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Vielstufiges Getriebe
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Die Erfindung betrifft ein vielstufiges Getriebe, bestehend aus wenigstens
einen mit einer Antriebswelle verbundenen ersten Rotationskörper und wenigstens
einem durch Übertragung der Umfangskraft von diesem ersten Rotationskörper angetriebenen,
mit einer Abtriebswelle verbundenen zweiten Rotationskörper, wobei die Länge des-für
die Übertragung der Umfangskraft wirksamen Umfanges wenigstens eines dieser Rotationskörper
veränderbar ausgebildet ist. Ein solches Getriebe kann Deispielsweise in Kraftfahrzeugen
Verwendung finden.
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Übliche Zahnradgetriebe weisen nur wenige Übersetzungsstufen auf,
so daß das Ubersetzungsv-erhältnis nur stufenweise und nicht kontinuierlich verändert
werden kann. Bekannte Getriebe mit kontunierlich veränderbarem Übersetzungsverhältnis
sind sehr kompliziert in ihrem Aufbau und weisen einen schlechten Wirkungsgrad auf.
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein vielstufiges
Getriebe zu schaffen, bei dem die Ubersetzungsverhältnisse der einzelnen Stufen
so gewählt werden können, daß dieses Getriebe praktisch einem stufenlosen Getriebe
entspricht, wobei jedoch dieses vielstufige Getriebe einen konstruktiv einfachen
Aufbau und einen guten Wirkungsgrad besitzt. Die Erfindung geht hiebei aus von einem
vielstufigen Getriebe der eingangs beschriebenen Art und besteht im wesentlichen
darin, daß ein den Umfang wenigstens eines Rotationskörpers umschlingendes längenveränderbares
kraftübertragendes Band vorgesehen ist. Durch Veränderung der Länge dieses kraftübertragenden
Bandes wird das Übersetzungsverhältnis verändert, wobei diese Änderung der Länge
des Bandes so feinstufig erfolgen kann, daß das erfindungsgemäße Getriebe einem
stufenlosen Getriebe gleichzusetzen ist. Das erfindungsgemäße Getriebe ermöglicht
es somit, jeweils die optimale Übersetzung beispielsweise für den Antrieb einer
Maschine oder eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von der Last zu verwenden, wobei
diese optimale
Ubersetzung durch ein von einer entsprechenden Regelgröße
beeinflußtes Steuergerät eingestellt werden kann. So ist es beispielsweise bei Verwendung
des erfindungsgemäßen Getriebes in Kraftfahrzeugen möglich, den Kraftstoffverbrauch
zu programmieren und in Abhängigkeft vom tats&tch lichen Verbrauch das Übersetzungsverhältnis
abzuändern.
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Das kraftübertragende Band kann mit seinem einen Ende am Umfang des
Rotationskörpers befestigt sein und mit seinem anderen Ende teilweise in einer Aufwickelvorrichtung
speicherbar sein. Dadurch kann das kraftübertragende Band auf einfache Weise der
å jeweiligen Länge des wirksamen Umfanges des Rotationskörpers angepaßt werden.
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Das kraftübertragende Band kann beispielsweise aus einem flexiblen
Material mit großem Reibungskoeffizienten oder mit einer einen großen ReIbungskoeffIzienten
aufweisenden Auflageschicht gebildet sein. Zweckmäßig besteht jedoch das den einen
Rotationskörper umschlingende kraftübertragende Band aus einer Gliederkette, wobei
die einzelnen Kettenglieder in am Umfang des anderen Rotationskörper angeordnete
Zähne od.dgl. eingreifen.
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Bei einer derartigen Ausführungsform erfolgt die Übertragung der Kraft
von einem Rotationskörper auf den anderen ähnlich wie bei einem Zahnradgetriebe
ohne Schlupf.
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Erfindungsgemäß kann wenigstens einer der Rotationskörper kegelstumpfförmig
ausgebildet sein, wobei das kraftübertragende Band in Achsrichtung des kegelstumpfförmigen
Rotationskörpers auf dessen Umfang verschiebbar angeordnet ist. Dadurch kann auf
einfache Weise das Übersetzungsverhältnis verändert werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht wenigstens
einer der Rotationskörper aus mehreren Segmenten, deren Lage in Bezug auf die Rotationsachse
zur Veränderung der wirksamen Länge des Umfanges veränderbar ist. Da die Kraftübertragung
durch ein längenveränderbares Band erfolgt, so spielt es hiebei keine Rolle, wenn
zwischen den einzelnen Segmenten Spalte auftreten,
da diese Spalte
durch das Band ubertrackt werden.
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Es können daher beispielsweise die Segmente mit einet auf der Welle
des Rotationskörpers verschiebbar gelagorten Hebelsystem verbunden sein, durch welche
ihr Aostanri von dieser Welle wahlweise verändert werden kann. Hiebei ist es möglich,
die Segmente einseitig an einem verschwenkbaren Hebel zu lagern und so anzuordnen,
daß sie sich zumindest teilweise schuppenartig überdecken.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Segmente
an den beiden Stirnseiten des Rotationskörpers in Radialnuten geführt und zusätzlich
in einer spiralförmigen Führung einer um die Welle des Rotationskörpers verdrehbaren
Einstellvorrichtung gelagert sein. Wird diese Einstellvorrichtung verdreht, so werden
bei dieser Ausführungsform die Segmente zu einer Verschiebung entlang der Radialnuten
gezwungen, wodurch der wirksame Durchmesser verändert wird.
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Gegebenenfalls können auf einem Rotationskörper auch mehrere kraftübertragende
Bänder angeordnet sein.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
schematisch veranschaulicht. Fig.1 zeigt ein aus zwei kegelstumpfförmigen Rotationskörpern
bestehendes erfindungsgemäßes Getriebe, wobei die Rotationskörper im Längsschnitt
dargestellt sind. Fig.2 zeigt einen Teil eines aus Segmenten bestehenden Rotationskörpers
im Längsschnitt und Fig.3 im Querschnitt. Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform
eines Teiles eines aus Segmenten bestehenden Rotationskörpers im Querschnitt. Fig.5
zeigt eine aus zwei Teilen bestehende Aufwickelvorrichtung für das kraftübertragende
Band im Querschnitt. Fig.6 stellt eine weitere Ausführungsform eines Rotationskörpers
im Längsschnitt dar. Fig.7 zeigt einen Schnitt nach der Linie VII - VII der Fig.6
und Fig.8 einen Schnitt nach der Linie VIII - VIII der Fig.6.
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Das in Fig.1 dargestellte Getriebe weist zwei Rotationskörper 1,2
auf, von welchen der Rotationskörper 1 mit einer Antriebswelle 3 und der Rotationskörper
2 mit einer Abtriebswelle 4 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind
die beiden Rotationskörper 1,2 kegelstumpfförmig ausgebildet und es ist jeder dieser
beiden Rotationskörper 1,2 mit einem kraftübertragenden Band 5 versehen, das von
einer Gliederkette gebildet ist, die beispielsweise die Form einer Fahrradkette
besitzt. Das eine Ende dieser Kette ist an einer längs einer Erzeugenden des Rotationskörpers
1,2 verschiebbaren, jedoch mit diesem Rotationskörper drehfest verbundenen Halterung
6 befestigt, wogegen das andere Ende durch einen im Bereich der Halterung 6 angeordneten
Schlitz im Rotationskörper 1,2 hindurchtritt und auf einer auf der Welle 3,4 gelagerten
Aufwiokelvorrichtung 7 aufgewickelt ist. Durch Verschieben der Ealterung 6 und der
Autwickelvorrichtung 7 in Achsrichtung der Welle 3,4 verschiebt sich das kraftübertragende
Band 5, so daß der für die Kraftübertragung wirksame Umfang der Rotationskörper
1,2 und dadurch das Ubersetzungsverhältnis verändert wird. Die Kraftübertragung
erfolgt vom Rotationskörper 1 über das diesen Rotationskörper umschlingende kraftübertragende
Band 5 und ein zwischengeschaltet es Zahnrad 8 auf das den Rotationskörper 2 umschlingende
kraftübertragende Band 5. Die Zähne des Zahnrades 8 greifen hiebei in die Glieder
der das kraftübertragende Band 5 bildenden Gliederkette ein.
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Durch Verschiebung der beiden kraftübertragenden Bänder 5 entlang
der Umfangsfläche der kegelstumpfförmigen Rotationskörper 1,2 wird praktisch eine
kontinuierliche Veränderung des ÜbersetzungsverhältnIsses ermöglicht.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig.2,3 besteht der Rotationskörper
aus mehreren Segmenten 9, deren Abstand von der Welle 3 bzw. 4 verändert werden
kann, so daß dadurch der wirksame Durchmesser des Rotationskörpers verändert wird.
Hiezu sind die Segmente 9 mit der Welle 3,4 mittels eines verschwenkbaren Hebelgestänges
10 verbunden. In Fig.2 ist in voll ausgezogenen Linien die Stellung der Segmente
9 und des Hebelgestänges 10 bei
maximalen Abstand der Segmente 9
von der Welle 3,4 und in strichliert gezeichneten Linien bei minimalen Abstand der
Segmente 9 von der Welle 3, 4 dargestellt.
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Bie der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht der Rotationskörper gleichfalls
aus mehreren Segmenten 9, welche jedoch bei dieser Ausführungsform lediglich an
ihrem einen Ende an mit der Welle 3,4 schwenkbar verbunden bogenförmigen Hebeln
11 gelenkig gelagert sind und die sich teilweise überdecken. In FIg. 4 ist wieder
mit voll ausgezogenen Linien die äußere Extremlage der Segmente 9 und in strichliert
eingezeichneten Linien die innere Extremlage der Segmente 9 dargestellt.
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Die in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Rotationskörper ersetzen die
Rotationskörper 1, 2 in Fig. 1.
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Es ist auch möglich, das kraftübertragende Band zu teilen, also auf
dem Rotationskörper zwei kraftübertragende Bänder anzuordnen. In diesem Falle weist
die Aufwickelvorrichtung die In Fig.5 dargestellte Form auf und besteht gleichfalls
aus zwei Teilen 12,13. Die Anordnung von zwei kraftübertragenden Bändern pro Rotationskörper
bringt den Vcrteil mit sich, daß beim Umschalten auf eine andere Übersetzung nur
eines der beiden kraftübertragenden Bänder für die Kraftübertragung herangezogen
werden kann, währen das andere kraftübertragende Band in seine der neuen Übersetzung
entsprechende Stellung gebracht wird.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 weist der Rotationskörper
zwei mit der Welle 3 bzw. 4 verbundcne und von dieser Welle abstehende Scheiben
14,45 auf, die, wie aus Fig. 8 hervorgeht, an ihren einander zugewendeten Seiten
mit radial verlaufenden Ausnehmungen 16 versehen sind. In diesen Ausnehmungen sind
die einzelnen Segmente 17 geführt, so daß je nach Lage dieser Segmente 17 in den
Ausnehmungen 16 der wirksame Umfang des Rotationskörpers verändert werden kann.
Die Segmente 17 ragen mit ihren Enden 18 aus diesen Ausnehmungen 18 heraus, wobei
diese Enden 18 in spiralförmigen Nuten 19 geführt
sind, die in
beidseits der Scheiben 14,15 angeordneten Führungsplatten 20,21 angeordnet sind.
Diese Führungsplatten 20, 21 sind gemeinsam auf der Welle 3, 4 verdrehbar gelagert,
wobei für die Verdrehung eine die zeile 3, umgebende Hohlwelle 22 vorgesehen ist,
die mit den Führungsplatten 20,21 drehfest verbunden ist. Durch Verdrehung der Führungsplatten
20,21 verschieben sich die Segmente 17 gleichmäßig in radialer Richtung, so daß
dadurch ee änderung des wirksamen Umganges des Rotationskörpers erzielt wird.
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Die Segmente 17 werden von einem kraftübertragenden Band 23 umschlungen,
das wieder von einer Gliederkette geblldet wird und das auch bei dieser Ausführungsform
an seinem einem Ende mit einem Segment 17 verbunden ist und mit seinem anderen Ende
in das Innere des Rotationskörpers zwischen den beiden Scheiben 14,15 geführt und
dort auf einer Aufwickelvorrichtung 24 aufgewickelt ist.
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Das in den Ausführungsbeispielen dargestellte Getriebe ist immer
nur einstufig ausgebildft. Es ist aber selbstverständlich möglich, mehrere Stufen
des erfindungsgemäßen Getriebes hintereinander zu schalten, wodurch die Möglichkeiten
der einzustellenden Übersetzungen vervielfacht werden.