DEV0000103MA

DEV0000103MA - Infinitely variable gearbox

Info

Publication number: DEV0000103MA
Authority: DE
Inventors: Kurt Heidenheim/Brenz Manwart
Original assignee: JM Voith GmbH Heidenheim an der Brenz
Current assignee: Voith VZST GmbH
Publication date: 1951-04-05

Description

Pt 21046Pt 21046

PatentanmeMimg A 2071 J* M_e VoithPatent application A 2071 J * M _e Voith

Kennwort "Schaltwerksgetriebe II" Heidenheim (Brenz)Keyword "gearbox II" Heidenheim (Brenz)

Stufenlos regelbares Schaltwerksgetriebe_t.Infinitely variable gearbox _t .

Die Erfindung betrifft ein insbesondere für Werkzeugmaschinen bestimmtes, stufenlos regelbares Getriebe mit Freilauf-Schaltwerken, die durch einen Kurven- oder Kurbeltrieb mit einstellbarem Hub gesteuert werden» Bei allen bisher bekanntgewordenen Vorschlägen für solche stufenlos regelbare Getriebe mit Schaltwerken, den sogenannten Schaltvferksgetrieben_j wird die gleichförmige Drehbewegung der Antriebswelle mittels des Kurven- oder Kurbeltriebs in die Wechselbewegung von Schwinghebeln umgeformt und dann über Einwegkupplungen (kraft- oder formschlüssige Freilaufgesperre) in die gewünschte untersetzte Drehbewegung verwandelt« Zur Regelung des Übersetzungsverhältnisses wird hierbei eine Hebellänge des Kurbel- oder Kurventriebs und damit der ochwingungsausschlag an den Schaltwerken verändert. Zur Ableitung der Schwingung ist beispielsweise eine umlaufende, exzentrisch verschiebbare Scheibe mit zylindrischer Führungsfläche vorgesehen. Zur Verstellung dieser rotierenden Scheibe dient ein besonderes, verhältnismässig umständliches Verstellgetriebe, das durch die zur völligen Auswuchtung in den verschiedene« Lagen erforderlichen Mittel schwer und umfangreich wird»The invention relates to a certain particularly for machine tools, continuously variable transmission with a freewheeling switching stations which are controlled by a cam or crank drive with adjustable stroke _»j In all hitherto known proposal for such a continuously variable transmission with switching levels, the so-called Schaltvferksgetrieben uniform The rotary motion of the drive shaft is converted into the alternating motion of rocker arms by means of the cam or crank drive and then converted into the desired reduced rotary motion via one-way clutches (non-positive or positive free-wheel lock) changed on the rear derailleurs. For example, a rotating, eccentrically displaceable disk with a cylindrical guide surface is provided to divert the vibration. A special, relatively cumbersome adjustment gear is used to adjust this rotating disk, which becomes heavy and extensive due to the means required for complete balancing in the various "positions"

Diese Nachteile werden durch vorliegende Erfindung vollständig vermiedene Gemäss der Iirfindung wird die Antriebsdrehbewegung nicht wie bei den bekannten Getrieben in eine hin- und hergehende Bewegung aufgelöst und dann wieder in eine Drehbewegung zurückverwandelt. Es wird vielmehr der Hauptdrehbewegung durch die Schwinghebelschaltwerke eine weitere Drehbewegung überlagert* Die Differenz zwischen Antriebsdrehzahl und überlagerterThese disadvantages are completely avoided by the present invention the known gears are resolved into a reciprocating motion and then converted back into a rotary motion. Rather, it will be the Main rotary movement by the rocker arm switching mechanism superimposed on a further rotary movement * The difference between the drive speed and the superimposed

Drehzahl ergibt dann die AbtriebsdrehzahlDie zur Erzeugung der Schwihgungsausschlage der Schaltwerkshebel dienende exzentrisch verstellbare scheibe kann hierfür feststehend angeordnet werden, also nicht rotierend, sondern lediglich sum Zwecke der Änderung des Übersetzungsverhältnisses verschiebbar oder schwenkbar,» Die Erfindung besteht in der Anordnung eines Planetengetriebes, von dessen drei Hauptteilen der eine mit dem Antriebsmotor , der andere mit der Abtriebsvrelle und der dritte Uber ein weiteres als Überlagerungsgetriebe dienendes Planetengetriebe wiederum mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der Planetenträger dee uberlagerungsgetriebes frei drehbar angeordnet ist, während in seinen Plaretenrädern durch Sinwegkupplungen (Freilaufgesperre) Schwinghebel abgestutzt sind, deren freie Hebelenden in einer verschiebbaren, nicht umlaufenden Kreisriihrung gleiten»The speed then gives the output speed that is used to generate the oscillation deflections the eccentrically adjustable disc serving for the derailleur lever can be arranged in a fixed position, i.e. not rotating, but only for the purpose of changing the gear ratio slidable or pivotable, »The invention consists in the arrangement of a Planetary gear, of whose three main parts one with the drive motor, the other with the output shaft and the third via another Planetary gear serving as a superposition gear in turn with the drive shaft is connected, the planet carrier dee superposition gear is arranged freely rotatable, while in its planetary gears through Sinwegkupplungen (free wheel lock) rocker arms are supported, the free lever ends in a displaceable, non-revolving circle slide"

Die Anordnung kann so gewählt werden, dass die Aussenkränze der Pianetengetriabe unmittelbar .vom Antriebsmotor in einander entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden. Dies kann etwa dadurch bewirkt werden, dass die Antriebswelle senkrecht zur Hauptachse der beiden Planetengetriebe und etwa in der Liitte zwischen den beiden angeordnet wird und dass sie mittels eines auf ihr befestigten Kegelrads mit entsprechenden Verzahnungen an zwei die Aussenkränze tragenden Trommeln kämmt, während die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe auf einer gemeinsamen ^wischenwelle angeordnet sind» Das übersetzungsverhältnis zwischen Aussenkranz und Sonnenrad im Iiauptplanetengetriebe wird durch Anordnung von auf gleicher Achse sitzenden Doppelplaneten verschiedenen Durchmessers so gewählt, dass der Aussenkranz des Hauptplanetengetriebes und sein Sonnenrad mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen« Hierdurch wird erreicht, dass sich der Aussenkranz und das Sonnenrad im Überlagerungsplanetengetriebe in der gleichen Richtung drehen. Bei dieser Ausführung läuft bei stillstehender Abtriebswelle das Überlagerungsplanetengetriebe bei zentrischer Lage des Steuerrings als Ganzes ohne Sigendrehung der Planeten um. Der erreichbareThe arrangement can be chosen so that the outer rims of the Pianetengetriabe directly .from the drive motor in opposite directions Direction of rotation are driven. This can be achieved, for example, by the fact that the drive shaft is perpendicular to the main axis of the two planetary gears and is arranged approximately in the line between the two and that it is by means of a bevel gear attached to it with corresponding teeth meshes with two drums carrying the outer rings, while the sun gears of the two planetary gears are arranged on a common wiper shaft are »The transmission ratio between the outer ring and the sun gear in the main planetary gear is determined by the arrangement of those seated on the same axis Double planets of different diameters chosen so that the outer ring of the main planetary gear and its sun gear with the same speed in opposite directions Revolve direction of rotation «This ensures that the outer ring and the sun gear in the superimposed planetary gear are in the turn in the same direction. In this version, when the output shaft is at a standstill, the superposition planetary gear runs with the central position of the Control rings as a whole without rotating the planets. The achievable

β/οβ / ο

Eegelbereich der Abtriebsdrehzahl liegt zwischen O und etwa 2/3 der Antriebsdrehzahl«,The control range of the output speed is between 0 and about 2/3 of the input speed «,

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden die beiden Sonnenrader des Haupt- und des Überlagerungsplanetengetriebes starr mit der Antriebswelle verbunden, die Aussenkr'änze aber von je einer Trommel getragen; die über ein UmkehrZalmrad_i beispielsweise ein im Gehäuse gelagertes Kegelrad, zu gegenläufiger Drehung miteinander verbunden sind»According to a further proposal of the invention, the two sun gears of the main and superposition planetary gears are rigidly connected to the drive shaft, but the outer rings are each carried by a drum; which are connected to each other via a reverse gear wheel _i, for example a bevel gear mounted in the housing, to rotate in the opposite direction »

Während bei diesen ersten beiden Ausführungsmöglichkeiten die Aussenkränze der beiden Planetengetriebe in entgegengesetzter Hichtung um-Iaufen₃ sind auch noch Ausführungen möglich, bei denen die Aussenkr'änze starr miteinander verbunden sind und beispielsweise von einer gemeinsamen Trommel getragen werden. In diesem Falle muss das Hauptplanetengetriebe mit zwei Sätzen von miteinander kämmenden Planetenr'ädern versehen sein, von denen die einen zur Drehrichtungsumkehr dienen« Die die Aussenkr'änze tragende Trommel läuft dann im gleichen Sinne wie die die SonnenrMder tragende welle um. Dabei kann die Antriebswelle entweder starr mit der die beiden Aussenkr'änze tragenden Trommel oder mit der die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe tragenden Welle verbunden werden.While in these first two possible embodiments the outer rims of the two planetary gears run in opposite directions ₃ , designs are also possible in which the outer rims are rigidly connected to one another and, for example, are carried by a common drum. In this case, the main planetary gear must be provided with two sets of intermeshing planetary gears, one of which is used to reverse the direction of rotation. The drive shaft can either be rigidly connected to the drum carrying the two outer rims or to the shaft carrying the sun gears of the two planetary gears.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in den Abbildungen 1 bis 4 in verschiedenen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, von denen die der Abb₀ 1 und 3 in den Abb«, 5 und 6 noch einmal deutlicher und grösser dargestellt sind.The invention is illustrated in the drawing in Figures 1 to 4 in various embodiments schematically, of which the Figure are presented ₀ 1 and 3 in Figure "5 and 6 once again apparent and greater.

Alle in den Abbildungen 1 bis 4 gezeigten Getriebe weisen ein Hauptplanetengetriebe A und ein Überlagerungsplanetengetriebe B auf, deren Sonnenräder 1 und 2 starr miteinander verbunden sind. Die Aussenkr'änze 3 und 4 sind ebenfalls starr miteinander verbunden, oder aber sie werden gemeinsam in entgegengesetzter Richtung angetrieben« Der Planetenträger 5 des Hauptplanetengetriebes A sitzt auf der Abtriebswelle 6, während der Planetenträger 7 des Überlagerungsgetriebes B frei drehbar gelagert ist.All transmission shown in Figures 1 to 4 have a main planetary gear A and a superposition planetary gear B, their Sun gears 1 and 2 are rigidly connected to one another. The outer wreaths 3 and 4 are also rigidly connected to one another, or they become common driven in the opposite direction «The planet carrier 5 of the main planetary gear A sits on the output shaft 6, during the Planet carrier 7 of the superposition gear B is freely rotatable.

-K--K-

Nach Abb« 1 und 5 liegt die Antriebswelle 8 senkrecht zu der d;Le beiden Sonnenräder 1 und 2 tragenden Welle 9 und greift mittels eines Kegelrads 10 in entsprechende Kegelverzahnungen der beiden Trommeln 11 und 12 ein» Zur Erzielung einer übersetzung lsi vom Aussenkranz 3 zum Sonnenrad 1 sind je zwei nebeneinander liegende Planeten 13 und 14 entsprechenden Durchmessers vorgesehen.According to Figs. 1 and 5, the drive shaft 8 is perpendicular to the shaft 9 carrying the two sun gears 1 and 2 and engages by means of a bevel gear 10 in corresponding bevel gears of the two drums 11 and 12 »To achieve a transmission lsi from the outer rim 3 to the sun gear 1 two adjacent planets 13 and 14 of corresponding diameter are provided.

In den Planetenradern 15 des ■Uberlagerungsgetriebes sind die Drehzapfen der Schwinghebel 16 gelagert und Uber Freilaufgesperre 17 abgestutzt» Die Schwinghebel 16 werden durch einen zylindrischen Führungsring IS gesteuert, der aus seiner der Null-Stellung entsprechenden Kittellage in eine exzentrische Lage verschwenkt oder verschoben werden kann»The trunnions are in the planet gears 15 of the superposition gear the rocker arm 16 is supported and supported by a free-wheel lock 17 »The rocker arm 16 is controlled by a cylindrical guide ring IS, which can be pivoted or shifted from its wedge position corresponding to the zero position into an eccentric position »

Die Zersetzung im Hauptplanet engetriebe ist, wie erwähnt, so gewählt, dass bei einer Umdrehung der Trommeln 11 und 12 auch die die Sonnenräder tragende Welle 9 gerade eine Umdrehung in der entgegengesetztenAs mentioned, the decomposition in the main planetary gear is chosen so that, with one revolution of the drums 11 and 12, also the sun gears bearing shaft 9 just one turn in the opposite

Richtung ausführt, solange der Führungsring 18 zentrisch zur Hauptachse des Getriebes liegt» Das "überlagerungsplanetengetriebe läuft dann als Ganzes zusammen mit der Trommel 11 ohne Relativbewegung der einzelnen Teile gegeneinander um.Direction executes as long as the guide ring 18 is centered on the main axis of the gear »The" superimposed planetary gear then runs as a whole together with the drum 11 without relative movement of the individual parts against each other.

Der Verstellring 18, ist ein Hing, der im Gehäuse exzentrisch zur Hauptachse des Getriebes gelagert ist. Sr kann durch einen Schneckentrieb 19 um 180° verdreht werden. Die zylindrische, Führungsfläche des Verstellringa für die Schwinghebel liegt in der Null-Stellung zentrisch zur Hauptachse des Getriebes, während sie nach einer Drehung des Exzenters um 180° in die ausserste Exzentrizität kommt.The adjusting ring 18 is a hing which is mounted in the housing eccentrically to the main axis of the transmission. Sr can by a worm drive 19 can be rotated by 180 °. The cylindrical guide surface of the adjusting ring for the rocker arm is in the zero position centered on the main axis of the gearbox, while it comes into extreme eccentricity after rotating the eccentric through 180 °.

Bei einer Verdrehung des Verstellrings in eine beliebige exzentrische Lage führen die Schwinghebel bei jeder Umdrehung nacheinander je eine Schwingung aus, deren eine Hälfte über das in der einen Richtung sperrende Freilaufgesperre 17 auf das Planetenrad 15 übertragen wird, das nunmehr eine Sigendrehung ausführt und durch seinen Eingriff sowohl im Sonnenrad 2 alsWhen the adjusting ring is rotated into any eccentric position, the rocker arms each turn one after the other Vibration, one half of which is transmitted to the planetary gear 15 via the one-way locking freewheel mechanism 17, which is now a Sigendrehung executes and through its engagement both in the sun gear 2 as

auch im Aussenkranz 4 das Sonnenrad zurückdrängt. Die Umdrehimgszahl der Sonnenradwelle 9 verringert sich dadurch gegenüber der Drehzahl de3 Aussenkranzes. Diese Verringerung der Drehzahl der Sonnenradwelle 9 gegenüber der Antriebsdrehzahl bezw. der Drehzahl der Aussenkranztroinrael 11 wirkt sich auch im Hauptplanetensystem aus. Die Differenz der beiden Drehzalilen wird durch eine Bewegung der hinteren Planetenradgruppe ausgeglichen, die sich in einer nun beginnenden Drehung des Planetenträgers 5 und der mit ihm verbundenen Abtriebswelle geltend macht»also pushes back the sun gear in the outer rim 4. The number of revolutions of the sun gear shaft 9 is thereby reduced compared to the number of revolutions of the outer ring. This reduction in the speed of the sun gear shaft 9 compared to the drive speed BEZW. the speed of the outer wreath troinrael 11 has an effect also in the main planetary system. The difference between the two speeds is compensated by a movement of the rear planetary gear group, which is in a now beginning rotation of the planet carrier 5 and that connected to it Output shaft asserts "

Das in Abb_c, 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Abb_e 1 im wesentlichen dadurch, dass hier die Antriebswelle 8 mit den Sonnenrädern 1 und 2 und der die Sonnenräder tragenden Vielle 9 verbunden bezw. mit letzterer identisch ist, während die beiden Trommeln 11 und 12 Uber ein im Gehäuse gelagertes Kegelrad 20 zu gegenläufiger Bewegung miteinander verbunden sind« Die Wirkungsweise dieses Getriebes ist die gleiche wie sie anhand der Abb. 1 beschrieben wurde.The _c in Fig, shown embodiment 2 differs from the essentially in that here the drive shaft 8 to the sun gears 1 and 2 and the sun gears carrying Vielle BEZW 9 connected as shown in Fig _s. 1 is identical to the latter, while the two drums 11 and 12 are connected to one another for movement in opposite directions via a bevel gear 20 mounted in the housing.

Bei den in den Abb. 3 bezw. 6 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen werden die beiden Aussenkränze 3 und 4 der beiden Planetengetriebe von einer gemeinsamen Trommel 21 getragen, die nach Abb. 3 frei drehbar gelagert ist, während sie nach Abb. 4 mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei die gleiche Drehrichtung zwischen dem Sonnenrad 2 des Uberlagerungsplanetengetriebes und dessen Aussenkranz 4 dadurch erreicht wird, dass das Hauptplanetengetriebe A mit zwei Sätzen von miteinander kämmenden Planetenrädern 22 und 23 versehen ist.With the in Figs. 3 respectively. 6 and 4 shown embodiments, the two outer rims 3 and 4 of the two planetary gears of one common drum 21 supported, which is freely rotatably mounted according to Fig. 3, while it is connected to Fig. 4 with the drive shaft, the same direction of rotation between the sun gear 2 of the superimposed planetary gear and its outer ring 4 is achieved in that the main planetary gear A with two sets of meshing planetary gears 22 and 23 is provided.

Bei einer solchen Ausführung ist die Übersetzung im Haupt planet engetriebe so, dass.die Aussenkranstrommel 21 bei einer Umdrehung der Antriebswelle (Abb. 3 und 6) bezw. die Sonnenradwelle 9 bei einer Umdrehung der Aussenkranztrommel 21 (Abb. 4) eine von 1 verschiedene Drehzahl hat, Infolgedessen werden hier die Planeten 15 des ti berlagerungs get rieb e s mit einer gewissen geringen Geschwindigkeit umlaufen. Damit hierbei die Abtriebswelle 6 in der Null-Stellung der Steuerscheibe 18« stillsteht, muss die Führungs-In such an embodiment, the gear ratio in the main planetary gear is so that the outer crane drum 21 during one revolution of the drive shaft (Fig. 3 and 6) respectively. the sun gear shaft 9 with one revolution of the outer rim drum 21 (Fig. 4) has a speed different from 1, as a result Here the planets 15 of the superposition gear drive revolve at a certain low speed. So here the output shaft 6 stands still in the zero position of the control disk 18 «, the guide

fläche der Steuerscheibe in der Kuli-Stellung in einer gewissen Exzentrizität liegen, die gerade so gross ist, dass die den Schwinghebeln aufgedrückten Schwingungen durch den zusätzlichen Drehimpuls, den sie dem Aussenkranz 21 bezw. dem Sonnenrad 2 erteilen, gerade den Drehzahlunterschied zwischen Aussenkranz und Scnnenrad ausgleichen«surface of the control disk in the pen position in a certain eccentricity that is just big enough that the vibrations pressed on the rocker arms by the additional angular momentum that they give to the outer rim 21 and give the sun gear 2, just compensate for the difference in speed between the outer rim and the inner gear «

Zur Drehzahlregelung wird nun die Steuerscheibe weiter verschoben oder verschwenkt und durch die hierdurch erzielten stärkeren Schwingungsausschl'äge der Schwinghebel dem Aussenkranz bezw» dem Sonnenrad eine entsprechend grössere Drehbewegung 'überlagert, die sich dann in einer Drehung der Abtriebswelle auswirkt. Iiit einer solchen Einrichtung kann der Hegelbereich beliebig verlegt werden.To regulate the speed, the control disk is now shifted or swiveled further and due to the stronger oscillation deflections achieved in this way the rocker arm superimposes a correspondingly larger rotational movement on the outer ring or the sun gear, which then turns into one rotation the output shaft. With such a facility, the Hegel area can be laid at will.

KachAbb«, 6 ist die Steuerscheibe 18' nicht als Sxzenter_j sondern als inner, und aussenjzylindrischer King ausgebildet, und nicht verschwenkbar wie nach Abb. 5, sondern lediglich mittels einer im Gehäuse 24 abgestützten Spindel 25 auf einem Durchmesser verschiebbar ausgeführt.6, the control disk 18 'is not designed as an eccentric _j but as an inner and outer cylindrical king, and not pivotable as shown in Fig. 5, but only designed to be displaceable over a diameter by means of a spindle 25 supported in the housing 24.

Heidenheim (Brenz), den 24.Oktober 1949.Heidenheim (Brenz), October 24, 1949.

I PLW
•K/be.I PLW
• K / be.

Claims

Claims.

1.) Infinitely variable transmission with freewheeling gear mechanisms and adjustable cam or crank drive, especially for. Machine tools, characterized by a planetary gear (A), of whose three main parts (1, 3, 5) of _t a with the Antidebsmotor (B) and the other to the output shaft (6) and the third via another as superposition gear serving planetary gear (3 ) is in turn connected to the drive shaft, the planet carrier (7) of the superposition gear being arranged to be freely rotatable, while its planet gears (15) are supported by one-way clutches (freewheel lock) (17) swinging levers (16), the free lever ends of which are supported in a displaceable, non-revolving circular guide (18 and 18 ') slide.

2 «,). Infinitely variable transmission according to claim 1, characterized in that the drive shaft (8) is perpendicular to the main axis of the two. Planetary gear (A and Β) and is arranged approximately in the middle between these two and by means of a bevel gear (10) drives two drums (U and 12) carrying the outer rims (3 and 4) of the two planetary gears © in opposite directions of rotation, while the 3 sun gears (1 and 2} sit on a common intermediate shaft (9) (Fig. ₀ 1 and 5) -

3 ») continuously variable transmission according to claim 1, characterized“ that the two outer crane drums (11 and 12) 'are connected to each other via a reversing gear (20) mounted on a housing, while the drive shaft (S) with which the two ^ oruierjräder bearing shaft is connected, bez »* directly the two, ^ onnenraleir (1 and 2) carries (Fig; 2).

4.) Infinitely variable transmission Hach claims 1 and 2 or 3, characterized in that the translation in the main planetary gear through adjacent xsad rigid Eiiteinanier Terbundene planet gears (13 and 14) different diameter rs is selected equal to 1 s 1,

5.) 3tviienlos controllable transmission according to claim I _i characterized,

that the two outer rings (3 and 4) are carried by a drum (21) which is concentric to the drive shaft and that the main planetary gear is provided with two sets of meshing planet gears of the same diameter (22 and 23) (Fig. 3, 6 and 4) *

6.) Infinitely variable transmission according to claim 5 »characterized in that

that the sun gears (1 and 2) of the two planetary gears sit on the drive shaft 8. (Fig. 3 and 6).

7.) Infinitely variable transmission according to claim 5, characterized in that

that the door play (21) carrying the outer rim is rigidly connected to the drive shaft (8) (Fig _e 4) ·.

8.) continuously variable transmission according to claims 1 to 7, gekennzeich- ^

net by a rotating or swiveling mounted center disk (16) as a guide disk for the rocker arm (16) (Fig, 5).

9 «) continuously variable transmission according to claims 1 to 7, characterized by a 2 ^ 1 ± ndrisc & en guide ring (18 ' } for the rocker arm (16) (Fig. 6), which can be displaced over a diameter.

Heidenheim (Brens) _i dea 24 »October 1949th

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UU / De.