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Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Gegenstand der Erfindung ist ein Geschwindigkeitswechselgetriebe für alle Anwendungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Gemäss der Erfindung kann das Wechselgetriebe sowohl als Übersetzungs-als auch als Untersetzungsgetriebe mit kontinuierlieh veränderlichem Übersetzungs (Unter- setzungs) verhältnis gebaut werden. Das Getriebe ist hiebei äusserst einfach ausgebildet und kann ebenso von Hand wie auch selbsttätig sehr leicht bedient werden.
Die Erfindung ist im wesentlichen durch die nachstehenden Merkmale gekennzeichnet :
1. Ein Übersetzungsgetriebe, dessen Hauptteile aus zwei zueinander parallelen kreisförmigen Scheiben besteht, von welchen eine auf der treibenden Welle, die andere auf der zu ihr parallelen, angetriebenen Welle befestigt ist. Die einander gegenüberliegenden Flächen der Scheiben tragen Leitkurven bestimmter Form, mit welchen geeignete Glieder in Eingriff stehen, welche die treibende
Scheibe mit der angetriebenen Scheibe derart verbinden, dass die Drehung der ersten die der zweiten bestimmt, wobei die Winkelgeschwindigkeit der angetriebenen Scheibe in bezug auf die der antreibenden Scheibe vom Abstand der Achse der treibenden gegenüber der Achse der angetriebenen Welle abhängt.
2. In einer besonderen Ausführung sind die Leitkurven der einen Scheibe radial gerichtet, während die der andern Scheibe zu der Welle konzentrische Kreise sind.
3. Die Vereinigung mehrere Grundgetriebe der unter 1. oder 2. angeführten Art zu einem Wechselgetriebe, dessen angetriebene Welle in der Verlängerung der treibenden Welle liegt.
4. Die Vereinigung eines oder mehrerer Grundgetriebe mit Differentialgetrieben, die auch die Untersetzung mit stetiger Änderung des Untersetzungsverhältnisses ermöglicht.
Zur Erläuterung der Erfindung werden zunächst die wesentlichen Einzelteile gesondert, in allgemeiner Form, und danach die geeigneten Kombinationen dieser Einzelteile und schliesslich deren Anwendung bei einem Geschwindigkeitswechselgetriebe für Kraftfahrzeuge beispielsweise beschrieben.
Die Einrichtung nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus zwei Arten von Geschwindig- keitsübersetzungsgetrieben, deren Übersetzung'm stetig zwischen den Werten und k verändert werden kann, wobei k grösser als 1 ist.
In den Zeichnungen veranschaulichen die Fig. l, 2, 3 und 6,7, 8 schematisch je ein Ausführungsbeispiel der beiden erfindungsgemässen Grundgetriebe.
Die treibende Welle ist mit Ai, die angetriebene Welle mit A2 bezeichnet. vi und V2 sind die
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stetig zwischen 0 und il geändert werden.
Mit P, und P2 sind zwei kreisförmige Scheiben bezeichnet, die in zwei zueinander parallelen Ebenen nahe beieinander liegen und senkrecht zu den Wellen Al und A2 stehen. Die Scheiben PI und P2 sind auf den einander gegenüberliegenden Enden der Wellen Al und A2 zentrisch befestigt.
Mit c, c', e".... sind n Leitkurven bezeichnet, die in der Ebene einer die beiden Scheiben PI
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in der Ebene der Scheibe PI und die Punkte a2, a2, a"2 in der Ebene der Scheibe PO liegen. Die beiden Punkte einer und derselben Gruppe liegen auf derselben Parallele zu den Wellen Al, A2 und sind qtarr untereinander verbunden. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der besonderen Art
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u. zw. für die beiden nachstehenden Fälle betrachtet : a) Grundlegende Übersetzungsgetriebe erster Art. Die Kurven c1, c', e"... liegen auf der Scheibe Pl (Fig. 1, 2,3).
Es sei O2 ein Kreis auf der Scheibe P2 zentrisch zu A2 und mit dem Halbmesser r > d.
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mit einer Winkelgeschwindigkeit um A2 verschieben, die kleiner oder höchstens gleich der Winkelgeschwindigkeit r2 der Scheibe P2 ist.
Ist n=l (Fig. 2), dann nimmt die mit der Winkelgeschwindigkeit VI umlaufende Scheibe PI die Scheibe P2 durch die Vermittlung einer einzigen Gruppe von zwei Punkten, z. B. a1, a2 mit. Ist
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dann Al wieder nähert und der auf dem Kreis O2 festliegende Punkt a2 nimmt die Scheibe P2 mit der Winkelgeschwindigkeit V2 mit. Während einer Umdrehung der Scheibe P1 macht die Scheibe P2 gleich-
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jener Punktgruppe mit, die der Scheibe P2 gerade die grösste Winkelgeschwindigkeit v1 erteilt, d. h. durch Vermittlung der Gruppe, die jeweils am weitesten von A1 entfernt ist.
Im gleichen Augenblick durchlaufen die Punkte a2, a'2, a"2 .... der andern Al näher liegenden Gruppen frei die Kreislinie O2 mit einer Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Welle A2, die kleiner ist als t". Die Scheibe ? i nimmt also bei x > 0 die Scheibe P2 mit einer Geschwindigkeit mit, die stets grösser als Vl ist und während einer Umdrehung von Pl erfolgt die Mitnahme der Scheibe P2 nacheinander durch jede der K-Punktgruppen.
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befinden sich auf der Scheibe P2 (Fig. 6,7 und 8).
Mit O1 ist ein Kreis bezeichnet, der auf der Scheibe P1 zentrisch zu A1 liegt und den Halb- messer d hat.
Die Scheiben PI und P2 sind untereinander durch die nachstehenden n Verbindungen vereinigt :
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schieben, die grösser oder zumindest gleich der Winkelgeschwindigkeit v1 der Scheibe PI ist.
Für den Wert n = 1 (Fig. 7) nimmt die Scheibe Pi, die mit der Winkelgeschwindigkeit v1 umläuft, die Scheibe P2 durch Vermittlung einer einzigen Gruppe von Punkten, z. B. al, (12'mit. Der Punkt al, der auf dem Kreis olfest1iegt, wird durch die Scheibe PI mitgenommen und für den Wert x > 0 nimmt
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der Punkt A2 die Scheibe P2 mit der Winkelgeschwindigkeit v mit, indem er die Kur ve e derart beschreibt, dass er sich nacheinander der Welle a nähert und von dieser entfernt.
Während eines Umlaufes der Scheibe Pi führt die Scheibe P2 gleichfalls eine Umdrehung aus, aber ihre Winkelgeschwindigkeit v2, die sich im umgekehrten Sinne mit dem Abstand von a2 bis A2 = 12 ändert, ist nacheinander kleiner, gleich und grösser als 1'1.
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treibenden Scheibe spielt, diese in der im Abschnitte a auseinandergesetzten Weise auf dem Kreise O1 mit, u. zw. mit Winkelgeschwindigkeiten um die Welle Al, die höher sind als die der in Eingriff stehenden Gruppe.
Die Scheibe P, nimmt also für den Wert x > 0 die Scheibe P2 mit einer Geschwindigkeit v2 mit, diestets grösser als v1 ist und während einer Umdrehung der Scheibe P2 erfolgt die Mitnahme nacheinander durch jede der M-Punktgruppen.
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kennzeichen der Erfindung. Diese betrifft aber auch die Anwendung und Vereinigung der nachstehend angeführten Mittel, nämlich die Vereinigung mehrerer Übersetzungsgrundgetriebe, die hintereinander angeordnet sind und die Vereinigung einer oder mehrerer dieser Getriebe mit Differentialgetrieben.
Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen schematisch ein Ausführungsbeispiel der Kombination mehrerer Übersetzungsgrundgetriebe in Reihe, wobei in diesem Falle zwei Übersetzungsgetriebe angenommen sind. Diese Einrichtung ermöglicht es im besonderen, die treibende und die angetriebene Welle so anzuordnen, dass die eine dauernd in der Verlängerung der andern liegt. Sie ermöglicht auch periodische Schwankungen der Geschwindigkeit der angetriebenen Welle mit einer Amplitude, die kleiner als die jedes für sich betrachteten Übersetzungsgrundgetriebes ist.
Es seien M und MI zwei Übersetzungsgetriebe, die hintereinander geschaltet sind. Ihre Übersetzungen m und m'erreichen ihre Höchstwerte k und k'beim gleichen Abstand d zwischen ihren Wellen.
Die beiden Scheiben des Getriebes M sind mit P1 und P2 bezeichnet, die Scheiben des Getriebes M' mit P'l und P'. Die treibende Welle Al ist fest mit der Scheibe Pl verbunden und die getriebene Welle Au mit der Scheibe P'2. Die Scheiben P2 und P'l sind untereinander fest verbunden und zentrisch auf einer parallel zu den Wellen A1, A2 liegenden Zwischenwelle B angeordnet
Es bezeichnen v1 die Winkelgeschwindigkeit von , = = m Vl die Winkelgeschwindigkeiten von P2 und P'l um die Achse B und v'2 = m.m'.v1 die Winkelgeschwindigkeit der Welle A2.
Wenn die Wellen A1 und-4, dauernd in der Verlängerung zueinander bleiben, dann erhält man die Änderung der Übersetzungen n und m', indem man den Abstand x der Welle B von den Wellen und
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einigt, jedoch ständig entgegengesetzt zueinander. Die periodischen Schwankungen von V'2 werden daher eine Amplitude haben, die verhältnismässig kleiner ist als die jedes Grundgetriebes für sich.
Das ergibt sich übrigens auch aus den Fig. 5 und 10.
Fig. 13 zeigt schematisch die Vereinigung der beschriebenen Getriebe mit Differentialgetrieben.
Diese Vereinigung ermöglicht es namentlich, ein Untersetzungsgetriebe zu schaffen, dessen Untersetzung stetig zwischen den Werten 0 und j schwanken kann, wobei j im besonderen gleich 1 sein kann.
Ein solches Getriebe ist nachstehend näher beschrieben.
Es sei T ein Differentialgetriebe mit den beiden Sonnenrädern E2, E3, und der die Planetenräder
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same Achse bezeichnet. Ein solches Getriebe ist gekennzeichnet durch eine Beziehung der Form u3-u2 = s (u1-u2), wobei s eine positive oder negative von 1 verschiedene Konstante ist. Die Drehungsgesehwindigkeit jedes der Räder E1, E2, E3 hängt somit gleichzeitig von der Geschwindigkeit der beiden andern ab und wenn zwei Räder die gleiche Geschwindigkeit haben, dann hat auch das dritte die gleiche Geschwindigkeit.
Man nehme imvorliegendenFalle 0 < : s < : l an, was stets durch eine entsprechende Wahl der Teile des Differentialgetriebes T möglich ist. Ferner sei die treibende Welle i unmittelbar mit dem Rade. Ei
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Gegenstand der Erfindung ist auch die Ausbildung eines Gesehwindigkeitsuntersetzungsgetriebes, bei dem die zuvor beschriebenen Mittel Anwendung finden. Dieses Getriebe ist in den Fig. 14-18 schematisch und lediglich beispielsweise dargestellt und zeigt eine Ausführungsform für eine Untersetzung, die stetig zwischen 0 und 1 geändert werden kann. Dieses Getriebe genügt demnach insbesondere den Bedingungen, die an ein Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge gestellt werden.
Nach Fig. 14 besteht das Getriebe aus einem Differentialgetriebe T, einem Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe U mit konstanter Untersetzung und einem Übersetzungsgetriebe M, M' mit veränderlicher Übersetzung. Es zeigt Fig. 14 einen Längsschnitt durch das Getriebe, Fig. 15 schematisch sowohl das Differentialgetriebe T als auch das Untersetzungsgetriebe U, Fig. 16 eine Seitenansicht der Scheiben mit kreisförmiger Nut der Getriebe M, M', Fig. 17 eine ähnliche Ansicht der radial genuteten Scheiben der Getriebe ill, 111', Fig. 18 in grösserem Massstabe eine Einzelheit der Verbindungsglieder zwischen den Scheiben der Getriebe M, M'.
Das Differentialgetriebe T (Fig. 14, 15) besteht aus drei äusseren Planetenradpaaren ; die die
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zuvor beschriebenen gleichartig ist, dessen Sonnenrad E'2 aber fest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist. Die die Umlaufräder tragende Scheibe E'l ist fest mit der Welle Al verbunden. Solcherart läuft das Sonnenrad E'3 stets mit einer Drehzahl um, die der halben Drehzahl der Welle Al gleich ist.
Das Übersetzungsetriebe M, M' besteht gemäss Fig. 14-18 aus zwei Übersetzungsgrundgetrieben : einem Getriebe JJ1 der zweiten und einem Getriebe M' der ersten Art. Die Scheibe Pj des
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Übersetzungsgetriebes M steht in fester Verbindung mit dem Planetenrad E'3 des Untersetzungsgetriebes U. Die Scheibe P2 des Übersetzungsgetriebes M und die Scheibe P\ des Übersetzungsgetriebes M'sind fest miteinander verbunden. Sie sind rund um ihre ideelle Achse B ausgespart, um der Welle A1 den Durchtritt zu ermöglichen. Ein mit Kugellager versehener Führungsring Germöglicht
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von der Achse der Welle A1 zwischen 0 und d verändert werden kann.
Die Fig. 14 und 17 zeigen die äusserste exzentrische Lage.
Die Scheibe P'2 des Übersetzungsgetriebes M'ist mit dem Sonnenrad E3 des Differentials T fest verbunden.
Die Kreise O1 und O'2 auf den Scheiben P1 und P'2 werden durch gleichartige Kreisnuten gebildet (Fig. 14 und 16).
Die Kurven c, c', c"... der Scheiben P2 und P', werden bei diesem Ausführungsbeispiel der
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Die Gleitstücke L bestehen einerseits aus einem Kreisringsegment, dessenAbmessungen jenen der Ringnuten in den Scheiben P1 und P'2 entsprechen, und anderseits aus einem Ansatz, dessen einander gegenüberliegende Seiten durch Teile der gleichen Kreiszylinderfläche gebildet sind. Der Durchmesser dieses Zylinders ist gleich der Breite der Nuten in den Scheiben P2 und P'1. Die Achse jedes dieser Zylinder liegt hiebei, wenn die Gleitstücke in den Nuten der Scheiben P1 und P'2 in Stellung gebracht sind, parallel zur Achse der Welle Al und in einer Entfernung 3 d von dieser Achse. Der Abstand 3 d entspricht dem Wert der Halbmesser rund R der theoretischen Kreise O1 und O's.
Die Gleitstücke L können sich frei sowohl in den Nuten der Scheiben P1 und P'2 als auch in den
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den Nuten in den Scheiben P1 und P'2 erforderlichen Bedingungen werden durch eine nur in einer Richtung wirkende Klemmvorrichtung erzielt, die einen Freilauf bildet. Das kreisförmige Ringsegment eines jeden Gleitstückes ist nämlich durch zwei Teile gebildet (Fig. 18). Der mit dem Zapfen aus einem Stück bestehende Teil weist eine zylindrische Schrägfläche auf, deren Steigungsrichtung von der Drehrichtung der Welle Al abhängt. Auf dieser Schrägfläche ist der andere Teil in Form eines Keiles
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Man erhält also auf diese Weise ein Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe, dessen Untersetzungskoeffizient in stetiger Weise zwischen 0 und 1 geändert werden kann. Die Veränderungen des Untersetzungskoeffizienten werden durch Einwirkung auf den Ring G mittels der Stange D entweder von Hand oder mittels eines gegebenenfalls selbsttätigen mechanischen Antriebes erzielt derart, dass die exzentrische Lage der Scheiben P2 und P'1 geändert werden kann.
Das Getriebe bildet einen Freilauf und wirkt nur in einer gegebenen Drehrichtung der Antriebs-
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keit drehen kann.
Das Getriebe kann durch ein Getriebe mit unmittelbarem Eingriff von beliebiger Bauart ergänzt werden.