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Dokumentenidentifikation DE3612181A1 16.10.1986
Titel Stufenlos einstellbares Wälzgetriebe
Anmelder Weinandy, Wolf-Peter, Dipl.-Ing., 6101 Modautal, DE
Erfinder Weinandy, Wolf-Peter, Dipl.-Ing., 6101 Modautal, DE
Vertreter Schmetz, B., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 5100 Aachen
DE-Anmeldedatum 11.04.1986
DE-Aktenzeichen 3612181
Offenlegungstag 16.10.1986
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.10.1986
IPC-Hauptklasse F16H 15/28

Beschreibung[de]

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares Wälzgetriebe, welches eine angetriebene Drehscheibe, eine mit deren Oberfläche in reibungsschlüssigem sowie verstellbarem Eingriff stehende Wälzvorrichtung sowie eine von dieser Wälzvorrichtung betätigte Abtriebswelle aufweist.

Derartige Wälzgetriebe sind bekannt; vergl. "Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau", 15. Auflage 1986, S. 447-451. Bei den bekannten Wälzgetrieben weist die mit der Oberfläche der Drehscheibe in reibungsschlüssigem sowie verstellbarem Eingriff stehende Wälzvorrichtung als Wälzkörper eine Kugel oder eine Rolle auf. Mittels dieser Kugel oder Rolle wird die Antriebsbewegung durch Reibungsschluß von der angetriebenen Drehscheibe auf eine weitere Drehscheibe bzw. einen Drehteller übertragen, mit dem die Abtriebswelle verbunden ist. Infolgedessen läuft bei den bekannten Wälzgetrieben der Leistungsfluß nacheinander über zwei Reibstellen.

Bei den bekannten Wälzgetrieben treten Rutschbewegungen von Teilen der Oberfläche ihrer Wälzkörper mit Bezug auf Teile der Oberfläche der Drehscheibe bzw. Drehteller, mit denen sie in reibungsschlüssigem Eingriff stehen, auf. Dies hat einen Wälzschlupf zur Folge, durch den sowohl das Übersetzungsverhältnis als auch der Wirkungsgrad der bekannten Getriebe beeinträchtigt werden. Außerdem ergibt sich durch diesen Wälzschlupf ein verhältnismäßig großer Reibungsverschleiß der miteinander in reibungsschlüssigem Eingriff stehenden Getriebeteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenlos einstellbares Wälzgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem kein oder nahezu kein Wälzschlupf auftritt und bei dem der Leistungsfluß lediglich über eine Reibstelle läuft.

Hierzu sieht die Erfindung ein stufenlos einstellbares Wälzgetriebe vor, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Wälzgetriebe wird ein Wälzschlupf vollständig oder nahezu vollständig dadurch vermieden, daß die Kugelschichtkörper seiner Wälzvorrichtung auf der Oberfläche der angetriebenen Drehscheibe lediglich reine Abwälzbewegungen, aber keine Rutschbewegungen ausführen. Ferner entfällt bei dem neuen Wälzgetriebe eine zweite Reibstelle in dem Leistungsfluß dadurch, daß die Abtriebswelle mit dem Halter eines der Kugelschichtkörper der Wälzvorrichtung in formschlüssiger Drehverbindung steht.

Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen stufenlos einstellbaren Wälzgetriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Die sich auf die Anordnung, Führung und Verstellung der Wälzvorrichtung beziehenden Merkmale ermöglichen dabei unter anderem, mit dem erfindungsgemäßen Getriebe bei entsprechender Einstellung der Wälzvorrichtung eine Bewegungsumkehrung zu bewerkstelligen.

In den beigefügten Zeichnungen sind ein erfindungsgemäßes Getriebe sowie seine Wälzvorrichtung beispielsweise sowie schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen: Fig. 1 ein Getriebe mit Bewegungsumkehr in Seitenansicht, Fig. 2 das gleiche Getriebe in Draufsicht, Fig. 3 die Wälzvorrichtung des Getriebes in Draufsicht, Fig. 4 die Wälzvorrichtung des Getriebes in Endansicht und Fig. 5 die Wälzvorrichtung des Getriebes in Seitenansicht sowie größerem Maßstab.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Getriebe mit Bewegungsumkehrung weist innerhalb eines Gehäuses 81 eine Drehscheibe 82 auf, zu deren Antrieb ein ebenfalls in dem Gehäuse 81 angeordneter Antriebsmotor 83 sowie eine mit diesem verbundene Antriebswelle 84 dienen. Weiterhin besitzt das Getriebe eine Wälzvorrichtung 85 mit einem Halte- und Führungsrahmen 86.

Mittels dieses Rahmens 86 ist die Wälzvorrichtung 85 oberhalb der Drehscheibe 82 längs Führungsstangen 87, 88 verschieblich.

Diese Stangen 87, 88 erstrecken sich in übereinstimmendem Abstand von der Oberfläche sowie der Mitte der Drehscheibe 82 parallel von der einen Endwandung 89 zu der anderen Endwandung 90 des Gehäuses 81.

Zwecks Verschiebung auf den Stangen 87, 88 ist der Rahmen 86 mit entsprechenden Führungsöffnungen 86a versehen. Abgesehen davon weist der Rahmen 86 nicht dargestellte Mittel auf, um ihn und damit die Wälzvorrichtung 85 in einer bestimmten Stellung an den Stangen 87, 88 zu arretieren.

Die Wälzvorrichtung 85 besitzt zwei einstückige Kugelschichtkörper 91, 92 sowie zur drehbaren Lagerung derselben dienende rechteckige Halter 93, 94. Die Kugelschichtkörper 91, 92 sind an ihren Haltern 93, 94 um ihre Mittelachsen y mittels sich durch sie hindurch erstreckender Drehbolzen 91a, 92a frei drehbar gelagert. Ihre Querachsen x befinden sich innerhalb der Wälzebene in versetzter sowie paralleler Anordnung.

Die Kugelschichtkörper 91, 92 besitzen übereinstimmende symmetrische Ausbildung und haben jeweils zwei gleich große Endflächen 91b, 91c bzw. 92b, 92c sowie Kugelzonenflächen 91d bzw. 92d. Die Position der Endflächen 91b, 91c bzw. 92b, 92c der Kugelschichtkörper 91, 92 gegenüber dem Kugelmittelpunkt M ist durch den Endflächenwinkel «5(Zentriwinkel) bestimmt, und zwar gemäß der Formel 00 < ob -( 1800 - 1800 n wobei n die Anzahl der Kugelschichtkörper, d.h. bei der dargestellten Wälzvorrichtung 2 ist. Dementsprechend ist bei dieser Vorrichtung der größtmögliche Winkel % von 900 vorhanden.

Der Halter 93 des Kugelschichtkörpers 91 weist an seinem der Gehäusewandung 90 zugekehrten Ende einen Drehzapfen 95 und an seinem anderen Ende einen Drehzapfen 95a auf, die zur drehbaren Lagerung des Kugelschichtkörpers 91 um dessen Querachse x dienen und hierzu in Ausnehmungen der entsprechenden Rahmenteile 96, 98 lagern. Mit dem Drehzapfen 95a ist eine zu der Querachse x koaxiale Abtriebswelle 97 verbunden, welche sich durch eine passende Ausnehmung der Gehäusewandung 89 erstreckt. Weiterhin weist der Halter 94 des Kugelschichtkörpers 92 zur drehbaren Lagerung desselben um seine Querachse x an seinen Enden Drehzapfen 99, 100 auf, die auch in entsprechenden Ausnehmungen der Rahmenteile 96, 98 drehbar gelagert sind.

Zwischen dem Halter 93 des Kugelschichtkörpers 91 und dem Rahmenteil 96 ist auf dem Drehzapfen 95 ein Kettenrad 101 befestigt. Ein entsprechendes Kettenrad 102 ist fest auf dem Drehzapfen 99 zwischen dem Halter 94 des Kugelschichtkörpers 92 und dem Rahmenteil 96 angeordnet. Um die beiden Kettenräder 101, 102 erstreckt sich eine Kette 103. Die Kette 103 ist dabei derart um die Kettenräder 101, 102 geführt, daß die Halter 93, 94 und damit die Mittelachsen y der Kugelschichtkörper 91 92 um einen Winkel Ag zueinander versetzt sind, welcher der Formel 1800 n entspricht, d.h. im vorliegenden Falle um einen Winkel von 900, der n = 2 ist.

Die Ausbildung sowie versetzte-Anordnung der Kugelschichtkörper 91, 92 bewirken, daß sich deren Kugelzonenflächen 91d, 92d bei Zusammenlegung zu der Oberfläche einer Vollkugel ergänzen.

Infolge entsprechender Bemessung befinden sich gegebenenfalls ihre Halter 93, 94 innerhalb des von den Kugelzonenflächen 91d, 92d umgebenen Vollkugelbereichs.

Die Ausbildung und Anordnung der Wälzvorrichtung 85 sowie der Führungsstangen 87, 88 für diese ist derart, daß sich ein Teil der Kugelzonenoberfläche 91d, 92d von wenigstens einem der Kugelschichtkörper 91, 92 ständig mit der oberen Fläche der Drehscheibe 82 in reibungsschlüssiger Berührung befindet. Dies sowie die Ausbildung und Anordnung der Wälzvorrichtung 85 haben zur Folge, daß sich die Kugelschichtkörper 91, 92 um ihre Querachsen x drehen, wenn von der Drehscheibe 83 eine Drehung ausgeführt wird. Abgesehen von der Drehung der Kugelschichtkörper 91, 92 um ihre Querachsen x werden von diesen dabei auch Freilaufdrehungen um ihre Mittelachsen y ausgeführt. Infolgedessen findet bei der drehenden Mitnahme der Kugelschichtkörper 91, 92 durch die Drehscheibe 82 keine Rutschreibung der Kugelschichtkörper 91, 92 auf der Drehscheibe 82 statt.

Um den reibungsschlüssigen Eingriff der Kugelschichtkörper 91, 92 mit der Oberfläche der Drehscheibe 82 zu sichern, können nicht dargestellte Anpressmittel vorgesehen sein, mittels welcher die Wälzvorrichtung 85 ständig gegen die Drehscheibe 82 gedrückt wird.

Die von der Drehscheibe 82 auf die Kugelschichtkörper 91, 92 übertragene Drehung wird von deren Abtriebswelle 97 weitergeleitet. Die Umdrehungszahl der Kugelschichtkörper 91, 92 um ihre Querachsen x und damit der Abtriebswelle 97 hängt bei konstanter Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 82 von dem Abstand ab, in dem sich die Mitte der Wälzvorrichtung 85 von der Mitte der Drehscheibe 82 befindet. Infolgedessen ist durch Verschieben der Wälzvorrichtung 85 längs der Führungsstangen 87, 88 eine stufenlose Regelung der Drehung der Abtriebswelle 97 möglich.

Führt die Drehscheibe 82 eine dem in Fig. 2 dargestellten Pfeil H entsprechende Drehung aus, so dreht sich die Abtriebswelle 97 in dem Sinne, der durch den in der gleichen Figur weiterhin eingezeichneten Pfeil J angedeutet ist, allerdings nur so lange, als sich die Mitte der Wälzvorrichtung 85 in demjenigen Bereich der Drehscheibe 82 befindet, der zwischen deren Mitte und der Gehäusewandung 89 liegt. Gelangt die Wälzvorrichtung 85 mit ihrer Mitte in übereinstimmende Lage mit der Mitte der Drehscheibe 82, so findet überhaupt keine Drehung der Abtriebswelle 97 mehr statt. Die Kugelschichtkörper 91, 92 führen dann nämlich keine Drehbewegungen um ihre Querachsen x mehr aus, sondern drehen sich nur noch im Freilauf um ihre Mittelachsen y. Schiebt man die Wälzvorrichtung 85 mit ihrer Mitte über die Mitte der Drehscheibe 82 hinaus in den Bereich, der sich zwischen der Drehscheibenmitte und der Gehäusewandung 90 befindet, so ergibt sich eine Bewegungsumkehr, die in einer Drehung der Abtriebswelle 97 entgegen dem in Fig. 2 eingezeichneten Pfeil J resultiert.

Abweichend von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das erfindungsgemäße Getriebe auch eine Wälzvorrichtung mit Kugelschichtkörpern aufweisen, die nicht einteilig, sondern zwei- oder mehrteilig ausgebildet sind und statt eines sie umgebenden Halters einen als Halter dienenden Mittelring besitzen.

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Anspruch[de]

Stufenlos einstellbares Wälzgetriebe Patentansprüche: 1. Stufenlos einstellbares Wälzgetriebe, welches eine angetriebene Drehscheibe, eine mit deren Oberfläche in reibungsschlüssigem sowie verstellbarem Eingriff stehende Wälzvorrichtung sowie eine von dieser Wälzvorrichtung betätigte Abtriebswelle aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß a) die Wälzvorrichtung (85) wenigstens zwei an Haltern (93,94) drehbar gelagerte Kugelschichtkörper (91,92) aufweist, deren Kugelzonen (91d,92d) sich bei Zusammenlegung nahezu oder vollständig zu der Oberfläche einer Vollkugel ergänzen, b) die Kugelschichtkörper (91,92) um je eine sich senkrecht zu ihren Endflächen (91b,91c;92b,92c) erstreckende Mittelachse (y) frei drehbar sind, c) die Kugelschichtkörper (91,92) weiterhin jeweils um eine durch die zugehörige Kugeläquatorebene verlaufende sowie ihre Mittelachse (y) schneidende Querachse (x) drehbar sind, d) die Position der äußeren Endflächen (91b,91c;92b,92c) der Kugelschichtkörper (91,92) durch den Endflächenwinkel (Zentriwinkel) gegenüber dem Kugelmittelpunkt (M) in Abhängigkeit von der Anzahl n der Kugelschichtkörper (91,92) gemäß der Formel 00 ( L3(~ zu 1800 - 1800 n bestimmt ist, e) die Querachsen (x) der Kugelschichtkörper (91,92) innerhalb der Wälzebene versetzt sowie parallel zueinander angeordnet sind, f) die Mittelachsen (y) benachbarter Kugelschichtkörper (91,92) um einen von der Anzahl n der Kugelschichtkörper (91,92) abhängigen Winkel gemäß der Formel 1800 n derart zueinander versetzt sind, daß sich sämtliche Mittelachsen (y) in andere Richtungen erstrecken, g) die Kugelschichtkörper (91,92) hinsichtlich Drehungen um ihre Querachsen (x) in bewegungsschlüssiger Verbindung stehen und h) die Abtriebswelle (97) mit dem Halter (93) eines der Kugelschichtkörper (91) in formschlüssiger Drehverbindung steht.

2. Wälzgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Teile (91,93;92,94) der Wälzvorrichtung (85) symmetrisch bezüglich der Zentralen der Kreisscheibenoberfläche (Sekanten durch deren Mittelpunkt) angeordnet sind und b) die Wälzvorrichtung (85) mit ihrem Mittelpunkt längs der Zentralen der Kreisscheibenoberfläche verstellbar ist.

3. Wälzgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Wälzvorrichtung (85) einen Halte- und Führungsrahmen (86) aufweist, b) die Kugelschichtkörper (91,92) mittels an ihren Haltern (93,94) befindlichen Drehzapfen (95,95a;99,100) an dem Halte- und Führungsrahmen (86) um ihre Querachsen (x) drehbar gelagert sind und c) der Halte- und Führungsrahmen (86) längs Führungsstangen (87,88) mit Bezug auf die Drehscheibenoberfläche verstellbar ist.

4. Wälzgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander liegenden Drehzapfen (95,99) benachbarter Kugelschichtkörperhalter (93,94) mit gleich ausgebildeten Kettenrädern (101,102) versehen sind und daß sich um diese Kettenräder (101,102) eine Verbindungskette (103) erstreckt.

5. Wälzgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Drehzapfen (95a) eines Kugelschichtkörperhalters (93) die Abtriebswelle (97) anschließt.







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