<Desc/Clms Page number 1>
Geschwindigkeitswechselgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, das ein einziges Umlaufsystem enthält, das die Übersetzung bzw. die Übersetzungsänderung bestimmt und aus einer ortsfesten Scheibe und aus einer auf dieser abrollenden Scheibe besteht und eine die Ausgangsleistung vom Umlaufsystem unmittelbar übertragende verschiebbare Wellenkupplung bzw. hohle Taumelwellenkupplung besitzt.
In der technischen Praxis ist die Frage des mit grossen Übersetzungsverhältnissen arbeitenden Geschwindigkeitswechselgetriebesin jeder Hinsicht noch nicht ausreichend gelöst worden. Die verbreiteten Anordnungen bestehen im allgemeinen aus der Kombination mehrerer teils gleicher, teils verschiedener
EMI1.1
EMI1.2
EMI1.3
nationen nötig. Bei Anordnungen mit Umlaufgetrieben treten verschiedene Konstruktions- oder Zahnungs- probleme aut, von der Kostspieligkeit der autgezahlte-n Anordnungen gar nicht zu sprechen. Überdies ar- beiten die aufgezählten Ausführungen nur mit gegebenen konstanten Übersetzungsverhältnissen.
Die Entwicklung der Technik bringt es mit sich, dass immer mehr Antriebe mit hohem Übersetzung- verhältnis und mit veränderlicher Übersetzung benötigt werden. Die bekannten Entwicklungen sind z. B. der hydraulische Momentenwandler, das ölhydraulische Getriebe und die verschiedenen mechanischen Variatoren. Eine weite Verbreitung derselben wurde aber in erster Linie durch die kostspielige Ausfüh- rung und überdies auch durch die Beschränktheit der umsetzbaren Leistungen verhindert.
Es sind daher Konstruktionen entwickelt worden, die ein einziges Umlaufsystem für die Übersetzung enthalten und aus einerortsfesten Scheibe und einer auf dieser abrollenden Scheibe bestehen. Bei den bisher bekannten Ausführungen berührt jedoch die Umlaufscheibe die feststehende Scheibe nur in einem Punkt, daher ist diese Konstruktion nur zur Übertragung von geringen Leistungen, z. B. von 0,5 PS geeignet.
Die Erfindung sucht nun alle oben erwähnten Nachteile zu vermeiden und besteht im wesentlichen darin, dass die ortsfeste und die auf der festen Bahn abrollende Umlaufscheibe des Geschwindigkeitsgetriebes eine konische Keilverbindung miteinander bilden, wobei mit der Antriebswelle drehfest, aber exzentrisch verschiebbar eine Umlaufscheibe verbunden ist, und die auf der ortsfesten Scheibe abrollende Scheibe auf der mit der Antriebswelle gekuppelten Scheibe drehbar und zentrisch zu dieser gelagert ist. Infolge der erfindungsgemässen konischen Keilverbindung berühren sich die Scheiben längs einer Linie oder Fläche, wodurch Leistungen von mehreren hundert PS übertragen werden können. Weitere Vorteile der Erfindung sind ein besserer Gesamtwirkungsgrad sowie eine billigere Herstellbarkeit.
Zur Erzielung einer Äuderup der gegenseitigen Lage der ortsfesten und der abrollenden Scheibe kann gemäss der Erfindung eiii Schraubgewinde aii eit. er der ortsfesten Scheibe zugeordneten und axial verschiebbaren Scheibe vorgesehen sein.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Schaubilder des Übrsetzungs-, Ausgangsdrehzahl-und Momentenverlaufes in Abhängigkeit von der Exzentrizitätsänderung ; Fig. 2 eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in axonometrischer
<Desc/Clms Page number 2>
Darstellung in einer der Exzentrizität Null entsprechenden Stellung und Fig. 3 das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ebenfalls in axonometrische Darstellung in einer der maximalen Exzentrizität ent-
EMI2.1
setzungscharakteristik i, die auf die charakteristischeste Eigenschaft der Erfindung hinweist. wonach nämlich das Übersetzungsverhältnis vom Unendlichen angefangen den Grenzfall 1/1 passiert und hierauf wiederum in Richtung des Unendlichen weiterschreitet.
Diese Eigenart sichert ein ausserordentlich weites Gebiet der Verwendungsmöglichkeiten. So z. B. wird die Kupplung bei einer Verwendung bei Fahrzeugen überflüssig und durch die sich aus dem Wesen der Erfindung ergebende Stufenlosigkeit eine Energiegleichwertigkeit erzielt, durch die der Traktionswirkungsgrad wesentlich erhöht wird. Ausserdem wird durch den gegenüber den Zahnradgetrieben günstigeren mechanischen Wirkungsgrad eine Betriebsstoffersparnis von 20 bis 25 % erzielt.
Durch die absolute Elastizität infolge der Stufenlosigkeit wird eine Leistungsverminderung der Kraftmaschine bei gleichen Betriebsverhältnissen erzielt.
Mit ähnlichem Ergebnis kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auch bei Werkzeugmaschinen, insbesondere für spanabhebende Bearbeitungen verwendet werden. So kann z. B. bei einem zu bearbeitenden Werkstück die Schnittgeschwindigkeit mittels einer einfachen Automatik stets proportional der Durchmesseränderung gehalten werden.
EMI2.2
sicht darauf, dass das erfindungsgemässe Geschwindigkeitswechselgetriebe genau und schwankungsfrei auf die gewünschten Drehzahlumsetzungsverhältnisse eingestellt werden kann.
Aus der in Fig. l veranschaulichten Charakteristik geht ferner hervor, dass die Erfindung auch zum Erzielen hoher Drehzahlübersetzungen geeignet ist. Hieraus tolgt nun, dass die Kraftmaschine mit hoher Drehzahl betrieben und demzufolge auch mit kleineren Abmessungen hergestellt werden kann. So kann die Übersctzungsfrage der Gasturbine für Fahrzeuge und auch die Verwendung von billigeren Elektromotoren mit einer Drehzahl von 2800 Umdr/min usw. gelöst werden.
Das in den Fig. 2 und 3 bzw. 4 und 5 dargestellte Gescbwindigkeitswechselgetriebe besitzt ein Gehäuse 1, das eine Lagerung für die Eingangs- bzw. Antriebswelle 2 aufweist. Die Antriebswelle 2 des Getrie-
EMI2.3
wird durch eine m der Z ichnuug mein dargestellte jxiattlaschme in Drehbewegung gesetzt, dle inAbhängigkeit von der Kraftmaschine konstant oder veränderlich sein kann, wie z. B. im Falle eines Elek- tromotors bzw. einer Wärmekraftmaschine. Mit der Antriebswelle 2 ist eine Umlaufscheibe 4 drehfest, aber exzentrisch verschiebbar verbunden. Zu diesem Zweck weist die Welle 2 im.
Bereich der Umlauf- scheibe 1- einen Abschnitt mit viereckigem Querschnitt auf, der eine ebenfalls viereckige, jedoch grössere Ausmdimung der Umlautscheibe 4 durchsetzt, Diese Anordnung bewirkt, dass sich die Umlaufscheibe 4 auf einer exzentrischen Kreisbahn bewegen kann. Der einen viereckigen Querschnitt aufweisende Teil der
Welle 2 liegt hiebei nur an zwei Flächen an den entsprechenden Flächen der Ausnehmung der Umlaufscheibe 4 an.
Auf der Umlaufscheibe 4 ist eine Umlaufscheibe 5 drehbar gelagert, die auf einer ortsfesten Bahn 6 abrollt. Zwischen den Scheiben 4 und 5 kann also ein beliebiger Drehzahlunterschied bestehen.
Der Querschnitt der abrollenden Umlaufscheibe 5 ist an beiden Seiten konisch und schliesst sich den als Kegelringe 6 ähnlichen Neigungswinkeln ausgebildeten Bahnen an, indem sie an denselben abrollt.
Von der Scheibe 5 wird das Moment auf die Ausgangswelle 3 über eine verschiebbare Wellenkupplung bzw. hohle Taumelwellenkupplung 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, als der der am Umlauf teilnehmenden Massen ist, so dass die auf die Drehwelle bezügliche Resultante Null sein wird. Die Folge davon ist, dass die Vorrichtung dynamisch ausgeglichen ist und schwankungsfrei arbeitet. Die Verstellung der Bahnen 6 und die damit verbundene Änderung der gegenseitigen Lage der ortsfesten Bahn 6 und der abrollenden Scheibe 5 wird durch einen Hebel 9 ermöglicht. Eine der Bahnen 6 weist einen mit einem Gewinde versehenen Hals auf.
In das Gewinde greift ein durch den Hebel 9 betätigtes Gegengewinde ein.
Fig. 2 und Fig. 5 zeigen den Fall des unendlichen Umsetzungsverhältnisses, wo also die Exzentrizität des Umlaufes gleich Null ist. In diesem Falle wird die Scheibe 4 durch die Welle 2 zwar gedreht, die die Ausgangswelle 3 drehende Scheibe 5 verbleibt aber in ihrer Ruhelage. Die Scheibe 5 wird nämlich durch
<Desc/Clms Page number 3>
die Laufbahnen 6 gänzlich umgeben, wodurch ein Umlauf der Scheibe 5 und somit auch deren Verdrehen unmöglich wird.
In Fig. 3 und Fig. 6 ist diejenige Stellung der Bahnen dargestellt, die einer maximalen Exzentrizität entspricht. Die Umlaufscheibe 5 wird durch die Vergrösserung des Spaltes zwischen den Bahnen 6 unter der Einwirkung der Kraft einer Feder 10 oder hydraulisch aus ihrer Grundstellung radial verstellt. Die Umlaufscheibe 4 bewegt sich mit der Scheibe 5 in derselben Richtung und gelangt somit in eine exzentrische Lage, wodurch die Scheibe 5 zu einem Abrollen entlang der Bahn 6 genötigt wird (Planetenbewegung).
Infolge der Exzentrizität fallen die Drehachsen der Eingangswelle 2 und der Umlaufscheibe 4 nicht mehr zusammen, so dass folglich das der Übersetzung entsprechende Moment durch die Taumelwellenkupplung 7 auf die Ausgangswelle 3 übertragen wird.
Aus dem Geschilderten geht hervor, dass durch Erhöhung der Exzentrizität zugleich die Übersetzung vermindert wird und demnach nach Passieren der Übersetzung 1 : 1 die bisherige Drehzahlverminderung in eine Erhöhung der Drehzahl übergeht. Dies ist eine naturgemässe Folge der die Übersetzung kennzeichnenden Formel, der gemäss
EMI3.1
ist, wo Db den Durchmesser des Rollkreises der Scheibe 5 und Da den Durchmesser des Rollkreises der
Bahn 6 bedeuten.
Die Neigungswinkel der passiven Umlaufscheibe 5 und der Bahnen 6 sind geringer als der Reibungswinkel der verwendeten Materialien, was zur Folge hat, dass das bei der höheren Untersetzung in deren Funktion erhöhte Drehmoment auch durch minimale Betätigungskraft in radialer Richtung überboten werden kann. Die Neigungswinkel der Scheibe 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 Scheibe 5 zusammen mit der Verminderung der Drehzahlumsetzung und mit der Vergrösserung des Spaltes des Kegelringes 6 durch den Hebel 9, wogegen die Durchmesser der Abrollkegel der Bahnen ihren konstanten Wert beibehalten, was bedeutet, dass die Berührungsflächen sich ohne Gleiten durch ein reines Abrollen aneinander schliessen.
Bei den Vorrichtungen niedrigerer Leistung wird die zum Eindrücken der Scheibe 5 in die Bahnen 6 nötige Kraft durch eine Feder entsprechender Charakteristik, bei Vorrichtungen grösserer Leistung durch eine Servohydraulik bzw. auf elektromagnetischem Wege erzeugt. Bei Verwendung beliebiger Lösungen ist wichtig, dass durch die das Eindrücken verwirklichende Konstruktion die Umlaufkraft, die zur Übertragung des sich in Funktion der Übersetzung ändernden Momentes nötig ist, gesichert ist.
In Fig. 4 ist eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt, die eine Vorrichtung für Geschwindigkeitsverminderung zeigt, bei der eine grosse Drehzahluntersetzung von gegebenem, aber nicht veränderbarem Wert verwirklicht wird. In diesem Falle können durch Einführung einer konstanten Exzentrizität an Stelle der durch die verstellbaren Rollbahnen erhaltenen veränderlichen Exzentrizität die Ausgleichscheibe und die Bahnen auch in einer gezahnten Ausführung 1 und 5 hergestellt werden, in welchem Falle mit Rücksicht auf die erhöhte Schaltzahl sich selbst bei Übertragung hoher Leistungen kleine Dimensionen ergeben. Dies bedeutet, dass obige Formel die Form
EMI3.2
EMI3.3
kreises des ortsfesten Zahnrades bedeutet.
Gemäss Fig. 4 wird also eine ihrem Wesen nach den Fig. 2 und 3 entsprechende Vorrichtung erzielt, mit dem Unterschied jedoch, dass mit Rücksicht auf die Verwendung einer konstanten Exzentrizität eine Drehzahlumsetzung von bestimmtem Wert entsteht, wobei mit der Zahl 7 auch in dieser Figur die Wellenkupplung bezeichnet ist.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.