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Getriebe mit stetig regelbarer Übersetzung, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf die Kraftübertragung bei Verbrennungskraftmaschinen,
insbesondere bei Dieselmotoren, und zwar auf Getriebe, bei denen ein von dem Kolben
in Schwingbewegung versetzter Arm durch eine Stange mit einer Kurbel verbunden ist.
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Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf Einrichtungen zur Umwandlung
der Schwingbewegung eines vom Motor angetriebenen Schwingarmes in die fortlaufende
Drehbewegung einer Welle und auf die Regelung des auf jede Schwingung des Armes
entfallenden Drehwinkels der Welle.
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Die Abbildungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt, Fig.2 einen Teilgrundriß, Fig.3 und q. Einzelheiten.
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i und 2 sind einander gegenüberliegende Zylinder mit den Kolben 3
und 4, deren Kolbenstangen 5 und 6 gelenkig an das freie Ende eines Armes 7 angeschlossen
sind, welcher um eine im allgemeinen stillstehende Welle 8 schwingen kann. 9 ist
eine Kurbelwelle, deren Kurbel durch einen Lenker oder eine Schubstange io von dem
Schwingarm angetrieben wird. Die Lage des Verbindungspunktes zwischen Schubstange
und Arm 7 bestimmt sich nach dem gewünschten Verhältnis des Kolbenhubes zum Kurbelkreisdurchmesser.
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Auf dem Arm 7 läuft eine Wandermutter i i, in deren Gewinde eine drehbar
an dem Arm 7 gelagerte Schraubenspindel 12 eingreift. Mit der Wandermutter ist das
eine Ende einer Schubstange 13 gelenkig verbunden, deren anderes Ende gelenkig
an eine Kuppelstange i¢ angeschlossen ist; diese kuppelt ein Paar Klinkenscheiben
15, 16, die auf ihren Flachseiten Klinken 17 tragen. Die Klinken auf den
beiden Seiten jeder der Klinkenscheiben 15, 16 haben entgegengesetzte Eingriffriehtung,
und die Klinken der Scheibe 15 haben entgegengesetzte Eingriffrichtung zu den auf
der gleichen Seite gelegenen Klinken der Scheibe 16. Die Scheiben sitzen lose auf
Vorgelegewellen 18, i9, auf denen verschieblich, aber undrehbar Sperräder 2o, 21
und 22, 23 sitzen, deren Sperrzähne der Eingriffrichtung der ihnen zugewandten Sperrklinken
entsprechen.
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Sperrad 2o kämmt mit Sperrad 21, und Sperrad 22 kämmt mit Sperrad
23 mittels Stirnverzahnung. Die Welle ig ist verlängert und trägt an. ihrem Ende
ein Stirnrad 24.. Dieses greift in ein Stirnrad 25, das lose auf einer Kardanwelle
26 sitzt. Auf dieser sitzt ebenfalls lose ein Zahnrad 27, das - über ein Zwischenrad
- mit einem Zahnrad 28 auf der Kurbelwelle g in Eingriff steht. Die Zahnräder 25
und 27 haben Vertiefungen, in die die Klauen 29 einer auf der Kardanwelle 26 verschieblich,
aber undrehbar sitzenden Kupplung eingreifen können.
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Die 1_Tbersetzungsv erhältnisse der Räder 24, 25 und 27, 28 sind so
gewählt, daß, wenn
die Wandermutter i i ihren größten Abstand von
der Welle 8 hat, das Zahnrad 25 mit gleicher oder annähernd gleicher Geschwindigkeit
läuft wie das -Zahnrad 27, so daß die Welle 26 durch die Kupplung 30 stoßfrei
vom Antrieb durch das Zahnrad 25 auf den Antrieb durch das Zahnrad 27 umgekuppelt
werden kann.
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Gabelhebel 34 32 dienen zur Verschiebung der Sperräder 2o, 21 und
22, 23 sowie zur Verschiebung der Kupplung 30.
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Auf dem unteren Ende der Schraubenspindel 12 sitzt ein Kegelrad 33,
das in ein fest auf der Welle 8 sitzendes Kegelrad 34 eingreift. Auf der Welle 8
sitzen auch fest zwei entgegengesetzt gezahnte Sperräder-35 und 36, in die entsprechend
gerichtete, gelenkig am Arm 7 befestigte Sperrklinken 37 und 38 eingreifen können.
Die Klinken 37 und 38 können durch Bo-,vdenzüge 39 und 40; z. B. vom Steuerbrett
eines Automobils aus, in und außer Eingriff mit ihren Sperrädern gebracht werden.
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Die Wandermutter i i trägt an einem Arm Anschläge 41 und 42, die sich
in den Endstellungen der Mutter gegen die Klinken 37 und 38 legen, so daß diese
nicht eingelegt werden können.
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Im Betrieb wird durch die hin und her gehende Bewegung der Kolben
der Arm 7 in Schwingungen um die Welle 8 versetzt. Der Arm überträgt seine Bewegung
einerseits durch die Schubstange io auf die Kurbelwelle 9, andererseits durch die
Schubstange 13 auf die Klinkenscheiben 15 und 16. Wenn der Arm 7 in der einen Richtung
schwingt, treiben die Klinken der einen Klinkenscheibe (las entsprechende Sperrad
an, und wenn der Arm in der anderen Richtung schwingt, treiben die Klinken der anderen
Scheibe das andere Sperrad in entgegengesetzter Richtung an, und da die Sperräder
miteinander verzahnt sind, wird die Welle i9 immer in der gleichen Richtung angetrieben.
Diese Richtung kann umgekehrt werden, indem man die Sperräder mittels der Gabeln
31 auf der Welle verschiebt, so daß das andere Sperrräderpaar mit den Klinkenscheiben
in Eingriff kommt. Wenn die Übersetzung vom Schwingarm 7 auf die Vorgelegewelle
vergrößert werden soll, wird die Wandermutter auf dem Schwingarm vom Drehpunkt fortbewegt,
indem man denjenigen Bowdenzug betätigt, der die Klinke 37 in das Sperrad 35 einlegt.
Dann wird während der einen Halbschwingung des Armes 7 die Klinke das Sperrad fortschalten,
das seinerseits über die Welle 8, Kegelradpaar 34, 3-5 und Schraubenspindel 12 die
Wandermutter verschiebt.
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Wenn die Übersetzung verkleinert werden soll, wird der andere Bo-,,vdenzug
betätigt, so daß die entgegengesetzt gerichtete Klinke ihr Sperrad im entgegengesetzten
Sinne antreibt und dadurch die Wandermutter dem Drehpunkt des Armes 7 nähert.
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Beschädigungen dadurch, daß die Schraubenspindel 12 in den Endstellungen
der Wandermutter noch weiter gedreht wird, werden durch die Anschläge41,42 verhindert,
die in den Endlagen der Wandermutter die Klinken ausheben.
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Der Hub der Klinken 17 bei kleinstem Abstand der Mutter i i vom Drehpunkt
des Schwingarmes ist so klein, daß bei dieser Stellung die Klinken nicht mehr hinter
die Sperrzähne greifen können. In dieser Stellung ist die Vorgelegewelle i9 also
abgeschaltet.
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Wenn die Wandermutter ihren größten Abstand vom Drehpunkt des Armes
7 hat, ist die Drehzahl des Rades 25 ganz oder annähernd gleich der des Rades 27,
so daß die Kupplung 30 stoßfrei vom Zahnrad 25 entkuppelt und mit dem Zahnrad
37 gekuppelt werden kann, worauf der Antrieb nun unmittelbar über die Kurbelwelle,
ohne Vermittlung der mit einstellbarer Geschwindigkeit gedrehten Vorgelegewelle,
erfolgt.
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Die 'Vorrichtung stellt also ein Getriebe mit stetig veränderlicher
Übersetzung dar, bei dein der Antrieb von der Kleinstgeschwindigkeit bis zur Höchstgeschwindigkeit
über die Vorgelegewelle und nach Erreichung der Höchstgeschwindigkeit unmittelbar
über die Kurbelwelle erfolgt.
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Die Vorrichtung gestattet, auch langhubige Dieselmotoren auf Kurbelwellen
von kleinem Kurbelradius arbeiten zu lassen.