-
STUFENLOS REGELBARES KETTENGETRIEBE
-
Die Erfindung betrifft ein stufenlos regelbares Getriebe zur Änderung
des übersetzungsverhältnisses zwischen zwei untereinander verbundenen Wellen während
des Betriebs, sowohl beim Leerlauf, als auch unter Belastung, wobei die übertragung
der Bewegung zwischen ihnen mittels einer Kette zwangsweise ererfolgt.
-
Es sind stufenlos regelbare Getriebe zur Änderung des übersetzungsverhältnisses
zwischen zwei miteinander verbundenen parallelen Wellen während des Betriebs, sowohl
beim Leerlauf, als auch unter Belastung bekannt, wobei die Verbindung durch Reibung
erfolgt, d.h. durch Reibungskraft. Die Reibungskraft ist eine Funktion der AndrUckkraft
zwischen den Elementen, die die Bewegung übertragen. Da es konstruktionstechnisch
schwierig ist, große Andrückkräfte zu erzeugen, ist die Anwendung solcher stufenlos
regelbarer Getriebe in bezug auf die zu Übertragenden Leistungen begrenzt. Außerdem
ist bei Reibung Schlupf unvermeidlich, infolgedessen können diese Getriebe eine
zwangsweise Übertragung, d.h. eine genaue Änderung der Umfangsgeschwindigkeiten,
nicht gewährleisten.
-
Die Beseitigung dieser Nachteile ist Zweck der Erfindung.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenlos regelbares
Getriebe zu entwickeln, bei dem eine völlig zwangsweise Vbertragung der Bewegung
in bezug auf die übertragene Leistung gewährleistet wird, wobei die Übertragung
der Bewegung durch Ketten erfolgt.
-
Dies wird erzielt indem auf zwei parallele Scheiben - die Jede auf
einer Welle drehfest angeordnet - eine bestimmte Anzahl von Kettenrädern montiert
sind, die auf einem Kreis um die Achse der entsprechenden Scheibe angeordnet sind
und in solcher Weise befestigt sind, daß sie radial verstellt werden können. Die
radiale Verstellung der beiden Scheiben wird so synchronisiert, daß, wenn sich die
Kettenräder auf der einen Scheibe der Mitte nähern, die Kettenrader auf der anderen
Scheibe sich von der Mitte ihrer Scheibe entfernen Die Vbertragung der Bewegung
von der einen Welle zur anderen erfolgt mittels einer Kette, welche die Kettenräder
der beiden Scheiben umfaßt. Ein Kettenrad auf Jeder der Scheiben ändert bei seiner
radialen Versetzung seine Position in bezug auf die radiale Achse seiner Versetzung
nicht und dient als führendes Rad, während die benachbarten Räder auf seinen beiden
Seiten bei dieser Verstellung mittels eines zahnkranzes und einer Zahnstange sich
um ihre Achsen zwangsläufig drehen, die fest -an der Scheibe so befestigt ist, daß
während der radialen Verstellung ein ordnungsmäßiger Eingriff der Kette mlt den
ZEhnen der Kettenräder gewährleistet ist.
-
Da die radiale Versetzung der Kettenräder stufenlos ist und sich
die Summe der Seiten des von den Ketten umfaBtSen Nehreks ebenfalls stufenlos verändert
und da es fur den ordnungsinäßi -gen Eingriff der Ketten erforderlich ist, daß diese
Länge durch die Teilung der Kette teilbar ist zum Ausgleich der Differenzen um eine
Teilung, die bei der Änderung dieser Länge auftreten, werden die Anzahl der 7Nhme
der Kettenräder und
-ihre Profilierung so gewählt, daß sie diese
Differenzen aufnehmen.
-
Wenn ein solcher Ausgleich der Differenzen in der Teilung nicht möglich
ist, werden in den Lagern, welche die Kettenräder tragen und ihre stufenlose radiale
Versetzung realisieren, zwei Muffen montiert, die mittels gezahnter Oberflächen
einander berühren, wobei die eine Muffe mit dem Lager fest verbunden ist, und die
andere Muffe sich mit der Schraube dreht, welche die radiale Verstellung des Lagers
ausführt und zwar so, daß sich die Muffen gegenseitig drehen und sich mittels ihrer
schraubenförmigen Oberflächen nähern bzw. sich voneinander voneinander um einen
bestimmten Hub entfernen, wonach sie in ihre gegenseitige Ausgangsstellung zurückkehren.
Sie erhalten während dieses Hubs durch ihr Entfernen, bzw. Annähern bei der radialen
Verstellung die konstante Länge der Seiten des von der Kette umfaßten Mehrecks und
ändern so schrittweise diese Länge um eine Teilung der Kette.
-
Die Steigung der schraubenförmigen Oberflächen zwischen den beiden
Muffen ist eine solche, daß bei dem radialen Entfernen der Kettenräder sich die
Muffen einander annähern, und sich bei dem radialen Annähern voneinander entfernen,
wodurch die radiale Versetzung entgegen dem radialen Druck der Kette vermieden wird
und ein Entlasten des gesamten Mechanismus zwecks radialer Versetzung erzielt wird.
-
Das schrittweise Entfernen der Muffen voneinander bei der radialen
Bewegung der Kettenräder, wobei ihre Stufen in entgegengesetzte Position kommen,
erfolgt bei dem Durchgang des Schiebers durch den freien Bogen zwischen den zwei
Zweigen der Kette, wo sich die Muffen entfernen unter der Einwirkung einer zwischen
ihnen montierten Feder, sowie auch unter der
Einwirkung der Zentrifugalkraft.
Die Feder zwischen ihnen trägt bei zum stoßfreien Eingreifen der Kette in die Verzahnung
der Räder, wenn sie in den umfaßen Intervall gelangt.
-
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erleäutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen vertikalen
Längsschnitt durch das stufenlose Getriebe; Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt
durch die eine Scheibe des Getriebes.
-
Auf jede der beiden parallelen Wellen 1 wird je eine fest mit ihnen
verbundene Scheibe 2 montiert, in denen radiale Einschnitte 3 vorgesehen sind, worin
radial-bewegliche Schieber 4 geführt sind, welche Kettenräder 5 und 6 oder Rollen
7 tragen, wobei die Kettenräder 5 und 6 und die Rollen 7 der beiden Scheiben von
der Kette 8 umfaßt werden. In den Einschnitten 3 der Scheiben 2 befinden sich radiale
Spindeln 9, welche durch die Schieber 4 hindurchgehen, wobei die radialen Spindeln
9 drehbar an den Scheiben 2 befestigt sind und wobei an ihren inneren Enden Kegelzahnr2der
10 befestigt sind, die im Eingriff mit einem Kegelzahnkranz an der Muffe 11 sind,
welche die Welle 1 umgibt. Das eine Kettenrad 6 ist fest an dem es tragenden Schlitten
4 befestigt, während die übrigen Kettenräder 5 an ihren Achsen 13 eine Verzahnung
12 aufweisen, die im Eingriff mit einer Zahnstange 14 ist, die fest an der Scheibe
2 befestigt ist.
-
Im Inneren des Schiebers 4 befindet sich eine Mutter 15, die an der
radialen Spindel 9 schraubbar ist. Diese Mutter ist äußerlich rechteckig geformt,
so daß sie sich nicht in bezug auf Schieber 4 drehen kann. ueber der Mutter 15 befindet
sich eine drehbare Muffe 16, die mittels Stift 17 mit einer Nut 18 der radialen
Spindel 9 so verbunden ist, daß sie sich zusammen
mit der Spindel
9 drehen kann. Über der drehbaren Muffe 16 befindet sich die nicht drehbare Muffe
19, welche am Schieber 4 fest angebracht ist.
-
Die Stirnflächen 20,mit denen sich beide Muffen 16 und 19 einander
berühren, sind schraubenförmig mit senkrechten Stufen 21, wobei die Anzahl und die
Höhe der Stufen 21 in solcher Beziehung zu der Ganghöhe des Gewindes der radialen
Spindel 9, der Teilung der Kette 8 und der Anzahl der radialen Einschnitte 3 der
Scheiben 2 sind, daß einer Stufe 21 eine Vergrößerung der Länge der Summe der Seiten
des von der Kette 8 umfaßten MeBrecks um eine Teilung entspricht. Zwischen der sich
drehenden Muffe 16 und Schieber 4 befindet sich eine Feder 22, die auf Zug beansprucht
ist. Die uer der Welle 1 angeordnete Muffe 11 mit Kegelzahnkranz ist ebenfalls mit
einer zylindrischen Verzahnung 23 versehen, und daneben, fest verbunden mit der
Welle 1, ist eine Muffe 24 montiert, diedbenfalls mit einer zylindrischen Verzahnung
25 versehen ist.
-
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen stufenlosen Getriebes ist
wie folgt: Während der Drehung der Wellen 1 wird durch relative Drehung der Zahnkränze
23 und 25 zueinander in bekannter Weise, wie z.B. mittels Planetenzahnrädern realisiert,
die Muffe ii in bezug auf Welle 1 gedreht. Sie dreht ihrerseits mittels ihrem Kegelzahnkranz
die Kegelzahnräder 10 der radialen Spindeln 9, und diese verstellen die auf sie
aufgeschtraubten Nuttern 15, welche bei radialem Entfernen mittels der auf ihnen
liegenden nichtdrehbaren Muffen 16, die Federn 22 zusammendrücken und mittels ihnen
auch die Schieber 4 bewegen. Bei radialem Annähern entlasten sie die Federn 22,
infolgedessen die Schieber 4 der Bewegung der Muttern 15 folgen. Zusammen mit Schiebern
4 erfolgt auch das radiale Versetzen der Kettenräder 5
und 6 und
der Rollen 7. Beide Muffen 11 auf beiden Wellen 1 drehen sich gleichzeitig, jedoch
in verschiedenen Richtungen, was in bekannter Weise, zum Beispiel mittels Zwischenzahnrådern,
erreicht wird, welche in das System für das Drehen der Zahnkränze 23 und 25 eingefügt
sind, die an den Muffen 11 und 24 angebracht sind. Wahrend sich die Schieber 4 auf
der einen Scheibe 2 ihrer Mitte nähern, entfernen sich deshalb dieselben auf der
anderen Scheibe von der Scheibenmitte. Auf diese Weise wird eine Änderung der Drehdurchmesser
der Kette auf beiden Scheiben 2 erzielt, und damit auch eine Anderung der übersetzung
zwischen ihnen.
-
Bei dem Drehen der radialen Spindel 9 dreht sich ebenfalls auch die
drehbare Muffe 16, während sich die an Schieber 4 befestigte nichtdrehende Muffe
19 nicht dreht, und ihre schraufenförmigen Oberflächen 20 bewirken durch Drehen
zueinander ein Annähern bzw. Entfernen der Muffen voneinander bis zum Auftreffen
an den Stufen 21. Während dieser Zeit wird in dem von der Kette umfaßten Intervall,
wo ihr Druck viel größer ist als der Druck der Feder 22, die radiale Versetzung
der Mutter 15 durch die gegenseitige Versetzung der beiden Muffen 16 und 19 ausgeglichen
und die Lager werden faktisch nicht versetzt, infolgedessen sich die Länge des von
der Kette umfaßten Mehrecks ebenfalls nicht ändert.
-
Wenn sich die Stufen bei dem radialen Annähern miteinander treffen,
gehen sie aneinander vorbei ohne gegenseitiges Behindern und die unbewegliche Muffe
19 fällt auf die sich drehende Muffe 16 ein, wodurch eine sprungweise Bewegung von
Schieber 4 zur Mitte erzielt wird. Wenn sich die Stufen bei dem radialen Entfernen
treffen, kommen sie miteinander in Kontakt und das weitere Drehen von Muffe 16 in
bezug auf Muffe 19 wird nur beim Durchgang durch den von der Kette 8 nicht umfaßten
Intervall möglich, wo durch Feder 22 die Muffen
16 und 19 voneinander
entfernt werden. Nach erneutem Gelangen in das von Kette 8 umfaßte Intervall berühren
sich die Muffen 16 und 19 bei schon aneinander vorbeigegangenen Stufen 21, wodurch
ein sprungartiges Entfernen von Schieber 4 von der Mitte erzielt wird. Bei ihrem
radialen Annähern bzw. Entfernen drehen sich die Kettenräder 5 um ihre Achsen mittels
der Verzahnung 12 und der Zahnstange 14, wodurch ein ordnungsmäßiger Eingriff der
Kette 8 zwischen ihnen und dem sich nicht drehenden Kettenrad 6 gewährleistet wird.
Die sprungweise Versetzung aller Lager 4, welche die Länge der Summe der Seiten
des umfaßten Mehrecks um eine Teilung vergrößert bzw. verkleinert, gewährleistet
dabei den ordnungsmäßigen Eingriff der Kette für das gesamte Mehreck.