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Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos verstellbares, doppelsträngiges
Keilriemen-Differentialwechselgetriebe, bei dem zwei Getriebeausgangswellen über
je einen Keilriemen und eine verstellbare abtriebsseitige Kegelscheibe mit zwei
mit der Getriebeeingangswelle verbundenen verstellbaren Kegelscheiben verbunden
sind, die je eine auf der Eingangswelle fest aufsitzende Scheibenhälfte aufweisen,
während ihre beiden anderen Scheibenhälften axial verschiebbar gelagert, durch einen
Fliehkraftregler in ihrem Abstand von der jeweils zugehörigen festen Scheibenhälfte
veränderbar und in ihrem mittleren Abstand untereinander über eine Stange festgelegt
sind.
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Bei einem solchen bekannten Getriebe (französische Zusatzpatentschrift
75 250) sind die beiden axial verschiebbar gelagerten Scheibenhälften jeweils mit
einem eigenen Fliehkraftregler versehen. Es hat sich nun gezeigt, daß die geringste
Fliehgewichtverlagerung an einem der beiden Fliehkraftregler relativ zu derjenigen
des anderen Fliehkraftreglers zu einer Unstabilität führt, durch die die gesamte
Steileinrichtung zu einer Endlage auswandert. Ferner sind bei der bekannten Getriebeausführung
die beiden abtriebsseitigen Kegelscheiben voneinander abhängig, da über eine ihnen
gemeinsame Feder unabhängig von ihrer jeweiligen Lage jeweils gleich große Anpreßkräfte
auf sie ausgeübt werden. Dies begünstigt das Einlaufen der Steileinrichtung in eine
unstabile Endlage bzw. beeinträchtigt die Rückkehr in die stabile Mittelstellung
im Anschluß an die Einstellung unterschiedlicher Übersetzungen an den beiden Riemensträngen
infolge der Differentialwirkung. Schließlich ist zu bemerken, daß beim bekannten
Getriebe eine willkürliche Änderung des übersetzungsverhältnisses nur auf relativ
umständliche Weise bei vollständigem Stillstand möglich ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, ein
solches Getriebe zu schaffen, das bei einfachem Gesamtaufbau eine Einstellung des
übersetzungsverhältnisses von außen ermöglicht und außerdem eine Differentialwirkung
an beiden Antriebswellen möglich macht, ohne daß hierbei instabile Zustände auftreten.
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Diese Aufgabe wird durch Kombination der eingangs aufgeführten Getriebemerkmale
zusammen mit dem folgenden Merkmal gelöst, daß die eine bewegliche Scheibenhälfte
an dem einen Ende der Stange fest, die andere bewegliche Scheibenhälfte über den
Fliehkraftregler an der Stange abgestützt und ein längenveränderliches Glied vorgesehen
ist, mit dem der Abstand zwischen den beiden beweglichen Scheibenhälften während
des Betriebs einstellbar ist und daß die Anpreßkräfte der beiden abtriebsseitigen
Kegelscheiben voneinander unabhängig sind.
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Es ist bereits bekannt, bei zweisträngigen Keilriemenwechselgetrieben
ohne drehzahlabhängige Verstellung die abtriebsseitigen Kegelscheiben so auszugestalten,
daß deren Anpreßkräfte voneinander unabhängig sind (USA.-Patentschrift 2 924 994).
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe können Unstabilitäten infolge ungleichmäßiger
Fliehgewichtverlagerung nicht auftreten. Diese Tatsache in Verbindung mit der Unabhängigkeit
der Anpreßkräfte der abtriebsseitigen beweglichen Kegelscheibenhälften stellt die
Erzeugung eines Kräftegleichgewichts an den zu den Riemensträngen gehörenden Kegelscheibenhälften
auch bei infol@e@Differentialwirkung eingestellten unterschiedlichen übersetzungen
und damit stabile Verhältnisse sicher. Ein Auswandern der gesamten Steheinrichtung
zu einer Endlage ist wirksam vermieden. Ferner ist die Übersetzung des erfindungsgemäßen
Getriebes ohne Beeinflussung der Differentialwirkung verstellbar.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind an der Stange zweiarmige
Hebel gelagert, die an dem einen Arm mit sich am Innenprofil der einen bewegbaren
Scheibenhälfte abstützenden Fliekraftgewichten versehen sind und deren andere Arme
über einen axial verschiebbaren Anschlag am längenveränderlichen Glied mechanisch
beeinflußbar sind. Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, bereits zu Beginn
des Anfahrens im Bedarfsfall die Fliehgewichte in eine in radialer Richtung weiter
außen gelegene Position überzuführen, wodurch nicht nur das übersetzungsverhältnis
verändert, sondern gleichzeitig von Beginn an auch eine höhere Fliehkraftwirkung
erreicht wird.
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Als in baulicher Hinsicht besonders einfach und zweckmäßig hat es
sich herausgestellt, wenn das längenveränderliche Glied aus einem Arm einer Schere
besteht, deren anderer Arm sich an einem auf der Stange unverschiebbar angebrachten
Anschlag abstützt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt F i g. 1 eine Ausführungsform
eines Getriebes gemäß der Erfindung und F i g. 2 eine andere Ausführungsform des
Getriebes gemäß der Erfindung.
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Auf einer als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle 1 sind
zwei Kegelscheiben 2 und 3 montiert, deren Scheibenhälften 4 und 5 festliegen und
deren Scheibenhälften 6 und 7 axial verschiebbar gelagert sind.
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Die Eingangswelle 1 wird von einem Motor über eine Kupplung und ein
Reduziergetriebe derart angetrieben, daß die höchste Drehgeschwindigkeit der Welle
etwa der optimalen Arbeitsgeschwindigkeit der Kegelscheiben 2 und 3 entspricht.
Kugeln eines Fliehkraftreglers 8 liegen an der beweglichen Scheibenhälfte 7 der
Kegelscheibe 3 und an einer Tellerscheibe C an, die mit dem Ende einer Stange 9
verbunden ist, welche durch die Hohlwelle verläuft und an ihrem anderen Ende ein
längenveränderliches Glied 10 aufweist, an das sich eine Buchse 11 der axial verschiebbaren
Scheibenhälfte 6 der Kegelscheibe 2 anlegt. Der Fliehkraftregler 8 umfaßt wenigstens
zwei in bezug auf die Wellenachse einander diametral gegenüberliegende Kugeln, die
in dem Spalt zwischen der Scheibenhälfte 7 und der mit entsprechendem Profil versehenen
Tellerscheibe C eingeschlossen sind.
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Wenn die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 1 ansteigt, üben die beiden
Kugeln unter der Wirkung der Zentrifugalkraft einen Druck auf die bewegbare Scheibenhälfte
7 aus und drücken sie in Richtung zur festen Scheibenhälfte 4 hin, so daß sich der
Durchmesser der Kegelscheibe 3 in einem Umfang erhöht, der eine Funktion der Drehgeschwindigkeit
der Welle 1 und damit der Drehgeschwindigkeit des Motors ist. Gleichzeitig üben
die Kugeln auf die Tellerscheibe C eine Kraft aus, die in entgegengesetzter Richtung
zu der auf die Scheibenhälfte 7 ausgeübten Kraft über die die Welle 1 durchsetzende
Stange 9 und das längenveränderliche Glied 10 sowie die
Buchse 11
auf die Scheibenhälfte 6 der Scheibe 2 wirkt, deren Durchmesser in gleichem Maß
wie der Durchmesser der Scheibe 3 erhöht wird.
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Selbstverständlich kann auch ein Regler anderer Bauart als der im
Ausführungsbeispiel beschriebene, insbesondere ein dynamometrischer Regler verwendet
werden. Wesentlich ist, daß der Regler auf die Stange 9 und auf die bewegbare Scheibenhälfte
7 gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtete Verschiebekräfte ausübt.
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Wenn der Durchmesser der Kegelscheiben 2 und 3 gleichförmig durch
einen Fliehkraftregler gesteuert wird, ist ihre Einstellung in gleicher Weise eine
Funktion der Drehzahl des Motors, z. B. kann der maximale Durchmesser der Scheiben
nur erreicht werden, wenn der Motor mit maximaler Drehzahl umläuft. Dies ist zur
Kraftübertragung bei einem Fahrzeug unter bestimmten Bedingungen unzulässig. Es
müssen Vorkehrungen getroffen werden, daß die Riemenscheiben einen anderen Durchmesser
annehmen, als er sich unter der ausschließlichen Einwirkung des Fliehkraftreglers
einstellt. Hierzu dient das längenveränderliche Glied 10.
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Dieses Glied 10, dessen Wirkung der des Fliehkraftreglers überlagert
ist, ermöglicht es z. B. dem Fahrer, den Durchmesser der Kegelscheiben zu erhöhen
und auf diese Weise eine andere Geschwindigkeit einzustellen. Er ermöglicht auch
eine Motorbremsung, wobei die Kegelscheiben 2 bzw. 3 Abtriebsscheiben statt Antriebsscheiben
werden. Es ist dabei gleicherweise eine Differentialwirkung möglich.
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Das längenveränderliche Glied 10 wird im Beispiel nach F i g. 1 durch
eine streckbare Büchse 12 gebildet, deren beide Teile auf ihren zugewandten Seiten
schraubenförmig ausgebildete Ränder aufweisen. Diese Büchse 12, die die Rolle eines
bewegbaren Anschlages für die Scheibenhälfte 6 spielt, liegt zwischen der Buchse
11 der Scheibenhälfte 6 und einem festen Anschlag 15 auf der Stange 9. Über schematisch
dargestellte Steuerungshebel 12 a und 12 b lassen sich die Teile der Büchse 12 relativ
zueinander verdrehen. Auf diese Weise kann die Gesamtlänge der das Glied 10 bildenden
Büchse 12 erhöht oder vermindert werden. Beim Vergrößern der Länge der Büchse 12
werden die Scheibenhälften der beiden Kegelscheiben 2 und 3 zusammengepreßt und
auf diese Weise der wirksame Durchmesser vergrößert. Dadurch kann eine gegenüber
der nur durch die Wirkung des Fliehkraftreglers 8 gegebenen Geschwindigkeit höhere
Geschwindigkeit eingestellt werden und z. B. das Fahrzeug unter Bedingungen gefahren
werden, die genau dem maximalen Drehmoment des Motors entsprechen und die erreicht
werden, wenn die Motorleistung bei einem Bruchteil, etwa z. B. im Bereich von zwei
Dritteln, seiner Maximalleistung liegt.
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Vorzugsweise bleibt die Erhöhung der Länge der Büchse 12 durch die
Steuerungshebel 12 a, 12 b dem Willen des Fahrers überlassen, der die Bedingungen,
unter denen er mit höherer Geschwindigkeit, als sie durch den Fliehkraftregler gegeben
ist, nach freier Wahl bestimmen kann und der die übersetzungswirkung durch mehr
oder weniger große Erhöhung der Länge der Büchse 12 einstellen kann.
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Beim Vermindern der Länge der Büchse 12 entfernen sich die Scheibenhälften
der Scheiben 2 und 3 voneinander, und das Geschwindigkeitsverhältnis wird geringer
als das, das nur durch die Wirkung des Fliehkraftreglers gegeben ist. Wenn das Fahrzeug
fährt, erhält man durch Verminderung der Länge der Büchse 12 mittels der Steuerungshebel
12a, 12b eine Bremswirkung, die vom Fahrer ausgelöst werden kann. Hierzu kann der
Steuerungshebel 12 a z. B. mit der Fußbremse verbunden sein. Im letzteren Fall bestehen,
da nach der Bremsung der Durchmesser der Scheiben vermindert ist, die besten Bedingungen
für eine schnelle Beschleunigung. Die Verminderung der Länge der Büchse 12 durch
Betätigung durch den Fahrer ermöglicht es, daß dieser nicht nur diese Bremswirkung
z. B. bei Gefälle ausnutzen kann, sondern er kann in gleicher Weise eine schnelle
Beschleunigung, z. B. beim Fahren in Städten oder im Gebirge, erhalten.
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In einer Kurve kann, ohne daß notwendigerweise eine Korrektur erfolgt,
der Riemen der dem inneren Rad entsprechenden Scheibe einem erhöhten Reibungswiderstand
unterworfen sein, und er übt daher auf die Scheibenhälften einen höheren Druck aus,
als er durch den Abstand der bewegbaren Scheibenhälften und die Durchmesserverminderung
erzeugt wird. Die Verminderung des Durchmessers dieser Scheibe bewirkt gleichzeitig
eine Erhöhung des Durchmessers der anderen Scheibe.
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Die Translationsbewegung der Büchse 12 erzeugt eine Translationsbewegung
an der bewegbaren Scheibenhälfte 6 der Scheibe 2 und mittels des Anschlages 15 und
der auf die Stange 9 übertragenen Verschiebebewegung eine Verschiebebewegung mit
der gleichen Amplitude und in gleicher Richtung auf die bewegbare Scheibenhälfte
7 der Scheibe 3. So kann man mittels des Steuerungshebels 12b einen Differentialeffekt
erzeugen, indem man den Durchmesser einer Scheibe erhöht und den Durchmesser der
anderen vermindert. Man kann z. B. den Steuerungshebel 12 b mit der Fahrzeugsteuerung
verbinden, die dann selbsttätig regelnd wirkt. Man kann auch ständig einen Differentialeffekt
erzeugen, indem man eine elastische Kraft an den Steuerungshebel 12 b anlegt, was
z. B. für das Fahren auf gewölbten Straßen oder für bestimmte landwirtschaftliche
Arbeiten zweckmäßig ist.
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Für bestimmte Gleisketten- oder Straßenfahrzeuge, die keine Achslenkung
haben, kann die Translation der Büchse 12 allein die Wirkung der Fahrzeugsteuerung
übernehmen. Eine gemeinsame Steuerung, die vom Fahrer bedient wird, kann dann unabhängig
oder gleichzeitig die Änderung der Richtung und die Änderung des Übertragungsverhältnisses
bewirken.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich bei einer Ausführungsform erwiesen,
wenn der Fliehkraftregler die Durchmesser der Riemenscheiben in nur einem innerhalb
des Gesamtbereichs für die Änderung der Durchmesser der Scheiben liegenden Bereich
ändert. Wenn in einem Rechenbeispiel D1 der kleinste und D4 der größte Durchmesser
ist, den die Scheiben einnehmen können, soll D., der größer als Dl ist, der kleinste
Durchmesser sein, bei dem das Fahrzeug anfahren kann; er entspricht z. B. einer
Motorleistung, bei der die automatische Kupplung in Wirkung tritt. Zwischen D2 und
D3 verläuft ein Bereich, in dem die Scheiben unter der gleichen Wirkung des Fliehkraftreglers
jeden Zwischendurchmesser einnehmen können. Zwischen D3 und D4 erstreckt sich ein
Bereich der Übersetzung, in dem die Änderung der Durchmesser die Wirkung des längenveränderlichen
Gliedes 10 erforderlich macht. Der Bereich zwischen Dl und D., soll beim niedrigsten,
dem Durchmesser D, entsprechenden Verhältnis eine Differentialwirkung ermöglichen.
In
diesem Bereich nimmt die dem inneren Fahrzeugrad entsprechende Riemenscheibe einen
Durchmesser zwischen D1 und D2 an, während die andere Scheibe einen Durchmesser
entsprechend dem arithmetischen Mittel der beiden annimmt, der wenigstens gleich
D2 sein muß.
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F i g. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Getriebes gemäß
der Erfindung. Auch hier sitzen die beiden Kegelscheiben 2 und 3 auf der Welle 1,
durch die die Stange 9 verläuft. Die beiden Scheibenhälften 4
und 5
liegen fest, die Scheibenhälften 6 und 7 sind bewegbar. über eine Kappe 25 legt
sich die Scheibenhälfte 7 an einem verstellbaren Anschlag an, der aus einer auf
die Stange 9 aufgeschraubten Mutter 26 besteht. Der Fliehkraftregler 8 und das Glied
10 liegen auf derselben Seite.
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Der Fliehkraftregler 8 wird von zwei Fliehgewichten 13 gebildet,
die an zweiarmigen Hebeln 14 angebracht sind und an einem an der Scheibenhälfte
6 ausgebildeten Profil anliegen. Die Hebel 14 sind über Achsen 14 a an einem Träger
16 gelagert, der an der Stange 9, z. B. mittels eines Niets 17, befestigt ist.
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Die Scheibenhälfte 6 ist mit der Welle 1 drehschlüssig verbunden,
beispielsweise durch polygonale Ausbildung eines Abschnitts der Stange 9. Die Fliehgewichte
13 werden von Rollen gebildet, die auf Achsen 18 gelagert sind. Unter der Einwirkung
der Zentrifugalkraft entfernen sie sich von der Welle 1 und rollen dabei auf Rampen
19 der Scheibenhälfte 6 mit einem Profil ab, dessen Axialkomponente in einem vorbestimmten
Bereich der Motorleistung eine gewünschte Verschiebung der Scheibenhälfte 6 bewirkt.
Der Fliehkraftregler 8 unterliegt einer erheblichen Reaktionskraft, die gleich groß
und entgegengesetzt der Wirkung auf die Scheibenhälfte 6 ist und die über die Stange
9 die Scheibenhälfte 7 an die feste Scheibenhälfte 4 der Scheibe
3 anpreßt, deren Durchmesser auf diese Weise im gleichen Umfang wie der Durchmesser
der Scheibe 2 vergrößert wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Hebel 14 an den Enden
20 derart verlängert, daß sie in Berührung mit einem Anschlag 21 gelangen,
der axial verschiebbar auf der Stange 9 sitzt. Am Ende der Stange
9 ist ein fester Anschlag 22 vorgesehen. Zwischen den beiden Anschlägen
21 und 22 liegen die Spitzen einer bei diesem Ausführungsbeispiel
das längenveränderliche Glied 10 bildenden Schere 23.
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Wenn die Spitzen der Schere 23 auseinandergespreizt werden, wird der
Anschlag 21 auf der Stange 9 verschoben und übt eine Kraft auf die Enden 20 der
Hebel 14 aus, die die Fliehgewichte 13 tragen. Diese spreizen sich
dann von der Welle 1 ab, und die Wirkung der Zentrifugalkraft auf sie wird erhöht.
Es bewirkt also eine relativ geringe, auf den Anschlag 21 derart aufgebrachte Kraft,
daß die Stange 9 verschoben wird, eine Erhöhung der Wirkung der Zentrifugalkraft
durch Vergrößerung des Radius der Fliehgewichte.
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Wenn die Spitzen der Schere 23 aufgespreizt werden, wird eine gleiche
Kraft wie auf den Anschlag 21, jedoch in entgegengesetzter Richtung, auf den Anschlag
22 ausgeübt.
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Wenn die Zentrifugalkraft, die auf die Gewichte 13 wirkt, erhöht wird,
erfolgt das gleiche, wie wenn der Motor in einem höheren als dem wirklichen Bereich
drehen würde, und die Scheiben 2 und 3 nehmen einen größeren Durchmesser an, als
sie ihn unter der Einwirkung des Fliehkraftreglers allein einnehmen würden, d. h.,
wenn dieser nicht durch das längenveränderliche Glied 10 beeinflußt würde. Somit
wird noch die auf den Anschlag 22 ausgeübte Kraft verstärkt, die auf die Scheibe
3 im Sinne einer Anpressung der Scheibenhälfte 7 an die feste Scheibenhälfte 4 wirkt.
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Auf diese Weise hat der Fahrer die Möglichkeit, durch Betätigung des
längenveränderlichen Glieds 10, d. h. durch Spreizen der Spitzen der Schere 23,
ein größeres übersetzungsverhältnis, als es nur durch den Fliehkraftregler 8 geschaffen
würde, einzustellen. Zu diesem Zweck ist die Schere 23 beispielsweise über eine
schematisch angedeutete Steuerung 24 betätigbar. Die übertragungsbewegung ermöglicht,
wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1, eine Differentialwirkung mit vorbestimmter
Amplitude und gewünschter Seitenwirkung. Wie in diesem Beispiel kann die Steuerung
24 mit der Fahrzeugsteuerung verbunden sein, oder sie kann ständig einer Vorspannung
unterliegen, und die Differentialwirkung kann auch frei, ohne daß die Steuerung
nötig ist, erreicht werden.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Sekundärscheiben völlig
unabhängig voneinander.