DE1425831B2

DE1425831B2 - Stufenlos steuerbares reibradgetriebe

Info

Publication number: DE1425831B2
Application number: DE19631425831
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Prager, Peter Conrad, 2208 Gluck Stadt
Priority date: 1963-02-04
Filing date: 1963-02-04
Publication date: 1971-04-08
Also published as: GB1021481A; CH410571A; DE1425831A1; US3242748A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos steuerbares Reibgetriebe mit einem treibenden und einem getriebenen Hohlkegel, die einander versetzt gegenüberliegen und deren Drehachsen als Antriebs- und Abtriebsachsen zueinander parallel, aber gegeneinander versetzt sind, wobei zwischen den Hohlkegeln eine Übertragungsrolle drehbar gelagert ist, die mit zwei ringförmigen Laufflächen die Hohlkegel auf zwei sich diagonal gegenüberliegenden Hohlkegelmantellinien berührt, und ferner die Mittel zur Lagerung der Übertragungsrolle in der und quer zu der durch die Achsen der Hohlkegel bestimmten Ebene einstellbar sind.

Ein bekanntes Reibgetriebe mit Hohlkegeln (deutsche Patentschrift 730 759) besitzt eine Übertragungsrolle mit geradlinigen Laufflächen, die die Anlage an den Hohlkcgeln bestimmen. Die Übertragungsrolle ist um eine horizontale und senkrecht zu den Achsen der Hohlkcgel verlaufende Achse verschwenkbar gelagert, wobei auch noch eine seitliche Verlagerung mittels einer auf dieser Achse verschiebbaren Buchse möglich ist.

Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Laufflächen einseitig abgearbeitet werden, weil die geradlinige und mit der gleichen Konizität wie die Hohlkegel ausgeführte Abschrägung der Übertragungsrolle eine Verdrehung um eine horizontale Achse senkrecht zu den Hohlkegelachsen verhindert.

Bei der bekannten Ausführung dient die verschwenkbare Aufhängung um die horizontale Achse nur zur Verlagerung der Eingriffsstellen zwecks Ubersetzungsänderung.

Ein anderes Reibradgetriebe (USA.-Patentschrift 1655 503) hat parallel nebeneinander angeordnete Wellen, auf deren einer ein Hohlkegel und auf deren anderer eine konvexe Scheibe ausgebildet ist, mit denen mehrere kegelförmige Reibrollen mit geradlinigen Laufflächen der Mantellinien zusammenarbeiten. Eine verschwenkbare Anlenkung der Rolle hat den Zweck einer Steigerung des Reibdruckes. Auf Grund der zahlreichen Teile ist die Konstruktion aufwendig.

Ferner ist ein koaxiales Reibgetriebe mit ebenflächigen oder auch als Hohlkegel ausgeführten Reibscheiben bekannt (französische Patentschrift 1194 686). Die koaxiale Lagerung der Reibscheiben verhindert dabei günstige Abrollverhältnisse, wobei weiterhin die Nachteile eines kleinen Abrollradius der Übertragungsrolle auftreten. Bei dieser bekannten Ausführung sind besondere Anpreßmittel vorgesehen, die an den Enden der Übertragungsrolle einwirken, die um eine mittlere Querachse verschwenkbar ist, wodurch sich ungünstige Reibungsbedingungen ergeben. Eine seitliche Auswanderung ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der obengenannten Art die Übertragungsleistung durch Verbesserung der Abrollverhältnisse zu vergrößern und die Anpressung lastabhängig zu regeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Übertragungsrolle schräg zu den Achsen der Hohlkegel angeordnet und mit zwei balligen Laufflächen versehen ist und daß die Mittel zur Lagerung der Übertragungsrolle um einen sich parallel zu den Achsen der Hohlkegel erstreckenden Bolzen, der in der von den Achsen bestimmten Ebene, aber neben diesen beiden Achsen liegt, verschwenkbar sind.

Dadurch wird ein größerer Rollwiderstand erreicht, so daß eine größere Leistung übertragen werden kann. Vorteilhaft stellen die Laufflächen der Übertragungsrolle Ausschnitte aus den Oberflächen von zwei Kugeln dar, deren Mittelpunkte auf der Drehachse der Übertragungsrolle liegen, aber mit Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß sie über die Mitte der Übertragungsrolle von der zugeordneten Lauffläche heraus versetzt sind. Dieses ist eine besonders einfache Ausführungsform, bei welcher die Rolle mit Kugelschliff bei gleichen Abmessungen wie eine vergleichbare Kugel, aber größere Leistung übertragen kann. Dadurch ergibt sich ein günstiger Regelbereich, weil der Eingriff auch bei niedrigeren Dreh-

. 15 zahlen noch erhalten bleibt, wenn eine entsprechende Kugel gleiten würde.

Bevorzugt wird aber, daß die Laufflächen der Übertragungsrolle Ausschnitte aus den Oberflächen zweier sphärischer Kegel darstellen, deren Mantellinien Abschnitte von Kreisen sind, deren Mittelpunkte nicht auf der Drehachse der Übertragungsrolle, aber auf je einer von zwei Drucknormalen liegen, die entweder identisch sind und durch den Mittelpunkt der Ubertragungsrolle gehen oder zueinander parallel liegen und voneinander einen Abstand haben. Das entspricht einem sogenannten überhöhten Rollenschliff, wobei sich auf Grund der Drucknormalen ein gewisses Drehmoment für die Übertragungsrolle ergibt. Diesem Drehmoment wird aber durch die Versetzung der Drucknormalen begegnet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform stellen die Laufflächen der Übertragungsrolle Ausschnitte aus Oberflächen von zwei Konvexkegeln dar, deren Mantellinien hyperbolische Formen haben, deren Drucknormalen entweder identisch sind und durch den Mittelpunkt der Übertragungsrolle gehen oder parallel mit Abstand voneinander verlaufen. Hierdurch wird die oben angegebene Wirkung noch verbessert.

Es wird dazu bemerkt, daß die Führung des rollenförmigen Ubertragungskörpers mit einer Achse, die zwangläufig auf der Drehachse einer frei beweglichen Kugel abweicht und eine kreisbogenförmige Auswanderung um einen radialen Punkt zuläßt, automatisch zu einer höheren Flächenpressung führt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

F i g. I einen Mittellängsschnitt durch das Getriebe, Fig. II eine schematische Darstellung des Getriebes.

In dem geteilten Gehäuse 1 sind der Hohlkegel 2, dessen Achse 3 mit der Eingangswelle verbunden ist, und der Hohlkegel 4, dessen Achse 5 mit der Ausgangswelle verbunden ist, in axialer und radialer Richtung starr gelagert. Die Drehachsen beider Kegel sind parallel und haben voneinander einen konstruktionsbedingten Abstand.

Zwischen den Hohlkegeln 2 und 4 ist die Übertragungsrolle 6 schräg angeordnet, so daß sie auf einer Seite eine Mantellinie des Hohlkegels 2 und auf der anderen Seite eine Mantellinie des Hohlkegels 4 berührt. Die Berührungsmantellinien sind parallel und liegen einander diagonal gegenüber. Die Ubertragungsrolle 6 ist in dem Verschubkörper 7 drehbar und verschiebbar gelagert. Der Verschubkörper 7 wird durch die Verstelleinrichtung 8 so gehalten, daß

durch ihn zum Zwecke der Übersetzungsänderung die Übertragungsrolle 6 zwischen den Berührungsmantellinien der beiden Hohlkegel 2 und 4 verschoben werden kann, wobei die Drehachse der Übertragungsrolle 6 zu sich selbst parallel bleibt. Gleichzeitig ist der Verschubkörper 7 in der Lage, der Tendenz der Übertragungsrolle 6, sich zwischen den Hohlkegeln seitlich einzuziehen, nachzugeben, da er beispielsweise um den Lagerbolzen 9 der Verstelleinrichtung 8 schwenkbar oder in andersartigen Führungen seitlich verschiebbar ist. Die Tendenz der Übertragungsrolle 6, sich zwischen den Hohlkegeln 2 und 4 lastabhängig einzuziehen und somit den Kraftschluß entsprechend selbsttätig zu regeln, rührt daher, daß der Abstand der beiden Berührungskreise auf den Hohlkegeln 2 und 4 in der Mitte ihrer Uberdeckungsprojektion am größten ist und sich nach den Seiten verringert, wodurch ein Keil gebildet wird, und daher, daß die auf die Übertragungsrolle 6 wirkenden Übertragungskräfte die Richtung in diesen Keil hinein haben.

Die schon erwähnte Schrägstellung der Drehachse der Übertragungsrolle 6 ist so, daß diese in der Mittelstellung der Ubertragungsrolle 6, vorzugsweise im Übersetzungsverhältnis 1:1, durch die Kegelspitzen der Hohlkegel 2 und 4 führt. Somit unterliegen alle Punkte der sich an den ballig geschliffenen Berührungsringflächen 10 der Übertragungsrolle 6 und dem zugeordneten Hohlkegel bildenden Preßflächen idealen Abrollverhältnissen ohne schädliche Gleitreibung, da man sich alle Berührungspunkte als zu einem Abrollkegel ABD gehörig vorstellen kann, dessen Achse die Drehachse der Übertragungsrolle 6 darstellt und der sich im Hohlkegel ABC abrollt.

In anderen Übersetzungsverhältnissen sind diese Abrollverhältnisse nicht mehr ganz so ideal.

Der ballige Schliff kann ein reiner Kugelschliff sein. Dann treten in den Berührungspreßflächen vornehmlich unter Last Kräfte auf, die ein Kantmoment auf die Achse der Übertragungsfläche 6 derart ausüben, daß diese sich achsparallel zu den Hohlkegelachsen einzustellen bestrebt ist. Dieses Kantmoment wirkt sich auf das Lager der Übertragungsrolle 6 schädlich aus. Daher sind zwei sich ergänzende Maßnahmen vorzusehen, die dieses Kantmoment aufheben.

Die erste Maßnahme besteht darin, daß man den Schliff der beiden Berührungsringflächen 10 nicht mehr einer, sondern zwei Kugeln zuordnet, deren Mittelpunkte einen kleinen Abstand voneinander haben. Somit haben auch die auf den Hohlkegelmantellinien senkrecht stehenden Drucknormalen a-a und b-b einen kleinen Abstand voneinander. Dieser Abstand ist ein Hebelarm, über den die eigentliche Anpreßkraft ein dem erwähnten Kantmoment entgegenstehendes gleich großes und ebenfalls lastabhängiges Kantmoment wirksam wird, so daß die das erste Kantmoment auslösenden schädlichen Kräfte bereits am Ursprungsort, nämlich in der Preßfläche, aufgehoben werden.

Die zweite Maßnahme ist, daß man die Drucknormalen in ihrer Richtung und in ihrem kleinen Abstand voneinander beläßt, aber den Mittelpunkt M des Schliffkreises mit dem Radius r unter Vergrößerung des ursprünglichen Schliffkreises, der den Radius der Kugel hatte, nicht auf der Drehachse der Übertragungsrolle 6 beläßt. — Somit ist kein Kugeloberflächenausschnitt mehr gegeben, sondern der eines sphärischen Kegels FEG derart, daß man sich die Oberfläche des sphärischen Kegels als Rotationsfläche eines um eine Sehne rotierenden Kreisabschnittes mit dem Radius r vorzustellen hat. Somit hat jede Schlifffläche nur in Richtung der Drucknormalen, d. h. knapp neben der Drucknormalen, wenn wir deren kleinen Abstand voneinander berücksichtigen, den kleinsten Abstand vom Mittelpunkt der Übertragungsrolle. Alle anderen Punkte der Schliffflächen haben einen größeren Abstand zum Mittelpunkt. Dadurch wird erstens bewirkt, daß sich ein eventuelles Kantmoment nicht mehr auf das Lager der Übertragungsrolle 6 auswirken kann, da jegliche Drehung der Übertragungsrolle in der den Berührungsmantellinien der Hohlkegel 2 und 4 gemeinsamen Ebene verhindert wird.

Zweitens bewirkt dieser sphärische Kegelschliff eine erhebliche Vergrößerung der Preßflächen, die allgemein unerwünscht, bei diesen idealen Abrollverhältnissen jedoch durchaus erwünscht ist und eine erhebliche Steigerung der Übertragungsleistung bewirkt.

Man kann sich noch eine Reihe anderer nicht kreisförmiger Konvexschlifformen vorstellen, beispielsweise hyperbolischer Art, die alle dann ebenso geeignet sind, wenn durch sie die Bedingungen des Abstandes der Drucknormalen und der Verhinderung einer Drehung der Übertragungsrolle 6 in der Ebene der Berührungsmantellinien der beiden Hohlkegel 2 und 4 erfüllt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Stufenlos steuerbares Reibgetriebe mit einem treibenden und einem getriebenen Hohlkegel, die einander versetzt gegenüberliegen und deren Drehachsen als Antriebs- und Abtriebsachsen zueinander parallel, aber gegeneinander versetzt sind, wobei zwischen den Hohlkegeln eine Ubertragungsrolle drehbar gelagert ist, die mit zwei ringförmigen Laufflächen die Hohlkegel auf zwei sich diagonal gegenüberliegenden Hohlkegelmantellinien berührt, und ferner die Mittel zur Lagerung der Übertragungsrolle in der und quer zu der durch die Achsen der Hohlkegel bestimmten Ebene einstellbar sind, dadurchgekennzeichnet, daß die Übertragungsrolle (6) schräg zu den Achsen der Hohlkegel (2, 4) angeordnet und mit zwei balligen Laufflächen (10) versehen ist und daß die Mittel (7) zur Lagerung der Ubertragungsrolle (6) um einen sich parallel zu den Achsen (3, 5) der Hohlkegel erstreckenden Bolzen (9), der in der von den Achsen (3, 5) bestimmten Ebene, aber neben diesen beiden Achsen liegt, verschwenkbar sind.

2. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der Übertragungsrolle (6) Ausschnitte aus den Oberflächen von zwei Kugeln darstellen, deren Mittelpunkte auf der Drehachse der Übertragungsrolle (6) liegen, aber mit Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß sie über die Mitte der Übertragungsrolle von der zugeordneten Lauffläche heraus versetzt sind.

3. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der Übertragungsrolle (6) Ausschnitte aus den Oberflächen zweier sphärischer Kegel darstellen, deren Man-

tellinicn Abschnitte von Kreisen sind, deren Mittelpunkte (M) nicht auf der Drehachse der Übertragungsrolle (6), aber auf je einer von zwei Drucknormalen liegen, die entweder identisch sind und durch den Mittelpunkt der Übertragungsrolle gehen oder zueinander parallel liegen und voneinander einen Abstand (a, b) haben.

4. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der Übertragungsrone (6) Ausschnitte aus Oberflächen von zwei Konvexkegeln darstellen, deren Mantellinien hyperbolische Formen haben, deren Drucknormalen entweder identisch sind und durch den Mittelpunkt der Übertragungsrolle (6) gehen oder parallel mit Abstand voneinander verlaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen