DE2535787A1

DE2535787A1 - Reibgetriebe

Info

Publication number: DE2535787A1
Application number: DE19752535787
Authority: DE
Inventors: Henrik Gerner Dipl Ing Olrik
Original assignee: Olrik henrik Gerner dipl-Ing
Current assignee: Olrik henrik Gerner dipl-Ing
Priority date: 1974-08-12
Filing date: 1975-08-11
Publication date: 1976-02-26
Also published as: GB1524363A; SE7508977L; FR2282072A1; FR2282072B1; IT1041800B; NL7509605A; CA1028173A; DK343175A; JPS5149365A; DK136328B; SE405632B; DK136328C; US4008929A

Description

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Dipl.-Chem. Biihling Dipl.-lng. Kinne

O r Q C 7 O 7 8 München 2, Postfach 202403

£. O 0 0 / O / Bavariaring 4

Tel.: (0 89)53 96 53-56

Telex: 5 24845tipat

cable: Germaniapatent München

11. August 1975 B 6793/74.591 Ty

Henrik Gerner Olrik
Humlebae k, Dänemark

Reibgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Reibgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung, d.h. ein Getriebe zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung, wobei die Schrägstellung der Kugellager mit Bezug auf die Welle zur Folge hat, daß sich bei einer Drehung der äußerei Kugellagerringe im Verhältnis zur Welle die inneren Kugellagerringe an einer Schraubenlinie auf der Wellenoberfläche entlang um die Wellenlängsachse bewegen. Aufgrund der beabsichtigten Reibung zwischen den inneren Kugellagerringen und der Welle erfolgt eine gegenseitige Verschiebung zwischen den Kugellagern und der Welle in deren Achsrichtung.

Ein solches Getriebe ist aus der dänischen Patentanmeldung 6826/73 vorbekannt, die ein selbstspannendes Reibgetriebe offenbart, bei dem in Abhängigkeit von der zunehmenden gegenseitigen

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axialen Verschiebung der Kugellagerbacken der Anlagedruck zwischen Backen, Kugellagern und Welle zunimmt. Dieser Anlagedruck nimmt gleichmäßig zu, bis sich die Backen in ihrer Gleichgewichtslage befinden, bei der die Kugellager auf der · Welle gleiten. Ein solches Rutschen ist jedoch durch spezielle Maßnahmen vermeidbar.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines selbstspannenden Reibgetriebes, bei dem der Anlagedruck bei Belastung der Welle momentan, d.h. sprunghaft zunimmt, ohne daß dabei die Lager auf der Welle rutschen. Dieser Zweck wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht, da die inneren und äußeren Ringe der schräggestellten Kugellager aufgrund des axialen Drucks der Welle gegen die Kugellager in einen von der Welle und den zugehörigen Ausnehmungen der Kugellagerbacken definierten keilförmigen Raum hineingedrückt werden. Der radiale Anlagedruck wächst somit mit abnehmendem Keilwinkel, d.h. mit zunehmendem Krümmungsradius der Ausnehmungen.

Durch das Merkmal des Anspruchs 2 ist ein vorbestimmter anfänglicher Anlagedruck zwischen den Backen, den Kugellagern und der Welle gewährleistet.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 wird erreicht, daß die Backen um parallel zur Wellenlängsachse liegende Achsen so drehbar sind, daß bei arbeitendem Getriebe die vorerwähnten Anlagedrücke größer sind als bei der Ausführungsform gemäß Anspruch

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Die Merkmale des Anspruchs 4 ergeben eine zweckmäßige Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 mit den aus der dänischen Patentanmeldung 6826/73 vorbekannten Spannorganen.

Der Anspruch 5 kennzeichnet eine zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibgetriebes.

Die Merkmale des Anspruchs 6 haben den Zweck, ein Verbiegen der Welle unter der Einwirkung der von den Kugellagern ausgeübten radialen Kräfte zu verhindern.

Die Ansprüche 7 bis 9 kennzeichnen zweckmäßige Ausbildungen der Ausnehmungen zur Lagerung der äußeren Kugellagerringe.

Zur Vermeidung eines zu schnellen Verschleißes des Reibgetriebes darf der axiale Druck nur wenig größer sein als die zur Erzeugung der Friktionskraft zwischen Kugellagerinnenringen und Welle zur Vermeidung eines gegenseitigen Gleitens dieser Teile erforderliche Kraft. Um eine Beschädigung oder Zerstörung des Reibgetriebes durch zu große überbelastung zu vermeiden, darf der radiale Druck die zulässige dynamische Belastung der Kugellager nicht überschreiten. Eine solche Regelung des radialen Drucks in Abhängigkeit von der Belastung des Getriebes ist dadurch zu verwirklichen, daß die zur Lagerung der Kugellager dienenden Ausnehmungen im Schnitt in der Ebene des zugehörigen Kugellagers jeweils die Form einer Kurve mit ungleichen Krümmungsradien aufweisen. Da die Herstellung solcher Kugellagerbacken umständlich ist, empfiehlt es sich, den radialen Druck wie vorstehend

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erwähnt zu regeln, und zwar selbst dann, wenn die Ausnehmungen beispielsweise kreisbogenförmig gestaltet sind.

Die Erfindung bezweckt des weiteren die Schaffung eines Reibgetriebes mit Mitteln zur Steuerung des durch die vorgenannte Keilwirkung erzeugten, radialen Anlagedrucks derart, daß der Verschleiß möglichst klein und eine Zerstörung des Getriebes infolge überlastung ausgeschlossen ist. Dieser Zweck wird durch die Merkmale des Anspruchs 10 erreicht, die gewährleisten, daß der Anlagedruck nicht nur vom Bestreben der Kugellager bestimmt wird, sich beim Betrieb zwischen der Welle und dem Grund der Ausnehmungen einzukeilen, da sich die Keilsteigung infolge der Merkmale des Anspruchs 10 in Abhängigkeit von der Belastung des Reibgetriebes ändert.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 11 ist der Keilwinkel von der axialen Belastung der Welle abhängig.

Der Inhalt des Anspruchs 12 gewährleistet den größtmöglichen axialen Hub der Steuerzylinder.

Durch die Merkmale des Anspruchs 13 wird die Herstellung der Steuerzylinder erleichtert.

Der Inhalt des Anspruchs 14 gewährleistet eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Keilwinkel und der Belastung der Welle in deren Achsrichtung.

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Der Anspruch 15 offenbart zweckmäßige Einzelheiten der Ausführungsform gemäß Anspruch 11.

Bei der alternativen Ausführungsform gemäß Anspruch 16 · ändert sich der Keilwinkel in Abhängigkeit von dem auf die Kugellager übertragenen Drehmoment.

Die Ansprüche 17 bis 19 kennzeichnen zweckmäßige Einzelmerkmale der Ausführungsform gemäß Anspruch 16.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibgetriebes,

Fig. 2 das Getriebe gemäß Fig. 1 in Oberansicht, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie ΪΙΙ-ΙΙΙ in Fig. 1,

Fig. 4 in einem der Fig. 3 entsprechenden Schnitt eine andere Ausführungsform des Reibgetriebes,

Fig. 5 im Schnitt eine dritte¹ Ausführungsform, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5,

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- jr-

Fig. 7 von unten gesehen eine vierte Ausführungsform des Reibgetriebes,

Fig. 8 die Ausführungsform gemäß Fig. 7 im senkrechten Schnitt,

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 8,

Fig. IO eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgeraäßen Reibgetriebes, und

Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI in Fig. 10.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform des insgesamt mit 1 bezeichneten Reibgetriebes hat ein Gehäuse 2, in dem um eine Welle 3 ein erfindungsgemäßes Reibaggregat 4 angeordnet ist. Zum Reibaggregat gehören zwei Kugellagerbacken 5 und 6 mit Ausnehmungen zur Lagerung bzw. Aufnahme von im Aggregat angeordneten'Kugellagern. Die Backe 5 weist Ausnehmungen 11 zur Lagerung des äußeren Rings eines Kugellagers 13 sowie Ausnehmungen 7, 9 zur Aufnahme eines Kugellagers 14 bzw. 16 auf. Die Backe 6 ist mit einer Ausnehmung 8 zur Aufnahme des Lagers 13 sowie mit Ausnehmungen 10, 12 zur Lagerung des äußeren Rings des Kugellagers 14 bzw. 16 ausgebildet. Die Ausnehmungen sind im Verhältnis zur Welle 3 schräg gestellt. Die Breite der Lagerungsausnehmungen entspricht der Breite des äußeren Rings

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des zugehörigen Kugellagers, so daß die Lager in der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen schrägen Stellung festgehalten werden. Die Ausnehmungen sind in Wirklichkeit schmaler als in Fig. 1 dargestellt, so daß zwischen den Ausnehmungen und dem Lager ein axialer Spielraum von einigen Zehntel Millimeter vorhanden ist. Die Lager werden von die Backen 5, 6 gegenseitig starr fixierenden Bolzen 21, 22, 23, 24 mit einem vorbestimmten Anlagedruck an der Welle gehaltert. Die inneren Ringe der Kugellager können wie bekannt elliptisch geschliffen sein, so daß die Innenringe an hauptsächlich diametral gegenständigen Erzeugenden der Welle 3 entlang an dieser anliegen.

Das Reibaggregat 1 läuft um die gegen Drehung fixierte Welle 3 um. Zur Drehung dient beispielsweise ein Elektromotor mit einer Hohlwelle zur Aufnahme der Welle 3, wie in der dänischen Patentanmeldung 6826/73 ausführlich beschrieben wird. Die Drehung der Backen erfolgt über im Gehäuse 2 befestigt, durch axiale Ausfräsungen 27 bzw. 28 in den Backen geführte Stehbolzen 25, 26.

Die Funktion des Reibgetriebes wird nachstehend anhand der Fig. 3 erläutert, wobei vorausgesetzt wird, daß die Backen in Richtung des Pfeils P umlaufen. Bei der Drehbewegung rollen die inneren Kugellagerringe an Schraubenlinien entlang auf der

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Welle ab, und zwar derart, daß sich die Welle in Fig. 1 nach unten bewegen, wobei das Reibaggregat axial unverschieblich fixiert ist. Wirkt auf die Welle 3 eine Kraft in Richtung des Pfeils K in Fig. 2, werden wie aus dieser Figur ohne weiteres ersichtlich die Lager 14, 16 aufgrund ihrer Schrägstellungsrichtung nach links beeinflußt, während das Lager 13 nach rechts beaufschlagt wird. Auf Fig. 3 übertragen bedeutet das, daß das Lager 14 in der Ausnehmung 10 nach rechts rollt, so daß die Berührungslinie zwischen dem äußeren Lagerring und dem Boden der Ausnehmung nach, rechts wandert, während sich die Berührungslinie zwischen dem inneren Ring des Lagers und der Welle nach links bewegt.

Diese Lagerbewegung hat zur Folge, daß der Berührungsdruck zwischen dem Kugellager und der Welle bzw. der Kugellagerbacke um so größer wird, je größer das in die Axialbewegung umgewandelte Drehmoment ist, indem die von den Lagern 14, 16 herrührende radiale Kraft einer gleich großen Kraft im Lager 13 entspricht.

Das Ergebnis ist somit eine dynamische, seibstspannende Vorrichtung, so zu verstehen, daß die vorerwähnten Anlagekräfte und die resultierende Friktion zwischen der Welle und den Lagerinnenringen mit dem Drehmoment zunehmen. Läuft das Getriebe nicht um, erfolgt durch die axiale Kraftbeaufschlagung der Welle 3 eine gewisse statische Selbstspannung, indem beispiels-

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.1.

weise das Lager 14 aufgrund der Friktion und der Schrägstellung dieses Lagers im Verhältnis zur Welle etwas nach rechts in Fig. 3 rollt, wenn die Welle durch die in Fig. 2 dargestellte Kraft K beeinflußt wird. Die Selbstspannung wirkt um so stärker, je größer die Steigung der Schraubenlinien ist, an denen entlang die Lager auf der Welle 3 abrollen.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird außer der dynamischen Selbstspannung eine automatische korrekte Zentrierung der Lager gewährleistet. Die Form der zur Lagerung dienenden Ausnehmungen ist unmittelbar zum Bau einer selbstspannenden Vorrichtung mit justierbarer Steigung ausnutzbar. Aufgrund der beidseitig eines stärker dimensionierten Lagers 13 angeordneten beiden Lager 14, 16 ist es möglich, die Angriffspunkte der Kräfte rechtwinklig zur Welle 3 so dicht zusammen zu bringen, daß sich die Welle nicht verbiegt.

In Fig. 3 ist das Krümmungszentrum der Ausnehmung 10 mit C bezeichnet. Der Boden der Ausnehmung kann anders, beispielsweise geradlinig, oder so gestaltet sein, daß unabhängig vom momentanen Größenwert des Anlagedrucks ein konstanter Druckzuwachs gewährleistet ist. Aufgrund des axialen Drucks der Welle gegen die schräggestellten Kugellager werden deren Innen- und Außenringe in einen von der Welle und den zugehörigen Ausnehmungen der Kugellagerbacken definierten Keilraum hineingedrängt, weshalb der radiale Anlagedruck mit abnehmender Keilsteigung, d.h. mit wachsendem Krümmungsradius der Ausnehmungen zunimmt. Die Ausnehmungen können bis zu einem gewissen Grade

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sogar konvex ausgebildet sein, da sich die Backen 5, 6 um die Wellenachse drehen, die in Fig. 3 niedriger liegt als die Achse des Lagers 14, und da das Lager durch Reaktion nach rechts beaufschlagt wird, wenn die Backen in Richtung des Pfeils P umlaufen.

Die in Fig. 2 mit 21, 22, 23, 24 bezeichneten Bolzen sind durch einen Federdraht 30, Fig. 4, ersetzbar, welcher wie in der dänischen Patentanmeldung 6826/73 beschrieben um die Backen gewickelt ist.

Wie anhand der Fig. 3 vorstehend beschrieben hat die Reaktion der Welle 31, Fig. 4, zur Folge, daß sich das Kugellager 32 nach rechts bewegt, wenn die Backen 35, 36 in Richtung des Pfeils P umlaufen. Die Berührungslinie zwischen dem Außenring und dem Boden der Ausnehmung wandert über die Linie L in Fig. 4 hinaus nach oben. Der vorerwähnte radiale Druck der Kugellager beaufschlagt die Backe 36 zur Drehung im Uhrzeigersinn um den Stehbolzen 40, wobei auch die Backe 35 infolge der Verschiebung des Lagers 33 nach unten zur Drehung im Uhrzeigersinn um den Stehbolzen 39 heeinflußt wird. Aufgrund der Nachgiebigkeit des Federdrahts 30 drehen sich die Backen somit im Sinne einer Verminderung der erwähnten Keilsteigung, so daß bei Ausnehmungen 10 und 38 mit gleichem Krümmungsradius eine größere Andrückkraft erzeugt wird als bei der früher beschriebenen Ausführungsform. Der spezielle Vorteil dieser Ausfuhrungsform be-

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steht darin, daß bei gleichbleibender Anlagekraft die Ausnehmungen mit kleinerem Krümmungsradius (Krümmungsradien) ausgebildet sein können, womit bei an der Ausnehmung anliegendem Außenring der Hertzdruck kleiner wird.

Wünscht man eine größere Anlagekraft, insbesondere bei nicht umlaufendem Getriebe, ist dies dadurch erreichbar, daß die Ausnehmungen 7, 8 und 9 die in Fig. 1 dargestellte Breite aufweisen, und daß dabei zwischen der Backe 5 und der einen Stirnwand des Gehäuses 2 sowie zwischen der Backe 6 und der entgegengesetzten Gehäusestirnwand ein größeres Spiel vorgesehen wird als dargestellt. Die eine Gehäusestirnwand dient als Endanschlag für die Backe 6, während die gegenständige Gehäusestirnwand als Endanschlag für die Backe 5 wirkt, so daß sich die Backen gegenseitig in der Achsrichtung verschieben, wenn die Welle 3 axial belastet wird. Aufgrund dieser gegenseitigen axialen Verschiebung spannt der in Fig. 4 dargestellte Federdraht 30 die Backen 5, 6 gegeneinander, wie dies in der dänischen Patentanmeldung 6826/73 beschrieben ist. Aus dieser Patentanmeldung geht außerdem hervor, daß die Lager auf der Welle etwas rutschen, bevor die erhöhte Anlagekraft erzeugt wird. Durch die Kombination dieser Wirkung mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der zur Lagerung vorgesehenen Ausnehmungen wird erreicht, daß ein gewisser Bruchteil der gesamten Anlagekraft, nämlich der der dynamischen Selbstspannung entstammende Bruchteil bei Belastung

momentan wirkt, während der restliche Teil der Anlagekraft allmählich erzeugt wird.

Soll das vorerwähnte Gleiten der Lager auf der Welle vermieden werden, ist zu diesem Zweck die Erfindung mit den in der dänischen Zusatzpatentanmeldung 940/74 beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar. Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine solche Kombination, wo die Kugellagerbacken 45, 46 erfindungsgemäße Ausnehmungen aufweisen, und wo mit einem Federdraht 50 bewickelte Rollenbacken 47, 48 vorgesehen sind. Bei Belastung der Welle in deren Achsrichtung rollt die erste Kugellagerbacke 45 oder 46 auf der zugehörigen Rollenbacke bzw. 48. Da zwischen den Lagern und den Ausnehmungen in den Kugellagerbacken kein axiales Spiel vorhanden ist, folgt die zweite Kugellagerbacke der axialen Bewegung der ersten Kugellagerbacke und verschiebt dabei über einen Stirnflansch 51 bzw. 52 die zugehörige Rollenbacke im Verhältnis zur anderen Rollenbacke, wodurch der Federdraht 50 angezogen wird. Dabei sind alle vorstehend erwähnten Vorteile gewährleistet, ohne daß die inneren Ringe der Lager auf der Welle gleiten, die somit einem entsprechend geringen Verschleiß ausgesetzt ist.

Wie in der Einleitung erwähnt, soll der axiale Druck nur etwas größer sein als die Kraft, welche erforderlich ist, um eine so große Friktionskraft zwischen den inneren Ringen und der Welle hervorzubringen, daß diese Teile nicht aufeinander rutschen. Zur Vermeidung einer Beschädigung oder Zerstörung des Getriebes durch erhebliche Uberbelastung darf der radiale

Druck die zulässige dynamische Belastung der Kugellager nicht überschreiten. Eine solche Regelung des radialen Drucks in Abhängigkeit von der Belastung des Getriebes ist wie erwähnt dadurch erreichbar, daß die zur Lagerung der Kugellager vorgesehenen Ausnehmungen im Schnitt der Ebene des zugehörigen Kugellagers die Form einer Kurve mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweisen. Da die Herstellung solcher Kugellagerbacken umständlich ist, besteht Bedarf an einem Getriebe wie nachstehend beschrieben, bei dem der radiale Druck selbst bei beispielsweise kreisförmigen Ausnehmungen wie vorstehend erläutert steuerbar ist.

Das in Fig. 7, 8 und 9 dargestellte Friktionsaggregat hat zwei Kugellagerbacken 105, 106 zur Lagerung von im Verhältnis zu einer durch die Vorrichtung geführten Welle 103 schräg gestellten Kugellagern 113, 114, 116. Die Kugellagerbacke 105 weist eine Ausnehmung 111 zur Lagerung des äußeren Rings eines Kugellagers 113 auf. Der Grund dieser Ausnehmung hat einen größeren Krümmungsradius als der äußere Radius des Lagers. Diese Backe ist mit weiteren Ausnehmungen 107, 109 zur Aufnahme der Kugellager 114, 116 ausgebildet, welche in Ausnehmungen 110, 112 der Kugellagerbacke 106 gelagert sind. Der Krümmungsradius dieser Ausnehmungen 110, 112 ist größer als der Außenradius der zugehörigen Lager. Die Backe 106 weist * außerdem eine Ausnehmung zur Aufnahme des Kugellagers 113 auf. Die zur Lagerung einge-

richteten Ausnehmungen 111, 110, 112 und somit die zugehörigen Kugellager 113, 114, 116 sind im Verhältnis zur Welle 103 derart schräg gestellt, daß die Kugellager bei Drehung eines Halters 102 an Schraubenlinien mit gleicher Steigung entlang auf der Welle 103 abrollen, wodurch die Welle in ihrer Achsrichtung bewegt wird, wenn das Reibaggregat gedreht und dabei axial unverschieblich gehaltert wird. Zur Verbindung der Kugellagerbacken 105, 106 dient ein diese umschließendes Federband 130, das in axialen Rillen in der Kugellagerbacke 106 befestigt ist. Durch das Federband 130 wird den Kugellagerbacken 105, 106 eine gewisse Vorspannung gegen die Welle 103 zur Gewährleistung der für die Bewegung der Welle 103 erforderlichen Friktion zwischen dieser und den inneren Ringen der Kugellager 113, 114, 116 erteilt.

Wird das Getriebe beispielsweise in Richtung des Pfeils P. in Fig. 9 gedreht, wird die Welle 103 in Fig. 8 nach rechts gedrängt. Eine Belastung des Getriebes bewirkt eine Reaktionskraft K , die zur Folge hat, daß die Lager aufgrund ihrer schrägen Stellung gegenüber der Welle in seitlicher Richtung rollen. Wie in Fig. 9 veranschaulicht wird das Kugellager 114 von einer nach links gerichteten Kraft K_ beeinflußt, so daß es sich zwischen der Welle 103 und der zugehörigen Ausnehmung in der Kugellagerbacke 106 einkeilt, wobei die Berührungslinie zwischen dem Außenring und dem Boden der Ausnehmung nach links wandert, während die Berührungslinie zwischen dem Innenring und der Welle nach rechts verlagert wird. Die anderen Kugellager verkeilen

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sich entsprechend zwischen der Welle 103 und den Böden der entsprechenden Lagerüngsausnehmungen. Wie bereits dargelegt bewirkt diese Kugellagerbewegung eine gewisse Drehung der Kugellagerbacken 105, 106 um die Stehbolzen 125 bzw. 126 in Richtung des Pfeils P₂ in Fig. 9.

Erfindungsgemäß sind Mittel zur Bewerkstelligung dieser Drehbewegung unabhängig von der seitlichen Kugellagerbewegung vorgesehen. Diese Mittel sind verzahnte Führungszylinder 117, 119, 121, 123, 118, 120, 122, 124, welche paarweise zwischen den Enden jeder Kugellagerbacke 105, 106 und den Stirnflanschen des Halters 102 konzentrisch um die zugehörigen Stehbolzen 125, 126 angeordnet sind. Die Führungszylinder haben paarweise einander zugekehrte, zusammenwirkende Verzahnungen mit achsparallelen Zahnflanken und im Verhältnis zu diesen schrägliegenden Zahnflanken. Auf der der Verzahnung entgegengesetzten Seite ist in jedem Führungszylinder eine Feder ausgebildet, die mit radialen Nuten in den Stirnflanschen des Halters 102 und in den Stirnflächen der Kugellagerbacken 105, 106 derart zusammenwirkt, daß eine gegenseitige axiale Verschiebung des Friktionsaggregats 104 und..des Halters 102 eine Drehung der Kugellagerbacken 105, 106 um die zugehörigen Stehbolzen 125, 126 in Abhängigkeit von der Steigung der schrägen Zahnflanken bewirkt. Die Steigungsrichtung ist bei dieser Ausführungsform so gewählt, daß die Kugellagerbacken 105, 106 in Richtung des Pfeils P- in Fig. 9 gedreht

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werden, wenn die Welle 103 von der Kraft K beaufschlag; wird. Dadurch wird die Keilsteigung reduziert, so daß der radiale Anlagedruck größer wird als der bei einer vorgegebenen Kraft K₁ bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen erzielbare Anlagedruck.

Wichtig ist, daß die Führungszylinder paarweise ständig in Eingriff sind, wodurch der axialen Verschiebungslänge des Friktionsaggregats 104 gegenüber dem Halter 102 gewisse Grenzen gesetzt sind. Aufgrund der achsparallelen Zahnflanken ist der größtmögliche Hub gewährleistet. Die Flanken dienen außerdem als Anschlag für die Kugellagerbacken, wodurch der seitlichen Bewegung der Backen und damit dem radialen Druck der Lager gegen die Welle 103 zum Schutz gegen überlastung eine obere Grenze gesetzt ist.

Die schrägen Zahnflanken könnten auch eine Steigung entgegengesetzt der in den Figuren 7 und 8 dargestellten aufweisen, wodurch dem Keileffekt entgegengewirkt wird. Ist ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen der Drehung der Kügellagerbacken 105, 106 um die Stehbolzen 125, 126 einerseits und der axialen Belastung der Welle 103 andererseits erwünscht, können die nicht-achsparallelen Flanken des einen Führungszylinders eines Zylinderpaars ungleich gekrümmte Zahnflankenkurven aufweisen, die mit einem Nocken am anderen Zylinder des betreffenden Zylinderpaars zusammenwirken. Mit Hilfe der beschriebenen Führungszylinder läßt sich die Keilwirkung beliebig regeln, was darauf zurückzuführen ist, daß der Boden der zur Lagerung

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eingerichteten Ausnehmungen einen größeren Krümmungsradius aufweist als der Außenradius des zugehörigen Kugellagers. Aufgrund dieser regulierenden Wirkung ist es nicht erforderlich, daß die Backen zur Steigerung des radialen Anlagedrucks in der Achsrichtung gegenseitig verschiebbar sind. Der in der dänischen Patentanmeldung 6826/73 beschriebene, um die Backen gewickelte Klavierdraht kann somit wie in den Figuren veranschaulicht durch ein Federband 130 ersetzt werden, welcher den Druck der Kugellager gegen die Welle aufnimmt und es den Backen gestattet, sich bei Verhinderung einer gegenseitigen axialen Bewegung um die zugehörigen Stehbolzen zu drehen. Hierdurch wird erreicht, daß das übersetzungsverhältnis selbst dann konstant bleibt, wenn sich die Drehrichtung des Halters und damit die Bewegungsrichtung der Welle ändern, was insbesondere bei Verwendung des erfindungsgemäßen Getriebes als Einspannmechanismus in Werkzeugmaschinen von Bedeutung ist.

Bei der in den Zeichnungsfiguren 7, 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen ist vorausgesetzt, daß das Federband 130 den Kugellagerbacken eine gewisse Vorspannung gegen die Welle erteilt um zu gewährleisten, daß die Backen zur Regelung der Keilwirkung gedreht werden. Die Welle ist somit selbst bei stillstehendem Getriebe nicht frei.

Bei gewissen Verwendungen kann es zweckmäßig sein, die Welle frei durch das Getriebe hindurch verschieben zu können, wenn dieses sbill steht. Fig. 10 und 11 zeigen eine dementsprechende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibgetriebes, die auf der Ausnutzung des auf die Kugellager übertragenen Drehmoments zum Drehen der Kugellagerbacken in der vorstehend beschriebenen Weise fußt. Der Halter 202 ist daher mittels Kugellagern 211 bis 214 in einem Motorgehäuse 210 frei drehbar gelagert. Das Drehmoment des Rotors 216 eines Motors 215 wird über eine Motorhohlwelle 217 und eine Hohlwelle 218 erfindungsgemäß wie nachstehend beschrieben auf die Kugellager in den Backen 205, 206 übertragen.

Das Friktionsaggregat 204 hat den gleichen Aufbau wie das in Fig. 7 bis 9 dargestellte Friktionsaggregat 104, wobei die Kugellagerbacke 205 jedoch nicht zur Aufnahme der vorstehend erwähnten Führungszylinder eingerichtet ist, sondern an ihrem zum Motor hin gerichteten Ende eine radiale Nut aufweist, die mit einem Vorsprung 219' an einer den Stehbolzen 225 konzentrisch umgebenden Buchse 219 zusammenwirkt. An der Buchse 219 sind wie aus Fig. 11 ersichtlich zwei Arme 221, 222 befestigt, die sich beidseitig eines an der Hohlwelle 218 befestigten Mitnehmernockens 220 erstrecken. Jeder Arm trägt an seinen Enden mit der Profilkante des Mitnehmernockens 2 20 zusammenwirkende Rollen 223, 2 24.

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Bei der nachstehenden Erläuterung der Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist vorausgesetzt, daß der Rotor 216 und damit der Mitnehmernocken 220 in Richtung des Pfeils P₁ in Fig. 11 umlaufen. Die Kugellager in den Backen 205, 206 sind so gerichtet, daß dabei die Welle 203 in Fig. 10 nach rechts beeinflußt wird, so daß bei einer Belastung eine Reaktionskraft K. entsteht. Nimmt die axiale Belastung zu, wird auf die Kugellagerbacke 205 und über das Federband 230 auf die Kugellagerbacke 206 ein zunehmendes Drehmoment übertragen,was zur Folge hat, daß der Arm 222 die Buchse 219 durch Zusammenwirkung der Rolle 224 mit der Profilkante des Mitnehmernockens 220 in Richtung des Pfeils P- in Fig. 11 dreht. Durch den Eingriff des Mitnehmernockens 219 mit der Kugellagerbacke 205 wird diese auch in Richtung des Pfeils P_ gedreht, wobei auch die Kügellagerbacke 206 über das Federband 230 in dieser Richtung verdreht wird. Hierdurch wird die gleiche Wirkung erreicht wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 bis 9, jedoch derart, daß diese Wirkung nicht von einer durch das Federband 2 30 bewerkstelligten Vorspannung der Kugellagerbacken 205, 206 gegen die Welle 203 abhängig ist, so daß die Welle durch das Getriebe frei beweglich ist, wenn kein Drehmoment übertragen wird, d.h. wenn sich das Getriebe nicht dreht. Die Ausführungsform gemäß Fig. und 11 ist im Vergleich zu der in den Figuren 7 bis 9 dargestellten Ausführungsform auch insofern vorteilhaft, als es bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 und 11 sehr leicht ist,

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einen nicht-linearen Zusammenhang zwischen der Drehung der Backen um die zugehörigen Stehbolzen 225, 226 einerseits und dem übertragenen Drehmoment andererseits zu erzielen, indem das Profil des Mitnehmernockens 220 durch einfaches Profilfräsen herstellbar ist. Die in den Figuren 7 bis 11 dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Friktionsaggregats sind besonders zweckmäßig als Selbstspanner für Getriebe mit justierbarer Kugellagersteigung.

Claims

Patentansprüche

Reibgetriebe zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung, das aus einem Antrieborgan und aus einem mit dem umlaufenden Teil des Antreibsorgans zusammenhängenden Friktionsaggregat besteht, das Kugellager mit größerem Innendurchmesser als dem Außendurchmesser einer sich durch den Motor und die Kugellager erstreckenden und unter einem schrägen Winkel an den inneren Kugellagerringen anliegenden Welle sowie einen Halter enthält, in welchem mit dem Halter im Verhältnis zur Welle umlaufende Kugellagerbacken mit zur Lagerung des äußeren Rings mindestens eines Kugellagers dienenden Ausnehmungen vorgesehen sind, welche schräg angeordnet sind clarart, daß die betreffenden Lager an Erzeugenden der Welle entlang an dieser anliegen und bei sich drehenden Backen an Schraubenlinien mit gleicher Steigung und gleicher Drehrichtung entlang auf der Welle abrollen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere in gegenseitigem Winkelabstand um die Welle (3, 31) gehalterte Kugellagerbacken (5; 6; 35, 36; 45, 46) vorgesehen sind, die über Organe (21, 22, 23, 24; 30; 50;) zur Aufnahme des radialen Drucks der Welle (3; 31) gegen die Lager (13, 14, 16; 32, 33) miteinander verbunden sind, und daß die zur Lagerung eingerichteten Ausnehmungen (10, 11, 12; 38) im Schnitt rechtwinklig zur Achse des zugehörigen Lagers (14, 13, 16; 32) die Form einer Kurve aufweisen, deren Krümmungsradien größer sind als der Außenradius des Kugellagers (14, 13, 16; 32).

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2. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe zur Aufnahme des radialen Drucks der Welle (3) gegen die Lager (13, 14, 16) Bolzen (21, 22, 23, 24) sind, die eine gegenseitige Bewegung der Backen (5, 6) verhindern*
3. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (35, 36) in der Achsrichtung gegenseitig unverschiebbar gehaltert sind, und daß die Organe zur Aufnahme des radialen Drucks der Welle (31) gegen die Lager (beispielsweise 32) aus einem um die Backen (35, 36) gewickelten Draht (30) bestehen.
4. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (35, 36) im Verhältnis zueinander axial beweglich angeordnet sind, und daß die Organe zur Aufnahme des radialen Drucks der Welle (31) gegen die Lager (beispielsweise 32) aus einem um die Backen (35, 36) gewickelten Draht (30) bestehen.
5. Reibgetriebe nach einem der Ansprüche 1 .bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kugellagerbacken (5, 6; 35, 36; 45,46) in gegenseitigem Winkelabstand von 180° vorgesehen sind.
6. Reibgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in der einen Backe (6) gelagerte Kugellager (14, 16) sowie ein zwischen diesen angeordnetes und in der anderen Backe (5) gelagertes Kugellager (13) vorgesehen sind.

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7. Reibgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve ein Kreisbogen ist.
8. Reibgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve elliptisch ist.
9. Reibgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve geradlinig verläuft.
10. Reibgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zumindest einer Kugellagerbacke (105; 205) zusammenwirkende Führungsorgane vorgesehen sind, welche die zugehörige

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Kugellagerbacke (105; 205) in Abhängigkeit von durch die Führungsorgane übertragenen Kräften um eine parallel zur Welle (103; 203) des Getriebes verlaufende und mit den Krümmungsachsen der Lagerungsausnehmungen (110, 111, 112) nicht zusammenfallende Achse drehen.
11. Reibgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zumindest einem Ende mindestens einer Kugellagerbacke (105, 106) und dem Halter (102) ein paar axial Verzahnte Führungszylinder (117, 118, 119, 120, 121, 122, 123) vorgesehen sind, deren zusammenfallende Achsen parallel zur Reibgetriebewelle (103) verlaufen, und daß der eine Führungszylinder (118, 120, 122 bzw. 124) jedes Führungszylinderpaars im Verhältnis zur zugehörigen Kugellagerbacke (105, 106) drehfest gehaltert ist, während der andere Führungszylinder (117, 119, 121, 123) des betreffenden Führungszylinderpaars im Verhältnis zum Halter

(102) drehfest fixiert ist, wobei die Verzahnungen zum Drehen der Kugellagerbacken (105, 106) in Abhängigkeit von deren Verschiebung in der Achsrichtung paarweise in axialer Richtung gegeneinander gerichtet sind.
12. Reibgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht zusammenwirkenden Zahnflanken der Führungszylinder (117, 118, 119, 120, 121, 122, 123) hauptsächlich achsenparallel liegen.
13. Reibgetriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflankenkurven zusammenwirkender Zahnflanken mit der Erzeugenden der Führungszylinder (117, 118, 119, 120, 121, 122, 123) einen festen Winkel bilden.
14. Reibgetriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar zusammenwirkende Zahnflanken ungleich gekrümmte Zahnflankenkurven aufweisen.
15. Reibgetriebe nach einem der Ansprüche 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszylinder (117, 118, 119, 120,121,122,123) jeder Kugellagerbacke (105, 106) konzentrisch um einen im Halter befestigten Stehbolzen (125, 126) angeordnet sind, welcher als Mitnehmer für die zugehörige Kugellagerbacke (105,106) dient, und daß in den Kugellagerbacken (105,106) sowie im Halter(102) radiale Nuten zur Aufnahme einer am betreffenden Führungszylindern (117, 118,119,120,121,122,123)komplementär ausgebildeten, von der Verzahnung weggerichteten Feder aus-

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gebildet sind.
16. Reibgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsorgane eine vom Motor (215) getriebene, als Mitnehmer ausgebildete Kurvenscheibe (220) aufweisen, welche mit starren Mitnehmerorganen an zumindest einer Kugellagerbacke (205) so zusammenwirkt, daß in Abhängigkeit vom übertragenen Drehmoment die Kugellagerbacke (205) um die genannte, parallel zur Reibgetriebewelle verlaufende Linie gedreht wird.
17. Reibgetriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (220) am Ende einer Hohlwelle (218) angeordnet ist, die sich durch das dem Antriebsmotor (215) zugekehrte Ende eines frei drehbaren Halters (202) erstreckt.
18. Reibgetriebe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenseitig starr mit einer Buchse (219) verbundene Mitnehmerarme (221, 222) vorgesehen sind, welche sich von der Buchse aus erstrecken und an der Kurvenscheibe (220) anliegen, und daß die Buchse (219) konzentrisch an einem Stehbolzen (225) im Halter gelagert und mit einer Kugellagerbacke (205) in Eingriff ist.
19. Reibgetriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerarme (221, 222) über Stahlrollen (223, 224) am Mitnehmernocken (220) anliegen, und daß die Buchse (219) an ihrem zur Kugellagerbacke (205) hin gerichteten Ende mit einem in eine radiale Nut der Kugellagerbacke (205) hineinragenden Vor-

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sprung (219') versehen ist,

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