Reibungsgetriebe mit Kugeln. Gegenstand der Erfindung ist ein Rei bungsgetriebe, bei dem auf mindestens zwei Wälzbahnen abrollende Kugeln die Kraft Übertragung von einer treibenden auf eine getriebene Welle bewirken und das Über setzungsverhältnis des Getriebes durch den Winkel zwischen der Eigendrehachse der Kugeln und der Hauptdrehachse des Getrie bes bestimmt ist.
Gemäss vorliegender Erfin dung erfolgt nun die Festlegung dieses Win kels durch Hilfsrollkörper, von denen jeder gegen zwei benachbarte Kugeln mit solcher Stärke angedrückt wird, dass ein Gleiten zwi- sehen Kugeln und Hilfsrollkörper bei der Kraftübertragung verunmöglicht ist und die Kugeln in ihren Berührungspunkten mit den Hilfsrollkörpern durch Reibungskräfte ge zwungen werden, der Bewegung der Hilfsroll- körper zu folgen.
Ein solches Getriebe bietet den Vorteil, dass es bei Verwendbarkeit von Handelskugeln für verschiedene Über setzungsverhältnisse mit gleichem Grundbau ausgeführt werden kann, indem zur Anpas sung an das jeweils gewünschte Über- setzungsverhältnis nur eine Änderung der Lage der Drehachse der Hilfsrollkörper erforderlich ist.
Diese eben genannte Mög- gleichkeit zur Bestimmung des Über setzungsverhältnisses erweist sich als be sonders vorteilhaft bei der Verwendung des Getriebes als Wechselgetriebe, indem durch sehr leicht vollziehbares, die Kraftübertra gung in keiner Weise störendes Schwenken der Drehachse der Hilfsrollkörper das Über setzungsverhältnis während des Ganges be quem verstellt werden kann, ohne dass die Übertragungskörper aus ihrer gegenseitigen Lage gebracht oder Aufpressungskräfte mit überwunden werden müssen. Auch kann das Übersetzungsverhältnis innerhalb eines gro ssen Bereiches verstellt werden. Da die Kugeln bei Verstellung des Übersetzungsver hältnisses immer um neue Achsen drehen, ergibt sich auch der Vorteil gleichmässig ver teilter Abnützung auf der Kugeloberfläche.
Es ist allerdings bei Reibkugelgetrieben für festes Übersetzungsverhältnis, bei denen die Kugeln zwischen einem treibenden, einem getriebenen und einem feststehenden Lauf ring angeordnet sind, bereits bekannt, Hilfs- rollkörper vorzusehen. Bei diesen Reibkugel getrieben haben jedoch die Hilfsrollkörper lediglich als Mitnehmer zu wirken, und es ist infolgedessen zwischen Kugeln und Hilfsrollkörper keine andere Druckkraft vor gesehen, als die einseitig wirkende Kraft, die auf die anzutreibende Welle zu übertragen ist. Dementsprechend ist zwischen Kugeln und Hilfsrollkörper jeweils auf der in der Bewegungsrichtung nachfolgenden Seite je der Kugel nur lose Berührung oder ein Zwi schenraum vorhanden.
Getriebe dieser Art können aber nur einwandfrei laufen, wenn die drei Berührungspunkte der Kugel, das heisst ihre Berührungspunkte mit dem treibenden und feststehenden Laufring, sowie der mit einem Hilfsrollkörper, in derselben Kugel querschnittsebene liegen, und wenn ausserdem die Eigendrehachse der Kugel senkrecht zu dieser Querschnittsebene steht.
Ist obige Be dingung der Lage der Berührungspunkte nicht erfüllt, das heisst projiziert sich der Be rührungspunkt des Hilfsrollkörpers in der Kraftübertragungsrichtung in einem gewis sen Abstand ausserhalb der Linie, welche die zwei Berührungspunkte der betreffenden Kugel mit den Wälzbahnen verbindet, so bil det die im Berührungspunkt zwischen Kugel und Hilfsrollkörper angreifende Übertra gungskraft mit diesem Abstand als Hebelarm ein Moment, das bestrebt ist, die Kugel so zu drehen, dass sie der Arbeitsleistung aus weicht.
Während man bei den bis jetzt be kannt gewordenen Reibkugelgetrieben mit Hilfsrollkörper zur Verhinderung einer aus weichenden Drehung der Kugeln an eine be stimmte Anordnung der Berührungspunkte gebunden ist, bei welcher obgenannter Hebel arm nicht vorhanden ist, ist ein solcher und das damit verbundene Moment bei dem Ge triebe nach vorliegender Erfindung völlig un schädlich, und es kann die Anordnung der Berührungspunkte zwischen Kugeln und Wälzbahnen frei gewählt werden. Dabei wer den aber die Kugeln und Hilfsrollkörper nach beiden.
Richtungen so fest aufeinander ge- presst, dass jenes Moment die Kugeln nicht von sich aus zu drehen vermag, indem der Reibungswiderstand zwischen beiden Körpern dieser Drehung entgegenwirkt und ausserdem die Kugeln so führt, dass sie nur der Bewe- gung,der Hilfsrollkörper in bestimmter Weise folgen, das heisst nur um eine bestimmte Eigen drehachse sich drehen können. Dabei kann aber diese Eigendrehachse in einer durch die Achse des Getriebes und den Mittelpunkt der Kugel gehenden Ebene verschieden ge richtet sein, nur ist deren Richtung immer von der Einstellung der Eigendrehachse der Hilfsrollkörper abhängig.
Es fällt somit den Hilfsrollkörpern bei dem Reibungsgetriebe nach der Erfindung eine andere Aufgabe zu, als bei den erläuterten Reibkugelgetrieben be kannter Bauart, welche Getriebe nur durch Auswechseln gewisser Teile Änderungen des Übersetzungsverhältnisses zulassen, während letzteres beim neuen Getriebe beliebig ge wählt werden kann, ohne dass Getriebeele mente auszuwechseln sind.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen: Fig. 1 und 2 schematisch einen Achsial schnitt bezw. eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform, die gleichzeitig zur Er läuterung der Grundlage dient, auf die sich die Erfindung stützt; Fig. 3 zeigt den gleichen Achsialschnitt wie Fig. 1, jedoch mit andern Drehachsen für die Kugeln und Hilfsrollkörper; Fig. 4a und 4a zeigen zwei weitere Aus bildungen der Hilfsrollkörper; Fig. 5 zeigt in einem mehr konstruktiv gehaltenen Achsialschnitt eine Ausführungs form des Reibungsgetriebes für veränderliche Übersetzungsverhältnisse, während Fig. 6 und 7 schematisch weitere Ausbil dungen von Einzelheiten zeigen;
Fig. 8 veranschaulicht eine Anordnung, bei welcher der getriebene Teil mit zwei Wälzbahnen versehen ist; Fig. 9 zeigt eine Ausführung mit nur zwei Wälzbahnen, und Fig. 10 zeigt schliesslich eine ähnliche Anordnung mit zwei Kugelkränzen.
In der schematischen Darstellung nach Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 ein treibendes, 2 ein getriebenes und 3 ein nicht drehendes Element, welch letzteres mit einem nicht ge zeigten Getriebegehäuse fest verbunden sein kann. Alle drei Teile 1, 2 und 3 sind gleich achsig angeordnet und sind jeweils mit einer Wälzbahn versehen, auf welcher Kugeln 4 abrollen. Zwischen den Kugeln 4 sind Hilfs- rollkörper 5 vorgesehen, von denen jeder mit zwei benachbarten Kugeln 4 in Reibungs kontakt steht (Fig. 2).
Die in den Berüh rungspunkten zwischen Kugeln 4 und Roll- körpern 5 auf beiden Seiten der genannten Körper wirkenden Drücke müssen so gross sein, dass ein Gleiten zwischen Kugeln und Rollkörpern bei der Kraftübertragung ausge schlossen ist und alle Kugeln und Hilfsroll- körper zusammen bei der Bewegung ein ge schlossenes System bilden. Die Hilfsrollkör- per 5 sind mit einer Achsenführung versehen, die in den Fig. 1 und 2 nur durch Zapfen 6 angedeutet ist.
In Fig. 1 schneidet die Eigendrehachse h, des Hilfsrollkörpers 5 die Getriebeachse g in einem spitzen Winkel in A. Dreht sich der Hilfsrollkörper 5 um seine Eigendrehachse h, wobei er gleichzeitig die Getriebeachse g um kreist, so müssen auch die damit in Berüh rung stehenden Kugeln 4 sich so drehen, dass im Berührungspunkt die Bahnelemente von Kugel 4 und Hilfsrollkörper 5 gleich ge richtet sind. Ebenso verhält es sich mit den Bahnelementen der Bewegung in den Berüh rungspunkten der Kugel 4 mit den Teilen 1, 2 und 3.
Diese Bedingung kann aber für alle Berührungspunkte, deren Zahl für jede Ku gel mindestens vier beträgt (der Hilfsroll- körper kann unter Umständen mehrteilig ausgebildet sein), nur dann erfüllt sein, wenn alle Bahnelemente Kreisen angehören, deren Mittelpunktachse, die auf der Kreisebene senkrecht steht, durch den Punkt A geht. Alle auf der Kugel 4 liegenden Berührungs kreise, k1, k2, k3 haben dann dieselbe Mittel punktaase, die zugleich die Eigendrehachse e der Kugel 4 bildet. Die für die Teile 1, 2 und 3 in Frage kommenden Berührungskreise w1, w2, w3 haben ebenfalls eine gemeinsame Mittelpunktachse, die mit der Getriebeachse g zusammenfällt.
Denkt man sich über den einzelnen Berührungskreisen k1, k2, k3, w1, w2, w3 Kegelmäntel errichtet, deren Spitze jeweils in A liegt, so rollen die der Kugel 4 angehörenden Kegel während der betrachte ten Bewegung, das heisst während der Drehung der Hilfsrollkörper 5 um die Achsen g und h, auf den Kegeln, die den Teilen 1, 2 und 3 angehören, ab. Gibt man der Achse h des Hilfsrollkörpers 5 eine andere Neigung, so ergibt sich ein anderer Schnittpunkt zwischen ihr und der Getriebeachse g. Die Kugel 4 muss dann ebenfalls ihre Eigendrehachse e ändern.
In der Darstellung von Fig. 1 rollt die Kugel 4 mit dem durch die Mantellinie A-B angedeuteten Kegel auf dem durch die gleiche Mantellinie bestimmten Kegel des nichtdrehenden Teils 3 ab. Würden die Be rührungspunkte der Kugel 4 mit dem Teil 1 und dem Teil 2 auf der gleichen, durch A gehenden Kegelmantellinie liegen, so hätten die Teile 1 und 2 gleiche Winkelgeschwindig keit. Da jedoch die vom Teil 2 ausgehende Mantellinie A-C mit der Linie A-B den kleineren Winkel als die vom Teil 1 aus gehende Mantellinie A-D einschliesst, so ist die Winkelgeschwindigkeit des Teils 2 klei ner, als diejenige des Teils 1. Es besteht also eine Übersetzung ins Langsame, falls 1 der treibende und 2 der getriebene Teil ist.
Wäre dagegen der Winkel, den die von Teil 2 aus gehende Mantellinie A-C mit der Mantel linie A-B bildet, grösser als der Winkel, den die vom Teil 1 ausgehende Mantellinie A-D mit der Mantellinie A-B bildet, so würde es sich um eine Übersetzung ins Schnelle han deln, falls 1 der treibende und 2 der getrie bene Teil ist.
In Fig. 3 ist für die Kugel 4 eine Achse O-A1 eingezeichnet, für welche die vom ge triebenen Teil 2 ausgehende Kegelmantel- linäe C, A,. mit der vom Teil 3 (nicht dre hend) ausgehenden Kegelmantellinie BI-A1 zusammenfällt. Der Teil 2 erhält somit die gleiche Winkelgeschwindigkeit, wie der Teil 3, steht also ebenfalls still. Wird durch wei teres Schwenken der Achse h des Hilfsroll- körpers 5 die Kugeldrehachse bis zum Schnittpunkt A2 gedreht, so drehen sich die beiden Teile 1 und 2 in entgegengesetzter Richtung.
Durch Schwenken der Achse h des Hilfsrollkörpers 5 kann also die Drehzahl des getriebenen Teils 2 auf bequemste Weise weitgehend geändert werden, welche Eigen schaft das Getriebe zum Wechselgetriebe be sonders geeignet macht.
Die Hilfsrollkörper 5 können auch anders ausgebildet sein, als wie in Fig. 1 bis 3 dar gestellt ist. So können sie zum Beispiel in der in Fig. 4a gezeigten Weise so geformt sein, dass sie jede der benachbarten Kugeln 4 in mehr als einem Punkte berühren bezw. mit mehr als einer Wälzbahn auf derselben rollen. Bei dieser Ausführung werden das bei der Kraftübertragung durch die Kugeln 4 auf die Hilfsrollkörper 5 ausgeübte, durch Pfeile P angedeutete Kippmoment, sowie die Achsialdrücke durch die aufeinander wälzen den Teile 4, 5 unmittelbar aufgenommen, so dass die Achsenlagerung des Hilfsrollkörpers 5 davon entlastet ist.
Die Hilfsrollkörper können auch so aus gebildet sein, wie in Fig. 4b dargestellt ist, wo die einzelnen, die Kugeln 4 berührenden Wälzbahnen 8 des Hilfsrollkörpers 5 achsial gegeneinander verschiebbar sind und durch Feder 7 gegeneinander bezw. gegen die Kugeln 4 gepresst werden, wodurch die in den Berührungspunkten mit den Kugeln be nötigten Reibungswiderstände erzeugt wer den können.
Die Hilfsrollkörper 5 sind in einem mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie die Ku geln 4 umlaufenden Drehkörper 9 zu lagern, wie es in Fig. 4a dargestellt ist und wie mit Bezug auf Fig. 5 weiter unten noch näher beschrieben wird. Bei einem Getriebe mit festem Übersetzungsverhältnis kann die La gerung eine unbewegliche sein, während sie bei verstellbarem Übersetzungsverhältnis drehbar sein muss, so dass die Achse des Hilfsrollkörpers in ihrer Längsrichtung ge schwenkt werden kann.
Fig. 5 zeigt in einer mehr konstruktiv gehaltenen Darstellung die Ausbildung eines Getriebes, das verschiedene Einstellungen des Übersetzungsverhältnisses erlaubt. Es be zeichnet hier wiederum 1 den treibenden Teil des Getriebes, der von einer Antriebswelle 10 gedreht wird; 2 ist der getriebene Teil, der seine Bewegung auf die getriebene Welle 11 überträgt, und 3 ist das nicht drehende Ele ment, das durch in das Getriebegehäuse 12 ragende Ansätze 25 am Drehen verhindert wird. 4 sind die zwischen den Teilen 1, 2, 3 angeordneten und zur Kraftübertragung dienenden Kugeln. Jeder Hilfsrollkörper 5 ist hier in einem Hohlzylinder 13 gelagert, der seinerseits drehbar in einem zylindri schen Hohlraum 14 eines lose auf dem trei benden Teil 1 sitzenden Drehkörpers 15 an geordnet ist.
Die Anpressung der Teile 1, 2, 3, 4 gegeneinander erfolgt durch selbsttätig wirkende, Kugeln und Federn aufweisende Vorrichtungen 16 und 16a. Die Resultierende der von den Bahnen der Teile 1, 2, 3 auf die Kugeln 4 ausgeübten Drücke ist nach innen gerichtet und drückt daher die Kugeln 4 ge gen die zwischenliegenden Hilfsrollkörper 5, so dass für letztere keine besondere Aufpres sungsvorrichtung vorzusehen ist. Drehkörper 15, Kugeln 4 und Hilfsrollkörper 5 drehen alle mit gleicher Winkelgeschwindigkeit um die Getriebeachse. Zum Zwecke, eine Ver änderung des Übersetzungsverhältnisses zu ermöglichen, ist am einen in eine Nabe aus laufenden Ende des Gehäuses 12 ein Ge winde 17 vorgesehen, mit dem eine mittelst Handgriff 19 verstellbare Mutter 18 zusam menarbeitet.
Die achsialen Verschiebungen der Mutter 18 werden durch Stangen 20 auf eine Muffe 21 übertragen, die längsverschieb bar auf dem Drehkörper 15 gelagert ist. In eine ringförmige Ausnehmung der Muffe 21 greift Gaseine Ende von zweiarmigen Hebeln 22 ein, -die bei 23 drehbar am Drehkörper 15 gelagert und am andern Ende gelenkig mit je einer -Stange 24 verbunden sind. Jede Stange 24 ist auch gelenkig mit einem Hohl- zylinder 13 verbunden. Bei einer Verdrehung der Mutter 18 erfährt die Reguliermuffe 21 eine achsiale Verschiebung, was eine Ver drehung der Hebel 22 bedingt, wodurch auch die Hohlzylinder 13 verdreht werden. Das hat eine Verstellung der Eigendrehachse der Hilfsrollkörper 5 zur Folge und dadurch auch eine Drehung der Kugeln 4 um eine andere Eigendrehachse, wodurch das Über setzungsverhältnis geändert wird.
Die Anordnung der Teile 1, 2, 3 mit Bezug auf die Kugeln 4 kann in Abweichung von den in Fig. 1 bis 5 gezeigten Anordnun gen auch eine solche sein, wie in Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt ist. Fig. 7 zeigt gleichzeitig auch noch eine Anordnung, bei der die Hilfsrollkörper nicht zylindrisch, sondern konisch ausgebildet sind.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung weist der getriebene Teil zwei Wälzbahnen 2a, 2b auf, die durch ein Hebelsystem 30, 31, einen Ring 32 und Stange 33 wahlweise mit den Kugeln 4 in Berührung gebracht werden können. Diese Anordnung bietet auch bei grossem Verstellungsbereich die Möglichkeit, bei allen Übersetzungsverhältnissen Kugel- wälzkreise zu erhalten, die eine günstige Übertragung ergeben, und es kann vor allem der Punkt vermieden werden, wo die Eigen drehachse der Kugel 4 durch den Berüh rungspunkt einer Wälzbahn geht. Ge wünschtenfalls kann auch der treibende Teil 1 oder der sich nicht drehende Teil 3 mit zwei wahlweise in Tätigkeit zu setzenden Wälzbahnen versehen sein.
Bei allen bis jetzt beschriebenen Ausfüh rungen sind die Kugeln 4 jeweils zwischen einem treibenden Element 1, einem getriebe nen Element 2 und einem feststehenden Ele ment 3 angeordnet. Der Winkel zwischen der Eigendrehachse e der Kugeln 4 und der Hauptdrehachse g des Getriebes wird aber durch die Hilfsrollkörper 5 auch bereits fest gelegt, wenn die Kugeln 4 nur zwischen einem treibenden und einem getriebenen Ele ment angeordnet sind, das heisst auch im Falle, wo kein feststehendes Element 3 vor handen ist. Eine solche Ausführungsform zeigt Fig. 9, wo nur zwei Wälzbahnen vor handen sind, von denen eine dem treibenden Teil 1 und eine dem getriebenen Teil 2 an gehört. Da eine feststehende Bahn nicht vor handen ist, muss der Körper, in welchem die Hilfsrollkörper 5 gelagert sind (nicht ge zeichnet), feststehend, das heisst nichtdre hend angeordnet sein.
Es bleiben dann die Achsen der Hilfsrollkörper 5 und diejenigen der Kugeln 4 an Ort und Stelle stehen. Ein Entweichen der Kugeln 4 aus ihrer Lage ist nicht möglich, indem ein solches mit Be- Zug auf jede Kugel 4 nach innen durch die beiden anliegenden Hilfsrollkörper 5, nach aussen und achsial durch die beiden Bahnen 1 und 2 verhindert wird.
Fig. 10 zeigt ein ähnliches Beispiel, wie das beschriebene, also ohne feststehende Bahn, wobei jedoch zwei Kränze von Kugeln 4 vorhanden sind. 1 bezeichnet hier den trei benden Teil der linken Getriebehälfte und 11 denjenigen der rechten Getriebehälfte, 2 und 21 jeweils die getriebenen Teile der bei den Hälften. Jeder treibende Teil 1 bezw. 11 sitzt auf einem an der treibenden Welle 40 angebrachten Kugelgewinde 41 bezw. 42, deren Steigungen einander entgegengesetzt sind, so dass das Übertragungsmoment die beiden Teile 1 und 11 achsial gegeneinander und damit gegen die Kugeln 4 presst, auf welche Weise der für die Übertragung nötige Reibungswiderstand erzeugt wird.
Die auf den treibenden Teilen 1 und 11 liegende Hülse 43 mit Keilen 44, 45 sorgt dafür, dass die treibenden Teile beider Getriebehälften nur miteinander drehen können, damit ein ach- siales Verschieben der Welle 40 vermieden wird. Da die gezeichnete Anordnung der Wälzbahnen der Teile 1 und 2 bezw. 11 und 21 ein Entweichen der Kugeln 4 nicht ver hindern kann, ist zwischen beiden Kugel kränzen ein Hilfsring 46 angeordnet, der die Führung der Kugeln 4, sowie die Abstützung der Aufpressungskräfte ergänzt. An der Kraftübertragung nimmt dieser Hilfsring 46 nicht teil, sondern -dreht sich nur frei mit.
Durch die symmetrische Doppelanordnung lassen sich bei diesem Getriebe die Achsial- drücke der beiden Hälften sowohl auf der treibenden als auch auf der getriebenen Seite vollständig gegeneinander ausgleichen, so dass keine Stützlager erforderlich sind, und ausserdem kann infolge grösserer Kugelzahl bei gleichem Durchmesser eine grössere Lei stung übertragen werden, als bei einfacher Anordnung. Auch kann durch Anwendung des Hilfsringes 46 die Lage der Bahnen 1 und 2 bezw. 11 und 21 freier gewählt werden, als im Beispiel nach Fig. 8. Zur Erreichung dieses letzteren Ziels kann ein Hilfsring auch bei Getrieben mit nur einem Kugelkranz an gewendet werden, nur muss er dann besonders gelagert sein.
Ausser den beschriebenen Beispielen kann die Anordnung auch so getroffen werden, dass der die Hilfsrollkörper tragende Teil der treibende oder der getriebene Teil des Ge triebes wird.
Friction gear with balls. The invention relates to a friction transmission, in which balls rolling on at least two rolling tracks cause the power to be transmitted from a driving to a driven shaft and the transmission ratio of the transmission is determined by the angle between the axis of rotation of the balls and the main axis of rotation of the transmission.
According to the present invention, this angle is determined by auxiliary rolling elements, each of which is pressed against two adjacent balls with such a force that sliding between the balls and auxiliary rolling elements is impossible during the power transmission and the balls are at their points of contact with the auxiliary rolling elements are forced by frictional forces to follow the movement of the auxiliary rolling elements.
Such a transmission offers the advantage that, if commercial balls can be used for different transmission ratios, it can be designed with the same basic structure by only changing the position of the axis of rotation of the auxiliary rolling elements to adapt to the respective desired transmission ratio.
This possibility of determining the transmission ratio just mentioned proves to be particularly advantageous when using the gearbox as a change-speed gearbox, in that the transmission ratio can be determined during the course by pivoting the axis of rotation of the auxiliary rolling elements in no way disrupting the power transmission quem can be adjusted without the transmission bodies being brought out of their mutual position or pressing forces having to be overcome. The transmission ratio can also be adjusted within a wide range. Since the balls always rotate around new axes when the translation ratio is adjusted, there is also the advantage of evenly distributed wear on the ball surface.
However, it is already known to provide auxiliary rolling elements in the case of friction ball drives for a fixed transmission ratio, in which the balls are arranged between a driving, a driven and a stationary race. In this friction ball driven, however, the auxiliary rolling body only act as a driver, and there is consequently no other pressure force seen between the balls and auxiliary rolling body than the unilateral force that is to be transmitted to the shaft to be driven. Accordingly, there is only loose contact or an inter mediate space between the balls and auxiliary rolling elements on the side following in the direction of movement.
Gears of this type can only run properly if the three points of contact of the ball, i.e. their points of contact with the driving and stationary race, as well as that with an auxiliary rolling element, lie in the same cross-sectional plane of the ball, and if the ball's own axis of rotation is perpendicular to this cross-sectional plane stands.
If the above condition of the position of the contact points is not met, i.e. if the contact point of the auxiliary rolling element is projected in the direction of force transmission at a certain distance outside the line connecting the two contact points of the ball in question with the rolling tracks, it is formed in the contact point Transmission force acting between the ball and the auxiliary rolling element with this distance as a lever arm is a moment that tries to turn the ball so that it evades the work.
While one is tied to a certain arrangement of the contact points in which the above-mentioned lever arm is not present, such and the associated moment in the Ge is in the so far become known friction ball drives with auxiliary rolling bodies to prevent a softening rotation of the balls is bound to a certain arrangement of the contact points drives according to the present invention completely un harmful, and the arrangement of the points of contact between balls and rolling tracks can be freely selected. But whoever the balls and auxiliary rolling elements after both.
Directions so tightly pressed against each other that that moment cannot rotate the balls by itself, as the frictional resistance between the two bodies counteracts this rotation and also guides the balls in such a way that they only support the movement, the auxiliary rolling elements in a certain way follow, that is, can only rotate around a certain intrinsic axis of rotation. However, this axis of rotation can be directed differently in a plane going through the axis of the gearbox and the center of the ball, only the direction of which is always dependent on the setting of the axis of rotation of the auxiliary roller body.
It thus falls to the auxiliary rolling elements in the friction gear according to the invention, a different task than in the explained friction ball gears be known design, which gear only allow changes in the gear ratio by replacing certain parts, while the latter can be selected as desired in the new gear, without Gear elements are to be replaced.
In the accompanying drawings, embodiments of the subject invention are illustrated by way of example, namely show: FIGS. 1 and 2 schematically an axial section respectively. a side view of a first embodiment, which also serves to explain the basis on which the invention is based; FIG. 3 shows the same axial section as FIG. 1, but with different axes of rotation for the balls and auxiliary rolling elements; Fig. 4a and 4a show two further formations from the auxiliary rolling elements; Fig. 5 shows in a more constructive axial section of an embodiment of the friction gear for variable transmission ratios, while Fig. 6 and 7 schematically show further formations of details;
Fig. 8 illustrates an arrangement in which the driven part is provided with two rolling tracks; FIG. 9 shows an embodiment with only two roller tracks, and finally FIG. 10 shows a similar arrangement with two ball races.
In the schematic representation of FIGS. 1 and 2, 1 denotes a driving, 2 a driven and 3 a non-rotating element, which latter can be firmly connected to a gear housing not shown GE. All three parts 1, 2 and 3 are arranged with the same axis and are each provided with a rolling track on which balls 4 roll. Auxiliary rolling elements 5 are provided between the balls 4, each of which is in frictional contact with two adjacent balls 4 (FIG. 2).
The pressures acting in the contact points between balls 4 and rolling elements 5 on both sides of the named bodies must be so great that sliding between balls and rolling elements during the power transmission is excluded and all balls and auxiliary rolling elements together during movement form a closed system. The auxiliary rolling bodies 5 are provided with an axis guide, which is only indicated by pins 6 in FIGS. 1 and 2.
In Fig. 1, the axis of rotation h, of the auxiliary roller body 5 intersects the gear axis g at an acute angle in A. If the auxiliary roller body 5 rotates about its axis of rotation h, while at the same time orbiting the gear axis g, the gear axis g must also be in touch Balls 4 rotate so that the track elements of ball 4 and auxiliary rolling element 5 are aligned in the same way at the point of contact. The same applies to the path elements of the movement in the contact points of the ball 4 with parts 1, 2 and 3.
However, this condition can only be met for all points of contact, the number of which is at least four for each ball (the auxiliary rolling element may be made up of several parts), if all path elements belong to circles whose center axis is perpendicular to the circular plane , goes through point A. All of the contact circles, k1, k2, k3 lying on the ball 4 then have the same center point, which at the same time forms the self-rotation axis e of the ball 4. The contact circles w1, w2, w3 in question for parts 1, 2 and 3 also have a common center axis which coincides with the gear axis g.
If you think of the individual contact circles k1, k2, k3, w1, w2, w3 cone shells erected, the point of which is in A, then the cones belonging to the ball 4 roll during the movement under consideration, that is, during the rotation of the auxiliary rolling elements 5 around the axes g and h, on the cones belonging to parts 1, 2 and 3. If the axis h of the auxiliary rolling element 5 is given a different inclination, a different point of intersection results between it and the gear axis g. The ball 4 must then also change its axis of rotation e.
In the illustration of FIG. 1, the ball 4 rolls with the cone indicated by the surface line A-B on the cone of the non-rotating part 3 determined by the same surface line. If the points of contact of the ball 4 with part 1 and part 2 were on the same cone surface line going through A, parts 1 and 2 would have the same angular speed. However, since the surface line AC emanating from part 2 forms the smaller angle with line AB than the surface line AD extending from part 1, the angular velocity of part 2 is smaller than that of part 1. There is therefore a slow speed ratio if 1 is the driving part and 2 is the driven part.
If, on the other hand, the angle that the surface line AC forms from part 2 with the surface line AB is greater than the angle that the surface line AD from part 1 forms with the surface line AB, then it would be a fast translation deln, if 1 is the driving part and 2 is the driven part.
In Fig. 3 an axis O-A1 is drawn for the ball 4, for which the outgoing from the driven part 2 cone envelope lines C, A ,. coincides with the conical surface line BI-A1 starting from part 3 (not rotating). Part 2 thus receives the same angular velocity as part 3, so it is also at a standstill. If the axis of rotation of the ball is rotated up to the intersection point A2 by further pivoting the axis h of the auxiliary rolling element 5, the two parts 1 and 2 rotate in opposite directions.
By pivoting the axis h of the auxiliary roller body 5, the speed of the driven part 2 can be largely changed in the most convenient way, which own shaft makes the transmission to the gearbox be particularly suitable.
The auxiliary rolling body 5 can also be designed differently than is provided in Fig. 1 to 3 is. For example, in the manner shown in FIG. 4a, they can be shaped so that they touch each of the adjacent balls 4 in more than one point. roll with more than one rolling track on the same. In this embodiment, the tilting moment exerted by the balls 4 on the auxiliary rolling elements 5 during the transmission of power, indicated by arrows P, and the axial pressures caused by the parts 4, 5 rolling on each other are directly absorbed, so that the axial bearing of the auxiliary rolling element 5 is relieved of this.
The auxiliary rolling body can also be formed from, as shown in Fig. 4b, where the individual, the balls 4 contacting rolling tracks 8 of the auxiliary rolling body 5 are axially displaceable against each other and by spring 7 against each other respectively. are pressed against the balls 4, whereby the frictional resistances required in the points of contact with the balls be generated who can.
The auxiliary rollers 5 are to be stored in a rotating body 9 rotating at the same angular speed as the Ku rules 4, as shown in FIG. 4a and as will be described in more detail below with reference to FIG. In the case of a transmission with a fixed transmission ratio, the bearing can be immovable, while with an adjustable transmission ratio it must be rotatable so that the axis of the auxiliary roller body can be pivoted in its longitudinal direction.
In a more constructive representation, FIG. 5 shows the formation of a transmission which allows various settings of the transmission ratio. It be characterized here in turn 1, the driving part of the transmission, which is rotated by a drive shaft 10; 2 is the driven part that transmits its motion to the driven shaft 11, and 3 is the non-rotating element that is prevented from rotating by projecting into the gear housing 12 lugs 25. 4 are the balls arranged between parts 1, 2, 3 and used for power transmission. Each auxiliary rolling body 5 is mounted here in a hollow cylinder 13, which in turn is rotatably arranged in a cylindri's cavity 14 of a loosely seated on the driving part 1 rotating body 15 to.
The parts 1, 2, 3, 4 are pressed against one another by means of self-acting devices 16 and 16a which have balls and springs. The resultant of the pressures exerted on the balls 4 by the tracks of the parts 1, 2, 3 is directed inwards and therefore presses the balls 4 against the intermediate auxiliary rolling elements 5, so that no special Aufpres solution device is to be provided for the latter. Rotary body 15, balls 4 and auxiliary roller body 5 all rotate at the same angular speed around the gear axis. For the purpose of enabling a change in the transmission ratio, a Ge thread 17 is provided on a hub from the current end of the housing 12, with which a mean handle 19 adjustable nut 18 works together.
The axial displacements of the nut 18 are transmitted by rods 20 to a sleeve 21 which is mounted on the rotating body 15 longitudinally displaceable. In an annular recess of the sleeve 21, gas engages one end of two-armed levers 22, -which are rotatably mounted at 23 on the rotating body 15 and are articulated to a rod 24 at the other end. Each rod 24 is also articulated to a hollow cylinder 13. When the nut 18 is rotated, the regulating sleeve 21 experiences an axial displacement, which causes a rotation of the lever 22, whereby the hollow cylinder 13 is also rotated. This has an adjustment of the axis of rotation of the auxiliary rolling body 5 and thereby also a rotation of the balls 4 about another axis of rotation, whereby the transmission ratio is changed.
The arrangement of the parts 1, 2, 3 with respect to the balls 4 can, in deviation from the arrangements shown in FIGS. 1 to 5, also be such as is shown schematically in FIGS. 6 and 7. Fig. 7 also shows at the same time an arrangement in which the auxiliary rolling elements are not cylindrical, but rather conical.
In the arrangement shown in FIG. 8, the driven part has two roller tracks 2a, 2b which can be brought into contact with the balls 4 by a lever system 30, 31, a ring 32 and a rod 33. Even with a large adjustment range, this arrangement offers the possibility of obtaining ball rolling circles with all transmission ratios, which result in favorable transmission, and above all the point where the inherent axis of rotation of the ball 4 passes through the contact point of a rolling path can be avoided. If desired, the driving part 1 or the non-rotating part 3 can also be provided with two rolling paths that can be optionally set into action.
In all of the embodiments described so far, the balls 4 are each between a driving element 1, a transmission element NEN 2 and a fixed element 3 arranged. The angle between the natural axis of rotation e of the balls 4 and the main axis of rotation g of the gearbox is already set by the auxiliary rolling body 5 when the balls 4 are only arranged between a driving and a driven element, that is, even in the case where none fixed element 3 is present. Such an embodiment is shown in FIG. 9, where only two rolling tracks are present, one of which belongs to the driving part 1 and one to the driven part 2. Since a fixed track is not present, the body in which the auxiliary rolling bodies 5 are mounted (not shown) must be fixed, that is to say, non-rotating.
The axes of the auxiliary rolling elements 5 and those of the balls 4 then remain in place. It is not possible for the balls 4 to escape from their position, in that such an escape is prevented by the two adjacent auxiliary rolling elements 5 on each ball 4, and outwards and axially by the two tracks 1 and 2.
10 shows an example similar to that described, that is to say without a fixed track, but with two rings of balls 4 being present. 1 denotes the driving part of the left gear half and 11 that of the right gear half, 2 and 21 each the driven parts of the halves. Each driving part 1 respectively. 11 sits on a ball screw 41 attached to the driving shaft 40 respectively. 42, the slopes of which are opposite to one another, so that the transmission torque presses the two parts 1 and 11 axially against one another and thus against the balls 4, in which way the frictional resistance required for the transmission is generated.
The sleeve 43 with wedges 44, 45 lying on the driving parts 1 and 11 ensures that the driving parts of both gear halves can only rotate with one another so that an axial displacement of the shaft 40 is avoided. Since the drawn arrangement of the rolling tracks of parts 1 and 2 BEZW. 11 and 21 cannot prevent the balls 4 from escaping, an auxiliary ring 46 is arranged between the two ball wreaths, which supplements the guidance of the balls 4 and the support of the pressing forces. This auxiliary ring 46 does not take part in the force transmission, but only rotates freely with it.
Due to the symmetrical double arrangement, the axial pressures of the two halves on the driving as well as on the driven side can be completely compensated against each other in this gear, so that no support bearings are required and, in addition, a greater performance can be achieved due to the larger number of balls with the same diameter than with a simple arrangement. By using the auxiliary ring 46, the position of the tracks 1 and 2 respectively. 11 and 21 can be chosen more freely than in the example according to FIG. 8. To achieve this latter goal, an auxiliary ring can also be used in transmissions with only one ball ring, but it must then be specially mounted.
In addition to the examples described, the arrangement can also be made in such a way that the part carrying the auxiliary rolling elements becomes the driving part or the driven part of the transmission.