Reibräderwechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibrä-der- wechselgetriebe mit zwei um parallele Achsen um laufenden Reibscheiben und mehreren in einem Kugelträger zwischen den Reibscheiben drehbar ange ordneten Kugeln.
Diese Getriebetype hat eigentümliche Vorteile gegenüber üblichen Getrieben. Beispielsweise besteht in den meisten üblichen Getrieben im allgemeinen Linienberührung zwischen gegenseitig :im Eingriff stehenden Elementen. Eine solche Linienberührung kann, obwohl sie eine grössere Fläche für die Über tragung von Kräften bietet, nicht erfolgreich in Ver bindung mit einer Drehzahländerung erzielt werden, es sei denn, dass ein Gleiten längs einiger oder aller Teile der Berührungslinie stattfindet. Dieses Gleiten verursacht Erwärmung und Verschleiss.
Anderseits können mit Punktberührung zwischen gegenseitig im Eingriff stehenden Elementen Dreh zahländerungen ohne Abgehen von der reinen Roll wirkung erzielt werden. Ferner sind den Reibräder wechselgetrieben der eingangs genannten Art die Vor teile weiter Drehzahländerungen und die Leichtigkeit der Einstellung des Drehzahlverhältnisses eigentüm lich, selbst beim Arbeiten unter Belastung. Frühere Getriebe dieser Art haben jedoch die wesentlichen Nachteile verhältnismässig geringer Leistungsfähig keit und geringen Wirkungsgrades.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Nachteile der früheren Reibradwechselgetriebe der eingangs genannten Art zu beseitigen, ohne irgendeinen deren Vorteile aufzugeben.
Das erfindungsgemässe Reibradwechselgetriebe zeichnet: sich dadurch aus, d'ass der Kugelträger in einem zwischen den Reibscheiben liegenden Gehäuse ange ordnet und tun eine Achse drehbar ist, die minde stens im Beharrungszustand des Getriebes wenigstens annähernd in einer mit den Achsen der Reibscheiben gemeinsamen Ebene liegt,
wobei eine Einstelleinrich- tung zum Verändern des Abstandes der Kugelträger drehachse gegenüber den Reibscheibenachsen und eine Druckeinrichtung zum Andrücken der Reib scheiben gegen die Kugeln vorgesehen sind.
Die mehrfachen Berührungspunkte der Kugeln mit den Reibscheiben ermöglichen die Übertragung grösserer Drehkraft. Ferner kann bei dieser Anord nung der Kugeln für jede eine reine Rollwirkung gesichert werden, so dass irgendein Energieverlust vermieden wird, der eintreten würde, wenn eine Gleitwirkung zwischen den Kugeln und den Reib scheiben stattfände.
Dieses Getriebe hat zweckmässig Druckausübungs- mittel, durch welche der Druck zwischen den Kugeln und ihren zugeordneten Umlaufflächen in Abhängig keit von der zu übertragenden Drehkraft veränderbar ist.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass es, da die rollende Reibung proportional zu .der Bela stung ist, die den Kugeln senkrecht zu den Reib scheiben bzw. Reibschei@benflächen auferlegt wird, vorteilhaft ist, nur .so viel Senkrechtbelastung auszu üben, wie benötigt wird-, um genügend Zugkraft zu entwickeln. Diese Druckausübungsmittel können automatisch derart gesteuert sein, dass die Senkrecht belastung sich so einstellt, dass die optimale Leistung erzielt wird.
In der folgenden Beschreibung werden an Hand der Zeichnungen Beispiele des Erfindungsgegenstan des erläutert.
Fig. 1 ist eine halbschematische Ansicht eines Getriebes gemäss der Erfindung; Fi:g. 2 ist eine Axialansicht dieses Getriebes; Fig. 3 ist ein erheblich vergrösserter Querschnitt einer Einzelheit, welche das Kugelträgergehäuse mit dem Kugelträger in Ansicht, aber teilweise wegge brochen, zeigt, um seinen inneren Aufbau zu zeigen;
Fig.4 ist eine senkrechte Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Getriebes ge mäss der Erfindung, in welcher die treibenden und angetriebenen Elemente der Kugelträger und eine Reibscheibe sind, wobei die andere Reibscheibe als Zwischenglied wirkt; Fig. 5 ist ein horizontaler Querschnitt des Getrie bes nach Fig. 4, längs der Linie 5-5 in Fig. 4; Fig. 6 ist ein bruchstückweiser Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Kugelträgers;
Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 5; Fig.8 ist eine halbschematische Seitenansicht einer Abwandlung, welche ein System mit mehreren Kugelträgern zeigt; Fig. 9 ist eine Ansicht entsprechend der Linie 9-9 in Fig. 8; Fig. 10 ist eine schematische Ansicht zur Erläu terung der Methode zum Anlegen :der gewünschten Senkrechtkraft an die Kugeln;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Reibscheibe und zeigt ausserdem ein Mittel, teilweise im Schnitt, zur automatischen Ausübung einer axia len Druckbelastung auf die Scheibe im Verhältnis zu der darauf übertragenen Drehkraft; Fig. 12 ist eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht, die aber eine abgeänderte Form der Druckerzeugungs- einrichtung zeigt; Fig. 13 ist eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht, welche noch eine andere abgeänderte Form zeigt;
Fig. 14 ist eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht, welche eine weitere abgeänderte Form zeigt; Fig. 15 ist eine Ansicht, welche ein Mittel zum Bewegen des Kugelträgers zeigt; Fig. 16 ist eine Ansicht eines anderen Mittels zum Bewegen des Kugelträgers; Fig.l7 ist eine schematische Ansicht, welche geometrische Orte der Kugelträgerdrehachse zeigt; Fig. 18 und 19 sind Ansichten, die noch andere Mittel zum Bewegen des Kugelträgers zeigen.
Nach Fig. 1 sind die Eingangswelle 1 und die dazu parallele Ausgangswelle 2 an ihren benachbar ten Enden mit teilweise einander gegenüberliegenden parallelen Reibscheiben 3, 4 versehen, welche sich mit den Wellen drehen.
Zwischen den Scheiben 3, 4 ist ein allgemein mit 5 bezeichnetes Gehäuse angebracht. Wie nach folgend beschrieben wird, ist das Gehäuse 5 quer zu den Achsen der Wellen 1, 2 bewegbar.
Das Gehäuse 5 ist mit einer kreisförmigen COff- nung 6 versehen, an deren Wand feststehend die Aussenlaufbahn 7 eines ringförmigen, allgemein mit 8 (Fig. 3) bezeichneten Wälzlagers befestigt ist. Der innere Laufring 9 enthält einen allgemein mit 10 bezeichneten, als Kugelträger dienender Käfig, wel cher in herkömmlicher Weise durch obere und untere Platten 11 bzw. 12 gebildet ist, die so geformt und starr aneinander befestigt sind, dass für eine Vielzahl von getrennten Kugelgehäusen 13 gesorgt ist.
Der Käfig 10 ist an dem inneren Laufring 9 befestigt und wird so zur Drehung relativ zu dem Gehäuse 5 und um eine Achse 1 (Fig. 2) parallel zu den Achsen der Wellen 1, 2 frei getragen.
Das Gehäuse 5 ist zwecks Verschiebung relativ zu den Scheiben 3, 4 so gelagert, dass die Drehachse des Käfigs 10 stets wenigstens annähernd in der den Achsen der Wellen 1, 2 gemeinsamen Ebene liegt.
In jedem Kugelgehäuse 13 befindet sich eine Kugel 14, deren entgegengesetzte Seiten sich in rol lendem Eingriff mit den einander gegenüberliegenden Flächen der Scheiben 3 bzw. 4 befinden und in nicht gezeigter Weise gegen diese Flächen gedrückt werden. Wie nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben wird, können verschiedene Vorrichtungen zur Aus übung einer Kraft benutzt werden, um den gewünsch ten Druck auf die Kugeln 14 zu erhalten. Eine solche Kraft sollte natürlich so klein wie möglich sein und noch für das vollkommene Rollen zwischen den Ku geln und Scheiben ohne Gleiten sorgen.
Es kann bewiesen werden, dass bei Drehung der Antriebsscheibe 3 die Kugeln 14, wenn sie gezwun gen werden, in einer kreisförmigen Bahn um einen Punkt auf der Geraden x-x (Fig.2) zu rollen, an welchem die Geschwindigkeiten der Scheiben 3, 4 gleich und entgegengesetzt sind, ohne zu gleiten rol len werden. Mit anderen Worten, wenn das Gehäuse 5 so eingestellt ist, dass die Mitte A des Käfigs 10 sich an einem solchen Punkt befindet, die Kugeln 14 sich in Kreisen um den Punkt ohne zu gleiten bewe gen und der Käfig, der sie enthält, mit einer Winkel geschwindigkeit rotiert, welche immer gleich der Durchschnittsgeschwindigkeit der beiden Scheiben ist.
Wenn der Kugelkäfig nicht in einer Lage ist, in welcher er zentrisch relativ zu dem Punkt ist, an wel chem die Geschwindigkeiten der Scheibe die gleichen sind, ändert sich die Drehzahl der angetriebenen Scheibe automatisch, bis jene Lage hergestellt ist. Wenn gewünscht wird, die Drehzahl der angetriebe nen Scheibe zu ändern, ist es deshalb nur nötig, das Gehäuse 5 gegen die oder von der Achse der An triebsseheibe weg zu schieben, was davon abhängt, ob die Drehzahl der angetriebenen Scheibe verringert oder vergrössert werden soll.
Eine Methode, das Gehäuse 5 zu verschieben, wird an Hand der Fig. 1, 2 erläutert. Danach ist das Gehäuse 5 starr an einer Mutter 16 befestigt, die in Gewindeverbindung von einer Schraubenspindel 17 getragen wird. Die Schraubenspindel 17 kann von der üblichen Art sein, welche in geeigneten nicht gezeigten Lagern gehalten und durch irgendein geeig netes Mittel angetrieben wird.
Eine Abwandlung des beschriebenen Kugelantrie bes, in der Kraft durch den Käfig übertragen wird, ist in den Fig. 4, 5 offenbart. Es ist ein geschlossenes, allgemein mit 18 bezeichnetes Gehäuse vorgesehen, welches eine Decke 19, einen Boden 20, gegenüber liegende Seitenwände 21, 22 und gegenüberliegende Endwände 23, 24 aufweist.
Eine getriebene Welle 48, die sich in das Gehäuse 18 erstreckt und drehbar in geeigneten Lagern 25, 26 gehalten wird, ist, wie bei 27 (Fig. 4) gezeigt, mit Keilnuten versehen. Auf .dem mit Keilnuten versehe- nen Teil 27 der getriebenen Welle ist ein Kegelzahn rad 46 verschiebbar, welches mit einem verhältnis mässig grossen Kegelzahnrad 47 kämmt, das starr an der getriebenen Scheibe 41 befestigt ist.
In Abstand zur getriebenen Scheibe 41 befindet sich eine Leer laufscheibe 42 und eingefügt zwischen diesen Schei ben befindet sich ein Käfig 40, welcher in einer noch zu beschreibenden Weise in Auflagern montiert ist.
Mit dem Käfig 40 steht an seinem Umfang ein Antriebsrad 43 (Fig. 5) in Eingriff, welches auf einer Antriebswelle 44 angebracht ist, die sich anderseits durch den Boden 20 erstreckt und drehbar in Lagern 28, 29 gehalten wird.
Mittels einer verhältnismässig starken Feder 31, die zwischen der Decke 19 des Gehäuses 18 und einer Druckplatte 32 eingesetzt ist, wird ununter brochen Druck auf die Kugeln 30 im Käfig 40 aus geübt. Mit der Druckplatte 32 wirkt ein entsprechend geformtes Axialdrucklager 33 der Kippschuhtype zu sammen, welches verschiebbar mit der angrenzenden oberen Fläche der angetriebenen Scheibe 41 in Ver bindung steht. Auf der entsprechenden Aussenseite der Leerscheibe 42 wird ein ähnliches Lager 34 be nutzt, welches in ein komplementär geformtes Sitz glied 35 eingesetzt ist, das an der Bodenwand 20 befestigt ist.
Aus der vorbeschriebenen Bauart ist ersichtlich, dass jederzeit der gleiche Druck auf die Kugeln 30 ausgeübt wird. Mittel zur Änderung dieses Druckes im Verhältnis zu der übertragenen Drehkraft werden nachfolgend beschrieben.
Die angetriebene Scheibe 41 wird drehbar in einem grossen dünnen Umfangslager 53 getragen, welches in einer flachen Platte oder in einem Rahmen 51 angebracht ist, der seinerseits für eine Längsbewe gung verschiebbar in Schlitzen oder Nuten 55 gehal ten ist, die in den Seitenwänden 21, 22 gebildet sind. In ähnlicher Weise ist die Leerlaufscheibe 42 drehbar im Lager 54 gehalten, welches in der Platte 52 ange bracht ist, die zur Längsbewegung in Schlitzen oder Nuten 56 gehalten wird.
Durch die vorbeschriebene Bauart ist ersichtlich, dass eine Bewegung der getriebenen Scheibe 41 und der Leerlaufscheibe 42 relativ zum Käfig 40 durch Bewegung ihrer entsprechenden Platten oder Rahmen 51, 52 bewirkt werden kann. Das Kegelzahnrad 46 ist mittels eines Bügelgliedes 50, in welchem das Zahnrad 46 drehbar ist, an der Platte 51 (Fig.4) befestigt, so dass bei der Bewegung der Platte das Zahnrad 46 in Eingriff mit dem Zahnrad 47 bleibt.
Ein Mittel zur Bewegung der Platten 51, 52 ist in den Fig. 5 und 7 gezeigt. Es ist ein Handrad 58 vorgesehen, das an einer Welle 60 befestigt ist, die drehbar in einem geeigneten Lager in Seitenwand 21 gehalten wird und an ihrem inneren Ende ein Zahn rad 59 trägt. Das Zahnrad 59 befindet sich in Ein griff mit Zahnstangen 61, 62, die von den einander gegenüberliegenden Seiten der Platten 51 bzw. 52 getragen werden, so dass sich die Platten 51, 52 bei Drehung des Handrades 58 über gleiche Strecken in entgegengesetzten Richtungen bewegen.
Der kreisförmige Käfig 40 ist vorzugsweise an drei Punkten an Auflagern angebracht. Wie am besten in Fig. 5 zu sehen ist, bildet das Antriebsrad 43 ein Auflager. Zwei zusätzliche Auflager 64, 65 können ebenfalls vorgesehen sein. Das Auflager 65 kann drehbar an einer Konsole 66 gehalten sein, die fest stehend, z. B. durch Schweissung an der Endwand 24 befestigt ist. Das Auflager 64 kann drehbar an einem Bügelglied 67 gehalten sein, welches durch einen Stift 68 verschiebbar gehalten ist, der starr an der Seitenwand 21 befestigt ist.
Eine zwischen der Seitenwand 21 und dem Bügel 67 eingefügte Feder 69 dient dazu, das Auflager 64 und damit den Käfig 40 im Reibungseingriff mit dem Antriebs rad 43 zu drücken.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist als ein Äquivalent der in den Fig. 4 und 5 ,gezeigten Bau art der Ersatz eines gezahnten Rades für das Antriebs rad 43 sowie die Benutzung von Drehzapfen zur Abstützung der Scheiben anstatt von Lagern möglich.
Eine andere naheliegende Erweiterung des. durch die oben beschriebene Bauart benutzten Prinzips ist das Vorsehen einer verzahnten Kraftabnahme anordnung sowohl an der Scheibe 42 wie auch an der angetriebenen Scheibe 41. In einem solchen Falle kann die Kraft offensichtlich veranlasst werden, in jeder Richtung zu fliessen.
Aus den vorher beschriebenen Formen der Erfin dung ist ersichtlich, dass eine Analogie zwischen die sen Formen und einer D.reileiterverbindung 'm einem elektrischen Stromkreis besteht, worin Kraft in irgend eines oder zwei der Elemente gespeist und an dem verbleibenden einen oder beiden Elementen abge nommen werden kann.
Eine Abänderung eines Details ist in Fig. 6 ge zeigt, in der eine verhältnismässig kleine Kugel 71 zwischen und in rollender Verbindung mit einem Paar von benachbarten, Drehkraft übertragenden Ku geln 72 angeordnet ist. Der Mittelpunkt der Zwischen kugel 71 sollte natürlich auf einer Linie liegen, wel che die Mitten der Kugeln 72 verbindet.
Die Zwi schenkugel 71 kann drehbar an den Käfigplatten 73, 74 durch das Vorsehen von Vertiefungen 75 bzw. 76 an den Platten gehalten werden, um Teile Ader Kugel 71 aufzunehmen.
Durch die Bauart nach Fig. 6 können Kraftver luste infolge aufeinander arbeitender Reibung zwi schen den Kugeln und ihrem Gehäuse verringert wer den. Eine augenscheinliche Erweiterung des hierin offenbarten Prinzips ist in den Fig. 8 und 9 gezeigt und besteht in dem Vorsehen .einer Mehrzahl von Scheiben 170, 171 auf der getriebenen Welle 172, die mit einer Mehrzahl von entsprechenden Scheiben 173,
174 auf der Antriebswelle 175 und mit Kugel käfigen 176, 177, 178 zusammenarbeiten, die je wirksam zwischen eine treibende und eine getriebene Scheibe eingefügt sind. Eine solche Bauart, die mehr fache Scheiben aufweist, liegt natürlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Die Wellen 172, 175 sollten natürlich, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, mit Keilnuten versehen sein, um die Änderung des Druckes auf die Kugeln zu gestatten.
Eine andere Erweiterung des hierin offenbarten Prinzips besteht darin, die Scheiben und den Käfig oder die Käfige sphärisch schalenförmig herzustel len, anstatt flach. Eine solche Bauart, welche nur eine andere Form von Oberflächen der vorher be schriebenen Bauarten aufweist, liegt ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Druckanwendungsmittel Bei Kraftgetrieben, welche Zugreibungskräfte be nutzen, die durch Elemente ausgeübt werden, welche rollen ohne zu gleiten, erfolgen die Hauptkraftver- luste infolge rollender Reibung.
Für die einfachsten Verwendungen kann eine grosse aber im wesentlichen konstante Federbelastung angemessen sein, aber in den meisten Ausführungen wird es als vorteilhaft befunden werden, nur so viel senkrechte Belastung aufzuerlegen, wie notwendig ist, um genügende Zug kraft zu entwickeln. Um optimale Leistung und Ka pazität zu erzielen, sollten :daher Verkörperungen der Erfindung vorzugsweise drei Bedingungen erfüllen:
Erstens, die resultierende senkrechte Belastung auf die Kugelgruppe muss mehr oder weniger durch den Mittelpunkt des Käfigs hindurchgehen, so dass die Senkrechtbelastungen auf allen Kugeln etwa gleich sein werden, zweitens, diese resultierende Senkrecht- belas:tung sollte proportional zu der übertragenen Drehkraft sein und drittens, sollte die Wirkungslinie dieser resultierenden Senkrechtkraft sich mit dem Käfig verschieben, wenn immer seine Lage geändert wird, um eine Drehzahländerung zu bewirken.
Für Getriebe der Gegenstandsgattung, die fest stehende Drehachsen für die mit den Kugeln zusam menarbeitenden Scheiben benutzen, gibt es eine ver hältnismässig einfache Methode zur Druckanwendung, welche eine resultierende Senkrechtkraft von der richtigen Grösse erzeugt, die durch die Mitte des Käfigs wirkt, ohne die Notwendigkeit, die übertra- gungspunkte der Kräfte zu bewegen.
Diese Wirkung, welche schematisch in Fig. 10 gezeigt ist, ist möglich, weil die Lage des Käfigs relativ zu den Scheiben achsen nicht nur die relativen Drehzahlen der Schei ben steuert, sondern in umgekehrter Weise die relativ übertragenen Drehkräfte ebensowohl. Dementspre chend erzeugt die Anwendung eines Paares von ent gegengesetzten Kräften P, P (Fig. 10) koaxial mit der Eingangsseheibe und von einer Grösse proportional zu der Ausgangsdrehkraft sowie die Anwendung eines zweiten Paares von entgegengesetzten Kräften<I>Q,
Q</I> koaxial mit der Ausgangsscheibe und von einer Grösse ähnlich proportional. zu der Ein:gangsdrehkraft eine Resultierende R, welche die vorerwähnten Bedingun gen erfüllt.
Es ist einleuchtend, dass nur eine Kraft von jedem Paar gleicher Kräfte in Fig. 10 wirksam angewendet zu werden braucht, da die entgegenge setzte Kraft selbsttätig als Reaktion entwickelt wird, wenn ein geeigneter Axiallagerdrehzapfen zwischen die Scherben und das starre Gehäuse, welches die ganze Verbindung einschliesst, eingefügt wird.
Während es eine grosse Anzahl von bekannten Vorrichtungen von hoher mechanischer Nützlichkeit gibt, welche benutzt werden können, um genügend wirksame Kraft auf die Rückseite einer Scheibe aus zuüben, sind einige besser geeignet als andere. Die jenigen, die auf der schiefen Ebene beruhen, wie z. B. die Schraubenspindel und der Keil, kompensieren selbsttätig die Abnutzung und sind daher bei dieser Verwendung besser als Kniehebel oder andere Ge lenkverbindungen, die fortlaufende Nachstellung er fordern.
Ausserdem kann eine Verbundschrauben spindeltype eingebaut sein, welche einen einseitig gerichteten drehkraftproportionalen Druck ausübt, ohne Rücksicht darauf, ob die wirkende Drehkraft im Uhrzeigersinne oder im entgegengesetzten Uhrzeiger sinne erfolgt. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 11 gezeigt.
Auf das Ende der drehkraft'übertragenden Welle 80 ist eine zylindrische Buchse 81 aufgeschraubt, die sowohl innen als auch aussen mit Gewinde versehen ist, wobei das Aussengewinde zum Innengewinde ge genläufig ist.
Aufgeschraubt auf dieses Zwischenglied ist ein Druck ausübendes Glied 82, welches in diesem Falle ein Kegelreibrad ist, welches mit einem ringförmigen komplementär geformten Ring 85, der starr an der Scheibe 86 sitzt, zusammenwirkt. An der Welle und an dem Rad 82 sind Schultern 83, 84 vorgesehen, um die Axialbewegungsrichtung der Buchse 81 zu be schränken. Drehkraft, die durch die Welle 80 in einer Richtung ausgeübt wird, veranlasst die Buchse 81 und- das Rad 82 sich zusammen axial relativ zu der Welle zu bewegen. In der entgegengesetzten Richtung ausgeübte Kraft veranilasst das Rad allein, sich axial zu bewegen.
Aber in beiden Fällen wird das Rad gegen die Rückseite der Scheibe 86 mit einer Kraft gedrückt, die annähernd proportional zu dem abso luten Wert der übertragenen Drehkraft ist.
Es gibt verschiedene geeignete Abänderungen zu dieser Verbundschraubenspindeltype. Eine besteht darin, die Rechts- und Linksgewindeverbindung bes ser in Tandemanord'nung längs der Achse der Welle als konzentrisch anzuordnen. Eine andere Abände rung von Nützlichkeit, in Fäl'l'en, wo die Gewinde steigungswinkel dazu neigen, kleiner zu sein als die Reibungswinkel der ineinandergreifenden Gewinde oberflächen, besteht darin, Kugeln zwischen eine oder beide Gewindeverbindungen einzufügen, wie in einer herkömmlichen Kugelschraube.
Es ist auch ersicht- lieh, dass bei Verwendungen der Erfindung, welche die Kraftübertragung nur in einer Richtung erfordern, das Zwischenglied forgelassen werden kann, und nur entweder ein einziges Gewindesystem oder Kugeln und ein Gewindewindesystem zwischen dem drehkraftaus- übenden Glied und dem druckausübenden Glied be- nötigt wird. Beispiele dieser einfacheren Sch:
rauben- spindeltype sind in den Fig. 13 und 14 gezeigt. Die Verbundschraubenspindeltypekönnte natürlich auch in jeder dieser Belastungsvorrichtungen benutzt werden.
Der Mechanismus nach Fig.12 benutzt keine Schraubenspindel wie erwähnt, sondern verwendet ein ähnliches Prinzip, um einen grossen Senkrechtdruck auszuüben.
In dieser Konstruktion wird die Dreh kraft durch ein auf der Antriebswelle 90 sitzendes Schrägzahnrad 90' übertragen, welches so angeord net ist, dass Zahndruck, der auf das eingreifende Zahnrad 91 ausgeübt wird, welches starr an der Scheibe 93 befestigt ist, eine grosse Komponente senkrecht zur Scheibenfläche und ausgerichtet mit der Minenlinie 92 der gegenüberliegenden Scheibe oder Scheiben aufweist. Diese Senkrechtkomponente des Zahndruckes kann durch Benutzung extrem klei ner Schraubenwinkel so gross wie gewünscht gemacht werden.
In allen Fällen wird sie direkt proportional zu der die Drehkraft erzeugenden Komponente sein und wird daher die vorerwähnten Bedingungen erfül len. Es sollte vielleicht noch bemerkt werden, dass dieser besondere Mechanismus die Scheibe nur gegen den Kugelkäfig drücken wird, wenn die Drehkraft, weiche auf sie wirkt, den gleichen Sinn hat wie der Gewindeanstieg.
Nach Fig. 13 wird die Kraft von der Antriebs welle 100 durch ein Differential, welches allgemein mit 101 bezeichnet ist, an die Welle 102 übertragen, die mit der Scheibe 103 aus einem Stück besteht. Das Ringzahnrad 104 an dem Differentialgehäuse befindet sich in Eingriff mit einem Ritzet 105, wel ches innen mit Gewinde versehen ist, um mit einer entsprechenden mit Gewinde versehenen Spindel 106 zusammenzuwirken.
Die Spindel 106 trägt an einem Ende in Eingriff mit der Scheibe 103 eine Walze 107 und ist verschiebbar in den Backen 108, 109 eines feststehenden Halters untergebracht. Um die Rei bung auf ein Minimum zu verringern, kann zwischen dem Ritzet <B>105</B> und der Spindel 106, wie in Fig. 13 gezeigt ist, eine Kugel-Gewindeverbindungstype ver wendet werden.
Es ist ersichtlich, dass die Drehkraft am Ritzet 105 und daher der an die Scheibe 103 übertragene Druck direkt proportional der Drehkraft ist, welche auf das Differential 101 aufgedrückt und an die Scheibe 103 übertragen wird.
Wenn die Scheibe 103 drehbar an ihrem Umfang gehalten wird, z. B. durch solche Mittel, wie in Fig. 4, kann die Druckkraft offensichtlich auf den ortsfesten Laufring des Scheibendrucklagers anstatt direkt auf die Scheibe ausgeübt werden.
Ein anderes Verfahren zur Druckanwendung ist in Fig. 14 gezeigt, wie es an einer Scheibe angewen det wird', die auf einem grossen Axiallager abgestützt ist. Die Kraft wird durch ein Zahnrad 121 übertragen, welches wirksam mit einem damit zusammenpassen- den Zahnrad 122 in Eingriff steht, welches mit der Scheibe 123 ein Ganzes bildet.
Weil das Zahnrad 121 durch ein Schraubengewinde mit seiner Welle 125 verbunden ist, sucht es sich längs der Welle zu ver schieben und auf das Axiallager 120 eine Kraft pro- portional zu der Drehkraft auszuüben, die durch die Schraubenverbindüng übertragen wird.
Diese Kraft wird anderseits durch den ortsfesten Laufring des kleinen Axiaflagers 120 an den stationären Laufring 124 des grossen Umfangsaxiallagers übertragen und dann an die Scheibe 123. Wie in Fg. 14 gezeigt ist, kann eine Kugel- Gewindeverbindungsart benutzt werden, um die Reibung zwischen dem Zahnrad 121 und seiner Welle 125 zu verringern.
Eine durch dieses Mittel erzeugte Kraft könnte auch benutzt werden, um eine Walze gegen die Rück seite einer Scheibe zu drücken, die wie in Fig. 13 an gebracht ist. In ähnlicher Weise könnte das. Zahnrad 121 mit einem damit zusammenpassenden Zahnrad, in Eingriff stehen, welches die Scheibe durch Um fangsberührung, wie in Fig. 5, antreibt,
anstatt durch eine Mittelwelle, wie in Fig. 14.
Die Fig. 11, 13 und 14 zeigen :ein elastisches Glied 127 bzw. 128 bzw. 129, welches auf die Spin <B>del</B> 106 bzw. auf das Drehkraftübe@rtragungsglied 82 bzw. 121 wirkt. Die Wirkung desselben besteht darin, auf die Schraubenspindel bzw.
das D.rehkraftüber- tragungsglied eine kleine Vor spannurig auszuüben. Die Funktion eines solchen Elementes soll verhin dern, dass die senkrechte Belastung an den Kugeln Null wird, wenn keine Drehkraft übertragen wird-, wie es der Fall ist während des A:
nlaufens, wenn eine Kupplung oder -eine andere belastungslösende Vor richtung in Reihe mit Ausführungen der Erfindung gebraucht wird, die einen drehkraftproportionalen Druck benutzen, um Zugkraft zu entwickeln.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass es eine Anzahl von verschiedenen Mitteln gibt, um an einem gewünschten Punkt einen Druck an- nähernd proportional zu einer besonderen übertra genen Drehkraft auszuüben (Fig. 11, 12, 13, 14). Ferner kann, wie in Fig. 10 gezeigt ist, der ange wendete Druck proportional zu der Summe von zwei angewendeten Drehkräften gemacht werden.
Durch Erweiterung dieses Prinzips ist es :natürlich ebenso einfach, irgendeine Anzahl von drehkraftprapo:rtio- nalen Kräften in jeder Richtung in eine :einzige Resul tierende zu bringen. In ähnlicher Weise können zwei oder mehr Difierenfialelemente, z.
B. wie das bei 101 in Fig. 13 gezeigte, wirksam ,mit dem Ritzet 105 in Eingriff stehen, so d'ass die auf die Scheibe 103 ange wendete Drehkraft proportional zu der Summe oder Differenz (wenn irgendeines in der entgegengesetzten Richtung wirkt) der Drehkräfte ist, die durch diese verschiedenen Differentialelemente übertragen wer den .
So auf die Scheiben ausgeübte Drücke können durch eine Anzahl von Zwischenmitteln darauf über tragen werden. Wenn sie koaxial zu der Scheibe aus geübt werden, sind kleine Axialdrucklager geeignet. Nicht zentrisch ausgeübte Drücke müssen jedoch durch andere Elemente, wie Walzen oder Auflager, grosse Umfangsaxia-llager, oder Kippkonsolendruck- lager, zur Anwendung gebracht werden.
Durch die Erfindung ist natürlich auch irgendeine Kombination solcher Zwischenelemente mit irgendwelchen der vor erwähnten Methoden zur Erzeugung von drehkraft- proportionalen Kräften beabsichtigt. Drehzahleinstellung Für Kraftgetriebe, in welchen das Drehzahlver- hältnis nur wechselt, während der Antrieb mit einer verhältnismässig grossen Geschwindigkeit umläuft, ist das einfachste Mittel zur Einsteilung der Ausgangs geschwindigkeit ein Mechanismus, welcher die Käfig mitte wirksam längs der Verbindungsilinie der Schei benmitten einstellt, wie es z.
B. in Fig. 1 gezeigt ist. Bei den meisten Verwendungen der Erfindung, wel che Drehzahlwechsel bei sehr geringer Drehzahl er fordern, oder ein besonderes Geschwindigkeitsver hältnis festgesetzt werden soll, bevor die Bewegung beginnt, kann es notwendig sein, kompliziertere Ar ten von Einstellungsvorrichtungen zu gebrauchen. Im allgemeinen wird gefunden werden, dass, wenn die Mitte des Käfigs etwas aus der Verbindungslinie der Scheibenmitten verstellt wird, der Käfig eine Neigung hat, in einer Richtung parallel zu dieser Linie zu wandern.
Diese Tatsache kann benutzt werden, um die Verschiebung des Käfigs unter geringer Geschwin digkeit oder unter stillstehenden Zuständen durch eine Anzahl von wahlweisen Konstruktionen zu er leichtern.
Ein solches Mittel ist in Fig. 15 gezeigt, worin ein Käfiggehäuse 140 schwenkbar, wie bei 143, mit einem Daumen oder Gehäuseschlitten 141 verbun den ist, welcher im Gewindeeingriff durch eine Steuer stange 142 getragen wird. Der senkrechte Abstand D von dem geometrischen Ort des Schwenkzapfens 143 zu der Verbindungslinie C,-C. der Scheibenmit ten ist etwas geringer als der Abstand des Drehzap fens 143 von der Mitte des Käfigs.
Dementsprechend! bildet, wenn der Käfig 145 sich in einer Gleichge wichtslage mit seiner Mitte auf der Verbindungslinie Cl-C. befindet, die Mittenlinie des Gehäuses einen Winkel von etwas mehr oder weniger als 90 mit der Verbindungslinie C1 C2, was von der Richtung der Scheibendrehung abhängt.
Nach Verschiebung des Gehäuseschlittens 141 in der einen oder anderen Richtung durch Drehung der Mit telstange 142 ist zu bemerken, dass .der Käfig 145 sich anfangs von der Mittenlinie Cl-C2 wegbewegt, weil das Käfiggehäuse um den Drehzapfen 143 herum schwingt. Jedoch wird das Käfiggehäuse 140 nach folgend in seine Anfangsneigung unter dem Druck von Käfig 145 zurückzuschwingen suchen, weicher eine Lage auf der Mittenlinie C,-C. sucht.
Der ein zige Vorteil der Konstruktion nach Fig. 15 besteht darin, dass sie der Antriebsscheibe gestattet, sich in jeder Richtung zu drehen.
Fig. 16 zeigt eine andere Konstruktion, die eine begrenzte Bewegung des Käfiggehäuses 150 relativ zu dem Einstellmittel erlaubt, welches in diesem Falle ein Schlitten<B>151</B> ist, der mit einem Paar ein Stück damit bildenden Vorsprüngen 152 versehen ist, die innen mit Gewinde versehen sind, um die Steuer stange<B>153</B> aufzunehmen. Das Käfiggehäuse 150 ist mit dem Schlitten 151 in der Weise durch ein Paar verhältnismässig kurzer Lenker 154, 155 verbunden, wie es in Fig. 16 gezeigt ist.
Wie in der in Fig. 15 gezeigten Konstruktion, veranlasst die Bewegung des Schlittens 151 den Mittelpunkt des Käfigs 157, sich nach einer Seite der Linie Ci c. oder nach der ande ren Seite zu verschieben, was von der Richtung dieser Bewegung abhängt. Jedoch wird in diesem Beispiel der Mittelpunkt des Käfigs 157 von seiner verscho benen Stellung zu seiner passenden Stellung auf der Linie<B><I><U>CC</U></I></B> C., nur wandern, wenn die Antriebsscheibe sich in der geeigneten Richtung dreht.
Die gestrichelte Kurve 158 in Fig. 16 zeigt den geometrischen Ort der Mitte von Käfig 157 während der Verschiebung, wie vorher beschrieben. Es ist er sichtlich, dass die Abmessungen des Schlittens ein- schliesslich der Länge der Lenker 155, 156 verändert werden können, um für eine weite Änderung von ver schiedenen Bewegungen von Käfig<B>157</B> zu sorgen. Einige mögliche Ortskurven A-D sind in Fig. 17 dar gestellt.
Kurven ähnlich denjenigen, wie sie mit<I>A</I> und<I>B</I> bezeichnet sind, haben den Vorteil, dass, wenn Kraft bei einer gleichmässigen Drehzahl übertragen wird, die resultierende Kraft an dem Käfig senkrecht zu der Verbindungslinie der Scheibenmitten liegt und eine etwas grössere Drehkraft übertragen werden kann als es möglich ist, wenn die Kurve die Verbindungslinie unter einem Winkel schneidet, wie in dem Bogen 146, der in Fig. 15 aufgetragen ist, oder den Kurven C und D in Fig. 17. Der Vorteil der letzteren besteht jedoch darin, dass sie eine genauere Einstellung des Ge schwindigkeitsverhältnisses gestatten.
Die Fig. 18 und 19 zeigen wahlweise Anbrin- gungsmethoden für das Käfiggehäuse, so dass seine Mitte eine vorgeschriebene Kurve, z. B. eine der in Fig. 17 gezeigten Kurven beschreibt.
In Fig. 18 wird der Schlitten 160 mittels mit Gewinde versehener Vorsprünge 161 wie vorher von der Mittelstange 162 getragen. In diesem Beispiel ist jedoch das Käfiggehäuse 163 .mit Schlitzen 164, 165 versehen, die mit Stiften 166 bzw. 167 an Schlitten 160 zusammenwirken. Die Stifte gleiten in den Schlit zen, so dass für eine gegebene Einstellung des Schlit tens die Bewegung des Gehäuses durch die Gestalt der Schlitze 164, 165 bestimmt wird. Der geome trische Ort 168 von Käfig 169 wird natürlich der Gestalt der Schlitze 164, 165 entsprechen.
In Fig. 19 ist eine Konstruktion gezeigt, um ein ähnliches Ergebnis zu erhalten, jedoch wird in diesem Falle die Bewegung des Käfigs 190 durch verschieb bare Anbringung desselben in dem verhältnismässig grossen Schlitz 191 im Schlitten 192 erzielt.
Es ist zu bemerken, dass in der vorerwähnten Abänderung der Erfindung, worin die Drehzahlvaria bilität durch seitliche Verschiebung der Scheiben be- werkstelligt wird, die Vorrichtung, selbst wenn sie stillsteht, der Änderung der relativen Stellung von Käfig und Scheiben keinen Widerstand bietet, voraus gesetzt, dass das Ausmass von relativer seitlicher Ver schiebung der zusammenwirkenden Scheiben in der Grösse gleich und in der Richtung entgegengesetzt ist. In dieser besonderen Ausführung ist es daher un nötig, die Käfigmitte zu veranlassen, von der Ver bindungslinie der Scheibenmitten während der Dreh zahlwechsel abzuweichen.
Im Hinblick auf die verschiedenen abgeänderten Methoden von<I>(a)</I> Konstruktion des Käfigs,<I>(b)</I> dreh bare Anordnung des Käfigs und der Scheiben, (c) übertragun.g der Drehkraft an oder von dem Käfig oder den Scheiben, (d) Benutzung einer Vielzahl von Käfigen und Scheiben, (e) Ausübung eines stetigen oder drehkraftproportionalen Druckes, (f) übertra- gung dieses Druckes an die Scheiben,
um genügende Zugreibung unter den Kugeln zu entwickeln und (g) Einstellung des Drehzahlverhältnisses durch Verän derung der relativen Stellung von Käfig und Scheiben, sind natürlich irgendwelche Kombinationen dieser verschiedenen Methoden beim Gegenstand der vorlie genden Erfindung anwendbar.
Solche Kombinatio nen sind wesentlich für die Konstruktion irgendeines Getriebes für veränderliche Drehzahl, welches die Erfindung verkörpert und die Kennzeichen von ver schiedenen Arten von Antrieben und Kraftbelastern sind hinreichend verschieden, um die Benutzung von manchen verschiedenen Kombinationen erforderlich zu machen.
Die oben im einzelnen beschriebenen speziellen Ausführungen der Erfindung sollen nicht als Be schränkung der Erfindung angesehen werden, da es offenbar ist, dass zahlreiche Entwurfsänderungen durch Fachleute vorgenommen werden können, ahne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.