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Stufenlos regelbares Getriebe mit einem taumelscheibenartig gelagerten
Glied Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos regelbares Getriebe, bei dem
durch ein auf der Antriebselletaumelscheibenartig gelagertes, bezüglich seiner Neigung
änderbares bzw. einstellbares und mit ihr umlaufendes Glied über Gestänge hin- und
hergehende Schwingbewegungen ausführende Teile gesteuert werden, und deren Schwingbewegungen
über Klemmteile die Abtriebswelle in einer Richtung in Drehung versetzen.
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Getriebe dieser Art sind bekannt (DT-PS 1 021 673).
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Getriebe nach der DT-PS 1 021 673 haben sich bewährt, weisen jedoch
den Nachteil auf, daß die Abtriebsdrehzahl verhältnismäßig niedrig ist, da die Schwingbewegungen
ausführenden Teile in Umfangsrichtung der Abtriebswelle hin- und herbewegt werden.
Lag die Eingangsdrehzahl eines solchen Getriebes beispielsweise bei 1 400 U/min,
dann konnte die Abtriebsdrehzahl nicht über 80 U/min gesteigert werden. Hinzu kam,
daß die Gestänge präzise bearbeitet werden mußten, um jegliches Spiel auszuschliessen.
Durch die verwendeten, als Keile ausgebildeten, federbelasteten Klemmteile trat
Schlupf und damit ein Drehzahlverlust auf, ganz abgesehen von der verhältnismäßig
hohen Wärmeentwicklung, die die Lebensdauer dieser Getriebe stark beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnten Getriebe
so weiterzuentwickeln,cdaß Schlupf zwischen den durch das Taumelglied in Schwingbewegung
versetzten Teilen und den über Klemmittel in Drehung versetzten Teilen-vermieden,
zwischen An- und Abtriebswelle Synchronlauf hergestellt werden kann, d.h. daß der
Regelbereich soweit gesteigert wird, daß die Abtriebsdrehzahl die Antriebsdrehzahl
erreichen kann und außerdem die Baulänge eines solchen Getriebes verringert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwingbewegungen
ausführenden Teile aus mit dem taumelscheibenartigen Glied über angelenkte Stangen
od. dgl. verbundenen Freilaufkupplungsteilen bestehen, die auf mindestens zwei,
zylindrischen Querschnitt aufweisenden Radialarmen eines die Antriebswelle und die
Abtriebswelle lagernden, gegen Verdrehen gesicherten Trägers frei drehbar gelagert
sind und die anderen Freilauikupplungsteile aus auf den Radialarmen gelagerten Zahnrädern
od. dgl. bestehen, die mit einem auf der Abtriebswelle festgelegten Zahnrad in Eingriff
sind. Erreicht wird, daß ein erfindungsgemäß ausgebildetes Getriebe billiger herzustellen
ist als die bekannten Getriebe, da alle Teile des Getriebes Drehteile sind und deren
Bearbeitung preisgünstig erfolgen kann. Weiterhin wird die Montagezeit eines solchen
Getriebes erheblich verringert, da alle Teile aufsteckbar ausgebildet sind. Selbstverständlich
wird auch die oben angeführte Aufgabe gelöst.
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Wird einem solchen Getriebe ein schaltbarer Trieb zugeordnet, der
die Drehrichtung der Abtriebswelle zu ändern gestattet, was für den Einsatz des
Getriebes bei Kraftfahrzeugen wichtig ist, dann empfiehlt es sich nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung, auf der Antriebswelle ein Zahnrad über eine in beiden Drehrichtungen
schaltbare Freilaufkupplung zu lagern, dessen Zähne mit den Zähnen der mit der Abtriebswelle
verbundenen Zahnräder od. dgl. in Eingriff stehen, das taumelscheibenartige
Glied
auf der Antriebswelle frei drehbar zu lagern und mit der Abtriebswelle über eine
weitere, in beiden Drehrichtungen schaltbare Freilaufkupplung kuppelbar auszubilden.
Wenngleich diese Lösung die Baulänge des Getriebes etwas vergrößert, wird dadurch
das Getriebe für Kraftfahrzeuge verwendbar, es läßt sich also die Drehzahl der Antriebsräder
von Kraftfahrzeugen mit verhältnismäßig einfachen Mitteln stufenlos ändern. Es empfiehlt
sich, Freilaufkupplungen aus zwei koaxial ineinander angeordneten, in axialer Richtung
relativ zueinander bewegbaren Hülsen zu verwenden, von denen die innere außer dem
Führen von federbelastete Klemmrollen schaltenden Bolzen dienenden Radialbohrungen
an der Innenfläche Klemmflächen für die Klemmrollen aufweist und die äußere mit
einer Konusfläche versehen ist.
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Diese Freilaufkupplungen sind nur in einer Drehrichtung schaltbar.
Wird dafür gesorgt, daß beiderseits jedes Bolzens eine Klemmfläche vorgesehen ist
und jeder Bolzen zwei Schrägflächen gleicher und entgegengesetzter Neigung aufweist,
dann lassen sich diese Freilaufkupplungen auch in beiden Drehrichtungen schalten,
ohne daß die Herstellungskosten wesentlich erhöht werden.
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Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele nachstehend
schematisch erläutert. Es zeigt: Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Getriebe, Figur 2 einen Schnitt nach der Linie I-I der Figur 1, Figur
3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Getriebe, vorzugsweise
für
Kraftfahrzeuge und Figur 4 einen Schnitt nach den Linien II-II
und III-TII der Figur 3.
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In einem zweiteiligen Gehäuse 1 und 2 ist ein radial geteilter, das
heißt aus zwei Ringscheiben bestehender Ring 3, 3' angeordnet, der radiale Löcher
aufweist, in welche Zapfen 4 von Radialarmen 7 eines sternförmigen Trägers 5 einfassen,
der sowohl mit dem Ring 3, 3' als auch mit dem Gehäuse 1 und 2 durch Schrauben 6
fest verbunden ist. Auf den Radialarmen 7 des Trägers 5 sind außer Kegelrädern 8
auch Kurbeln 9 je mittels Wälzlagern 10 und 11 gelagert. Die Kegelräder 8 befinden
sich mit einem Zentralrad 8' standig In Eingriff, welches mit einer Abtriebswelle
12 fest verbunden und durch Wärlzlager 13, 14 gelagert ist. Zwischen den Kegelrädern
8 und den mit Kartelzapfen 9 versehenen Kurbeln 9 sind an sich bekannte Klemmkörper
15 vorgeschen, die in einer Drehrichtung kraftechlüssig wirken, die Kurbelzapfen
9' sind durch Gelenkstangen 16 mit Zapfen 17 eines Ringes 18 verbunden, der von
einem Wälzlager 19 gefragen wird, welches auf einem radial geteilten, und mit Schrauben
20 verbundenen Fing 21, 22' angeordnet ist, der hler auf einem mit einer Antriebswelle
22 verbundenen Bolzen 23 gelagert ist und mit ihr umläuft. Die Antriebswelie 22
ist durch Wälzlager 24, 25 gelagert. Auf der Antriebzwelle 22 ist eine mit einer
Nase 26 versehene Muffe 27 verschiebbar gelagert nd mit einem Keil 28 gegenüber
der Antriebswelle gegen Verdrehen gesichert. Die Muffe 27 trägt ein Wälzlager 27',
welches mit einem Gewindering 29 verbunden ist, der in das Gewinde 30 eines Kegelrades
31 einfaßt,
welches im Gehäuseteil 1 drehbar gelagert ist und von
zwei Ringhälften 32, 32', die mit dem Gehäuseteil 1 durch Schrauben 33 fest verbunden
sind, gegen axiales Verschieben gehalten wird. Das Kegelrad 31 kann durch ein Ritzel
34 mittels eines in Figur 1 nicht dargestellten HandradesFod. dgl. gedreht werden.
Da der Gewindering 29 eine axiale Bewegung ausführen muß, wird er von einem im Gehäuseteil
1 befestigten Bolzen 35 geführt.
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Bei umlaufender Antriebswelle 22 und senkrecht zu ihr stehendem Ring
18 führt die Abtriebswelle 12 keine Drehbewegung aus. Wird jedoch das Kegelrad 31
so gedreht, daß der Gewindering 29 die Muffe 27 und damit die Nase 26 in Richtung
auf den Ring 18 verschiebt, dann werden der auf dem Bolzen 23 gelagerte Ring 21,
21', das Wälzlager 19 und der Ring 18 zu einer Neigung gezwungen, welche die mit
den Zapfen 17 in Verbindung stehenden Gelenkstangen 16 zu einer axial hin- und hergehenden
Bewegung veranlaßt. Dadurch werden die Kegelräder 8 und 8' in Umlauf versetzt; je
nach Neigung des Ringes 18 kann die Abtriebsdrehzahl von 0 bis zu einem Höchstwert
verändert werden.
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Das in Figur 3 dargestellte Getriebe beruht auf dem gleichen Prinzip
wie das Getriebe nach Figur 1 und 2 mit den Unterschieden, daß die Bewegungen ausführenden
Teile bei Erreichen einer festlegbaren Höchstdrehzahl der Abtriebswelle 12 auskuppelbar
sind, die Drehzahlregelung auf eine andere Weise erfolgt und die Abtriebsdrehzahl
umkehrbar ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Auf der Antriebswelle 22 ist eine
mit ihr kuppelbare und nicht verschiebbare Hülse 36 angeordnet, die durch Bolzen
37 mit der Muffe 27 verbunden ist.
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Die Muffe 27 ist gegenüber der Hülse 36 axial verschiebbar und mit
einem Ring 38 verbunden, der mit einer Konusfläche 39 versehen ist und auf der Hülse
36 verschoben werden kann.
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Die Hülse 36 weist in beiden Drehrichtungen wirkende Klemmflächen
40 (Figur 4) auf, in denen Rollen 41 angeordnet sind, die durch Federn 42 mit der
Antriebswelle 22 eine kraftschlüssige Verbindung herstellen. Die Hülse 36 ist außerdem
mit Radialöffnungen 43 versehen, in denen Bolzen 44 geführt werden, die am einen
Ende keilförmig verlaufen und deren andere Enden sich am Ring 38 abstützen und Rollen
41 von der Hülse 36 und der Antriebswelle 22 lösen, wenn die Muffe 27 und der mit
ihr verbundene Ring 38 so verschoben werden, daß die Bolzen 44 nach innen gedrückt
werden. Das auf der Antriebswelle 22 drehbar gelagerte und mit den Kegelrädern 8
in Eingriff stehende Kegelrad 811 weist in seinem Bund 45 die gleichen Klemmflächen,
Radialöffnungen, Bolzen, Federn und Rollen auf, wie die Hülse 36. Der gleichfalls
mit einer Konusfläche 46 versehene Ring 47 ist auf dem Bund des Kegelrades 811 verschiebbar
angeordnet und durch eine Gabel 48, welche auf einem im Gehäuseteil 1 befestigten
Bolzen 49 axial beweglich gelagert ist, mit der Muffe 27 verbunden. Die Gabel 48
kann zum Beispiel von einem im Gehäuseteil 1 schwenkbar gelagerten Hebel 50, Regler
od. dgl., verschoben werden. Durch ein im Gehäuseteil 2 drehbar angeordnetes Ritzel
8"', mit welchem sich das auf der Abtriebswelle 12 drehbar gelagerte Zentralrad
8' und das Kegelrad 81111 ständig in Eingriff befinden, wird mittels einer doppelt
wirkenden Klauenkupplung 51 die Abtriebsdrehrichtung bei gleichbleibender Antriebsdrehrichtung
umkehrbar.
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Die in Figur 3 darge tellte Ausführung zeigt den Betriebszustand,
bei welchem der Kraftschluß zwischen der Antriebswelle 22 und der Hülse 23 gelöst
ist und zwischen dem Kegelrad 8sn
und der Antriebswelle 22 Kraftschluß
erfolgt, wobei die Hülse 3 , die Muffe 27 und der auf der Welle 22 drehbar angeordnete
Ring 21, 21' nicht mehr mit der Antriebswelle 22 umlaufen, und auch die Kurbel 9,
die Gelenkstangen 16 und der Ring 18 keine Bewegung mehr ausführen. Durch den zwischen
der Antriebswelle 22 und dem Kegelrad 8'' bestehenden Kraftschluß verläuft der Kraft
fluß von der Antriebswelle 22 direkt über die Kegelräder zur Abtriebswelle 12 und
auch umgekehrt.
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Insbesondere dadurch, daß die die Drehzahl änderbaren Teile bei Erreichen
einer festlegbaren Höchstdrehzahl der Abtriebswelle abschaltbar sind und keine Bewegung
mehr ausführen, läßt sich die Lebensdauer und der Wirkungsgrad eines solchen Getriebes
erheblich steigern.
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Es wurde oben darauf hingewiesen, daß sich eine vergrösserte -Baulänge
des Getriebes ergibt, wenn man zusätzliche Mittel für die Drehrichtungsumkehr der
Abtriebswelle vorsieht Dazu ist zu bemerken, daß es durchaus moglich istg durch
den Einsatz umschaltbarer Freiläufe, welche an stelle der Klemmkörper eingebaut
werden, die in Figur 3 für die Drehrichtungsumkehr erforderlichen Zahnräder mit
Klaufenkupplung 51 wegfallen zu lassen. Die Baulänge eines Getriebes nach Figur
1 bleibt dadurch erhalten.
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Ein Getriebe nach Figur 1 kann auch für verschiedene Fahrzeuge verwendet
werden, wenn eine Drehrichtungsumkehr mittels unschalt barer Freiläufe erfolgt.
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Zu erwähnen ist schließlich noch, daß es zweckmSßig ist, zwischen
benachbarten Bolzen angeordnete Klemmflächen der vorerwähnten Freilaufkupplungen
durch eine einzige Feder gegen die Bolzen anzudrücken, weil dies die Zahl der verwendeten
Teile verringert. Wird jede Feder als Blattfeder ausgebildet und sind ihre Enden
der Form der Klemmrollen angepaßt, dann sind die zu verwendenden Teile nicht nur
sehr einfach, die Freilaufjupplangen lassen sich auch sehr schnell montieren bzw.
demontieren.