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Getriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis Die Erfindung
betrifft ein Getriebe mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis, bei welchem
mindestens zwei auf der Antriebswelle angeordnete Schwingungserzeuger, die in bezug
auf ihre Schwingungsamplitude mittels eines ersten Differentialgetriebes einstellbar
sind, sowie Mittel zum übertragen der Schwingbewegung der Schwingungserzeuger auf
koaxial zur Abtriebswelle angeordnete Einwegkupplungen vorgesehen sind.
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Getriebe dieser Art sind bereits bekannt. Als Schwingungserzeuger
dienen beispielsweise auf einer Antriebswelle angeordnete exzentrische Nocken, auf
denen Exzenterscheiben sitzen. Die Mantelfläche dieser Exzenterscheiben dient dann
als Lagerzapfen z. B. - für eine Pleuelstange, welche die Schwingbewegung auf eine
auf der Abtriebswelle angeordnete Einwegkupplung überträgt.
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Es ist auch bereits bekannt, die Schwingungsamplitude der Exzenterscheiben
durch Verdrehen derselben auf ihren Nocken mittels eines Differentialgetriebes während
des Betriebes stufenlos einstellbar zu machen.
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Um eine angenähert gleichförmige Drehung der Abtriebswelle zu erzielen,
ist es auch bekannt, eine größere Anzahl von Schwingungserzeugern zu verwenden,
beispielsweise vier um 90° zueinander versetzte Exzenterscheiben, deren Einzelbewegungen
dann auf der Abtriebswelle zusammengesetzt werden. Aber auch bei Verwendung von
vier oder sogar sechs Schwingungserzeugern läßt sich keine auch nur angenähert gleichförmige
Drehung der Abtriebswelle erzielen, was den Anwendungsbereich solcher Getriebe stark
einschränkt.
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Die Erfindung hat zum Ziel, eine weitere Verbesserung der Gleichförmigkeit
der Drehbewegung der getriebenen Welle zu erreichen, um dadurch den Anwendungsbereich
solcher stufenlos regelbarer Getriebe zu erweitern.
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Erfindungsgemäß wird die Bewegung der Einwegkupplungen über ein zweites
Differentialgetriebe auf die Abtriebswelle übertragen. Es war bisher nur bekannt,
die Schwingungsbewegungen der einzelnen Einwegkupplungen über ein normales Zahnradgetriebe
auf die getriebene Welle zu übertragen, durch welches keine Verbesserung der Gleichförmigkeit
der Drehbewegung dieser Welle erzielt wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist es vorteilhaft, wenn
der Schwingungserzeuger in an sich bekannter Weise aus einem mit der Antriebswelle
starr verbundenen exzentrischen Nocken und einer den Nocken umschließenden, relativ
zu demselben drehbar angeordneten Scheibe besteht und wenn Mittel zur übertragung
der Schwingbewegung der Schwingungserzeuger auf die Einwegkupplungen an sich bekannte
starre Pleuelstangen sind, deren Pleuelfüße drehbar auf den als Schwingungserzeuger
dienenden Exzenterscheiben gelagert sind, während deren Pleuelköpfe schwenkbar an
den Außenringen der Einwegkupplungen angelenkt sind.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfmdungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Vorderansicht des ersten Ausführungsbeispiels
eines Getriebes, teilweise im Schnitt, F i g. 2 eine Seitenansicht des Getriebes
nach F i g. 1, teilweise im Schnitt, und F i g. 3 eine Variante eines Teiles der
F i g. 2, F i g. 4 die Seitenansicht des Getriebes gemäß F i g. 1 bis 3, wobei an
Stelle von Bändern Pleuelstangen als Mittel zur Übertragung der Schwingbewegung
vorgesehen sind.
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In einem nur schematisch dargestellten Gehäuse 1 sind eine Antriebswelle
2 (F i g. 1 und 2) und eine Abtriebswelle 3 gelagert. Die Antriebswelle 2
weist vier kreisrunde, exzentrische Nocken 4 mit zylindrischen Außenflächen auf,
auf denen drehbar je eine Exzenterscheibe 5 gelagert ist. Am Umfang
dieser
Exzenterscheibentist je ein Ring 6 auf Walzen oder Nadeln 7 drehbar gelagert. Jeder
Ring 6 trägt einen Flansch 8, an dem ein biegsames Band 9 aus einem geeigneten Material
wie Stahl, Leder u. dgl. befestigt ist.
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Je zwei Nocken 4 mit ihren Exzenterscheiben 5 liegen nahe beieinander
und sind um 180° zueinander versetzt, wobei die beiden Nockenpaare nur 90° zueinander
versetzt sind, so daß alle vier Nocken 4 mit ihren Exzenterscheiben 5 um je 90°
zueinander versetzt sind.
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Je ein Band 9 verbindet die beiden Flansche 8 der zwei benachbarten
Exzenterscheiben 5 zugeordneten Ringe 6.
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Die Abtriebswelle 3 verläuft parallel zur Antriebswelle 2. Auf ihr
sind auf Rollen 10 zwei Hülsen 11 gelagert, die an ihren gegeneinandergerichteten
Enden zwei Kegelräder 12, 13 eines Planetengetriebes tragen. In die Räder 12, 13
greift ein Kegelrad 14 ein, das drehbar auf einer Achse 15 gelagert ist, die in
der Abtriebswelle 3 festsitzt. Anstatt eines einzigen Kegelrades 14 könnten auch
zwei oder vier Kegelräder vorgesehen sein.
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Die äußere Mantelfläche der Hülsen 11 bildet den Innenteil von je
zwei Freilauf- oder Einwegkupplungen üblicher Bauart mit Rollen 15 und äußeren Ringen
16. Beidseits des Differentialgetriebes 12, 13; 14 sind somit je zwei Einwegkupplungen
angeordnet.
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Das Band 9 verläuft vom Flansch 8 des einen Ringes 6 über die äußere
Mantelfläche des einen Ringes 16 zu einer Umlenkrolle 17 und über die äußere- Mantelfläche
des benachbarten Ringes 16 zurück zum Flansch 8 des zweiten Ringes 6.
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Die Umlenkrolle 17 wird in einer Gabel 18 geführt, die unter der Vorspannung
einer Feder 19 steht. Wie F i g. 3 zeigt, könnten aber auch getrennte Bänder 9 a
über jeden Ring 16 führen. Diese Bänder 9a sind an je einer Kolbenstange17a befestigt,
die mit einem Kolben 18 a verbunden ist, der in einem Zylinder 19a verschiebbar
gelagert ist. Die gewünschte Vorspannung der Bänder 9a wird durch Zufuhr von Drucköl
durch die Leitungen 20 erzielt. Die Vorspannung der Bänder kann selbstverständlich
die beiden Varianten (nach F i g. 2 bzw. 3) mit Hilfe einer Feder oder von Drucköl
erzielt werden.
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Auf der einen Seite des Gehäuses 1 ist ein Gehäuse 21 angeflanscht,
das ein doppeltes Planetengetriebe enthält, welches zum Verstellen der Exzentrizität
der Exzenterscheiben 5 während des Laufes des Getriebes dient. Die Antriebswehe
2 trägt an ihrem im Gehäuse 21 liegenden Ende ein innenverzahntes Zahnrad 22. In
dieses greift ein Planetenrad 23 ein, das auf einem Zapfen 24 gelagert ist, der
in einem Schneckenrad 25 festsitzt. Das Schneckenrad 25 ist drehbar auf einem gehäusefesten
Teil 26 gelagert und steht mit einer Schnecke 27 im Eingriff, die von Hand oder
durch einen Motor in Rotation versetzt werden kann.
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Das Planetenrad 23 greift ferner in ein Sonnenrad 28 a ein, das einen
Teil eines Doppelrades 28 a, 28 b bildet; welches auf der Antriebswelle 2 drehbar
gelagert ist. Das Rad 28 b steht über ein Planetenrad 29 mit dem innenverzahnten
Rad 30 im Eingriff, das drehbar auf der Antriebswelle 2 sitzt. Das Planetenrad 29
ist drehbar auf einem gehäusefesten Zapfen 24a gelagert.
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Alle Exzenterscheiben 5 weisen Vorsprünge 31 auf. Der in F i g.1 nach
rechts gerichtete Vorsprung 31a der dem Zahnrad 30 am nächsten liegenden Exzenterscheibe
5 greift in einen Schlitz 32 einer Gabel 33 ein, die an der Nabe 30 a des Zahnrades
30 angeordnet ist.
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Zwischen den einzelnen Nocken 4 mit ihren Exzenterscheiben 5 sind
auf die Antriebswelle 2 drehbar gelagerte Hülsen 34 a, 34 b, 34 c aufgesetzt,
die ebenfalls Gabeln 33 mit Schlitzen 32 aufweisen, in welche die Vorsprünge
31 der Exzenterscheiben 5
eingreifen. Auf diese Weise können durch
Verdrehen des Rades 30 gegenüber der Antriebswelle 2 alle Exzenterscheiben 5 gleichzeitig
auf ihren Nocken verdreht werden, wodurch sich ihre Exzentrizität verändert. Es
sei noch erwähnt, daß die Zahnräder paarweise (22, 30-23, 29-28 a, 28 b) gleich
groß sind.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende: Wenn die Antriebswelle
2 rotiert, führen die Bänder 9 Hubbewegungen aus, deren Größe der Exzentrizität
der Exzenterscheiben 5 entspricht. Der Vorwärtshub der Bänder 9, bei welchem die
an den Flanschen 8 befestigten Bandenden unter Zugspannung stehen, wird von den
Ringen 16 der Einwegkupplungen auf die Hülsen 11 und über die Kegelräder 12 bzw.
13 und 14 auf die Abtriebswelle 3 übertragen. Die Welle 3 führt somit eine angenähert
gleichförmige Drehbewegung aus, die sich aus den vier sinusförmigen Einzelbewegungen
der vier Exzenterscheiben 5 zusammensetzt, wobei deren Exzentrizität ein Maß für
das übersetzungsverhältnis des Getriebes darstellt.
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Solange die Schnecke 27 stillsteht, treibt das von der Antriebswelle
2 angetriebene Zahnrad 22 über die Räder 23, 28 a, 28 b, 29 das Zahnrad 30 mit gleicher
Drehzahl an, so daß im Normalbetrieb die Lage der Exzenterscheiben 5 relativ zur
Welle 2 bzw. zu deren Nocken unverändert bleibt. Durch Drehen der Schnecke 27 wird
das Schneckenrad 25 und mit ihm das Zahnrad 23 um die Achse der Antriebswelle 2
gedreht. Diese Drehung wird über die Zahnräder 28 a, 28 b, 29 auf das Rad 30 und
von diesem auf die erste Exzenterscheibe 5 übertragen. Die Drehung wird aber gleichzeitig
auch durch die Hülsen 34 a, 34 b, 34 c auf die übrigen Exzenterscheiben 5 übertragen,
was eine Verdrehung derselben -relativ zu den Nocken 4 zur Folge hat. Auf diese
Weise läßt sich die Exzentrizität der Schwingungserzeuger und damit das Übersetzungsverhältnis
des Getriebes während des Betriebes stufenlos verändern.
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DieAntriebswelle 2 (Fig. 4) mit den exzentrischen Nocken 4, auf deren
zylindrischen Außenflächen je eine Exzenterscheibe 5 gelagert ist, entspricht genau
der Ausführungsform nach den Fi g.1 bis 3. Auf jeder Exzenterscheibe 5 ist auf nicht
dargestellten Walzen oder Nadeln ein Ring 6 gelagert, der als Fuß einer Pleuelstange
9 b ausgebildet ist. Der Kopf der Pleuelstange 9 b ist am Flansch 16a des Ringes
16 schwenkbar befestigt, der den Außenring der Einwegkupplung bildet, die wie beim
ersten Ausführungsbeispiel die Rollen 15 und die Hülse 11 umfaßt, welche drehbar
auf der Abtriebswelle 3 sitzt.
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Die Wirkungsweise des Getriebes nach F i g. 4 entspricht derjenigen
wie in bezug auf die F i g.1 bis 3 beschrieben.