DE1231080B

DE1231080B - Friction gear change gear with adjustable double-conical eccentric disc

Info

Publication number: DE1231080B
Application number: DEN17075A
Authority: DE
Inventors: Jenoe Ladeczky; Miklos Meszaros
Original assignee: Nikex Nehezipari Kulkereskedelmi Vallalat
Current assignee: Nikex Nehezipari Kulkereskedelmi Vallalat
Priority date: 1958-08-13
Filing date: 1959-08-10
Publication date: 1966-12-22

Description

Reibräderwechselgetriebe mit einstellbarer doppelkegeliger Exzenterscheibe Die Erfindung betrifft ein Reibräderwechselgetriebe mit einstellbarer doppelkegeliger Exzenterscheibe, die auf der treibenden Welle drehbar gelagert ist und zwischen einer raumfesten und einer axial verstellbaren Laufbahn im Eingriff steht.Friction gear change gear with adjustable double-conical eccentric disc The invention relates to a friction gear change transmission with adjustable double cone Eccentric disc, which is rotatably mounted on the driving shaft and between a spatially fixed and an axially adjustable track is in engagement.

Bei einem solchen Getriebe kann infolge der Veränderung des axialen Abstandes der innenkegeligen Flächen der Laufbahnen die Exzenterscheibe mehr oder weniger tief zwischen die innenkegeligen Flächen eindringen. Dadurch ändert sich der radiale Abstand der Eingriffsstelle und damit das übersetzungsverhältnis des Getriebes.In such a gearbox, as a result of the change in the axial Distance between the inner conical surfaces of the raceways, the eccentric disc more or penetrate less deeply between the inner conical surfaces. This changes the radial distance from the point of engagement and thus the transmission ratio of the Transmission.

Durch die USA.-Patentschrift 2 035 582 ist bereits ein derartiges Reibungsgetriebe bekannt, das allerdings infolge seines konstruktiven Aufbaus auf die übertragung nur ganz geringer Leistungen beschränkt ist, und zwar im wesentlichen dadurch, daß der exzentrisch verstellbare Zapfen der Exzenterscheibe nur einseitig gelagert ist, die Verbindung zwischen Exzenterscheibe und Getriebewelle über eine Kreuzgelenkkupplung erfolgt und die Exzenterscheibe Kegelwinkel aufweist, die einen hohen Anpreßdruck auf die Flächen der Laufbahnen erfordern. A friction gear of this type is already known from US Pat. the connection between the eccentric disk and the gear shaft is made via a universal joint coupling and the eccentric disk has taper angles that require high contact pressure on the surfaces of the raceways.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reibräderwechselgetriebe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das zur übertragung größerer Leistungen geeignet ist.The invention is based on the object of a friction gear change transmission of the type described above to create that for the transmission of larger services suitable is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kegelwinkel der Exzenterscheibe gleich groß oder kleiner sind als der Reibungswinkel der verwendeten Werkstoffe und daß die Exzenterscheibe mit der getriebenen Welle über eine hohle Gelenkwellenkupplung verbunden ist, wobei die treibende Welle einerseits im Getriebegehäuse, andererseits in der getriebenen Welle gelagert ist.This object is achieved according to the invention in that the cone angle of the eccentric disk are the same size or smaller than the friction angle of the used Materials and that the eccentric disc with the driven shaft via a hollow Cardan shaft coupling is connected, the driving shaft on the one hand in the gearbox housing, on the other hand is mounted in the driven shaft.

Weitere Merkmale der Erfindung sind, daß die axial verstellbare Laufbahn durch ein Gewinde im Getriebegehäuse geführt ist und daß an dem verstellbaren Exzenter Gegengewichte befestigt sind.Further features of the invention are that the axially adjustable track is guided through a thread in the gear housing and that on the adjustable eccentric Counterweights are attached.

Durch die erfindungsgemäße Art der Lagerung und die richtige Auswahl der Neigungswinkel der Exzenterscheibe sind die Bedingungen für e ine einwandfreie Funktion des Reibräderwechselgetriebes erfüllt. Die doppelseitige Lagerung der treibenden Welle ist zudem zur Aufnahme der bei Selbsthemmung entstehenden Kräfte besonders geeignet.Due to the type of storage according to the invention and the correct selection the angle of inclination of the eccentric disk are the conditions for a perfect Function of the friction gear change transmission fulfilled. The double-sided storage of the driving The shaft is also special for absorbing the forces that arise during self-locking suitable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 die Charakteristiken des erfindungsgemäßen Reibräderwechselgetriebes, F i g. 2 einen perspektivischen Längsschnitt durch das Getriebe, F i g. 3 das Getriebe wie in F i g. 2, jedoch in anderer Regelstellung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows F i g. 1 the characteristics of the friction gear change transmission according to the invention, FIG . 2 shows a perspective longitudinal section through the transmission, FIG. 3 the transmission as in FIG. 2, but in a different control position.

Die Charakteristiken der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in F i g. 1 veranschaulicht, in der in Funktion der Exzentrizitätsänderung die Änderungen der übersetzung, der Ausgangsdrehzahl und des Ausgangsdrehmomentes gezeigt sind. Am kennzeichnendsten ist die übersetzungskurve i, welche die Eigenschaft der Erfindung kennzeichnet, wonach nämlich das übersetzungsverhältnis von Unendlich angefangen durch den Grenzfall 1/1 geht und hierauf wiederum in Richtung Unendlich fortschreitet. Diese Eigenart sichert ein außerordentlich weites Gebiet der Verwendungsmöglichkeiten. So wird z. B. die Kupplung bei einer Verwendung bei Fahrzeugen überflüssig, ja es wird durch die sich aus dem Wesen der Erfindung ergebende Stufenlosigkeit eine Energiegleichwertigkeit erzielt, durch welche der Zugwirkungsdraht in hohem Maß erhöht wird. Weiter wird durch den den Zahngetrieben gegenüber vorhandenen günstigen mechanischen Wirkungsdraht im ganzen eine Betriebsstoffersparnis von 20 bis 25 % erzielt.The characteristics of the device according to the invention are shown in FIG. 1 illustrates, in which the changes in the gear ratio, the output speed and the output torque are shown as a function of the change in eccentricity. The most characteristic is the transmission curve i, which characterizes the property of the invention, according to which the transmission ratio starts from infinity through the limit case 1/1 and then again advances towards infinity. This peculiarity ensures an extremely wide range of possible uses. So z. B. the coupling is superfluous when used in vehicles, yes it is achieved through the infinite variability resulting from the essence of the invention, an energy equivalence, through which the tensile wire is increased to a high degree. In addition, due to the favorable mechanical action wire that is available compared to the toothed gears, overall fuel savings of 20 to 25% are achieved.

Durch die auf der Stufenlosigkeit beruhende absolute Elastizität wird eine Leistungsverminderung der Kraftmaschine bei gleichen Betriebsverhältnissen erzielt. Mit einem ähnlichen Ergebnis kann das erfindungsgemäße Getriebe auch bei der maschinellen Fertigung, insbesondere bei spanabhebenden Bearbeitungen verwendet werden. So kann z. B. bei einem Werkstück von veränderlichem Durchmesser mit den Durchniesseränderunge.n proportional mittels einer einfachen Automatik im Weg einer entsprechenden Änderung der Umläufzahl die Schneidgeschwindigkeit stets auf dem günstigsten Wert gehalten werden.Due to the absolute elasticity based on the steplessness a reduction in the power of the engine under the same operating conditions achieved. With a similar result, the invention Gearboxes also in machine production, especially in machining be used. So z. B. with a workpiece of variable diameter with the diameter changes. n proportionally by means of a simple automatic in Because of a corresponding change in the number of revolutions, the cutting speed always be kept at the cheapest value.

Eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit ist auch auf dem Gebiet der Feinmechanik mit Rücksicht darauf vorhanden, daß das erfindungsgemäße Geschwindigkeitswechselgetriebe genau und schwankungsfrei auf die zu erzielenden gewünschten übersetzungsverhältnisse eingestellt werden kann.A versatile use is also in the field of Precision mechanics with a view to the fact that the speed change gear according to the invention precisely and without fluctuations to the desired gear ratios to be achieved can be adjusted.

Aus den gezdieii - Charakteristiken geht auch hervor, daß die* Eifindung--zum Erzielen hoher Übersetzungen geeignet ist. Hieraus folgt, daß die Kraftmaschine mit hoher Umlaufzahl betrieben und demzufolge auch in kleineren Abmessungen hergestellt werden kann.."SQ kann die übersetzungsfrage der Gasturbine füi Fälirzeüke und auch die Verwendung von billigeren Elektromotoren mit einer Drehzahl von 2800 U/min usw. gelöst werden.From the gezdieii - characteristics also shows that the * Eifindung - is suitable for achieving high translations. Can be Hence it follows that the engine is operated at a high revolution number and, consequently, also produced in smaller dimensions .. "SQ can be Translation ask the gas turbine Fuei Fälirzeüke and also the use of cheaper electric motors at a speed of 2800 U / dissolved min etc.

In F i*g. 2 ist,eine. Ausführungsform des erfindungsg , emä ..Aeir Getriebes veranschaulicht. Die wesentlichen Bauteile sind: -Gehäuse 1, Eingangswelle 2, Ausgangswelle 3, verstellbarer Exzenter 4, Exzenterscheibe 5, einstellbare Laufbahn 6, Ausgleichs- bzw. hohle Gelenkwellenkupplung 7, Gegengewicht 8. In F i * g. 2 is, one. Embodiment of the erfindungsg, emä ..Aeir transmission illustrated. The essential components are: - Housing 1, input shaft 2, output shaft 3, adjustable eccentric 4, eccentric disk 5, adjustable raceway 6, compensating or hollow cardan shaft coupling 7, counterweight 8.

Die Arbeitsweise des Reibrädergetriebes ist folgende: Die Eingangswelle 2 des Getriebes wird durch die in der Zeichnung-nicht dargestellte Kraftmaschine in Drehbewegung gesetzt, die vom Charakter der Kraftmaschine abh4#igig konstant oder veränderlich sein kann, wie beispielsweise im Fall eines Elektromotors oder einer Wärmekraftmaschine. Die Welle 2 hat zwecks Übertragung des Drehmomentes an ihrem sich dem Exzenter, 4. anschließenden Teil viereckigen Querschnitt. Mit Rücksicht auf die am Mittelteil des Exzenters 4-befindliehe Bohrung und den sich derselben anpassenden Teil der Welle 2 läuft der Exzenter 4 immer gleich der Drehzahl der Eingangswelle 2 UM. Mit Rücksicht - darauf, daß der Exzenter 4 im Sinne ,seiner Arbeitsgrundbedingung längs seiner Bahn eine exzentrische Bewegung vollführt und sich die in ihm vorhandene viereckige Bohrung der Welle 2 nur längs zweier Flächen anpaßt, wohingegen sich die zu den letzteren senkrecht liegenden beiden anderen Flächen davon entfernter befinden, ist die Bewegung in dieser Richtung gesichert. Der Exzenter 4 ist innerhalb der Exzenterscheibe 5 verdrehbar gelagert, so daß zwischen beiden ein beliebiger Drehzahlunterschied entstehen kann.The operation of the friction gear is as follows: The input shaft 2 of the gear is set in rotary motion by the engine, not shown in the drawing, which can be constant or variable depending on the character of the engine, such as in the case of an electric motor or a heat engine. For the purpose of transmitting the torque, the shaft 2 has a quadrangular cross-section at its part adjoining the eccentric 4. With regard to the bore located on the central part of the eccentric 4 and the part of the shaft 2 that adapts to the same, the eccentric 4 always runs at the same speed as the speed of the input shaft 2 UM. In view - that the eccentric 4 in the sense of its work basic condition along its path performs an eccentric movement and the presence in it quadrangular bore of the shaft 2, only along two surfaces adapts, the lying to the latter perpendicular other two surfaces whereas thereof further away, movement in this direction is secured. The eccentric 4 is rotatably mounted within the eccentric disk 5 , so that any speed difference can arise between the two.

Die Rotationsehene der Exzenterscheibe 5 ist an beiden Seiten konisch und schließt sich den als Kegelringe mit gleichen Neigungswinkeln ausgebildeten Bahnen an, indem, sie längs denselben abrollt. Von der Exzenterscheibe 5 aus wird das Moment der Ausgangswelle 3 durch. die Welle bzw. hohle Gelenkwellenktipplung 7 übertragen. Die Kompensation der vom Ausmaß der Übersetzung abhängigen Umlaufexzentrizität herrührenden zentrifugalen Kraft wird durch die Gegengewichte 8 gewährleistet, deren Bewegung von einem entgegengesetzten Sinn wie der der am Umlauf teilnehmenden Massen ist, so daß die auf die Drehwelle bezügliche Resultierende Null sein wird. Infolgedessen ist die Vorrichtung dynamisch ausgeglichen und arbeitet erschütterungsfrei.The rotation tendon of the eccentric disk 5 is conical on both sides and joins the paths, which are designed as conical rings with the same angles of inclination, by rolling along them. From the eccentric 5 , the torque of the output shaft 3 is through. transmit the shaft or hollow cardan shaft tilting 7. The compensation of the centrifugal force, which depends on the extent of the translation, is ensured by the counterweights 8 , the movement of which is of a direction opposite to that of the masses participating in the revolution, so that the resultant relating to the rotary shaft will be zero. As a result, the device is dynamically balanced and works without vibrations.

F i g. 2 zeigt den Fall des unendlichen übersetzungsverhältnisses, wobei also die Exzentrizität des Umlaufes gleich Null ist. -In diesem Fall wird der Exzenter 4 durch die Welle 2 zwar gedreht, die die Ausgangswelle 3 drehende Exzenterscheibe 5 verbleibt aber in ihrer Ruhelage. Die Exzenterscheibe 5 wird nämlich durch die Laufbahnen 6 völlig umgeben, wodurch ein Umlauf der Exzenterscheibe 5 und somit auch ihr Verdrehen unmöglich wird.F i g. 2 shows the case of the infinite transmission ratio, so the eccentricity of the revolution is zero. -In this case, the eccentric 4 is rotated by the shaft 2, but the output shaft 3 rotating eccentric cam 5 remains in its rest position. The eccentric disk 5 is namely completely surrounded by the raceways 6 , whereby a rotation of the eccentric disk 5 and thus also its rotation is impossible.

In F i g. 3 ist eine Möglichkeit der Regelung des gegenseitigen Abstandes der Laufbahnen gezeigt. Die wesentlichen Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in F i g. 2. In F i g. 3 setzt sich eine der Bahnen 6 in einem mit Gewinde versehenen Hals fort, wobei sich der Hals dem gleich ausgebildeten Teil des Gehäuses 1 anschließt.In Fig. 3 shows a possibility of regulating the mutual spacing of the raceways. The essential components are provided with the same reference numerals as in FIG. 2. In Fig. 3 , one of the tracks 6 continues in a threaded neck, the neck adjoining the identically designed part of the housing 1.

Die Einstellung erfolgt durch den Hebel 9, wobei der Spalt durch eine sinngemäße Verstellung des Hebels verkleinert oder vergrößert werden kann. In einer von ihrer Grundstellung auseinandergezogenen Lage der Bahnen 6 wird die Exzenterscheibe 5 also unter der Einwirkung von Federkraft aus ihrer Grundstellung radial verstellt. Der verstellbare Exzenter 4 bewegt sich mit der Exzenterscheibe 5 in derselben Richtung und gelangt somit in eine exzentrische Lage, wodurch die Exzenterscheibe 5 zu einem Abrollen längs der Bahn 6 gezwungen wird (Planetenbewegung). Infolge der Exzentrizität fallen die Drehachsen der Eingangswelle 2 und des Exzenters 4 nicht mehr zusammen, so daß folglich das der übersetzung entsprechende Moment durch die Welle 7 der Ausgangswelle 3 übermittelt wird.The setting is made by lever 9, and the gap can be reduced or enlarged by adjusting the lever accordingly. In a position of the webs 6 drawn apart from their basic position, the eccentric disk 5 is thus adjusted radially from its basic position under the action of spring force. The adjustable eccentric 4 moves with the eccentric disk 5 in the same direction and thus comes into an eccentric position, whereby the eccentric disk 5 is forced to roll along the path 6 (planetary movement). As a result of the eccentricity, the axes of rotation of the input shaft 2 and the eccentric 4 no longer coincide, so that consequently the torque corresponding to the translation is transmitted through the shaft 7 of the output shaft 3.

Aus den geschilderten Verhältnissen geht hervor, daß durch Erhöhung der Exzentrizität zugleich die Übersetzung vermindert wird und demnach nach Durchgang der Übersetzung von 1: 1 die bisherige Drehzahlverminderung in eine Erhöhung der Drehzahl übergeht. Dies ist eine naturgetreue Folge der die Übersetzung kennzeichnenden Formel, nach der ist, wo Db der Durchmesser des Rollkreises der Exzenterscheibe 5, D" der Durchmesser des Rollkreises der Bahn 6 ist.From the described relationships it can be seen that by increasing the eccentricity, the translation is reduced at the same time and, accordingly, after passing through the translation of 1: 1, the previous reduction in speed changes into an increase in the speed. This is a natural consequence of the formula that characterizes the translation, according to which is where Db is the diameter of the pitch circle of the eccentric disk 5, D "is the diameter of the pitch circle of the track 6 .

Die Neigungswinkel der Exzenterscheibe 5 und der Bahnen 6 sind geringer als der Reibungswinkel der verwendeten Materialien, d. h. eine konisch verkeilte selbstsperrende Verbindung, was zur Folge hat, daß das bei der höheren Übersetzung in deren Funktion erhöhte Drehmoment auch durch minimale Betätigungskraft in der radialen Richtung überboten werden kann. Die Neigungswinkel der Exzenterscheibe 5 und der Bahnen 6 sind im Prinzip gleich, wobei aber ihre Durchmesser, von dem Fall einer Exzentrizität gleich Null abgesehen, nie gleich sind. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform verkleinert sich der Abrolldurchmesser der Exzenterscheibe 5 zusammen mit der Verminderung der Übersetzung und mit der Vergrößerung des Spaltes der Laufbahnen 6 durch den Hebel 9, wohingegen die Durchmesser der Abrollkegel der Laufbahnen 6 ihren konstanten Wert beibehalten. Dies bedeutet, daß die Berührungsflächen sich ohne Gleiten durch ein reines Abrollen aneinander schließen.The angles of inclination of the eccentric disc 5 and the tracks 6 are less than the angle of friction of the materials used, i.e. H. a conically wedged self-locking connection, which has the consequence that the torque, which is increased in function of the higher translation , can also be surpassed by minimal actuation force in the radial direction. The angles of inclination of the eccentric disk 5 and the tracks 6 are in principle the same, but their diameters, apart from the case of an eccentricity equal to zero, are never the same. In the embodiment according to the invention, the rolling diameter of the eccentric disk 5 is reduced together with the reduction in the translation and with the enlargement of the gap in the raceways 6 by the lever 9, whereas the diameter of the rolling cones of the raceways 6 retain their constant value. This means that the contact surfaces close to one another without sliding by simply rolling them off.

Bei den Vorrichtungen geringerer Leistung wird die zum Eindrücken der Exzenterscheibe 5 in die Bahnen 6 nötige Kraft durch eine Feder entsprechender Charakteristik oder bei größeren Vorrichtungen durch eine Servohydraulik bzw. auf elektromagnetischem Wege entfaltete Kraft geboten. Bei Verwendung beliebiger Lösungen ist es wichtig, daß durch die das Eindrücken ausführende Konstruktion die Umlaufkraft gesichert ist, die zur übertragung des in Funktion der übersetzung ändernden Momentes nötig ist.In the case of devices with lower power, the force required to press the eccentric disk 5 into the tracks 6 is provided by a spring of appropriate characteristics or, in the case of larger devices, by a servo-hydraulic or electromagnetic force. If any solution is used, it is important that the construction that executes the push-in secures the circulating force that is required to transmit the torque that changes as a function of the translation.

Claims

1. A Reibräderwechselgetriebe with adjustable doppelkegeliger eccentric disc which is rotatably mounted on the driving shaft and is between a spatially fixed and an axially displaceable race is engaged, d a d u rch g e - k ennzeichn et that the cone angle of the eccentric disc (5) are equal to or smaller than the friction angle of the materials used and that the eccentric disk is connected to the driven shaft (#) via a hollow cardan shaft coupling (7) , the driving shaft (2) on the one hand in the gear housing (1) and on the other hand in the driven one Shaft is mounted.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the axially adjustable raceway (6) is guided by a thread in the transmission housing (1). 3. Transmission according to claim 1, characterized in that counterweights (8) are attached to the adjustable eccentric (4).

Documents considered: German Patent No. 885 354; U.S. Patent Nos. 2,035,582, 2,837,937.