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Exzenterverstellung für stufenlos regelbare Schaltwerksgetriebe Die
Erfindung bezieht sich auf eine Exzenterverstellung für stufenlos regelbare Schaltwerksgetriebe,
bei denen die gleichförmige Drehbewegung einer Antriebswelle über Schwinghebel und
Einwegkupplungen in eine periodische, um einen Mittelwert schwankende Drehbewegung
einer Abtriebswelle untersetzt wird. Eine solche bekannte Exzenterverstellung weist
einen mit der Antriebswelle umlaufenden Mitnehmer auf, der mindestens ein frei drehbares
Ritzel trägt, das mit einer Verzahnung in Form einer Zahnstange an einem von einer
Betätigungseinrichtung axial verschiebbaren, ebenfalls mit der Antriebswelle umlaufenden
Glied im Eingriff steht und mit der Verzahnung eines radial verschiebbaren Exzenterstückes
verbunden ist, bei dessen Exzentrizi, tätsverstellung ein Gegengewicht synchron
verstellt wird, der Triebexzenter und der Ausgleichsexzenter einander zugekehrte
Verzahnungen aufweisen und Zahnräder vorgesehen sind, die in beide Verzahnungen
eingreifen.
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Bei einer bekannten Exzenterverstellung hat der Mitnehmer an seinem
inneren Umfang zwei einander diametral gegenüberliegende Innenverzahnungen, in die
zwei drehbar gelagerte, auf verschiedenen, parallelliegenden Wellen sitzende Ritzel
eingreifen. Auf der einen Seite der Welle befindet sich die Exzenterscheibe, während
auf der anderen Welle das Gegenstück angeordnet ist. Entsprechend stehen das eine
Ritzel mit der Exzenterscheibe und das andere Ritzel mit dem Gegengewicht im Eingriff.
Die synchrone Bewegung wird nur dadurch bewirkt, daß beide Ritzel zugleich mit dem
Mitnehmer im Eingriff stehen und bei dessen Axialbewegung gedreht werden. Nachteilig
ist, daß sich die Exzenterscheibe aus dem eigentlichen Exzenterring und einem die
Verzahnung tragenden Massenstück zusammensetzt, die beide miteinander stirnseitig
verschraubt sind. Ein erschütterungsfreier Tauf, d. h. ein vollkommener Massenausgleich,
kann mit der bekannten Vorrichtung nicht erzielt werden. Außerdem ist die Lagerung
der beiden Verstellmassen schwierig, und es können sich Verklemmungen ergeben, da
jede Verstellmasse nur mit einem Ritzet im Eingriff steht. Schließlich ist der Bauumfang
des bekannten Getriebes ziemlich groß.
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Es ist ferner eine Regelvorrichtung für stufenlos regelbare Getriebe
bekannt, bei dem zwischen einem Triebexzenter und einem Ausgleichsexzenter eine
Scheibe angeordnet ist, die auf ihren beiden Seiten je ein dem Triebexzenter und
dem Ausgleichsexzenter zugeordnetes Plangewinde aufweist, in das die beiden Exzenter
eingreifen. Die Plangewindescheibe läuft mit der Antriebswelle des Getriebes um,
und zur Verstellung der Exzenter ist eine Einrichtung zur Veränderung der Umlaufdrehzahl
der Plangewindescheibe vorgesehen. Diese Einrichtung besteht aus einem von der Antriebswelle
angetriebenen Zwischengetriebe reit zwei Drehzahlstufen und zwei Kupplungen. Wird
die eine Kupplung eingerückt, eilt die Plangewindescheibe gegenüber der Antriebswelle
vor, während bei Einrücken der anderen Kupplung die Drehzahl der Plangewindescheibe
vermindert wird.
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Wenn es auch mit dieser Regelvorrichtung möglich ist, einen besseren
Massenausgleich zu erzielen, so ist doch die Einrichtung zur Exzenterverstellung
kompliziert. Insbesondere hat diese Einrichtung den Nachteil, daß das Maß der jeweils
gewünschten Exzenterverstellung, also das Maß der gewünschten Drehzahländerung der
Abtriebswelle des Schaltwerksgetriebes, von der Zeitspanne abhängt, in der die eine
oder andere Kupplung im Eingriff ist. Dies erschwert die Einstellung einer bestimmten
Drehzahl der Abtriebswelie, insbesondere die Feineinstellung der Abtriebswelle,
.außerordentlich. Überdies besteht die Gefahr, daß bei unachtsamer Bedienung der
Kupplungen die Exzenter über die Endstellungen hinaus verstellt werden, was zu einer
Beschädigung des ganzen Getriebes führen kann bzw. zusätzliche Einrichtungen zum
selbsttätigen Ausrücken der Kupplungen notwendig macht, die dann wirksam werden,
wenn die Exzenter die Endstellungen erreichen.
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Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Getriebes ergibt sich aus dem
Umstand, daß die gegenseitige Lage der Plangewindescheibe und der Antriebswelle
nicht fixiert ist. Die Plangewindescheibe kann sich unter dem Einfluß von Trägheitskräften
selbsttätig gegenüber der Antriebswelle verstellen, was zu einer unkontrollierbaren
Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Schaltwerksgetriebes führt.
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Durch die Erfindung soll eine Verstellvorrichtung für stufenlos regelbare
Schaltwerksgetriebe der eingangs
erwähnten Art geschaffen werden,
bei der ein vollkommener Massenausgleich möglich ist, so daß auch bei höherer Drehzahl
ein erschütterungsfreier Lauf sichergestellt ist. Auch soll die Verstelleinrichtung
unter Last leicht verstellbar sein, um eine bestimmte.Drehzahl der Abtriebswelle,
also ein bestimmtes übersetzungs- oder Untersetzungsverhältnis des Schaltwerksgetriebes,
genau einzustellen und auch kleinste Verstellbewegungen exakt auszuführen. Dabei
soll aber die Verstelleinrichtung selbsthemmend sein, um ein selbsttätiges und unbeabsichtigtes
Verstellen der Exzenter auszuschließen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Exzenterverstellung
der eingangs erwähnten Art je ein Verstellzahnrad mit einem von einer durch einen
Schneckentrieb verschiebbaren Zahnstange angetriebenen' Ritzel auf einer gemeinsamen
Welle angeordnet ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die
das Ritzel und das Zahnrad tragende Welle an ihrem inneren Ende ein Gegenlager in
der Antriebswelle hat.
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Ferner sieht die Erfindung vor, daß die die Stege beidseitig der Antriebswelle
überbrückenden Abschnitte der Exzenter stirnseitig um etwa den Radius des mit der
Verzahnung der Stege im Eingriff stehenden Zahnrades vorspringen, so daß ihre Stirnflächen
aneinanderliegen und sich gegenseitig führen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt
durch das Schaltwerksgetriebe, ' .
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F i g. 2 eine vergiößerte Schnittansicht der Exzenteranordnung- des
Schaltwerksgetriebes nach F i g.1, F i g. 3 eine Schnittansicht der Exzenteranordnung
gemäß-B-B nach F i g: 2, F i g. 4 eine Radialschnittansicht längs C-C der Exzenteranordnung
nach F i g. 2, F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht der Exzenterscheibe in axialer
Richtung gesehen, F i g. 6 eine Schnittansicht der Exzenterscheibe längs D-D nach
F i g. -5; -F i g. 7 eine Schnittansicht der beiden Exzenter in maximaler Verstellstellung
und F i g. 8 eine Schnittansicht der Exzenter in der Nullstellung des Antriebsexzenters.
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Im Schaltwerksgehäuse 10 sind Antriebswelle 22
und Abtriebswelle
28 koaxial gelagert. Auf der Antriebswelle 22 befinden sich die radial verstellbaren
Exzenter, nämlich der Triebexzenter 30 und der Ausgleichsexzenter 32: Beide Exzenterscheiben
30 und 32 sind axial nicht verschiebbar.
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Im Gehäuse 10 ist eine Schnecke 34 gelagert, die aus dem Gehäuse herausgeführt
ist und mittels eines Handrades oder auch motorisch gedreht werden kann. Die Schnecke
34 steht mit dem Schneckenrad 36 im Eingriff, das konzentrisch zur Achse der Welle
22 angeordnet ist. Mit dein Innengewinde des Schneckenrades 36 steht ein Gewindering
38 im Eingriff, der durch ortsfeste Führungsbolzen 40 an einem Mitdrehen
mit dem Schneckenrad -36 gehindert wird, sich also bei Drehung des Schneckenrades
36 lediglich axial verschiebt. Auf der Antriebswelle 22 ist ein topfartiges Glied
42 durch den Keil 44 auf der Welle 22 drehfest, jedoch axial verschiebbar verbunden.
Ein Kugellager 46 stellt die Verbindung zwischen dem Gewindering 38 und dem topfartigen
Glied 42 her. Der Gewindering 38 nimmt also bei seiner Axialbewegung das topfartige
Glied 42 mit, hindert dieses jedoch nicht an seiner Drehung mit der Welle 22.
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Wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, sind am topfartigen Glied
42 axiale Verzahnungen in Form von Zahnstangen 48 angebracht. Auf der Antriebswelle
22 ist weiterhin ein gabelartiger Mitnehmer 50 aufgekeilt, dessen Schenkel 52 je
eine quer zur Achse der Antriebswelle 22 liegende Welle 54 lagern. Beide Wellen
54 sind gleichachsig angeordnet. Auf den äußeren Wellenstümpfen der Wellen 54 ist
je ein Ritzel 56 befestigt, das mit den Zahnstangen 48 des topfartigen Gliedes 42
im Eingriff steht. Die Wellen 56 tragen jeweils weiterhin ein Zahnrad 58. Die inneren
Enden der Wellen 54 greifen in Sacklöcher der Antriebswelle 22 an diametral gegenüberliegenden
Stellen ein, so daß jede Welle 54 doppelt gelagert ist.
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Der Triebexzenter 30 und der Ausgleichsexzenter 32 sind gleich ausgebildet.
Wie aus den F i g. 5 und 6 hervorgeht, in denen ein Exzenter 30 gezeigt ist, besitzt
dieser eine längliche Öffnung 60 mit einer konstanten Breite, die zur Achse 62 der
Antriebswelle 22 exzentrisch liegt. Die Öffnung 60 wird von zwei Stegen 64, einem
oberen Vorsprung 66 und einem unteren Vorsprung 68 begrenzt. Wegen der Exzentrizität
der Öffnung 60 ist die Höhe des oberen Vorsprunges 66 größer als die des unteren
Vorsprunges 68. Die vordere Stirnfläche der Stege 64 sind mit einer Verzahnung in
Form - einer Zahnstange 70; 71 versehen. Wie in den F i g., 7 und 8 gezeigt ist,
greifen die beiden Zahnräder 58 der Querwellen 54 jeweils in zwei einander gegenüberliegende
Verzahnungen 70 des Triebexzenters 30 und des Ausgleichsexzenters 32 ein.
Die Vorsprünge 66 und 68 erstrecken sich axial um etwa den Radius der Zahnräder
58 von den Verzahnungen 70 und 71 aus gegeneinander, so daß die Stirnflächen
72 und 74 der Vorsprünge 66 und 68 aneinander anliegen, während gleichzeitig die
Zahnräder 58 mit jeweils beiden Verzahnungen 70 der beiden Exzenter 30 und
32 im Eingriff stehen. Wenn die Zahnräder 58 gedreht werden, verschieben
sich die beiden Exzenter 30 und 32 in radialer Richtung gegensinnig, wobei ihre
Stirnflächen 72 und 74 aneinandergleiten. Durch die gegensinnige Verstellbewegung
der beiden Exzenter 30 und 32 in Verbindung mit ihrer identischen Ausbildung und
spiegelsymmetrischen Anordnung wird ein vollkommener Massenausgleich bei der Rotation
in jeder beliebigen Verstellage erzielt. Wie sich insbesondere den F i g. 2 und
3 entnehmen läßt, hat die Antriebswelle 22 in den Lagerbereichen für die Exzenter
30 und 32 jeweils beidseitige Abflachungen 76, die zur seitlichen Führung der Exzenter
30 und 32 unter Zwischenschaltung prismatischer Platten 78 dienen.
Die beiden Exzenter 30 und 32 sind mittels eines Festringes 80 axial unverschiebbar
angeordnet. Bei ihrer Verstellbewegung sind sie allseitig geführt.
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Die Regelung arbeitet folgendermaßen: Durch Drehung der Schnecke 34
wird das Schneckenrad 36 gedreht und der Gewindering 38 axial verschoben. Je nach
der Drehrichtung der Schnecke 34 ändert sich auch die Verschieberichtung des Gewinderinges
38: Der Gewindering 38 nimmt bei seiner Axialbewegung das topfartige, mit der Welle
22 umlaufende Glied 42 mit. Die Zahnstangen 48 (F i g. 3) werden relativ
zum Mitnehmer 50 axial verschoben und bewirken durch die mit ihnen im Eingriff stehenden
Ritzel 56 eine synchrone Drehung der Wellen 54.
Die auf den Wellen
54 aufgekeilten Zahnräder 58 bewirken eine gegenseitige Verschiebung der beiden
Exzenter 30 und 32 in radialer Richtung, und zwar entweder bis in die in F i g.
7 gezeigte maximale Verstellung oder in die in F i g. 8 dargestellte Nullstellung.
Die kleinste Drehbewegung der Schnecke 34 hat somit eine stufenlose Verstellung
der Exzenter 30 und 32 zur Folge. Die Hubstellung des Triebexzenters 30 wird über
Kurbeln 82 (F i g.1) auf Freilaufschaltwerke 84 übertragen, wodurch Planetenräder
86 angetrieben werden, die mit dem Sonnenrad 88 im Eingriff stehen, das die Abtriebswelle
28 dreht.
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Die Regelung der Drehzahl der Abtriebswelle 28
erfolgt stufenlos
sowohl im Stillstand als auch unter Belastung von Null (F i g. 8) bis zur maximalen
Drehzahl (F i g. 7). Bei stillstehender Schnecke ist die Drehzahl somit absolut
konstant. Sie kann sich nicht von selbst verstellen. Eine Selbsthemmung im gesamten
Drehzahlbereich ist damit erreicht.