DE2559437C3

DE2559437C3 - Infinitely adjustable friction gears with rotating double cone pulley

Info

Publication number: DE2559437C3
Application number: DE19752559437
Authority: DE
Inventors: Heinrich 8000 Muenchen Tippmann
Original assignee: Hans Heynau 8000 Muenchen GmbH
Current assignee: Hans Heynau 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1975-07-18
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE2559437B2; DE2559437A1

Description

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 achieving extremely high gear ratios with just a few wheels enable. With continuously adjustable friction wheel gears, as the name suggests, various Output speeds can be set at constant input speed or vice versa. With this one Both requirements are met.

Bei einem bekannten stufenlos einstellbaren Reibungsgetriebe nach dem Ausgangspunkt der Erfindung (DE-AS 12 31 080) läuft eine symmetrische Doppelkegelscheibe als Umlaufrad in einem zweiteiligen, symmetrischen äußeren Zentralrad unter federnder Anpressung 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 relativ großen Bauraum beansprucht. Auch andere, hier nicht gezeigte Wellenkupplungen, die die Exzentrizität ausgleichen, sind aufwendig. Zur stufenlosen Verstellung des Übersetzungsverhältnisses wird der axiale Abstand der beiden äußeren Zentralräderteile verändert, und damit ändert sich auch die Exzentrizität des Umlaufrades. Die Abtriebsdrehzahi kann bis zum Wert »Null« verringert werden; eine Umkehrung der Drehrichtung ist nicht möglich.In a known continuously variable friction transmission according to the starting point of the invention (DE-AS 12 31 080) runs a symmetrical double conical disc as a planetary gear in a two-part, symmetrical outer central gear under resilient Pressure from. It is driven by a central drive shaft. The output, however, is from the planetary gear removed and is therefore eccentric. To convert it into a centric form is a complex one hollow cardan shaft coupling required, which takes up a relatively large amount of space. Others here too Shaft couplings, not shown, which compensate for the eccentricity, are complex. For stepless adjustment the transmission ratio changes the axial distance between the two outer central gear parts, and with it the eccentricity of the planet wheel also changes. The output speed can be up to the value "Zero" are reduced; reversing the direction of rotation is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit einem koaxialen, zentrischen Abtrieb zu schaffen, dessen Abtriebsdrehzahi auch Werte unter Null annehmen kann (Drehrichtungsumkehr).The invention is based on the object of providing a transmission with a coaxial, central output create whose output speed can also assume values below zero (reversal of direction of rotation).

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes desThis object is achieved by the measures specified in the characterizing part of claim 1 Advantageous embodiments of the subject matter of

ίο Patentanspruches 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.ίο claim 1 are the dependent claims remove.

In der DE-PS 3 74 112 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 DE-PS 3 74 112 a continuously adjustable Friction gear with central output described, in which the planet gears have two spherical running surfaces and pressed against the inner surfaces of two outer central gears exclusively by centrifugal force will. This means that extremely high input speeds are required in order to achieve acceptable output torques obtain. There is also no advantageous use of the decomposition of forces through the wedge effect. With the various Embodiments, the axis of the planetary gears is not shifted parallel to change the gear ratio, but tilted, which is why the spherical running surfaces are absolutely necessary. This kind of adjustment is only sufficient for contact forces by means of centrifugal forces, it is not suitable for gearboxes with only one Revolving wheel, in which the revolving axis must be shifted in parallel, so that a pressing device can be built in.

Durch die FR-PS 7 34 464 wurden Reibrad-Umlaufgetriebe mit einer doppelkegeligen äußeren Zentralradanordnung bekannt, bei der der eine Teil als Reaktionsglied mit dem Gehäuse drehfest verbunden und der andere als Abtriebsglied drehbar ist; jedoch sind dort mehrere symmetrisch ausgebildete Umlaufräder in einer Ebene angeordnet.Through the FR-PS 7 34 464 friction wheel epicyclic gears with a double-conical outer central gear arrangement known, in which one part is rotatably connected to the housing as a reaction member and the other is rotatable as an output member; however, there are several symmetrically designed planetary gears in arranged on one level.

Die Erfindung ist anhand eines Beispiels in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigtThe invention is illustrated by way of example in the drawings and will be described in more detail below described. In the drawings shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Reibungsgetriebe undF i g. 1 shows a longitudinal section through the friction gear and

F i g. 2 eine Darstellung der Anpreßvorrichtung nach dem Schnitt A — Bin F i g. 1 als Einbaubeispiel.F i g. 2 shows a representation of the pressing device according to section A - B in FIG. 1 as an installation example.

In F i g. 1 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. P und U in der in F i g. 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 η und die andere breit ausgeführte Reibfläche 25 den veränderbaren Radius r* Die Reibfläche 24 stützt sich an der axial verschiebbaren, im Gehäuse 15 nicht drehbar gelagerten ringförmigen Reibfläche 26 mit veränderbarem Radius r\ und die Reibfläche 25 an der Reibfläche 27 mit konstantem Radius α der Abtriebsglocke 17 ab. Die beiden Reibflächen 26 und 27 haben die Funktion von äußeren Zentralrädern einer Zentralradanordnung. Konstante Radien werden dadurch erreicht, daß die ReibflächenIn Fig. 1, the friction gear with coaxial output shaft 18 is shown in longitudinal section. The drive shaft 1 is supported on both sides, once via 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 supported in the housing 15 via the two bearings 22. The cam 3 with the curve 2, which is not visible here, transmits the forces N or P and U in FIG. 2 to the counterpart 5, rotating shaft 4, bearing 8 and finally to the planetary gear 23 equipped with the two conical friction surfaces 24 and 25. The guide surfaces 12 ensure good radial guidance of the rotating shaft 4 on the drive shaft 1. A narrow friction surface 24 has the constant radius η and the other wide friction surface 25 has the variable radius r * 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 r \ and the friction surface 25 on the friction surface 27 with a constant radius α of the output bell 17. The two friction surfaces 26 and 27 have the function of outer central wheels of a central wheel arrangement. Constant radii are achieved by the friction surfaces

schmal, veränderbare Radien werden dadurch erreicht daß die Reibflächen breit ausgebildet werden, so daß rieh 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.narrow, variable radii are achieved in that the friction surfaces are made wide, so that rieh can move the narrow friction surfaces to the wide ones. The distance of the changes The friction zone to the center of the friction wheel (the radius) does not apply to the narrow friction surfaces, whereas it is at 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 Z?hnradumlaufgetriebe gültige Gesetz:If the drive shaft 1 is set in rotation, then the same applies to the speed of the output shaft 18 for two-stage epicyclic gear units valid law:

"Abtrieb _ j _ Jj_ >3 " Output _ y _ yy_> 3

"Antrieb ^r2 ^r4"Drive ^r 2 ^r 4

Verschiebt man nun die Reibfläche 26 axial um den Betrag c/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 Mt und M2 weiterhin ineinander 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 η vergrößern sich um diesen Betrag c, während der Radius η um das gleiche Maß abnimmt, und die beiden Radien r₂ und r₄ ihre konstante Größe behalten. Die beiden ν eränderbaren Radien λ und η kann man auch durch aie beiden Ausdrücke η = + b und η = /4 —Versetzen. Dann wirdIf the friction surface 26 is now shifted axially by the amount c / to the left, the wedge cutout formed by the friction surfaces 26 and 27 is widened, and the planetary gear 23 is pushed in by the amount c , with the two axes Mt and M2 continue to remain parallel to each other. The bearing 8, which is not fixed axially, takes up a small additional lateral displacement of the planetary gear 23. That is, the distance b and with it the radius η increase by this amount c, while the radius η decreases by the same amount, and the two radii r ₂ and r ₄ keep their constant size. The two ν changeable radii λ and η can also be offset by the two expressions η = + b and η = / 4 -. Then it will be

η Abtrieb
η Antriebη output
η drive

r₂ r ₂

r₄ — b r ₄ - b

r₂ und r₄ konstant, b stufenlos veränderbar.
Für die beiden Sonderfälle r ₂ and r ₄ constant, b continuously variable.
For the two special cases

I b = 0I b = 0

II r₂ + b = c₄ II r ₂ + b = c ₄

fr = U - r₂ fr = U - r ₂

η Abtrieh
η Antrieb η withdrawals
η drive

= 1-1=0,= 1-1 = 0,

und man erhält ein Nullgetriebe. Das heißt, die Abtriebswelle steht trotz einer bestimmten Antriebsdrehzahl. and you get a zero gear. This means that the output shaft is at a standstill despite a certain drive speed.

FürO < b < (n — r₂} v/ird der AusdruckFor O < b <(n - r ₂ } v / the expression

+ b + b

'2'2

'4'4

, » Abtneb, »Abbot

und —r r-r- and -r rr-

n Antrieb n drive

0 <0 <

r₂ r ₂

uncluncl

/ι Abtrieb
η Antrieb/ ι downforce
η drive

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.positive, d. This means that the input and output shafts have the same direction of rotation. So you have a transmission whose output speed is not only regulated down to zero can, but below that up to a negative value, i.e. reversal of the direction of rotation.

Vertauscht man die konstanten und veränderbaren Radien, indem man der axial verschiebbaren ReibflächeYou swap the constant and changeable radii by removing the axially movable friction surface

negativ, d. h., der Drehsinn der Antriebswelle wird am Abirieb urngedreht.
Für b > (rs, — r-ϊ) wird der Ausdrucknegative, ie the direction of rotation of the drive shaft is reversed at the abrasion.
For b> (rs, - r-ϊ) the expression

26 und der Reibfläche 25 des Umlaufrades 23 einen konstanten Radius und den Reibflächen 24 am Umlaufrad sowie der Reibfläche 27 an der Abtrieb^glokke 17 veränderbare Radien gibt, ändert sich die obige Übersetzungsformel in26 and the friction surface 25 of the planetary gear 23 have a constant radius and the friction surfaces 24 on Revolving wheel and the friction surface 27 on the output ^ bell 17 are variable radii, the above changes Translation formula in

η Abtrieb
π Antrieb η output
π drive

rj rj

r, + ί)r, + ί)

und man erzielt die oben beschriebene Wirkung mit umgekehrten Vorzeichen, d. h. für 0 < b < (V₁ — r₃) wirdand the above-described effect is achieved with the opposite sign, ie for 0 < b < (V ₁ - r ₃ )

H AbtriebH output

/i Antrieb/ i drive

positiv und für b>(r\ — n) wird
η Abtriebbecomes positive and for b> (r \ - n)
η output

η Antrieb η drive

negativ.negative.

Wählt man rr > r», bzw. η > η erhält man ebenfalls ein stufenlos einstellbares Getriebe, erreicht jedoch nicht die Abtriebsdrehzahl Null.If you choose rr> r », or η> η , you also get a continuously variable transmission, 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.

Fig. 2 zeigi 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 z. B. die Form einer Spirale. Die Umlaufwelle 4 kann aus fertigungstechnischen Gründen mit dem gehärteten Gegenstück 5 ausgestattet werden. An der Berührungsstelle 6 zwischen dem Nocken 3 und dem Gegenstück 5 wird des Eingangsdrehmoment mit dem gegebenen Hebelarm a und der daraus resultierenden Normalkraft N von der Antriebswelle 1 abgenommen und in die Umfangskraft U mit dem Hebelarm / und die Anpreßkraft Pmitdem Hebelarm »Null« zerlegt.Fig. 2 shows a torque-dependent, mechanical pressing device as an installation example of a pressing device. But there are also other pressing devices such. B. hydraulically, pneumatically, electrically or magnetically effective, conceivable. In the installation example shown, the drive torque is transmitted from the drive shaft 1 via the cam 3, which here has the shape of the curve 2 , directly to the shaft 4 of the planetary gear 23. The cam 3 is designed as a mirror image and can therefore be used for both directions of rotation. The curve 2 of the cam 3 has z. B. the shape of a spiral. For manufacturing reasons, the rotating shaft 4 can be equipped with the hardened counterpart 5. At the point of contact 6 between the cam 3 and the counterpart 5, the input torque with the given lever arm a and the resulting normal force N is taken from the drive shaft 1 and broken down into the circumferential force U with the lever arm / and the contact pressure P with the lever arm "zero".

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. Die Antriebswelle 1 und die beiden ringförmigen Reibflächen 26 und 27 haben den gemeinsamen Mittelpunkt M\. Die Umfangskraft LJ bewirkt, daß das Umlaufrad 23 mit dem Mittelpunkt M₂ im Abstand bum den Mittelpunkt Mi umlauft, dabei rollt der Außenumfang 24 des Umlaufrades 23 an der kegeligen, nicht drehbaren Reibfläche 26 ab und treibt über die Abtriebsglocke 17 deren Reibfläche 71 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 Al so lange, bis zv. ischen Umlaufrad 23 und den beiden ringförmigen Reibflächen 26 und 27 wieder Reibschluß hergestellt ist.The pressing force P presses the planetary gear 23, which is mounted on the rotating shaft 4 by means of bearings 8, against the two annular friction surfaces 26 and 27 acting as outer central gears. The drive shaft 1 and the two annular friction surfaces 26 and 27 have the common center point M \. The circumferential force LJ causes the planetary gear 23 to revolve with the center M ₂ at a distance b around the center Mi, while the outer circumference 24 of the planetary wheel 23 rolls on the conical, non-rotatable friction surface 26 and drives the friction surface 71 via the output bell 17. Lateral guide surfaces 12 are provided for better guidance of the rotating shaft 4 on the drive shaft 1. If the annular friction surface 26 is axially displaced, the counterpart 5 moves along the curve 2 with simultaneous rotation of the drive shaft 1 with respect to the rotating shaft Al until zv. ischen planetary gear 23 and the two annular friction surfaces 26 and 27 is again established frictional engagement.

Hier/u 2 BIaIl ZeitluuiimenHere / u 2 BIaIl Zeitluuiimen

Claims

Patent claims:

1. Infinitely adjustable friction gear with a rotating double conical disk, in which one of the two parts of the outer double-conical central gear arrangement as a reaction member is connected to the housing in a rotationally fixed manner and is axially displaceable for speed adjustment and thereby the rotating double bevel gear is moved radially in parallel with the aid of a pressure device, characterized that the other part of the outer central wheel arrangement is firmly connected to a rotatable output bell (17), one of the two conical friction surfaces (24, 25) of the planetary gear (23) being made narrow and thus practically a constant contact radius (r -ϊ) and the other friction surface (25) is made wide with a variable contact radius (rj) and that the narrow friction surface (24) against a wide friction surface (26) of one part of the outer central gear assembly with a variable contact radius (r \) and the wide friction surface (25) against a narrow Re ibfläche (27) rolls with a practically constant contact radius of the other part.

2. Friction transmission according to claim 1, characterized in that the wide friction surface (26) of the a part of the outer central wheel arrangement with respect to the housing (15) non-rotatable, on the other hand the narrow friction surface (27) of the other part of the outer central wheel assembly part of a rotatable Output bell (17) is.

3. Friction transmission according to claim 1, characterized in that the wide friction surface (26) of the part of the outer central gear assembly part of a rotatable output bell (17), on the other hand the narrow friction surface (27) of the other part relative to the housing (15) is not rotatable.