CH130510A - Friction gear with balls. - Google Patents

Friction gear with balls.

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CH130510A
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CH
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balls
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rolling
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auxiliary rolling
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German (de)
Inventor
Jakob Arter
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Jakob Arter
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H15/00Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
    • F16H15/48Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members with members having orbital motion
    • F16H15/50Gearings providing a continuous range of gear ratios
    • F16H15/503Gearings providing a continuous range of gear ratios in which two members co-operate by means of balls or rollers of uniform effective diameter, not mounted on shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Reibungsgetriebe, bei dem auf minde stens zwei Wälzbahnen abrollende Kugeln die Kraftübertragung von einer treibenden auf eine getriebene Welle bewirken und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes durch den Winkel zwischen der Eigendrehachse der Kugeln und der Hauptdrehachse des Getrie bes bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung dieses Winkels durch Hilfsrollkörper erfolgt, von denen jeder ge gen zwei benachbarte Kugeln mit solcher Stärke angepresst wird, dass ein Gleiten zwi schen 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 Hilfs- rollkörper zu folgen. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM: Friction gear, in which balls rolling on at least two rolling tracks cause the power transmission from a driving to a driven shaft and the transmission ratio of the gear is determined by the angle between the natural axis of rotation of the balls and the main axis of rotation of the gear, characterized in that the This angle is determined by auxiliary rolling elements, each of which is pressed against two neighboring balls with such a force that sliding between the balls and auxiliary rolling elements is impossible during power transmission and the balls are forced at their points of contact with the auxiliary rolling elements by frictional forces Follow the movement of the auxiliary rolling elements. SUBCLAIMS 1. Reibungsgetriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs- rollkörper mit ihren Eigendrehachsen schwenkbar angeordnet sind, wodurch eine Verstellung der Eigendrehachsen der Ku- geln und damit eine Änderung des Über setzungsverhältnisses ermöglicht wird. 2. Reibungsgetriebe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass jeder Hilfsrollkörper mit mehr als einer Wälzbahn auf der näm lichen Kugel abrollt. 3. Friction gear according to patent claim, characterized in that the auxiliary rolling bodies are pivotably arranged with their own axes of rotation, whereby an adjustment of the axes of rotation of the balls and thus a change in the transmission ratio is made possible. 2. Friction gear according to claim and dependent claim 1, characterized in that each auxiliary roller body rolls with more than one rolling track on the Naom union ball. 3. Reibungsgetriebe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kugeln be rührenden, verschiedenen Wälzbahnen je des Hilfsrollkörpers mit Bezug aufeinan der so angeordnet sind, dass die bei der Kraftübertragung auf die Hilfsrollkörper ausgeübten Achsialdrücke und Kippmo- mente von den aufeinander wälzenden Teilen unmittelbar aufgenommen werden, so dass die Achsenlagerungen der Hilfsroll- körper davon entlastet sind. 4. Friction gear according to patent claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the different rolling paths touching the balls of the auxiliary rolling element are arranged with respect to each other in such a way that the axial pressures and tilting moments exerted on the auxiliary rolling elements during the transmission of force from the rolling elements Parts are taken up immediately, so that the axle bearings of the auxiliary rolling elements are relieved of this. 4th Reibungsgetriebe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wälzbahnen jedes Hilfsrollkörpers gegeneinander achsial ver schiebbar sind und durch Federn gegen einander gepresst werden, wodurch die in den Berührungspunkten mit den Kugeln benötigten Druckkräfte bezw. Reibungs widerstände erzeugt werden. 5. Reibungsgetriebe nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Resultierende der in den Berührungspunkten der Kugeln mit den Wälzbahnen wirkenden Aufpres sungsdrücke zugleich die für die Hilfs- rollkörper erforderlichen Aufpressungs drücke ergibt. 6. Friction gear according to claim and dependent claims 1 to 3, characterized in that the rolling paths of each auxiliary rolling element are axially displaceable against each other and are pressed against each other by springs, whereby the pressure forces required in the points of contact with the balls respectively. Frictional resistances are generated. 5. Friction transmission according to claim and dependent claims 1 to 3, characterized in that the resultant of the Aufpres acting in the points of contact of the balls with the rolling paths sungsdrucke at the same time gives the pressures required for the auxiliary rolling elements. 6th Reibungsgetriebe nach Patentanspruch, bei dem die Kugeln zwischen einem trei benden, einem getriebenen und einem nicht drehenden Element angeordnet sind, da durch gekennzeichnet, dass von den drei Elementen: treibendes, getriebenes und nicht drehendes Elementeines mit zwei Wälzbahnen versehen ist, von denen wahl weise die eine oder die andere mit den Kugeln in Berührung gebracht werden kann. 7. Reibungsgetriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kränze von Kugeln vorhanden sind und die Ku geln jedes Kranzes zwischen dem treiben den und dem getriebenen Teil einer Ge triebehälfte, sowie einem beiden Kränzen gemeinsamen Hilfsring angeordnet sind. 8. Friction gear according to claim, in which the balls are arranged between a driving, a driven and a non-rotating element, characterized in that of the three elements: driving, driven and non-rotating element one is provided with two rolling paths, of which optionally one or the other can be brought into contact with the balls. 7. Friction gear according to claim, characterized in that two rings of balls are present and the Ku rules of each ring between the driving and the driven part of a Ge gear half, and a two rings common auxiliary ring are arranged. 8th. Reibungsgetriebe nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die treibenden Teile der bei- den Getriebehälften auf an der treibenden Welle angebrachten Kugelgewinden von einander entgegengesetzter Steigung sitzen und eine mit jenen Teilen verkeilte Hülse dafür sorgt, dass sich diese Teile nur mit einander drehen können. Friction gear according to claim and dependent claim 7, characterized in that the driving parts of the two gear halves sit on ball threads of opposite pitch attached to the driving shaft and a sleeve wedged with those parts ensures that these parts only rotate with each other can.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE919624C (en) * 1950-03-07 1954-10-28 Delore Sa Geoffroy Control device for a friction change transmission
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CN114620325A (en) * 2022-03-31 2022-06-14 广东科学技术职业学院 New media marketing is with portable live equipment storage device

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