Wechselgetriebe. Die Erfindung betrifft ein Wechselge triebe, bei welchem die Kraftübertragung durch einen Kranz von Rollkörpern vermit telt wird, welche zwischen einem treiben den, einem getriebenen und einem festen oder sich drehenden Teil angeordnet sind.
Die Erfindung besteht darin, dass die Rollkörper Kegelkörper sind, welche mit ihren zur Achse des treibenden Teils geneig ten Achsen von einem Ringteil zwischen zwei Führungsorganen für einen kegeligen Teil der Kegelkörper so in Lage gehalten sind, dass die sich mit Punktberührung gegen den Ringteil stützende Erzeugende eines diesem Ringteil zugewendeten Teils der Rollkörper ztir genannten Achse parallel ist und die ge genseitige Verschiebung von Rollkörpern und Ringteil eine Veränderung der Geschwindig keit des getriebenen Teils herbeiführt.
Bei einer ersten Ausführungsform kann der durch einen Aussenring gebildete Ring teil festgehalten werden, während das eine Führungsorgan mit dem treibenden und das andere Organ mit dem getriebenen Teil des Wechselgetriebes verbunden ist, und bei einer andern Ausführungsform kann das eine der Führungsorgane festgehalten werden, wäh rend das andere Führungsorgan mit der trei benden Welle und ein den Ringteil bildender Aussenring mit der getriebenen Welle ver bunden ist.
In der Zeichnung sind mehrere erfin dungsgemässe Ausführungsbeispiele darge stellt.
Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch verschie dene Anordnungen und Ausbildungen der vier Hauptelemente des Erfindungsgegen- standes; Fig. 5 und 6 zeigen senkrechte Längs schnitte durch zwei verschiedene Wechselge triebe, wobei Fig. 7 bis 9 zugehörige Abwicklungen von sich berührenden Teilen darstellen, und Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine Variante der zweiten Ausführungsform des Wechselgetriebes zeigt.
Nach Fig. 1 ist der Rollkörper 1 ein Doppelkegel, dessen Fläche 1' zwischen den Führungsorganen 2 und 3 und dessen Flä chen 12 mit Punktberührung von der Innen fläche eines Ringes 4 geführt sind. Die Füh rungsfläche des Führungsorganes 3 bildet hier eine zur Getriebeachse x-x senkrecht stehende Ebene y-y, und die die Ringfläche jeweilen berührende Erzeugende steht recht winklig auf dieser Ebene, das heisst sie liegt parallel zur Getriebeachse. Der in einer Ra dialebene gemessene Krümmungsradius r der äussern Kegelfläche 12 ist stets kleiner bezw.
höchstens gleich dem Innenradius B des Rin ges 4, das heisst die äussere Kegelfläche darf sich höchstens bis zur Mittelebene Y-Y aus dehnen.
Steht nach Fig. 2 die genannte Erzeu gende nicht rechtwinklig zur Arbeitsfläche des Führungsorganes 3 und treffen sich die Erzeugenden der beiden Kegelflächen 11 und 12 unter spitzen Winkeln, so darf die äussere Kegelfläche 12 nur bis zur Ebene Y-Y rei chen und von dort muss der Übergang zur Kegelfläche 11 beispielsweise als Kugelfläche 14 ausgebildet sein, deren Radius kleiner ist als R.
Um gegenüber den Rollkörperformen nach Fig. 1 und 2 den Übersetzungsbereich zwi schen treibendem und getriebenem Teil ver grössern zu können, können die Rollkörper mit einem dünneren, den Führungsorganen 2, 3 anliegenden Kegel und einem scheibenför migen Kopf 15 nach Fig. 3 versehen sein. Endlich können auch die Kegelflächen 11 mit passenden Verzahnungen 16 wie nach Fig. 4 versehen sein, wobei an beiden Rändern die ursprüngliche glatte Fläche beibehalten ist, um die Lage der Rotationsachsen der Roll- körper besser zu sichern. Durch diese Verzah nungen wird auch ein geringerer Achsial druck nötig, um die Bewegung der Teile zu übertragen.
Ein gleichmässiger Kontakt zwischen Rollkörpern und Aussenring, sowie der nötige Reibungsdruck auf die Arbeitsfläche des Aussenringes 4 wird gemäss Fig. 4 durch einen auf die Antriebswelle aufgesteckten, frei mitdrehenden Innenring 5 erzeugt, der durch eine Feder 7 an eine innere dritte Ke- gelfläche 13 des gezahnten Rollkörpers 1 an gepresst wird, wobei zwischen Feder und Innenring 5 ein Kugellagerring 6 eingeschal tet ist.
In Fig. 5 ist ein Getriebe dargestellt, bei welchem das eine der Führungsorgane für einen kegeligen Teil der Rollkörper von einem Gehäuseteil 10 festgehalten ist, in welchem auch das Lager 101 der Antriebswelle 8 ein gebaut ist. Der andere, mit dem Teil 10 ver schraubte Gehäuseteil 9 trägt eine mit einem Handgriff 38 versehene Gewindebüchse 17, die das koachsial zum Lager 10' angeordnete Lager der getriebenen Welle 19 bildet. Als das eine, festgehaltene Führungsorgan für die Rollkörper dient hier ein Ring 2 mit einer Radialebene als Führungsfläche. Das andere Führungsorgan 3 bildet eine mit der Welle 8 aus einem Stückhergestellte Scheibe. In einer Aussparung der flachen Gegenseite trägt diese Scheibe ein Kugellager 26 für das Ende der angetriebenen Welle 19.
Der Aussenring 4 ist hier drehbar und mit einer glockenför migen, mittels einem Steilgewinde 20 auf die getriebene Welle 19 aufgeschraubten Muffe 11 fest verbunden. Diese Muffe stützt sich einerseits durch ein Drucklager 18 gegen die Büchse 17 und anderseits federnd gegen die Flachseite der Scheibe 3. Die Federkraft wird über eine Ringscheibe 13 übertragen, welche von in der Muffe 11 untergebrachten Federn 12 und einer vom umgebogenen Rand der Scheibe 13 gehaltenen Kugellagerreihe 14 gegen einen auf der Welle 19 festsitzenden Flansch 19I angepresst wird. Zwischen diesem Flansch und der Flachseite der Scheibe 3 ist ein Kugellager 15 eingeschaltet.
Die Federn 12 wirken der Feder 7 entgegen, und zwar so, dass ein bestimmter Überdruck verfügbar ist, der als Anfangsdruck auf die Rollkörper wirkt und den nötigen Reibungsdruck für das Anlaufen des Getriebes ergibt. Im übrigen ist die Wirkungsweise dieser Anordnung derart, dass je mehr das zu übertragende Drehmoment zunimmt, auch der Achsial- druck auf das treibende Führungsorgan 3 zu nimmt und somit der Anpressdruck auf die Rollkörper erhöht wird. Dieser dem Drehmoment proportionale Achsialdruck auf das treibende Führungs organ 3 wird durch das Steilgewinde 20 auf der Welle<B>19</B> erzeugt.
Die Rollkörper sind hier wie in Fig. 4 mit einer dritten Kegelfläche 13 versehen, gegen welche eine ringförmige Fläche einer durch die Feder 7 und ein Kugellager 6 ge gen die Scheibe 3 abgestützten Kappe a an gepresst wird.
Die Änderung der Drehzahl der angetrie benen Welle 19 erfolgt durch die achsiale Verschiebung des Ringes 4 mittels Drehung der mit selbsthemmendem Gewinde versehe- nen Büchse 17 durch Handgriff 38. Die Füh rungsorgane 2 und 3 sind hier mit spiral förmigen Nuten 21 versehen zur Verminde rung der rollenden bezw. Erhöhung der glei tenden Reibung. Diese Nuten könnten natür lich auch an den Rollkörpern 1 angebracht sein.
Fig. 6 zeigt ein besonders für Kraftwagen geeignetes Getriebe. Die allgemeine Anord nung ist ähnlich der Anordnung von Fig. 5. Das Lager der Antriebswelle 8 umfasst hier ein in den Gehäuseteil 10 eingebautes doppel tes Kugellager l02, doch bildet hier die Ar beitsfläche des an diesem Gehäuseteil fest gehaltenen Führungsorganes 2 nicht eine Ebene, sondern eine Kegelfläche, während die andere Arbeitsfläche auf der einen Flach seite der Scheibe 3 liegt und in der Aus sparung der flachen Gegenseite das Lager 26 für das Ende der angetriebenen Welle 19 angeordnet ist.
Diese Welle lagert ausserdem in einem in einen Gehäuseteil 28 eingebauten Kugellager 25, wobei der Gehäuseteil 28 durch ein zylindrisches Zwischenstück 27 mit dem Teil 10 verbunden ist. Ein den Aussenring 4 tragendes Ringstück 4' ist mit dem Flansch einer Büchse 11 fest verbun den, welche lose auf eine mittels Nut- und Federeingriff 37 auf der getriebenen Welle 19 verschiebbare, aber nicht drehbare Hülse 36 aufgeschoben ist. In vom Flansch der Büchse 11 getragene Taschen 11' sind Fe dern 12 eingesetzt, welche mittels einer Ringscheibe 16 gegen ein zwischen diese Scheibe und die Scheibe 3 eingeschaltetes Kugellager 1 5 abgestützt sind.
Auf an der Hülse 36 ausgebildeten Drehzapfen 35 sind Reibungsrollen 34 aufgesetzt, welche den von den Federn 12 in Richtung auf die angetrie bene Welle auf die Büchse 11 ausgeübten Druck von dem mit als Rasten ausgebildeten Einbuchtungen 112 und schrägen Bahnen 113 versehenen Rand der Büchsennabe auf ein Drucklager 18 übertragen, welches gegen einen mit einer Schneckenradzahnung ver- sehenen, mittels einer handgetriebenen Schneckenwelle 24 einstellbaren,
im Grund des glockenförmigen Gehäuseteils 28 achsial verschiebbar und drehbar gelagerten Ring 22 abgestützt ist. Dieser Ring und der ihm anliegende Ring 23 besitzen nach Fig. 7, 8 und 9 auf den einander zugekehrten Seiten schräge Bahnen, welche beim Drehen des Ringes 22 diesen um einen kleinen Betrag achsial verschieben können. Es ist das die jenige Verschiebung, die nötig ist, um den Ring 4 aus der Stellung der direkten Über setzung in die Stellung, wo ein Geschwin digkeitswechsel möglich ist, zu bringen.
Die Teile 3 und 4 sind nämlich auch als Rei bungskupplung ausgebildet, indem das Ring stück 4' eine Kegelfläche 42 besitzt, welche mit einer an der Scheibe 3 ausgebildeten Ke gelfläche 31 für die direkte Übersetzung zu sammen arbeitet. Die in Fig. 9 gezeigte Stel lung der Teile 11, 18, 22, 23, 28 und 34 ist die Stellung für die direkte Übersetzung. Die Rollen 34 sind hier in die Einbuchtun gen<B>11'</B> hineingeschoben. Dadurch wird bei gleichbleibendem Drehmoment der Achsial- druck auf die Rollkörper 1 ganz bedeutend verringert.
Fast der ganze Druck der Federn 12 ruht nun auf der Reibungskupplung, so dass auch die ganze Kraftübertragung durch diese erfolgt. Der Druck der Feder 7 vermag daher durch den Ring 5 die Rollkörper 1 ganz wenig von dem Führungsorgan 2 abzu heben, so .dass sich diese ohne Kraftübertra gung und Reibungsverlust mitdrehen. Wird der Ring 20 wieder in die ursprüngliche Lage zurückgedreht, so ist das System wie- der entriegelt und kann sich wieder in ge nanntem Sinne selbsttätig dem zu übertra genden Drehmoment unter entsprechender Änderung der Übersetzung anpassen.
Die Drehzahl kann in einem Bereich von 1 zu 1/2 variieren.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist der Bereich des Drehzahlwechsels durch Ein schaltung eines Stirnradgetriebes grösser ge macht. Die Anordnung ist in der Haupt sache die gleiche wie beim Beispiel nach Fig. 6 und unterscheidet sich nur dadurch, dass das Führungsorgan 2 nicht fest mit dem Gehäuseteil 10 verbunden ist, sondern auf einem glockenförmigen, konzentrisch zur Antriebsachse sich drehenden Körper 33 an gebracht ist, welcher mittels einer Innenver zahnung und teilweise im Gehäuseteil 10, teilweise in einem Stützring 39 gelagerten Zahnkolben 40 mit einem auf der Antriebs welle festsitzenden Sonnenrade 41 in An triebsverbindung steht.
Stützring 39 dient gleichzeitig als Widerlager für die den Innenring 5 stützende Feder 7 und für das Kugellager 42, welches den ganzen achsialen, von den Rollkörpern ausgeübten Druck durch die Achsen der Zahnkolben auf den Gehäuseteil 10 überträgt. Durch diese An ordnung nach Fig. 10 drehen sich die Roll- körper mit kleinerer Geschwindigkeit um die Achse der Antriebsachse als dies in der An ordnung nach Fig. 5 und 6 geschieht.
Change gear. The invention relates to a Wechselge gear, in which the power transmission is mediated by a ring of rolling elements, which are arranged between a driving, a driven and a fixed or rotating part.
The invention consists in the fact that the rolling bodies are conical bodies, which are held with their axes inclined to the axis of the driving part by a ring part between two guide members for a conical part of the conical body in such a way that the generatrix supporting itself with point contact against the ring part one of this ring part facing part of the rolling element ztir said axis is parallel and the mutual displacement of rolling elements and ring part causes a change in the speed of the driven part.
In a first embodiment, the ring formed by an outer ring can be held in part while one guide member is connected to the driving and the other member is connected to the driven part of the gearbox, and in another embodiment, one of the guide members can be held while rend the other guide member with the driving shaft and an outer ring forming the ring part is connected to the driven shaft.
In the drawing, several embodiments according to the invention are Darge provides.
1 to 4 schematically show different arrangements and designs of the four main elements of the subject matter of the invention; Fig. 5 and 6 show vertical longitudinal sections through two different Wechselge drives, Fig. 7 to 9 represent associated developments of touching parts, and Fig. 10 shows a longitudinal section through a variant of the second embodiment of the change gear.
According to Fig. 1, the rolling body 1 is a double cone, the surface 1 'between the guide members 2 and 3 and the surfaces of which surfaces 12 with point contact from the inner surface of a ring 4 are guided. The guide surface of the guide member 3 forms a plane y-y perpendicular to the gear axis x-x, and the generating line that touches the ring surface is at right angles on this plane, that is, it is parallel to the gear axis. The radius of curvature r of the outer conical surface 12 measured in a Ra dial plane is always smaller respectively.
at most equal to the inner radius B of the ring tot 4, that is, the outer conical surface may extend at most to the center plane Y-Y.
If, according to Fig. 2, the mentioned Erzeu lowing is not perpendicular to the working surface of the guide member 3 and the generators of the two conical surfaces 11 and 12 meet at acute angles, the outer conical surface 12 may only reach up to the YY plane and from there the transition must be designed for the conical surface 11, for example, as a spherical surface 14, the radius of which is smaller than R.
In order to be able to enlarge the translation range between the driving and driven part compared to the rolling body shapes according to FIGS. 1 and 2, the rolling bodies can be provided with a thinner, the guide members 2, 3 adjacent cone and a scheibenför shaped head 15 according to FIG. Finally, the conical surfaces 11 can also be provided with matching toothings 16 as shown in FIG. 4, the original smooth surface being retained on both edges in order to better secure the position of the axes of rotation of the rolling bodies. This toothing also means that less axial pressure is required in order to transfer the movement of the parts.
A uniform contact between the rolling elements and the outer ring, as well as the necessary frictional pressure on the working surface of the outer ring 4 is generated according to FIG. 4 by a freely rotating inner ring 5 which is attached to the drive shaft and which is attached to an inner third conical surface 13 of the toothed roller body 1 is pressed, wherein between the spring and inner ring 5, a ball bearing ring 6 is switched on.
In Fig. 5, a transmission is shown in which one of the guide members for a tapered part of the roller body is held by a housing part 10, in which the bearing 101 of the drive shaft 8 is built. The other, with the part 10 screwed ver housing part 9 carries a threaded bushing 17 provided with a handle 38, which forms the bearing of the driven shaft 19, which is arranged coaxially to the bearing 10 '. A ring 2 with a radial plane serves as a guide surface as the one fixed guide element for the rolling bodies. The other guide member 3 forms a disc made with the shaft 8 in one piece. In a recess on the flat opposite side, this disk carries a ball bearing 26 for the end of the driven shaft 19.
The outer ring 4 is rotatable here and firmly connected to a bell-shaped sleeve 11 screwed onto the driven shaft 19 by means of a coarse thread 20. This sleeve is supported on the one hand by a thrust bearing 18 against the bush 17 and on the other hand resiliently against the flat side of the disk 3. The spring force is transmitted via an annular disk 13, which is held by springs 12 housed in the sleeve 11 and one by the bent edge of the disk 13 Ball bearing row 14 is pressed against a flange 19I which is firmly seated on the shaft 19. A ball bearing 15 is connected between this flange and the flat side of the disk 3.
The springs 12 counteract the spring 7 in such a way that a certain overpressure is available, which acts as an initial pressure on the rolling elements and results in the necessary frictional pressure for starting the transmission. In addition, the mode of operation of this arrangement is such that the more the torque to be transmitted increases, the axial pressure on the driving guide member 3 also increases and the contact pressure on the rolling elements is thus increased. This axial pressure, proportional to the torque, on the driving guide organ 3 is generated by the coarse thread 20 on the shaft 19.
The rolling bodies are provided here as in FIG. 4 with a third conical surface 13, against which an annular surface of a cap a supported by the spring 7 and a ball bearing 6 against the disk 3 is pressed.
The change in the speed of the driven shaft 19 is made by the axial displacement of the ring 4 by rotating the self-locking threaded bushing 17 through handle 38. The guide members 2 and 3 are provided with spiral grooves 21 here to reduce the rolling respectively Increase in sliding friction. These grooves could also be attached to the rollers 1, of course.
Fig. 6 shows a transmission particularly suitable for motor vehicles. The general arrangement is similar to the arrangement of FIG. 5. The bearing of the drive shaft 8 here comprises a double ball bearing 102 built into the housing part 10, but here the working surface of the guide member 2 firmly held on this housing part does not form a plane, but a conical surface, while the other working surface is on one flat side of the disc 3 and in the recess from the flat opposite side, the bearing 26 for the end of the driven shaft 19 is arranged.
This shaft is also supported in a ball bearing 25 built into a housing part 28, the housing part 28 being connected to the part 10 by a cylindrical intermediate piece 27. A ring piece 4 'carrying the outer ring 4 is firmly connected to the flange of a bushing 11 which is slid loosely onto a sleeve 36 which is slidable by means of tongue and groove engagement 37 on the driven shaft 19, but not rotatable. In carried by the flange of the sleeve 11 pockets 11 'Fe countries 12 are used, which are supported by means of an annular disk 16 against a ball bearing 15 connected between this disk and the disk 3.
On formed on the sleeve 36 pivot 35 friction rollers 34 are placed, which the pressure exerted by the springs 12 in the direction of the driven shaft on the bush 11 from the indentations 112 formed as detents and inclined paths 113 provided edge of the bushing hub on a Transferred thrust bearing 18, which is provided with a worm gear toothing, adjustable by means of a hand-driven worm shaft 24,
in the base of the bell-shaped housing part 28 axially displaceable and rotatably mounted ring 22 is supported. According to FIGS. 7, 8 and 9, this ring and the ring 23 resting against it have inclined tracks on the mutually facing sides which, when the ring 22 is rotated, can move it axially by a small amount. It is the one shift that is necessary to bring the ring 4 from the position of direct translation into the position where a speed change is possible.
The parts 3 and 4 are namely also designed as a Rei environment clutch by the ring piece 4 'has a conical surface 42, which works together with a formed on the disc 3 Ke gel surface 31 for the direct translation. The Stel shown in Fig. 9 development of parts 11, 18, 22, 23, 28 and 34 is the position for the direct translation. The rollers 34 are here pushed into the indentations <B> 11 '</B>. As a result, the axial pressure on the rolling elements 1 is reduced very significantly while the torque remains the same.
Almost the entire pressure of the springs 12 now rests on the friction clutch, so that the entire force transmission also takes place through this. The pressure of the spring 7 is therefore able to lift the rolling elements 1 very little from the guide member 2 through the ring 5, so that they rotate with them without any power transmission or loss of friction. If the ring 20 is rotated back into the original position, the system is unlocked again and can again automatically adapt to the torque to be transmitted with a corresponding change in the translation.
The speed can vary in a range from 1 to 1/2.
In the embodiment of FIG. 10, the range of the speed change is made larger ge by a circuit of a spur gear. The arrangement is in the main the same as in the example of FIG. 6 and differs only in that the guide member 2 is not firmly connected to the housing part 10, but is placed on a bell-shaped body 33 rotating concentrically to the drive axis , which by means of an internal toothing and partly in the housing part 10, partly in a support ring 39 mounted toothed piston 40 with a sun gear 41 fixed on the drive shaft in drive connection.
Support ring 39 also serves as an abutment for the spring 7 supporting the inner ring 5 and for the ball bearing 42, which transmits the entire axial pressure exerted by the rolling elements through the axes of the toothed pistons to the housing part 10. As a result of this arrangement according to FIG. 10, the roller bodies rotate at a lower speed around the axis of the drive axis than occurs in the arrangement according to FIGS. 5 and 6.