DE955279C - Continuously variable worm gear with torque conversion - Google Patents
Continuously variable worm gear with torque conversionInfo
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- DE955279C DE955279C DESCH12809A DESC012809A DE955279C DE 955279 C DE955279 C DE 955279C DE SCH12809 A DESCH12809 A DE SCH12809A DE SC012809 A DESC012809 A DE SC012809A DE 955279 C DE955279 C DE 955279C
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/22—Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears
- F16H55/24—Special devices for taking up backlash
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Description
Stufenloses Schneckengetriebe mit Drehmomentwandlung Es gibt zwei Arten von stufenlosen mechanischen Getrieben: a) Die Zugorgan- und Reibradgetriebe, b) die Schaltwerkgetriebe.Stepless worm gear with torque conversion There are two Types of continuously variable mechanical transmissions: a) The traction element and friction gear transmissions, b) the gearbox.
Die Zugorgangetriebe haben große Ausmaße und regulieren nicht über Null rückwärts. Die Reibradgetriebe haben nur punktförmige Übertragungsstellen und eignen sich wenig zur Drehmomentwandlung. Bei Regulierung um Null reichen die übertragbaren Drehmomente nicht aus.The pulling mechanism gears are large and do not over-regulate Zero backwards. The friction gears have only punctiform transfer points and are not very suitable for torque conversion. With regulation around zero, the transferable ones are sufficient Torques not off.
Bei den Schaltwerkgetrieben sind die Freilaufgesperre und. die Verstellorgane der veränderlichen Kurbellänge einer großen Abnutzung unterworfen.In the case of the derailleur gears, the freewheel locks and. the adjusting devices subject to great wear and tear due to the variable crank length.
Die Vermeidung der vorerwähnten Nachteile wird durch ein stufenlos regulierbares Schneckengetriebe erreicht. Es wird von der Grundüberlegung ausgegangen, daß beispielsweise bei einer engborstigen Kleiderbürste ein in einem beliebig veränderlichen Winkel geführter Durchstoß eines Messers in Stoßrichtung auf einen sehr geringen Widerstand stößt, während ein senkrecht zur Stoßrichtung ausgeübter Druck einen starken Widerstand in den vereinigten Borsten findet. Wenn man an Stelle des Messers eine geöffnete drehende Federscheibe als stufenlos veränderlich einstellbare volle Schneckensteigung verwendete, würde eine mit Federdrähten bepackte, geführte Stange eine stufenlos veränderliche Geschwindigkeit in Längsrichtung annehmen, wenn der veränderliche Steigungswinkel der Schneckenscheibe stets mit der Längsrichtung der Federdrähte in Einklang zu bringen wäre.The avoidance of the aforementioned disadvantages is made possible by a stepless adjustable worm gear achieved. It is based on the basic idea, that, for example, with a narrow-bristled clothes brush, one can be changed at will Angle guided penetration of a knife in the direction of impact to a very small one Resistance hits, while pressure exerted perpendicular to the direction of impact creates a finds strong resistance in the united bristles. If you take the place of the knife an open rotating spring washer as an infinitely variable adjustable full Screw pitch would be a guided rod packed with spring wires assume a continuously variable speed in the longitudinal direction when the variable pitch angle of the worm disk always with the longitudinal direction of the Spring wires would have to be brought into line.
Dies führt zu der weiteren Erkenntnis, an Stelle der Federstange , ein mit Stahlfederdrähten bepacktes Innenschneckenrad zu verwenden, bei dem die Stahlfederdrähte so angeordnet sind, daß sie sich im Innendurchmesser berühren und ihre Durchfederung nur in Drehrichtung erfolgen kann. Die Verwendung einer vorerwähnten Federscheibenschnecke als Innenschnecke mit einem Schneckendurchmesser gleich dem Halbmesser des Innenschneckenrades führt zu dem denkbar günstigsten Eingriffverhältnis zwischen der stufenlos veränderlichen Steigung :der Federscheibenschnecke und dem Innenschneckenrad, das dem einer idealen Globoidschneckenverzahnung gleichkommt. Der in Stoßrichtung der Federscheibenschnecke auftretende Widerstand ist gering, während die gemeinsamen Federdrähte des Innenschneckenrades der drehenden Federscheibenschnecke in Drehrichtung des Innenschneckenrades einen progressiven Widerstand entgegensetzen und nur einen geringen Schlupf zulassen. Weitere Überlegungen führen zu einerDoppelanordnung der Federscheibenschnecken, die, in ihrer Steigung gemeinschaftlich verstellt, eine Verdoppelung der zu übertragenden Drehmomente ermöglichen und eine wechselseitige Beanspruchung der Federdrähte des Innenschneckenrades in Stoßrichtung gewährleisten. Weiter gewährt diese Doppelschneckenanordnung eine gegenseitige Beeinflussung der Schneckenverstellkräfte, die zu einer Rückdruckfreiheit bei der gemeinsamen selbstsperrenden Einstellung der verschiedenen Steigungswinkel führen. Die stufenlose Verstellung der Steigungswinkel erfolgt von Null aus bis zu einem rechtsgängigen bzw. linksgängigen Steigungsmaximum. Die Abtriebsdrehung ist bei allen Drehzahlen gleichförmig. Die Übertragung der Leistung erfolgt mit Drehmomentwandlung. Das Getriebe wirkt gleichzeitig als federnde Kupplung. An- und Abtrieb sind entweder in einer Ebene 9o° abgewinkelt oder gleichachsig.This leads to the further knowledge, instead of the spring rod, to use an internal worm gear packed with steel spring wires, for which the Steel spring wires are arranged so that they touch each other in the inner diameter and their deflection can only take place in the direction of rotation. The use of one of the above Spring washer worm as an inner worm with a worm diameter equal to that The radius of the internal worm gear leads to the most favorable engagement ratio imaginable between the continuously variable slope: the spring washer worm and the Internal worm gear that is equivalent to that of an ideal globoid worm gear. The resistance occurring in the direction of impact of the spring washer worm is low, while the common spring wires of the inner worm gear of the rotating spring washer worm Oppose a progressive resistance in the direction of rotation of the internal worm gear and allow only a small amount of slippage. Further considerations lead to a dual arrangement the spring washer worm, which, jointly adjusted in its pitch, is a Doubling of the torques to be transmitted allow and a reciprocal Ensure that the spring wires of the internal worm wheel are stressed in the direction of impact. This twin-screw arrangement also allows mutual influencing of the Screw adjustment forces that lead to freedom from back pressure in the common self-locking Adjustment of the different incline angles lead. The stepless adjustment the angle of inclination is from zero to right-handed or left-handed Slope maximum. The output rotation is uniform at all speeds. the The power is transmitted with torque conversion. The gear works at the same time as a spring clutch. The input and output are either angled 90 ° in one plane or equiaxed.
Nach den Abb. I bis 5 dreht die im Gehäusedeckel I des Gehäuses 2 gelagerte Antriebswelle 3 das Stirnrad 4 und mit diesem die Stirnräder 5 und 6 in gleichem Drehsinn. Die Stirnräder 5 und 6 treiben die Wellen 7 und 8, die in den mit dem Deckel I verbundenen Lagern 9, I0, II, I2 angeordnet sind. Mit den Wellen 7 und 8 fest verbunden sind die Schneckenaufnahmen I3 und I4, auf denen die Federscheibenschnecken I5 und I6 einstellbar montiert sind. Die Federscheibenschnecken I5 und I6 sind aus gehärtetem Federstahl gefertigt und geschliffen. Die geöffneten beiden Enden I7 und I8 sind zugespitzt und vorn abgerundet. Die Federscheibenverstellhebel I9 und 2o sind in den Schneckenaufnahmen I3 und I4 auf den Achsen 2, 1 kippbar gelagert. Die Verstellhebel I9 und 2o sind an den äußeren Enden geschlitzt und greifen in die genuteten Enden I7 und I8 der Federscheibenschnecke I5 und I6 ein. Der mittlere Scheitelpunkt 22 der Federscheibenschnecke ist ebenfalls innen genutet und wird von den mit den Schneckenaufnahmen I3 und I4 fest verbundenen Keilstücken 23 seitlich gehalten und mitgenommen. Die Verstellhebel I9 und 2o werden über die Augen 24 und Achsen 25 mit :den vierkantigen Verstellstangen 26 und 27 verbunden. Die Verstellstangen 26 und 27 sind ineinander verschiebbar angeordnet und nehmen mit den Verstellhebeln I9 ui d 2o an der Drehung der Schneckenaufnahmen I3 und I4 teil. Die Verstellstangen 2.6 und 27 sind an ihren Enden mit Ringnuten 28 und 29 versehen, in die die nicht mitdrehenden Mitnehmet 30 und 31 eingreifen. Die Mitnehmet 30 und 3I sind mit den zentral angeordneten links- bzw. rechtsgängigen Muttern 32 und 33 verbunden, die von der zentral angeordneten Verstellspindel 34 selbstsperrend mitgenommen werden. Die Verstellspindel 34 ist selbstsperrend im Deckel I gelagert und von außen durch den Handgriff 35 zu betätigen. Von der Verstell-Spindel 34 werden zur Einstellung des Steigungswinkels der beiden Federscheibenschnecken I5 und I6 demnach vier Verstellhebel I9 und 2o gleichzeitig betätigt. Die das Innenschneckenrad 36 bildenden Federdrähte 37 sind radial in mehreren Lagen übereinander angeordnet. Die radiale Anordnung der Federdrähte 37 führt diese am Innendurchmesser des Innenschneckenrades 36 eng zusammen. Die Federdrähte 37 werden entweder in genuteten Blechen präzise gehalten und in mehreren Lagen geschichtet durch starke Endbleche 38 mit Hilfe schraubbarer Klammern 39 zusammengehalten oder in einem ringförmigen durchlöcherten Spritzgußkörper mit Preßsitz gehalten und an ihren Berührungsstellen glatt verrundet. Die freien Enden der Federdrähte 37 werden in Stoßrichtung durch die verlängerten, innen geschliffenen Endbleche 38 gehalten und können nur in Drehrichtung des Innenschneckenrades 36 ausweichen. Das Innenschneckenrad 36 ist über die Mitnehmergcheibe 39 mit der Abtriebachse 40 fest verbunden. Die Abtriebachse 40 ist in dem Gehäuse 2 gelagert.According to Figs. I to 5, the rotates in the housing cover I of the housing 2 mounted drive shaft 3 the spur gear 4 and with this the spur gears 5 and 6 in same direction of rotation. The spur gears 5 and 6 drive the shafts 7 and 8 in the bearings 9, I0, II, I2 connected to the cover I are arranged. With the waves 7 and 8 are firmly connected to the worm mounts I3 and I4, on which the spring washer worms I5 and I6 are adjustable. The spring washer worms I5 and I6 are off hardened spring steel and ground. The two open ends I7 and I8 are pointed and rounded at the front. The spring washer adjusting levers I9 and 2o are tiltably mounted on the axes 2, 1 in the screw mounts I3 and I4. The adjusting levers I9 and 2o are slotted at the outer ends and engage the grooved ends I7 and I8 of the spring washer worm gear I5 and I6. The middle one The vertex 22 of the spring washer is also grooved on the inside and is from the wedge pieces 23 fixedly connected to the screw mounts I3 and I4 held and taken away. The adjusting levers I9 and 2o are over the eyes 24 and Axes 25 with: the square adjusting rods 26 and 27 connected. The adjusting rods 26 and 27 are arranged to be slidable into one another and take with the adjusting levers I9 ui d 2o participate in the rotation of the screw mountings I3 and I4. The adjusting rods 2.6 and 27 are provided at their ends with annular grooves 28 and 29, in which the not co-rotating drivers 30 and 31 engage. The drivers 30 and 3I are with the centrally located left and right-hand nuts 32 and 33 connected to the be taken along in a self-locking manner by the centrally arranged adjusting spindle 34. The adjusting spindle 34 is self-locking in the cover I and through from the outside to operate the handle 35. The adjustment spindle 34 is used for setting of the pitch angle of the two spring washer worms I5 and I6 accordingly four adjusting levers I9 and 2o operated simultaneously. The spring wires forming the internal worm wheel 36 37 are arranged radially in several layers one above the other. The radial arrangement the spring wires 37 guide them closely to the inner diameter of the inner worm wheel 36 together. The spring wires 37 are either held precisely in grooved metal sheets and layered in several layers by strong end plates 38 with the help of screwable Brackets 39 held together or in an annular perforated injection molded body held with a press fit and rounded smoothly at their points of contact. The free Ends of the spring wires 37 are ground in the direction of impact through the elongated, internally End plates 38 are held and can only be used in the direction of rotation of the inner worm wheel 36 evade. The inner worm wheel 36 is connected to the output shaft via the drive disk 39 40 firmly connected. The output shaft 40 is mounted in the housing 2.
Die stufenlose Einstellung der. Drehzahl des Innenschneckenrades 36 geht folgendermaßen vor sich: angenommen, die Federscheibenschnecken 15 und I6 sind ohne Steigung eingestellt, so durchstreichen sie mit der Drehung der Antriebswelle 3 über die Stirnräder 4, 5, 6, Wellen 7, 8, Schneckenaufnahmen I3, I4 in gleichem Drehsinn die Federdrähte 37 des Innenschneckenrades 36, ohne Einfluß auf dessen Drehung. Sobald mittels des Einstellrades 35 die Verstellspindel 34 betätigt wird, verschieben sich mit den links- und rechtsgängigen Muttern 32, 33 die Mitnehmer 30, 3I gegeneinander, bewegen über die Nutringe 28, 29 die drehenden Vierkantstangen 26 und 27 und die in die Enden der Federscheibenschnecken eingreifenden Verstellhebel I9 und 2o, wodurch die Federscheibenschnecken I5 und I6 auf Steigung eingestellt werden. Hierbei durchstreichen die Federscheibenschnecken 15 und 16 die Federdrähte 37 des Innenschneckenrades 36 in wechselseitiger Stoßrichtung, wodurch eine bleibende Formänderung der Federdrähte vermieden wird. Das Innenschneckenrad 36 wird infolge :des eingestellten Steigungswinkels der Federscheibenschnecken 15 und 16 und der Drehzahl in eine entsprechende Umdrehung versetzt. Die Verstellung des Steigungswinkels der Federscheibenschnecken 15 und I6 erfolgt während des Betriebes mittels des Handrades 35 von Null aus bis zu einem rechts- bzw. linksgängigen Steigungsmaximum, wodurch die Drehung des Innenschneckenrades 36 von Null aus in beiden Drehrichtungen stufenlos erfolgt. Das durch das anzutreibende Innenschneckenrad 36 zu überwindende Drehmoment wird von den gesamten Federdrähten 37 in Drehrichtung des Innenschneckenrades 36 aufgenommen, da diese infolge ihres engen Zusammenschlusses gemeinsamen Widerstand leisten. Die Widerstände, die die Federscheibenschnecken I5 und I6 in Stoßrichtung zu überwinden haben, sind gering. Ihre Abnutzung sowie die der Federdrähte 37 des Innenschneckenrades 36 sind geringfügig, da beide Teile gehärtet sind und dauernd unter Getriebeöl gehalten werden. Trotzdem müssen die Federscheibenschnecken 15 und I6 und ihre Verstellorgane stabil sein, um die Widerstände in Drehrichtung :des Innenschnecken rades 36 zu überwinden. Die Beanspruchung der Federscheibenschnecken I5 und I6 und die ihrer Verstellorgane ist innerhalb einer Umdrehung wechselseitig. Der Wendepunkt der Beanspruchung liegt im Scheitelpunkt der Federscheibenschnecken I5 und I6. Die Beanspruchung wirkt sich so aus, daß während der einen halben Umdrehung die Tendenz zur Steigungsvergrößerung und während der anderen halben Umdrehung die Tendenz zur Steigungsverringerung vorliegt. Um eine Rückdruckfreiheit der Verstellmuttern 32 .und 33 zu sichern, ist es erforderlich, die Öffnungen der Federscheibenschnecken I5 und I6 um I80° phasenverschoben laufen zu lassen. Die konstante gleichförmige Antriebsdrehzahl wird in stufenlos veränderliche gleichförmige Abtriebdrehzahlen gewandelt. Gegenüber normalen Schneckengetrieben bietet das beschriebene Getriebe den- Vorteil, daß die Federstahlschneckenteile und die Federstahlinnenschneckenradteile mit geringem Kostenaufwand ausgewechselt werden können. Bei der in den Abb. I und 2 angegebenen Ausführung liegen An-und Abtrieb in einer Ebene 9o° abgewinkelt. Ab. 3, 4 und 5 zeigen eine Ausführung, bei der An- und Abtrieb gleichachsig liegen. Die Gleichachsigkeit wird durch das Antriebskegelräderpaar 4I und 42 erreicht, alles übrige bleibt unverändert.The stepless adjustment of the. Internal worm wheel speed 36 proceeds as follows: suppose the spring washer worms are 15 and I6 set without pitch, sweep them through with the rotation of the drive shaft 3 via the spur gears 4, 5, 6, shafts 7, 8, screw mountings I3, I4 in the same way Direction of rotation, the spring wires 37 of the inner worm wheel 36, without affecting it Rotation. As soon as the adjusting spindle 34 is actuated by means of the setting wheel 35, The drivers move with the left and right-hand nuts 32, 33 30, 3I against each other, move the rotating square bars via the groove rings 28, 29 26 and 27 and the adjusting levers engaging the ends of the spring washer worms I9 and 2o, whereby the spring washer worms I5 and I6 are set to the pitch will. Here, the spring washer worms 15 and 16 cross the spring wires 37 of the inner worm wheel 36 in reciprocal thrust direction, whereby a permanent Change in shape of the spring wires is avoided. The inner worm wheel 36 is as a result : the set pitch angle of the spring washer worms 15 and 16 and the Speed shifted to a corresponding revolution. Adjusting the angle of incline the spring washer worm 15 and I6 takes place during operation by means of the handwheel 35 from zero to a right-hand or left-hand pitch maximum, whereby the rotation of the inner worm wheel 36 from zero in both directions of rotation stepless. The one to be overcome by the internal worm wheel 36 to be driven Torque is generated by the entire spring wires 37 in the direction of rotation of the inner worm gear 36, because they share common resistance as a result of their close association Afford. The resistances that the spring washer worms I5 and I6 in the direction of impact have to overcome are minor. Their wear and tear as well as that of the spring wires 37 of the Internal worm gear 36 are minor as both parts are hardened and permanent be kept under gear oil. Nevertheless, the spring washer worms 15 and I6 and their adjusting elements be stable to the resistances in the direction of rotation: des Internal worm wheel 36 to overcome. The stress on the spring washer worms I5 and I6 and that of their adjusting elements are reciprocal within one revolution. The turning point of the stress is at the apex of the spring washer worms I5 and I6. The stress has such an effect that during half a turn the tendency to increase the pitch and during the other half turn the There is a tendency to decrease the slope. To a back pressure-free of the adjusting nuts To secure 32 and 33, it is necessary to open the openings of the spring washer worms Let I5 and I6 run out of phase by 180 °. The constant uniform The input speed is converted into continuously variable, uniform output speeds changed. Compared to normal worm gears, the described gear offers the advantage that the spring steel worm parts and the spring steel inner worm gear parts can be exchanged at low cost. In the case of the in Figs. I and 2, the input and output are angled 90 ° in one plane. Away. 3, 4 and 5 show an embodiment in which the input and output are coaxial. The coaxiality is achieved by the pair of drive bevel gears 4I and 42, everything the rest remains unchanged.
Wenn man eine geführte Zahnstange in Federstahldrähten aufführt und in diese Federstähldrähtedie gleiche Federscheibenschnecke I5 einbaut, ist eine stufenlos einstellbare Bewegung einer Zahnstange möglich. Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren ist ein genügend großer Durchmesser der Federscheibenschnecke I5, da sich mit der Verstellung des Steigungswinkels der Schnecke der mit den Federdrähten 37 der Zahnstange fluchtende Winkel ändert, dessen Abweichung bei der Verstellung einer genügend großen Schnecke mit geringem Steigungswinkel eine hinreichende Genauigkeit ergibt. Die Abnahme der stufenlos einstellbaren. Zahnstangenbewegung kann beliebig erfolgen. Gegenüber den bekannten Einrichtungen für eine stufenlose Einstellung von Längsbewegungen hat diese Ausführung den Vorteil wesentlich geringerer Abmessungen. Abb. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei .dem eine von einem Motor 43 über Kegelräder 44 und 45 angetriebene einstellbare Federscheibenschnecke I5 eine in Rollen 46 .geführte Federdrahtzahnstange 47 in stufenlos einsteldbarenLängsgeschwindigkeiten in beiden Richtungen bewegt.If you run a guided rack in spring steel wires and the same spring washer worm I5 is built into this spring steel wire Infinitely adjustable movement of a rack possible. Requirement for a Proper functioning is a sufficiently large diameter of the spring washer worm I5, because with the adjustment of the pitch angle of the worm the one with the spring wires 37 of the rack aligning angle changes, the deviation of which during the adjustment a sufficiently large screw with a small helix angle sufficient accuracy results. The decrease of the continuously adjustable. Rack movement can be arbitrary take place. Compared to the known devices for a stepless setting of longitudinal movements, this version has the advantage of significantly smaller dimensions. Figs. 6 and 7 show an embodiment in .dem one of a motor 43 over Bevel gears 44 and 45 driven adjustable spring washer worm I5 an in Rollers 46, guided spring wire racks 47 in continuously adjustable longitudinal speeds moved in both directions.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH12809A DE955279C (en) | 1953-06-19 | 1953-06-19 | Continuously variable worm gear with torque conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH12809A DE955279C (en) | 1953-06-19 | 1953-06-19 | Continuously variable worm gear with torque conversion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE955279C true DE955279C (en) | 1957-01-03 |
Family
ID=7426857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DESCH12809A Expired DE955279C (en) | 1953-06-19 | 1953-06-19 | Continuously variable worm gear with torque conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE955279C (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1155536B (en) * | 1960-01-28 | 1963-10-10 | Siemens Ag Albis | Device for setting changeable electrical circuit means, in particular for tuning resonance circuits in high-frequency technology |
DE1179777B (en) * | 1962-01-29 | 1964-10-15 | Siemens Ag | Worm gear |
-
1953
- 1953-06-19 DE DESCH12809A patent/DE955279C/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1155536B (en) * | 1960-01-28 | 1963-10-10 | Siemens Ag Albis | Device for setting changeable electrical circuit means, in particular for tuning resonance circuits in high-frequency technology |
DE1179777B (en) * | 1962-01-29 | 1964-10-15 | Siemens Ag | Worm gear |
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