DE2950631A1

DE2950631A1 - Infinitely variable mechanical speed change transmission - incorporates crankpin with eccentric drive to control alternately operated clutches to rotate output spindle

Info

Publication number: DE2950631A1
Application number: DE19792950631
Authority: DE
Inventors: Johannes 2800 Bremen Schiller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-15
Filing date: 1979-12-15
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2950631C2

Abstract

The drive for a changeover mechanism which operates in a stepless mabber. It has a crankpin steplessly adjusted in an eccentric radius forming an output. This is connected to a moving member, so as to travel in a complete circle and drive a toothed member to rotate a gearwheel. Thus a shaft is caused to oscillate, along a path controlled by the crankpin. The swinging action is then used to produce a continuous rotation of an output shaft by means of clutches operating in opposite direction..

Description

Mechanisches stufenlos regelbares SchaltwerkgetriebeMechanical, continuously variable gearbox

Die Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Schaltwerkge triebe mit einer Eingangswelle und einem damit gekoppelten und von ci ncr Verstelleinrichtung im Exzenterradius stufenlos verstellbaren Kurbelzapfen, der beim Antrieb ein Hubglied in Vollkreisbewegungen versetzt, das über ein schlupffreies Kraftübertragungselement und ein Gegenstück eine Vorgelegewelle in periodische Jendelbewegungen versetzt, die nach Patent (Patentanmeldung ) 29 27 768.7) über zwei mit der Pendelbewegung wechselweise wirksame Kupplungen und Zwischenglieder auf eine Ausgangswelle übertragen werden.The invention relates to a mechanical Schaltwerkge gear with an input shaft and an adjusting device coupled to it and by ci ncr The crank pin is infinitely adjustable in the eccentric radius and has a lifting element at the drive set in full circular movements via a slip-free power transmission element and a counterpart sets a countershaft in periodic oscillating movements, according to patent (patent application) 29 27 768.7) over two with the pendulum movement alternately effective clutches and links are transferred to an output shaft will.

Bei dem regelbaren Schaltwerkgetriebe des zuvor angegebenen Hauptpatentes (Hauptpatentanmeldung) wird die stufenlose Verstellung mit Hilfe des Prinzips der Radiusveränderung verwirklicht, wofür dort schlupffreie Kraftübertragungselemente z.B.In the case of the adjustable gearbox of the main patent mentioned above (Main patent application) is the stepless adjustment with the help of the principle of Realized radius change, for which there slip-free power transmission elements e.g.

Zahnstangen oder Zahnräder benutzt werden. Der Aufbau und der Wirkungsgrad des dort beschriebenen stufenlos regelbaren Schaltwerkgetriebes gewährleisten aufgrund des starren mechanischen J)urchtriebes auch bei hohen Tourenzahlen und großen Leistungen die Funktion eines echten Wandlers. Diese Funktion bleibt auch beim Drehrichtungswechsei erhalten und außerdem hat dieses Schaltwerkgetriebe den Vorteil bei Bedarf als stufenlos regelbare Bremse eingesetzt werden zu können.Racks or gears are used. The structure and the efficiency of the continuously variable gearbox described there guarantee due to of the rigid mechanical through drive even with high speeds and high performance the function of a real converter. This function also remains when the direction of rotation is changed and this gearbox also has the advantage of being continuously variable when required adjustable brake can be used.

Die stufenlose Regelung wird dabei mit einer Verstelleinrichtung vorgenommen, welche einen Kurbelzapfen im Exzenterradius einstellt. Hierdurch wird beim Antricb ein Hubglied in Vollkreisbewegungen versetzt, so daß über eine damit gekoppelte Zahnstange ein Zahnrad einer Vorgelegewelle zu Pendelbewegungen veranlaßt wird. Diese vom Ausmaß der Verstellung im Pendelhub abhängigen Pendelbewegungen werden zur i.rzeugung einer kontinuierlichen Drehbewegung über wechselweise wirksamc Kupplungen auf die Ausgangswelle übertragen. Das stufenlos rclbar Schaltwerkgetriebe nach dem Hauptpatent (Hauptpatentanmeldung) stellt daher eine vollkommen neuartige Lösung für den Aufbau eines echten Wandlers dar, der sich bisher nur mit Hilfc von Reibelementen verwirklichen ließ.The stepless regulation is carried out with an adjustment device, which adjusts a crank pin in the eccentric radius. This is when the drive a lifting member set in full circular movements, so that a coupled therewith Rack a gear of a countershaft is caused to oscillate. These pendulum movements are dependent on the extent of the adjustment in the pendulum stroke for generating a continuous rotary movement via alternately effective clutches transferred to the output shaft. The continuously variable gearbox according to the The main patent (main patent application) therefore represents a completely new solution for the construction of a real converter, which so far has only been possible with the help of friction elements realized.

Die vorliegende Erfindung geht von der Lösung des Hauptpatentes aus und zeigt eine Weiterentwicklung für den aufbau eines stufenlos regelbaren Schaltwerkgetriebes. Diese Weiterentwicklung besteht darin, daß eine Kupplungshälfte der wechselweise wirksamen kupplungen jeweils an einer Stirnseite der als Hohlwelle ausgebildeten und auf einer Zwischenwelle sitzenden Vorgelegewelle vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Pendelhub der Vorgelegewelle an ein auf der Zwischenwelle sitzendes und die zweite Kupplungshälfte aufweisendes Ubertragungsglied kuppelbar ist.The present invention is based on the solution of the main patent and shows a further development for the construction of a continuously variable gearbox. This further development consists in the fact that one coupling half of the alternately effective couplings each on one end face of the hollow shaft and a countershaft seated on an intermediate shaft is provided which is dependent on from the pendulum stroke of the countershaft to a seated on the intermediate shaft and the transmission member having the second coupling half can be coupled.

Die Erfindung zeigt alternative Möglichkeiten für den Aufbau eines stufenlos regelbaren Schaltwerkgetriebes, insbesondere fUr die Umwandlung der Pendelbewegung der Vorgelegewelle in die kontinuierliche Drehung der Ausgangswelle. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The invention shows alternative ways of building a infinitely variable gearbox, especially for converting the pendulum movement the countershaft in the continuous rotation of the output shaft. Appropriate Refinements and developments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. eigen: Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schaltwerkgetriebes Fig. 2 einen Teilschnit II-Ii des Schaltwerkgetriebes nach Fig. 1 Fig. 3 einen Ausschnitt eines weiteren Schaltwerkgetri.ebes mit wechsel weise wirksamen Kupplungen Fig. 4 einen weiteren Ausschnitt eines Schaltwerkgetriebes mit wechselweise wirksamen Kupplungen lig. 5 einen Schnitt V-V gemäß Fig. 4 und Yig. 6 einen Ausschnitt eines Schaltwerkgetriebes zur Umwandlung der Pendelbewegung in eine kontinuierliche Drehbewegung.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. intrinsic: FIG. 1 shows a detail of a gearbox, FIG. 2 shows a partial section II-Ii of the gearbox according to FIG. 1, FIG. 3 shows a detail of another Schaltwerkgetri.ebes with alternately effective clutches Fig. 4 another Detail of a gearbox with alternately effective clutches lig. 5 shows a section V-V according to FIG. 4 and Yig. 6 shows a section of a gearbox to convert the pendulum motion into a continuous rotary motion.

In den Darstellungen nach Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Ausschnitt eine stufenlos regelbaren Schaltwerkgetriebes zu sehen, bei dem wic in der Hauptpatentanmeldung der Antrieb von einer Eingangswelle 1 über eine Verstelleinrichtung 2 auf einen im Exzenterradius verstellbaren Kurbelzapfen 4 übertragen wird. Der Kurbelzapfen 4 ist mit einem Hubglied 5 über eine Lagervorrichtung 190 drehbar gekoppelt und führt in Abhängigkeit von dem mit der Verstelleinrichtung 2 eingestellten Exzenterradius Vollkreisbewegungen durch. Eine Zahnstange 7, die auf der der Lagervorrichtung 190 abgewandten Seite am Hubglied 5 vorgesehen ist, steht mit einem walzenförmigen Zahnrad 200 im Eingriff und versetzt dieses Zahnrad beim Antrieb in vom eingestellten hxzenterradius abhängige Pendelbewegungen. Diese Pendelbewegungen werden auf ein Flachführungsglied 201, das mit einer Zahnstange 202 am walzenförmigen Zahnrad 200 kämmt, übertragen, und mit einer weiteren am Flachführungsglied 201 vorgesehenen Zahnstange 203 auf ein Führungsritzel 204 weitergeleitet. Das Pührungsritzei 204 ist auf einer Kohlwelle 205 angeordnet bzw. es bildet der mit ein gemeinsames Bauelement, das auf eine Zwischenwelle 200 aufgesteckt ist. Beide Stirnseiten dieser Hohlwelle 205 sind mit Kupplungselementen 207 versehen, mit denen die Hohlwelle 205 wechselweise an Kupplungselemente 208 ankoppelt, die an Kegelzahnrädern 209, 210 vorgesehen sind. Diese Kegelzahnräder 209, 210 sitzen auf der Zwischenwelle 206, welche im Gehäuse d des Schaltwerkgetriebes in bekannter Weise gelagert ist und darüber hinaus zwei zum Massenausgleich vorgesehene Schwungräder 211,212 tragt. Mit den beiden Kegelzahnrädern 209,210 ki'nnt ein gemeinsames Kegelzahnrad 213, das auf der Ausgangswelle 45 sitzt. Der Antrieb der Eingangswelle 1 wird daher stufenlos regelbar auf die Ausgangswelle 45 übertragen.In the representations according to FIG. 1 and FIG. 2, a section is a steplessly variable gearbox can be seen in the wic in the main patent application the drive from an input shaft 1 via an adjusting device 2 to one crank pin 4 adjustable in the eccentric radius is transmitted. The crank pin 4 is rotatably coupled to a lifting member 5 via a bearing device 190 and leads depending on the eccentric radius set with the adjustment device 2 Full circular movements. A rack 7, which is on the bearing device 190 facing away from the lifting member 5 is provided with a cylindrical gear 200 meshes and moves this gearwheel when driven in from the set eccentric radius dependent pendulum movements. These pendulum movements are carried out on a flat guide link 201, which meshes with a rack 202 on the cylindrical gear 200, transferred, and with a further toothed rack 203 provided on the flat guide member 201 on a guide pinion 204 forwarded. The guide pin 204 is on a cabbage shaft 205 arranged or it forms the with a common component that is on an intermediate shaft 200 is attached. Both end faces of this hollow shaft 205 have coupling elements 207, with which the hollow shaft 205 is alternately connected to coupling elements 208 coupled, which are provided on bevel gears 209, 210. These bevel gears 209, 210 sit on the intermediate shaft 206, which is in the housing d of the gearbox is stored in a known manner and also two provided for mass balancing Flywheels 211,212 carries. The two bevel gears 209, 210 can have one thing in common Bevel gear 213 that sits on the output shaft 45. The drive of the input shaft 1 is therefore transmitted to the output shaft 45 in an infinitely variable manner.

Der Ausschnitt des Schaltwerkgetriebes nach Fig. 3 zeigt eine Zwischenwelle 220, die unverdrehbar zwischen zwei Seitenwünden 221,222 eines Gehäuses 3 angeordnet ist. Im Mittelbereictl besitzt diese Zwischenwelle 220 ein Spindelgewinde 223, auf das eine Hohlwelle 224 mit ihrem Innengewinde 225 aufgeschraubt ist.The section of the gearbox according to FIG. 3 shows an intermediate shaft 220, which are arranged non-rotatably between two side walls 221, 222 of a housing 3 is. In the middle area, this intermediate shaft 220 has a spindle thread 223 that a hollow shaft 224 with its internal thread 225 is screwed on.

Diese Hohlwelle 224 trägt an ihren beiden Stirnseiten Kupplungselemente 226,228, die jeweils wechselweise an Kupplungselemente 227,229 ankuppelbar sind. Die Kupplungselemente 227,229 sind an Kegelzahnrädern 230,231 angebracht, die neben den Seitenwänden 221,222 drehbar auf der Zwischenwelle 220 sitzen. Beide hegelzahnräder 230,231 kämmen an einem gemeinsamen Kegelzahnrad 232, das auf einer nicht näher dargestellten Ausgangswelle sitzt.This hollow shaft 224 carries coupling elements on both of its end faces 226,228, each of which can be alternately coupled to coupling elements 227,229. The coupling elements 227,229 are attached to bevel gears 230,231, the next the side walls 221, 222 rotatably sit on the intermediate shaft 220. Both hegel gears 230,231 mesh on a common bevel gear 232, which is not closer to one output shaft shown is seated.

Die Hohlwelle 224, die auf ihrer Außenseite eine als Führungsritzel dienende Verzahnung 233 aufweist, besitzt axiales Spiel entsprechend bemessener Größe, um mit den Kupplungselcmenten bei Axialhub entweder an das Kegelzahnrad 230 oder an das Kegelzahnrad 231 ankuppeln zu können. I)as Spindelgewinde 223 und @@ lasengewinde 225 der Hohlwelle 224 steuern dabei den Axialauß durch die Gewindestelgung. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann di o Hohlwelle 22i in den Seitenwänden 221,222 auch drehlagert werden, wenn die Zwischenwelle 224 dafür die Kegelräder 230, 231 unverdrehbar tragt. Die Pendelbewegung der Hohlwelle 224 wird dabei über die Verzahnung bewirkt, die mit einer Zahnstange des zugehörigen Hubglied im Eingriff steht.The hollow shaft 224, which on its outside as a guide pinion Serving toothing 233 has, has correspondingly dimensioned axial play Size to be connected to either the bevel gear 230 or to the bevel gear 231 to be able to couple. I) as spindle thread 223 and @@ lasengewinde 225 of the hollow shaft 224 control the Axialauß through the Threading. In this embodiment, the hollow shaft 22i can be in the side walls 221,222 can also be pivoted if the intermediate shaft 224 is the bevel gears 230, 231 non-rotatable. The pendulum movement of the hollow shaft 224 is thereby over causes the toothing to mesh with a rack of the associated lifting member stands.

13ci. einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 4 sind im Unterschied zum Auführungsbeispiel nach Fig.3 die Kupplungen als Konuskupplungen ausgebildet. Hierbei sind die Kegelzahnräder 230,231 zu beiden Seiten der Hohlwelle 224 mit Konusbohrungen 234, 235 versehen, in die jeweils ein Konus 236,23? der Hohlwelle 224 eingreifen. Unterschiedlich zu Fig.3 ist hierbei auch die Ankopplung der Hohlwelle an das zugehörige Hubglied.13ci. a further embodiment of the invention according to FIG. 4 are in contrast to the exemplary embodiment according to Figure 3, the couplings as conical couplings educated. The bevel gears 230, 231 are on both sides of the hollow shaft 224 provided with conical bores 234, 235, in each of which a cone 236, 23? the hollow shaft 224 intervene. The coupling of the hollow shaft also differs from FIG to the associated lifting element.

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt darüberhinaus eine Ankopplungsart, bei der die Hohlwelle 224 als eine mit Führungselementen 238 vcrsehene Antriebsrolle 239 ausgebildet ist, die einen Antrieb nach dem Prinzip eines sog. Umschlingungstriebes z.B. mit einem Seil oder einer Kette ermöglicht. Ein solcher Antrieb ist für Anwendungen mit längeren Ubertragungswegen sinnvoll, wie z.B. für iiandhabungsgeräte oder Manipulatoren. Wie die Darstellung nach Fig. 5 zeigt, kann ein Hubglied 241 mit einer Zahnrolle 242 an einer Verzahnung 244 eines Gleitkörpers 243 kämmen, der in einer Gleitstange 245 geführt ist. Der Gleitkörper 243 ist mit einem Seil 240 verbunden, so daß Vollkreisbewegungen des Hubgliedes 241 Hubbewegungen des Gleitkörpers 243 zur Folge haben. Diese Hubbewegungen werden über das Seil 240 auf die Hohlwelle 224 übertragen, welche Pendelbewegungen in der bereits beschriebenen Weise ausführt, die anschließend über wechselw@ wirksame Kupplungen und Zwischenglieder auf die Ausgangswelle als kontinuierliche Drehung übertragen werden.This exemplary embodiment also shows a type of coupling in which the hollow shaft 224 is used as a drive roller provided with guide elements 238 239 is designed, which has a drive based on the principle of a so-called loop drive e.g. with a rope or a chain. Such a drive is for applications makes sense with longer transmission paths, e.g. for handling devices or manipulators. As the illustration according to FIG. 5 shows, a lifting member 241 with a toothed roller 242 mesh with a toothing 244 of a sliding body 243, which is in a sliding rod 245 is performed. The sliding body 243 is connected to a rope 240, so that full circular movements of the lifting member 241 lifting movements of the sliding body 243 result. These lifting movements are on the rope 240 on the Hollow shaft 224 transmitted which Performs pendulum movements in the manner already described, which is then followed by interchangeable clutches and intermediate links on the output shaft as continuous Rotation are transmitted.

Beim letzten Ausführingsbeispiel der erfindung nach Fig. 6 sind für die Umwandlung der Pendelbewegungen im Gegensatz zu tleii bi.rherigen Ausführungsbeispielen keine Kegelzahnräder sonderii Stirnzahnräder eingesetzt. Die Hubbewegung eines hier nicht näher dargestellten Hubgliedes ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf ein Flachführungsglied übertragen. Dieses Flachführungsglied 250 besitzt zwei seitliche Führungsnuten 251,252 für im Gehäuse 3 befestigte Rollenführungselemente 253,254, welche die Reibung bei Hubbewegungen sehr gering halten. Das Flachführungsglied 250 teilt sich hinter den Führungsnuten 251,252 gabelförmig auf und besitzt dort zwei gegenüberliegende schrägvorzahnte Zahnstangen 255,256. An diesen Zahnstangen kämmen jeweils ein schrägverzahntes Zahnrad 257,258 die jeweils mit einer Hohlwelle 259,260 ein gemeinsames Bauteil bilden. Beide Hohlwellen 259, 260 sind auf parallel angeordneten Zwischenwellen 261,262 im Gehäuse 3 aufgesteckt und tragen jeweils ein Zahnrad 263,264.In the last exemplary embodiment of the invention according to FIG. 6 are for the conversion of the pendulum movements in contrast to partial previous embodiments no bevel gears; sonderii spur gears are used. The lifting movement of one here lifting member not shown in detail is in this embodiment on a Transfer flat guide link. This flat guide member 250 has two lateral Guide grooves 251,252 for roller guide elements 253,254 fastened in the housing 3, which keep the friction during stroke movements very low. The flat guide link 250 divides behind the guide grooves 251,252 fork-shaped and has there two opposing helical racks 255,256. On these racks each mesh with a helical gear 257,258 each with a hollow shaft 259,260 form a common component. Both hollow shafts 259, 260 are parallel arranged intermediate shafts 261,262 placed in the housing 3 and wear each a gear 263,264.

Diese Zahnräder kämmen mit einem gemeinsamen Zahnrad 265, das auf der Ausgangswelle 45 sitzt. Die wechselweise wirksamen Kupplungen sind bei diesem Ausführungsbeispiel symbolisch als Stirnverzahnungen 266,267 der Hohlwellen angedeutet, welche in Stirnverzahnungen 268,269 der auf den Zwischenwellen 261,262 sitzenden Zahnräder 263,264 eingreifen. Zur Verringerung der Reibung ist dabei jeder Hohlwelle 259,260 ein Drucklager 270, 271 zugeordnet, die auf den den Zahnrädern 263,264 abgewandten Seiten vorgesehen sind. Das Ausführungsbeispiel hat den Vorteil wie bereits erwähnt mit normalen Stirnzahnrädern aufgebaut werden zu können und damit wesentlich einfacher zu sein.These gears mesh with a common gear 265, which is on the output shaft 45 is seated. The alternately effective clutches are with this one Embodiment symbolically indicated as spur gears 266,267 of the hollow shafts, which in the spur teeth 268,269 seated on the intermediate shafts 261,262 Engage gears 263,264. Each hollow shaft is used to reduce friction 259, 260 is assigned a thrust bearing 270, 271, which faces away from the gear wheels 263, 264 Pages are provided. The embodiment has the advantage as already mentioned to be able to be built with normal spur gears and thus much easier to be.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Patent claims 1) Mechanical gearbox with one input shaft and one coupled to it and one adjusting mechanism in the eccentric radius infinitely adjustable crank pin that moves a lifting element in full circular movements when driving offset, via a slip-free power transmission element and a counterpart a countershaft set in periodic pendulum movements, which according to the patent, (Patent application P 29 27768.7) via two alternately effective with the pendulum movement Couplings and intermediate links are transferred to an output shaft, thereby characterized in that a coupling half (207; 226.228; 236.23?; 266.267) of the alternately effective couplings on one end face of the hollow shaft (205,224,259,260) trained and on an intermediate shaft (206,220,261,262) seated countershaft is provided, which depends on the pendulum stroke of the countershaft on a the intermediate shaft (206,220,261,262) seated and the second coupling half (208; 227, 229; 234, 235; 268, 269) having transmission link <209.210; 230.231 ; 263,264) can be coupled.

2) Mechanical gearbox according to claim 1, characterized in that that the second coupling half (208; 227, 229; 234, 235; 268, 269) having Transmission element (209,210; 230,231; 263,264) as one with a gear (232,265) the output shaft (45) connected gear (209,210; 230, 231; 263,264) is trained.

3) Mechanical gearbox according to claim 1 or 2, e characterizes, that the transfer mechanism having the second coupling half (208; 227, 229; 234, 235) is designed as a bevel gear (209, 210; 230, 231).

i) Mechanical gearbox according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the transmission element having the second coupling half <268.269) is designed as a gear (263, 264) with spur teeth.

5) Mechanical gearbox according to one of claims 1 to 4, characterized in that the countershaft designed as a hollow shaft (224) is provided in its bore with an internal thread (225) with which the hollow shaft (224) to a spindle thread (223) provided on the intermediate shaft (220) Control of the axial stroke can be screwed on.

6) Mechanical gearbox according to one of claims 1 to 5, characterized in that the intermediate shaft (22c) inserted non-rotatably in the housing and rotatable gears (230,231) which can be coupled to the hollow shaft (224) carries.

7) Mechanical gearbox according to one of claims 1 to 5, characterized in that the intermediate shaft is rotatably mounted in the housing and carries non-rotatable gears which can be coupled to the hollow shaft.

8) Mechanical gearbox according to one of claims 1 to 7, characterized in that the counterpart arranged on the hollow shaft (224; 259,260) than one which is in engagement with the rack (255,256) of the associated lifting member Gear (257, 258) is designed with helical teeth.

9) Mechanical gearbox according to one of claims 1 to 7, characterized in that the counterpart arranged on the hollow shaft (224) as a drive roller (239) of a belt drive provided with guide elements (238) is trained.

10) Mechanical gearbox according to one of claims 1 to 9, characterized in that the drive roller (239) has grooves for guiding a has a looping drive built up with a rope,

11) Mechanical gearbox according to claim 9, characterized in that the drive roller has a toothed ring is provided for a chain drive.

12) Mechanical gearbox according to one of claims 1 to 11, characterized in that the couplings for coupling the hollow shaft (224) are designed as cone couplings (234,236; 235,237) on the intermediate shaft (220).