DE3050595T1

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Publication number: DE3050595T1
Application number: DE19803050595
Authority: DE
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1980-09-25
Publication date: 1982-09-23
Also published as: GB2094932B; US4538474A; DE3050595C2; FR2493948B1; FR2493948A1; JPS57501439A; WO1982001231A1; GB2094932A

Description

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Odes sky Politekhnichesky Ins ti tut Odessa, UdSSR

Impulsvariator-Getriebe

Die Erfindung bezieht sich auf impulsartig arbeitende Einrichtungen zur stufenlosen Drehzahlregelung und betrifft insbesondere die bauliche Gestaltung eines Impulsvariator-Getriebes der im Oberbegriff dos Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Bekannte Impulsvariator-Getriebe, lie mit ausreichender Laufruhe der Abtriebswelle arbeiten, siid kompliziert aufgebaut, begrenzt einsatzfähig und haben vor allem wegen des vorzeitigen Verschleißes ihrer Freilaufkupplungen eine geringe Lebensdauer. Die Erfindung soll diese Probleme weitgehend beseitigen.

Es ist bereits ein als Impulsvaria :or bezeichnetes Getriebe (SU-Erfinderschein Nr. 382 866 ι bekannt, dessen Antriebswelle mit einem als Gabel ausgeführten Lenker starr verbunden ist. In dieser Gabel ist senkrecht zur Achse der Antriebswelle eine Zwischenwelle angeorlnet. Eine Vorrichtung wandelt die Drehbewegung der 'Antriebswelle in eine

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Schwingbewegung der Zwischenwelle um, die wiederum in eine Drehbewegung eines auf die Antriebswelle mit Spiel aufgesetzten getriebenen Elementes enthält.

Die Umwandlung der Drehbewegung der Eingangswelle in eine Schwingbewegung der Zwischenwelle erfolgt durch die Gabel, deren eines Ende an der Zwischenwelle gelenkig angreift und deren anderes Ende mit einem Segment verbunden ist, das mit einer Schnecke in Eingriff kommt, die an ihrem Ende ein Schwungrad trägt. Die Wandlung der Schwingbewegung der Zwischenwelle in eine Drehbewegung des getriebenen Elementes erfolgt durch ein auf die Zwischenwelle aufgesetztes Planetenrad, das mit dem Sonnenrad im Eingriff steht, welches über eine Freilaufkupplung mit dem getriebenen Element verbunden ist. Bei Drehung der Antriebswelle führt die Zwischenwelle Schwingbewegungen bezüglich des Lenkers aus. Dies resultiert aus der Anordnung der Gabel der Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Schwingbewegung in einem Winkel zur Eingangswelle. Dabei rotiert das Sonnenrad zusammen mit der Eingangswelle und führt gleichzeitig eine Schwingbewegung aus, die vom Planetenrad übertragen wird. Die gesamte ungleichmäßige Drehbewegung wird vom Sonnenrad über die Freilaufkupplung an das getriebene Element übertragen. Die Schwingungsamplitude der Zwischenwelle und somit auch die Drehzahl des getriebenen Elementes hängen vom Neigungswinkel der Gabel gegenüber der Antriebswelle ab.

Die gleichmäßige Drehung des getriebenen Elementes ist nur bei Parallelschaltung mehrerer bekannter Variatoren erzielbar, was aber konstruktiv nur schwer realisiert werden kann und darüber hinaus eine bedeutende Vergrößerung der Außenmaße des Variatorensystems verursacht.

Weniger kompliziert ist die bauliche Gestaltung eines anderen als Impulsvariator bezeichneten Getriebes (US-PS 3 561 290), das eine in Flucht angeordnete Antriebs- und eine Abtriebswelle enthält. Mit der Antriebswelle ist ein Wandler zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Schwingbewegung eines Zwischenelementes kinematisch verbunden. Die Schwingbewegung des Zwischenelementes wird in eine Drehbewegung der Abtriebswelle umgesetzt.

Der Wandler enthält einen auf die Antriebswelle aufgesetzten Lenker, einen drehbar angeordneten Halbring, dessen eines Ende unbeweglich befestigt und dessen anderes Ende mit einem Glied zur Verstellung des Halbrings längs der Drehachse des Lenkers verbunden ist. Seine ortsfeste Führung verbindet das unbewegliche mit dem beweglichen Ende des Halbringes. Mehrere Bolzen sind parallel zu der Drehachse des Lenkers angeordnet. Auf einer Seite stehen Zahnstangen mit im Lenker befindlichen Stirnrädern im Eingriff und weisen auf der anderen Seite Rollen auf, die mit dem Halbring und mit der feststehenden Führung abwechselnd in Kontakt treten. Die Vorrichtung zur Umwandlung der Schwingbewegung in eine Drehbewegung enthält Freilaufkupplungen, die an der im Lenker gelagerten Welle befestigt sind, deren geometrische Achse zur geometrischen Achse der An- und der Abtriebswelle senkrecht verläuft, und über die Stirnräder des Lenkers mit den Zahnstangen der Bolzen sowie mit den Planetenrädern in Verbindung stehen, die als Kegelräder ausgeführt sind, welche mit dem auf die Abtriebswelle aufgesetzten Sonnenkegelrad im Eingriff stehen.

Beim Drehen der Antriebswelle und des Lenkers rollen die Rollen auf dem Halbring und der festen Führung ab, wobei die Drehbewegung der Antriebswelle in eine schwingende (hin- und hergehende) Bewegung der Bolzen umgewandelt wird. Die Größe des Bolzenhubs hängt von der Größe der Verstellung des beweglichen Halbringendes gegenüber dem'des festen Endes ab. Die hin- und hergehende Bewegung der Bolzen wird über die mit den Bolzen verbundenen Stirnräder des Lenkers, Freilaufkupplungen und Planetenräder in eine Drehbewegung der Abtriebswelle umgewandelt. Die Drehzahl der Abtriebswelle wird durch Verstellen des beweglichen Halbringendes geregelt. Bei dieser Ausführung des Variators wird eine ziemlich gute Laufruhe der Abtriebswelle sichergestellt. Jedoch sind die Einsatzmöglichkeiten der beschriebenen Ausführung eingeschränkt, da die Drehzahl am Ausgang nur in einem relativ kleinen Drehzahlbereich und lediglich ins Schnellere gegenüber der Drehzahl der Antriebswelle variiert werden kann. Der Einsatz von Schwingbolzen bewirkt, daß im Betrieb des Variators starke dynamische Beanspruchungen auftreten, wodurch die Höchstdrehzahl der Antriebswelle begrenzt wird und somit die Einsatzmöglichkeiten des Variators eingeschränkt werden. Darüber hinaus rotieren die Freilaufkupplungen während des Betriebs des Variators zusammen mit dem Lenker, so daß sie der Einwirkung starker Fliehkräfte ausgesetzt sind, wodurch ihre Lebensdauer und somit die Lebensdauer des Variators gekürzt wird. Die Lebensdauer des Variators wird ferner dadurch verkürzt, daß die mit dem Halbring und der feststehenden Führung in Kontakt tretenden Bolzenrollen beim Übergang vom Halbring zur Führung und umgekehrt ihre Drehrichtung ändern und dabei durchschlupfen, was einen Verschleiß der Rollen und der Kontaktflächen am Halbring und an der Führung verursacht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Impulsvariator-Getriebe zu schaffen, das universell eingesetzt werden kann und eine längere Lebensdauer besitzt, ohne daß die Gleichmäßigkeit.der Drehung der Abtriebsweile beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Impulsvariator-Getriebe mit fluchtender Antriebs- und Abtriebswelle mit einer Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Schwingbewegung eines mit der Antriebswelle kinematisch verbundenen Zwischenelementes sowie mit einer Vorrichtung zur Umwandlung der Schwingbewegung des Zwischenelementes in eine Drehbewegung der Abtriebswelle, die mit dem Zwischenelement kinematisch verbundene Freilaufkupplungen aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der abtriebsseitige Wandler einen an der Antriebswelle befestigten bogenförmigen Führungsschaft, dessen Krümmungsmitte lpunkt in der geometrischen Achse der Antriebs- und Abtriebswelle liegt und das Monozentrum des Variators bildet, eine am Führungsschaft verstellbar montierte Schaltstange und einen Hebel aufweist, dessen geometrische Achse das Monozentrum des Variators schneidet, dessen eines Ende mit der Schaltstange gelenkig verbunden und dessen anderes Ende am Zwischenelement befestigt ist, das als Lenker dient und bezüglich des Monozentrums des Variators schwingbewegbar angeordnet ist, wobei der Lenker ein Bauelement des abtriebsseitigen Wandlers ist, der als ein monozentrischer Umwandler ausgeführt ist, dessen Mittelpunkt mit dem Monozentrum des Variators übereinstimmt.

Durch diesen Wandler werden die Einsatzmöglichkeiten des Variators wesentlich erweitert.

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Durch Verstellen der Schaltstange an der Bogenführung kann der Neigungswinkel des Hebels bezüglich der Achse der An- und der Abtriebswelle in einem großen Bereich geändert und somit die Drehzahl am Ausgang in einem großen Bereich sowohl ins Schnellere als auch ins Langsamere in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle geregelt werden. Ferner läßt sich durch Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Schwingbewegung des Lenkers um das Monozentrum des Variators das Auftreten von starken dynamischen Beanspruchungen im Betrieb verhindern, so daß die Höchstdrehzahl der Antriebswelle in geringerem Maße begrenzt wird und die Einsatzmöglichkeiten des Variators ladurch nicht so stark eingeschränkt werden.

Bei dieser Ausführung führen die Freilaufkupplungen zusammen mit dem Lenker lediglich Schwingbewegungen aus, wodurch die Fliehkräfte an den Kupplungen herabgesetzt werden, so daß die Lebensdauer der Kupplungen und des gesamten Variators verlängert wird.

Da bei dieser Ausführung die verschleißanfälligen Bolzen und Rollen fehlen, wird die Lebensdauer des Variators ebenfalls wesentlich verlängert.

Durch die monozentrische Ausführung des abtriebsseitigen Wandlers läßt sich die zusammengesetzte Schwingbewegung des Lenkers in zwei Ebenen um den Wandler-Mittelpunkt in eine gleichmäßige Drehbewegung der Abtriebswelle umsetzen.

In Einrichtungen mit einem großen Regelbereich der Drehzahl der Antriebswelle und der zu übertragenden Drehmomente bei verhältnismäßig geringen Drehzahlen der Abtriebswelle des Variators ist es zweckmäßig, eine Modi-

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fikation des erfindungsgemäßen Impulsvariators einzusetzen, bei welcher der monozentrische Wandler als ein Kegelradausgleichgetriebe mit zwei am Lenker mit Hilfe der gegeneinander wirkenden Freilaufkupplungen befestigten Planetenrädern und zwei mit den genannten Planetenrädern ständig im Eingriff stehenden Sonnenrädern ausgeführt ist, von welchen jedes mit Hilfe der Freilaufkupplung am Ende einer Halbachse angeordnet ist. Die Halbachsen der Sonnenräder fluchten und ihre geometrische Achse verläuft senkrecht zur geometrischen Achse der An- und der Abtriebswelle. Am gegenüberliegenden Ende jeder Halbachse ist ein Kegelrad befestigt, das mit einem an der Abtriebswelle befestigten Kegelrad ständig in Eingriff steht. Die geometrischen Achsen der Planetenräder, der Sonnenräder und der drei Kegelräder stehen senkrecht zueinander und schneiden sich im Mittelpunkt des monozentrischen Wandlers.

Bei dieser Modifikation des Impulsvariators läßt sich die Drehzahl der Abtriebswelle in einem Bereich von O bis 2000 U/min regeln, so daß der Variator in spanend arbeitenden Vorschubantrieben von Werkzeugmaschinen, Antrieben von Transporteinrichtungen u.a., eingesetzt werden kann.

Bei einer anderen Modifikation des erfindungsgemäßen Variators, die kompakter ist und über erweiterte Einsatzmöglichkeiten verfügt, ist jedes Planetenrad und jedes Sonnenrad des Kegelradausgleichgetriebes als zwei diametral entgegengesetzte Segmente ausgeführt. Die Segmente der Planetenräder stehen mit den betreffenden Segmenten der Sonnenräder ständig im Eingriff und sind am Lenker befestigt, während die Segmente der Sonnenräder paarweise, diametral gegenüberliegend und zur Achse der An- und der

Abtriebswelle an Koaxialwellen symmetrisch befestigt sind, deren Achse durch den Mittelpunkt des monozentrischen Wandlers verläuft und zur geometrischen Achse der An- uni der Abtriebswelle senkrecht steht. An den Enden der Koaxialwellen sind gegeneinander wirkende Freilaufkupplungen angeordnet, welche die Wellen mit den Kegelrädern verbinden.

Bei diesem monozentrischen Wandler läßt sich die Drehzahl der Abtriebswelle in einem Bereich von O bis 4500 U/min regeln.

Mehr fertigungsgerecht und geräuscharm im Betrieb ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Impulsvariators, bei welcher an jeder Koaxialwelle gleichachsige Zapfen paarweise befestigt sind, die in einem Winkel zur geometrischen Achse der genannten Wellen liegen. Der Lenker ist als Ring ausgeführt, der mit den Zapfen der äußeren Koaxialwelle gelenkig verbunden ist und ebenfalls gleichachsige Zapfen aufweist, die mit dem Zwischenring gelenkig verbunden sind. Der Zwischenring ist seinerseits mit den Zapfen der inneren Koaxialwelle gelenkig verbunden. Die geometrischen Achsen der Zapfen schneiden sich und die Mittelpunkte des Lenkers und des Zwischenringes fallen mit dem Mittelpunkt des konzentrischen Umwandlers zusammen. Ein solcher Impulsvariator kann in Werkzeugmaschinen mit einem Regelbereich der Drehzahl der Abtriebswelle von 0 bis 4500 U/min, in Kraftfahrzeugen, Traktoren u.a. eingesetzt werden.

Es ist zweckmäßig, die äußere Koaxialwelle in Form von zwei gleichachsigen Naben auszuführen, die durch zwei Halbringe verbunden sind, von welchen jeder einen mit dem Lenker/verbundenen Zapfen aufweist, wobei die Mittelpunkte

der Halbringe zusammenfallen und die Achsen der Zapfen fluchten und über den Mittelpunkt des monozentrischen Wandlers verlaufen. Ein derartiger Impulsvariator hat das stabilste übersetzungsverhältnis, ist konstruktiv sehr einfach und kann in Einrichtungen mit einem Regelungsbereich der Drehzahl der Abtriebswelle von O bis 4500 U/min eingesetzt werden.

Bei einer anderen Ausführung, die besonders fertigungsgerecht ist und eine besonders gleichmäßige Drehung der Abtriebswelle sicherstellt, ist der monozentrische Wandler als ortsfeste und durch das Monozentrum des Variators verlaufende Achse ausgeführt, die als Lagerung für ein Ende der Abtriebswelle dient. An dieser sind aufeinanderfolgend Freilaufkupplungen, ein um die Achse drehbarer Ring mit zwei diametral entgegengesetzten gleichachsigen Zapfen und ein als Gabel mit zwei diametral entgegengesetzten Bogenschäften ausgeführter Lenker angeordnet. Jeder Bogenschaft hat im mittleren Teil eine mit dem betreffenden Zapfen des Ringes gelenkig verbundene öse und an den Enden Zapfen. Es sind vier dreiarmige Hebel vorgesehen, wobei zwei Hobelarme jedes Hebels mit je einem Paar der diametral entgegengesetzten Zapfen der Bogenschäfte and der dritte Hebelarm mit den Hebeln der betreffenden Freilaufkupplungen gelenkig verbunden sind. Die Achsen, um welche der Ring, der Lenker, die dreiarmigen Hebel und die Freilaufkupplungen pendeln, sowie die Achsen der Drehgelenke, welche die dreiarmigen Hebel mit den Freilaufkupplungen verbinden, kreuzen sich im Hittelpunkt des Wandlers. Da bei diesem Impulsvariator Verzahnungen fehlen, arbeitet er äußerst geräuscharm und kann in Einrichtungen mit einem Regelungsbereich der Drehzahl der Abtriebswelle /on O bis 4500 U/min eingesetzt werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Impulsvariator-Getriebes;

Fig. 2 schematisch einen Impulsvariator, dessen monozentrischer Wandler Planetenräder und Sonnenräder aufweist, die als diametral entgegengesetzte Segmente ausgeführt sind;

Fig. 3 schematisch einen Impulsvariator, dessen monozentrischer Wandler Zapfen aufweist, die an den Koaxialwellen befestigt sind;

Fig. 4 schematisch einen monozentrischen Wandler im Schnitt IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 schematisch einen monozentrischen Wandler im Schnitt V-V in Fig. 4;

Fig. 6 schematisch einen monozentrischen Wandler im Schnitt VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 schematisch einen Impulsvariator, dessen monozentrischar Wandler eine äußere Koaxialwelle aufweist, die als zwei Naben mit Halbringen ausgeführt ist;

Fig. 8 schematisch einen monozentrischen Wandler im Schnitt VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 schematisch einen monozentrischen Wandler im Schnitt IX-IX in Fig. 8;

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Fig. 10 schematisch einen monozentrischen Wandler im Schnitt X-X in Fig. 8;

Fig. 11 schematisch einen Impulsvariator, dessen monozentrischer Wandler dreiarmige Hebel aufweist.

Gemäß Fig. 1 enthält der Impulsvariator eine Antriebswelle 1 und eine mit dieser fluchtend angeordnete Abtriebswelle 2. Die Antriebswelle 1 ist mit einer Vorrichtung 3 zur Wandlung ihrer Drehbewegung in eine Schwingbewegung eines Lenkers 4 verbunden, der seinerseits die Vorrichtung 3 mit einem Wandler verbindet, der die Schwingbewegung des Lenkers 4 in eine Drehbewegung der Abtriebswelle 2 umsetzt. Die Vorrichtung 3. enthält einen bogenförmigen Führungsschaft 5, der an der Antriebswelle 1 befestigt ist. Der Krümmungsmittelpunkt 0 des Führungsschaftes 5 liegt an der geometrischen Achse der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 und bildet das Monozentrum des Variators. Auf den Führungsschaft 5 ist eine Schaltstange 6 aufgesetzt, die am Führungsschaft 5 verstellbar angeordnet ist. Mit der Schaltstange 6 ist ein Ende eines Hebels 7 gelenkig verbunden, dessen geometrische Achse durch das Monozentrum des Variators verläuft. Das andere Ende des Hebels 7 ist am Lenker 4 befestigt.

Der Wandler zur Umwandlung der Schwingbewegung des Lenkers 4 in eine Drehbewegung der AbtriebsveDe 2 ist ein monozentrischer Wandler 8, dessen Mittelpunkt mit dem Monozentrum 0 des Variators zusammenfällt. Der Lenker 4 ist ein Bauelement des Wandlers 8 und um dessen Mittelpunkt 0 schwingbewegbar angeordnet.

Der monozentrische Wandler 8 kann konstruktiv unterschiedlich gestaltet werden.

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Der Impulsvariator nach Fig. 1 ermöglicht eine Regelung der Drehzahl der Abtriebswelle 2 in einem Bereich von O bis 2000 U/min. Sein Wandler 8 ist als ein Kegelradausgleichgetriebe 9 ausgeführt, das zwei Planetenräder IO und 11 enthält, die am Lenker 4 mit Hilfe von gegeneinander wirkenden Freilaufkupplungen 12 bzw. 13 befestigt sind. Mit den Planetenrädern 10 und 11 stehen zwei Sonnenräder 14 und 15 ständig im Eingriff. Das Sonnenrad 14 ist mit Hilfe einer Freilaufkupplung 16 am Ende einer Halbachse 17 angeordnet, an deren gegenüberliegendem Ende ein Kegelrad 18 starr befestigt ist. Das Sonnenrad 15 ist mit Hilfe einer Freilaufkupplung 19 am Ende einer Halbachse 20 angeordnet, an deren gegenüberliegendem Ende ein Kegelrad 21 starr befestigt ist. Die Halbachse 17 fluchtet mit der Halbachse 20 und deren Achse verläuft senkrecht zur Achse der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2. Die Kegelräder 18 und 21 stehen mit einem Kegelrad 22 ständig im Eingriff, das an der Abtriebswelle 2 befestigt ist.

Die geometrischen Achsen der Planetenräder 10, 11, der Sonnenräder 14, 15, der Halbachsen 17, 20 sowie der drei Kegelräder 18, 21 und 22 verlaufen senkrecht zueinander und schneiden sich im Mittelpunkt 0 des Wandlers 8.

In Fig. 2 ist ein Impulsvariator dargestellt, der eine Regelung der Drehzahl der Abtriebswelle 2 in einem Bereich von 0 bis 4500 ü/min ermöglicht. Bei diesem Impulsvariator ist der Wandler 8 wie folgt ausgeführt. Jedes Planetenrad 10 und 11 des Kegelradausgleichgetriebes 9 ist als zwei diametral entgegengesetzte Segmente 2 3, 24 bzw. 25, 26 ausgeführt, die am Lenker 4 starr befestigt sind. Jedes Sonnenrad 14 und 15 des Kegelradausgleichgetriebes 9 ist

ebenfalls als zwei diametral entgegengesetzte Segnfönte 27, 2 8 bzw. 29, 30 ausgeführt. Dabei sind zwei Segmente 27 und 29 der Sonnenräder 14 bzw. 15 diametral entgegengesetzt und symmetrisch bezüglich der Achse der An- und der Abtriebswelle 1 bzw. 2 an einer inneren Welle 31 befestigt, während zwei Segmente 28 und 30 der Sonnenräder 14 bzw. 15 diametral entgegengesetzt und symmetrisch bezüglich der Achse der An- und der Abtriebswelle 1 bzw. 2 an einer äußeren Welle 32 angeordnet sind. Die äußere Welle 32 ist koaxial zur inneren Welle 31 angeordnet, ihre Achse verläuft durch den Mittelpunkt 0 des Wandlers 8 und senkrecht zur Achse der An- und Abtriebswelle 1 und 2.

Die Segmente 23 und 24 des Planetenrades 10 stehen mit den Segmenten 27 bzw. 30 der Sonnenräder 14 bzw. 15 ständig im Eingriff. Die Segmente 25 und 26 des Planetenrades 11 stehen mit den Segmenten 28 bzw. 29 der Sonnenräder 14 bzw. 15 ständig im Eingriff.

An den Enden der inneren Welle 31 sind entgegenwirkende Freilaufkupplungen 33 und 34 befestigt, welche diese Welle 31 mit den Kegelrädern 18 bzw. 21 verbinden. An den Enden der äußeren Welle 32 sind entgegenwirkende Freilaufkupplungen 35 und 36 befestigt, welche diese Welle 32 mit den Kegelrädern 18 bzw. 21 verbinden.

In Fig. 3 bis 6 ist ein Impulsvariator dargestellt, der besonders fertigungsgerecht und geräuscharm beim Betrieb ist. Diese Ausführung kann in spanenden Werkzeugmaschinen mit einem Regelbereich der Drehzahl der Abtriebswelle von O bis 4500 U/min, in Kraftfahrzeugen, Traktoren u.a., eingesetzt werden. Der monozentrische Wandler 8 ist wie folgt ausgeführt. An der inneren Welle 31 sind zwei gleichachsige Zapfen 37 und 38 befestigt, die in einem

Winkel oC zur Achse der Welle 31 liegen, während an der äußeren Welle 32 zwei gleichachsige Zapfen 39 und 40 befestigt sind, die ebenfalls in einem Winkel <& zur Achse der Welle 32 liegen, welche mit der Welle 31 koaxial ist. Der Winkel «^ wird ausgehend vom Höchstneigungswinkel J*' des Hebels 7 zur Achse der An- und der ¹¹ max

Abtriebswelle 1 und 2 nach der folgenden Gleichung gewählt:

= arctg (■

COS vu

ii max

Der Lenker 4 ist als Ring ausgeführt, der mit den Zapfen 39 und 40 der äußeren Welle 32 gelenkig verbunden ist. Der Lenker 4 weist gleichachsige Zapfen 41 und 42 auf, die mit einem Zwischenring 43 gelenkig verbunden sind. Der Zwischenring 43 ist seinerseits mit den Zapfen 37 und 38 der inneren Koaxialwelle 31 gelenkig verbunden. Dabei schneiden sich die Achsen der Zapfen 37, 38, 39 und 40, während die Mittelpunkte des Lenkers 4 und des Zwischenringes 43 mit dem Mittelpunkt 0 des Wandlers 8 zusammenfallen.

Der in Fig. 7 bis 10 dargestellte Impulsvariator besitzt in Bezug auf die Stabilität das beste übersetzungsverhältnis und ist konstruktiv besonders einfach. Dieser Variator kann ebenfalls in Einrichtungen mit einem Regelungsbereich der Drehzahl der Abtriebswelle von 0 bis 4500 ü/min eingesetzt werden. Sein monozentrischer Wandler 8 entspricht im wesentlichen der Ausführung gemäß Fig. 3 bis 6. Jedoch ist die äußere Welle 32 als zwei gleichachsige Naben 44 und 45 ausgeführt, die mittels zweier Halbringe 46 und 47 verbunden sind. Der Halbring 46 weist

einen Zapfen 48 und der Halbring 47 einen Zapfen 49 auf. Die Zapfen 48 und 49 liegen fluchtend, sind in einem Winkel <ä zur Achse der Welle 32 angeordnet und mit dem Lenker 4 gelenkig verbunden. Dabei schneiden sich die Achsen der Zapfen 37, 38, 48 und 49, während die Mittelpunkte der Halbringe 46 und 47 mit dem Mittelpunkt O des Wandlers 8 zusammenfallen.

Der in Fig. 11 dargestellte Impulsvariator ist äußerst fertigungsgerecht und sichert eine besonders gleichmäßige Drehung der Abtriebswelle 2. Der monozentrische Wandler 8 enthält eine unbewegbar befestigte und über das Monozentrum O des Variators verlaufende Achse 50, die als Lagerung für ein Ende der Abtriebswelle 2 dient. Auf die Achse 50 ist ein Ring 51 drehbar aufgesetzt, der zwei diametral gegenüberliegende gleichachsige Zapfen 52 und 5 3 aufweist. An der Abtriebswelle 2 sind aufeinanderfolgend Freilaufkupplungen 54, 55, 56 und 57 angeordnet. Der Lenker 4 ist als eine Gabel mit zwei diametral gegenüberliegenden Bogenschäf ten 58 und 59 ausgeführt. Der Bogenschäft 58 weist im mittleren Teil eine öse 60, die mit dem Zapfen 52 des Ringes 51 gelenkig verbunden ist, und an den Enden Zapfen 61 und 62 auf. Der Bogenschäft weist im mittleren Teil eine öse 63, die mit dem Zapfen 53 des Ringes 51 gelenkig verbunden ist, und an den Enden Zapfen 64 und 65 auf. Der Wandler 8 enthält ferner vier dreiarmige Hebel 66, 67, 68 und 69. Die Arme 70 und 71 des dreiarmigen Hebels 66 sind jeweils mit den Zapfen 61 und 65 der Bogenschäfte 58 und 59 gelenkig verbunden, während sein Arm 72 ebenfalls mittels Gelenkes 7 3 mit dem Hebel 74 der Freilaufkupplung 54 verbunden ist. Die Arme 75 und 76 des dreiarmigen Hebels 67 sind entsprechend mit den Zapfen 62 und 64 der Bogenschäfte 58 und 59

gelenkig verbunden, während sein Arm 77 mittels des Gelenkes 78 mit dem Hebel 79 der Freilaufkupplung 55 verbunden ist. Die Arme 80 und 81 des dreiarmigen Hebels 68 sind entsprechend mit den Zapfen 61 und 65 der Bogenschäfte 58 und 59 gelenkig verbunden, während sein Arm 82 mittels Gelenkes 83 mit dem Hebel 84 der Freilaufkupplung 56 verbunden ist. Die Arme 85 und 86 des dreiarmigen Hebels 69 sind entsprechend mit den Zapfen 62 und 64 der Bogenschäfte 58 und 59 gelenkig verbunden, während sein Arm 87 mittels Gelenkes 88 mit dem Hebel 89 der Freilaufkupplung 57 verbunden ist. Dabei schneiden sich die Achsen der Drehgelenke 73, 78, 83 und 88 der Hebelarme 72, 77, 82 und 87 der dreiarmigen Hebel 66, 67, 68 und 69, welche die dreiarmigen Hebel mit den Hebeln 74, 79, 84 und 89 der Freilaufkupplungen 54, 55, 56, 57 verbinden, im Mittelpunkt 0 des Wandlers 8. Die geometrischen Achsen, um welche der Ring 51, der Lenker 4, die dreiarmigen Hebel 66, 67, 68, 69 in die Freilaufkupplungen 54, 55, 56, 57 schwingen, schneiden sich ebenfalls im Mittelpunkt 0 des Wandlers 8.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Impulsvariators ist folgende:

Zunächst wird die Schaltstange 6 (s. Fig. 1) am Führungsschaft 5 derart eingestellt, daß die geometrische Achse des Hebels 7 mit der geometrischen Achse der An- und der Abtriebswelle 1 und 2 den vorgegebenen Winkel J" bildet. Bei der Drehung der Antriebswelle 1 rotiert zusammen mit dieser auch der Führungsschaft 5 mit der Schaltstange 6 und dem Hebel 7. Dabei umschreibt der Hebel 7 eine Kegelfläche mit der Spitze im Mittelpunkt O des monozentrischen Wandlers 8. Diese Bewegung des Hebels 7 verursacht eine Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der zwei zueinander senkrechten Achsen. Der Lenker 4 führt

eine Schwingbewegung bezüglich der geometrischen Achse der Planetenräder 10 und 11 und zusammen mit den Planetenrädern 10 und 11 eine Schwingbewegung bezüglich der geometrischen Achse der Halbachsen 17 und 20 aus. Die Schwingungsamplitude des Lenkers 4 bezüglich der geometrischen Achsen ist gleich dem Winkel 2 ^ .

Die Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der geometrischen Achse der Planetenräder 10 und 11 wird über die entgegenwirkenden Freilaufkupplungen 12 und 13 an die Planetenräder 10 und 11 und von diesen an die Sonnenräder 14 und 15 übertragen. Gleichzeitig verursacht die Schwingbewegung des Lenkers 4 zusammen mit den Planetenrädern 10 und 11 bezüglich der geometrischen Achse der Halbachsen 17 und 20 eine zusätzliche Schwingbewegung der Sonnenräder

14 und 15.

Die gesamte Schwingbewegung der Sonnenräder 14 und

15 bezüglich der geometrischen Achse der Halbachsen 17 und 20 wird über die entgegenwirkenden Freilaufkupplungen

16 und 19 an die betreffenden Kegelräder 18 und 21 übertragen. Der abwechselnde gegensinnig gerichtete Lauf der Kegelräder 18 und 21 verursacht eine gleichmäßige Drehung des Kegelrades 22 und somit der Abtriebswelle 2 in einer Drehrichtung.

Die Regelung der Drehzahl der Abtriebswelle 2 erfolgt durch Änderung der Schwingungsamplitude des Lenkers 4, wozu die Schaltstange 6 am Führungsschaft 5 zu verstellen ist.

Die Wirkungsweise des in Fig. 2 gezeigten Impulsvariators stimmt im wesentlichen mit der obenbeschriebonen Überein. Jedoch wird die Drehbewegung der Antriebswelle

1 in eine Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der folgenden zwei gegenseitig perpendikularen Achsen umgewandelt. Der Lenker 4 führt eine Schwingbewegung bezüglich der geometrischen Drehachse der Segmente 23, 24, 25 und 26 und zusammen mit den Segmenten 23, 24, 25 und 26 eine Schwingbewegung bezüglich der geometrischen Achse der Koaxialwellen31 und 32 aus. Die Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der geometrischen Drehachse der Segmente 23, 24, 25 und 26 und, entsprechend, die Schwingbewegung der Segmente 23, 24, 25 und 26 werden an die Segmente 27 und 30 der inneren Welle 31 und die Segmente 28 und 29 der äußeren Welle 32 übertragen. Gleichzeitig verursacht die Schwingbewegung des Lenkers 4 zusammen mit den Segmenten 23, 24, 25 und 26 bezüglich der geometrischen Achse der Koaxialwellen 31 und 32 eine zusätzliche Schwingbewegung der Segmente 27 und 30 der inneren Welle 31 und der Segmente 28 und 29 der äußeren Welle 32. Die gesamte Schwingbewegung der Segmente 27 und 30 wird über die innere Welle 31 und die entgegenwirkenden Freilaufkupplungen 33 und 34 an die Kegelräder 18 bzw. 21 übertragen. Die gesamte Schwingbewegüng der Segmente 28 und 29 wird über die äußere Welle 32 und die entgegenwirkenden Freilaufkupplungen 35 und 36 ebenfalls an die Kegelräder 18 bzw. 21 übertragen. Der gegensinnig gerichtete Lauf der Kegelräder 18 und 21 verursacht eine gleichmäßig Drehung des Kegelrades 22 und der Abtriebswelle 2 in einer Drehrichtung.

Die Wirkungsweise des in Fig. 3 bis 6 gezeigten Impulsvariators stimmt im wesentlichen mit der obenbeschriebenen überein. Jedoch wird die Drehbewegung der Antriebswelle in eine Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der folgenden zwei gegenseitig perpendikularen Achsen umgewan-

delt: der Lenker 4 führt eine Schwingbewegung bezüglich der geometrischen Achse der Koaxialwellen 31 und 32 sowie bezüglich der Achse a-a aus. Die Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der geometrischen Achse der Koaxialwellen 31 und 32 wird über den Zwischenring 43 an die Koaxialwellen 31 und 32 übertragen. Dabei sind die Amplitude und Richtung der Schwingbewegung des Lenkers 4 und der Koaxialwellen 31 und 32 gleich. Die Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der Achse a-a wird über den Zwischenring 43 ebenfalls an die Koaxialwellen 31 und 32 übertragen. Dabei ist aber die Richtung der Schwingbewegung der inneren und der äußeren Welle 31 und 32 entgegengesetzt.

Die gesamte Schwingbewegung der inneren Welle 31 wird über die entgegenwirkenden Freilaufkupplungen 33 und 34 an die Kegelräder 18 und 21 übertragen, und die gesamte Schwingbewegung der äußeren Welle 32 wird über die entgegenwirkenden Freilaufkupplungen 35 bzw. 36 an die Kegelräder 18 und 21 übertragen. Der gegensinnig gerichtete Lauf der Kegelräder 18 und 21 verursacht eine gleichmäßige Drehung des Kegelrades 22 und der Abtriebswelle 2 in einer Drehrichtung.

des

Die Wirkungsweise/in Fig. 7 bis 10 gezeigten Impulsvariators stimmt im wesentlichen mit der obenbeschriebenen überein. Die Schwingbewegung des Lenkers 4 wird jedoch in gegensinnig gerichtete Drehung der Kegelräder 18 und 21 durch übertragung der Schwingbewegung des Lenkers 4 über den Zwischenring 43 und die Halbringe 46 und 47 an die innere Welle 31 und die mit dieser koaxial angeordneten gleichachsigen Naben 44 und 45 und von den letzteren über die entgegengerichteten Freilaufkupplungen 33, 34, 35 und 36 an die erwähnten Kegelräder 18 und 21 umgewandelt.

Die Wirkungsweise des in Fig. 11 gezeigten Impulsvariators ist folgende:

Bei der Drehung der Antriebswelle 1 wird die Drehbewegung in eine Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der folgenden zwei zueinander senkrechten Achsen umgewandelt: der Lenker 4 führt eine Schwingbewegung bezüglich der Achse 50 sowie bezüglich der geometrischen Achse der gleichachsigen Zapfen 52 und 5 3 aus.

Die gesamte Schwingbewegung des Lenkers 4 bezüglich der zwei zueinander senkrechten Achsen wird über die dreiarmigen Hebel 66, 67, 68 und 69 an die Freilaufkupplungen 54, 55, 56 und 57, übertragen. Durch die Freilaufkupplungen 54, 55, 56 und 5 7 wird die gesamte Schwingbewegung der dreiarmigen Hebel 66, 67, 68 und 69 in gleichmäßige Drehung der Abtriebswelle 2 in einer Drehrichtung umgewandelt.

Die vorliegende Erfindung kann besonders vorteilhaft im Maschinenbau in Werkzeugmaschinen, Kraftfahrzeugen, Traktoren und anderen Einrichtungen eingesetzt werden, in welchen die Drehzahl der Abtriebswelle zu regeln ist.

Claims

1. Impulsvariator-Getriebe mit fluchtender Antriebswelle und mit einer Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Schwingbewegung eines Zwischenelementes und mit einer Vorrichtung zur Umwandlung der Schwingbewegung des Zwi schene !ententes in eine Drehbewegung der Abtriebswelle, die mit dem Zwischenelement kinematisch verbundene Freilaufkupplungen aufweist,

d a d u rc h gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Schwingbewegung einen an der Antriebswelle (1) befestigten bogenförmigen Führungsschaft (5), dessen Krümmungsmittelpunkt in der geometrischen Achse der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) liegt und das Monozentrum des Variators bildet, eine am Führungsschaft (5) verstellbar angeordnete Schaltstange (6) und einen Hebel (7) aufweist, dessen geometrische Achse das Monozentrum des Variators schneidet, und der mit einem Ende ander Schaltstange (6) gelenkig angreift und mit dem anderen Ende am Zwischenelement befestigt ist, daß

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das Zwischeneleinent ein um das Monozentrum des Variators schwingbewegbar angeordneter Lenker (4) ist, der gleichzeitig ein Bauelement der Vorrichtung zur Umwandlung der Schwingbewegung in eine Drehbewegung ist, die als monozentrischer Wandler (8) ausgeführt ist, dessen Mittelpunkt mit dem Monozentrum des Variators zusammenfällt.

2. Impulsvariator-Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .

daß der Wandler (8) als ein Kegelradausgleichgetriebe (9) mit zwei am Lenker (4) mit Hilfe von gegensinnig wirkenden Freilaufkupplungen (12) bzw. (13) befestigten Planetenrädern (10, 11) und zwei mit den Planetenrädern (10, 11) ständig im Eingriff stehenden Sonnenrädern (14, 15) ausgeführt ist, von welchen jedes über Freilaufkupplungen (16, 19) am Ende einer Halbachse (17, 20) angeordnet ist, daß die Halbachsen (17, 20) der Sonnenräder (14, 15) fluchtend verlaufen und ihre geometrische Achse zur geometrischen Achse der An- und der Abtriebswelle (1, 2) senkrecht liegt, daß am gegenüberliegenden Ende.jeder Halbachse (17, 2o) ein.Kegelrad ,_. befestigt ist, das mit einem an der AörieDSweile (2)

(18, 2I)/befestigten Kegelrad (22) ständig im Eingriff steht, und daß die geometrischen Achsen der Planetenräder (10, 11), der Sonnenräder (14, 15) und der drei Kegelräder (18, 21, 22) senkrecht zueinander verlaufen und sich im Mittelpunkt des monozentrischen Wandlers (8) schneiden.

3. Impulsvariator-Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Planetenrad (10, 11) und jedes Sonnenrad (14, 15) des Kegelradausgleichgetriebes als zwei diametral entgegengesetzte Segmente (2 3, 24 bzw. 25, 26 bzw.

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27, 28 bzw. 29, 30) ausgeführt sind, die Segmente (23, 24 und 25, 26) der Planetenräder (10, 11) mit den betreffenden Segmenten (27, 30 und 28, 29) der Sonnenräder (14, 15) ständig im Eingriff stehen und am Lenker (4) befestigt sind, während die Segmente (27, 29 und 28, 30) paarweise, diametral gegenüberliegend und symmetrisch bezüglich der geometrischen Achse der An- und der Abtriebswelle (1) und (2) an jeder der beiden Koaxialwellen (31, 32) befestigt sind, deren geometrische Achse über den Mittelpunkt des Wandlers (8) verläuft und zur geometrischen Achse der An- und der Abtriebswelle (1) und (2) senkrecht ist, wobei an den Enden der Koaxialwellen (31, 32) entgegenwirkende Freilaufkupplungen (33, 34 bzw. 35, 36) angeordnet sind, welche die Wellen (31, 32) mit den Kegelrädern (18, 21) verbinden .

4. Impulsvariator-Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß an jeder der Koaxialwellen (31, 32) gleichachsige Zapfen (37, 38 bzw. 39, 40) paarweise befestigt sind, die in einem Winkel zur geometrischen Achse der Wellen (31, 32) liegen, daß der Lenker (4) als Ring ausgeführt ist, der mit den Zapfen (39, 40) der äußeren Koaxialwelle (32) gelenkig verbunden ist und ebenfalls gleichachsige Zapfen (41, 42) aufweist, die mit dem Zwischenring (43) gelenkig verbunden sind, daß der Zwischenring (43) seinerseits mit den Zapfen (37, 38) der inneren Koaxialwelle (31) gelenkig verbunden ist und daß sich die geometrischen Achsen der Zapfen (37, 38, 39 und 40) schneiden und die Mittelpunkte des Lenkers (4) und des Zwischenringes (43) mit dem Monozentrum des Wandlers (B) zusammenfallen.

5. Impulsvariatcr-Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die äußere Koaxialwelle (32) als zwei gleichachsige Naben (44, 45) ausgeführt ist, die durch zwei Halbringe (46, 47) verbunden sind, von welcher jeder einen mit dem Lenker (4) gelenkig verbundenen Zapfen (48, 49) aufweist, wobei die Mittelpunkte der Halbringe (46, 47) zusammenfalle τι und die geometrischen Achsen der Zapfen (48, 49) flucitend liegen und durch das Monozentrum des Wandlers (8) /erlaufen.

6. Impulsvariator-Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Wandler (8) als eine ortsfeste und durch das Monozentrum O des Variators verlaufende Achse (50) ausgeführt ist, die als Lagerung für ein Ende der Äbtriebswelle (2) dient, daß auf der Abtriebswelle (2) Freilaufkupplungen (54 bis 57) und ein um die Achse (50) drehbarer Ring (51), der zwei diametral entgegengesetzte gleichachsige Zapfen (52, 53) aufweist, angeordnet sind, daß der Lenker (4) als Gabel mit zwei diametral entgegengesetzten Bogenschäften (58 und 59) ausgeführt ist, von denen jeder im mittleren Teil eine mit dem betreffenden Zapfen (52 bzw. 53) des Ringes (51) gelenkig verbundene öse (60 bzw. 63) und an den Enden Zapfen (61, 62 bzw. 64, 65) aufweist, daß vier dreiarmige Hebel (66 bis 69) vorgesehen sind, wobei je zwei Arme (70, 71; 75, 76; 80, 81; 85, 86) jedes Hebels mit je einem Paar der diametral entgegengesetzten Zapfen (61, 65; 62, 64; 61, 65; 62, 64) der Bogenschäfte (58, 59) des Lenkers (4) und der dritte Hebelarm (72, 77, 82, 87) mit den Hebeln (74, 79, 84, 89) der Freilaufkupplungen (54 bis 57) gelenkig verbunden ist, un^rl daß die geometrischen Achsen,

um welche der Ring (51), der Lenker (4), die dreiarmigen Hebel (66 bis 69) und die Freilaufkupplungen (54 bis.57) schwingen, sowie die geometrischen Achsen der Drehgelenke (73, 78, 83, 88), welche die dreiarmigen Hebel (66 bis 69) mit den Freilaufkupplungen verbinden, sich im Mittelpunkt O des monozentrischen Wandlers (8) schneiden.