DE2638475B2 - Stufenloses Kugelreibungsgetriebe - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelreibungsgetriebe mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs
aufgeführten Merkmalen.
Ein solches Kugelreibungsgetriebe ist aus der DE-AS 1217166 bekannt. Bei dieser Konstruktion sind
die axialen Nuten des Verstellrings und die kreisbogenförmigen Stützflächen der Steuersegmente mit
Verzahnungen versehen, über die der Verstellring an den Steuersegmenten zu deren Verschwenkung angreift, während andererseits die Steuersegmente an
den kugelförmigen Wälzkörpern über die jeweiligen Wälzlager so angreifen, daß durch den Wälzvorgang
im einzelnen Wälzlager die Drehachse der Kugel gegeben ist. Diese Verstellkonstruktion ist indessen auf
eine erhebliche Radialkraftbelastung, bezogen auf die koaxialen Wellen, der kugelförmigen Wälzkörper angewiesen, um deren Drehachse zu fixieren. Während
eine gewisse Radialkraft sich bei derartigen Kugelreibungsgetrieben notwendigerweise als Komponente
der von den Reibrädern auf die Wälzkörper aufgewandten Zentralkraft, auf die kugelförmigen Wälzkörper bezogen, ergibt, muß bei der bekannten Konstruktion die Radialkraft, bezogen auf die koaxialen
Wellen, noch wesentlich verstärkt werden, um jegliches die Rotationsachse des einzelnen Wälzkörpers
veränderndes Gleiten an den Wälzlagerelementen des
Wälzlagers im Steuersegment zu verhindern. Diese
erhebliche radiale Belastung der Verzahnungen kann jedoch leicht ein Verklemmen der Zähne bewirken,
was die Verstellbarkeit und Funktion des Getriebes in Frage stellt.
Weiterhin ist es bereits bekannt (DE-PS 856748), bei einem Kugelreibungsgetriebe die kugelförmigen
Wälzkörper auf winkelverstellbaren Wellen zu lagern, deren Winkellage über Steuerkurven verstellbar ist.
ίο Der Aufnahme der Radialkraft dient hierbei ein um
den Kranz der Wälzkörper gelegter, mitrotierender Ring. Obwohl durch diesen Ring, der seinerseits wieder Schwierigkeiten der Führung und zusätzlichen
Reibung mit sich bringt, die Kugelwellen von einem
ι? wesentlichen Teil der Radialkraft entlastet sind, bereitet ihre Konstruktion und Führung noch Schwierigkeiten und erhöbten Aufwand.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die aus der Antriebsübertragung auf die
Steuerung übertretenden Kräfte sowie die Empfindlichkeit gegen diese Kräfte so niedrig wie möglich zu
halten. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale a) bis c)
gelöst. Die glatte Stützfläche in Verbindung mit der
Übertragung der Verstellbewegung durch den Kugelzapfen ist von der Flächenpressung zwischen der
Stützfläche und der axialen Nut weitgehend unabhängig, wobei diese Flächenpressung auf Grund der formschlüssigen Führung des Wälzkörpers ohnehin niedrig
gehalten werden kann.
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel näher erläutert; dabei zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Axialschnitt,
Fig. 2 das gleiche Beispiel in Stirnansicht auf die Innenteile,
Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit ausgeschwenkter Stellung eines Steuersegmentes,
Fi g. 4 eine zeichnerische Erklärung der Funktions
weise einer Konstruktion mit automatischer Anpres
sung,
Fig. 5 in einem Axialschnitt entsprechend Fig. 1 in einer geknickten Ebene A-B in Fig. 6 eine abgeänderte AusfUhrungsform mit einem auf der Innenseite
angeordneten Verstellring und mit außen an Wälzkörpern angreifenden Reibrädern,
Fig. 6 einen Radialschnitt durch die Ausführung
nach Fig. 5.
so einer in einem Gehäuse 1 drehbar gelagerten Welle 3 ein Reibrad 8 drehfest verbunden. In einem Deckel 2
des Gehäuses ist eine Welle 4 drehbar gelagert, mit welcher eine Mitnehmerscheibe 5 verkeilt ist und welche stirnseitig Auflauframpen aufweist, die zusammen
mit Kugeln 6 und gleichen Auflauframpen auf einem sich axial daran anschließenden Reibrad 9 eine Einrichtung bilden, die beim Übertragen eines Drehmomentes eine Axialkraft auf das axialverschiebliche
Reibrad 9 ausübt. Solche automatischen Axialkraft-
bo erzeuger sind an sich bekannt (z. B. CH-PS 257632
oder DE-PS 866748 Fig. 9).
Mit den Reibrädern 8 und 9 stehen kranzförmig um sie herum angeordnete kugelförmige Wälzkörper 10
in Reibungskontakt, die sich jeweils über ein Wälzla
ger 11 auf ein Steuersegment 12 abstützen. Jeder
Wälzkörper 10 weist eine um einen Kleinkreis verlaufende ringförmige Umfangsnut 10' auf, in welcher die
Wälzlagerelemente des Wälzlagers 11 abrollen und
dadurch den kugelförmigen Wälzkörper 10 zwingen, um die Drehachse des Wälzlagers 11 zu drehen. Das
Steuersegment 12 weist eine kreisbogenförmige Stützfläche 13 auf, deren Kreismittelpunkt in der
Mitte des kugelförmigen Wälzkörpers 10 liegt. Die Stützfläche 13 ist seitlich als Führung ausgebildet und
stützt sich in einer axialen Nut 15 eines Verstellringes 16 ab, die parallel zur Längsachse des Getriebes verläuft.
Der Verstellring 16 ist im Gehäuse 1 axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar geführt. In eine Verzahnung
17 am Verstellring 16 greift eine im Gehäuse 1 gelagerte Steuerwelle 18 ein, durch deren
Drehung der Versteilring 16 axial verschoben wird.
Das Steuersegment 12 weist einen Kugelzapfen 20 mit kugelförmigem Kopf auf, welcher in eine Bohrung
des Verstellringes 16 eingreift.
Hinsichtlich der weiteren Konstruktion im einzelnen wird zur Entlastung der Beschreibung auf die
Zeichnung verwiesen.
Beim Axialverschieben des Verstellringes 16 walzen sich die Steuersegmente 12 in der Nut 15 ab, wie
Fig. 3 zeigt. Nach Fig. 1 befinden sich die Steuersegmente 12 in der Mittelstellung, von wo aus sie nach
links oder rechts ausgeschwenkt werden können. In der Mittelstellung nach Fig. 1 ist das Übersetzungsverhältnis
zwischen den Reibrädern 8 und 91:1, beim
Ausschwenken der Steuersegmente 12 ändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen den Reibrädern 8
und 9, indem die Drehachse der Wälzkörper 10 näher zum jeweiligen Berührungspunkt mit dem einen Reibrad
und weiter weg vom Berührungspunkt mit dem anderen Reibrad zu liegen kommt, wie Fig. 3 zeigt.
Durch eine große Zahl von Wälzkörpern 10, die gleichzeitig die Leistung übertragen, können die Getriebedimensionen
verhältnismäßig klein gehalten werden.
Das Ausschwenken der Steuersegmente 12 kann so weit gehen, daß die Drehachse der Wälzkörper 10
mit dem jeweiligen Kontaktpunkt eines der Reibräder 8, 9 zusammenfällt, wodurch sich theoretisch ein
Übersetzungsverhältnis eins zu unendlich oder umgekehrt ergibt, also ins Schnelle oder ins Langsame.
In Fi g. 4 ist eine Anpreßeinrichtung zur Erzeugung einer ausreichenden Andrückkraft der Wälzkörper an
s die Reibräder gezeigt, welche an Stelle der Einrichtung mit der Mitnehmerscheibe 5 und den Kugeln 6
nach Fig. 1 verwendet werden kann, da durch die Führung der Wälzkörper 10 in den Wiüzlagern 11 die
Andrückkraft nur zur möglichsten Aufrechterhaltung der Haftreibung zwischen den Wälzkörpern einerseits
und den Reibrädern andererseits genügen muß. Dabei ist» F« die Reaktionskraft aus dem Drehmoment der
Wellen 3 und 4 auf den einzelnen Wälzkörper 10, da sich die eine Welle gegenüber der anderen in umge-
is kehrter Richtung dreht. Die Reaktionskraft »P«
stützt sich auf die außermittig liegende Kante der axialen Nut 15 im Verstellring 16 ab und erzeugt damit
eine Komponente » Qk gegen die Reibräder 8 und 9.
Diese Komponente ist proportional zur Kraft» P« und dem übertragenen Drehmoment. Sie erzeugt den Reibungsdruck
für die Kraftübertragung. In dieser Ausführung kann die Anpreßeinrichtung 5, 6 wegfallen,
das Reibrad 9 kann direkt mit Welle 4 drehfest verbunden sein.
Bei der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführung sind die Steuersegmente 12 im Bereich der Getriebemitte
angeordnet und Reibräder 8' und 9' stützen sich von außen nach innen gegen die Segmente 12 ab. Die
Steuersegmente 12 stützen sich ihrerseits auf einem inneren Verstellring 16' ab. Quer durch das Getriebe
geht eine Steuerwelle 22, welche einerseits den Verstellring 16' in einer Längsnut 23 drehfest hält und
andererseits über eine Verzahnung 24 mit einer Zahnstange 25 bei ihrem Verdrehen den Verstellring
16' axial verschiebt, ebenso wie die Steuerwelle 18 den Verstellring 16 nach Fig. 1.
Die Funktionsweise dieser Ausführung ist prinzipiell gleich wie nach Fig. 1 bis 3, und das automatische
Anpressen gemäß Fig. 4 kann auch bei dieser Ausführung nach Fig. 5, 6 angewendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Stufenloses Kugelreibungsgetriebe mit koaxialen Wellen und kugeligen Wälzkörpern, die
einerseits gegen einander zugewandte Kegelflächen von Reibrädern und andererseits gegen jeweils ein Wälzlager abgestützt sind, das auf einem
schwenkbaren Steuersegment angebracht ist, um zusammen mit dem Schwenken der Wälzlagerdrehachse die Drehachse der kugeligen Wälzkörper zwecks Übersetzungsänderung verstellen zu
können, wobei die Verschwenkung der Steuersegmente über kreisbogenförmige Stützflächen erfolgt, die in axialen Nuten eines Verstellringes geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die kreisbogenförmige Stützfläche (13) der Steuersegmente (12) glatt ausgeführt ist,
b) das Steuersegment (12) einen Kugelzapfen (20) trägt, dessen Kopf in einer Bohrung des
Verstellrings (16) geführt ist,
c) die Wälzkörper (10) eine Umfangsnut (10') für die Wälzlagerelemente (11) aufweisen.
2. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersegmente
(12) in den Nuten (15) des Verstellringes (16) quer zur Stellrichtung kippbar angeordnet sind.
3. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellring (16')
mit den Steuersegmenten (12) innerhalb des Kranzes der Wälzkörper angeordnet ist.
4. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerwelle (22)
quer durch das Getriebe führt, die den Verstellring (16') gegen Drehen sichert und ihn durch eine
Verzahnung (24) beim Drehen der Steuerwelle (22) axial verschiebt.
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