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Mechanisch arbeitendes kontinuierliches Geschwindigkeits-Wechselgetriebe
Die Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches Geschwindigkeits-Wechselgetriebe
und behandelt die Aufgabe, ein Getriebe zu entwickeln, bei DEM DAS Drehmoment
ausschließlich mechanisc dem das Drehmoment ausschließlich mechanisch übertragen
wird. Dabei wird eine Bauart vorgeschlagen, durch die ein merklich höherer Wirkungsgrad
als bei hydraulischen Wechselgetrieben erreichbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß das Getriebe nach der Erfindung in Maschinen aller Art eingebaut werden
kann und auch für den Antrieb von Fahrzeugen geeignet ist, in denen es auch die
Reibungskupplung und das Differentialgetriebe ersetzen kann.
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Man kennt mechanisch arbeitende kontinuierliche Geschwindigkeits-Wechselgetriebe,
bei denen in einer mit der Eingangswelle verbundenen und einen exzentrischen Innenraum
aufweisenden Trommel eine zweite mit der Ausgangswelle verbundene und ebenfalls
einen exzentrischen Innenraum aufweisende Trommel vorgesehen ist, dessen Exzentrizität
der des Innenraumes der ersten Trommel gleich ist. Dabei ist in dem exzentrischen
Innenraum der zweiten Trommel eine ringforinige Büchse angeordnet und eine Steuerungvorgesehen,
durch die die gegenseitige Stellung der Trommeln verändert werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Steuerung der Trommeln möglichst
einfach und mit leicht austauschbaren Bauelementen auszubilden. Zur Lösung der gestellten
Aufgabe sind in einer Reihe von n quer verlaufen-den, zueinander parallelen Sitzflächen
in der Ausgangswelle aufeinanderfolgend wirkende und die kreisförmige, Übersetzungsbewegung
der Büchse in eine Drehbewegung der Ausgangswelle umwandelnde stangenförmige Schubkörper
kreuzweise in einem Winkelabstand von 360/n11 voneinander angebracht, deren Länge,
etwas kleiner als der Innenraum der Büchse ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß jeder stangenförmige
Schubkörper eine Längsnut aufweist, in der eine Reihe von Kugeln angeordnet ist,
auf denen ein Schieber zwischen zwei Anschlägen an dem Schubkörper gleitend aufliegt,
wobei der Schieber eine Kerbe aufweist, mit der ;ich der Schubkörper auf der exzentrisch
liegenden Kante abstützt. Diese Bauart wird dadurch ver-Jessert, daß der Schubkörper
mit seinen Enden zwei n umlaufenden Nuten angeordnete wendelförmige Federn in Berührung
gegen die Innenfläche der Hchse gehalten wird, wobei die Federn gegen die :Zückseite
jedes Schubkörpers durch einen Stift ffirken. Schließlich kann das Getriebe mit
einer im Gehäuse drehbaren Hohlnabe ausgestattet werden, die durch eine VerriegelungsschraÜbe
im Gehäuse festgelegt ist, so daß durch Lösen der Verriegelungsschraube das Getriebe
als Dierentialgetriebe wirken kann.
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Bei einem Getriebe nach der Erfindung kann somit auf das Differentialgetriebe
im Bedarfsfall verzichtet werden.
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Als Ausführungsbeispiel der Erfindung sei ein Getriebe mit fünf -quer
verlaufenden, zueinander parallelen Sitzflächen beschrieben, das in der Zeichnung
dargestellt ist. In dieser zei t 19
F i g. 1 eine Seitenansicht des
Getriebes, teilweise im Schnitt in einer Vertikalebene, F i g. 2 einen Ouerschnitt
längs der Ebene II-II in Fig. 1,
F i g. 3 einen Querschnitt längs der
Ebene III-III in Fig. 1,
F i g. 4 eine Ansicht eines Teiles längs der
Ebene IV-IV in F i g. 1,
F i g. 5 einen Schnitt längs. der Ebene V-V
der F ig. 4, F i g. 6 einen Schnitt längs der Ebene VI-VI der F i
g. 3,
F i g. 7 eine Seitenansicht der Ausgangswelle, teilweise im Schnitt
längs einer axialen Ebene,
F i g. 7A, 7B, 7C, 7D und
7E in der angegebenen Reihenfolge die Teilschnitte entsprechend den Ebenen
A-A, B-B, C-C, D-D und E-E der F i g. 7,
F i g. 8 eine Einzelheit
des Schubkörpers in vergrößertem Maßstab, F i g. 9 eine Seitenansicht zu
F i g. 8 und F i g. 10 einen Querschnitt längs der Ebene X-X der F
i g. 9.
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In F i g. 1 bis 3 ist die Eingangswelle 1 mit
einem beliebigen Antrieb verbunden, der nicht dargestellt ist. Die Welle
1 ist in Kugellagern 2 in dem Gehäuse 3 gelagert, das mit einer Grundplatte
4 versehen ist. Die Welle 1 endet in einem Flansch 5, an dem mit einer
Reihe von Schrauben 6 eine zylindrische Trommel 7 befestigt ist. Diese
Trommel 7
hat in ihrem Inneren einen exzentrischen Hohlraum 8 mit einem
kreisförmigen Querschnitt (s. F i g. 3).
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In dem Hohlraum 8 ist frei laufend eine zweite Trommel
9 angeordnet, die ebenfalls einen exzentrischen Innenraum 10 hat,
in dem eine rohrförmige Buchse 11 liegt.
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Die Trommel 9 und die Büchse 1 liegen in einem Ölbad,
das in die Trommel 7 durch die Verschlußschraube 16 eingefüllt ist.
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Der Stirnteil der Trommel 7 ist mit einem Kragen 12 verbunden,
der seinerseits drehbar mit Kugellagern 13 auf einer Hohlnabe 14 ruht. Zwischen
dem Kragen 12 und der Hohlnabe 14 liegt ein Dichtungsring 15, der den Austritt
von öl verhindern soll. Die Hohlnabe 14 ist ihrerseits durch eineVerriegelungsschraube
17 fest mit einer Haube 18 verbunden, die an das Gehäuse
3 mit Schrauben 19 angeschraubt ist. Zwischen der Haube
18 und der Hohlnabe 14 liegt ein Kugellager 20. Dieses Kugellager ist in
den Bedingungen nach F i g. 1 außer Betrieb, weil die Verriegelungsschraube
17 die Hohlnabe 14 fest mit der Haube 3 verbindet.
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Die rohrförmige Buchse 11 ist durch Schrauben 21 mit einer Muffe 22
starr verbunden, die mit zwei Stimanschlägen 23 (s. F i g. 4 und
5) versehen sind, die in einem vertikalen Durchmesser zueinander aus-Crerichtet
sind. Zwei andere Stirnanschläge 24 sind in einem horizontalen Durchmesser zueinander
ausgerichtet und werden von der Hohlnabe 14 (F i g. 5)
getragen. Die Paare
der Stirnanschläge treten in entsprechende Kerben 25 eines Ringes
26, der die Aufgabe hat, die rohrförmige Buchse 11 an der Drehung
um ihre Achse zu hindern, ihr aber eine begrenzte, der übertragung dienende Querbewegung
zu gestatten.
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Konzentrisch zu der Hohlnabe 14 (F i g. 1) liegt die Ausgangswelle
27, auf die das Drehmoment des Widerstandes wirkt. Die Ausgangswelle
27 wird von zwei Kugellagern 28 getragen, die durch einen Abstand#halter
29 voneinander entfernt gehalten werden. Sie ruht ferner in einem Kugellager
30 an dem inneren Ende der Welle in der Nähe des Flansches 5.
Eine
Reihe von querliegenden Sitzen 31 (F i g. 7 bis 7E) sind parallel
zueinander auf der Welle 27 vorgesehen und sind in gleichwinkligem Abstand
angeordnet, der gleich dem Verhältnis des vollen Kreiswinkels zu der Zahl der Sitze
ist. In dem dargestellten Beispiel sind fünf Sitze in einem Winkel abstand von
72' vorhanden. In jedem querliegenden Sitz 31 liegt ein Schubkörper
32 (s. insbesondere F i g. 8 bis 10). Jeder Schubkörper hat
eine Länge, die etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der rohrförmigen Muffe
11, seine Enden passen sich der inneren Peripherie 33 an. Der Schubkörper
32 ist mit einer Innennut 34 versehen, in der mehrere Kugeln 35 liegen.
Auf diesen gleitet ein Schieber 36
zwischen zwei Endanschlägen 37 und
38. Der Schieber 36 ist mit einer kleinen Kerbe 39 versehen,
in die ein Zahn 40 der Welle 27 eingreift.
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Um eine dauernde Berührung zwischen jedem Schubkörper und dem zugeordneten
Zahn 40 sicherzustellen, ist an den Seiten jedes Sitzes eine über den Umfang verlaufende
Nut 41 vorgesehen, in der eine Wendelfeder 42 liegt. Jedes Paar der Federn 42 ist
an einem seiner Enden an einem Querglied 43 befestigt, während das andere Ende einen
Stift 44 trägt, der an der Rückseite des Schubkörpers 32 anliegt und so den
Schieber 36 gegen den Zahn 40 drückt.
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An dem Gehäuse 3 ist oben eine senkrecht sich erstreckende
Kammer 45 angeordnet, in der ein Wellenstumpf 46 mit einem Handrad 47 liegt, der
durch einen Verbindungsbolzen 48 mit einem Gewindebolzen 49 (F i g. 1 und
2) verbunden ist. Dieser greift in eine Mutter 50, die durch einen Bolzen
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mit einer Gabel 52 gekoppelt ist. Die Gabel 52 wird von einem
Schwinghebel 53 getragen, dessen Drehstift 54 in einem Langloch
55 gleiten kann. Das untere Ende des Hebels 53 ist mit einer anderen
Gabel 56 versehen, deren Enden durch die Stifte 57
mit der Buchse
58, die auf einem Lager 59 ruht, verbunden sind. Dieses Lager weist
einen Kragen 60
mit einem Gleitlager 61 auf, durch das die Welle
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hindurchtritt.
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Der Kragen 60 ist ein Teil des Joches 62 (F i
g. 6),
an dessen Enden zwei Stifte 63 angeordnet sind, die in den Sitzen
64 in der Trommel 7 gleiten. Die Stifte 63 enden in zwei schrägliegenden
Zähnen 65, die in wendelförmige Führungsnuten 66 auf der äußeren Peripherie
der Trommel 9 eintreten.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn das Handrad 47 oder
ein anderes Steuerorgan, z. B. ein Handhebel, betätigt wird, schwingt der Hebel
53
um den Zapfen 54 und verschiebt gleitend auf der Welle 1 die Buchse
58 und den Kragen 60 mit dem Joch 62.
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Die Stifte 63 gleiten in den Sitzen 64 in der Trommel
7, und ihre Zähne 65 in den Nuten 66
drehen die Trommel
9 gegenüber der Trommel 7.
Als Gesamtergebnis hat die Betätigung des
Handrades 47 die Relativstellung der Trommeln 7 und 9
zueinander verändert.
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Die Trommeln 7 und 9 haben innere Hohlräume, deren Exzentrizitäten
gleich sind und sich in der Stellung nach F i g. 3 kompensieren. Die rohrförmige
Buchse 11 liegt hierbei vollkommen zentrisch und dreht sich nicht, da ihre
Achse durch den Ring 26 gehalten ist. Unter diesen Verhältnissen steht die
Ausgangswelle 27 still.
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Wenn die gegenseitige Stellung der Trommeln 7
und
9 durch das Handrad 47 verändert wird, nimmt der Innenraum der Trommel
9 eine exzentrische Stellung ein, wobei sich die Buchse 11, angetrieben
durch die Einheit der Trommeln 7 und 9, jedoch ohne Drehung um ihre
Achse, auf einer kreisförmigen übertragungsbahn mit einem Radius bewegt, der dem
Exzentrizitätsunterschied zwischen den Trommeln 7 und 9 entspricht.
Bei dieser Bewegung im Uhrzeigersinne, beginnend von der Stellung F i
g. 7 A, tritt eine Schubwirkung des
Schubkörpers
32 gegen die Ecke 40 der Ausgangswelle 27 ein. Die Tangentialkomponente
dieser Schubwirkung wird in eine Gleitbewegung des Schiebers 36 umgewandelt,
während die Komponente unter rechten Winkeln zu dem Schieber 36
die Drehung
der Ausgangswelle durch einen Winkelraum bewirkt, der im Beispiel Abschnitt
72' beträgt. Danach arbeitet der folgende Schubkörper (F i g. 7 B)
über einen weiteren Sektor von 721. So wird nach und nach bei einem vollständigen
Ablauf der Peripherie 33 der Buchse 11 die aufeinanderfolgende Wirkung der
fünf Schubkörper gegen die ihnen zugeordneten Kanten 40 der Ausgangswelle
27 erreicht. Die Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Ausgangswelle
27 ist durch den wirksamen Kurbelarm bestimmt, der von dem Weg der kreisförmigen
übertragungsbewegung der Buchse 11 abhängt und infolgedessen mit der Zunahme
der Unterschiede der Exzentrizität der Trommeln 7 und 9 zunimmt. Dieser
Unterschied kann durch das Steuerorgan 47 geändert werden. So ergibt sich die
Mög-
lichkeit, die Geschwindigkeit der Ausgangswelle 27
von Null bis
zum Maximum zu ändern. Die Maximalgeschwindigkeit der Ausgangswelle wird erreicht,
wenn der Zahn 65 des Stiftes 63 das Ende der wendelförmigen Nuten
66 erreicht. Wenn die Schubkörper 32 außerhalb ihres wirksamen Zustandes
sind, wird die Kontinuität der Berührung des Schiebers 36 und der Kanten
40 durch die Federn 42 gesichert. Unter diesen Verhältnissen bewegen sich die Schubkörper
mit einer leicht gleitenden Bewegung an der Innenfläche der Buchse 11.
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Um mit dem Wechselgetriebe auch die Wirkung eines Differentials zu
erreichen, braucht man nur die Verriegelungsschraube 17 zu lösen; dann hat
die Hohlnabe die Möglichkeit, sich zudrehen. In diesem Fall ist es möglich, ein
Widerstandsdrehmornent auch auf die Hohlnabe wirken zu lassen, und jede Änderung
der Geschwindigkeit einer der Teile 14 oder 27 wird dann die Wirkung haben,
eine umgekehrte Geschwindigkeitsänderung auf den anderen Teil zu übertragen wie
bei den üblichen Differentialgetrieben.