraft erteilt wird und somit kann die Bremsung um so leichter bewirkt werden.
Bei niedrigeren Geschwindigkeiten werden dagegegen die Spuren der Scheibe 5 so lang wie möglich gemacht, um einer möglichst grossen Anzahl Rollen Gelegenheit zu geben, gleichzeizig in die Scheibe einzu-
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Ob die Spuren der Scheibe kürzer oder länger sind, haben doch die zwischen ihnen befindlichen Zähne wegen der einseitigen Beanspruchung das Bestreben zu federn. Um ein derartiges Federn zu verhindern, ohne übermässig stark gebaute Konstruktionsteile zu benutzen, kann die Verbindung der Scheibe 5 mit der Flansche 15 auf die in Fig. g bis 5 gezeigte Weise ausgeführt werden. Hier gehen die Schrauben 27, welche die Scheibe mit der Flansche verbinden, auch durch die Zähne der Scheibe und die Schraubköpfe sind in diesen versenkt.
Um die Schrauben, 37 sind Hülsen 28 angebracht, die die Zähne der Scheibe stützen und eine genau abgepasste Länge haben, so dass die Zähne nach kräftigem Festziehen der Schrauben ihre richtige Lage beibehalten und nicht in eine Schieflage gespannt werden können. Um zu verhindern, dass die die Rollen 10 tragenden Scheiben 7 und 8 bei der Drehung die Hülsen 28 treffen, ist wenigstens die Scheibe 8 mit Aussparungen bei 29 (Fig. 4) zwischen den Lagern der Rollen versehen und diese Aussparungen bewirken die erforderliche freie Beweglichkeit. Die Scheibe 7 wird auch mit Vorteil mit ähnlichen Aussparungen wegen der Symmetrie'versehen, wodurch das Gewicht der Rollengetriebe gleichzeitig vermindert wird.
Die Rollen können, wie in Fig. 9 gezeigt, an Kugelzapfen angebracht werden, um zu bewirken, dass sie, unabhängig von dem Federn der Zähne der Spurscheibe, mit ihrer ganzen Breite an den Spurflächen anliegen. Hierbei sind die Achsen 30 der Rollen in diesen zu einer Kugel 31 ausgebildet, wogegen die Rolle mit einer entsprechenden kugelförmigen Fläche versehen ist. Eine gegenseitige Verdrehbarkeit zwischen den Rollen und den Achsen muss verhindert werden, z. B. durch Feder und Nut, die die Schrägstellung der Rollen nicht verhindern, wohl aber ihre Drehung in bezug auf die Achse.
Besonders bei grossen Geschwindigkeiten, wenn die Schmierung durch im Gehäusebefindliches Öl bewirkt wird, hat es sich ergeben, dass das Öl durch die schnelle Bewegung
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zu einer Emulsion gepeitscht und in Fettklumpen sowie eine klare, hauptsächlich aus Wasser bestehende Flüssigkeit zerlegt wird, wonach es als Schmiermittel unbrauchbar ist, Um eine derartige Zerlegung zu vermeiden, kann eine Zentrifugalschmierung vorgesehen werden, indem das Gehäuse, wie in Fig. 3, 4 und 7 gezeigt ist, unten mit einem. Ölbehälter 32 versehen wird, der mit dem Inneren des Gehäuses kommuniziert.
Von dem unteren Teil dieses Behälters werden Schmierleitungen 33 entweder innerhalb oder ausserhalb des Gehäuses 1 zu einer erforderlichen Anzahl Schmierstellen geführt und wenn der Behälter 32 mit Öl gefüllt wird, ohne dass dies so hoch steigt, dass es die umlaufenden Maschinenteile berührt, wird das Öl durch den bei der Drehung erzeugten Luftdruck durch die Leitungen 33 hinauf
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Druckwirkung durch mehrere, in der Zeichnung nicht dargestellte, an der Spurscheibe 5 angeordnete Schaufeln hervorgerufen werden. Das Anheben des Schmieröls lässt sich aber auch durch Einsetzen von Dochten in die Ölrohre bewirken. Von den Schmierstellen wird das Öl gegen die innere Wand des Gehäuses geworfen und fliesst ohne weitere Berührung mit den rotierenden Teilen wieder in den Behälter 32 nieder, um einen neuen Kreislauf zu vollziehen, ohne zerlegt zu werden.
Damit die Rollen nur an der einen Seite der Spuren anliegen, ist es erforderlich, dass sie einen etwas kleineren Durchmesser haben als die Breite der Spuren. Ein derartiger Spielraum kann jedoch unter Beibehaltung der geraden Epicykloidenbewegung bei mit parallelen Seiten versehenen Spurscheiben nur dadurch geschaffen werden, dass der Spielraum ganz auf die eine Seite der Spur verlegt wird, und zwar auf jene Seite, an welcher die Rollen nicht anliegen, Diese Seite wird von der Umdrehungsrichtung bestimmt und wenn die letztere geändert wird, werden die Anlegeflächen der Rollen in den Spuren auch gewechselt.
Hieraus ergibt sich, dass das Getriebe unter Beibehaltung eines theoretisch richtigen Ganges und paralleler Spurseiten mit einer gewissen Ausführung nur für eine im voraus bestimmte Umdrehungsrichtung benutzt werden kann, während dieselbe Ausführung bei entgegengesetzter Umdrehungsrichtung nicht verwendbar ist. Um diesem Nachteil vorzubeugen, können die nachstehend angegebenen Vorrichtungen vorgesehen werden. Der Spielraum braucht doch nur sehr gering sein (ein Bruchteil eines Millimeters) und in den meisten Fällen genügt es, wenn er an die beiden Spurseiten teilweise verlegt wird, weil die kleine Abweichung, die hierdurch entsteht, ganz bedeutungslos ist. Wenn aber eine grössere Genauigkeit nötig ist, wie z.
B. bei grösseren Geschwindigkeiten und Kräften, wenn ein Fehler der oben erwähnten Art störend wirkt, können die Spuren konvergierend gegen die Welle auf die später angegebene Weise angeordnet werden, wodurch ein theoretisch richtiger Gang erreicht wird.
Diese Ausführungsform wird in Fig. 10 veranschaulicht, in'welcher jedoch der Deutlichkeit wegen sowohl die Konvergenz als auch die Breite der Spuren im Verhältnis zu dem Durchmesser der Rollen sehr übertrieben dargestellt ist. Die vollausgezogene Zickzacklinie 34 bezeichnet die innere Umrisslinie der Spurscheibe bzw. die Anlageflächen für die Rollen und die radialen Teile dieser Linie bezeichnen die Spuren bzw. die Zähne zwischen ihnen.
Die Kreise 35 bezeichnen die Rollen in einem gewissen Augenblick und die strichpunktierten Kreise 36 die Lage der Rollen, wenn die Spuren dieselbe Breite wie der Durchmesser der Rollen gehabt hätten. Die Spuren sind jedoch breiter ausgeführt, z. B. mindestens 0'5 mm.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Rollengetriebe zur Bewegungsübertragung zwischen zwei zueinander exzentrisch gelagerten Wellen nach der Theorie der geraden Epicykloidenbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Welle (2) ein aus zwei Scheiben (7, 8) bestehendes Rad trägt, zwischen welchen Scheiben (7, 8) eine Anzahl Rollen oder Kugellager (10) an durch die
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bei der Drehung der Räder (7, 8 bzw. 4, 5) eingreifen.