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Regelbares Geschwindigkeitsgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf
ein Getriebe mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis, das eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit
in eine andere gleichförmige Winkelgeschwindigkeit über mindestens ein Drittel einer
Kurbelumdrehung für jede Einstellung des veränderbaren Übersetzungsverhältnisses
umwandeln kann. Es enthält eine um eine erste Achse drehbare Antriebskurbel mit
einem Kurbelzapfen, der für jedes gewünschte Übersetzungsverhältnis in bezug auf
die Antriebskurbel fest einstellbar ist, einen um eine zweite Achse schwingenden
und mit dem Zapfen der Antriebskurbel in Wirkverbindung stehenden Hebel sowie eine
zweite Kurbel, die um eine dritte Achse schwingbar angeordnet ist und einen Zapfen
aufweist, der für jedes gewünschte übersetzungsverhältnis in bezug auf die zweite
Kurbel in einer festen Stellung einstellbar ist und mit dem Hebel in Wirkverbindung
steht, wobei die beiden Radien des Hebels stets nach den Kurbelzapfen beider Kurbeln
ausgerichtet sind.
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Bei diesem stufenlosen, mechanischen Regelgetriebe werden Schwing-
und Kreisbewegungen überlagert und zusammengefaßt, um eine stetige Bewegung zu erzielen.
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In. bekannten Vorrichtungen der genannten Art müssen mindestens vier
Kreis- oder hin- und hergehende Bewegungen zu einer einzigen zusammengefaßt werden,
um eine gleichförmige Drehung der getriebenen Welle zu erzielen.
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Es gibt ferner Getriebe der erwähnten Art, die von einer gleichförmigen
Drehbewegung eine ungleichförmige Schwingbewegung zwischen zwei parallel gelegenen
Wellen ableiten. Bei diesen Getrieben weist jedoch die getriebene Welle keine gleichförmige
Geschwindigkeit innerhalb einer Umdrehung auf, wenn die Antriebswelle eine konstante
Geschwindigkeit hat. Auch ist die Übersetzung dieser Getriebe nicht regelbar.
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Ein anderes bekanntes Getriebe treibt über ein Hebelsystem durch Änderung
zweier Abschnitte eines schwingenden Hebels die getriebene Welle stetig, jedoch
mit verschiedener Drehzahl an. Es löst das gleiche Problem wie die Erfindung, aber
mit einem erheblich größeren Aufwand, da es mit Nockenwellen oder nicht kreisförmigen
Getrieberädern arbeitet und ferner Wagen, Schlitten, Zahnstangenantriebe und Differentialgetriebe
verwendet.
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Bekannt ist ferner ein Getriebe mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis
zur Umwandlung einer gleichförmigen Winkelgeschwindigkeit in eine andere gleichförmige
Winkelgeschwindigkeit über mindestens ein Drittel einer Kurbelumdrehung für jede
Einstellung des veränderbaren Übersetzungsverhältnisses, mit einer um eine erste
Achse drehbaren Antriebskurbel, einem um eine zweite Achse schwingenden und mit
der Antriebskurbel in Wirkverbindung stehenden Organ sowie mit einer zweiten Kurbel,
die um eine dritte Achse drehbar angeordnet ist und mit dem erwähnten Organ in Wirkverbindung
steht, wobei die beiden Radien des Organs stets nach den Kurbelzapfen der beiden
Kurbeln ausgerichtet sind.
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Dieses Getriebe liefert aber keine konstante Winkelgeschwindigkeit
an der Ausgangswelle, und das Übersetzungsverhältnis der Geschwindigkeiten ist unbestimmt,
da die Kurbeln keine genau definierte Länge haben und somit nicht zur Veränderung
des übersetzungsverhältnisses einstellbar sind, der die beiden Kurbeln miteinander
verbindende Hebel aber eine konstante Länge aufweist. Die Lage dieses Hebels in
bezug auf die Verbindungslinie der Achsen ist unbestimmt, wenn beide Kurbeln miteinander
ausgerichtet sind, da die gelenkigen Verbindungen aus Schlitzen bestehen.
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Die gestellte Aufgabe liegt in der Schaffung eines Getriebes, bei
dem ohne Schlupf sowie bei wahlweise veränderlichem Übersetzungsverhältnis die gleichförmige
Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle in eine andere Winkelgeschwindigkeit der
getriebenen Welle umgesetzt werden kann.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst sowie die in den bekannten
Getrieben der angegebenen Art vorhandenen Nachteile werden durch die Erfindung dadurch
behoben, daß im Getriebezug mindestens ein
Parameter einer ersten
Klasse von zwei Parametern und ein Parameter einer zweiten Klasse von zwei anderen
Parametern zur Einstellung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses gleichzeitig
geändert und fest eingestellt werden.
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In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundgestänges
einer ersten Ausführung, Fig. 2 eine schematische Darstellung von drei in Fig.1
dargestellten Gestängen, die so kombiniert sind, daß eine gleichförmige Geschwindigkeit
auf dem gesamten Umfang der getriebenen Welle erhalten wird, Fig. 3 eine schematische
Darstellung einer abgeänderten Ausführung mit drei einander zugeordneten Gestängen
oder Einheiten, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Abänderung eines
Geschwindigkeitsreglers, Fig.5 eine schaubildliche Ansicht des in Fig.4 dargestellten
Reglers, Fig. 6 eine schematische Darstellung der Gestänge, die beim Verschieben
der Stellung der einstellbaren Teile für den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Geschwindigkeitsregler
verwendet werden können, Fig. 7 die Ansicht einer Abänderung einer der Vorrichtungen
mit einem etwas geänderten Gestänge, Fig. 8 eine schematische Darstellung des Grundgestänges
zwischen einer Antriebswelle und der koaxialen getriebenen Welle, Fig. 9 eine der
Fig. 8 entsprechende Darstellung mit den drei gemeinsam verwendeten Einheiten; Fig.
10, 11 und 12 sind Ansichten weiterer Änderungen der Verbindungseinrichtungen für
die Gestänge; Fig. 11a ist eine Ansicht einer Abänderung der Fig. 11; Fig. 13 ist
eine schaubildliche Ansicht der Vorrichtung, mit der eine Summierung der Bewegungen
der Freilaufvorrichtungen erfolgt, und Fig. 14 ist eine Ansicht einer abgeänderten
Verbindung zwischen den einzelnen Bauteilen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe regelt die Bewegung, die von der
Drehung einer Kurbel, eines Nockens oder einer anderen zweckdienlichen Einrichtung
abgeleitet wird, die Bewegung eines zweiten Bauteils, der ein Lenker, eine Nockenablaufrolle
oder eine andere zweckdienliche Einrichtung sein kann, so daß der zweite Bauteil
einem dritten Bauteil eine Schwing-, Kreis- oder Hinundherbewegung erteilt, die
über einen bestimmten Abschnitt seines Drehwinkelbereiches eine hohe Gleichförmigkeit
hat. Wird der gleichförmige Abschnitt des Drehwinkels von den verschiedenen Vorrichtungen,
die bei verschiedenen Winkelstellungen zum Drehen der Welle arbeiten, über Freilaufvorrichtungen
auf eine getriebene Welle übertragen, so kann an dieser eine stetige, über den gesamten
Bereich von 360° gleichförmige Winkelgeschwindigkeit erzeugt werden. Als Analogie
kann angenommen werden, daß die getriebene Welle von einer Gruppe stetiger gleichförmiger
Schaltklinkenbewegungen gedreht wird, wobei die Vorwärtsbewegung von jeder der Freilaufvorrichtungen
oder Klinken nur dann abgeleitet wird, wenn sich die Vorrichtungen gleichförmig
bewegen, während die Freilaufvorrichtungen und Klinken bei einer ungleichförmigen
Vorwärtsbewegung oder Rücklaufbewegung die Abtriebswelle nicht drehen.
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Um die Antriebsachse oder Antriebswelle 30 dreht sich in der Ausführungsform
nach Fig. 1 eine Kurbel 31 auf einem Kurbelkreis 32. Eine getriebene Achse oder
getriebene Welle 33 erhält eine Schwingbewegung von einer Kurbel 34, die sich auf
einer Kreisbahn 35 bewegt. Die Bahn ist zwar das Segment eines Kreisumfanges, jedoch
kann die Kreisbewegung, wenn die Kurbel 34 über eine Freilaufvorrichtung mit der
Welle 33 verbunden ist, über verschiedene Vorrichtungen auf verschiedene Teile des
Umfanges der Wellendrehung übertragen werden.
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Die Kurbeln sind über eine geradlinige Gleitstange oder einen Lenker
36 verbunden, der zwischen seinen Enden am Drehpunkt 37 drehbar gelagert ist und
mit dem ersten Kurbelzapfen 31 sowie dem zweiten Kurbelzapfen 34 in Verbindung steht.
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Die Achsen 30, 33 und 37 sind ortsfest auf einer die Symmetrieachse
des Getriebes bildenden Linie angeordnet. Der Antriebskurbelzapfen 31 folgt der
Kreisbahn 32 um den Mittelpunkt 30 und dreht sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit,
die zum Analysieren der Vorrichtung üblich und bequem ist. Der getriebene Kurbelzapfen
34 dreht sich auf einer Kreisbahn um den Mittelpunkt 33 zwischen den Endstellungen
341 und 342.
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Der zweite Bauteil oder Lenker 36 dreht sich um die Achse 37 und gleitet
in bezug auf den einen Kurbelzapfen oder beide Kurbelzapfen 31 und 34, so daß die
Punkte 31, 37 und 34 ständig auf einer Geraden liegen. Bei dem Umlauf der Kurbeln
ändern sich die Abstände 337 und , während die Abstände 333, 30=37, 33=3-4 und 33=37
in ihrer Größe, nicht aber in ihrer Richtung gleichbleiben.
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Wenn bei gleichförmigem Umlauf der Antriebskurbel 31 das Verhältnis
des Abstandes 3r37 zu 3Ü3 größer ist als das Verhältnis des Abstandes 33=37 zu 334,
dann schwingt der getriebene Kurbelzapfen 34 oberhalb und unterhalb der Achse 30-33
zwischen den Endstellen 341 und 342 (Fig. 1).
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Zwischen dem von den Geraden 33=37 und 37Ö eingeschlossenen Winkel
c und dem zwischen den Geraden 37=M und 3U-33 eingeschlossenen Winkel a besteht
die Gleichung
ist. Zwischen dem von den Geraden 3'7=33 und 33--34 eingeschlossenen Winkel b und
dem Winkel c besteht die Gleichung
ist. Bei richtiger Wahl der Verhältnisse von m und n
kann die Winkelgeschwindigkeit
des getriebenen Kurbelzapfens 34 praktisch gleichförmig gemacht werden, wenn die
Antriebskurbel 31 sich innerhalb eines 120°-Sektors dreht, der von dem Winkel a
begrenzt wird, welcher sich zwischen -60° und +60° oder zwischen -I-60° und -60°
ändert.
Werden die Verhältnisse von m und n so gewählt,
daß die Winkelgeschwindigkeit des getriebenen Kurbelzapfens 34 in der den Enden
dieses Sektors entsprechenden Stellung gleich seiner Winkelgeschwindigkeit in der
Mittelstellung ist, die dem Winkel a gleich Null entspricht, dann bleibt seine Winkelgeschwindigkeit
über den gesamten Bereich der Stellungen des Antriebskurbelzapfens 31 innerhalb
des bestimmten 120°-Sektors nahezu gleichförmig.
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Es gibt sehr viele Möglichkeiten, in denen m oder
n
ein beliebiger Wert gegeben werden kann, vorausgesetzt, daß m und
n der nachstehenden Gleichung genügen:
in der den Winkeln a, b und c Werte gegeben werden, die ihrer Größe am Ende
des bestimmten Sektors entsprechen, wie folgt: a = 60°, b = einer aus Gleichung
(2) bestimmten Größe, c = einer aus Gleichung (3) bestimmten Größe. Beim Einsetzen
dieser Werte für die Winkel kann Gleichung (3) in folgender Weise geschrieben werden:
Gleichung (3) drückt den Zustand aus, wenn die Winkelgeschwindigkeit des getriebenen
Kurbelzapfens an beiden Enden und in der Mitte jedes von der Achse 33--39 in. gleiche
Teile geteilten Sektors gleich ist. Gleichung (4) drückt diese Eigenheiten für einen
120°-Sektor aus.
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In Gleichung (4) werden die Winkel b und c aus den folgenden Gleichungen
bestimmt:
Gleichung (4) kann am besten gelöst werden, wenn der Größe m nacheinander beliebige
Werte gegeben werden, ferner Winkel c aus der Gleichung (5) berechnet wird, dann
verschiedene Größen für n versucht werden, wobei sich die entsprechenden Werte von
Winkel b aus der Gleichung (6) ergeben, bis 'angenäherte Lösungen von Gleichung
(4) bestimmt sind.
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Ein Wert für n kann mit jeder gewünschten Genauigkeit durch eine Interpolation
oder durch mehrere Interpolationen zwischen den angenäherten Lösungen gefunden werden.
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Die folgenden Größengruppen für
m und
n werden der Gleichung
(4) gerecht, wenn Winkel a gleich 60° ist:
| m = 1,9 1,93 2,0 2,2 2,4 2,6265 |
| n = 1,0 1,1 1,2157 1,4342 1,6327 1,9569 |
| b = 0° 2,050 4,340 8,210 11,23° 16,01° |
Wenn beispielsweise
m = 2,6265,
n = 1,9569 und b = 16,01° ist, dann
beträgt die Winkelgeschwindigkeit der getriebenen Welle 26,7% der Winkel-Andere
Größengruppen können graphisch oder durch Interpolation zwischen den obigen Gruppen
erhalten werden. Für jede gewählte Gruppe kann die Gleichförmigkeit der Winkelgeschwindigkeit
des getriebenen Kurbelzapfens über den in Frage stehenden gesamten Kreisbogenbereich
dadurch errechnet werden, daß der Winkel b durch aufeinanderfolgende Größen des
Winkels a von 0 bis 60° oder darüber nach den Gleichungen (1) und (2) bestimmt wird.
Wenn beispielsweise
m = 2,6265 und
n = 1,9569 ist, dann wird gefunden:
| Winkel a Winkel b Zunahme Fehler im Mittel |
| von Winkel b von 2,001 |
| in Graden in Graden in Graden in 19/0 |
| 0 0 |
| 7,5 1,980 1,980 -1,05 |
| 15 3,962 1,982 -0,95 |
| 22,5 5,955 1,993 -0,40 |
| 30 7,955 2,000 -0,05 |
| 37,5 9,966 2,011 -I-0,50 |
| 45 11,981 2,015 -I--0,70 |
| 52,5 14,003 2,022 -I-1,05 |
| 60 16,011 2,008 -I-0,35 |
| 67,5 17,989 1,978 |
| 75 19,895 1,906 |
Der größte Fehler von 1,05 % entspricht in Art und Größe der Schwankung, die einer
Kette von einem Kettenrad mit 22 Zähnen erteilt würde, und zwar infolge Änderung
des Teilungskreisdurchmessers bei jedem Halbzahn. Da mit 22 Zähnen ausgerüstete
Kettenräder als praktisch frei von merkbaren Schwingungen angesehen werden, ist
offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Getriebe innerhalb annehmbarer Grenzen
ebenfalls gleichförmig arbeitet.
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Da die Geschwindigkeit des getriebenen Kurbelzapfens nach dem Überschreiten
der 60°-Stellung des Winkels a langsam abnimmt, übernimmt ein um 120° zum ersten
Getriebe versetzt angeordnetes gleiches zweites Getriebe über die Freilaufvorrichtungen
stoßlos die Drehung, und an einer um weitere l20° vorgeschobenen Stelle übernimmt
ein drittes Getriebe die Drehung. Freilaufkupplungen oder Einwegkupplungen bekannter
Ausführung werden gemeinsam auf einen einzigen Teil der getriebenen Welle aufgebracht.
Da für jede der drei Einheiten die gleichförmige Geschwindigkeit auch die höchste
Geschwindigkeit ist, arbeitet jede Freilaufvorrichtung auf die gemeinsame Welle
genau dann, wenn sich die Freilaufvorrichtung mit gleichförmiger Geschwindigkeit
dreht, arbeitet aber nicht, wenn sich die Freilaufvorrichtung in derselben Richtung
langsamer oder wenn sie sich in entgegengesetzter Richtung dreht. Die Freilaufvorrichtungen
können mit den Geschwindigkeitsgetrieben über Kurbeln oder andere zweckdienliche
Einrichtungen verbunden werden. Die Fortdauer der Drehung der getriebenen Welle
ist daher ständig gesichert, wobei das Arbeiten mit folgender Geschwindigkeit erfolgt:
geschwindigkeit der Antriebswelle. Höhere Verhältnisse sind möglich, zur Erzielung
bester Ergebnisse, jedoch nicht empfehlenswert, da die Gefahr einer
Klemmwirkung
zwischen dem getriebenen Kurbelzapfen 33-34 und dem Lenker 31-37-34 größer wird.
Eine Sicherheitsgrenze für den Winkel 33-342-37 ist 1321, der dem
höchsten Verhältnis von 26,711/G entspricht.
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Fig. 2 zeigt ein nach Fig. 1 ausgeführtes Getriebe mit einer Antriebswelle
30, drei Antriebskurbelzapfen 31A, 31B und 31C und drei Lenkern
36A, 36B
und 36C. Die Lenker drehen sich auf einer gemeinsamen Achse 37. Drei
getriebene Kurbelzapfen 34A, 34B und 34C sind mit einer getriebenen Welle 33 über
die Freilaufvorrichtungen verbunden. Bei ortsfesten Achsen 30, 33 und 37 erzeugt
dieses Getriebe nur ein einziges festes Geschwindigkeitsverhältnis, daß von der
Wahl der Größen m und n in Gleichung (4) abhängt. Im Gegensatz zu
dem Ergebnis mit Untersetzungsgetrieben ist das Geschwindigkeitsverhältnis nicht
auf Verhältniswerte oder Brüche zwischen zwei Zahlen begrenzt. Bei Verwendung des
erfindungsgemäßen Getriebes kann ein Untersetzungsverhältnis von 1 zu 2 7 erhalten
werden. Dieses Verhältnis ist, obwohl z eine teilerfremde Zahl ist, in Zählwerken
und anderen Rechenmaschinen, hauptsächlich jedoch in stufenlosen Geschwindigkeitsgetrieben
verwendbar, in denen ein Geschwindigkeitsverhältnis auf jeden gewünschten Wert zwischen
Null und einem Höchstwert von ungefähr 26,7% schnell eingestellt werden kann. Dies
erfordert eine gleichzeitige Änderung von m und n entsprechend Gleichung
(4).
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Zur Erzielung dieses Ergebnisses werden verschiedene Gruppen von Vorrichtungen
verwendet, von denen nachstehend Beispiele gegeben werden: 1. Die Achsen 30, 33
und 37 bleiben ortsfest, jedoch werden die Radien 30-31 und 33-34 nach Belieben
veränderbar gemacht. Ortsfeste Stellungen für die Antriebswelle und die getriebene
Welle sind aus praktischen Gründen erwünscht, jedoch treten bei Längenänderungen
der sich drehenden oder schwingenden Kurbeln sehr schwierige technische Probleme
auf.
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2. Die Längen der Kurbeln 30-31 und 33-34 bleiben gleich, jedoch können
die Mittelpunktabstände 30-37 und 37--33 nach Belieben geändert werden. Bei
einer Ausführung dieser Art kann die eine Welle ortsfest bleiben, während die andere
Welle oder die Achse 37 verschoben werden muß, um der Gleichung (4) zu genügen.
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3. Beide Wellen bleiben ortsfest, doch ist die Achse 37 beweglich,
wobei die Länge des Antriebskurbelarmes gleichbleibt, während die Länge des getriebenen
Kurbelarmes veränderlich ist. Infolge der begrenzten Winkelverlagerung des getriebenen
Kurbelarmes ist die technische Schwierigkeit beim Ändern seiner Länge nicht so groß
wie bei dem umlaufenden Antriebskurbelarm.
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Die beste Lösung vom praktischen Standpunkt aus ist in vielen Fällen
die unter Gruppe 2 beschriebene Lösung, vorausgesetzt, daß die Antriebswelle ortsfest
bleibt und die bewegliche getriebene Welle ihre Winkelschwingungen über ein Parallelogramm
von Hebeln überträgt, die untereinander und mit einer ortsfesten getriebenen Hilfswelle
drehbar verbunden sind, welche als Außenantrieb verwendet wird.
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Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung dieser Art, bei der die Achsen 30 und
38 ortsfest sind, während sich die Achse 33 auf einer Kreisbahn um die Achse 38
bewegt, die Achse 37 mit den Achsen 30 und 33 auf einer Geraden liegt und die Vorrichtung
entsprechend Gleichung (4) bemessen ist. Das Parallelogramm besteht in diesem Falle
aus den Hebeln 40, 41, 42 und 43, die an ihrer Schnittstelle drehbar miteinander
verbunden sind. Wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Getriebe sind drei Einheiten
vorhanden, die in Abständen von 120° angeordnet sind, wie die Kurbelzapfen 34A,
34B und 34C zeigen. Drei Freilaufvorrichtungen 44 A, 44 B und 44 C drehen die getriebene
Welle 38. Die Freilaufvorrichtungen erhalten ihre Schwingbewegung über die Kurbeln
33-34 der getriebenen Kurbelzapfen mittels des Parallelogramms, dessen Hebel 40,
42 gleich dem Radius 33-38 sind.
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Es sind drei Lenker 36 vorhanden, von denen nur ein Lenker zur Vereinfachung
der Zeichnung dargestellt ist.
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Es sind zahlreiche andere Lösungen des Problems möglich, von denen
eine Lösung in Fig. 4 dargestellt ist. Die Antriebswelle 30 ist um eine ortsfeste
Hilfswelle 45 schwingbar oder bewegbar. Die Antriebswelle 30 wird von einem auf
der Welle 45 befindlichen Zahnrad 46 getrieben, das das auf der Welle 30 befindliche
Zahnrad 47 treibt. Die Antriebswelle 30 kann eine Welle mit drei Kurbelzapfen sein.
Iri` diesem Falle wird nur eine einzige Gruppe von Zahnrädern 46, 47 benötigt. Vorzugsweise
werden jedoch gesonderte Wellenstümpfe 30 mit einer jedem Wellenstumpf zugeordneten
Gruppe von Zahnrädern 46, 47 verwendet. Eine praktische Ausführung des Getriebes
nach Fig. 4 ist in Fig. 5 dargestellt.
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Die Lenker 36A, 36B und 36C sind über die getriebenen Kurbelzapfen
34A, 34B und 34C drehbar mit den Freilaufvorrichtungen 48A, 48B und 48C verbunden,
von denen jede Vorrichtung auf einem anderen Teil der Kreisbahn eine Drehung in
derselben Richtung auf eine gemeinsame getriebene Welle 33 überträgt. Die Lenker
36A, 36B und 36C haben Schlitze 50, die eine Gleitverbindung mit den Antriebskurbelzapfen
31A, 31B und 31C und auch zur Achse 37 herstellen. Die Achse 37 kann in beiden Richtungen
bewegt werden, um Verschiebungen oder Bewegungen der Gleitzapfen zu den Antriebskurbelzapfen
zu bewirken.
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Die Achse 37 bleibt mit der Achse 30 und der Achse 33 auf einer Geraden
und in einem Relativabstand, wie er sich aus Gleichung (4) ergibt. Wie in Fig. 6
dargestellt, können die erforderlichen Bewegungen durch bekannte Mittel sicher herbeigeführt
werden, beispielsweise Nockenführungen oder durch entsprechende Einstellung von
Gelenkhebeln. In Fig. 6 sind nur die Achsen 33, 45, 51 und 52 ortsfest. Die Achse
30 dreht sich auf einem Hebelarm 53 um die Achse 45. Die Achse 37 dreht sich auf
einem Hebelarm 54 um die Achse 51. Die Achse 55 dreht sich auf einem Hebelarm 56
um die Achse 52. Die Achse 30 ist mit der Achse 55 über einen Lenker 57, die Achse
37 mit der Achse 55 über einen Lenker 58 drehbar verbunden. Es sind zwei Grenzstellungen
von der Achse 37, 370; 30, 300 bzw. 55, 55, gezeigt.
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Die entsprechenden Stellungen und die Längen dieser verschiedenen
Teile gemäß den X- und Y-Koordinaten sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.
Die Zahlen sind jedoch nur Grundfaktoren, die mit irgendeinem beliebigen Faktor
multipliziert werden können, um den Maßstab zu ändern.
| Bezugs-Nr. X Y Länge |
| 33 0 0 |
| 45 131 102 |
| 51 55 76 |
| 52 79 41,5 |
| 53 102 |
| 54 76 |
| 56 79 |
| 57 53 |
| 58 53 |
Stellungen 300 (131,0) und 370 (55,0) entsprechen n = 1 (d. h. keine Bewegung der
getriebenen Kurbelzapfens), was bedeutet, daß die Länge des getriebenen Kurbelarmes
33-34 der Fig. 4 gleich 55 Koordinateneinheiten ist. Die Regelung des Geschwindigkeitsverhältnisses
erfolgt durch Drehen des Hebels 56 und Einstellen auf die gewünschte Stellung. Das
gleiche Gestänge zur Geschwindigkeitsänderung ist auch bei der Ausführung nach Fig.
3 oder bei irgendeiner anderen Ausführung des Getriebes, bei der die Kurbellängen
gleichbleiben, verwendbar. Eine derartige Ausführung wird verwendet, ohne daß die
bei allen anderen Formen angeordneten Einstelleinrichtungen besonders dargestellt
sind.
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Bei den bisher beschriebenen Getrieben liegen die Achsen 30, 37 und
33 auf einer Geraden. Eine derartige Anordnung ist nicht unbedingt notwendig, da
der links von der Achse 37 gelegene Abschnitt des Grundgestänges auch für dauernd
und in einem festen Winkel zum rechtsliegenden Abschnitt gebogen werden kann. Fig.
7 zeigt eine Ausführung, bei der der Winkel 33-37-34 stets gleich dem Winkel 30-37-31
bleibt, so daß daher die beschriebenen Eigenheiten des Getriebes gesichert sind.
Bei dieser Ausführung kann die Achse 37 nicht gleiten, jedoch wird das Gleiten von
einem auf den Antriebskurbelzapfen 31 wirkenden Schlitz 50' und von einem auf den
getriebenen Kurbelzapfen 34 wirkenden Schlitz 60 ermöglicht.
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Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführung ist die Biegung der Achsen
30, 37, 33 gleich 180°, und der Abstand 3Ü7 ist gleich dem Abstand =, so daß die
Antriebswelle und die getriebene Welle koaxial liegen. Die eine Welle liegt natürlich
hinter der anderen Welle oder ist teilweise teleskopisch angeordnet. Eine Anwendung
einer solchen Anordnung ist in Fig. 9 dargestellt, bei der drei Vorrichtungen der
in Fig. 8 gezeigten Art im selben Getriebe übereinander angeordnet sind und ihre
Impulse zu verschiedenen Zeiten zur Drehung derselben Abtriebswelle abgeben. Die
Vorrichtungen sind um einen gemeinsamen Mittelpunkt im Abstand von 120° verteilt.
Ein einziger Antriebskurbelzapfen 31 treibt alle Gestänge. Die Lenker
36A, 36B und 36C liegen hintereinander in zur Zeichenebene parallelen
Ebenen.
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Die bei den Ausführungen Fig. 1 bis 6 beschriebene Anordnung der Kurbelzapfen
31 und 34 auf dem Lenker 36 in solcher Weise, daß diese Zapfen mit der Achse 37
auf einer Geraden bleiben, kann mittels zahlreicher Einrichtungen, die einen Zapfen
führen, erhalten werden. Wie die Fig. 10 bis 12 zeigen, sind hierzu in Schlitzen
bewegliche Schieber oder Rollen verwendbar. Bei der Ausführung nach Fig. 10 gleitet
der Kurbelzapfen 34 nicht, jedoch ermöglicht der im Lenker 36 befindliche Schlitz
50 ein Gleiten und Drehen an der Achse 37 und am Kurbelzapfen 31. Bei der in Fig.
11 dargestellten Ausführung läßt die Achse 37 kein Gleiten zu, jedoch kann der Antriebskurbelzapfen
31 im Schlitz 50' und der getriebene Kurbelzapfen 34 im Schlitz 60 gleiten.
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Bei der Ausführung nach Fig. 12 wird ein ähnliches Ergebnis erreicht.
Der Kurbelzapfen 31 gleitet nicht, jedoch läßt der Schlitz 502 ein Gleiten und Drehen
des getriebenen Kurbelzapfens 34 und der Achse 37 zu.
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Die in den Fig.10 bis 12 dargestellten Ausführungen zeigen nur eine
der drei Einheiten, die zum Herstellen eines vollständigen Getriebes notwendig sind.
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In bestimmten Fällen kann das Getriebe aufbaumäßig vereinfacht werden.
In Fig. 11a ist eine Ausführung dargestellt, die den in den Fig. 10 bis 12 dargestellten
Ausführungen gleicht, jedoch die Einstellung vereinfacht. Die Antriebswelle 30 treibt
einen Kurbelzapfen 31, der in einem Schlitz 50' eines Lenkers 36 gleitet. Der Lenker
36 gleitet auf der Achse 37, die den am entgegengesetzten Ende des Lenkers 36 befindlichen
Schlitz 60' durchsetzt. Der Schlitz 60' gleitet auch auf dem getriebenen Kurbelzapfen
34, der auf einem Hebel 61 befestigt ist, dessen Drehachse 62 in der Pfeilrichtung
verstellt werden kann, um das Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis zu ändern.
Der getriebene Kurbelzapfen 34 gleitet auch in einem auf dem getriebenen Kurbelarm
63' befindlichen Schlitz 63. Der getriebene Kurbelarm 63' ist mit der getriebenen
Welle an der Achse 33 - wie bei den anderen Ausführungen - über eine Freilaufvorrichtung
verbunden.
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Bei dieser Ausführung ändert die Bewegung der Einstellachse 62 die
Stellung des getriebenen Kurbelzapfens und ermöglicht die Einstellung des gesamten
Getriebes. Eine völlige Gleichwertigkeit des Getriebes mit den bereits beschriebenen
Getrieben wird an beiden Enden des Gesamtbereichs der Geschwindigkeitsänderung erhalten,
nämlich bei der Höchstgeschwindigkeit (m = 2,6265 mit h = 1,9569)
und bei Nullgeschwindigkeit. Bei dieser Ausführung befindet sich die Achse 62 zwischen
den Achsen 37 und 33, obwohl in der einen Grenzstellung die Achse 62 mit der Achse
33, in der anderen Grenzstellung der Kurbelzapfen 34 mit der Achse 37 zusammenfallen
kann. Die Achse 37 stört nicht den Kurbelzapfen 34, so daß beide Teile koaxial in
der Grenzstellung aufgestellt werden können. Dabei befinden sich die vier Achsen
30, 37, 62 und 33 auf einer Geraden.
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Die Umkehrbarkeit derDrehrichtung des erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebes
oder Geschwindigkeitsreglers kann ohne Zuhilfenahme von Zahnrädern oder ähnlichen
Umkehrvorrichtungen erfolgen, vorausgesetzt, daß die Freilaufvorrichtungen, wie
z. B. die bekannten symmetrischen Einweg- oder Klemmkörperkupplungen, beliebig umkehrbar
sind.
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Die Umkehrung kann von Hand oder selbsttätig durch das Gegendruckdrehmoment
erfolgen, das auf das Gehäuse der Vorrichtung in der bei Dynamometern bekannten
Weise ausgeübt wird.
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Die projizierten Bewegungen der drei Antriebskurbelzapfen addieren
sich bei allen Stellungen der Antriebskurbelwellen zu Null. Eine ähnliche Eigenheit
besteht in den auf der getriebenen Welle befindlichen drei Freilaufvorrichtungen,
wenn die auf eine zur Symmetrieachse senkrechte Ebene projizierten Bewegungen geprüft
werden. Diese projizierten Bewegungen gleichen den projizierten Bewegungen der getriebenen
Kurbelzapfen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, diese Eigenheiten zu verwenden:
1. Diese Eigenheit ermöglicht das Ausschalten des in Schiebern, Lagern und Drehzapfen
bestehenden, auf den von Anfang an vorhandenen Zwischenraum und den Verschleiß zurückzuführenden
Leerganges, der bei der wiederholten Bewegungsumkehr rasselnde Geräusche verursacht.
Das in Fig. 13 dargestellte einfache Getriebe wird verwendet, um Winkelbewegungen
den drei Freilaufvorrichtungen zusätzlich zu erteilen, so daß eine Resultierende
entsteht, die praktisch die Bewegungsgröße Null hat. Die Hebel 87, 88 und
90 sind mit den getriebenen Kurbelzapfen drehbar verbunden. Die Hebel 87 und 88
sind an ihren abgewendeten Enden am Drehpunkt 91 bzw. 92 mit einem Hebel 93 drehbar
verbunden. Der Hebel 90 ist an seinem abgewendeten Ende am Drehpunkt 94 mit dem
Hebel 95 drehbar verbunden, dessen entgegengesetztes Ende am Drehpunkt 96
an der Mitte zwischen den Drehpunkten 91 und 92 mit dem Hebel 93 drehbar
verbunden ist. Der Hebel 95
wird von der Schraubenfeder 97, die entweder eine
Druckfeder oder eine Zugfeder sein kann, beaufschlagt. Die Schraubenfeder 97 ist
mit ihrem einen Ende an einem Drittel des Abstandes zwischen Drehpunkt 96 und Drehpunkt
94 am Drehpunkt 98 mit dem Hebel 95 verbunden und am entgegengesetzten Ende verankert.
Sie ist so abgestimmt, daß sie die Trägheitskraft des Aufbaus überwindet und eine
federnde Spannung aufrechthält. Der Drehpunkt 98 wird zum resultierenden Mittelpunkt.
Obwohl kaum ein Strecken der Feder erfolgt, wird ihre Wirkung gleichmäßig zwischen
den drei Freilaufvorrichtungen verteilt, so daß jede Drehmomentumkehr vermieden
wird und alle Verbindungsstellen unter nicht umkehrenden Spannungen gehalten werden.
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2. Die in Fig. 13 dargestellte Vorrichtung kann auch verwendet werden,
um die Ausführung und den Aufbau der Gleitzapfen 31, 37 und 34 zu vereinfachen,
die kein zwangläufiges Zurückbewegen bewirken müssen. Bei Verwendung eines in Fig.
13 dargestellten Getriebes wird das Zurückbewegen jeder Freilaufvorrichtung und
ihrer zugehörenden Hebel bei der Vorwärtsbewegung der beiden anderen Freilaufvorrichtungen
erhalten.
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Fig. 14 zeigt eine vereinfachte Ausführung des Grundgestänges, in
dem der Lenker 36 eine geradlinige Schiene mit einer festen Drehachse 37 ist. Eine
am Antriebskurbelzapfen 31 befindliche Rolle 100 liegt an der einen Seite des Lenkers
36 an, während eine am getriebenen Kurbelzapfen befindliche Rolle 101 an derselben
Seite des Lenkers 36 anliegt. Eine an einem Anschlag verankerte Zugfeder 102 zieht
die getriebene Kurbel in eine Stellung, in der sie am Lenker 36 anliegt. Auf dem
einen Abschnitt des Hubes bewegt die Rolle 100 den Lenker 36, während auf dem anderen
Abschnitt des Hubes die Rolle vom Lenker 36 bewegt wird und infolgedessen eine Gleitdrehung
erhält.