DE425961C

DE425961C - Friction roller gear for coaxial shafts

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Publication number: DE425961C
Application number: DEE30649D
Authority: DE
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Publication date: 1926-03-04

Description

Reibrollengetriebe für gleichachsige Wellen. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Reibrollengetrieben mit selbsttätiger Anpressung der Rollkörper. -Es sind Reibrollengetriebe für gleichachsige Wellen bekannt, bei welchen ein Satz von Rollkörpern zwischen zwei oder mehr Laufringen abrollt, wobei die beiden Wellen mit verschiedener Geschwindigkeit und gegebenenfalls auch mit entgegengesetztem Drehsinn umlaufen. Bei derartigen Getrieben ist es auch bekannt, eine Änderung des übersetzungsverhältnisses während des Betriebes durch Verschieben der Laufringe oder auch durch Verschwenken der scheibenförmigen Rollkörper herbeizuführen.Friction roller gear for coaxial shafts. The invention relates to an improvement on friction roller gears with automatic pressing of the rolling elements. There are known friction roller gears for coaxial shafts in which a set of rolling elements rolls between two or more races, the two shafts at different speeds and possibly also at the opposite speed Revolve direction of rotation. In such transmissions, it is also known to change the transmission ratio during operation by moving the races or by pivoting the disk-shaped roller body.

Weiter wurde versucht, die Anpressung der Laufringe an die Rollkörper der jeweils zu übertragenden Kraft proportional zu ändern, um eine gleitfreie übertragung zu gewährleisten. Insbesondere wurde vorgeschlagen, einen oder mehrere Laufringe mit einer Anpreßv orrichtung zu verbinden, welche aus einem Kranz von Kugeln besteht, die in einander gegenüberliegenden Vertiefungen zweier Ringe so gelagert sind, daß diese Ringe beim Verdrehen gegeneinander sich in achsialer Richtung voneinander entfernen bzw. einen Druck in achsialer Richtung ausüben. Zum Verdrehen der Ringe wurde das zu übertragende Drehmoment oder das Reaktionsmoment benutzt.Attempts were also made to press the races against the rolling elements to change proportionally to the force to be transmitted in order to achieve a smooth transmission to ensure. In particular, it has been proposed to use one or more races to connect with a pressing device, which consists of a ring of balls, which are mounted in opposite recesses of two rings so that these rings when twisting against each other in the axial direction from each other remove or apply pressure in the axial direction. For twisting the rings the torque to be transmitted or the reaction torque was used.

Obwohl mehrere derartige Getriebe versuchsweise ausgeführt wurden, konnten bisher keine brauchbaren Ergebnisse erreicht werden. Entweder trat beim Überschreiten einer gewissen Belastung, besonders bei Belastungsstößen, ein Gleiten der Rollkörper auf den Laufbahnen und damit eine Zerstörung des Getriebes ein oder der Wirkungsgrad war schlecht, höchstens 94 Prozent bei einstufigen Getrieben. Das Getriebe wurde unzulässig heiß, und schon nach kurzer Betriebszeit begann die Zerstörung des Getriebes durch Ausbröckeln der Laufflächen.Although several such transmissions have been carried out on a trial basis, so far no useful results could be achieved. Either joined the Exceeding a certain load, especially with load impacts, sliding the rolling element on the raceways and thus a destruction of the gearbox or the efficiency was poor, at most 94 percent for single-stage gearboxes. That The gearbox got excessively hot and the destruction began after a short period of operation of the transmission by crumbling out the running surfaces.

Es wurde nun gefunden, daß ganz bestimmte Verhältnisse in den Abmessungen der Getriebeteile sowie hinsichtlich deren geometrischer Anordnung zueinander gewählt werden müssen; um ein praktisch brauchbares Getriebe zu erhalten. Solche erfindungsgemäß ausgeführte Getriebe haben einen Wirkungsgrad von 98 bis 99 Prozent (bei einstufiger Anordnung) und sind gegen Gleiten, auch bei stoßweiser Überlastung bis zur Bruchlast, durchaus sicher.It has now been found that very specific proportions in the dimensions of the transmission parts as well as their geometric arrangement to one another Need to become; to get a practically usable transmission. Such according to the invention The gearboxes implemented have an efficiency of 98 to 99 percent (with single-stage Arrangement) and are against sliding, even with intermittent overload up to the breaking load, absolutely sure.

Abb. i stellt einen Längsschnitt durch ein Getriebe dar, bei welchem als Rollkörper Kugeln verwendet werden. Zwischen den Laufringen i und ? befinden sich die Rollkörper 3. Die selbsttätige Anpreßvorrichtung besteht aus mehreren Walzen (der Deutlichkeit halber ist nur eine dargestellt), welche beim Verdrehen des Ringes ¢ gegenüber dem Ring i auf den schräg ansteigenden Flächen 6 und 7 abrollen und hierbei den Laufring i nach rechts, den Anpreßring 4. nach links drücken. Die schräg ansteigenden Flächen 6 sind unmittelbar in den Laufring i geschliffen, doch könnte ebenso auch ein zum Anpreßring q. symmetrischer, besonderer Ring vorgesehen sein, der seinerseits mit dem Laufring i entsprechend verbunden ist.Fig. I shows a longitudinal section through a transmission in which balls are used as rolling elements. Between the races i and? are located the rolling elements 3. The automatic pressing device consists of several rollers (for the sake of clarity, only one is shown), which when turning the ring ¢ unroll opposite the ring i on the sloping surfaces 6 and 7 and in doing so, push the race i to the right and the pressure ring 4. to the left. The oblique rising surfaces 6 are ground directly into the race i, but could also one for the pressure ring q. symmetrical, special ring can be provided, which in turn is correspondingly connected to the race i.

Der Rollkörper 3 berührt die Ringe i und z bei Belastung in je einer kleinen Druckfläche, deren Druckschwerpunkte mit i i und 1a bezeichnet sind. Die Tangente an das Laufringprofil im Druckschwerpunkt i i schneidet die Laufringachse im Punkt 13; der zwischen den Punkten i i und 13 liegende Tangentenabschnitt ist mit a bezeichnet. Die Rolle 5 der Anpreßvorrichtung berührt die schräge Fläche 6 im Punkt 8 (genauer auch wieder in einer kleinen Druckfläche, deren Druckschwerpunkt 8 ist) und die Fläche 7 im Punkt g. Die Resultierende aller Druckkräfte des Wälzkörpers 5 auf die Fläche 6 fällt in die Verbindungslinie der Punkte 8 und g.The roller body 3 touches the rings i and z when loaded in a small pressure area each, the pressure centers of which are denoted by ii and 1a. The tangent to the raceway profile in the center of pressure ii intersects the raceway axis at point 13; II between points 1 and 3 lying tangent section is denoted by a. The roller 5 of the pressing device touches the inclined surface 6 at point 8 (more precisely also again in a small pressure surface, the pressure center of which is 8) and the surface 7 at point g. The resultant of all pressure forces of the rolling element 5 on the surface 6 falls within the line connecting points 8 and g.

In Abb. 2 ist ein Getriebe mit schwenkbaren Rollenkörpern und einer selbsttätigen Anpreßvorrichtung im Längsschnitt schematisch dargestellt. i bezeichnet wieder den inneren Laufring, z den äußeren Ring, 3 eine der schwenkbaren Rollen in der Mittellage, während die obere und untere Endlage der Rolle gestrichelt gezeichnet ist. Der Berührungspunkt (Druckschwerpunkt der Berührungsfläche) der Rolle 3 mit dem Ring i trägt die Bezeichnung i i für die Mittellage, i i' für die untere und i i" für die obere Endlage der Rolle. Die Tangente an das Laufringprofil in den Punkten i i, i i', i i" schneidet die Getriebeachse in den Punkten 13, 13', 13". Die zwischen diesen Punkten liegenden Tangentenabschnitte sind mit a, a', a" bezeichnet. Als Wälzkörper der Anpreßvorrichtung sind mehrere bezüglich der Getriebeachse symmetrisch verteilte Kugeln 15 verwendet, von denen der Deutlichkeit halber nur eine in zwei um 9o° verschiedenen Stellungen gezeichnet ist. Die schräg ansteigenden Flächen 16 sind nur am Ring i vorhanden, während der Anpreßring 14 mit einer glatten Drehfläche 17 die Kugeln 15 berührt. Der Berührungspunkt der Kugel 15 mit der Fläche 16 ist mit 18, jener mit der Fläche 17 mit 19 bezeichnet. Die Resultierende aller Druckkräfte des Wälzkörpers 15 auf die Fläche 16 fällt in die Verbindungslinie 18-1 g. In Abb. 3 ist eine der Abb. z ähnliche Anordnung perspektivisch dargestellt. Der Innenring ist mit i bezeichnet, der Außenring ist weggelassen, von den Rollkörpern 3 ist nur einer gezeichnet. Ebenso ist nur ein Anpreßwälzkörper 15 gezeichnet und der Anpreßring 1 ¢ weggelassen. Der Rollkörper 3 berührt den Laufring i in der Druckfläche z 1, welche ungefähr die Form einer kleinen Ellipse hat und gestrichelt eingezeichnet ist. Die Resultierende aller Druckkräfte geht durch den Druckschwerpunkt i i der Fläche z 1. Die Tangente an das Laufringprofil im Punkt i i schneidet die Achse im Punkt 13; der Tangentenabschnitt ist wieder mit a bezeichnet. In beiden Abb. a und 3 ist der Radius des Berührungspunktes (Druckschwerpunktes) 18 in bezugauf die Getriebeachse mit r bezeichnet. Ferner ist der Winkel, den die Druckrichtung und die Achsialrichtung im Punkt 18 einschließen, mit cp, der ZVinkel zwischen dieser Druckrichtung und der Tangentialrichtung im Punkt i 8 an den Kreis mit Radius r mit ul bezeichnet.In Fig. 2, a transmission with pivotable roller bodies and an automatic pressing device is shown schematically in longitudinal section. i again denotes the inner race, z the outer ring, 3 one of the pivotable rollers in the central position, while the upper and lower end positions of the roller are shown in dashed lines. The point of contact (center of pressure of the contact surface) of the roller 3 with the ring i is labeled ii for the middle position, ii 'for the lower and ii "for the upper end position of the roller. The tangent to the raceway profile in points ii, i i' , ii "intersects the gear axis at points 13, 13 ', 13". The tangent sections lying between these points are denoted by a, a', a ". A plurality of balls 15 distributed symmetrically with respect to the transmission axis are used as the rolling elements of the pressing device, of which only one is shown in two positions different by 90 ° for the sake of clarity. The sloping surfaces 16 are only present on the ring i, while the pressure ring 14 contacts the balls 15 with a smooth rotating surface 17. The point of contact of the ball 15 with the surface 16 is designated by 18, that with the surface 17 by 19. The resultant of all pressure forces of the rolling element 15 on the surface 16 falls within the connecting line 18-1 g. In Fig. 3, an arrangement similar to Fig. Z is shown in perspective. The inner ring is denoted by i, the outer ring is omitted, only one of the rolling elements 3 is shown. Likewise, only one pressure roller body 15 is shown and the pressure ring 1 [is] omitted. The roller body 3 touches the race i in the pressure surface z 1, which has approximately the shape of a small ellipse and is shown in dashed lines. The resultant of all pressure forces goes through the pressure center ii of the area z 1. The tangent to the raceway profile at point ii intersects the axis at point 13; the tangent section is again denoted by a. In both Figs. A and 3, the radius of the point of contact (pressure center of gravity) 18 with respect to the gear axis is denoted by r. Furthermore, the angle enclosed by the pressure direction and the axial direction at point 18 is denoted by cp, the Z angle between this pressure direction and the tangential direction at point i 8 to the circle with radius r is denoted by ul.

In der Abb. i ist keiner dieser Winkel zu sehen, weil beide in dieselbe projizierende Ebene fallen. In Abb. z ist in der oberen Darstellung des Anpreßwälzkörpers der Winkel cp, in der unteren Darstellung sind die Winkel cp und @ sichtbar; jedoch erscheinen diese Winkel auf der Zeichnung _ nicht in wahrer Größe, sondern durch die Projektion persp°ktivisch verkürzt. In Abb. 3 sind im Punkt 18 die Achsialrichtung und die Tangentialrichtung an den Kreis eingetragen und die bezüglichen Winkel mit der Druckrichtung mit cp und bezeichnet.In Fig. I, neither of these angles can be seen, because both are in the same falling projecting plane. In Fig. Z is the upper representation of the pressure roller the angle cp, the angles cp and @ are visible in the figure below; However These angles appear on the drawing _ not in true size, but through the projection is shortened in perspective. In Fig. 3, point 18 shows the axial direction and entered the tangential direction to the circle and the relative angles with the direction of printing with cp and denoted.

Um nun ein Getriebe zu erhalten, welches den Bedingungen praktischer Betriebssicherheit bei hohem Wirkungsgrad entspricht, wird erfindungsgemäß das Verhältnis des Tangentenabschnittes a zum Radius r des Anpreßdruckpunktes 8 (bzw. 18) größer gemacht als das neunfache und kleiner als das zwanzigfache Verhältnis des Cosinus des Tangentenwinkels @b zum Cosinus des Achsialwinkels cg. Voraussetzung für die gute Wirkung des Getriebes ist hierbei noch die Verwendung stählerner Laufbahnen und Rollkörper- in mehr oder weniger geschmiertem Zustand.In order to obtain a transmission that meets the requirements of practical operational reliability with high efficiency, according to the invention the ratio of the tangent section a to the radius r of the contact pressure point 8 (or 18) is made greater than nine times and smaller than twenty times the ratio of the cosine of the tangent angle @b to the cosine of the axial angle cg. The prerequisite for the good effect of the gear is the use of steel raceways and rolling elements in a more or less lubricated condition.

Claims

P = 1TE \ T-A @ TSPRUCH: Friction roller gears for coaxial shafts, at which several identical, fixed or pivotable steel rolling elements between roll off the steel running surfaces of at least two rings or disks and where at least one of these races can move axially and radially freely with respect to the Gear axis is arranged and connected to a pressing device, which from a set of two or more rolling elements between the sloping surfaces consists of two rings that are pressed apart in the axial direction when they are turned against each other are characterized, -that the ratio of the tangent section (a) the tangent at the point of contact between the roller body (3) and the raceway (i) to the pressure point radius (r) of the pressure roller body (5 or 15) is greater than nine times and smaller than 20 times the ratio of the cosine of the tangent angle ib to the cosine des Axial angle 9 of the pressure direction of the rolling element (5 or 15) on the sloping Contact surface (6 or 16).