Stufenlos regelbares Reibgetriebe Es ist eine grosse Vielfalt von regelbaren Reib getrieben bekannt. Bei einer Gattung wirkt als Lei- stungsüberträger zwischen treibendem und angetrie benem Glied ein mit beiden Gliedern in Reibungs- schluss stehender Walzkörper, welcher sich zur Än derung des Übersetzungsverhältnisses axial verschie ben lässt.
Um diese Verschiebung zu ermöglichen, muss entweder der Reibungsschluss kurzzeitig unter brochen oder aber durch eine entsprechend hohe Regelkraft überwunden werden - beides im Sinne einer stetigen, möglichst verschleissarmen und leicht gängigen Regelbarkeit unvollkommene Lösungen. Dazu kommt, dass sich solche Walzkörper mit ver nünftigem technischem Aufwand nur entlang einer Geraden verschieben lassen, andere als lineare Än derungen des Übersetzungsverhältnisses nach diesem Prinzip also schwer zu verwirklichen sind.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines ein fachen, billigen Reibgetriebes, dessen übersetzungs- verhältnis mit minimalem Aufwand an Steuerleistung stufenlos sowohl linear als auch nichtlinear in einem grossen Bereich verändert werden kann.
Das erfindungsgemässe Reibgetriebe ist gekenn zeichnet durch zwei um in der gleichen Ebene lie gende Achsen gelagerte rotationssymmetrische Kör per, von welchen mindestens der eine auf mindestens dem grössten Teil seiner Länge einen sich ändernden Durchmesser hat, wobei der zweite so geformt und gelagert ist, dass zwischen den beiden rotationssym- metrischen Körpern ein Spalt gleichmässiger Weste besteht, ferner gekennzeichnet durch einen in sich geschlossenen, den einen der beiden rotationssym metrischen Körper lose umgebenden Ring,
der im Betriebszustand im Spalt auf entgegengesetzten Sei ten seines Querschnittes einem Druck der beiden rotationssymmetrischen Körper ausgesetzt ist und dadurch mit diesen in reibungsschlüssiger Verbin- dung steht, und schliesslich durch Mittel zur Ver änderung der Lage des Ringes in Richtung des Spaltes zwecks Veränderung des übersetzungsver- hältnisses des Getriebes.
Die beiden rotationssymmetrischen Körper kön nen sowohl einfach wie doppelt gekrümmte Mantel flächen aufweisen. Im ersteren Fall handelt es sich um Zylinder oder Kegel, wobei ein Zylinder mit einem Kegel oder zwei Kegel miteinander kombi niert sein können. Wessen .die beiden Kegel umge kehrt gleiches Steigungsverhältnis auf, so liegen ihre Achsen parallel. Als rotationssymmetrische Körper mit doppelt gekrümmter Mantelfläche kommen z. B. Kugelkörper und dazu passende Sattelkörper in Be tracht.
Es versteht sich, dass einfach und doppelt gekrümmte Mantelflächen auch in ein und demsel ben rotationssymmetrischen Körper kombiniert auf treten können; z. B. kann ein Kugelmantelausschnitt zwei Kegelmäntel verschiedener Steigung miteinan der verbinden. Das Auftreten doppelt gekrümmter Mantelflächenteile bedeutet, dass in diesem Bereich das übersetzungsverhältnis nicht linear, sondern progressiv bzw. degressiv zum Steuerausschlag ver ändert wird.
Auf diese Weise lassen sich besondere Effekte erzielen, z. B. wird durch entsprechende Formgebung der beiden rotationssymmetrischen Kör per innerhalb eines grösseren Regelbereiches bei be stimmten Übersetzungsverhältnissen eine Feineinstel lung möglich.
Der einen der beiden rotationssymmetrischen Körper lose umgebende Ring kann z. B. runden, ellip- tischen oder polygonalen, insbesondere rechteckigen oder rhombischen Querschnitt aufweisen. Falls an den beiden rotationssymmetrischen Körpern dop pelt gekrümmte Mantelflächenteäle auftreten, wird ein Ring mit rundem oder elliptischem Querschnitt bevorzugt.
Der von den beiden rotationssymmetrischen Kör pern an entgegengesetzten Seiten seines Querschnittes auf den Ring ausgeübte Druck kann dadurch zu stande kommen, dass mindestens einer der beiden rotationssymmetrischen Körper radial verschiebbar gelagert ist und durch Federdruck in Richtung auf den andern Körper gepresst wird. In diesem Falle können sowohl die rotationssymmetrischen Körper als auch der Ring aus Metall bestehen und eine praktisch undeformierbare, harte Oberfläche auf weisen.
Die beiden rotationssymmetrischen Körper können aber auch fest gelagert sein, wobei der für guten Reibungsschluss erforderliche Druck da durch erzielt wird, dass der zwischen den beiden rotationssymmetrischen Körpern bestehende Spalt et was enger gewählt wird, als es dem Querschnitt des Ringes entspricht, und dass mindestens .eines der drei beteiligten Elemente mindestens in der Ober flächenzone aus gummielastischem Material besteht.
Beispielsweise können die beiden rotationssymmetri schen Körper aus Stahl und der Ring aus Gummi oder Kunststoff bestehen, oder es kann umgekehrt ein Stahlring mit zwei rotationssymmetrischen Kör pern kombiniert werden, die ganz oder nur in der Oberflächenzone aus Gummi oder Kunststoff be stehen, oder es können schliesslich alle drei Elemente aus Gummi, Kunststoff oder andern elastisch de formierbaren Stoffen gefertigt sein.
Die Weite des Spaltes zwischen den beiden ro tationssymmetrischen Körpern kann apparativ fest gelegt oder aber innerhalb bestimmter Grenzen ver stellbar sein. Eine Verstellung geschieht im allge meinen durch radiale Verschiebung der Achsenla ger eines der beiden rotationssymmetrischen Körper, z. B. mittels einer Einstellschraube; ist einer der beiden rotationssymmetrischen Körper kegelförmig, so kann die Spaltweite auch durch axiale Verschie bung dieses Kegels verstellt werden.
Diese Verstel lung der Spaltweite ist einer allfälligen Radialver- schiebung durch Federdruck, wie sie oben beschrie ben wurde, überlagert und bezweckt eine Verände rung des von den beiden rotationssymmetrischen Körpern auf den durch den Spalt verlaufenden Ring ausgeübten Druckes.
Dadurch kann die Leistungs- übertragung den im Betrieb auftretenden Verhältnis sen angepasst und es können unnötige Reibungsver luste vermieden werden. Die Spaltweite kann auch vorübergehend bis zum Aussetzen des Reibungs schlusses geöffnet werden, wodurch ein Kupplungs effekt erzielt wird. Solches Kuppeln ist aber wohl verstanden zur Regelung des im Betriebszustand be findlichen Getriebes nicht erforderlich.
Die Mittel zur Veränderung der Lage des Ringes in Richtung des Spaltes zwischen den beiden rota tionssymmetrischen Körpern, d. h. die Führungsglie- der, durch deren Hilfe das Übersetzungsverhältnis des Getriebes verändert wird, können in verschieden artiger Weise ausgebildet sein, wie für den Fach mann ohne weiteres erkennbar ist, z.
B. als Gabeln, Ösen, Rollen bzw. Rollenpaare und dergleichen, die an einer Gleitschiene, Spindel oder dergleichen ver schiebbar befestigt sind. Dadurch, dass man mit Hilfe dieser Führungsglieder den zwischen die beiden ro tationssymmetrischen Körper einlaufenden Ring steu ert, bewirkt man dessen Wanderung innerhalb des Spaltes in die gewünschte neue Lage.
Diese Wan derung erfolgt sehr rasch und auf Grund einer ganz geringen Steuerleistung, wodurch die leichte Regel barkeit des Getriebes trotz gutem und ununterbro chenem Reibungsschluss bei entsprechend günstiger Leistungsübertragung bedingt ist. Damit das Getriebe in beiden Drehsinnen ohne Unterschied arbeitet, ist es zweckmässig, die Führungsglieder bezüglich der durch die Achsen der beiden rotationssymmetrischen Körper bestimmten Ebene symmetrisch anzuordnen.
Beiliegende Zeichnung stellt beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Reibgetriebes dar, in welcher die beiden rotations symmetrischen Körper z. B. aus Stahl gefertigt und in unveränderlichem Achsabstand gelagert sind, wäh rend der Ring aus gummielastischem Material be steht.
Fig. 1 zeigt diese Ausführungsform im Aufriss, teilweise im Schnitt, und Fig.2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-11 von Fig. 1.
Das Getriebe weist zwei kreisscheibenförmige Platinen 1 und 2 auf, wobei die erste zugleich der Gehäusedeckel eines Elektromotors 3 sein kann, dessen Welle 4 mittels eines Kugellagers 5 dreh bar und unverschiebbar in dieser Platine 1 gelagert ist. Drei zur Achse der Welle 4 parallele Stützbol zen 6 sind mit ihrem Schraubensatz 6a fest in entsprechende, in gleichem Abstand von der Dreh achse der Welle 4 und in gleichem Abstand vonein ander angeordnete Gewindelöcher der Platine 1 ein geschraubt und haben an ihrem anderen, die Platine 2 stützenden Endteil ein zentrales Gewindeloch.
Mittels Schrauben 7, die in letztgenannte Gewinde löcher eingreifen, ist die Platine 2 an den Stütz bolzen 6 befestigt.
Auf der Welle 4 sitzt ein rotationssymmetrischer Körper 8 fest, der in der Nähe der beiden Platinen je einen Flansch 8a bzw. 8b, im übrigen aber eine sich von der Platine 1 zur Platine 2 hin konisch verjüngende Mantelfläche 8c hat.
In den beiden Platinen ist mittels Kugellagern 9 eine zur Welle 4 parallele Welle 10 drehbar und unverschiebbar gelagert. Auf ihr sitzt ein rotations symmetrischer Körper 11 fest, dessen Mantelfläche 11a, die gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Ko- nizitätwie die Mantelfläche 8c hat, so dass zwischen beiden Mantelflächen ein Spalt 12 gleichmässiger Weite vorhanden ist.
Ein in sich geschlossener Ring 13 aus gummi elastischem Material umgibt lose den Körper 8 und einen Schieber 14, der auf einem der Stütz bolzen 6 geführt ist und als Mutter mit einer Ge windespindel 15 zusammenarbeitet, welche mit ihren Endzapfen<I>15a, 15b</I> in Bohrungen der Platinen 1, 2 drehbar und unverschiebbar gelagert ist; auf dem Endzapfen 15a ist ein Verstellknopf 16 festgesetzt.
In Blindlöchern des Schiebers 14 sitzen zwei Stahl- drähte 17 fest, die je einen U-förrnig abgebogenen, den Ring 13 umgreifenden Endteil 17a besitzen.
Ein topfförmiger Abschlussdeckel 19 mit Durch lassöffnungen für die Welle 10, für den Zapfen 15a und für eine Schraube 18 ist mittels letzterer an der Platine 2 befestigt.
Es ist leicht einzusehen, dass bei Betrieb des Getriebes durch die Mittel 14-17 die Lage des Ringes 13 in Richtung des Spaltes 12 verändert werden kann und dass dabei das übersetzungsver- hältnis des Getriebes stufenlos verändert wird. Der Ring hat keineswegs die Tendenz, seine Lage von sich aus zu verändern, etwa wegen der Konizität der Mantelflächen 8c, 11a, sondern dreht sich ruhig um seine jeweilige Eigenachse. Die durch das Getriebe übertragbare Leistung ist überraschend gross, woge gen die Reibungsverluste und der Verschleiss sehr gering sind.
Es wäre möglich, sämtliche Teile des Getriebes aus geeignetem Kunststoff zu fertigen. Ein solches Getriebe würde sich besonders für die Verwendung in chemischen Laboratorien eignen, wo es mit Medien in Berührung kommt, die auf die üblichen Bau stoffe, wie Stahl, korrosiv wirken.
Infinitely variable friction transmission A large variety of variable friction transmission is known. In one type, a roller body frictionally engaging with both members acts as a power transmitter between the driving and the driven member and which can be axially displaced to change the transmission ratio.
In order to make this shift possible, the frictional connection must either be briefly interrupted or overcome by a correspondingly high control force - both imperfect solutions in the sense of constant, low-wear and easy-to-use controllability. In addition, such rolling bodies can only be shifted along a straight line with reasonable technical effort, so changes in the transmission ratio other than linear changes are difficult to implement according to this principle.
The aim of the invention is to create a simple, inexpensive friction gear whose transmission ratio can be continuously varied over a wide range both linearly and non-linearly with a minimum of control effort.
The friction gear according to the invention is characterized by two rotationally symmetrical body mounted around axes lying in the same plane, of which at least one has a changing diameter over at least the largest part of its length, the second being shaped and mounted so that between there is a gap between the two rotationally symmetrical bodies, further characterized by a closed ring loosely surrounding one of the two rotationally symmetrical bodies,
which in the operating state in the gap is exposed to a pressure of the two rotationally symmetrical bodies on opposite sides of its cross-section and is thus in frictional connection with them, and finally by means for changing the position of the ring in the direction of the gap in order to change the transmission ratio. ratio of the transmission.
The two rotationally symmetrical bodies can have both single and double curved jacket surfaces. In the former case, it is a cylinder or cone, wherein a cylinder with a cone or two cones can be combined with each other. Whose .the two cones, on the other hand, have the same gradient ratio, their axes are parallel. As a rotationally symmetrical body with a double curved lateral surface, for. B. spherical bodies and matching saddle bodies in Be tracht.
It goes without saying that single and double curved lateral surfaces can also occur combined in one and the same rotationally symmetrical body; z. B. a spherical jacket cutout can connect two cone jackets of different pitch miteinan. The occurrence of double-curved lateral surface parts means that in this area the transmission ratio is not changed linearly, but progressively or degressively with the control deflection.
In this way, special effects can be achieved, e.g. B. fine adjustment is possible through appropriate shaping of the two rotationally symmetrical Kör by within a larger control range at certain gear ratios.
The ring loosely surrounding one of the two rotationally symmetrical bodies can, for. B. round, elliptical or polygonal, in particular rectangular or rhombic cross-section. If double-curved circumferential surface tunnels occur on the two rotationally symmetrical bodies, a ring with a round or elliptical cross-section is preferred.
The pressure exerted on the ring by the two rotationally symmetrical bodies on opposite sides of its cross-section can come about in that at least one of the two rotationally symmetrical bodies is radially displaceable and is pressed towards the other body by spring pressure. In this case, both the rotationally symmetrical body and the ring can be made of metal and have a practically undeformable, hard surface.
The two rotationally symmetrical bodies can, however, also be firmly mounted, with the pressure required for good frictional engagement being achieved because the gap between the two rotationally symmetrical bodies is selected somewhat narrower than it corresponds to the cross section of the ring, and that at least. one of the three elements involved consists of rubber-elastic material at least in the upper surface zone.
For example, the two rotationally symmetrical bodies made of steel and the ring made of rubber or plastic, or conversely, a steel ring can be combined with two rotationally symmetrical Kör pern that are entirely or only in the surface zone made of rubber or plastic, or it can finally all three elements made of rubber, plastic or other elastically deformable materials.
The width of the gap between the two rotationally symmetrical bodies can be fixed in terms of equipment or can be adjusted within certain limits. An adjustment is done in general mine by radial displacement of the Achsla ger one of the two rotationally symmetrical bodies, z. B. by means of an adjusting screw; If one of the two rotationally symmetrical bodies is conical, the gap width can also be adjusted by axially displacing this cone.
This adjustment of the gap width is superimposed on any radial displacement due to spring pressure, as described above, and aims to change the pressure exerted by the two rotationally symmetrical bodies on the ring running through the gap.
As a result, the power transmission can be adapted to the conditions that occur during operation and unnecessary friction losses can be avoided. The gap width can also be opened temporarily until the frictional connection fails, which creates a coupling effect. Such coupling is, however, well understood to regulate the transmission which is in the operating state is not required.
The means for changing the position of the ring in the direction of the gap between the two rotationally symmetrical bodies, d. H. the guide members, through the help of which the transmission ratio of the transmission is changed, can be designed in various ways, as is readily apparent to the specialist, z.
B. as forks, eyelets, rollers or pairs of rollers and the like, which are slidably attached ver on a slide rail, spindle or the like. By using these guide links to control the ring entering between the two rotationally symmetrical bodies, it causes it to move within the gap into the desired new position.
This change takes place very quickly and due to a very low control output, which means that the transmission is easy to regulate, despite good and uninterrupted frictional engagement with correspondingly favorable power transmission. So that the transmission works without a difference in both directions of rotation, it is expedient to arrange the guide members symmetrically with respect to the plane determined by the axes of the two rotationally symmetrical bodies.
The accompanying drawing shows, for example, a preferred embodiment of the friction gear according to the invention, in which the two rotationally symmetrical body z. B. are made of steel and stored in a constant center distance, while rend the ring is made of elastic material be.
FIG. 1 shows this embodiment in elevation, partly in section, and FIG. 2 is a cross section along the line II-11 of FIG.
The transmission has two circular disc-shaped plates 1 and 2, the first being the housing cover of an electric motor 3, the shaft 4 of which is rotatably and immovably mounted in this plate 1 by means of a ball bearing 5. Three parallel to the axis of the shaft 4 Stützbol zen 6 are screwed with their screw set 6a firmly in corresponding, at the same distance from the axis of rotation of the shaft 4 and at the same distance vonein other arranged threaded holes of the board 1 and have on their other, the board 2 supporting end part a central threaded hole.
By means of screws 7, which engage in the latter threaded holes, the board 2 is attached to the support bolt 6.
A rotationally symmetrical body 8 is firmly seated on the shaft 4 and has a flange 8a or 8b in the vicinity of the two plates, but otherwise has a circumferential surface 8c that tapers conically from the plate 1 to the plate 2.
A shaft 10 parallel to shaft 4 is rotatably and immovably mounted in the two plates by means of ball bearings 9. A rotationally symmetrical body 11 sits firmly on it, the jacket surface 11a of which has the same but oppositely directed conicity as the jacket surface 8c, so that a gap 12 of uniform width is present between the two jacket surfaces.
A self-contained ring 13 made of rubber-elastic material loosely surrounds the body 8 and a slide 14 which is guided on one of the support bolts 6 and works as a nut with a Ge threaded spindle 15, which with its end pin <I> 15a, 15b < / I> is rotatably and immovably mounted in bores in the plates 1, 2; an adjusting knob 16 is fixed on the end pin 15a.
Two steel wires 17 are firmly seated in blind holes of the slide 14, each of which has a U-shaped bent end part 17a that encompasses the ring 13.
A cup-shaped end cover 19 with passage openings for the shaft 10, for the pin 15a and for a screw 18 is fastened to the board 2 by means of the latter.
It is easy to see that when the transmission is in operation, the position of the ring 13 in the direction of the gap 12 can be changed by the means 14-17 and that the transmission ratio of the transmission is continuously changed. The ring in no way has the tendency to change its position on its own, for example because of the conicity of the lateral surfaces 8c, 11a, but rather rotates calmly around its own axis. The power that can be transmitted through the gearbox is surprisingly large, while the friction losses and wear are very low.
It would be possible to manufacture all parts of the transmission from suitable plastic. Such a transmission would be particularly suitable for use in chemical laboratories, where it comes into contact with media that have a corrosive effect on the usual building materials, such as steel.