DE2559437A1

DE2559437A1 - Infinitely variable friction gear - has radially displaced planet rolling on axially adjustable stationary conical ring

Info

Publication number: DE2559437A1
Application number: DE19752559437
Authority: DE
Inventors: Heinrich Tippmann
Original assignee: HANS HEYNAU GmbH
Current assignee: HANS HEYNAU GmbH
Priority date: 1975-07-18
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1977-03-24
Also published as: DE2559437C3; DE2559437B2

Abstract

An infinitely variable friction gear as in the main patent has a planet wheel (23) engaged both sides by a driven and a stationary ring (17, 26). The planet wheel rotates on bearings (8) on a carrier (4) mounted on an input shaft (1). The carrier is displaced along the input shaft and is biased by a cam (3) in the outward direction. The rings (17, 26) are conical in the sense of opposing the outward movement of the planet wheel. The transmission ratio is varied by axially moving the stationary ring so that the planet wheel is allowed to attain a larger or forced into a smaller orbit circle.

Description

Stufenlos einstellbares Reibungsgetriebe mit umlaufenderInfinitely adjustable friction gear with revolving

Doppelkegelscheibe.Double cone disc.

Umlaufgetriebe haben unter anderem den Zweck, extrem hohe Untersetzungen mit wenigen Rädern zu ermöglichen. Mit stufenlos einstellbaren Reibradgetrieben können, wie schon der Name sagt, verschiedene Ausgangsdrehzahlen bei konstanter Eingangsdrehzahl oder umgekehrt eingestellt werden. Mit dem hier beschriebenen Getriebe werden beide Anforderungen erfüllt.Epicyclic gears have, among other things, the purpose of extremely high reductions with just a few wheels. With infinitely adjustable friction wheel gears can, as the name suggests, different output speeds at constant Input speed or vice versa. With the gearbox described here both requirements are met.

Bei einem bekannten stufenlos einstellbaren Reibungsgetriebe nach dem Ausgangspunkt der Erfindung (DT-AS 12 31 080) läuft eine symmetrische Doppelkegelscheibe als Umlaufrad in einem zweiteiligen, symmetrischen äußeren Zentralrad ab. Der Antrieb erfolgt über eine zentrale Antriebswelle. Der Abtrieb dagegen wird vom Umlaufrad abgenommen und ist somit exzentrisch. Um ihn in eine zentrische Form überzuleiten, ist eine aufwendige hohle Gelenkwellenkupplung erforderlich, die einen großen Bauraum beansprucht. Auch andere, hier nicht gezeigte Wellenkupplungen, die die Exzentrizität ausgleichen, sind aufwendig.In a known continuously variable friction transmission according to The starting point of the invention (DT-AS 12 31 080) runs a symmetrical double conical disc as a planetary gear in a two-part, symmetrical outer central gear. The drive takes place via a central drive shaft. The output, however, is from the planetary gear removed and is therefore eccentric. In order to transfer it into a centric form, a complex hollow cardan shaft coupling is required, which takes up a large amount of space claimed. Also other shaft couplings, not shown here, that reduce the eccentricity compensate are time-consuming.

Zur stufenlosen Verstellung des Übersetzungsverhältnisses wird der axiale Abstand der beiden äußeren Zentralräderhälften verändert und damit ändert sich-auch die Exzentrizität des Umlaufrades. Die Abtriebsdrehzahl kann bis zum Wert "Null" verringert werden. Eine Umkehrung derselben ist nicht möglich.The axial distance between the two outer central wheel halves changed and thus changes the eccentricity of the planetary gear. The output speed can be up to the value "Zero" can be reduced. A reversal of the same is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit einem koaxialen, zentrischen Abtrieb zu schaffen, das mit einer Anpreßvorrichtung ausgerüstet ist und dessen Abtriebsdrehzahl auch unter den Wert Null, also ins Negative geändert werden kann. Das heißt, bei dem der Drehsinn der Abtriebswelle umkehrbar ist.The invention is based on the object of providing a transmission with a coaxial, to create centric output, which is equipped with a pressing device and its output speed also changed to below the value zero, i.e. to the negative can be. This means that the direction of rotation of the output shaft can be reversed.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruches 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This task is carried out by the characterizing part of the claim 1 specified measures solved. Advantageous embodiments of the subject matter of Claim 1 can be found in the subclaims.

In der DT-PS 374 112 wird ein stufenlos verstellbares Reibradgetriebe mit zentralem Abtrieb beschrieben, bei dem die Planetenräder zwei ballige Laufflächen aufweisen und ausschließlich durch Fliehkraft an die Innenflächen zweier äußerer Zentralräder angedrückt werden. Dadurch sind extrem hohe Antriebsdrehzahlen erforderlich, um akzeptable Abtriebsdrehmomente zu erhalten. Auch fehlt eine vorteilhafte Ausnützung der Kräftezerlegung durch Keilwirkung. Bei den verschiedenen Ausführungsformen wird die Achse der Planetenräder zur Übersetzungsänderung nicht parallel verschoben, sondern gekippt, weshalb die balligen Laufflächen unbedingt erforderlich sind. Diese Art der Verstellung ist nur für Anpreßkräfte mittels Fliehkräfte ausreichend, sie eignet sich nicht für Getriebe mit nur einem Umlaufrad, bei dem die Umlaufachse parallel verschoben werden muß, damit eine Anpreßvorrichtung eingebaut werden kann.In the DT-PS 374 112 a continuously adjustable friction gear is used described with a central output, in which the planetary gears have two spherical running surfaces have and exclusively by centrifugal force on the inner surfaces of two outer Central gears are pressed on. This means that extremely high drive speeds are required, to get acceptable output torques. There is also no advantageous utilization the decomposition of forces through wedge effect. In the various embodiments the axis of the planetary gears is not shifted parallel to change the gear ratio, but tilted, which is why the convex running surfaces are absolutely necessary. These The type of adjustment is only sufficient for contact forces by means of centrifugal forces, they is not suitable for gears with only one planetary gear, in which the rotating axis must be moved in parallel so that a pressing device can be installed.

Die Erfindung ist anhand eines Beispieles in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt: Fig.1 einen Längsschnitt durch das Reibungsgetriebe und Fig.2 eine Darstellung der Anpreßvorrichtung nach dem Schnitt A-B in Fig.1 als Einbaubeispiel.The invention is illustrated in the drawings using an example and is described in more detail below. In the drawings: FIG. 1 shows a longitudinal section through the friction gear and 2 shows a representation of the pressing device according to section A-B in Fig. 1 as an installation example.

In Fig.l ist im Längsschnitt das Reibungsgetriebe mit koaxialer Abtriebswelle 18 dargestellt. Die Antriebswelle 1 ist beiderseitig gelagert, einmal über das Lager 16 im Gehäuse 15 und einmal über das Lager 21 in der Abtriebsglocke 17. Die Abtriebsglocke 17 selbst und die darangehörige Abtriebswelle 18 sind ebenfalls im Gehäuse 15 über die beiden Lager 22 gelagert. Der Nocken 3 mit der hier nicht sichtbaren Kurve 2 überträgt die Kräfte N bzw.In Fig.l the friction gear with a coaxial output shaft is in longitudinal section 18 shown. The drive shaft 1 is supported on both sides, once over the bearing 16 in the housing 15 and once via the bearing 21 in the output bell 17. The output bell 17 itself and the associated output shaft 18 are also in the housing 15 over the two bearings 22 supported. The cam 3 with the curve 2, which is not visible here transfers the forces N resp.

P und U in der in Fig.2 dargestellten Weise auf das Gegenstück 5, Umlaufwelle 4, Lager 8 und schließlich auf das mit den beiden kegelförmigen Reibflächen 24 und 25 ausgestattete Umlaufrad 23. Die Führungsflächen 12 sorgen für eine gute radiale Führung der Umlaufwelle 4 auf der Antriebswelle 1. Eine schmal ausgeführte Reibfläche 24 hat den konstanten Radius r2 und die andere breit ausgeführte Reibfläche 25 den veränderbaren Radius r3. Die Reibfläche 24 stützt sich an der axial verschiebbaren, im Gehäuse 15 nicht drehbar gelagerten ringförmigen Reibfläche 26 mit veränderbarem Radius r1 und die Reibfläche 25 an der Reibfläche 27 mit konstantem Radius r4 der Abtriebsglocke 17 ab. Die beiden Reibflächen 26 und 27 haben die Funktion von äußeren Zentralrädern. Konstante Radien werden dadurch erreicht, daß die Reibflächen schmal, veränderbare Radien werden dadurch erreicht, daß die Reibflächen breit ausgebildet werden, so daß sich die schmalen Reibflächen auf den breiten verschieben können. Dabei ändert sich der Abstand der Reibzone zum Mittelpunkt des Reibrades (der Radius) bei den schmalen Reibflächen nicht, wogegen er sich bei den breiten Reibflächen entsprechend der Bewegung der schmalen Gegenreibfläche verändert.P and U in the manner shown in Figure 2 on the counterpart 5, Revolving shaft 4, bearing 8 and finally on the one with the two conical friction surfaces 24 and 25 equipped planetary gear 23. The guide surfaces 12 ensure a good radial guidance of the rotating shaft 4 on the drive shaft 1. A narrow one Friction surface 24 has the constant radius r2 and the other wide friction surface 25 the variable radius r3. The friction surface 24 is supported on the axially displaceable, in the housing 15 non-rotatably mounted annular friction surface 26 with a variable Radius r1 and the friction surface 25 on the friction surface 27 with a constant radius r4 of the Output bell 17 from. The two friction surfaces 26 and 27 have the function of external ones Central gears. Constant radii are achieved by making the friction surfaces narrow, Variable radii are achieved by making the friction surfaces wide so that the narrow friction surfaces can shift to the wide one. The distance between the friction zone and the center of the friction wheel (the radius) changes. This is not the case with the narrow friction surfaces, whereas it is different with the wide friction surfaces changed according to the movement of the narrow counter friction surface.

Wird die Antriebswelle 1 in Drehung versetzt, dann gilt für die Drehzahl der Abtriebswelle 18 das für zweistufige Zahnradumlaufgetriebe gültige Gesetz: "Abtrieb : 1 - rl r3 "Antrieb r2 r4 Verschiebt man nun die Reibfläche 26 axial um den Betrag d nach links, wird der Keilausschnitt, der von den Reibflächen 26 und 27 gebildet wird, verbreitert und das Umlaufrad 23 schiebt sich um den Betrag c hinein, wobei die beiden Achsen M1 und M2 weiterhin zueinander parallel bleiben. Eine kleine zusätzliche seitliche Verschiebung des Umlaufrades 23 nimmt das axial nicht fixierte Lager 8 auf. Das heißt, der Abstand b und mit ihm der Radius r1 vergrößern sich um diesen Betrag c, während der Radius r3 um das gleiche Maß abnimmt, und die beiden Radien r2 und r4 ihre konstante Größe behalten. Die beiden veränderbaren Radien r1 und r3 kann man auch durch die beiden Ausdrücke r1 : r2 +b und r3 = r4 - b ersetzen. Dann wird n Abtrieb n Antrieb r2 und r4 konstant, b stufenlos veränderbar.If the drive shaft 1 is set in rotation, then the law applicable to two-stage epicyclic gearboxes applies to the speed of the output shaft 18: "Output: 1 - rl r3" Drive r2 r4 If the friction surface 26 is now shifted axially to the left by the amount d, the Wedge cutout, which is formed by the friction surfaces 26 and 27, widens and the planetary gear 23 pushes in by the amount c, the two axes M1 and M2 still remaining parallel to one another. The axially non-fixed bearing 8 takes up a small additional lateral displacement of the planetary gear 23. That is, the distance b and with it the radius r1 increase by this amount c, while the radius r3 decreases by the same amount, and the two radii r2 and r4 keep their constant size. The two changeable radii r1 and r3 can also be replaced by the two expressions r1: r2 + b and r3 = r4 - b. Then n output becomes n drive r2 and r4 constant, b continuously variable.

Für die beiden Sonderfälle I b=O II r2 + b = r4 b r4 r2 wird n Abtrieb = 1-1=0 n Antrieb -und man erhält ein Nullgetriebe. Das heißt, die Abtriebswelle steht trotz einer bestimmten Antriebsdrehzahl.For the two special cases I b = O II r2 + b = r4 b r4 r2 there is n output = 1-1 = 0 n drive -and you get a zero gear. This means, the output shaft is at a standstill despite a certain drive speed.

Für 0 (b <(r4 - r2) wird der Ausdruck n Abtrieb und n Antrieb negativ d.h. der Drehsinn der Antriebswelle wird am Abtrieb umgedreht.For 0 (b <(r4 - r2) the expression n output and n drive negative, ie the direction of rotation of the drive shaft is reversed at the output.

Für b > (r4 - r2) wird der Ausdruck und n Antrieb positiv n Antrieb positiv d.h. An- und Abtriebswelle haben gleichen Drehsinn. Man hat also ein Getriebe, dessen Abtriebsdrehzahl nicht nur bis Null heruntergeregelt werden kann, sondern darunter noch bis zu einem negativen Wert, also Umkehrung der Drehrichtung.For b> (r4 - r2) the expression and n drive positive n drive positive ie input and output shaft have the same direction of rotation. So you have a gear whose output speed can not only be regulated down to zero, but also down to a negative value, i.e. reversal of the direction of rotation.

Vertauscht man die konstanten und veränderbaren Radien, indem man der axial verschiebbaren Reibf1'qhe 26 und der Reibfläche 25 des Umlaufrades 23 einen konstanten Radius und den Reibflächen 24 am Umlaufrad sowie der Reibfläche 27 an der Abtriebsglocke 17 veränderbare Radien gibt, ändert sich die obige Übersetzungsformel in.You swap the constant and changeable radii by the axially displaceable friction surface 26 and the friction surface 25 of the planetary gear 23 a constant radius and the friction surfaces 24 on the planetary gear and the friction surface 27 there are variable radii on the output bell 17, the above translation formula changes in.

n Abtrieb = n Antrieb und man erzielt die oben beschriebene Wirkung mit umgekehrten Vorzeichen, d.h. für 0 < b <(r1 - r3) wird n Abtrieb positiv n Antrieb und mm b> (rl - r3) wird n Abtrieb für 3 n Antrieb negativ.n output = n drive and the effect described above is achieved with the opposite sign, ie for 0 <b <(r1 - r3) n output becomes positive n drive and mm b> (rl - r3) n output becomes negative for 3 n drive.

Wählt man r2> r4 bzw. r3> r1 erhält man ebenfalls ein stufenlos einstellbares Getriebe, erreicht jedoch nicht die Abtriebsdrehzahl Null.If you choose r2> r4 or r3> r1 you also get a stepless adjustable gear, but does not reach zero output speed.

Die Unwucht kann auf bekannte Weise durch Gegengewichte ausgeglichen werden.The imbalance can be compensated in a known manner by means of counterweights will.

Fig.2 zeigt als Einbaubeispiel einer Anpreßvorrichtung eine drehmomentenabhängige, mechanische Anpreßvorrichtung. Es sind aber auch andere Anpreßvorrichtungen, z.B. hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder magnetisch wirksame, denkbar. In dem gezeigten Einbaubeispiel wird das Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle 1 über den Nocken 3, der hier die Form der Kurve 2 aufweist, direkt auf die Welle 4 des Umlaufrades 23 übertragen. Der Nocken 3 ist spiegelbildlich ausgeführt und somit für beide Drehrichtungen verwendbar. Die Kurve 2 des Nockens 3 hat vorzugsweise die Form einer Spirale. Die Umlaufwelle 4 kann vorteilhafterweise aus fertigungstechnischen Gründen mit dem gehärteten Gegenstück 5 ausgestattet werden. An der Berührungsstelle 6 zwischen dem Nocken 3 und dem Gegenstück 5 wird das Eingangsdrehmoment mit dem gegebenen Hebelarm a und der daraus resultierenden Normalkraft N von der Antriebswelle 1 abgenommen und in die Umfangs kraft U mit dem Hebelarm 1 und die Anpresskraft P mit dem Hebelarm "Null" zerlegt.Fig. 2 shows as an installation example of a pressing device a torque-dependent, mechanical pressing device. But there are also other pressing devices, e.g. hydraulically, pneumatically, electrically or magnetically effective, conceivable. In the one shown Installation example is the drive torque from the drive shaft 1 via the cam 3, which here has the shape of curve 2, directly onto shaft 4 of the planetary gear 23 transferred. The cam 3 is designed as a mirror image and thus for both directions of rotation usable. The curve 2 of the cam 3 is preferably in the form of a spiral. the Revolving shaft 4 can advantageously for manufacturing reasons with the hardened counterpart 5 are equipped. At the point of contact 6 between the cam 3 and the counterpart 5, the input torque is given with the Lever arm a and the resulting normal force N removed from drive shaft 1 and in the circumferential force U with the lever arm 1 and the pressing force P with the lever arm "Zero" decomposed.

Die Anpresskraft P drückt das Umlaufrad 23, das mittels Lager 8 auf der Umlaufwelle 4 gelagert ist an die beiden, als äußere Zentralräder wirkende ringförmigen Reibflächen 26 und 27 an.The pressing force P presses the planetary gear 23, which is opened by means of bearings 8 the rotating shaft 4 is mounted on the two ring-shaped ones acting as outer central gears Friction surfaces 26 and 27.

Die Antriebswelle 1 und die beiden ringförmigen Reibflächen 26 und 27 haben den gemeinsamen Mittelpunkt M1. Die Umfangskraft U bewirkt, daß das Umlaufrad 23 mit dem Mittelpunkt M2 im Abstand b um den Mittelpunkt M1 umläuft, dabei rollt der Außenumfang 24 des Umlaufrades 23 an der kegeligen, nicht drehbaren Reibfläche 26 ab und treibt über die Abtriebsglocke 17 deren Reibfläche 27 an. Für eine bessere Führung der Umlaufwelle 4 auf der Antriebswelle 1 sind seitliche Führungsflächen 12 vorgesehen. Wird die ringförmige Reibfläche 26 axial verschoben, verschiebt sich das Gegenstück 5 entlang der Kurve 2 bei gleichzeitiger Verdrehung der Antriebswelle 1 gegenüber der Umlaufwelle 4 solange, bis zwischen Umlaufrad 23 und den beiden ringförmigen Reibflächen 26 und 27 wieder Reibschluß hergestellt ist.The drive shaft 1 and the two annular friction surfaces 26 and 27 have the common center point M1. The circumferential force U causes the planetary gear 23 with the center M2 revolves around the center M1 at a distance b, while the outer circumference 24 of the planetary gear 23 rolls on the conical, non-rotatable Friction surface 26 and drives the friction surface 27 via the output bell 17. For A better guidance of the rotating shaft 4 on the drive shaft 1 are lateral guide surfaces 12 provided. If the annular friction surface 26 is axially displaced, it is displaced the counterpart 5 along the curve 2 with simultaneous rotation of the drive shaft 1 with respect to the rotating shaft 4 until between the rotating gear 23 and the two annular friction surfaces 26 and 27 is restored frictional engagement.

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Claims

Claims: 1. Infinitely adjustable friction gear with a revolving double cone pulley, with at least one of the two as the outer central gears acting friction surfaces is axially displaceable for the purpose of speed adjustment and thereby the rotating double bevel gear radially with the aid of a pressing device is moved, the axis of the double bevel gear to the axis of the drive shaft remains parallel, characterized in that there is a friction surface (24) of the planetary gear (23) on a non-rotatable relative to the housing (15) as an outer central wheel effective friction surface (26) and the other friction surface (25) on a friction surface (27) a rotatable output bell (17) rolls.

2. Friction transmission according to claim 1, characterized in that of the two friction surfaces (24, 25) of the planet wheel (23) have a narrow friction surface (24) is executed and thus practically has a constant radius (r2) and the other friction surface (25) is made wide with a variable radius (r3) and that the narrow friction surface (24) against a wide friction surface (26) of an outer one Central wheel with ver, 'inderbarem radius (r1) and wide friction surface (25) against a narrow friction surface (27) rolls with a practically constant radius.

3. Friction transmission according to claim 2, characterized in that the wide friction surface (26) of an outer central wheel with respect to the housing (15) is not rotatable, however, the narrow friction surface (27) of an outer central wheel part of a rotatable output bell (17).

4. Friction transmission according to claim 2, characterized in that the wide friction surface (26) of an outer central wheel part of a rotatable output bell (17), on the other hand the narrow friction surface (27) of an outer central gear opposite the Housing (15) is not rotatable.