DE3922281C2 - Stufenloses Getriebe - Google Patents
Stufenloses GetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein mit Zahnrädern arbeitendes
stufenloses Getriebe, das sich im wesentlichen für
Antriebskraftmaschinen eignet.
Es ist ein grundlegendes Erfordernis,
daß der Zustand eines stufenlosen Getriebes, bei
welchem das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit der
Ausgangswelle des Getriebes zu jenem der
Eingangswelle desselben gleich Null ist, d. h. das
Verhältnis der Drehzahlverringerung von der Eingangswelle
zur Ausgangswelle unendlich groß ist, im Bereich der
kontinuierlichen Regelbarkeit der stufenlosen
Drehzahleinstellfunktion des Getriebes erzeugt
werden kann, und eine
sehr wichtige Maßnahme zur Durchführung einer idealen
Steuerung der charakteristischen Beziehung zwischen der
Winkelgeschwindigkeit und dem Wellendrehmoment des
Getriebes bei Verwendung desselben für ein
Kraftfahrzeug unter der Bedingung, daß die von dem
Getriebe übertragene Antriebsleistung im
wesentlichen konstant ist.
Eine bekannte Maßnahme dieser
Art und ein übliches stufenloses Getriebe des
Standes der Technik wurden in der japanischen
Patentanmeldung (OP) Nr. 72 966/88 des vorliegenden
Anmelders beschrieben (der hier verwendete Ausdruck "OPI"
hat die Bedeutung "ungeprüfte veröffentlichte Anmeldung").
Bei dem bekannten stufenlosen Getriebe ist ein
elastisches Torsionselement vorgesehen, so daß ein
voreingestelltes elastisches Moment auf das Element
ausgeübt wird. Das elastische Moment und das Moment, das
durch das Getriebe übertragen wird, wirken
aufeinander ein. Daß der Auslenkwinkel des elastischen
Torsionselements sich in Korrelation zur Größe des von dem
Getriebe übertragenen Moments ändert, wird dazu
ausgenützt, um selbsttätig das Verhältnis der
Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle des
Getriebes zu jenem der Eingangswelle desselben zu
steuern.
Das Verhalten der Änderung des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses des bekannten
stufenlosen Getriebes hängt von jenem des
voreingestellten elastischen Moments ab, das auf das
elastische Torsionselement einwirkt, so daß ein
stufenloses Drehzahländerungsverhalten erzeugt wird, das
abhängig von der Größe des durch das Getriebe
übertragenen Moments gesteuert wird. Fig. 20 zeigt ein
Ausführungsbeispiel des stufenlosen
Drehzahländerungsverhaltens des bekannten stufenlosen
Getriebes. Aus Fig. 20 ist ersichtlich, daß das
Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle zu
jener der Eingangswelle beim Antrieb einer Last, die ein
Ausgangsmoment von 20 Nm (2 kgm) erfordert, auf etwa -0,13
eingestellt ist, und das für den Antrieb erforderliche
Eingangsmoment mit etwa 2,6 Nm (0,26 kgm) berechnet werden
kann. Es stellt ein Merkmal des Getriebes dar, daß
das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle
zu jener der Eingangswelle nicht abhängig von der Größe
der Umlaufgeschwindigkeit des Getriebes sondern
von der
Größe des von dem Getriebe übertragenen Moments
gesteuert wird. Aus diesem Grund hängt die
Anpassungsfähigkeit des Getriebes an verschiedene
Arten von Antriebsmaschinen von der Kennlinie der
Antriebsleistung der Antriebsmaschinen
ab. Die Anpassungsfähigkeit des Getriebes an
Antriebsmaschinen, wie beispielsweise eine
Brennkraftmaschine, oder an eine Person oder ein Haustier, deren
Drehmomenterzeugungsverhalten nicht von der
Umlaufgeschwindigkeit der Antriebsmaschinen abhängt, ist
hoch. Die Anpassungsfähigkeit des Getriebes auf
andere Antriebsmaschinen, wie beispielsweise einen
Gleichstrommotor mit in Reihe geschalteter Erregung, bei
welchem es leicht ist, ein hohes Drehmoment im Bereich
niedriger Umlaufgeschwindigkeit zu erzeugen, ist höher.
Andererseits ist die Anpassungsfähigkeit des
Getriebes an weitere Antriebsmaschinen, wie
beispielsweise einen Induktionsmotor und eine
Brennkraftmaschine, bei denen im Bereich niedriger
Umlaufgeschwindigkeit ein sehr niedriges Drehmoment
erzeugt wird, das jedoch mit dem Anstieg der
Umlaufgeschwindigkeit ansteigt, niedrig. Da das Verhalten
des auf das elastische Torsionselement einwirkenden vor
eingestellten elastischen Moments ohnehin mehr den Bereich
niedriger Drehmomenterzeugung im Bereich unterer
Umlaufgeschwindigkeiten betrifft, hat das
Getriebe, wenn jeder der zuletzt genannten
Antriebsmaschinen in einem weiten Bereich von
Umlaufgeschwindigkeiten in Verbindung mit dem
Getriebe verwendet wird, eine derartige
Steuerkennlinie, die es schwierig macht, die
Antriebsleistung der Antriebsmaschine im Bereich hoher
Umlaufgeschwindigkeiten voll auszunützen. Dies stellt ein
Problem dar.
Aus der DE-PS 1 58 238 ist ein Planetengetriebe bekannt, bei
dem auf der Planetenradwelle des Planetengetriebes
Fliehkraftgewichte befestigt sind, die unter dem Einfluß von
Fliehkraft zwei verschiedene Gleichgewichtsstellungen
einnehmen können.
Es ist das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Problem (Aufgabe), ein stufenloses Getriebe zu schaffen, bei
dem das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit der
Ausgangswelle zu jener der Eingangswellen auf einfache Weise
gesteuert wird und das eine verbesserte Anpassung an das
Drehmomentverhalten der Antriebsenergiequelle aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche
gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Getriebe hat
nicht nur die Funktion des
vorausgehend aufgeführten bekannten stufenlosen
Getriebes, bei welchem das Verhältnis der
Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle zu jener der
Eingangswelle durch eine Zahnradanordnung im Bereich der
kontinuierlichen Regelbarkeit des stufenlosen
Drehzahländerungsvorgangs des Getriebes stabil auf
Null gehalten wird, sondern ferner die Funktion einer
selbsttätigen Steuerung des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses zwischen der
Ausgangswelle und der Eingangswelle abhängig von der Größe
der Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle. Die
letztgenannte Funktion ist ein wirksames Mittel zur Lösung
des Problems der bekannten stufenlosen Getriebeanordnung.
Eine technische Idee, die den Hauptteil des
Arbeitsprinzips des erfindungsgemäßen
stufenlosen Getriebes bildet, liegt darin, daß
Fliehgewichte zwischen einem Eingangsrahmen und einem
Ausgangsrahmen vorgesehen sind,
um ein Ablenkmoment als Folge der Zentrifugalkräfte der
Fliehgewichte auf der Grundlage der Umlaufgeschwindigkeit
der Eingangswelle auf die Rahmen auszuüben, um den Winkel
der relativen Ablenkung zwischen den Rahmen zu erhöhen, um
dem durch das Getriebe übertragenen Drehmoment
entgegenzuwirken. Die Änderung im Ablenkwinkel, die sich
aus dem Umstand ergibt, daß das Ablenkmoment und das
übertragene Drehmoment dahin tendieren, sich gegenseitig
im Gleichgewicht zu halten, wird dazu verwendet, das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis zwischen der
Ausgangswelle und der Eingangswelle zu steuern.
Wird eine Antriebsleistung der Eingangswelle des
erfindungsgemäßen stufenlosen Getriebes
zugeführt, so erhält die Ausgangswelle Antriebsleistung,
die dem Getriebe entnommen werden kann. Die
Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle wird abhängig von
der Kennlinie des Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses
zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle bestimmt,
was selbsttätig abhängig vom Lastmoment der Ausgangswelle
und der Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle gesteuert
wird. Falls sich das Lastmoment der Ausgangswelle oder die
Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle ändert, so erhöht
oder erniedrigt sich die Umlaufgeschwindigkeit der
Ausgangswelle um eine unbegrenzte Anzahl kontinuierlicher
Stufen. Ferner wird der Zustand, in dem die
Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle unabhängig von
jener der Eingangswelle gleich Null ist, in einen Bereich
der selbsttätigen Steuerung des Getriebes erzeugt,
so daß die Ausgangswelle nicht in Drehung versetzt wird,
wenn das Lastmoment einen charakteristischen
Ausgangsmomentgrenzwert erreicht oder überschritten hat,
der durch die voreingestellten mechanischen Faktoren des
Getriebes und der augenblicklichen
Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle bestimmt ist,
womit selbsttätig die Übertragung der Antriebsleistung
über das Getriebe angehalten wird.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1, 2, 3 und 4 ein stufenloses
Getriebe entsprechend
einer Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 1 eine Schnittansicht des
Getriebes längs einer
Linie I-I nach Fig. 3,
Fig. 2 eine Schnittansicht des
Getriebes längs einer
Linie II-II nach Fig. 4,
Fig. 3 eine Schnittansicht des
Getriebes längs einer
Linie III-III nach Fig. 1,
Fig. 4 eine Schnittansicht des
Getriebes längs einer
Linie IV-IV nach Fig. 2,
Fig. 5 eine Vorderansicht eines Paars
nicht-kreisförmiger Zahnräder
gem. Fig. 3,
Fig. 6 eine Schnittansicht der
nicht-kreisförmigen Zahnräder
längs einer Linie VI-VI nach
Fig. 5,
Fig. 7 eine Kurve des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses
zwischen dem Paar
nicht-kreisförmiger Zahnräder,
Fig. 8 eine Vorderansicht einer
Umlaufgeschwindigkeitsaussteue
rungsvorrichtung nach Fig. 3,
Fig. 9 eine Schnittansicht der
Aussteuerungsvorrichtung längs
einer Linie IX-IX nach Fig. 8,
Fig. 10, 11, 12 und 13 Kurvendarstellungen der
Umlaufgeschwindigkeitsaussteue
rungskennlinien der
Aussteuerungsvorrichtung,
Fig. 14 Kurvendarstellungen eines
Zustands des
Drehzahländerungsvorgangs des
Getriebes,
Fig. 15 eine Kurvendarstellung der
Gesamtkennlinie des
Drehzahländerungsvorgangs des
Getriebes,
Fig. 16 eine Kurvendarstellung des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis
ses zwischen der Ausgangswelle
und der Eingangswelle des
Getriebes,
Fig. 17 eine Darstellung zur
Erläuterung des
Drehmomentgleichgewichts des
zwischen einer Antriebsmaschine
und einer Last installierten
Getriebes,
Fig. 18 Kennlinien des Ablenkmoments,
das auf den Eingangsrahmen und
Ausgangsrahmen des
Getriebes infolge der
Zentrifugalkraftwirkung der
Fliehgewichte derselben
einwirkt,
Fig. 19 Kurvendarstellungen zur Angabe
der Kennlinien der
selbsttätigen Steuerung des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses
zwischen der Ausgangswelle
und der Eingangswelle des
Getriebes in Relation
zur Umlaufgeschwindigkeit der
Eingangswelle desselben, und
Fig. 20 eine Kurve, die das stufenlose
Drehzahländerungsverhalten
eines bekannten stufenlosen
Getriebes darstellt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
wird anschließend
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
beschrieben.
Die Fig. 1, 2, 3 und 4 sind Schnittansichten des
stufenlosen Getriebes. Ein Gehäuse 1 ist an einem
festgelegten Körper, wie beispielsweise einem Träger
befestigt. Lager 2 und 3 werden vom Gehäuse 1 gehalten.
Ein zentrales Eingangszahnrad 5 ist am Gehäuse 1
befestigt, so daß das Zahnrad sich immer im Stillstand
befindet. Eine Eingangswelle 10 wird durch das Lager 2 an
einem Ende der Welle drehbar gelagert. Ein Eingangsrahmen
20, der zwei Seitenplatten aufweist, ist an der
Eingangswelle 10 befestigt und trägt ein Paar Lager 22.
Eine der Seitenplatten hat zwei
Ablenkungsbegrenzungsöffnungen 24, in denen erste
Gewichtsträgerstifte 25 befestigt sind. Eine
eingangsseitige Planetenwelle 30 wird drehbar durch die
Lager 22 gehalten. Nicht-kreisförmige Zahnräder 31a und
31b sind an der eingangsseitigen Planetenwelle 30
befestigt. Ein eingangsseitiges Planetenrad 35 ist an der
eingangsseitigen Planetenwelle 30 befestigt und steht im
Eingriff mit dem zentralen Eingangszahnrad 5. Ein
Ausgangsrahmen 40, der zwei Seitenplatten aufweist, wird
drehbar mittels eines Paars Lager 41 an der Eingangswelle
10 gelagert und trägt ein Paar Lager 42. Zweite
Gewichtsträgerstifte 45 sind in einer der Seitenplatten
des Ausgangsrahmens 40 befestigt und mit den Enden der
Stifte in die Ablenkungsbegrenzungsöffnungen 24
eingesetzt. Es sind ein Paar Fliehgewichte 50 vorgesehen.
Jedes Fliehgewicht 50 umfaßt zwei Elemente 51 und 52, die
schwenkbar mit einem Stift 53 verbunden sind und die
Einschieblöcher aufweisen, in die der erste und zweite
Gewichtsträgerstift 25 und 45 derart eingesetzt sind, daß
die Elemente ablenkbar sind. Das Ablenkmoment der Elemente
eines jeden Fliehgewichts 50, das durch die
Zentrifugalkraft abhängig von der Drehung des Gewichts um
die Eingangswelle 10 verursacht wird, wirkt auf den
Eingangsrahmen 20 und den Ausgangsrahmen 40 ein. Eine
ausgangsseitige Planetenwelle 60 wird drehbar durch die
Lager 42 gelagert und lagert mittels Lager 67, wovon jedes
eine Einweg-Kupplungsfunktion hat, nicht-kreisförmige
Zahnräder 61a und 61b. Ein ausgangsseitiges Planetenrad 65
ist an der ausgangsseitigen Planetenwelle 60 an einem Ende
derselben befestigt. Eine Ausgangswelle 70 wird drehbar
durch das Lager 3 an einem Ende der Ausgangswelle 70
gelagert und lagert die Eingangswelle 10 an einem Ende
desselben mittels eines Lagers 71, das in der
Ausgangswelle an deren einem Ende vorgesehen ist. Ein
zentrales Ausgangszahnrad 75 ist an der Ausgangswelle 70
befestigt und steht in Eingriff mit dem ausgangsseitigen
Planetenrad 65. Nicht-kreisförmige Zahnräder 11a und 11b
werden drehbar mittels Lager 16 an der Eingangswelle 10
gelagert und stehen in Eingriff mit den
nicht-kreisförmigen Zahnrädern 31a und 31b und den
nicht-kreisförmigen Zahnrädern 61a und 61b.
Der Eingangsrahmen 20 und der Ausgangsrahmen 40 können
relativ zueinander um die Eingangswelle 10 verschwenkt
werden. Der Bereich des Winkels alpha der Ablenkung der
Rahmen 20 und 40, der in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist,
geht von 0 rad bis 0,415 rad. Wirkt kein Ablenkmoment mit
Ausnahme jenes der Fliehgewichte 50 auf den Eingangsrahmen
20 und den Ausgangsrahmen 40 ein, so wird jeder zweite
Gewichtsträgerstift 45 zu einem Ende der zugeordneten
Ablenkungsbegrenzungsöffnung 24 gedrückt, so daß der
Ablenkwinkel alpha zum Maximum betamin wird. Wirkt ein
gewisses Ablenkmoment, das dem der Fliehgewichte 50
entgegenwirkt, auf den Eingangsrahmen 20 und den
Ausgangsrahmen 40 ein, so ist der Ablenkwinkel alpha
geringer als der Maximalwert betamin. In diesem Fall
ändert sich der Ablenkwinkel alpha abhängig vom
vorausgehenden Ablenkmoment und jenem der Fliehgewichte.
Ist das vorausgehende Ablenkmoment im Gleichgewicht mit
jenem der Fliehgewichte 50, so nimmt der Ablenkwinkel
alpha einen Wert an, der durch die Ungleichung betamin
größer alpha größer 0 dargestellt wird. Ist das
vorhergehende Ablenkmoment größer als jenes der
Fliehgewichte 50, so werden die zweiten
Gewichtsträgerstifte 45 den anderen Enden der
Ablenkungsbegrenzungsöffnungen 24 gedrückt, so daß der
Ablenkwinkel alpha gleich 0 ist.
Die nicht-kreisförmigen Zahnräder 31a und 31b und die
nicht-kreisförmigen Zahnräder 61a und 61b sind einander
bezüglich der Form ihrer Zähne gleich. Die
nicht-kreisförmigen Zahnräder 11a und 11b sind einander
bezüglich der Form ihrer Zähne gleich, aber unterscheiden
sich diesbezüglich von den nicht-kreisförmigen Zahnrädern
31a, 31b, 61a und 61b. Daher hat das stufenlose
Getriebe zwei Gruppen nicht-kreisförmiger
Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen und zwei
Arten von Zahnformen aufweisen. Die Fig. 5 und 6 zeigen
eine der beiden Gruppen, die im Aufbau einander gleich
sind. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Gruppe umfaßt
ein Paar, das aus dem nicht-kreisförmigen Zahnrad 11a und
dem nicht-kreisförmigen Zahnrad 31a besteht, die die
beiden Arten von Zahnformen haben. Das aus den Zahnrädern
11a und 31a gebildete Paar hat die gleiche Ausbildung, wie
sie in den japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichungen Nr. 2 66 866/86 und 1 37 464/87
beschrieben ist. Der Absolutwert |omega₂/omega₁| des
Verhältnisses der Umlaufgeschwindigkeit omega₁ des
nicht-kreisförmigen Zahnrads 11a zur Umlaufgeschwindigkeit
omega₂ des nicht-kreisförmigen Zahnrads 31a ändert sich
in der Art einer Exponentialfunktion des
Drehstellungswinkels theta des nicht-kreisförmigen
Zahnrads 11a in einem vorgegebenen Winkelbereich, wie aus
Fig. 7 hervorgeht. Die Änderung F(theta) im
Drehstellungswinkel Theta wird wie folgt ausgedrückt:
F(R) = |ω₂/ω₁| = e-K · R · F(0).
In obiger Gleichung bezeichnet e die Basis des natürlichen
Logarithmus, F(0) bezeichnet ein
Bezugsumlaufgeschwindigkeitsverhältnis, und K bezeichnet
einen Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerkoeffizienten, der
immer einen positiven Wert hat. Das Verhältnis F(0) und
der Koeffizient K kann nach Wunsch bemessen werden. Bei
dieser Ausführungsform erstreckt sich der Bereich des
Drehstellungswinkels theta von 0 rad bis pi rad, das
Bezugsumlaufgeschwindigkeitsverhältnis F(0) ist 1,386, und
der Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerkoeffizient K ist
0,2206 rad-1.
Jedes der nicht-kreisförmigen Zahnräder 11a und 31a weist
Zähne mit Evolventenform auf, die am Zahnrad längs des
gesamten Umfangs desselben gem. Fig. 5 vorgesehen sind. Da
das Verhältnis bezüglich Umlaufgeschwindigkeit,
übertragenen Drehmoment oder dergleichen zwischen den
gegenseitig in Eingriff stehenden Zahnrädern durch
Verwendung ihrer ineinandergreifenden Teilungskurven
beschrieben werden kann, sind die Zahnräder in den
Zeichnungen hauptsächlich durch die ineinandergreifenden
Teilungskurven angegeben.
Die neue Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerung des
stufenlosen Getriebes, die sich aus dem
vorausgehend erwähnten Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis
zwischen dem Paar der nicht-kreisförmigen Zahnräder 11a
und 31a ergibt, wird anschließend beschrieben. Die Fig. 8
und 9 sind eine Vorderansicht und eine Schnittansicht der
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnung des
Getriebes. Die Aussteuerungsanordnung umfaßt nicht
nur die nicht-kreisförmigen Zahnräder 11a, sondern auch
das nicht-kreisförmige Zahnrad 31a. Das Paar der Zahnräder
11a und 31a, die miteinander in Eingriff stehen und jenes
der
Zahnräder 11a und 61a werden anschließend jeweils als
primäre Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung und
als sekundäre
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung bezeichnet.
Die primäre Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung
arbeitet, um das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit
omega₂ der eingangsseitigen Planetenwelle 30 mit dem an
diesem befestigten nicht-kreisförmigen Zahnrad 31a zur
Umlaufgeschwindigkeit omega₁ des nicht-kreisförmigen
Zahnrads 11a festzulegen. Dieses Verhältnis wird
anschließend häufig als primäres
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis bezeichnet. Die sekundäre
Umlaufgeschwindigkeitsmodulationsvorrichtung arbeitet, um
das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit omega₃ der
ausgangsseitigen Planetenwelle 60, die über das
nicht-kreisförmige Zahnrad 61a über das Lager 67 mit
Einwegkupplungsfunktion angetrieben wird, zur
Umlaufgeschwindigkeit omega₁ des nicht-kreisförmigen
Zahnrads 11a festzulegen. Dieses Verhältnis wird
anschließend häufig als sekundäres
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis bezeichnet. Der Aufbau
und Betrieb der sekundären
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung sind
ähnlich wie bei der primären
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung, die
vorausgehend unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 6 und 7
beschrieben wurde. Worauf jedoch nunmehr hingewiesen
werden soll ist, daß die ausgangsseitige Planetenwelle 60
in einer Zentralwinkelposition pi-alpha rad gegenüber der
eingangsseitigen Planetenwelle 30, bezogen auf die
Eingangswelle 10 gemäß Fig. 8, angeordnet ist. Da der
Eingriff des nicht-kreisförmigen Zahnrads 61a mit dem
nicht-kreisförmigen Zahnrad 11a bei jedem Zentralwinkel
von pi rad auf den gleichen Zustand zurückkehrt, während
das nicht-kreisförmige Zahnrad 61a um das
nicht-kreisförmige Zahnrad 11a umläuft, ist der Umstand,
daß die ausgangsseitige Planetenwelle 60 sich in der
Zentralwinkelposition pi-alpha rad gegenüber der
eingangsseitigen Planetenwelle 30 befindet, im
wesentlichen äquivalent zu jenem, daß sich die
ausgangsseitige Planetenwelle in einer
Zentralwinkelposition von -alpha gegenüber jener der
eingangsseitigen Planetenwelle befindet. Aus diesem Grunde
ist, wenn die primäre
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung im
Eingriffszustand bei dem Drehstellungswinkel Theta des
nicht-kreisförmigen Zahnrads 11a ist, die sekundäre
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung im
Eingriffszustand bei dem Drehstellungswinkel Theta-alpha
des nicht kreisförmigen Zahnrads 11a. Somit ist, wenn das
primäre Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis
|omega₂/omega₁| gleich e-K · thetaF(0) ist, das
sekundäre Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis
|omega₃/omega₁| gleich e-K(theta-alpha) · F(0).
Infolgedessen kann das Verhältnis omega₃/omega₂ der
Umlaufgeschwindigkeit der ausgangsseitigen Planetenwelle
60 zu jener der eingangsseitigen Planetenwelle 30 mit
eK-alpha berechnet werden, indem das sekundäre
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis durch das primäre
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis geteilt wird. Der Wert
eK-alpha zeigt ein Merkmal der
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung des
stufenlosen Getriebes, die eine nicht-kreisförmige
Zahnradanordnung ist, einschließlich der drei
nicht-kreisförmigen Zahnräder gemäß den Fig. 8 und 9. Das
Getriebe hat zwei derartiger
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnungen, wovon eine
die drei nicht-kreisförmigen Zahnräder 11a, 31a und 61a
umfaßt und die andere das nicht-kreisförmige Zahnrad 11b,
das nicht-kreisförmige Zahnrad 31b und das
nicht-kreisförmige Zahnrad 61b.
Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen die
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungskennlinie jeder
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnung. Fig. 10
zeigt die Kennlinie unter der Bedingung alpha=0, bei
welcher das Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis
omega₃/omega₂ immer 1 ist, unabhängig vom Wert des
Drehstellungswinkels theta, der längs der X-Achse
aufgetragen ist. Fig. 11 zeigt die Kennlinie beim Zustand
alpha=(1/8)pi, bei dem das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis omega₃/omega₂ jeweils
einen hohen oder einen niedrigen Wert oberhalb oder
unterhalb 1 abhängig von der Größe des
Drehstellungswinkels theta einnimmt, der längs der X-Achse
aufgetragen ist. Der hohe konstante Wert ist eK · alpha,
der niedrige konstante Wert ist eK · (alpha-pi), der aber
bei dieser Ausführung nicht verwendet wird. Fig. 12 zeigt
die Kennlinie beim Zustand alpha=(3/8) pi, und gibt im
Gegensatz zur Fig. 11 an, daß sich das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis omega₃/omega₂ in
Korrelation zum Ansteigen des Werts von alpha ändert, und
der Bereich des Drehstellungswinkels theta, dem das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis kontinuierliche Werte
einnimmt, ändert sich. Fig. 13 gibt an, wie sich das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis omega₃/omega₂ ändert,
wenn der Wert von alpha um jeweils (1/8) pi rad von 0 rad
bis pi rad geändert wird.
Das stufenlose Getriebe enthält die
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnungen, von denen
jede die Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerung entsprechend
einer Exponentialfunktion in der vorausgehend
beschriebenen Weise durchführt. Der Ablenkwinkel alpha
kann manuell oder selbsttätig durch eine
Änderungsvorrichtung geändert werden. Das
Getriebe hat die Einweg-Kupplungsfunktionen, um
nur einen vorgeschriebenen Wert aus den wiederholten
Änderungsmustern des Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses
auszuwählen. Die Änderungsvorrichtung arbeitet für beide
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnungen gemeinsam,
um den Eingangsrahmen 20 und den Ausgangsrahmen 40 relativ
zueinander zwecks Änderung des Ablenkwinkels alpha zu
verschwenken. Die Fliehgewichte 50 sind zwischen dem
Eingangsrahmen 20 und dem Ausgangsrahmen 40 angeordnet, um
das Ablenkmoment mit vorgeschriebenem Verlauf mittels der
Zentrifugalkräfte der Fliehgewichte zu erzeugen. Der
Ablenkwinkel alpha wird selbsttätig gesteuert, abhängig
von der Umlaufgeschwindigkeit des stufenlosen
Getriebes und von dem von ihm übertragenen
Drehmoment.
Ein Drehwinkelunterschied von (1/2)pi ist zwischen den
nicht-kreisförmigen Zahnrädern 31a und 31b eingestellt,
die an der eingangsseitigen Planetenwelle 30 befestigt
sind und zu der ersten und zweiten
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnung gehören, wie
in Fig. 3 dargestellt ist. Der Wert G₁ (theta) des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses omega₃/omega₂ auf
der Grundlage der ersten
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnung und der Wert
G₂(theta) des Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses
omega₃/omega₂ auf der Grundlage der zweiten
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsvorrichtung werden in
eine Beziehung G₂(theta)=G₁(theta+beta) zueinander
gehalten. Beta in der Gleichung bezeichnet den
Drehwinkelunterschied zwischen den nicht-kreisförmigen
Zahnrädern 11a und 11b auf der Eingangswelle 10, der dem
Drehwinkelunterschied von (1/2)pi rad zwischen den
nicht-kreisförmigen Zahnrädern 31a und 31b auf der
eingangsseitigen Planetenwelle 30 entspricht. Der Winkel
beta ist eine Funktion des Drehstellungswinkels theta der
Eingangswelle 10. Der Mindestwert betamin von beta ist
0,415 pi rad.
Fig. 14 zeigt die Kurven A und B, die die Werte
G₁(theta) und G₂(theta) der
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisse omega₃/omega₂
angeben, die auf der ersten und zweiten
Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnung beruhen.
Unter der Bedingung alpha kleiner gleich betamin können
die konstanten Abschnitte eK · alpha der Werte der
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisse omega₃/omega₂ über
den gesamten Bereich des Drehstellungswinkels theta der
auf der Abszisse aufgetragen ist, kontinuierlich
zueinander gemacht werden. Die Kurven A und B stellen die
Werte G₁(theta) und G₂(theta) für den Fall von
alpha=(3/8)pi unter der Bedingung von alpha kleiner gleich
betamin dar. Die Mehrfachanordnungen werden in
Kombination eingesetzt, so daß die konstanten Werte
eK · alpha der Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisse
omega₃/omega₂ kontinuierlich zueinander gemacht werden.
Die Auswahl allein eines vorgeschriebenen Werts aus den
mehrfachen Änderungsmuster des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses, die durch die
Mehrfach-Umlaufgeschwindigkeitsmodulationsanordnungen
erzeugt werden, wird durch die Einwegkupplungsfunktionen
ermöglicht. Die Kurven A und B gemäß Fig. 14 zeigen die
Verhältnisse der Umlaufgeschwindigkeiten der
nicht-kreisförmigen Zahnräder 61a und 61b der ersten und
zweiten Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungsanordnung zu
der als Bezug verwendeten Umlaufgeschwindigkeit omega₂.
Sind die Werte der Kurven A und B bei einem Wert des
Drehstellungswinkels theta, der längs der Abszissenachse
aufgetragen ist, unterschiedlich voneinander, so wird eine
Übertragungsrichtung durch die Lager 67 mit
Einweg-Kupplungsfunktion ausgewählt, so daß eine
Umlaufgeschwindigkeit mit einem der
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisse auf die Ausgangswelle
60 übertragen wird. Eine Antriebsleistung wird von den
nicht-kreisförmigen Zahnrädern 61a und 61b nur dann auf
die ausgangsseitige Planetenwelle 60 übertragen, wenn die
Drehung der Zahnräder in der in Fig. 3 dargestellten
Richtung erfolgt. Aus diesem Grund erfolgt die Auswahl der
Richtung der Übertragungsanordnung derart, daß nur das
Größere der durch die Kurven A und B angegebenen
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisse veranlaßt wird, zum
Antrieb der ausgangsseitigen Planetenwelle 60 beizutragen,
und die Lager 67 mit Einweg-Kupplungsfunktion werden
veranlaßt, durchzudrehen, um zu verhindern, daß das
niedrigere der Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisse zum
Antrieb der Welle beiträgt.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich in der
Hauptsache auf die Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerung des
stufenlosen Getriebes, die das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis omega₃/omega₂
zwischen der eingangsseitigen Planetenwelle 30 und der
ausgangsseitigen Planetenwelle 60 betrifft. Dies heißt,
daß eine Anordnung in Betracht gezogen wird, die nicht das
eingangsseitige Planetenrad 35, das eingangsseitige
zentrale Rad 5, das ausgangsseitige Planetenrad 65 und das
ausgangsseitige zentrale Rad 75 umfaßt, und es werden nur
die Umlaufgeschwindigkeiten der eingangsseitigen
Planetenwelle 30 und der ausgangsseitigen Planetenwelle 60
um ihre Achsen in Betracht gezogen. Fig. 15 zeigt eine
Kennlinie, die das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit
der ausgangsseitigen Planetenwelle 60 um ihre Achse zu
jener der eingangsseitigen Planetenwelle 30 um ihre Achse
angibt. Aus Fig. 15 ist ersichtlich, daß eine unendliche
Anzahl von Umlaufgeschwindigkeitsverhältnissen bei einer
unendlichen Anzahl eingestellter Werte des Ablenkwinkels
alpha in dessen Bereich ausgehend vom Wert alpha=0 (rad)
erhalten werden kann, was dem Zustand entspricht, in dem
die eingangsseitige Planetenwelle 30 und die
ausgangsseitige Planetenwelle 60 mit gleicher
Geschwindigkeit umlaufen, bis zum Wert alpha=0,415 (rad),
was dem Zustand entspricht in dem das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den Wellen
gleich 1,333 ist. Da das stufenlose Getriebe eine
Art einer Planetenradanordnung ist, kann das Verhältnis
zwischen den Umlaufgeschwindigkeiten der Eingangswelle 10
und der Ausgangswelle 70 des Getriebes durch
Umwandlung aus der Kennlinie nach Fig. 15 bestimmt werden.
Das durch die Kennlinie gem. Fig. 15 angegebene
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis entspricht jenem, das
unter der Bedingung bestimmt wird, daß ein Träger bei
einem Berechnungsvorgang der Umlaufgeschwindigkeit einer
Planetenradanordnung unbeweglich festgehalten wird. Das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis des stufenlosen
Getriebes wird unter der Bedingung bestimmt, daß
der Rahmen des stufenlosen Getriebes bei einem
derartigen Vorgang unbeweglich festgehalten wird. Das
Verhältnis der Zähnezahl des eingangsseitigen zentralen
Zahnrads 5 zu jenem der Zähne des eingangsseitigen
Planetenrads 35 und das Verhältnis der Zähnezahl des
ausgangsseitigen zentralen Zahnrads 35 zu jenem der
Zähnezahl des ausgangsseitigen Planetenrads 65 kann nach
Wunsch vorab festgelegt werden. Diese
Zähnezahlverhältnisse sind signifikante Faktoren zur
Festeinstellung des Absolutwerts des
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses zwischen der
eingangsseitigen und der ausgangsseitigen Welle des
stufenlosen Getriebes, und haben einen
Konstantzahleinfluß auf die Einstellung der Kennlinie der
selbsttätigen Steuerung in bezug auf das durch das
stufenlose Getriebe übertragene Moment und das
Ablenkmoment abhängig von der Zentrifugalwirkung der
Fliehgewichte 50, aber beeinflussen nicht die wesentlichen
Punkte der Funktion des stufenlosen Getriebes, die
eine Änderung des Umlaufgeschwindigkeitsverhältnisses
ermöglicht. Das Zähnezahlverhältnis zwischen dem
eingangsseitigen zentralen Zahnrad 5 und dem
eingangsseitigen Planetenrad 35 ist 1 : 1, und jenes
zwischen dem ausgangsseitigen zentralen Zahnrad 75 und dem
ausgangsseitigen Planetenrad 65 ist ebenfalls 1 : 1. Das
Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit omegau der
Ausgangswelle zur Umlaufgeschwindigkeit omegai der
Eingangswelle wird von einer Komponenten-
Umlaufgeschwindigkeitstabelle bestimmt, die auf der
Grundlage eines allgemeinen Verfahrens geschaffen wurde
und nachstehend angegeben ist.
Aus der Tabelle geht hervor, daß das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis omegau/omegai
zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des
stufenlosen Getriebes gleich -(eK · alpha-1) ist,
was eine Funktion des Ablenkwinkels alpha ist. Fig. 16
zeigt eine Kurve, die das Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis
omegau/omegai angibt, was eine unendliche Anzahl
kontinuierlicher Werte im Bereich des Ablenkwinkels alpha
ausgehend vom Wert alpha=0 (rad) annehmen kann, bei dem
das Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis gleich 0 ist, bis zum
Wert von alpha=0,415 (rad), bei dem das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis -0,333 ist. In den Fig.
1, 2, 3 und 4 bezeichnet omegai die
Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle 10, des
Eingangsrahmens 20, des Ausgangsrahmens 40 und der
Fliehgewichte 50 sowie die Drehgeschwindigkeit der
eingangsseitigen Planetenwelle 30 und der ausgangsseitigen
Planetenwelle 60 um ihre Achsen, omega₂ bezeichnet die
Drehgeschwindigkeit der eingangsseitigen Planetenwelle 30,
der nicht-kreisförmigen Zahnräder 31a und 31b sowie des
eingangsseitigen Planetenrads 35 um ihre Achsen, omega₃
bezeichnet die Drehgeschwindigkeit der ausgangsseitigen
Planetenwelle 60 und des ausgangsseitigen Planetenrads 65
um ihre Achsen, omegau bezeichnet die
Umlaufgeschwindigkeit der Ausgangswelle 70 und des
ausgangsseitigen zentralen Zahnrads 75, und C bezeichnet
die Drehrichtung der nicht-kreisförmigen Zahnräder 11a und
11b um ihre Achsen.
Es wird nunmehr die selbsttätige Steuerung des
Ablenkwinkels alpha beschrieben. Fig. 17 ist eine
Darstellung zur Beschreibung des Drehmomentgleichgewichts
in dem Getriebe, die die Antriebskraft einer
Antriebsmaschine 81 auf eine Lastanordnung 82 angibt. Das
Getriebe, die Antriebsmaschine 81 und die Lastanordnung 82
sind auf einem gemeinsamen Bett 83 befestigt, so daß das
Getriebe, die Antriebsmaschine und die Lastanordnung eine
gemeinsame Drehachse l′ aufweisen. Das Eingangsmoment
taui um die Achse l′ wird dem Getriebe
zugeführt. Das Ausgangsmoment tauu um die Achse l′ wird
von dem Getriebe abgenommen. Das dynamische
Gleichgewicht des Eingangsmoments taui wird in einer
Bahn m aufrechterhalten, die in Fig. 17 durch eine
geschlossene Kurve dargestellt ist. Das dynamische
Gleichgewicht des Ausgangsmoments tauu wird in einer
Bahn n aufrechterhalten, die in Fig. 17 durch eine
geschlossene Kurve dargestellt ist. Treibt die
Antriebsmaschine 81 die Eingangswelle 10 der
Übertragungsanordnung mittels des Eingangsmoments taui
an, so wird ein Reaktionsmoment -taui, das das
Eingangsmoment ausgleicht, auf das gemeinsame Bett 83 durch
die Antriebsmaschine ausgeübt. Das Aktionsmoment taui
und das Reaktionsmoment -taui sind im Gleichgewicht
zueinander in der eine geschlossene Kurve bildenden Bahn
m, die sich durch den Eingangsrahmen 20, die
eingangsseitige Planetenwelle 30, das eingangsseitige
Planetenrad 35, das eingangsseitige zentrale Zahnrad 5 und
das Gehäuse 1 erstreckt. Wenn die Ausgangswelle 70 die
Lastanordnung 82 mittels des Ausgangsmoments tauu
antreibt, so wird ein Reaktionsmoment -tauu, das im
Gleichgewicht zum Ausgangsmoment steht, durch die
Ausgangswelle auf den Ausgangsrahmen 40 über das
ausgangsseitige zentrale Zahnrad 75, das ausgangsseitige
Planetenrad 65 und die ausgangsseitige Planetenwelle 60
ausgeübt. Das Ausgangsmoment tauu, das auf die
Lastanordnung 82 ausgeübt wirkt, wirkt auf den
Eingangsrahmen 20 über das gemeinsame Bett 83, das Gehäuse
1, das eingangsseitige zentrale Zahnrad 5, das
eingangsseitige Planetenrad 35 und die eingangsseitige
Planetenwelle 30. Das Ablenkmoment, das dem Ausgangsmoment
tauu entspricht, wirkt auf den Eingangsrahmen und den
Ausgangsrahmen 40 ein. Infolgedessen ist das Ablenkmoment,
das auf der Zentrifugalwirkung der zwischen den Rahmen 20
und 40 angeordneten Fliehgewichte 50 beruht, im
Gleichgewicht mit dem Ausgangsmoment tauu, so daß das
Aktionsmoment und das Reaktionsmoment in der eine
geschlossene Kurve bildenden Bahn n im Gleichgewicht
zueinander sind. Der Ablenkwinkel alpha wird selbsttätig
abhängig vom Ausgangsmoment tauu gesteuert, so daß die
Größe des Ablenkwinkels abhängig von der Kennlinie des
Ablenkmoments bestimmt ist, die nach Wunsch als
Zentrifugalwirkung der Fliehgewichte 50 voreingestellt
werden kann. Fig. 18 zeigt Kurven, die die Beziehung
zwischen dem Ablenkwinkel alpha und der Kennlinie des
Ablenkmoments abhängig von der Zentrifugalwirkung der
Fliehgewichte 50 angeben. Die Umlaufgeschwindigkeit
omegai der Eingangswelle 10 hat als Korrelationsvariable
Bezug zum Ablenkmoment und dem Ablenkwinkel. Fig. 19 zeigt
Kennlinien, die das Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis
zwischen der Ausgangswelle 70 und der Eingangswelle 10 in
ähnlicher Weise angeben, wie es in Fig. 16 dargestellt
ist, bei denen jedoch die Umlaufgeschwindigkeit omegai
der Eingangswelle als Korrelationsveränderliche verwendet
wird. Die in Fig. 19 dargestellten Kurven sind Kennlinien,
die praktisch die Funktion des stufenlosen
Getriebes, ausgedrückt als dynamische Wirkung der
Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 70, angeben, die die
äußeren Verbindungsenden des Getriebes bilden. Längs der
Abszisse in Fig. 19 ist das Ausgangsmoment tauu
aufgetragen, mittels welchem das Getriebe die
Lastanordnung 82 antreibt. Daher zeigt Fig. 19, daß das
Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis zwischen der
Ausgangswelle 70 und der Eingangswelle 10 so gesteuert
werden kann, daß es eine unendliche Anzahl
kontinuierlicher Werte annimmt, während das Ausgangsmoment
tauu und die Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle
sich zeitlich verändern. Ist das auf die Lastanordnung 82
wirkende Ausgangsmoment tauu größer als etwa 4 Nm (0,4
kgm) bei einer Umlaufgeschwindigkeit omegai der
Eingangswelle von 1000 rpm, so ist die
Umlaufgeschwindigkeit omegau der Ausgangswelle = 0. Ist
das auf die Lastanordnung 82 einwirkende Ausgangsmoment
größer als etwa 38 Nm (3,8 kgm) bei einer
Umlaufgeschwindigkeit omegai der Eingangswelle von
3000 rpm, so ist die Umlaufgeschwindigkeit omegau der
Ausgangswelle gleich 0. Es ist ein Merkmal des stufenlosen
Getriebes, daß die Umlaufgeschwindigkeit omegau
der Ausgangswelle=0 ist, während sich das Ausgangsmoment
tauu abhängig von der Umlaufgeschwindigkeit omegai der
Eingangswelle ändert.
Obgleich das Ablenkmoment dem Eingangsrahmen 20 und dem
Ausgangsrahmen 40 bei dieser Ausführungsform durch die
Zentrifugalwirkung der Fliehgewichte 50 zugeführt wird,
kann das Ablenkmoment den Rahmen durch eine Einrichtung
zugeführt werden, die einen anderen Aufbau als die
Fliehgewichte hat. Soweit der Eingangsrahmen 20 und der
Ausgangsrahmen 40 die vorstehend beschriebenen Funktionen
ausüben, einschließlich der Halterung der eingangsseitigen
Planetenwelle 30 und der ausgangsseitigen Planetenwelle
60, können die Rahmenformen sich von denen dieser
Ausführungsform unterscheiden. Obgleich der Ablenkwinkel
alpha zwischen dem Eingangsrahmen 20 und dem
Ausgangsrahmen 40 durch die zweiten Gewichtsträgerstifte
45 und die Ablenkungsbegrenzungsöffnungen 24 bei dieser
Ausführungsform beschränkt ist, kann der Ablenkwinkel
durch unterschiedliche Einrichtungen beschränkt werden,
die aus einer großen Anzahl bekannter Ablenkwinkel -
Begrenzungseinrichtungen - ausgewählt sind. Obgleich das
stufenlose Getriebe aus den nicht-kreisförmigen
Zahnrädern besteht, die unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 6
und 7 beschrieben worden sind, kann das Getriebe
aus anderen nicht-kreisförmigen Zahnrädern hergestellt
werden, wie sie beispielsweise in der japanischen
Patentanmeldung (OP) Nr. 2 70 863/87 beschrieben sind. Die
grundlegenden Erfordernisse für die Ausbildung der
nicht-kreisförmigen Getriebezahnräder sind in den
japanischen Patentanmeldungen (OP) Nr. 2 66 866/86 und
1 37 464/87 beschrieben.
Erfindungsgemäß ist ein aus Zahnrädern aufgebautes
stufenloses Getriebe vorgesehen, bei welchem das
Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit einer Ausgangswelle zu
jener einer Eingangswelle abhängig von der
Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle und dem durch das
Getriebe übertragenen Moment gesteuert wird. Da
die Steuerung eine direkte interne Steuerung ist, hat das
Getriebe eine völlig mechanische, selbständige
Steuerfunktion, ungeachtet des einfachen Aubaus des
Getriebes. Ferner hat das Getriebe die Funktion,
in stabiler Weise einen gesteuerten Zustand aufrechtzuerhalten,
bei dem das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit
der Ausgangswelle zu jener der Eingangswelle Null ist.
Wird das aus Zahnrädern aufgebaute stufenlose
Getriebe mit der selbsttätigen Steuerfunktion zur
Übertragung einer Drehantriebsleistung verwendet, so kann
ein weiter Bereich einer selbsttätigen Steuerung erzielt
werden, der das Vermeiden einer Leistungsübertragung
während einer ungenügenden Ausgangsleistung von dem
Getriebe infolge einer niedrigen ausgangsseitigen
Umlaufgeschwindigkeit desselben umfaßt, sowie das
Vermeiden einer Leistungsübertragung, wenn die
Umlaufgeschwindigkeit einer Antriebsmaschine oder einer
angetriebenen Maschine kritisch wird. Daher kann die
Erfindung bei ihrer Anwendung auf Antriebe, wie
beispielsweise eine Vorrichtung mit einem weiten Bereich
von Umlaufgeschwindigkeiten, wie ein Kraftfahrzeug und
eine Werkzeugmaschine, eine Brennkraftmaschine und ein
Elektromotor, die jeweils eine Antriebsmaschine
darstellen, deren Eigenschaften ursprünglich ungeeignet
hinsichtlich der sich stark ändernden
Umlaufgeschwindigkeit der Anordnung sind,
in rationaler Weise auf die Anordnung unter
wirtschaftlichem Einsatz von Material oder Energie
abgestellt werden.
Claims (4)
1. Stufenloses Getriebe,
- - mit einer Eingangswelle (10), die drehbar von einem Gehäuse (1) gehalten wird,
- - mit einem Eingangsrahmen (20), der an der Eingangswelle (10) zur Drehung mit dieser befestigt ist,
- - mit einer eingangsseitigen Planetenwelle (30), die drehbar vom Eingangsrahmen gelagert wird,
- - mit einer Ausgangswelle (70), die drehbar vom Gehäuse (1) gelagert wird, und die sich koaxial zur Eingangswelle (10) erstreckt,
- - mit einem Ausgangsrahmen (40), der drehbar an der Eingangswelle gelagert wird und relativ zum Eingangsrahmen (20) verschwenkbar ist,
- - mit einer ausgangsseitigen Planetenwelle (60), die drehbar vom Ausgangsrahmen (40) gelagert wird,
- - mit einer eingangsseitigen Drehbewegungs- Übertragungsvorrichtung (11a, 11b; 31a, 31b) zur Übertragung der Drehung der Eingangswelle (10) auf die eingangsseitige Planetenwelle (30),
- - mit einer ausgangsseitigen Drehbewegungs- Übertragungsvorrichtung (65, 75) zur Übertragung der Drehung der ausgangsseitigen Planetenwelle (60) auf die Ausgangswelle (70), und
- - mit einer Umlaufgeschwindigkeits- Modulationseinrichtung, die mittels Paaren nicht-kreisförmiger Zahnräder (11, 31a; 11a, 61a; 11b, 31b; 11b, 61b) durch deren sich periodisch gemäß einer Exponentialfunktion änderndes Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis einen stufenlosen Geschwindigkeitsänderungsvorgang durchführt, bei welchem das relative Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den beiden Planetenwellen (30, 60) auf den Wert einer Exponentialfunktion eK · α eingestellt wird, wobei α den Winkel der relativen Ablenkung zwischen den beiden Rahmen (20, 40) bezeichnet und K einen Umlaufgeschwindigkeitsaussteuerungskoeffizienten, der nach Wahl voreingestellt werden kann, so daß die Paare der nicht-kreisförmigen Zahnräder inhärent den Koeffizienten aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - Fliehgewichte (50) zwischen den Rahmen (20, 40) angeordnet sind, die ein Ablenkmoment auf die Rahmen (20, 40) ausüben,
- - die Fliehgewichte (50) zwei gelenkig verbundene Elemente (51, 52) umfassen, und
- - jeweils ein Element (51, 52) mit einem Rahmen (20, 40) verbunden ist,
- - wodurch in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit der Eingangswelle (10) und vom übertragenen Drehmoment kontinuierlich eine Relativverschwenkung zwischen den Rahmen (20, 40) gesteuert wird.
2. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Elemente (51, 52) schwenkbar mit einem Stift
(53) verbunden sind und Einschieblöcher aufweisen, in
die der Stift derart eingesetzt ist, daß die Elemente
verschwenkbar sind.
3. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Eingangsrahmen (20) Ablenkungsbegrenzungsöffnungen
(24) vorgesehen sind, am Eingangsrahmen erste
Gewichtsträgerstifte (25) befestigt sind, und am
Ausgangsrahmen (40) zweite Gewichtsträgerstifte (45)
befestigt sind, wobei die zweiten Gewichtsträgerstifte
jeweils in die Ablenkungsbegrenzungsöffnungen
eingesetzt sind.
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