DE2638475C3 - Stufenloses Kugelreibungsgetriebe - Google Patents

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 866 748), 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

is vesentlichen Teil der Radialkraft entlastet sind, bereitet ihre Konstruktion und Führung noch Schwierigkeiten und erhöhten 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

ίο gehalten werden kann.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel näher erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Axialschnitt,

v, Fig. 2 das gleiche Beispiel in Stirnansicht auf die Innenteile,

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit ausgeschwenkter Stellung eines Steuersegmentes,
Fig. 4 eine zeichnerische Erklärung der Funktions-

weise einer Konstruktion mit automatischer Anpressung,

Fig. 5 in einem Axialschnitt entsprechend Fig. 1 in einer geknickten Ebene A-B in Fig. 6 eine abgeänderte Ausführungsform mit einem auf der Innenseite angeordneten Verstellring und mit außen an Wälzkörpern angreifenden Reibrädern,

Fig. 6 einen Radialschnitt durch die Ausführung nach Fig. S.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 ist mit 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 Axial kraft-

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-

h-, 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 ϊ 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 Versfellring 16 ist im Gehäuse 1 axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar geführt. In eine Ver- in zahnung 17 am Verstellring 16 greift eine im Gehäuse 1 gelagerte Steuerwelle 18 ein, durch deren Drehung der Verstellring 16 axial verschoben wird.

Das Steuersegment 12 weist einen Kugelzapfen 20 mit kugelförmigem Kopf auf, welcher in eina Bohrung ι > des Verstellringes 16 eingreift.

Hinsichtlich der weiteren Konstruktion im einzelnen wird zur Entlastung der Beschreibung auf die Zeichnung verwiesen.

Beim Axialverschieben des Verstellringes 16 wälzen sich die Steuersegmente 12 in der Nut IS ab, wie Fig. 3 zeigt. Nach Fig. 1 befinden sich die S'.;uersegmente 12 in der Mittelstellung, von wo aus sie nach links oder rechts ausgeschwenkt werden können. In der Mittelstellung nach Fig. 1 ist das Übersetzungs- r> verhältnis zwischen den Reibrädern 8 und 9 1:1, 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 Reib- so rad 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 π 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 Fig, 4 ist eine Anpreßeinrichtung zur Erzeugung einer ausreichenden Andrückkraft der Wälzkörper an 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 Wälzlagern 11 die Andriickkraft nur zur möglichsten Aufrechterhaltung der Haftreibung zwischen den Wälzkörpern einerseits und den Reibrädern andererseits genügen muß. Dabei ist» P« die Reaktionskraft aus dem Drehmoment der Wellen 3 und 4 auf den einzelnen Wälzkörper 10, da sich die eine Welle gegenüber der anderen in umgekehrter 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 » Q« 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 gleichwie 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)

Patentansprüche:

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 Versteifrings (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 rührt, die den Verstellring (16') gegen Drehen sichert uri ihn durch eine Verzahnung (24) beim Drehen der Steuerwelle (22) axial verschiebt.