DE2946769C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanisches Verteilerge­ triebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem regelbaren Verteilergetriebe gemäß Hauptpatent DE 29 27 768 wird die stufenlose Ver­ stellung mit Hilfe des Prinzips der Radiusveränderung verwirk­ licht, wofür dort schlupffreie Kraftübertragungselemente, z. B. Zahnstangen oder Zahnräder, benutzt werden. Der Aufbau und der Wirkungsgrad des dort beschriebenen stufenlos regelbaren Verteiler­ getriebes gewährleistet aufgrund des starren mechanischen Durchtriebes auch bei hohen Drehzahlen und großen Leistungen die Funktion eines echten Wandlers. Diese Funktion bleibt auch beim Drehrichtungswechsel erhalten und außerdem hat das Verteilergetriebe den Vorteil, bei Bedarf als stu­ fenlos regelbare Bremse eingesetzt werden zu können.

Die stufenlose Regelung wird dabei mit einer Verstelleinrich­ tung vorgenommen, welche einen Kurbelzapfen im Exzenterradius verstellt. Hierdurch wird beim Antrieb ein Hubglied in Voll­ kreisbewegungen versetzt, so daß über eine damit gekoppelte Zahnstange ein Zahnrad einer Vorgelegewelle zu Pendelbewegun­ gen veranlaßt wird. Diese vom Ausmaß der Verstellung im Pendel­ hub abhängigen Pendelbewegungen werden zur Erzeugung einer kon­ tinuierlichen Drehung über wechselweise wirksame Kupplungen auf die Ausgangswelle übertragen. Das stufenlos regelbare Verteiler­ getriebe nach dem Hauptpatent stellt daher eine Lösung für den Aufbau eines echten Wandlers dar, der sich bisher nur mit Hilfe von Reib­ elementen verwirklichen ließ.

Die vorliegende Erfindung geht von der Lösung des Hauptpatentes aus und soll aufgabengemäß die Umwandlung der Pendelbewegung der Vorgele­ gewelle in die kontinuierliche Drehung der Ausgangswelle weiterbilden. Diese Weiterentwick­ lung ist dadurch gekennzeihnet, daß das als Zahnstange ausge­ bildete und an einem Zahnrad der Vorgelegewelle kämmende Kraft­ übertragungselement in einem Hubbewegungen längs der Zahnstange zulassenden Führungsglied angeordnet ist, und daß das Hubglied an die Zahnstange mit einem Bewegungen senkrecht zur Hubbewe­ gung im Führungsglied zulassenden Kopplungselement verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Maßnahme zeigt alternative Möglichkeiten für den Aufbau eines stufenlos regelbaren Verteilergetriebes.

Zweck­ mäßige Ausgestaltungen des stufenlos regelbaren Verteilerge­ triebes sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 ein regelbares Verteilergetriebe im Schnitt,

Fig. 2a einen Schnitt IIa-IIa gemäß Fig. 1,

Fig. 2b einen Schnitt IIb-IIb gemäß Fig. 1,

Fig. 2c eine Prinzipdarstellung für die Huberzeugung und die Schaltpunkte der Kupplungen,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für ein Flachführungsglied,

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel für ein Flachführungs­ glied,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Flachfüh­ rungsglied und

Fig. 6 ein Verteilergetriebe mit zwei Ausgangs­ wellen.

Wie aus den Darstellungen nach Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, über­ trägt eine Eingangswelle 1 den Antrieb über eine Verstellein­ richtung 2 auf das in einem Gehäuse 3 untergebrachte regelbare Verteilergetriebe. Das Ausgangsglied der Verstelleinrichtung ist wie bei den Ausführungsbeispielen des Hauptpatentes ein in seinem Exzenterradius verstellbarer Kurbelzapfen 4, dessen Ein­ zelheiten wegen der Übereinstimmung mit dem Hauptpatent nicht näher dargestellt sind. Aus Fig. 2b ist dabei zu erkennen, daß der Kurbelzapfen 4 mit einem Wellenstutzen 101 eines Kurbelsta­ bes 100 in einer formschlüssigen Verbindung steht. Der in sei­ ner Mitte den Wellenstutzen 101 aufweisende Kurbelstab 100 ist mit dem Wellenstutzen 101 am Kurbelzapfen 4 drehbar gelagert.

An seinen beiden Enden besitzt dieser Kurbelstab 100 je eine als Koppelelement dienende Lagerbuchse 102, in die jeweils ein Kurbelzapfen 73 je einer Doppelkurbel 70 eingreifen. Die Doppel­ kurbel 70 ist im Patent P 29 36 957.1 beschrieben und wird daher in diesem Zusammenhang nicht näher erläutert. Mit dem zweiten Kurbelzapfen 74 der Doppelkurbel 70 wird der Antrieb wie nachfolgend beschrieben, auf getrenntenÜbertragungswegen I, II zu Ausgangswellen übertragen.

Die Übertragungswege I, II setzen sich von den zweiten Kurbelzap­ fen 74 der Doppelkurbeln 70 fort, in dem jeder Kurbelzapfen 74 in eine Buchse eines Hubgliedes 103 eingreift. Das Hubglied 103 besteht aus einem stabförmigen Körper, der an seinen beiden En­ den neben den Buchsen zur Kopplung an die Kurbelzapfen 74 je­ weils zwei senkrecht zueinander stehende Laschen 104 besitzt. Zwischen den Laschen 104 jeweils eines Endes sind dabei je eine Zahnrolle 105, 106 drehbar gelagert, die mit ihren Zähnen in die mit einer Verzahnung versehene Rückseite je eines Zahngleitkör­ pers 107, 108 eingreifen. Beide Zahngleitkörper 107, 108 sind jeweils in Gleitstangen 109 geführt und besitzen auf ihrer Vor­ derseite jeweils eine Zahnstange 110, 111. Diese Zahnstangen kämmen jeweils an einem Führungsritzel 112, 113 welche auf je einer Vorgelegewelle 114, 115 sitzen. Wie beim Hauptpatent ver­ setzt daher beim Antrieb das Hubglied 103 über die Zahnrollen 105, 106 und die Zahngleitkörper 107, 108 die Führungsritzel 112, 113 in Pendelbewegungen, die über wechselweise wirksame Kupp­ lungen zur Erzeugung einer kontinuierlichen Drehbewegung auf die Ausgangswellen 45, 45′ übertragen werden. Dabei rollen die Zahn­ rollen aufgrund des bei der Huberzeugung entstehenden seitli­ chen Versatzes in der Verzahnung auf der Rückseite der Zahn­ gleitkörper 107, 108 ab und vermindern damit sehr stark die sonst auftretende Reibung.

Wie aus Fig. 2c zu ersehen ist, schalten die wechselweise wirk­ samen Kupplungen an den Punkten a, b, c und d. Das Hubglied 103 führt dabei im Rahmen der Vollkreisbewegungen zwei Hübe und zwar die Hübe A/C und B/D aus. Die Hübe A und B bilden dabei den Vorhub, während die Hübe C und D den Rückhub bilden. Je nach Verstellung des Hubgliedes 103 aus seiner Nullposition, werden entsprechend große Hübe und damit auch entsprechende Pendelhübe für die Vorgelegewellen 114, 115 eingestellt, wo­ durch sich die stufenlose Regelung des Verteilergetriebes er­ gibt. Beim Antrieb ist daher immer eine Kupplung wirksam und damit eine unterbrechungsfreie Übertragung gewährleistet.

In der Darstellung nach Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines Schalt­ werkgetriebes dargestellt, das eine andere Kopplung des Hub­ gliedes an das Führungsritzel eines Übertragungsweges zeigt. Dabei geht der Antrieb von einem Zapfen 120 eines nicht näher dargestellten Hubgliedes aus, der über eine ein Drucklager 122 tragende Buchse 121 auf eine Antriebsbuchse 123 übertragen wird. Diese Antriebsbuchse 123 ist über das Drucklager 122 gestülpt und besitzt auf ihrer Stirnseite eine Verzahnung 124, welche in eine Verzahnung 126 eines Flachführungsgliedes 125 eingreift. Das Flachführungsglied 125 ist nach Art einer Schwalbenschwanz­ führung ausgebildet und zwischen zwei Führungsschienen 127, 128 angeordnet. Zur Verminderung der Reibung sind dabei Rollen 129 vorgesehen, welche jeweils zwischen das Flachführungsglied 125 und den Führungsschienen 127, 128 eingesetzt sind. Mit einer Zahnstange 130 welche der Verzahnung 126 des Flachführungsglie­ des 125 gegenüberliegt, ist der Antrieb auf ein damit kämmendes Führungsritzel 131 übertragen. Der weitere Aufbau des Verteiler­ getriebes unterscheidet sich dann nicht mehr von dem des Hauptpatentes. Beim Antrieb versetzt daher das nicht näher dargestellte Hubglied den Zapfen 120 in Vollkreisbewegungen, wodurch über die Antriebsbuchse 123 das Flachführungsglied 125 zu Hubbewegungen veranlaßt wird. Der hierbei bei der An­ triebsbuchse 123 auftretende seitliche Versatz wird dabei durch Gleiten der Verzahnung 124 in der Verzahnung 126 auf­ gefangen. Über den Hub des Führungsgliedes 125, dessen Aus­ maß von der Verstellung des Kurbelzapfens abhängt, wird da­ bei die stufenlose Regelung vorgenommen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Übertragung des An­ triebes von einem Hubglied auf ein Führungsritzel einer Vor­ gelegewelle zeigt Fig. 4. Hier ist ein Zapfen 135 eines nicht näher dargestellten Hubgliedes vorgesehen, an dem eine Kop­ pelhülse 136 befestigt ist. An dieser Koppelhülse 136 ist ein Lagerstutzen 137 angebracht, als Lager für einen drehbaren Lagerbock 138. Dieser Lagerbock 138 besitzt vier Lagerlaschen 139, und zwar jeweils zwei gegenüberliegend zur Aufnahme zwei­ er Zahnrollen 140, 141. Mit diesen Zahnrollen 140, 141 ist der Antrieb auf ein Flachführungsglied 142 übertragen, weil die­ se Zahnrollen 140, 141 an einer Verzahnung 143 dieses Flach­ führungsgliedes 142 kämmen. Das Flachführungsglied 142 be­ sitzt seitliche Längsverzahnungen 144, 145 die als Führungs­ schienen wirken. In diese Längsverzahnungen 144, 145 greifen zu beiden Seiten Zahnrollen 146, 147 zur Führung ein und ge­ währleisten damit eine rollende Führung. Eine Zahnstange 148, die an dem Flachführungsglied 142 vorgesehen ist, überträgt den Antrieb auf ein Führungsritzel 149, von dem der Antrieb wie beim Hauptpatent weiter übertragen wird.

Die Übertragung des Antriebes kann weiterhin auf die in Fig. 5 dargestellte Weise erfolgen. Dort ist eine an einem Führungs­ ritzel 155 kämmende Zahnstange 156 vorgesehen, die seitliche Rollenführungen 157, 158 aufweist. Zwei entsprechend ausgebil­ dete Gegenstücke 159, 160, die im Gehäuse 3 angebracht sind, gewährleisten dabei die gewünschte Führung. Die Zahnstange 156 wird über eine Verzahnung 162 zu Hubbewegungen veranlaßt, die an einem mit der Zahnstange 156 gekoppelten Zwischenglied 161 vorgesehen ist. Das Zwischenglied 161 kann dabei wie die Flachführungsglieder 125 bzw. 142 nach Fig. 3 oder nach Fig. 4 angetrieben werden.

Das erfindungsgemäße Verteilergetriebe kann auch gemäß der Dar­ stellung nach Fig. 6 aufgebaut werden, wobei der Antrieb von einer Eingangswelle 1 über eine Verstell­ einrichtung 2 auf einen verstellbaren Kurbelzapfen 4 gelangt. Der Kurbelzapfen 4 ist dabei mit einem Hubglied 5 wie bei den Ausführungsbeispielen des Hauptpatentes gekoppelt und kämmt mit einer daran vorgesehenen Zahnstange 165 an einem walzen­ förmigen Zahnrad 166. Dieses walzenförmige Zahnrad 166 dient dabei zur Aufnahme des beim Antrieb auftretenden seitlichen Versatzes. Von dem walzenförmigen Zahnrad 166 wird der Antrieb auf zwei Zahnstangen 167, 168 übertragen, die brückenförmig an einem Führungsglied 169 angeordnet sind. Das Führungsglied 169 ist in zwei Gleitstangen 170, 171 geführt und treibt mit zwei weiteren Zahnstangen 172, 173 zwei gegenüberliegende Führungs­ ritzel 174, 175, die zu getrennten Ausgangswellen 176, 177 füh­ ren, an.

Bei den erfindungsgemäßen stufenlosen Verteilergetrieben sind die von den Hubgliedern angetriebenen Zahnstangen als Sonder­ form eines Zahnrades, und zwar mit dem Treilkreis unendlich an­ zusehen. Wenn man nun von einem Zahnstangengetriebe ausgeht, bei dem sich neben dem Achsenplan ein Drehzahlplan ergibt und diesen Drehzahlplan durch eine Verschiebeplan ersetzt, dann wird beim erfindungsgemäßen Getriebe durch die Vollkreisbewe­ gungen des jeweiligen Hubgliedes eine Teilkreisverschiebung bewirkt, die als Grundlage zur Aufstellung eines Drehzahlpla­ nes benutzt werden kann. Die in sehr kurzer Zeit durchführbare Beeinflussung der Drehzahländerungscharakteristik bestimmt bei Einhaltung großer Regelgenauigkeit die Dimension des stufenlos regelbaren Arbeitskreisdurchmessers (Teilkreis) für das erfor­ derliche Arbeitspensum des Getriebes. Bei einem Arbeitskreis­ durchmesser, der durch ein Hubglied antreibbaren Zahnstange von ca. 25 mm einer stufenlosen Verschiebedimension von 0,05 mm aus der Nullstellung des Kurbelzapfens 4 ergibt sich z. B. eine Gangzahl von 0 bis 15 Gängen bei einem vergleichbaren Stufen­ getriebe. Da die erfindungsgemäßen stufenlos regelbaren Verteiler­ getriebe eine Mikroverstellung der Verschiebedimension er­ lauben, würde sich bei einer Verstellung von 0,025 mm eine ver­ gleichsweise Gangzahl von 0 bis 30 bei einem Stufengetriebe er­ geben.

Claims (9)

1. Mechanisches Verteilergetriebe mit einer Ein­ gangswelle und einer damit gekoppelten Verstelleinrichtung, deren Kurbelzapfen in beiden Richtungen senkrecht zur Achse der Eingangswelle stufenlos ein Hubglied verstellt, welches das Drehmoment auf damit verbundene Zahnstangen überträgt, die mit Führungsritzeln von Vorgelegewellen kämmen und diese in periodische Pendelbewegungen versetzen, welche über mit den Pendelbewegung wechselweise wirksame Kupplungen und Ge­ triebezüge auf Ausgangswellen übertragen werden, wobei nach Patent P 29 27 768 das mit dem Kurbelzapfen gekoppelte und beim Antrieb in Vollkreisbewegungen versetzte Hubglied auf einer Seite seiner Drehachse eine Zahnstange zum Antrieb ei­ nes Führungsritzels einer mit einer Ausgangswelle triebverbun­ denen Vorgelegewelle und auf der anderen Seite einen Mitneh­ merstab mit einem darauf längsverschiebbaren Zahngleitkörper aufweist, der gleichzeitig auf zwei senkrecht zum Mitnehmer­ stab liegenden Gleitwellen geführt ist und mit seiner Verzah­ nung an einem weiteren Führungsritzel kämmt, das auf einer mit einer weiteren Ausgangswelle triebverbundenen Vorgelege­ welle drehfest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das als Zahnstange (110, 111; 130; 148; 156; 172, 173) ausgebil­ dete und an einem Zahnrad (112, 113; 131; 149; 155; 174, 175) der Vorgelegewelle kämmende Kraftübertragungselement an einem Hub­ bewegungen längs zur Zahnstange zulassenden Führungsglied (109, 125, 127, 128, 129; 142, 144,145, 146, 147; 157, 158, 159, 160; 170, 171) angeordnet ist, und daß das Hubglied (103, 5) an die Zahnstange (110, 111; 130; 148; 156; 172, 173) mit einem Bewegun­ gen senkrecht zur Hubbewegung im Führungsglied (109; 125,. . . 170, 171) zulassenden Kopplungselement (105,106; 123; 140; 141; 162; 166) verbunden ist.

2. Mechanisches Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kopplungselement (105, 106; 123; 140, 141; 162; 166) formschlüssig an das Hubglied (103, 5) und die Zahn­ stange (110, 111; 130; 148, 156; 172, 173) gekoppelt ist.

3. Mechanisches Verteilergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement als walzen­ förmiges Zahnrad (166) ausgebildet ist.

4. Mechanisches Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Führungsglied als Flachführungsglied (125; 142; 157, 158, 259, 260) nach Art einer Schwalbenschwanz­ führung ausgebildet ist.

5. Mechanisches Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachführungsglied (142) seitliche in Zahnrollen(146, 147) geführte Längsver­ zahnungen (144, 145) aufweist.

6. Mechanisches Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kurbelzapfen (4) der Verstelleinrichtung (2) antreibbare Hubglied (103) aus einem in seiner Mitte an den Kurbelzapfen (4) drehbar ge­ koppelten Kurbelstab besteht, der an seinen beiden Enden mit gleichem Achsabstand je einen Kurbelzapfen (73) zum gleichzeitigen und gleichsinnigen Verstellen je eines mit der zugeordnetenZahnstange (110, 111) in Verbindung stehen­ den Kopplungselement (105, 106) aufweist.

7. Mechanisches Verteilergetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelstab an seinen Enden jeweils an einen Kurbelzapfen (73) einer verstellbaren Doppelkur­ bel (70) gekoppelt ist, deren andere Kurbelzapfen (74) das mit der Zahnstange (110, 111) in Verbindung stehende Kopp­ lungselement (105, 106) antreiben.

8. Mechanisches Verteilergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kraftübertra­ gungselement ausgebildete Zahnstange in zwei Einzelzahn­ stangen (172, 173) aufgeteilt ist, die jeweils an einem Zahnrad (174, 175) einer Vorgelegewelle zweier Übertragungs­ wege kämmen.

9. Mechanisches Verteilergetriebe nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungs­ wege zu getrennten Ausgangswellen (176, 177) führen.