DE2421841A1

DE2421841A1 - Differentialkraftuebertragungsvorrichtung mit stufenloser drehzahlaenderung

Info

Publication number: DE2421841A1
Application number: DE19742421841
Authority: DE
Inventors: Makoto Takahashi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-23
Filing date: 1974-05-06
Publication date: 1975-01-16
Also published as: IT1014347B; CH580768A5; BE814973A; FR2234493A1

Description

• .,»u. τ -t, 2421841 Patentanwälte Liedl, Dr. Pontaiii, IMh, Zeitler 8000 München 22, Steinsdorfstraße 21-22, Telefon 089/29 84 62

A 6712

Makoto TAKAHASHI,

No. 13-12, Ojika-cho, Kamizato

Ooharano, Ukyo-ku, Kyoto-shi / JAPAN

Differentialkraftübertragungsvorrichtung mit stufenloser Drehzahländerung

Die Erfindung betrifft eine Differentialkraftübertragungsvorrichtung mit stufenloser Drehzahländerung.

Gemäß der üblichen Anwendung von Einrichtungen zur stufenlosen Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsänderung wird zur Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und Ausgangswelle des Geschwindigkeitsände-

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rungsmechanismus im allgemeinen Reibung verwendet, die mittels Kugeln, Kegeln, V-förmiger Treibriemen und dgl. erzeugt wird.

Bei solch einer Vorrichtung ergeben sich zwangsläufig Nachteile dahingehend, daß eine hohe Präzision hinsichtlich der Kraftübertragung nicht erwartet werden kann, und zwar aufgrund des Umstandes, daß bei den Reibungserzeugungselementen ein Schlupf entsteht und daß sich zwischen den einzelnen Teilen ein übergroßer Abrieb bzw. Verschleiß ergibt, der eine Minderung in der Genauigkeit der Kraftübertragung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht nur eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der Kraftübertragung aufweist, sondern auch große Kräfte übertragen kann.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Grundsätzlich liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die genannten Ziele dadurch zu erreichen, daß die stufenlose Drehzahländerungseinrichtung mit einem Differentialkraftübertragungssystem kombiniert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt jeweils im Längsschnitt in:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung mit Kegelrädern und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Reibscheiben.

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind in Lagern 8, 9 drehbar eine Eingangswelle 1 sowie eine Ausgangswelle 3 gelagert, die jeweils zueinander in derselben Achse ausgerichtet sind bzw. zueinander fluchten. Die Lager 8, 9 sind einstückig mit einem Gehäuse 7 oder an diesem befestigt, wobei das Gehäuse 7 seinerseits mittels Lagern 15, 15a drehbar an einem Maschinenrahmen gelagert sind.

Zwei Kraftübertragungskegelräder 2, 4, die denselben Durchmesser aufweisen und jeweils am inneren Ende der Eingangswelle 1 bzw. der Aus gangswelle 3 befestigt sind, sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, einander gegenüberliegend angeordnet. Ein weiteres Paar Kegelräder 5, die jeweils in Eingriff mit einem der Kraftübertragungskegelräder 2, 4 stehen, sind drehbar an jeweils einer Lagerachse 6 gelagert, die an den Innenwänden des Gehäuses 7 befestigt sind. Um den Umfang des Gehäuses 7 herum ist ein Ring 10 vorgesehen, der in Berührung bzw. in Eingriff mit einem Kegel 12 steht. Der Kegel 12 ist axial mit der Drehwelle 14 eines Motors 11 verbunden, der derart betätigbar ist, daß er mit konstanter Drehzahl läuft. Der Motor 11 ist auf einem Ständer 13 befestigt, der in den aus Fig. 1 ersichtlichen Richtungen des Doppelpfeils hin- und herbewegbar ist.

Wenn die Drehbewegung der Eingangswelle 1 über die zwischen die Kraftübertragungskegelräder 2, 4 eingesetzten Kegelräder 5, 5 auf die Ausgangswelle 3 übertragen wird, entspricht die Anzahl der Umdrehungen der Ausgangswelle 3 derjenigen der Eingangswelle 1, wenn das Gehäuse 7 im Ruhezustand gehalten wird. Wenn jedoch dem Gehäuse 7 irgendeine Drehbewegung erteilt wird, tritt zwischen beiden Wellen 1, 3 ein Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlunterschied auf. Es läßt sich demgemäß mit dem beschriebenen Differentialkraftübertragungssystem eine zwangsläufige und umgekehrte Drehung der Ausgangswelle 3 erreichen,

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wenn das Gehäuse 7 in der gleichen Richtung wie die Eingangswelle 1 gedreht wird. Außerdem läßt sich eine höhere Drehzahl der Ausgangswelle 3 leicht dann erreichen, wenn die Drehbewegung des Gehäuses 7 umgekehrt wird. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Kegelräder 5, 5, wenn das Gehäuse 7 gedreht wird, sich um die Wellen 1 oder 3 drehen, wobei sie sich außerdem um sich selbst drehen, so daß die Drehzahl der Ausgangswelle 3 in Bezug auf diejenige der Eingangswelle 1 unterschiedlich groß gemacht werden kann. Ss kann daher die Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswelle 3 dadurch gesteuert werden, daß die Drehbewegung des Gehäuses 7 gesteuert wird. Als Einrichtung zur Steuerung der Drehbewegung des Gehäuses 7 des beschriebenen Systems kann hierbei eine konventionelle Einrichtung zur stufenlosen Drehzahländerung zur Anwendung gelangen.

Die Drehzahl der bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zur Anwendung gelangenden stufenlosen Drelizaliländerungseinrichtung kann hierbei dadurch gesteuert werden, daß der Durchmesser des Kegels 12 gesteuert wird, der über den am Gehäuse 7 vorgesehenen Ring 10 mit dem Gehäuse 7 in Eingriff steht. Die Änderung des Durchmessers des Kegels 12 erfolgt hierbei entsprechend der Verschiebebewegung des den Kegel 12 tragenden Ständers 13, der gemäß dem aus Fig. 1 ersichtlichen Pfeil hin- und herbeweglich ist.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 3 mittels zweier Kraftübertragungskegelräder 2, 4 erreicht, die über ein weiteres Paar von Kegelrädern 5, 5 miteinander gekuppelt sind. Weiterhin wird die Geschwindigkeitsänderung über die Drehzahlsteuerung des Gehäuses 7 erreicht, das die beiden Paare der Kegelräder 2, 4 bzw. 5, 5 drehbar lagert. Wenn sich bei der Drehzahlsteuerung dieses Gehäuses 7 die Ein-

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gangswelle 1 dreht, wird die Kraft vom Gehäuse 7 über die beiden Kegelräder 5, 5 aufgenommen, die in einem rechten Winkel mit dem Kraftübertragungskegelrad 2 in Eingriff stehen und drehbar am Gehäuse 7 befestigt sind, so daß keinerlei merkbare Kraft auf das Gehäuse 7 ausgeübt wird und das Gehäuse 7 leicht mittels jeder üblichen Einrichtung zur stufenlosen Drehzahländerung gesteuert werden kann. Demgemäß ergibt sich bei keiner Art der Kraftübertragung irgendein Schlupf, und es läßt sich eine zuverlässige Drehzahlsteuerung des Gehäuses 7 erreichen, so daß eine große Kraft mit stabiler Ausgangsleistung mit einer nach Wunsch präzise gesteuerten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl übertragen werden kann.

Die aus Fig. 2 ersichtliche, den gleichen Erfindungsgedanken aufweisende abgewandelte Ausführungsform entspricht grundsätzlich der Ausführungsform gemäß Fig. 1, mit der Ausnahme jedoch, daß anstelle von Kraftübertragungskegelrädern 2, 4 sowie anstelle von hiermit in Eingriff stehenden Kegelrädern 5, 5 Scheiben 21, 41 sowie im Reibeingriff hiermit stehende Kraftüb er tr agungs rollen 51, 51 zur Anwendung gelangen, die in ähnlicher Weise wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1 arbeiten. Das bedeutet, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Eingangswelle 1 sowie die Aus gangswelle 3 koaxial drehbar jeweils durch die Lager 8, 9 gelagert sind, die an den Vorderselten der vorderen sowie hinteren Wand des Gehäuses 7 vorgesehen sind. Das Gehäuse ist seinerseits ebenfalls drehbar in Lagern 15, 15a gelagert. Sowohl die Eingangswelle 1 als auch die Ausgangs welle 3 weinen .in ihron inneren Enden jeweils Scheiben 21 bzw. -11 auf.

Zwischen den Scheiben 21, 4ί sind drehbar Kraitubiim-^'.uJi'is rollen Ht, HL gelagert, die mit den Scheiben 21, 41 derart in Rmbüin^riff stehen, daß die der ,Scheibv- 21 ininivolinoiidc* J'a\ift bzw. Lcistun" ;uif um* orhoibe 41

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übertragen werden kann. Die Kraftübertragungsrollen 51, 51 sind drehbar mittels Laufkränze 61, 61 gelagert, die an der Innenwand des Gehäuses 7 befestigt sind. Das Gehäuse 7 ist seinerseits, wie schon erläutert, mittels Lagern 15, 15a drehbar am Maschinenrahmen gelagert und steht außerdem in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise mit einem Antriebskegel 12 in Wirkverbindung, wobei zwischen dem Antriebskegel 12 und dem Gehäuse 7 ein Ring 10 vorgesehen ist. Der Kegel 12 ist mit der Drehwelle 14 eines Motors 11 gekuppelt, der normalerweise mit konstanter Drehzahl läuft. Der Motor 11 ist an einem Ständer 13 befestigt, der in den aus Fig. 2 ersichtlichen Richtungen des Pfeils hin- und herverschieblich ist. Es sind weiterhin zwischen den Scheiben 21, und jeweils der Innenwand des Gehäuses 7 drehbare Kugeln 16, 16a vorgesehen, um die mittels Reibung erfolgende Kraftübertragung zwischen den Scheiben 21, 41 zu stabilisieren.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird die Drehbewegung der Eingangswelle 1 auf die Ausgangswelle 3 mittels den sich drehenden Xraftübertragungsrollen 51, 51 übertragen, die zwischen die Scheiben 21, 41, in Eingriff mit diesen stehend, eingesetzt sind. Wenn sich das Gehäuse im Ruhezustand befindet, dreht sich die Ausgangswelle 3 mit der gleichen Drehzahl bzw. Geschwindigkeit wie die Eingangswelle 1. Wenn das Gehäuse 7 jedoch in Drehung versetzt wird, dreht sich jedoch die Ausgangswelle 3, genau wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, mit einer von der Drehzahl der Eingangswelle 1 verschiedenen Drehzahl.

daher das Gehäuse 7 in Drehung versetzt wird, drehen sich auch dh: Ilrjitübortra^um^Ji'ollon 51,' 51 um die Wellen 1, 3, wobei sich die Rollen 51, 51 um sich selbst drehen, so daß insgesamt die Rotationsg(!sehwin(!k>keU der Ausgangswelle 3 gegenüber derjenigen der Eingangs-Wt¹Hu 1 unterschiedlich groß gemacht werden kann. Es kann daher die

Drehzahl der Ausgangs welle 3 durch Steuern der Drehung des Gehäuses gesteuert werden, wobei zur Steuerung der Drehung des Gehäuses 7 eine übliche Einrichtung zur stufenlosen Drehzahländerung zur Anwendung gelangen kann.

Hierbei kann die stufenlose Drehzahländerungseinrichtung bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsförm gemäß Fig. 1 in ihrer Drehzahl dadurch gesteuert werden, daß der Durchmesser des Kegels 12, der mit dem Gehäuse 7 über den am Gehäuse 7 vorgesehenen Ring 10 in Eingriff steht, gemäß der Verschiebung des den Kegel 12 tragenden Ständers 13 geändert wird, der in den beiden Richtungen des Pfeils gemäß Fig. 2 hin- und herbeweglich ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird die Kraftübertragung von der Eingangswelle 1 auf die Ausgangswelle 3 lediglich mittels der Reibung zwischen den Kraftübertragungsrollen 51, 51 und den Scheiben 21, erreicht. Außerdem wird die Drehzahländerung vollständig und ausschließlich aufgrund der Drehzahlsteuerung des Gehäuses 7 erzielt. "Während der Drehzahlsteuerung des Gehäuses 7 ist die auf das Gehäuse 7 aufgrund der Drehung der Eingangswelle 1 ausgeübte Kraft lediglich diejenige, die indirekt von den drehbar zwischen den Scheiben 21, gelagerten Kraftübertragungsrollen 51, 51 ausgeübt wird, so daß diese Kraft keinerlei bemerkbares Ausmaß annimmt. Es läßt sich daher, und dies sogar mit der stufenlosen Drehzahländerungseinrichtung des konventionellen Reibungstyps, eine genaue und zuverlässige Geschwindigkeitskontrolle des Gehäuses 7 erreichen, wobei innerhalb des Drehzahländerungssystems keinerlei Schlupf auftritt.

Solch eine im Gehäuse 7 verwirklichte vollkommene Geschwindigkeits-

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Steuerung ermöglicht es, eine Geschwindigkeitssteuerung für eine hohe Drehkraft zwischen einer Eingangs stelle und einer Ausgangsstelle mit hoher Genauigkeit zu erzielen.

Da die Kraftübertragungsrollen 51, 51 lediglich Einrichtungen zur Kraftübertragung mittels Reibungsschluß darstellen, können je nach Bedarf eine Vielzahl solcher zwischen den Scheiben 21, 41 angeordneter Kraftübertragung^ rollen vorgesehen werden, um eine ausreichende Kraftübertragung zu erreichen. Die Kraftübertragungsrollen können weiterhin, anstatt kugelförmig ausgebildet zu sein, die Form eines Kegels, Zylinders oder dgl. aufweisen. In gleicher Weise können auch die Scheiben 21, 41 jede Form aufweisen, die sich für die gewählte Form der Kraftübertragungsrollen eignet.

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Claims

Patentanspi üche

Difierentialkraftübertragungsv or richtung mit stufeulo>jer Drehzahländerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar iviafhibertragung;;-kegelräder (2, 4) zwischen ein Paar einander gegenüberliegender Kegelräder (5) eingesetzt ist und mit letzteren in Eingriff steht, wobei das eine Kraftübertragungskegelrad (2) am Ende einer Eingangswelle (1) befestigt ist, während das andere Kraftübertragungiikegelrad (4) am Ende einer Ausgangswelle (3) befestigt ist, und daß» die beiden Kegelräder (5) drehbar an einem Gehäuse (7) befestigt sind, das drehbar am Maschinenraum gelagert und mittels einer Einrichtung (11, 12, 13) zur stufenlosen Drehzahiändeiuag «teuerbai ;mtreibbar I:;t.
2. Differenüalla-aftribertragungi; vor richtung mit ritufenloiit-r Drehzahländerung, dadurch gekennzeichnet, daß Kraftübodragungsrollen (51) zwischen zwei einander gegenüberliegende Scheiben (21, 41) eingesetzt sind und diese im Roilxsehhiß kuppeln, wobei die eine Scheibe (21) starr mit einer Eingangfuvelle (1) und die andere Scheibe (41) starr mit einer Ausgangswelle (3) verbunden ist, und daß das aus Kraftübertrc'^uu' «rollen (51) ind Scheiben (21, 41) gebildete System seinerseits drehbar innerhalb eines Gehäuses (7) angeordnet ist, das drehbar am Maschinenrahmen gelagert ist und mittels einer Einrichtung ill, 12, 13) zur stüfenlosen Drehzahländerung in seiner Geschwindigkeit steuerbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED

JO

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