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Stufenlos regelbares Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die
Neuerung bezieht sich auf ein stufenlos rqplbares Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
bei dem zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle Freilaufkupplungen außermittig
angeordnet sind, von denen die inneren oder äußeren Hauptteile mit der Abtriebswelle
über Zahnräder kraftschlüssig verbunden sind, während die äußeren oder inneren Hauptteile
mit exzentrisch zu ihnen angeordneten Rollen in Verbindung stehen, die an einem
gegenüber der Antriebswelle exzentrisch verschiebbaren Teil anlaufen, und die Antriebswelle
in eine Freilaufkupplung eingreift, die mit dem inneren oder äußeren Hauptteil derselben
verdrehfest verbunden ist, wobei die Klemmrollen der Freilaufkupplung derart angeordnet
ist, daß der Freilauf beide Wellen kuppelt, wenn die Drehzahl der Abtriebwelle höher
ist als die Drehzahl der Antriebswelle. Getriebe dieser Art sind bekannt (BB ? 917
523/47bs 5) Stufenlos regelbare Getriebe dieser Art haben sich bewährt, weisen jedoch,
wie andere stufenlos regelbare Getriebe auch, den Nachteil auf, daß die der Steuerung
dienenden Teile ständig Relatitbewegungen gegeneinander ausführen, wenn eine der
Wellen umläuft. Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenlos regelbares
Getriebe zur Verfügung zu stellen, dessen Relativbewegungen ausführende Teile nur
dann bewegt werden, wenn dies zum Zwecke einer Drehzahlen-oder Drehmomentenwandlung
erforderlich ist.
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Es soll also erreicht werden, daß die Lebensdauer derartiger stufenlos
regelbarer Getriebe weit über das Maß hinaus anwächst, das mit Getrieben dieser
Art bisher erreicht werden konnte, wobei dieses Getriebe bei einer bestimmten Abtriebsdrehzahl
als kraftschlüssige Kupplung wirken soll. Ein sohes Getriebe soll sowohl als ortsfest
angeordnetes Getriebe, als auch als Kraftfahrzeuggetriebe verwendbar sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, und zwar ausgehend von
dem oben erläuterten stufenlos regelbaren Getriebe, die durch ein auf der Antriebswelle
exzentrisch verschiebbares Teil beeinflußbaren, außermittigen Freilaufkupllungen
um die Antriebswelle drehbar zu lagern und über Zahnräder mit einem mit der Abtriebswelle
kuppelbaren, einen Hauptteil der zwischen Antriebs-und Abtriebswelle vorgesehenen
Freilaufkupplung bildenden Dmlaufteil in Eingriff stehen zu lassen und die Lager
der außermittigen Freilaufkupplungen abbremsbar zu gestalten.
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Ordnet man ein derart gestaltetes stufenlos regelbares Getriebe beispielsweise
zwischen einem Drehstrommotor und einer Arbeitsmaschine, beispielsweise Papiermaschine,
an, bei der es darauf ankommt, daß das Anlaufen derselben verhältnismäßig langsam
geschieht, um ein Reißen des zu fertigenden Papierbandes zu verhindern, datmkann
der Drehstrommotor unabhängig von der Papiermaschine in Umlauf versetzt werden,
und es kann dann durch Regelung des Getriebes ein langsames Anlaufen der Papiermaschine
erzielt werden. Das stufenlos regelbare Getriebe muß also nur solange geregelt werden,
bis die Drehzahl des Drehstrommotors und die Eingangsdrehzahl der Papiermaschine
übereinstimmen. Die Zuordnung eines solchen stufenlos regelbaren Getriebes zu Kraftfahrzeugen
hat den Vorteil, daß die normale Fahrkupplung nicht mehr benötigt wird,
| d. h. es ist nach Anlassen des Kraftfahrzeugmotors lediglich
erforderlich, |
| durch g2egtin Regelung des Getriebes das Fahrzeug auf die Geschwindigkeit |
zu bringen, mit der es eine gewisse Zeit lang weiter bewegt werden
soll.
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Läuft also nach dem Anfahren die Abtriebswelle des Getriebes mit der
gleichen Drehzahl um wie die Antriebswelle, dann bewegen sich genauso wie im ersten
Beispiel, die während des Anfahrens Relativbewegungen ausführenden Teile nicht mehr,
sondern laufen lediglich um die Antriebs-
| p |
| bzw. Abtriebswelle um, wenn die während des Anfahrvorganges
der Papier- |
maschine bzw. des Kraftfahrzeuges abgebremsten, außermittigen Freilaufkupplungen
dann frei umlaufen.
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Da Kraftfahrzeuge nicht nur vorwärts, sondern auch rückwärts bewegbar
sein müssen, empfiehlt es sich, dem stufenlos regelbaren Getriebe eine Wendekupplung
zuzuordnen. Grundsätzlich konnte hier eine an sich bekannte Wandekupplung vorgesehen
sein. Es empfiehlt sich jedoch wegen des Aufbaues des oben gekennzeichneten stufenlos
regelbaren Getriebes eine besonders gestaltete Wendekupplung vorzusehen. Zweckmäßig
ist es, die Abtriebsteile der steuerbaren außermittigen Freilaufkupplungen mit mindestens
einem Teil kämmen zu lassen, der mit der Abtriebswelle kuppelbar ist, wobei ein
mit der Abtriebswelle ständig umlaufender Kupplungskörper auch mit dem mit der Antriebswelle
kuppelbaren Umlaufteil kuppelbar'ist. Dieser zwischen den Abtriebsteilen der steuerbaren
Freilaufkupplungen und der Abtriebswelle vorgesehene Teil sollte aus einer topfartigen,
innen verzahnten Scheibe bestehen,
| mit deren Verzahnung auf den Abtriebsteilen der steuerbaren
Freilauf- |
| kupplungen festgelegte Zahnräder kämmen. |
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Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird an Hand der Zeichnungen
veranschaulicht.
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Es zeigen : Figur 1 einen Längsschnitt durch ein stufenlos regelbares
Getriebe gemäß der Erfindung,
Figur II eine Seitenansicht eines
Getriebes nach Figur I, teilweise geschnitten, Antriebswelle 1 und Abtriebswelle
2 sind über Lager 3 bzw. 4 in einem mehrteiligen Gehäuse 5, 6 und 7 angeordnet.
Zum Anschluß der Wellen 1 md 2 sind diese als Vielteilwellen gestaltet. Die Antriebswelle
1 wird von'einer Exzenterscheibe 8 und einer Gegengewiehtsseheibe 9 umfaßt, die
mittels eines verzahnten Keiles lo gegeneinander verschiebbar sind.
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Der verzahnte Keil lo ist gegenüber der Antriebswelle 1 axial verschiebbar
geführt und läuft mit dieser um. Die Verschiebung des Zahnkeiles lo wird von einem
Handrad 11 (Figur II) über einen Zahnradtrieb 12, 139 14 bewirkt. Selbstverständlich
kann die Steuerung der Exzenterscheibe 8 und der Gegengewiehtsseheibe 9 auch durch
andere Mittel bewirkt werden.
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Am Unfang der Exzenterseheibe 9 ist ein Lager 15 angeordnet, das von
einem Ring 16 umfaßt wird, an dem je eine Bohrung aufweisende Segmente 17 angreifen,
die auf Zapfen 18 angeordnet sind, welche sich exzentrisch zum umm inneren Hauptteil
19 der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen erstrecken, deren äußere Hauptteile
mit 2o bezeichnet sind. Zwischen jedem inneren Hauptteil 19 und jedem äußeren Hauptteil
2o einer der Freilaufkupplungen sind durch Federn 21 belastete Klemmrollen 22 angeordnet.
Selbstverständlich kann man auch andere Freilaufkupplungen bekannter Art an Stelle
der dargestellten vorsehen. Die inneren Hauptteile 19 jeder der Freilaufkupplungen
sind frei drehbar auf Wellen 23 angeordnet, während die äußeren Hauptteile 2o mit
diesen hellen 23 umlaufen, wie durch Keile 24 angedeutet. Diese Wellen 23 sind in
Lagerscheiben 25, 26 über Kugellager 27,28 gelagert, die ihrerseits über Nadellager
29y 3o auf einem umlauf teil 31 gelagert sind, der Teile der Antriebswelle 1 und
der Abtriebswelle 2 umfaßt. Zwischen der Antriebswelle 1 und dem umlaufenden Teil
31 ist eine Freilaufkupplung 32 vorgesehen, deren Klemmkörper
so
angeordnet sind, daß die Freilaufkupplung Abtriebswelle 2 und Antriebswelle 1 kraftschlüssig
verbindet, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 2 höher ist als die der Antriebswelle
1.
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Auf jeder der Wellen 23 ist zwischen den lagerscheiben 25 und 26 ein
Zahnrad 33 angeordnet, das beispielsweise über einen Keil 34 mit der jeweiligen
Welle 23 in starrer Verbindung steht. Die Zahnräder 33 kämmen mit dem Einlaufteil
31. Jede Lagerscheibe trägt am Umfang eine Art Bremsbelag 35 bzw. 36, so daß die
Lagerscheiben 25 und 26 beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Bandbremse
abbremsbar sind. An den linken Enden der Wellen 23, die als Abtriebswellen der außermittigen
Freilaufkupplungen wirken, sind Zahnräder aufgekeilt oder, wie im Fall des Ausführungsbeispiels,
Zähne 37 vorgesehen, über die jede der Wellen 23 mit einer topfartigen innenverzahnten
Scheibe 38 iin Eingriff stehen. Die Scheibe 38 kann über einen Kupplungskörper 39
mit der Abtriebswelle 2 kraftschlüssig gekuppelt werden.
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Der Kupplungskörper 39 kann seinerseits durch Eingreifen in die Klauen
4o des umlauf teiles 31 den umlauf teil 31 mit der Abtriebswelle 2 kraftschlüssig
verbinden.
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Die Arbeitsweise dieses stufenlos regelbaren Getriebes ergibt sich
aus folgenden Ausführungen : Es wird angenommen, daß die Exzenterscheibe 8 und die
Gegengewichtsscheibe 9 konzentrisch zur Antriebswelle 1 angeordnet sind, die Antriebswelle
1 mit einer bestimmten Drehzahl umläuft und die Lagerscheiben 25 und 26 durch nicht
dargestellte Bandbremsen festgehalten sind, sowie der Kupplungskörper 39 m : tt
den Klauen 40 in Eingriff ist. Soll die Antriebswelle 2 in Umlauf versetzt werden,
so wird das Handrad 11 derart verstellt, daß sich die Exzenterscheibe 8 exzentrisch
zur Antriebswelle 1 verschiebt, wodurch die inneren Hauptteile 19 der außermittig
angeordneten
Freilaufkupplungen Schwingbewegungen ausführen und
infolge Anordnung der Klemmteile 22 die äußeren Hauptteile 2o in einer Richtung
in Umlauf versetzt. Damit laufen also die Wellen 23, je nach dem Maß der Exzentrizität
der Exzenterscheibe 8, in einer bestimmten Drehrichtung um. In entgegengesetzter
Richtung läuft der Im-laufteil 31 um und damit in der gleichen Richtung auch die
Abtriebswelle 2.
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Die drehzahl der Abtriebswelle 2 steigt also um so mehr an, je stärker
die Exzenterscheibe 8 exzentrisch zur Antriebswelle 1 verstellt wird.
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Ergibt sich nun beispielsweise, daß ein mit einem derartigen Getriebe
ausgerüstetes Fahrzeug durch Beeinflussung des Getriebes nicht mehr weiter beschbunigt
werden kann, so wird durch Lösen der nicht dargestellten Bandbremsen dafür gesoe,
daß die Lagerscheiben 25, 26 frei umlaufen können. Sie laufen also dann mit der
gleichen Drehzahl um, mit der die Antriebswelle 1 umläuft. Dies hat zur Folge, daß
die im treibenden Teil des Getriebes bisher Relativbewegungen gegeneinander ausführenden
Teile diese nicht mehr ausführen und auch die über die außermittigen Freilaufkupplungen
angetriebenen Zahnräder und Wellen ihre Drehbewegung gegenüber der Antriebswelle
1 einstellen, so daß das Getriebe als kraftschlüssige Kupplung zwischen dem Antriebsmotor
und beispielsweise der Kardanwelle eines Kraftfahrzeuges wirkt, deren Wirkungsgrad
dann etwa 0,97 ist.
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Ergibt sich nun beispielsweise, daß beim Bergabfahren eines Kraftfahrzeuges
die Abtriebswelle 2 mit einer hoheren Brehzahl umläuft als die Antriebswelle 1,
dann kuppelt die Freilaufkupplung 32 die Abtriebswelle 2 mit der Antriebswelle 1
und der Kraftfahrzeugmotor wirkt als Bremse.
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Soll beispielsweise ein Kraftfahrzeug, das mit einem solchen stufenlos
regelbaren Getriebe ausgerüstet ist, rückwärts verfahren werden, so ist der Kupplungskörper
39 in Eingriff mit den Klauen 40 der topfartigen innenverzahnten Scheibe 38 zu bringen,
sowie die Exzenterscheibe 8 wieder konzentrisch zur Antriebswelle verstellt wurde.
Beim Verschieben der Exzenterscheibe 8 werden dann die fellen 28, wie oben bereits
erläutert, in Umlauf versetzt und treten dann die topfartige Scheibe 38 an, die
dann unmittelbar mit der Abtriebswelle 2 gekuppelt ist.
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Die Arbeitsweise ist dann die gleiche wie eingangs erläutert.