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Reibrollenumläufgetriebe für veränderliche Übersetzung. Man kennt
bereits Reibrollenumlaufgetriebe für veränderliche Übersetzung mit einem oder mehreren
Sätzen von starr miteinander verbundenen Reibrollen verschiedenen Durchmessers,
die je mit einer zwecks Erzielung der betreffenden Übersetzung wahlweise feststellbaren
Bahn zusammenwirken. Bei diesen bekannten Getrieben sind die Bahnen als geschlitzte
Ringe mit veränderlichem Durchmesser ausgeführt und werden zwecks Feststellung und
Erzeugung des erforderlichen Druckes zwischen ihnen und den Reibrollen durch Spannen
von Bremsbändern in radialer Richtung zusammengedrückt. Die Fugen in den Bahnen
haben den schweren Nachteil, daß sie jedesmal, wenn eine Rolle über sie hinwegläuft,
einen Schlag erzeugen, der mit der Zeit zur Zerstörung der Bahn führt.
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Zur Vermeidung dieses Mißstandes haben bei dem den Gegenstand der
Erfindung bildenden Reibrollenumlaufgetriebe in an sich bekannter Weise die Rollen
konvexe und die Bahnen konkave Laufflächen oder umgekehrt, so daß die Bahnen nicht
geschlitzt zu werden brauchen und der erforderliche Druck durch achsiale Verschiebung
eines Getriebeteiles erzeugt wird. Die Bahnen sind innerhalb ihrer Rollen angeordnet
und haben als Hohlkegel ausgeführte Innenflächen, um durch achsial verschiebbare
Kegel zugleich festgestellt. und mit der für die Übertragung der Drehung erforderlichen
Kraft gegen die zugehörigen Rollen angedrückt werden zu können.
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Gemäß der Erfindung wird ferner den Kegeln bei ihrer achsialen Verschiebung
durch ein Gewinde, durch Schrägschlitze oder durch Daumen, die mit Schraubenflächen
o. dgl. zusammenwirken, eine Drehung in dem Sinne erteilt, daß infolge des Bestrebens
der betreffenden Rollen, die jeweils festzustellende zugehörige Bahn mitzunehmen,
sich der Kupplungsdruck von selbst bis zu der erf,)rcierlichen Größe steigert.
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Werden nach dem Vorstehenden die Bahnen. innerhalb ihrer Rollen angeordnet,
als Hohlkörper ausgeführt und durch Kegel festg;.stellt, die auf der anzutreibenden
Welle achsial verschiebbar sind, so steht für die i`bertragung der Drehung auf letztere
offenbar nur deren inneres Ende zur Verfügung, das der treibenden Welle zugewandt
ist. Aus diesem Grunde ist gemäß der Erfindung auf dem inneren Ende der anzutreibenden
Welle eine Bahn befestigt, mit der die andererseits mit der treibenden Bahn zusammenwirkenden
Rollen ider starren Rollensätze zusammenwirken.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des neuen Getriebes
veranschaulicht. Abb. r ist ein achsialer Längsschnitt und Ahb. z ein senkrechter
Ouerschnitt nach
Linie A-B in Abb. i durch die erste Ausführungsform,
Abb. 3 zeigt die zweite Ausführungsform.
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Die antreibende Welle T ist die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors
oder die Welle irgendeines anderen Motors. Sie ist mittels Schrauben 2 oder in anderer
Weise zentral an dem Schwungrad 3 befestigt, das mit einer Plattenkupplung (4. bis
8) zusammenwirkt. Die Platten 4, 5, 6 laufen dauernd um, sind also die antreibenden
Platten, während 7 und 8 die anzutreibenden Platten sind. Die Platte 4 ist an der
Innenseite des Schwungrades befestigt. Die Platten 5 und 6 stehen unter der Wirkung
von Federn 9 und sind auf Stifte io geschoben, die durch Bolzen oder in anderer
Weise an der Kappe ii der Kupplung befestigt sind. Diese Kappe überdeckt das Getriebe
und ist mit einem Druckkugellager 12 versehen, das zugleich zum Angriff eines Kuppelhebels
13 dient. Dieser ist auf der Welle 14 aufgekeilt, die durch den Fußhebel 15
verschwenkt werden kann. Infolgedessen können die Platten 5 und 6 durch den Fußhebel
15 in achsialer Richtung verschoben werden, um :die Kupplung ein- und auszurücken.
Sind die Platten 4, 5, 6 voneinander getrennt, so kann sich die antreibende Welle
i drehen, ohne Kraft auf das Getriebe zu übertragen.
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In die anzutreibenden Platten 7 und 8, die abwechselnd zwischen den
antreibenden Platten 4, 5, 6 stehen, greifen Stifte 16, die in der äußeren antreibenden
Bahn 17 befestigt sind, deren Berührungsfläche zweckmäßig konkav ausgebildet
ist Diese Bahn 17 läuft also bei eingerückter Kupplung mit der Drehgeschwindigkeit
des Antriebsmotors um. Die anzutreibende Welle 18 steht zentral in dem Getriebe
und läuft mit beiden Enden in Lagern ig, 2o. Auf ihr dem Schwungrad 3 zugewandtes
Ende ist eine Innenbahn -,> i aufgegeilt, die zweckmäßig eine konkave Berührungsfläche
hat, um eine kreisförmige Bahn zu bilden, innerhalb der und um die die zu beschreibenden
Rollen umlaufen. Die Bahn 21 hat eine zentrale Nabe 22, in. die federnde Stifte
23 eingesetzt sind. Auf das andere Ende der Welle 18 ist eine Bremstrommel 24 beliebiger
Bauart aufgesetzt, von der die zu übertragende Kraft zweckmäßig mittels einer nicht
gezeichneten Kardanwelle auf die Räder des Kraftfahrzeuges übertragen wird.
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Rings um die Welle 1g sind mehrere Übertragungsrollen 25 mit ihren
Achsen parallel zu ihr angeordnet. Diese Rollen werden von der Bahn 2i getragen
und laufen in Kugellagern 26, die innerhalb zweier kreisförmiger, durch Bolzen 28
zusammengehaltener Käfige 27 angeordnet sind. Diese Rollen 25 sind um die Welle
i8. im Kreise verteilt, und die Käfige 27 halten sie in dem richtigen gegenseitigen
Abstand und mit ihren Achsen parallel zu der Welle 18.
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Die Rollen 25 sind mehrstufig ausgeführt, d. h. jede Rolle hat mehrere
Stufen verschiedenen Durchmessers, die parallel zueinander und nebeneinander längs
den Rollenachsen vorgesehen sind, wobei jede Stufe einen nach außen gekrümmten,
d. h. konvex ausgestalteten Umfang aufweist. Die Zahl der verschiedenen Stufen hängt
von der Zahl der verschiedenen Übersetzungsverhältnisse ab, die man mittels ein
und desselben Getriebes zu erhalten wünscht. 'Bei der dargestellten Ausführungsform
hat jede Rolle vier Stufen verschiedenen Durchmessers, nämlich 29, deren Durchmesser
als der der konstanten Geschwindigkeit bezeichnet sei, 3o, die zur Erzeugung der
dritten oder höchsten Übersetzung, 3 i, die zur Erzeugung der kleinsten oder ersten
Übersetzung, und 32, die zur Umkehr des Drehsinnes dient. Diese Rollen wirken mit
den entsprechenden, im folgenden noch zu beschreibenden Bahnen zusammen, um die
verschiedenen Wirkungen zu ergeben. Die Stufen 30 der Rollen 25 sind rings um die
Außenfläche einer Innenbahn 33 angeordnet und stehen mit ihr in Berührung. Diese
Bahn umgibt die Welle i8, kann sich auf ihr jedoch drehen. Sie enthält auf ihrer
Innenseite zwei entgegengesetzt gerichtete Kegelflächen, die zum Eingriff mit dem
einen oder anderen der beiden Kegel 34, 35 bestimmt sind, die die Welle 18 umgeben
und zwischen ihr sowie der Bahn 33 stehen. Der Kegel 35 sitzt frei drehbar auf einem
Schraubengewinde 36, das in die Welle 18 geschnitten ist, so da$ er, wenn er sich
überlassen bleibt, sich nur in einer Richtung auf der Welle festklemmt. Die Federstifte
23 drücken gegen :die linke Stirnseite -des Kegels 34 und suchen ihn zum Eingriff
mit der Bahn 33 zu bringen, was jedoch nur dann möglich ist, wenn .der entgegengesetzt
gerichtete Kegel 35, der durch das Ende der auf :der Welle 18 verschiebbaren, aber
nicht .drehbaren Hülse 3; gebildet ist, zurück,. d. h. nach rechts, verschoben wird.
Wird der Kegel 35 vorwärts, d. h. nach links, verschoben, so hebt er zunächst
den Eingriff zwischen dem Kegel 34 und der Bahn 33 auf und stellt dann bei seiner
weiteren Bewegung die Bahn 33 gegenüber der Hülse 37 fest. An dem anderen, rechten
Ende der Hülse 37 ist ein Pflock 38 ö. dgl. angebracht, der sich in einem schraubenförmigen
oder schrägen Schlitz 39 eines Teiles des festen Gehäuses bewegen kann und .durch
ihn Sowie die noch zu beschreibende äußere Hülse #.6 nach außen hindurchtritt (4bb.
2). Der Pflock 38; ist in beliebiger Weise-. mit dem Stellrehel4o verbunden oder
wird durch ihn
bewegt. Der Stellhebel 4o bewegt sich in einer Führung
o. dgl., .die so ausgebildet ist, daß jeweils nur eine übersetzung eingeschaltet
werden kann.
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Die ersten Stufen 31 der Rollen 25 stehen mit der ringförmigen konkaven
Außenbahn 41 sowie der Innenbahn 42 in Berührung und laufen zwischen ihnen um. Die
Umkehrstufen 32 sind in äh Aicher Weise zwischen der .konkaven Außenbahn 43 und
der Innenbahn 44 angeordnet. Die Außenbahnen 41 und 43 sind im wesentlichen nur
dazu vorgesehen, den erforderlichen Mitnahmedruck zwischen den Teilen aufrechtzuerhalten,
übertragen jedoch keine Kraft. Wenn erwünscht, kann man eine ähnliche Bahn außen
um die Stufen 3o anordnen öder die eine oder andere dieser Bahnen weglassen. Die
Stufen an den beiden Enden der Rollen 25 müssen jedoch aus dem angegebenen Grunde
Außenbahnen haben, um die Rollen in der richtigen Lage zu halten. Die Innenbahnen
42 sind rings um die Welle 18 und die Hülse 37 angeordnet, können sich jedoch auf
ihnen drehen. Sie haben entgegengesetzt gerichtete kegelförmige Innenflächen, deren
jede zum Eingriff und Feststellen mit bzw. durch entsprechende entgegengesetzt gerichtete
Flächen eines Doppelkegels 45 bestimmt ist. Dieser steht zwischen den Bahnen 42,
44 und dem Ende der Hülse 37. Der Doppelkegel 45 bildet das Ende einer äußeren Hülse
46, die auf der inneren Hülse 37 in beiden Richtungen verschöben werden kann Zu
diesem Zweck ist sie gleichfalls mit einem Pflock 47 versehen, der in einem schrägen
oder schraubenförmigen Schlitz 39' des festen Gehäuses steht und mit dem Hebe14o
verbunden ist. Die Bahnen 42, 44 und der Doppelkegel 45 sind mithin so eingerichtet
und angeordnet, daß man sie nach Belieben frei laufen oder jede von ihnen mit dem
Kegel kuppeln und dabei die andere lose laufen lassen kann.
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Das Verhältnis der Durchmesser der verschiedenen Bahnen und Rollen
ist so gewählt, daß sie bei Eingriff der verschiedenen Teile in der noch zu beschreibenden
Weise die verschiedenen gewünschten Geschwindigkeitsstufen für die Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt ergeben.
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Die gekrümmten Flächen der Rollen und der mit ihnen in Berührung kommenden
Bahnen sowie alle Teile überhaupt sind so angeordnet, daB die Berührungsflächen
aller Rollen und Bahnen während des Antreibens die zu Anfang angegebenen Winkelbedingungen
erfüllen.
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Das Getriebe und die Kupplung sind von einer Haube 48 überdeckt, die
an dem Motorgehäuse befestigt, mit ihm aus einem Stück hergestellt oder als getrennter
Teil ausgeführt sein kann. Die Bremstrommel 24 und die Bremse 49 können nach Wunsch
an der Haube 48 befestigt sein oder nicht. Um den achsialen Schub der Welle 18 aufzunehmen,
sind Kugel- oder Drucklager 5o vorgesehen.
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Bei der nachstehenden Beschreibung .der Wirkungsweise ist angenommen,
daß die treibende Welle i mit hoher Geschwindigkeit umläuft, die Lamellenkupplung
4 bis 8 eingerückt ist und infolgedessen die Bahn 17 dieselbe Drehgeschwindigkeit
hat wie die treibende Welle i.
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Bei der gezeichneten Stellung der Kegel 34, 35, 45 stellen sie keine
der Bahnen 33, 42, 44 fest. Es kommt daher überhaupt keine Dre, hung der anzutreibenden
Welle 18 zustande, vielmehr drehen sich die Rollensätze 25 lose um ihre Achsen und
laufen zugleich im Kreise um die Welle 18.
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Bewegt man den Kegel 35 nach rechts, wobei jedoch der Kegel 45 in
der gezeichneten Stellung stehenbleibt, so drängen die Federstifte 23 den Kegel
34 nach rechts. Infolge des Schraubengewindes 36 auf der Weile 18
führt er
dabei eine schraubenförmige Bewegung aus und tritt alsbald mit der Bahn 33 in Berührung,
wodurch er sie gegenüber der Welle 18 festzustellen beginnt. Sobald dieser Eingriff
erst einmal eingeleitet ist, setzt er sich von selbst fort, weil die Rollen 3o das
Bestreben haben, die Bahn 33 mitzunehmen. Die Neigung des Schraubengewindes 36 ist
nun so bemessen, daß das Drehmoment, das die Bahn 33 auf den Kegel 34 in der beschriebenen
Weise ausübt, den Kegel 34 weiter nach rechts schraubt, bis schließlich eine feste
Kupplung zwischen dem Kegel 34 und der Bahn 33 zustande kommt und damit die Bahn
33 gegenüber der Welle 18 festgestellt wird. Sobald dieser Zustand eingetreten ist,
wirkt der Rollensatz 25 an zwei Stellen mit der Welle 18 zusammen, nämlich einmal
über die Rolle 29 und die Bahn 21, das andere Mal über die Rolle 30 und die
Bahn 33. Da die Rollen 29 und 30 verschiedene Durchmesser haben, so kann
sich offenbar der Rollensatz 25 mm nicht um seine eigene Achse drehen, sondern nur
um die Welle 18 umlaufen. Diese dreht sich daher in demselben Sinne und mit derselben
Geschwindigkeit wie die treibende Bahn 17.
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Verschiebt man .den Kegel 35 nach links, wobei wiederum der
Kegel 45 die gezeichnete Stellung beibehält, so löst er zunächst die Kupplung zwischen
der Bahn 33 und dem Kegel 34 und tritt alsdann selbst in die Bahn 33 ein. Es spielt
sich nun ein ähnlicher Vorgang ab, wie er im vorstehenden mit Bezug auf das Kuppeln
des Kegels 34 beschrieben ist, indem jetzt die Schrägschlitze 39 mit dem Bolzen
38 in .entsprechender Weise wirken
wie das -Gewinde 36. Das
Ergebnis ist also, daß nach kurzer Zeit die Bahn 33 festgestellt, d. h. an der Drehung
verhindert wird. Infolgedessen wälzen sich nunmehr die Rollen 3o auf der Bahn 33
ab, die Rollensätze 25 drehen sich um ihre Achsen und laufen zugleich um die Welle
18 um, so daß die. Rollen 29 die Welle 18 über die Bähn 21 im gleichen Sinne wie
zuvor, jedoch mit geringerer Geschwindigkeit, in Umdrehung versetzen.
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Bewegt man den Kegel 3.5 in die gezeichnete Stellung zurück
und verschiebt den Kegel 45 nach links, so stellt er die Bahn ¢2 fest. Die sich
darauf abspielenden Vorgänge sind die gleichen, wie sie im vorstehenden bei der
Feststellung der Bahn 33 durch den nach links verschobenen Kegel 35 geschildert
sind, nur daß jetzt die Schrägschlitze 39' und der Bolzen 47 in Wirkung treten.
Nachdem die Bahn 42 festgestellt ist, wälzen sich die Rollen 31 auf ihr ab, die
Rollensätze 25 drehen sich wieder um ihre Achsen und laufen zugleich im Kreise um
die Welle 18. Infolgedessen wird die Welle 18 wieder im gleichen Sinne wie vorher
gedreht, jedoch mit noch weiter herabgesetzter Geschwindigkeit.
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Verschiebt man endlich den Kegel45 nach rechts, wobei man den Kegel
35 in .der gezeichneten Stellung beläßt, so wird wieder in entsprechender
Weise die Bahn 44 festgestellt, und auf ihr wälzen sich die Rollen 32 ab, indem
sich die Rollensätze 25 um ihre eigene Achse drehen. Da aber der Durchmesser der
Rollen 32 kleiner ist als der der Rollen 29, so kommt jetzt eine Drehung der Welle
18 gegenüber dem treibenden Ringe 17 im umgekehrten Sinne, und zwar unter noch weiterer
Herabsetzung der Geschwindigkeit, zustande.
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Bei jeder der beschriebenen vier Stellungen wird der erforderliche
.Mitnähmedruck oder achsiale Schub durch das Aktions- oder Reaktionsdrehmoment erzeugt,
das der Motor beim Antrieb hergibt. Dieser Schub wirkt auf diejenigen Rollen und
Bahnen; die gerade zur Kraftübertragung benutzt werden. Bei der höchsten Übersetzung
findet die Aktion und Reaktion durch die Teile a1, 29, 30, -33, 34, 18 statt und
ist der zu übertragenden Kraft proportional. Dabei ist der Kraftverlust am geringsten,
weil bei der höchsten Übersetzung keine Relativbewegung zwischen irgendwelchen Teilen
des Getriebes auftritt. Bei der zweiten Übersetzung erfolgt der Kraftschluß durch
die Teile 21, 29, 30, 33' 35, 38, 39 und die umlaufenden, auf der Welle 18 befestigten
Schalen des Drucklagers 50.
Die Kraftschlüsse bei den übrigen Übersetzungen
ergeben sich hiernach ohne weiteres. Die Pflöcke 38 und 47 haben den doppelten Zweck,
einerseits die zugehörigen Hülsen so zu verstellen, daß man die ausgewählte Cbersetzung
erhält, und andererseits den für die Kraftübertragung erforderlichen anfänglichen
Mitnahmedruck auf die betreffenden Teile auszuüben. Nachdem einmal die betreffenden
Teile ihren Antrieb begonnen haben, bringt das Aktions- und Reaktionsdrehmoment
des Antriebsmotors selbst den nötigen ächsialen Schub hervor, um den erforderlichen
Mitnähmedruck zwischen den gekrümmten Flächen der Rollen und Bahnen zu erzeugen.
Bei der Ausführung nach Abb. i und 2 kann man die jeweils gewünschte Übersetzung
nur dann ein- oder ausschalten, wenn keine Kraft übertragen wird. Um also einen
Wechsel in der Geschwindigkeit herbeizuführen, niuß man entweder die Kupplung ausrücken
oder den Antriebsmotor so weit herabdrosseln, daß er langsamer läuft als die Welle
18. Alsdann hört nämlich der achsiale Druck auf .den vorher angetriebenen Teil auf,
und zwar bei höchster Übersetzung wegen der Wirkung des Schraubengewindes 36 und
bei den niedrigen Übersetzungen sowie bei der Rückwärtsfahrt wegen der Wirkung der
Pflöcke und schrägen Schlitze, was die gewünschte Umschaltung ermöglicht. Diese
Möglichkeit des Auskuppelns durch Herabdrosseln ist vorteilhaft, wenn das Fahrzeug
auf einer Straße mit Gefäll läuft, weil dann der Motor nicht unnötig mit hoher Geschwindigkeit
zu laufen braucht, die sowohl einen unnötigen Verbrauch an Brennstoff als auch eine
unnötige Abnutzung zur Folge haben würde.
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Abb. 3 zeigt eine Abänderung des Getriebes nach Abb. i und 2 für den.
Fall, daß man den im vorstehenden dargelegten Freilauf oder das Abdrosseln nicht
wünscht. Auch, bei dieser Ausführungsform - kann die Kraft in beiden Drehrichtungen
übertragen werden. Mit 18 ist wiederum die zentrale Welle bezeichnet. Die Innenbahnen
2f, 33, 42 und 44 üben die gleichen Wirkungen aus wie die mit denselben Bezugszeichen
versehenen Bahnen in Abb. i. Die Übertragungsrollen, Kupplungen und anderen Teile,
die gleichfalls unverändert bleiben, sind nicht mit dargestellt. Rund um die Mitte
der Innenbahn 21 sind mehrere Doppelkegelflächen 51 vorgesehen, die mit einer Reihe
von ähnlichen Kegelflächen 52 an der Außenseite des Kegels 53 rings um die Welle
18 zusammenwirken. Diese Kegel treten an die Stelle des auf dem Gewinde 36 sitzenden
Kegels 34 in Abb. i und :dienen zum Feststellen der Bahn 33 gegenüber der Bahn 21.
Die Kegelflächen 51, 52 sind so ausgestaltet und angeordnet, d.aß sie eine
achsiale Bewegung und einen Druck erzeugen, wenn die Bahn 33 sich in der einen oder
anderen Richtung gegenüber der Bahn 21 zu drehen sucht, und ergeben die höchste
Übersetzung.
Die zweite und erste Übersetzung sowie die Umkehrung
erhält man durch achsiale Verschiebung der Kegel 35 und 45 an den Enden der Hülsen
37 bzw. 46, die durch einen Stellhebel o. dgl. bewegt werden. Die Hülsen 37, 46
werden durch einen Stift 54 mit zwei Daumen 55 verschoben, .die gegen schraubenförmige
Flächen 56 einer festen Hülse angelegt werden können. Berührt irgendeine der kegelförmigen
Kupplungsflächen die entsprechende Bahn, und sucht sich- letztere in dem einen oder
anderen Sinne zu drehen, so wird der erforderliche achsiale Druck durch den Eingriff
der Daumen mit der einen oder anderen Schrägfläche 56 erzeugt. Diese stellen in
beiden Richtungen, d. h. nach rechts und links, schräg und ermöglichen die Drehung
in beiden Richtungen. Bei dieser Ausführungsforin lassen sich offenbar Änderungen
der Übersetzung nur bei ausgerückter Kupplung ausführen.
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Im vorstehenden sind Ausführungsformen des neuen Getriebes beschrieben,
bei denen die Rollen nach außen gekrümmte, d. h. konvexe Flächen haben und mit Bahnen
in Berührung stehen, deren Flächen nach innen gekrümmt, d. h. konkav sind. Man kann
aber auch die umgekehrte Anordnung wählen, d. h. konkave Rollen in Berührung mit
konvexen Bahnen bringen.