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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur stufenlosen Drehzahlregelung einer von einer Antriebswelle angetriebenen Abtriebswelle, wobei mit der Antriebswelle ein Zahnrad verbunden ist, das mit einem die Abtriebswelle antreibenden Zahnrad in Eingriff steht.
Für viele Antriebe, beispielsweise für den Antrieb von Maschinen, Kraftfahrzeugen, Lokomotiven od. dgl. ist es nötig, zwischen der Motorwelle und der Welle der anzutreibenden Teile ein Getriebe zwischenzuschalten, mit welchem bei vorgegebener Motordrehzahl die gewünschte Drehzahl für die anzutreibenden Teile eingestellt werden kann. Die in der Regel verwendeten Zahnradgetriebe ermöglichen jedoch keine stufenlose Änderung der Drehzahl. Man hat daher bereits hydraulische Getriebe vorgeschlagen, welche zwar eine stufenlose Drehzahländerung ermöglichen, jedoch äusserst kompliziert in ihrem Aufbau und daher störungsanfällig sind und welche vor allem einen sehr schlechten Wirkungsgrad besitzen.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zur Drehzahlregelung zu schaffen, welche einfach in ihrem Aufbau ist und unter Vermittlung von Zahnrädern arbeitet und mit welcher dennoch eine stufenlose Drehzahlregelung erzielt werden kann. Die Erfindung geht hiebei aus von einer Vorrichtung mit einer von einer Antriebswelle angetriebenen Abtriebswelle, wobei mit der Antriebswelle ein Zahnrad verbunden ist, das mit einem die Abtriebswelle antreibenden Zahnrad in Eingriff steht, und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Lagerung wenigstens des mit der Antriebswelle verbundenen Zahnrades um eine im wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufende Achse von einer Lage, in der die Ebenen der beiden Zahnräder einen rechten Winkel miteinander einschliessen, bis in eine Lage,
in der die Ebenen der beiden Zahnräder parallel zueinander angeordnet sind, über eine Abstützung stufenlos verschwenkbar ausgebildet ist, wobei die beiden Zahnräder in jeder Lage miteinander in Eingriff stehen, dass der Antrieb des verschwenkbaren Zahnrades über eine flexible Welle erfolgt, und dass die Abstützung mit einer zur Antriebsrichtung des verschwenkbaren Zahnrades entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben ist. Auf diese Weise kann eine stufenlose Regelung der Drehzahl des mit dem verschwenkbaren Zahnrad in Eingriff stehenden, die Abtriebswelle antreibenden Zahnrades durch Einstellung verschiedener Schwenklagen des verschwenkbaren Zahnrades erfolgen.
Schliesst das verschwenkbare Zahnrad mit dem andern Zahnrad einen rechten Winkel ein, so wird dieses Zahnrad über die flexible Antriebswelle mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben, wogegen die Lagerung dieses Zahnrades entgegen der Drehrichtung des Zahnrades auf einem dem Teilkreis des die
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Antriebsdrehzahl des verschwenkbaren Zahnrades, so ergibt sich für das Abtriebszahnrad die Drehzahl Null, d. h., dieses Abtriebszahnrad steht still.
Nehmen die beiden Zahnräder eine parallele Lage ein, wobei sie ebenfalls miteinander in Eingriff stehen, so hat, da die Lagerung des verschwenkbaren Zahnrades koaxial mit der Lagerung des Abtriebszahnrades angeordnet ist, der Antrieb dieser Lagerung auf die übertragung der Drehzahl vom verschwenkbaren Zahnrad auf das Abtriebszahnrad keinen Einfluss, dieses Abtriebszahnrad wird somit mit der Drehzahl des verschwenkbaren Zahnrades bzw. mit der Drehzahl der dieses Zahnrad antreibenden flexiblen Welle angetrieben.
In einer Zwischenlage zwischen diesen beiden Endlagen bestimmt sich die Umfangsgeschwindigkeit des Abtriebszahnrades aus der algebraischen Summe der Umfangsgeschwindigkeit des Antriebszahnrades um seine eigene Achse, die von der Drehzahl der Antriebswelle abhängt, und der Umlaufgeschwindigkeit des Mittelpunktes des Antriebszahnrades auf der Bahn dieses Mittelpunktes um die Achse des Abtriebszahnrades, welche Umlaufgeschwindigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle und dem Winkel, den die beiden Zahnräder miteinander einschliessen, abhängt. Es kann somit mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung bei stufenloser Verschwenkbarkeit des verschwenkbaren Zahnrades auch eine stufenlose Drehzahlregelung vorgenommen werden.
Vorrichtungen zur Drehzahlregelung durch Veränderung des Mittelpunktsabstandes eines Planetenrades von der Achse eines zu treibenden Rades sind bereits bekannt.
Zweckmässig haben die die Verzahnung aufweisenden Mantelflächen der beiden Zahnräder die Form eines konvex gewölbten Kreisbogens, so dass sichergestellt ist, dass in jeder Schwenklage ein Eingriff zwischen den beiden Zahnrädern erfolgt.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Abstützung für die Lagerung des verschwenkbaren Zahnrades aus einem mit zwei abstehenden Fortsätzen versehenen Arm, wobei die Enden der Fortsätze in einer auf der Antriebswelle drehbar angeordneten Gabel gelagert sind. Auf diese Weise wird in jeder Schwenklage des verschwenkbaren Zahnrades ein Antrieb der Lagerung desselben sichergestellt, ohne dass dieser Antrieb der Lagerung des verschwenkbaren Zahnrades den Antrieb des Zahnrades selbst sowie des mit diesem Zahnrad in Eingriff stehenden Abtriebszahnrades behindert.
Die Gabel ist erfindungsgemäss mit einem auf der Antriebswelle drehbar gelagerten Kegelrad verbunden, das von der Antriebswelle über ein Kegelradgetriebe angetrieben ist. Auf diese Weise wird das gewünschte Drehzahlverhältnis zwischen dem Antrieb des verschwenkbaren Zahnrades selbst und dem Antrieb der Lagerung desselben, vorzugsweise 1 : 1, sichergestellt.
Das die Abtriebswelle antreibende Zahnrad ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung über einen das verschwenkbare Zahnrad umgreifenden Bügel mit dem Abtrieb verbunden, so dass der Abtrieb durch die Verschwenkbarkeit des Zahnrades nicht behindert wird.
Ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in einem Zweig eines durch Planetengetriebe zusammengeführten
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dgl.und 27-- wird ein ähnlich einem Differentialgetriebe bei Kraftfahrzeugen arbeitendes Getriebe geschaffen, durch welches eine zusätzliche Veränderung der Drehzahl hervorgerufen wird und durch welches eine Entlastung der Zahnräder-3, 4-erfolgt.
Befindet sich das verschwenkbare Zahnrad -3-- in der in Fig. 3 dargestellten Lage, so weist die Welle --12-- ihre maximale Drehzahl auf. Die Zahnräder--17 und 22--stehen still. Wird das verschwenkbare Zahnrad --3-- beispielsweise in eine solche Lage verschwenkt, dass sich die Welle --12-- nur mehr mit der halben Drehzahl der Antriebswelle-l-dreht, so führen die Zahnräder-17 und 22-z. B. drei Umdrehungen und das Tellerrad --23-- zwei Umdrehungen aus. Das Zahnrad --24-- dreht sich dabei einmal in entgegengesetzter Richtung. Die Kegelräder-26 und 27-drehen sich mit gleicher Geschwindigkeit und die Abtriebswelle --25-- steht still.
Für die Verschwenkung des verschwenkbaren zahnrades --3-- bei angetriebener Antriebswelle--l-
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dieser Muffe kann beispielsweise durch einen Fliehgewichtsregler erfolgen, der auf die Drehzahl des Antriebsmotors anspricht. Auf diese Weise kann bei Änderung der Drehzahl des Antriebsmotors, die beispielsweise dann auftritt, wenn ein von diesem Antriebsmotor angetriebenes Fahrzeug eine Steigung oder ein Gefälle passiert, die Drehzahl der Antriebswelle --25-- in der gewünschten Weise selbsttätig verändert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur stufenlosen Drehzahlregelung einer von einer Antriebswelle angetriebenen Abtriebswelle, wobei mit der Antriebswelle ein Zahnrad verbunden ist, das mit einem die Abtriebswelle
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des mit der Antriebswelle (1) verbundenen Zahnrades (3) um eine im wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufende Achse von einer Lage, in der die Ebenen der beiden Zahnräder (3,4) einen rechten Winkel miteinander einschliessen, bis in eine Lage, in der die Ebenen der beiden Zahnräder parallel zueinander angeordnet sind, über eine Abstützung (6,7) stufenlos verschwenkbar ausgebildet ist, wobei die beiden Zahnräder (3,4) in jeder Lage miteinander in Eingriff stehen, dass der Antrieb des schwenkbaren Zahnrades (3) über eine flexible Welle (2) erfolgt, und dass die Abstützung (6,7)
mit einer zur Antriebsrichtung des verschwenkbaren Zahnrades (3) entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben ist.
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The invention relates to a device for continuously variable speed control of an output shaft driven by a drive shaft, a gear wheel being connected to the drive shaft which meshes with a gear wheel driving the output shaft.
For many drives, for example for driving machines, motor vehicles, locomotives or the like, it is necessary to interpose a gearbox between the motor shaft and the shaft of the parts to be driven, with which the desired speed for the parts to be driven can be set at a given motor speed . However, the gear drives usually used do not allow the speed to be changed continuously. Hydraulic transmissions have therefore already been proposed which allow a stepless speed change, but are extremely complicated in their structure and therefore prone to failure and which, above all, have a very poor efficiency.
The invention has set itself the task of avoiding these disadvantages and of creating a device for speed control which is simple in its construction and works by means of gears and with which a stepless speed control can nevertheless be achieved. The invention is based on a device with an output shaft driven by a drive shaft, with the drive shaft being connected to a gear wheel which meshes with a gear wheel driving the output shaft, and the invention essentially consists in the fact that the storage of at least the with the drive shaft connected gear about an axis running essentially perpendicular to the axis of rotation from a position in which the planes of the two gear wheels enclose a right angle to one another, to a position
in which the planes of the two gears are arranged parallel to each other, is designed to be infinitely pivotable via a support, the two gears being in engagement with one another in every position, that the pivoting gear is driven via a flexible shaft and that the support is provided with a is driven in the opposite direction of rotation to the drive direction of the pivotable gear. In this way, continuous regulation of the rotational speed of the gear which is in engagement with the pivotable gear and which drives the output shaft can take place by setting different pivot positions of the pivotable gear.
If the pivotable gearwheel forms a right angle with the other gearwheel, this gearwheel is driven via the flexible drive shaft at a certain speed, whereas the mounting of this gearwheel counter to the direction of rotation of the gearwheel on one of the pitch circles of the
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Drive speed of the pivotable gear, the result is zero speed for the output gear, i.e. i.e., this output gear is stationary.
If the two gears are in a parallel position, whereby they are also in engagement with each other, then, since the mounting of the pivotable gear is arranged coaxially with the mounting of the output gear, the drive of this mounting on the transmission of the speed from the pivoting gear to the output gear no influence, this output gear is thus driven at the speed of the pivotable gear or at the speed of the flexible shaft driving this gear.
In an intermediate position between these two end positions, the peripheral speed of the driven gear is determined from the algebraic sum of the peripheral speed of the drive gear around its own axis, which depends on the speed of the drive shaft, and the rotational speed of the center of the drive gear on the path of this center around the axis of the Output gear, which rotational speed depends on the speed of the drive shaft and the angle that the two gears enclose with each other. With the device according to the invention, a stepless speed control can thus also be carried out with stepless pivotability of the pivotable gear wheel.
Devices for speed control by changing the center distance of a planetary gear from the axis of a gear to be driven are already known.
The circumferential surfaces of the two gearwheels which have the toothing expediently have the shape of a convexly curved circular arc, so that it is ensured that the two gearwheels engage in every pivot position.
According to a further feature of the invention, the support for the mounting of the pivotable gear consists of an arm provided with two protruding extensions, the ends of the extensions being supported in a fork rotatably arranged on the drive shaft. In this way, a drive of the mounting of the pivotable gear is ensured in every pivot position of the pivotable gear without this drive of the mounting of the pivotable gear impeding the drive of the gear itself and of the output gear engaged with this gear.
According to the invention, the fork is connected to a bevel gear rotatably mounted on the drive shaft, which is driven by the drive shaft via a bevel gear. In this way, the desired speed ratio between the drive of the pivotable gear itself and the drive of the bearing thereof, preferably 1: 1, is ensured.
According to a further feature of the invention, the gear wheel driving the output shaft is connected to the output via a bracket encompassing the pivotable gear so that the output is not hindered by the pivotability of the gear.
The device according to the invention is in a branch of a planetary gear unit
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The like and 27-- a transmission is created which works similarly to a differential gear in motor vehicles, by means of which an additional change in the speed is caused and by which the load on the gears 3, 4 takes place.
If the pivotable gear -3-- is in the position shown in Fig. 3, the shaft --12-- is at its maximum speed. The gears - 17 and 22 - stand still. If the pivotable gear --3-- is swiveled into such a position, for example, that the shaft --12-- only rotates at half the speed of the drive shaft -l-, then the gears -17 and 22-z. B. three turns and the crown wheel --23-- two turns. The gear --24-- rotates once in the opposite direction. The bevel gears -26 and 27-rotate at the same speed and the output shaft --25-- stands still.
For swiveling the swiveling gear --3-- with the drive shaft driven - l-
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this sleeve can be done, for example, by a flyweight regulator that responds to the speed of the drive motor. In this way, when the speed of the drive motor changes, which occurs, for example, when a vehicle driven by this drive motor passes an uphill or downhill gradient, the speed of the drive shaft -25- can be changed automatically in the desired manner.
PATENT CLAIMS:
1. Device for stepless speed control of an output shaft driven by a drive shaft, a gear wheel being connected to the drive shaft, which is connected to the output shaft
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of the gearwheel (3) connected to the drive shaft (1) about an axis running essentially perpendicular to the axis of rotation from a position in which the planes of the two gearwheels (3, 4) form a right angle with one another, to a position in which the planes of the two gears are arranged parallel to one another, is designed to be infinitely pivotable via a support (6,7), the two gears (3,4) being in engagement with one another in every position so that the drive of the pivoting gear (3) is via a flexible shaft (2) takes place, and that the support (6,7)
is driven with a direction of rotation opposite to the drive direction of the pivotable gear (3).
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