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Stufenloses Taumelscheiben-Wechselgetriebe
Es sind verschiedene, stufenlos arbeitende Geschwindigkeits-Wechselgetriebe bekanntgeworden, bei denen die Drehbewegung des treibenden Teiles durch einen an der Umdrehung gehinderten und von einer Taumelscheibe getragenen Taumelring in eine hin-und hergehende Bewegung von am Umfange desselben gelenkig befestigten Schubstangen umgewandelt wird, wobei die Schubstangen entweder mit Kolben verbunden sind oder über schwingende Zahnsegmente auf Freilauftriebe einwirken, wodurch die Schiebebewegung wieder in eine Drehung umgewandelt und auf die getriebene Welle übertragen wird.
Soweit bei diesen Getrieben überhaupt eine Einstellung des Hubes vorgesehen war, erfolgte diese hauptsächlich durch Neigungsänderung der Taumelscheibe gegenüber der Antriebswelle mittels durch Schwenkhebel gesteuerten Lenkern oder unter Verwendung von Kegelrädern, die auf radial zur Taumelscheibe gerichteten Verstellwellen einwirkten.
Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf ein stufenloses Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit einem gegenüber dem Gehäuse umdrehbaren Taumelring und hat eine besondere Ausgestaltung der Taumelscheibe und Einrichtung zur Hubverstellung zum Gegenstande.
Gemäss der Erfindung ist die Taumelscheibe auf der den Antrieb bewirkenden Taumelwelle lose angeordnet, aber mit ihr durch eine Kupplungseinrichtung auf Drehung verbunden, die gleichzeitig die Verdrehung der Taumelscheibe in bezug auf die Taumelwelle zwecks Änderung der Taumelscheibenneigung gestattet. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung bezieht sich darauf, dass der auf der Taumelscheibe frei drehbar angeordnete Taumelring unmittelbar mit den in Längsführungen gelagerten Schubstangen verbunden und dadurch gegen Drehung gesichert ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Wechselgetriebes veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform im Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch deren getriebenen Teil. Die zweite Ausführungsform des treibenden Teiles ist in Fig. 3 im Längsschnitt dargestellt. Schliesslich zeigen die Fig.
4 und 5 eine Ausgestaltung einer Gelenkverbindung im Längs-bzw. Querschnitt.
Wie bei den bekannten Wechselgetrieben dieser Art üblich, besteht auch das neue Getriebe aus einem treibenden Teil mit der Antreibswelle 1 und einem getriebenen Teil mit der Abtriebswelle 2. Das innere Ende der Antriebswelle 1 ist als Taumelwelle 3 schräggestellt und schliesst mit der Welle 1 einen entsprechend dem erforderlichen Hub gewählten Winkel a ein. Die Taumelscheibe 4 besitzt einen äusseren
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gelagert ist, sowie weiters eine zum Nabenring 5 schräggestellte Nabe 6, wobei der Winkel zwischen Nabe 6 und Nabenring 5 vorzugsweise dem Winkel r zwischen Antriebswelle 1 und Taumelscheibenwelle 3 gleich ist.
Wenngleich die Taumelscheibe 4 frei drehbar auf dem Wellenteil 3 angeordnet ist, soll sie sich doch ständig mit der Antriebswelle 1 mitdrehen und überdies während deren Lauf relativ zu ihr verdrehbar sein, zu welchem Zwecke die Taumelscheibe 4 an die Antriebswelle 1 durch eine Kupplung-und Verstelleinrichtung angeschlossen ist. Letztere umfasst beispielsweise im wesentlichen zwei Hülsen, von denen die eine als unverschiebbare Kupplungshülse 8 mit der Taumelscheibe 4, die andere als Gleithülse 9 mit der Antriebswelle 1 dauernd auf Drehung verbunden ist, wobei jedoch entweder beide Hülsen 8, 9 in bezug auf die Antriebswelle 1 oder eine derselben gegenüber der anderen durch Hand-oder mechanischen Antrieb verdrehbar sind.
Dies wird für den ersterwähnten Fall nach Fig. 1 dadurch erreicht, dass die zur Verbindung von Antriebswelle 1 und Kupplungshülse 8 dienende Gleithülse 9 mit einem der beiden zu vereinigenden Teile, z. B. der Kupplungshülse 8, durch achsparallele Keilnutführung 10 längsverschieblich und mit dem anderen Teil, z. B. der Welle 1, durch Schraubennutführung 11 verbunden ist. Wenn die Schraubennut 11 in der Welle 1 eingearbeitet ist, dann besitzt die Bohrung der Gleithülse 9 einen passend geformten Keil ; anderseits kann die Schraubennut 11 auch in der Gleithülse 9 und der Keil an der Welle 1 vorgesehen sein.
Die beiden Hülsen 8 und 9 können aber auch, wie bereits erwähnt, gegeneinander verdrehbar sein,
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in welchem Falle die Schraubennut 11 in der
Kupplungshülse 8, der zugehörige Keil am
Umfang der Gleithülse 9 angeordnet ist und die
Keilnutführung 10 sich zwischen Welle 1 und
Gleithülse 9 befindet. Die Längsverschiebung der Gleithülse 9 wird durch einen Hebel 12 bewerkstelligt, der in bekannter Weise mit einer Gabel in eine Ringnut der Hülse 9 eingreift. Im einfachsten Falle kann der Hebel 12 als am Gehäuse gelagerter Schwenkhebel ausgebildet sein, der in jeder Einstellage durch eine Sperre festlegbar sein muss.
Gemäss Fig. 1 ist aber eine zur Antriebswelle 1 parallel gelagerte, mit einer Handkurbel 13 ausgestattete Schraubenspindel 14 vorgesehen, durch deren Drehung der an der Schraubenmutter befestigte Hebel 12 verschoben wird.
Die drehfeste Verbindung der Kupplungshülse 8 mit der Taumelscheibe 4 wird in bevorzugter Weise, wie die zweite Ausführungsform gemäss Fig. 3 zeigt, durch ein Kardangelenk hergestellt. Diese besitzt eine an der Kupplungshülse 8 befestigte Gabel 15, die mit einem Ring 18 durch Gelenkzapfen 16 drehbar verbunden ist ; der Ring 18 ist seinerseits in einem zu dieser Lagerung senkrechten Durchmesser mittels zweier Lagerzapfen 17 im äusseren Nabenring 5 schwenkbar gelagert. Für die Funktion dieser
Drehkupplung ist es jedoch erforderlich, dass die beiden Schwenkachsen der Gelenkteile 15 und 18 durch den Schnittpunkt der Antriebs- welle 1 mit dem Wellenteil 3 verläuft.
An Stelle des Kardangelenkes kann nach Fig. 1 auch ein
Kegelradpaar 19, 20 verwendet werden, wobei der Schnittpunkt der beiden Kegelradachsen mit dem Schnittpunkt der Antriebswelle 1 und dem Wellenteil 3 zusammenfallen muss.
Die beiden ständig in Eingriff befindlichen
Kegelräder 19 und 20 sind einerseits an der
Kupplungshülse 8 und anderseits an der Taumelscheibennabe 6 angeordnet.
Zur Aufnahme der von dem Taumelring 7 abgeleiteten Schiebebewegung sind, wie bei den bekannten Getrieben dieser Art, längs des Umfanges des Taumelringes mehrere, z. B. fünf, Schubstangen 21 gleichmässig ausgeteilt, in deren Gelenkköpfen 22 die Lageraugen 23 des Ringes 7 beweglich gehalten sind. Die Schubstangen 21 sind in geeigneten Lagern 24 längsverschiebbar, in der Querrichtung jedoch unnachgiebig geführt. Um die Taumelbewegung des Ringes 7 nicht zu beeinträchtigen, sind dem Sitz der Lageraugen 23 in den Gelenkköpfen 22 fünf Freiheitsgrade gegeben. Eine derartige Gelenkverbindung veranschaulichen die Fig. 4 und 5. Im hohlzylindrischen Gelenkkopf 22 ist ein Kolben 25 querverschiebbar eingesetzt, um dessen Bolzen 26 das Lagerauge 23 des Taumelringes 7 mittels einer in ihm eingepressten, an beiden Enden vorstehenden Lagerbüchse 27 schwenkbar ist.
Der Kolben 25 weist im Bereich seiner Lageraugen für den Kolbenbolzen 26 Ringnuten auf, in welche die saugend passenden Enden der Büchse 27 etwas hineinragen. Die mit Luft oder Öl erfüllten hohlen Ringräume 28 sind wie Pufferfedern zur elastischen Aufnahme von aus der Taumelbewegung herrührenden seitlichen Stössen geeignet, wodurch ein geräusch- loser Lauf des treibenden Getriebeteiles erreicht wird.
Die Umwandlung der hin-und hergehenden
Schubstangenbewegung in eine Drehbewegung der Abtriebswelle 2 erfolgt nach grundsätzlich bekannten Konstruktionsrichtlinien. Die mit den Schubstangen 21 fest verbundenen Zahn- stangen 29 sind mit je einem der sternförmig um die Abtriebswelle 2 angeordneten Zahnräder 30 in Eingriff. Diese Zahnräder 30 haben
Freilaufnaben oder Klemmgesperre, wodurch die Schwingbewegung der Zahnräder 30 in eine gleichsinnige Drehung der Wellen 31 und der an deren inneren Enden sitzenden Kegelräder 32 umgewandelt wird. Alle fünf Kegelräder 32 wirken auf zwei lose auf der Abtriebswelle 2 sitzende, gegensinnig umlaufende Kegelräder 33 und 34, die mit einem Handhebel 35 durch eine zwischen ihnen eingebaute Klauenkupplung bekannter Art wahlweise an die Abtriebswelle 2 anschaltbar sind und diese im jeweils gewünschten Umdrehungssinne in Drehung versetzen.
In der Mittelstellung des Hebels 35 ist die Kupplung auf beiden Seiten ausser Eingriff und die Abtriebswelle im Stillstand.
Um beim Anlaufen des Getriebes unter Last ein Anwachsen des Drehmomentes an der Abtriebswelle 2 über einen zulässigen Höchstwert zu verhindern, kann in die Welle 2 eine Kupplung 36 zur Drehmomentbegrenzung eingebaut werden, wodurch das Getriebe vor Überlastung geschont wird.
Das Getriebe arbeitet folgendermassen : In der aus Fig. 1 ersichtlichen Lage der Taumelscheibe vollführt diese nur eine reine Drehaber keine Taumelbewegung, weil der äussere Nabenring 5 zur Antriebswelle 1 senkrecht steht. Der getriebene Teil mit der Welle 2 bleibt daher in Ruhe. Wird nun die Schraubenwelle 14 gedreht, dann wird die Gleithülse 9 verschoben und durch den Eingriff ihres Keiles in die Schraubennut 11 auch verdreht. Dieser Drehimpuls überträgt sich auf die Kupplungshülse 8 und mittels des Kardangelenkes 15, 18 (Fig. 3) bzw. der Kegelräder 19, 20 (Fig. 1) auf die Taumelscheibe 4, deren Neigung gegenüber der Antriebswelle 1 dadurch verändert wird. Die Neigung der Scheibe 4 bedingt schliesslich den Hub der Schubstangen 21 und damit eine Drehung der Abtriebswelle 2.
Der grösste Hub wird bei einer Relativverdrehung der Taumelscheibe um 1800 aus der Nullstellung gemäss Fig. 1 erreicht.
Durch die erfindungsgemässe Lagerung der Schubstangen 21 und Halterung der Lageraugen 23 wird der Taumelring 7 an einer Drehung gehindert, wobei die bei den bekannten Getrieben hiezu verwendeten Elemente entbehrlich sind.
Bei der Umwandlung der Schiebebewegung in die Drehbewegung der Abtriebswelle 2 er-
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gänzen sich die Impulse der einzelnen Schubstangentriebe, wodurch sich eine wellenförmige Momentenlinie ergibt, die durch die Schwungradwirkung der umlaufenden Massen noch mehr verflacht werden kann. Bei höheren Drehzahlen kann durch in Wellenrichtung symmetrische Anordnung einer zweiten, um 1800 phasen- versetzten Taumelscheibe 4 ein Massenausgleich bewirkt werden.
Die Drehzahlregelung ist auch durch einen steuerbaren, auf die Gleithülse 9 einwirkenden motorischen oder hydraulischen Antrieb durchführbar. Schliesslich ist auch eine Verstellung der Kupplungseinrichtung 8, 9 durch Drehzahländerungen der An-bzw. Abtriebswelle 1, 2 oder in Abhängigkeit von der Beanspruchung des getriebenen Maschinenteiles, der Anzugskraft des Antriebsmotores usw. denkbar. Auf diese Weise könnte beispielsweise bei Pumpen und Verdichtern eine Einstellung der Fördermenge bewirkt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stufenloses Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit einem gegenüber dem Gehäuse undrehbaren Taumelring, der auf einer Taumelscheibe drehbar sitzt und an seinem Umfange mit Schubstangen gelenkig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe auf der den Antrieb bewirkenden Taumelwelle lose angeordnet, aber mit ihr durch eine Kupplungseinrichtung auf Drehung verbunden ist, die gleichzeitig die Verdrehung der Taumelscheibe in bezug auf die Taumelwelle zwecks Änderung der Taumelscheibenneigung gestattet.
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