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Mechanisches, stufenloses Übersetzungsgetriebe
Gegenstand der Erfindung ist ein mechanisches, stufenloses Übersetzungsgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine sich dem aufgezwungenen Drehmoment automatisch anpassende Drehbewegung, welches Getriebe mindestens zwei Aggregate mit mindestens je einer exzentrisch gelagerten, umlaufenden Masse aufweist, die einen Bestandteil je eines schwingenden Systems bildet, das die Schwingungen über Einwegkupplungen auf die Abtriebswelle überträgt, wobei die Massen der beiden Aggregate um 900 phasenverschobene Schwingungen erzeugen.
Solche Getriebe sind bereits mehrfach bekanntgeworden. Alle bisher bekannten Bauarten haben jedoch den Nachteil, dass bei gleichförmigem Antrieb der Antriebswelle die Drehbewegung der Abtriebswelle in beträchtlichem Masse ungleichförmig ist. Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, diese Ungleichförmigkeit durch Einbau einer ringförmig um die Antriebswelle angeordneten Schraubenfeder auszugleichen. Diese Massnahme befriedigt jedoch nicht, da die ausgleichende Wirkung je nach der Grösse des übertra- genen Drehmomentes stark schwankt. Dieser Nachteil ist beim Getriebe nach der Erfindung behoben.
Erfindungsgemäss ist zwecks Umwandlung der Schwingungen in eine mindestens angenähert gleichförmige, kontinuierliche Drehbewegung zwischen den Einwegkupplungen und der Abtriebswelle ein Planetengetriebe angeordnet.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen eines stufenlosen Übersetzungsgetriebes gemäss der Erfindung schematisch dargestellt, u. zw. zeigt : Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erste Aus-
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2Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform, und Fig. 5 stellt einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4 dar.
Das Getriebe gemäss den Fig. 1-3 umfasst ein Gehäuse : 14, das beim dargestellten Beispiel zwei gleichartig ausgebildete Aggregate enthält. Zum Antrieb beider Aggregate dient eine im Gehäuse 14 gelagerte Antriebswelle 1, die zwei mit ihr drehfest verbundene Zahnräder 2 trägt. Drehbar auf der erwähnten Welle 1 sitzen Schwingen 6, die paarweise miteinander durch je zwei parallele Verbindungsachsen 5 miteinander verbunden sind. Zwei Schwingen 6 mit den beiden zugehörigen Verbindungsachsen 5 bilden einen Teil eines schwingenden Systems in jedem der erwähnten Aggregate. Um die Achsen 5 sind Fliehgewichte 3 drehbar gelagert. Diese Fliehgewichte sind auf einer Längsseite mit je einem Zahnrad 4 fest verbunden. Die beiden Zahnräder 4 eines jeden Aggregates kämmen mit dem zugeordneten Zahnrad 2.
Eine Drehung des letzteren hat somit eine Drehung der Fliehgewichte 3 um die Achsen 5 zur Folge. Wie in der Zeichnung schematisch angedeutet, sind die Fliehgewichte eines jeden Aggregates um 180 in bezug aufeinander versetzt. Die Fliehgewichte jedes Aggregates sind um 900 in bezug auf die daneben angeordneten Fliehgewichte des andern Aggregates angeordnet.
Die Schwingen 6 weisen je einen Zahnkamm 15 auf. Die Verzahnungen 15 kämmen mit einem Zahnsegment 17 eines Aussenringes 8 einer Freilauf-Schaltkupplung 9. Der Innenring dieser Kupplung sitzt drehfest auf der Welle 10 (rechtes Aggregat in Fig. 1), bzw. der Aussenwelle 11 (linkes Aggregat in Fig. 1).
Die Verzahnungen der rechten (Fig. I) Schwingen 6 kämmen nicht unmittelbar mit dem Aussenring 8 der ihnen zugeordneten Kupplungen 9, sondern über je ein Zwischenrad 7.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind dabei die Kupplungen 9 der beiden Aggregate derart ausgebildet, dass die Wellen 10 bzw. 11 in entgegengesetztem Sinne verdreht werden. Die Drehrichtungen sind durch die in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile angedeutet. Die beiden Wellen 10, 11 wirken nun auf ein Planetengetriebe 12. Die Abtriebswelle desselben ist mit 13 bezeichnet.
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Der Antrieb erfolgt über die Welle 1 und die Zahnräder 2, welch letztere die Fliehgewichte 3 in
Drehung versetzen. Bei Drehung der Fliehgewichte 3 wechseln die Fliehkräfte in bezug auf die Welle 1 derart, dass sie das Schwingungssystem in sinusartige Pendelbewegung versetzen, deren Frequenz gleich der Drehzahl der Fliehgewichte und deren Amplitude abhängig ist vom Radius r des Schwerpunktabstan- des S der Fliehgewichte der Massen, die hin und her bewegt werden und der Dämpfung, die der Schwin- gungsbewegung entgegengesetzt wird. Die Fliehkraftgewichte 3 der beiden Schwingungssysteme sind, wie erwähnt, so angeordnet, dass die beiden Pendelbewegungen um 900 phasenverschoben sind.
Durch die Pendelbewegungen der Schwingungssysteme werden die Wellen 10 und 11 über die Freilaufkupplungen 9 in eine kontinuierliche sinusartige Drehbewegung versetzt, die im Planetengetriebe 12 vereinigt eine kontinuierliche gleichmässige Abtriebsdrehzahl an der Abtriebswelle 13 ergeben.
Je nach dem Drehmoment, das der Abtriebswelle aufgezwungen wird, stellt sich die Amplitude der Pendelbewegung der Schwingungssysteme ein. Bei grösserem Drehmoment wird die Amplitude kleiner und bei kleinerem Drehmoment grösser. Dementsprechend reduziert oder vergrössert sich die Abtriebsdrehzahl der Welle 13, d. h. die Abgangsdrehzahl passt sich automatisch dem aufgezwungenen Drehmoment an, ohne dass die Antriebsdrehzahl der Welle 1 geändert wird.
Auch die Leistungsabgabe bleibt über einem grossen Drehzahlbereich angenähert konstant. Bei Abtriebsdrehzahl 0 ist dasDrehmoment am grössten. Die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors jedoch gleich Null.
Werden ganz bestimmte Abtrebsdrehzah1en verlangt, dann werden die beiden Schwingungssysteme durch einstellbare Exzenter ersetzt, die ihre Exzenterbewegung auf die Freilaufschaltkupplungen übertragen.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Bild der periodischen Schaltbewegung im Geschwindigkeits-Zeitdiagramm sinusförmig. Dies muss nicht unbedingt der Fall sein. Auch ein sinusartiges Diagramm würde genügen. Von wesentlichem Vorteil ist es aber, wenn im erwähnten Geschwindigkeitszeitdiagramm die auf-und die absteigenden Äste der Kurve symmetrisch zur Geschwindigkeitsachse bzw. zu parallel zu derselben verlaufenden Ordinaten sind.
Während beim beschriebenen Ausführungsbeispiel jedes Aggregat zwei umlaufende Massen 3 aufweist, wäre es auch möglich, nur eine oder aber mehr als zwei Massen in jedem Aggregat vorzusehen.
Statt die periodischen Schaltbewegungen durch umlaufende Massen zu erzeugen, könnten auch starre, mechanische, hydraulische, elektrische oder pneumatische Mittel vorgesehen sein. Als Beispiel für mechanische Mittel seien beispielsweise Kurvenscheiben und Ellipsenräder genannt.
Die Antriebsbewegung kann entweder gleichförmig oder ungleichförmig sein.
Das beschriebene Getriebe kann mit Vorteil für die Übertragung der motorischen Leistung von Kraftfahrzeugen auf die Triebräder verwendet werden.
Das Übersetzungsgetriebe gemäss der Variante nach den Fig. 4 und 5 stellt eigentlich eine konstruk- tive Umkehrung der Ausführung nach den Fig. 1-3 dar, wobei eine gedrängtere Konstruktion bzw. bei gleichem Bauvolumen die Übertragung einer grösseren Leistung möglich ist. Der Antrieb erfolgt über das mit der Antriebswelle 21 fest verbundene Umlaufgehäuse 22, das im stationären Gehäuse 31 drehbar gelagert ist. Im Umlaufgehäuse 22 sind zwei Gruppen Schwingungselemente, bestehend aus einem oder mehreren Fliehgewichten 23, drehbar gelagert. Diese beiden Gruppen, die je um 90 gegeneinander versetzt angeordnet sind, bilden je ein Schwingungssystem. Mit den Fliehgewichten 23 sind die Zahnräder 24 fest verbunden, die direkt bzw. über die Zwischenräder 25 mit den verzahnten Aussenringen der Freilaufkupplungen 26 in Eingriff stehen.
Beim Drehen des Umlaufgehäuses 22 werden auch die Fliehgewichte 23 in Drehung versetzt und erzeugen dabei eine periodische Pendelbewegung der Aussenringe der Freilaufkupplungen 26, die diese in eine fortschreitende periodische Bewegung auf die Wellen 27 und 28 übertragen. Im Planetengetriebe 29 werden nun diese um 900 phasenverschobenen periodischen Bewegungen ad-
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kontinuierliche Drehbewegung ausfahrt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 30 ist bei konstanter Antriebsdrehzahl der Welle 21 abhängig von der Schwingungsweite der Aussenringe der Freilaufkupplungen 26und diese vom Widerstand, der durch das aufgezwungene Drehmoment an der Antriebswelle der Schwingung entgegengesetzt wird.
An Stelle eines Umlaufgehäuses könnte auch ein umlaufender Rahmen od. dgl. vorgesehen sein.
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