Rollkörnerübersetzungsgetriebe. Es gibt bereits Rollkörperübersetzungs- getriebe, die aus mehreren hintereinander geschalteten Rollkörpergetriebestufen und mit jeder Getriebestufe zugeordneter dreh momentempfindlicher Anpressvorrichtung be stehen. Durch eine derartige Anpressvorrich- tung wird in den einzelnen Getriebestufen eine Anpressung der Rollkörper an die innern und äussern. Laufringe erzielt, die dem je weils zu übertragenden Drehmoment ent spricht.
Bei den bekannten Ausführungen sind zwischen den einzelnen Getriebestufen Mitnehmer, beispielsweise Kugeln angeordnet, die an Keilflächen aufliegen. Diese Anord nung der Mitnehmer führt zu einer starren und harten Anpressung der Rollkörper an die Laufringe, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass die Mitnehmer durch die starke Be anspruchung leicht beschädigt werden und dann zu Festklemmungen Anlass geben. Wei terhin ist bei einstufigen Getrieben die Ver einigung eines von einer Feder erzeugten Anpressdruckes mit einem vom Drehmoment abhängigen, ebenfalls durch Keilflächen er zeugten Anpressdruck bekannt.
Der von der Feder herrührende Anpressdruck dient hier nur zur geringen anfänglichen Anpressung der Rollkörper an die Laufringe, um das Ar beiten der drehmomentempfindlichen Anpress- vorrichtung einzuleiten. Bekannt sind fer ner Rollkörperübersetzungsgetriebe, bestehend aus mehreren hintereinandergeschalteten Roll körpergetriebestufen und einer als gemein same Anpressvorrichtung für alle Getriebe stufen vorgesehenen Feder.
Beim Rollkörperübersetzungsgetriebe ge mäss der Erfindung; welches mehrere hinter einandergeschaltete Rollkörpergetriebestufen und eine als gemeinsame Anpressvorrichtung für alle Getriebestufen vorgesehene Feder aufweist, liegen die Aussenringe mit jeder Ge triebestufe angepasstem Druck an den Roll körpern an und sich verschiebbar, aber gegen Drehung gesichert mit der Antriebshülse ver- Bunden. Zur Anpassung des Druckes in den Getriebestufen kann man unter anderem einen Kurvenschlitz verwenden, der zum Bei spiel in die Antriebshülse eingearbeitet ist und in den die Aussenringe mit Mitnehmern eingreifen.
Man kann auch zur Erreichung des gleichen Zweckes die Lauffläche der Aussenringe mit verschieden starker Neigung ausstatten. Die Form des Kurvenschlitzes bezw. die Neigung der Laufflächen ist bei Übersetzungen vom Langsamen ins Schnelle so zu wählen, dass der durch den Federdruck hervorgerufene Druck, mit welchem die Aussenringe an den Rollkörpern anliegen, von Getriebestufe zu Getriebestufe abnimmt, so dass die erste Getriebestufe, die mit gering ster Geschwindigkeit umläuft, am stärksten druckbelastet ist, während die letzte Getriebe stufe, die mit der grössten Geschwindigkeit umläuft, am wenigsten druckbelastet ist.
Man erreicht auf diese Weise ein weiches, gleich mässiges und selbsttätiges Verteilen des An- pressdruckes auf die einzelnen Getriebestufen.
Der Erfindungsgegenstand ist in bei spielsweisen Ausführungsformen in der bei liegenden Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Getriebes, Fig. 2 eine Aussenansicht des Getriebes, Fig. 3 eine andere Ausführungsform, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform, bei der die Abstufung des Anpressdruckes durch verschieden geneigte Laufflächen erfolgt, Fig. 5 teilweise eine Ansicht und teilweise einen Längsschnitt durch ein in eine Fahr radnabe eingebautes Getriebe.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 stellt die mit 1 bezeichnete An triebshülse die Radnabe eines Fahrrades dar, die sich in der in Fig. 2 eingetragenen Pfeil richtung bewegen soll. In dieser Hülse sind vier Kugellager angeordnet, deren Aussen ringe mit 2, 5, 8, 11 und 1.1 und deren Roll hörper mit 3, 6, 9 und 12, deren Innenringe mit 4, 7, 10 und 13 bezeichnet sind. Die Aussenringe 2, 5. 8 und 11 und 14 stehen unter dem Axialdruck einer Feder 16, die sich einerseits am Aussenring 2, anderseits an einem mit der Antriebshülse fest verbundenen Nabenteil 15 abstützt. Hierdurch werden die Aussenringe 2, 5, 8, 11 und 14 gegen die Rollkörper 3, 6, 9 und 12 gepresst.
Die Aussenringe sind in der Hülse derart gelagert, dass sie sich in Bezug auf die Hülse in Rich tung der Hülsenachse verschieben, nicht aber verdrehen können. Jeder Aussenring 2, 5, 8, 11 und 14 ist an seinem Umfang mit zwei Mitnehmern, zum Beispiel zwei in einer Pfanne liegenden Kugeln 17, versehen, die alle in einen gemeinsamen Kurvenschlitz 18 der Antriebshülse 1. eingreifen. Da das be schriebene Getriebe für Übersetzungen vom Langsamen ins Schnelle bestimmt ist, hat die erste Getriebestufe das grösste Drehmoment zu übertragen. Damit eine einwandfreie Über tragung zustande kommt, muss in dieser Stufe der grösste Anpressdruck vorhanden sein.
Unter Anpressdruck ist der Druck zu verstehen, mit welchem zwei benachbarte Aussenringe auf die dazwischen liegenden Rollkörper ge drückt werden. Damit der von der Feder 16 hervorgerufene Druck sich nicht gleichmässig auf alle Getriebestufen auswirken kann, lie gen die Mitnehmerkugeln 17 an unter ver schiedenen Winkeln schräg zur Radachse ver laufenden Kurvenschlitzflächen an. Dies hat zur Folge, dass bei Drehung der Antriebs hülse 1 in Pfeilrichtung die Mitnehmerkugeln 17 auf die Aussenringe 2, 5, 8 und 11 einen, axial gerichteten Druck ausüben, welcher dem Druck der Feder entgegenwirkt, den selben also mehr oder weniger aufhebt.
Da diese Gegendrücke proportional zu dem An stellwinkel der Kurvenschlitzfläche 18 sind, ist es ohne weiteres ersichtlich, dass durch entsprechende Formgebung der Kurven schlitzflächen 1.8 eine beliebige Abstufungs möglichkeit der in den einzelnen Getriebe stufen tatsächlich vorhandenen Anpressdrücke besteht.
In dem Ausführungsbeispiel ist die An ordnung so getroffen, dass in der ersten Ge triebestufe als Anpressdruck der gesamte Fe derdruck wirksam wird, während in den nachfolgenden Getriebestufen dieser Druck durch die von den Kugeln 17 erzeugte Kraft dem zu übertragenden Drehmoment entspre chend selbsttätig verkleinert wird. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, die Kurven schlitzflächen so anzuordnen, dass die von den Kugeln 17 erzeugte Kraft dem Anpressdruck nicht entgegen, sondern zusätzlich zu diesem wirkt. An Stelle eines gemeinsamen Kurven schlitzes könnten für den Eingriff der Ku geln 17 auch gesonderte Kurvenschlitze vor gesehen sein.
Der ersten Stufe ist ein auf der feststehen den Radachse 19 angeordneter Ring 20 mit einem Kamm 21 zugeordnet. Der Ring 20 und der Kamm 21 bestehen aus einem Stück. Die Kammzähne greifen zwischen die Roll- körper 3 ein. Dadurch werden die Rollkörper 3 an Ort und Stelle drehbar festgehalten und wirken als richtungsändernde Zwischenräder, welche die Drehbewegung der Aussenringe 2 und 5 in beschleunigtem Masse, aber in ent gegengesetztem Drehsinn auf den Innenring 4 übertragen.
Das Übersetzungsverhältnis ist hierbei lediglich von dem Verhältnis der Durchmesser der beiden Rollkreise abhängig, auf welchen die Rollkörper 3 an den Lauf flächen der Aussenringe 2 und 5, sowie des Innenringes 4 abrollen.
Der Innenring 4 treibt nun seinerseits wieder mit den Kammzähnen 22 die Roll- körper 6 der zweiten Stufe an, und zwar in einem zur Drehrichtung der Aussenringe 5 und 8 ebenfalls entgegengesetzten Sinne. Hierdurch rollen die Rollkörper 6 auf der Lauffläche der Aussenringe 5 und 8 ab und erteilen dem Innenring 7 eine von dem je weiligen Übersetzungsverhältnis der beiden Rollkreise abhängige höhere Umlaufzahl. Da durch, dass die Aussenringe 5 und 8 eben falls angetrieben werden, wird die Drehzahl des Innenringes 7 noch weiter erhöht.
Wenn nun, wie dargestellt, diese Art der Überset zung um weitere Stufen fortgesetzt wird, er höht sich die Geschwindigkeit der Stufen von Stufe zu Stufe in rasch ansteigender Kurve. Wählt man die Grössenverhältnisse der Rollkreise an den Aussen- und Innen ringen derart, dass sich ein Übersetzungsver- hältnis von 1 : 2 ergibt, so erhält man in der ersten Stufe eine Übersetzung von 1 : 2. Da durch, dass der Innenring 4 mit den Armen 22 die Rollkörper 6 der zweiten Stufe an treibt, rollen die Rollkörper zweimal an dem Rollkreis der Aussenringe 5, 8 ab. Das Ver hältnis der Rollkreise der Innen- und Aussen ringe beträgt jedoch 1 : 2, so dass der Innen ring 7 jetzt vier Umdrehungen ausführt.
Da die Aussenringe 5 und 8 von der Antriebs hülse 1 angetrieben werden, also in dieser Zeit ebenfalls eine Umdrehung ausführen, wird dem Innenring 7 noch eine weitere Übersetzung im Verhältnis 1 : 2 erteilt, das heisst der Innenring 7 macht insgesamt sechs Umdrehungen, was einer Gesamtübersetzung von 1 : 6 entspricht. Dieses Spiel wiederholt sich in sämtlichen Stufen, so dass sich in der dritten Stufe eine Übersetzung von 1 : 14 und der vierten Stufe eine Übersetzung von 1 : 30 ergibt.
Werden die Rollkreise so angeordnet, dass die Rollkörper 3 an den Innenring 4 mit einem Äquatorial-Laufkreis, an den Aussen ringen 2 und 5 dagegen mit in Nähe der Achse 23 liegenden Parallel-Laufkreisen ab rollen, dann entsteht, wie dies die Fig. 3 zeigt, eine weitere Übersetzung, die sich zu sätzlich auswirkt. Bei dem in Fig. 3 ver anschaulichten Ausführungsbeispiel verhält sich der Durchmesser der mit den Aussen ringen vorhandenen Laufkreise zu dem Durchmesser des mit dem Innenring vorhan denen Laufkreises wie 1<B>:3.</B> Dadurch wird in allen Stufen eine zusätzliche Übersetzung ins Dreifache erzielt.
Damit der von der Feder 16 erzeugte Anpressdruck in Abhän gigkeit von dem jeweils zu übertragenden Drehmoment abgestuft wird, sind die Aussen ringe, wie bereits bei den Fig. 1 und 2 be schrieben, an ihrem Umfang ebenfalls mit Mitnehmern versehen, die in einen gemein samen Kurvenschlitz der Antriebshülse ein greifen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Aussenringe 2, 5, 8, 11 und 14 mit gegenüber der Rotationsachse verschieden ge neigten Laufflächen versehen. Die Aussen- ringe \?, 5, 8 und 11 sind in der Antriebs hülse 1 axial verschiebbar, aber gegen Dre hung gesichert angeordnet; Kurvenschlitze und Mitnehmer sind nicht vorhanden. Die Neigungswinkel der Erzeugenden der Lauf flächen gegen die Rotationsachse sind in Abhängigkeit von der Grösse des jeweils in den einzelnen Getriebestufen zu übertragen den Drehmomentes gewählt.
In dem gezeig ten Ausführungsbeispiel nehmen die Nei gungswinkel von der links vorausgesetzten ersten Getriebestufe bis zur letzten Getriebe stufe mehr und mehr zu. Hierdurch wird erreicht, dass der auf die Rollkörper einwir kende Anpressdruck an die nicht eingezeich neten Innenringe in der Stufe, die das grösste Drehmoment zu übertragen hat, bei dem Ausführungsbeispiel die erste Stufe, am grössten ist. In den weiteren Getriebestufen nimmt der Anpressdruck in gleicher Weise in Abhängigkeit zu dem zu übertragenden Dreh moment stufenweise ab.
Das in Fig. 5 dargestellte Getriebe ist mit drei Rollkörperkränzen 3, 6, 9 ausgestal tet und in einer Fahrradnabe 41 mit einem Nabendynamo gekuppelt. Zur leichteren Orientierung sind die Bestandteile des Ge triebes mit den gleichen Bezugszeichen wie die ersten drei Stufen des in Fig. 1 darge stellten Getriebes beziffert. 16 stellt auch hier die Feder dar, deren Druck sich auf die Aussenringe überträgt.
Zum Ein- und Aus schalten des Getriebes dient eine auf der starr angeordneten Radachse 19 schraubbar angeordnete Mutter 43, die mit einem Stift 44 in einer Axialbohrung der Achse 19 ein greift und bei ihrer Drehung mit der Stift spitze einen in einer Radialbohrung der Achse festsitzenden Klemmkörper 46 in eine Aus- nehmung 47 des Kammringes 20 der ersten Getriebestufe einrückt und dadurch den Kammring 20 auf der Achse 19 zur Einschal tung des Getriebes festhält. Zum ausschalten des Getriebes wird die Mutter 43 zurückge dreht, so dass die Stiftspitze den Klemmkörper 46 freigibt und dieser aus der Ausnehmung 47 des Kammringes 20 selbsttätig zurück tritt.
Die Übertragung der letzten Getriebe- stufe auf den Rotor 48 der Dynamomaschine 4? erfolgt durch den Innenring 10 der letz ten Getriebestufe.
Als Rollkörper können Kugeln, Rollen, vorzugsweise aber fussähnliche Körper ver wendet werden, da letztere durch ihre breite Auflage den geringsten Schlupf aufweisen.
Das Getriebe kann mit demselben Erfolg auch für grössere Übersetzungen vom Schnel len ins Langsame verwendet werden.
Rolling grain transmission gear. There are already rolling body transmission gears that consist of several rolling body gear stages connected in series and a torque-sensitive pressing device associated with each gear stage. By means of such a pressing device, the rolling elements are pressed against the inside and outside in the individual gear stages. Races achieved, which corresponds to the torque to be transmitted each Weil.
In the known designs, drivers, for example balls, are arranged between the individual gear stages and rest on wedge surfaces. This arrangement of the drivers leads to a rigid and hard pressing of the rolling elements against the races, whereby it must also be taken into account that the drivers are easily damaged by the heavy load and then give rise to jamming. Wei terhin is the United unification of a contact pressure generated by a spring with a torque-dependent, also known by wedge surfaces he testified contact pressure in single-stage transmissions.
The contact pressure originating from the spring is used here only for the slight initial contact pressure of the rolling elements against the races in order to initiate the work of the torque-sensitive contact pressure device. Are known fer ner rolling body transmission, consisting of several series-connected rolling body gear stages and a common pressure device for all gear stages provided spring.
When rolling body transmission according to the invention; which has several rolling body gear stages connected in series and a spring provided as a common pressure device for all gear stages, the outer rings are connected to the rolling bodies with a pressure adapted to each gear stage and are connected to the drive sleeve so that they can be moved but secured against rotation. To adjust the pressure in the gear stages, one can use, among other things, a cam slot that is incorporated into the drive sleeve, for example, and into which the outer rings engage with drivers.
You can also equip the running surface of the outer rings with different degrees of inclination to achieve the same purpose. The shape of the curve slot respectively. The inclination of the running surfaces is to be selected for gear ratios from slow to fast so that the pressure caused by the spring pressure, with which the outer rings are in contact with the rolling elements, decreases from gear stage to gear stage, so that the first gear stage, which rotates at the lowest speed , is the most pressure-loaded, while the last gear stage, which rotates at the highest speed, is the least pressure-loaded.
In this way a soft, even and automatic distribution of the contact pressure on the individual gear stages is achieved.
The subject of the invention is illustrated in exemplary embodiments in the accompanying drawings, namely: Fig. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the transmission, Fig. 2 shows an exterior view of the transmission, Fig. 3 shows another embodiment, Fig. 4 shows another embodiment , in which the gradation of the contact pressure is carried out by differently inclined running surfaces, Fig. 5 partly a view and partly a longitudinal section through a built-in wheel hub in a transmission.
In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the designated 1 drive sleeve represents the wheel hub of a bicycle, which is to move in the direction indicated by the arrow in FIG. In this sleeve, four ball bearings are arranged, the outer rings with 2, 5, 8, 11 and 1.1 and the rolling body with 3, 6, 9 and 12, the inner rings with 4, 7, 10 and 13 are designated. The outer rings 2, 5, 8 and 11 and 14 are under the axial pressure of a spring 16, which is supported on the one hand on the outer ring 2 and on the other hand on a hub part 15 firmly connected to the drive sleeve. As a result, the outer rings 2, 5, 8, 11 and 14 are pressed against the rolling elements 3, 6, 9 and 12.
The outer rings are mounted in the sleeve in such a way that they can move in relation to the sleeve in the direction of the sleeve axis, but cannot rotate. Each outer ring 2, 5, 8, 11 and 14 is provided on its circumference with two drivers, for example two balls 17 lying in a socket, which all engage in a common cam slot 18 of the drive sleeve 1. Since the gearbox described is intended for gear ratios from slow to fast, the first gear stage has to transmit the greatest torque. In order for the transfer to take place properly, the greatest contact pressure must be available at this stage.
Contact pressure is to be understood as the pressure with which two adjacent outer rings are pressed onto the rolling elements lying between them. So that the pressure caused by the spring 16 cannot have an even effect on all gear stages, the driver balls 17 lie at different angles obliquely to the wheel axis ver running curved slot surfaces. As a result, when the drive sleeve 1 rotates in the direction of the arrow, the driver balls 17 exert an axially directed pressure on the outer rings 2, 5, 8 and 11, which counteracts the pressure of the spring, i.e. more or less canceling it.
Since these back pressures are proportional to the angle of the cam slot surface 18, it is readily apparent that by appropriate shaping of the cam slot surfaces 1.8 there is any possible graduation of the contact pressures actually present in the individual gear stages.
In the exemplary embodiment, the arrangement is such that in the first gear stage the entire spring pressure is effective as the contact pressure, while in the subsequent gear stages this pressure is automatically reduced by the force generated by the balls 17 corresponding to the torque to be transmitted. However, it is readily possible to arrange the curve slot surfaces in such a way that the force generated by the balls 17 does not counteract the contact pressure, but rather acts in addition to it. Instead of a common curve slot 17 separate curve slots could be seen for the engagement of the Ku rules.
The first stage is a ring 20 with a comb 21 arranged on the stationary wheel axle 19. The ring 20 and the comb 21 consist of one piece. The comb teeth engage between the roller bodies 3. As a result, the rolling bodies 3 are rotatably held in place and act as direction-changing intermediate gears, which transmit the rotational movement of the outer rings 2 and 5 to the inner ring 4 at an accelerated rate, but in opposite directions of rotation.
The transmission ratio is only dependent on the ratio of the diameter of the two rolling circles on which the rolling elements 3 roll on the running surfaces of the outer rings 2 and 5, as well as the inner ring 4.
The inner ring 4 in turn drives the roller bodies 6 of the second stage again with the comb teeth 22, specifically in a direction that is also opposite to the direction of rotation of the outer rings 5 and 8. As a result, the rolling bodies 6 roll on the running surface of the outer rings 5 and 8 and give the inner ring 7 a higher number of revolutions depending on the respective transmission ratio of the two rolling circles. Since the fact that the outer rings 5 and 8 are also driven, the speed of the inner ring 7 is increased even further.
If now, as shown, this type of translation is continued by further stages, it increases the speed of the stages from stage to stage in a rapidly increasing curve. If you choose the size ratios of the rolling circles on the outer and inner rings in such a way that a gear ratio of 1: 2 results, you get a gear ratio of 1: 2 in the first stage because the inner ring 4 with the Arms 22 drives the rolling elements 6 of the second stage, the rolling elements roll twice on the pitch circle of the outer rings 5, 8. However, the ratio of the rolling circles of the inner and outer rings is 1: 2, so that the inner ring 7 now performs four revolutions.
Since the outer rings 5 and 8 are driven by the drive sleeve 1, so also perform one revolution during this time, the inner ring 7 is given a further translation in a ratio of 1: 2, i.e. the inner ring 7 makes a total of six rotations, which is one Total ratio of 1: 6 corresponds. This game is repeated in all levels, so that in the third level there is a gear ratio of 1:14 and in the fourth level a gear ratio of 1:30.
If the rolling circles are arranged in such a way that the rolling elements 3 roll on the inner ring 4 with an equatorial running circle, while on the outer rings 2 and 5, on the other hand, with parallel running circles located in the vicinity of the axis 23, then the result is shown in FIG shows another translation that has an additional effect. In the embodiment illustrated in FIG. 3, the diameter of the running circles with the outer rings is related to the diameter of the running circle with the inner ring as 1 <B>: 3. </B> This results in an additional translation in all stages achieved three times as much.
So that the contact pressure generated by the spring 16 is graded as a function of the torque to be transmitted, the outer rings are, as already described in FIGS. 1 and 2, also provided on their circumference with drivers that seed in a common Engage the cam slot of the drive sleeve.
In the embodiment of FIG. 4, the outer rings 2, 5, 8, 11 and 14 are provided with differently inclined running surfaces relative to the axis of rotation. The outer rings 5, 8 and 11 are arranged axially displaceable in the drive sleeve 1, but secured against rotation; There are no cam slots and drivers. The angle of inclination of the generators of the running surfaces against the axis of rotation are selected depending on the size of the torque to be transmitted in the individual gear stages.
In the embodiment shown, the angle of inclination from the first gear stage assumed on the left to the last gear stage increases more and more. This ensures that the contact pressure acting on the roller bodies on the inner rings not shown in the step that has to transmit the greatest torque, in the exemplary embodiment the first step, is greatest. In the further gear stages, the contact pressure decreases in steps in the same way depending on the torque to be transmitted.
The transmission shown in Fig. 5 is configured with three rolling body rings 3, 6, 9 and coupled in a bicycle hub 41 with a hub dynamo. For ease of orientation, the components of the Ge transmission are numbered with the same reference numerals as the first three stages of the transmission shown in Fig. 1 Darge. 16 also represents the spring, the pressure of which is transferred to the outer rings.
To switch the transmission on and off, a nut 43 screwed on the rigidly arranged wheel axle 19 is used, which engages with a pin 44 in an axial bore of the axle 19 and when it rotates with the pin tip a clamp body that is firmly seated in a radial bore of the axle 46 engages in a recess 47 of the comb ring 20 of the first gear stage and thereby holds the comb ring 20 on the axis 19 for switching on the gear. To switch off the gear, the nut 43 is rotated back so that the pin tip releases the clamping body 46 and this automatically steps back out of the recess 47 of the comb ring 20.
The transfer of the last gear stage to the rotor 48 of the dynamo 4? takes place through the inner ring 10 of the last gear stage.
Balls, rollers, but preferably foot-like bodies can be used as rolling bodies, since the latter have the least slip due to their wide support.
The transmission can also be used for larger gear ratios from fast to slow with the same success.