DE625005C

DE625005C - Stufenlos regelbares Wechselgetriebe

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Publication number: DE625005C
Application number: DEE39412D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-06-20
Filing date: 1929-06-18
Publication date: 1936-02-05
Also published as: GB313969A; US1859502A; FR676900A

Description

Die Erfindung betrifft ein veränderliches Getriebe, bei welchem das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Wellen (treibende und getriebene Welle) stufenlos geändert werden kann, wobei das Drehzahlverhältnis 1:1 bei gleichem Drehsinn der beiden Wellen in den Regelbereich eingeschlossen ist. Es wurde nun schon vorgeschlagen, nach Erreichen dieses Drehzahlverhältnisses durch besondere Kupp-

hingen eine direkte Übertragung der Kraft bzw. des Drehmomentes zwischen den beiden Wellen zu bewirken, damit das Getriebe entlastet ist und nicht der Abnützung unterliegt; gleichzeitig werden durch eine solche Kupplung die Reibungsverluste im Getriebe vermieden. Eine derartige direkte Übertragung ist besonders bei Kraftfahrzeugen wichtig, da mehr als 90°/o der gesamten Laufzeit des Wagens mit dem direkten Gang gefahren wird.

Solche besondere Kupplungen zur Erzielung einer direkten Übertragung haben den Nachteil, daß zum Zweck ihrer Betätigung die Kraftübertragung zwischen den beiden Wellen unterbrochen werden muß, was vom Fahrer eines Wagens ebensoviel Geschicklichkeit erfordert, als das Schalten normaler Stufengetriebe, und in anderen Fällen, bei denen es auf einen ununterbrochenen Antrieb ankommt, ist ein solches Verfahren überhaupt nicht anwendbar.

Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, hat man. schon versucht, eine Lösung der Art zu finden, daß das auf die Übersetzung 1:1 eingestellte Getriebe als Ganzes ohne Relativbewegungen im Inneren umlaufen kann und somit eine direkte Kraftübertragung ergibt. Zur Lösung derselben Aufgabe ist erfindungsgemäß die im Anspruch gekennzeichnete und nachstehend an Ausführungsbeispielen erläuterte Anordnung getroffen worden.

Das Wesentliche besteht im Zusammenbau mehrerer, und zwar wenigstens zweier Umlaufgetriebe, von denen mindestens eines ein Schwenkrollenreibgetriebe ist, die im Falle von zwei Getrieben in Hintereinanderschaltung, im Falle von mehr als zwei Getrieben in teilweiser Hintereinanderschaltung und Parallelschaltung angeordnet sind.

Ein weiteres wesentliches Moment besteht darin, daß die Teile des Getriebes, die bei anderen Übersetzungsverhältnissen als das Dreh-Zahlverhältnis 1:1 zur Aufnahme eines Reaktionsmomentes festgehalten werden müssen, so ausgewählt und zu einem Glied zusammengefaßt sind, daß das auf dieses Glied wirkende Gesamt-

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moment bei Einstellung der'Übersetzung auf annähernd ι: ι verschwindet und daher das Glied freigegeben werden kann. Hierbei wird sich der Umlauf des Getriebes als Ganzes, gegebenenfalls unter Wechsel der Drehrichtung anderer zusammengekoppelter Teile einstellen. Es sind ferner Brems- oder Sperrvorrichtungen vorgesehen, welche die Teile an der Drehung hindern, sobald das Getriebe mit dem ίο von ι: ι verschiedenen Drehzahlverhältnis arbeiten soll. Die Bremsvorrichtungen können auch durch das Reaktionsmoment selbst bewegt werden. In diesem Falle öffnet sich die Bremsvorrichtung und gibt den Reaktionsteil zur ungehinderten Drehung um die Getriebeachse frei, sobald das Drehzahlverhältnis 1:1 eingestellt wird, da ja in diesem Falle das Reaktionsmoment selbst Null, bzw. negativ wird.

Die Abb. 1 bis 9 der Zeichnungen zeigen beispielsweise verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, während dieÄbb.io bis 14 im Schema das Prinzip des Erfindungsgedankens darstellen und zuerst beschrieben werden sollen. Kinematisch betrachtet, ist jedes Zahnräder- oder Reibrädergetriebe nichts anderes als ein kontinuierliches Hebelsystem. Es entspricht einem Getriebe, bei dem sich beide Wellen im selben Sinne drehen, ein einarmiger Hebel, bei welchem sich Kraft und Last» auch in derselben Richtung bewegen. Dies ist in Abb. 10 dargestellt. Der Hebel ist im Punkte drehbar; an seinem oberen Ende Λ greift die Kraft K an, während die Last L im Punkt B angreift. Das Verhältnis des Kraftarmes m zum Lastarm η ist etwa 2:1, somit die Last doppelt so groß wie die Kraft. Im Punkte C greift der Stützdruck oder die Reaktion R an, die im vorliegenden. Falle etwa gleich groß der Kraft K und ihr entgegengesetzt gerichtet ist. Im allgemeinen ist R gleich K minus L. Ändert man das Hebelverhältnis zwischen Kraft- und Lastarm, so gelangt man zur Anordnung nach Abb. ix, in welcher Lastarm gleich Kraftarm geworden ist. Es ist klar, daß in diesem Falle die Reaktion Null wird,, da ja die Last gleich der Kraft ist. Wegen der Reibung in den Gelenken' des Hebels (und beim. Getriebe wegen der Reibung in den Lagern usw.) ist jedoch eine geringe Reaktionskraft R₁ im Punkte C vorhanden, die im Gegensatz zur vorherigen Abbildung im gleichen Sinne wie die Kraft K wirkt. Es folgt daraus, daß_t sobald man den Stützpunkt C losläßt, er sich in der Richtung dieser Reibungskraft R₁ bewegen wird. Der Hebel wird sich dann parallel zu sich selbst . verschieben (Abb.. 12), so daß er sich in seinen Gelenken nicht dreht, sondern nur onit der Last und der Kraft mitbewegt. Beim Getriebe entspricht dies der direkten Übertragung von Antriebs- zur Abtriebswelle, wobei alle Getriebeteile sich gemeinsam um die Getriebewelle drehen, jedoch gegeneinander keine Relativbewegungen ausführen. Es treten daher auch keine Energieverluste auf, und ebenso ist auch jede Möglichkeit einer Abnützung vermieden.

In den Abb. 13 und 14 ist ein Reibscheibengetriebe schematisch und der dazugehörige Hebel .mit Kraft- und Lastarm veranschaulicht. Es bezeichnet α eine Reibscheibe, die auf der treibenden Welle befestigt ist. Konzentrisch mit ihr, jedoch lose drehbar gelagert ist eine zweite Reibscheibe b, welche mit einer Bremstrommel c versehen ist. Zwei Tellerscheibend, d¹ sind mit ihren Zapfen e bzw. e¹ in einem Joch f gelagert. Das Joch f ist verschiebbar auf der Abtriebswelle g gelagert und mit ihr auf Drehung gekuppelt. Wird die Scheibe δ mittels der Trommel c festgehalten oder an einer Drehung im entgegengesetzten Sinne der Drehrichtung der Scheibe α gehindert, so wälzen .sich die Tellerscheiben d, d^so ab, daß (für die gezeigte Stellung des Joches f) ihre Mittelpunkte bzw. ihre Zapfen e, β¹ mit etwa der halben Drehzahl , der Scheibe α um die Getriebewelle umlaufen. Dies entspricht einem Übersetzungsverhältnis von 1:2. Das auf die Scheibe δ wirkende und von der auf die Trommel c wirkenden Bremse aufzunehmende Reaktionsmoment ist dann so groß wie das Antriebsdrehmoment und diesem 9" entgegengesetzt. Die zugehörigen Hebelverhältnisse gehen aus Abb. 14 hervor. Für andere Stellungen des Joches f ergeben sich entsprechend den jeweiligen Hebelarmen von Last und Kraft auch andere Verhältnisse für das Reaktionsmoment zum Antriebsmoment. Es ist ersichtlich, daß beim Verschieben des Joches f nach rechts schließlich die Zapfen e, β¹ über der Scheibe α zu liegen kommen; dann ist der Lastarrn gleich dem Kraftarm, wie in den Abb. n und 12 dargestellt. Das auf die Scheibe δ wirkende Reaktionsmoment wird dann Null, bzw. die Reibungswiderstände sind bestrebt, die Scheibe δ beim Umlauf um die Welle mitzunehmen. Wird die Scheibe δ nun freigelassen, bzw. ist diese nur am Umlauf entgegengesetzt der Scheibe« gehindert worden, so wird sie sich nunmehr um die Welle im gleichen Sinne drehen wie die Scheibe a. Infolgedessen werden dieTellerscheiben aufhören, sich auf der Scheibe δ abzuwälzen, und das ganze Getriebe läuft als ein Block um die Welle um. Es findet dann eine direkte Kraftübertragung ohne jede Be- " wegung innerhalb des Getriebes, daher auch ohne Verluste und ohne Abnutzung statt. Eine Unterbrechung in der Kraftübertragung erfolgte beim Übergang zum direkten Gang nicht, und ebenso kann auch wieder auf ein beliebiges Drehzahlverhältnis heruntergeschaltet werden* ohne daß die Kraftübertragung auch nur für einen Äugenblick unterbrochen werden müßte: durch Festhalten der Scheibe δ werden die

Tellerscheiben d, d¹ wieder zum Abwälzen gezwungen, und sodann kann durch Verschieben des Joches f das gewünschte Drehzahlverhältnis eingestellt werden.

Da sich Reibscheibengetriebe aus anderen Gründen zur Übertragung größerer Kräfte nicht eignen, so sollen nun an Hand der Abb. ι bis 9 praktische Ausführungsmöglichkeiten dieses Erfindungsgedankens gezeigt werden.

Abb. ι zeigt einen Längsschnitt durch ein Getriebe, welches stufenlose Regelung der Geschwindigkeit der Abtriebswelle von dem Übersetzungsverhältnis 1:1 vorwärts bis etwa auf ein Übersetzungsverhältnis 1: 5 von rückwärts gestattet. Abb. 2 zeigt die Bremstrommel der Reaktionsgruppe im Querschnitt. Abb. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Getriebe ähnlich jenem nach Abb. 1 für dieselbe Regelungsfähigkeit, jedoch mit anderer Anordnung der Verbindungen der Elemente der einzelnen Planetengetriebe untereinander. Während in Abb. ι der Käfig des Schwenkrollengetriebes mit der Abtriebswelle verbunden ist, bildet er in der Abb. 3 einen Teil der Reaktionsgruppe.

Abb. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Getriebes, das eine Regelung von dem Übersetzungsverhältnis ι: ι bis etwa 1: 5 nur für den Vorwärtsantrieb gestattet und für Stillstand und Rücklauf mit einer besonderen Rücklaufstufe versehen ist. Abb. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, welche eine Regelung von ι: ι bis etwa 1: 4 vorwärts gestattet, wobei nur zwei Systeme Planetengetriebe ohne zusätzliehe Drucklage verwendet werden. Die Abb. 6 und 7 zeigen eine Bremsvorrichtung für die Reaktionsgruppe im Querschnitt. Diese Bremse ist selbstspannend für eine Drehrichtung, d.h. die Bremse ist geschlossen, solange das Reaktionsmoment nach einer Seite wirkt und öffnet sich selbsttätig, wenn das Reaktionsmoment Null wird oder die Richtung wechselt. Die Abb. 8 und 9 zeigen Querschnitte einer der Bremsvorrichtung nach der Abb. 6 und 7 ähnlichen Anordnung, die jedoch für beide Drebrichtungen selbstspannend ist. Eine Vorrichtung ähnlich der in Abb. 2 gezeigten ist vorgesehen, um die Reaktionsgruppe frei zu lassen, wenn die Übersetzung des Getriebes 1:1 oder nahe 1:1 ist.

Alle Abbildungen zeigen die Getriebe in einer für Motorwagen geeigneten Ausführung, aber es ist ersichtlich, daß die Getriebe auch in anderen Fällen, wo die häufige Verwendung der ι: ι Übersetzung einen direkten Eingriff wünschenswert macht, verwendet werden können.

In Abb. ι bezeichnet 1 die Antriebswelle und 2 die Abtriebswelle (die Bezeichnungen Antriebs- und Abtriebswelle beziehen sich auf den Fall, daß der Motor den Wagen treibt, im Falle der Wagen den Motor treibt, was etwa beim Bremsen oder Bergabfahren des Wagens eintreten kann, wäre 2 die Antriebswelle und ι die Abtriebswelle). Das Getriebe besteht aus drei Sätzen von Planetengetrieben, zwei davon (4-5-8 und io-ii-rz) mit festem Übersetzungsverhältnis und eines (16-17-18) mit veränderlicher Übersetzung. Die Getriebe mit festem Übersetzungsverhältnis bestehen aus je einem Satz von Kugeln 4 bzw. 10, weiche auf je einem inneren Laufring 8 bzw. 11 und einem äußeren Laufring 5 bzw. 12 in je einem Käfig 3 bzw. 9 abrollen. Das veränderliche Getriebe besteht aus einem Satz von mehreren Rollen 18, welche zwischen den beiderseitigen Laufringen 16 und 17 schwenkbar angeordnet sind. Die Lagerung und Führung der Rollen erfolgt in der Weise, daß die Rollen um eine in ihrer jeweiligen Laufebene durch ihren Mittelpunkt gehende schrägliegende Achse frei schwenkbar sind. Die Rollen 18 sind hierzu mittels sphärischer Kugellager 20 drehbar auf den Achsen 19 der Joche gelagert und werden durch schräg zu einer getriebeachsensenkrechten Ebene liegende Lenker 21 beiderseits geführt. Die Joche aller Rollen sind in dem gemeinsamen Käfig 24 drehbar gelagert und werden gemeinsam durch" die Muffe 23 bewegt, mit welcher jedes Joch durch eine Lasche 22 verbunden ist. Die Muffe 23 gleitet auf einem zylindrischen Ansatz 24' des Käfigs 24 und wird durch eine Gabel 34 gesteuert. Der Käfig 24 selbst ist mit dem Flansch 31 der Abtriebswelle 2 fest verbunden und durch die Nabe 25 auf der Zwischenwelle 6 frei drehbar gelagert.

Der Außenring 5 des ersten Planetengetriebes ist mit der Zwischenwelle 6 fest verbunden und gegen axiales Verschieben gesichert. Am anderen Ende trägt diese Welle mittels Keil auf Drehung verbunden und durch eine Spannschraube 30 in der Längsrichtung gesichert die selbsttätige Anpreßvorrichtung 27-28. Alle anderen Getriebeelemente sind lose drehbar und Iängsverschieblich auf der Welle 6 gelagert und untereinander wie folgt verbunden: der Innenring 8 des ersten Planetensatzes ist mit dem Käfig 9 des zweiten Planetensatzes, der außen eine Bremstrommel 49 trägt, fest verbunden. Der Innenring 11 des zweiten Planetensatzes ist mit dem Käfig 3 des ersten Planetensatzes fest verbunden, der seinerseits durch den gehäuseartigen Fortsatz 7 mit der Antriebswelle 1 mit dieser verbunden ist. Zwischen den beiden Innenringen 8 und 11 befindet sich das Drucklager 15. Der Außenring 12 des zweiten Pianetensatzes ist an dem Laufring 16 des veränderlichen Satzes befestigt, oder er ist mit diesem, wie auf der Zeichnung, aus einem Stück hergestellt; beide zusammen sind lose drehbar auf der Welle 6 gelagert. Der Laufring 17 des veränderlichen Satzes ist durch die zwischen Schrägflächen gelagerten Anpreß-

• kugeln 26 nut der Welle 6 aukDrehung verbunden.

Die Bremstrommel 49 ist von dem Band 13 mit dem Bremsbelag 14 umgeben (Abb. 2). . · 5 Das Bremsband 13 ist mit einem Ende an einen Bolzen 76 festgemacht. Mittels des anderen Endes kann das Band durch einen Hebel 44 gespannt werden. Eine in einem Gehäuse 45.-46 gelagerte Feder 47 drückt auf den Hebel 44 und spannt das Bremsband 13. Der Hebel 44 kann entgegen der Wirkung der Feder 47 gehoben und die Bremse geöffnet werden, und zwar entweder durch. Betätigung des Pedals 129 mittels des Hebels 130 oder durch die Schaltstange 35. Die Stange 35 wird durch den Verstellhebel 41-40 mittels der Kulisse 39 verschoben. Auf der Stange 35 lose verschiebbar ist die Nabe 38 der Gabel 34, die von einer Feder 37 gegen einen Bund 42 der Stange 35 gedruckt wird. In Abb. 1 ist die Stange 35 in der Lage gezeichnet, die dem Übersetzungsverhältnis ι: ι der beiden Wellen entspricht. Wird der Hebel 41-40 und damit die Stange 35 noch weiter nach links bewegt, so wird die . 25 Feder 37 zusammengedrückt, da die Nabe 38 •und die Gabel 34 sich nicht weiter verschieben können. Die Stange 35 wird in die in der Abb. 1 gestrichelt gezeichnete Lage bewegt, hebt dabei mittels der Schrägfläche 43 den Hebel 44 gegen die Feder 47 und öffnet dabei die Bremse, Das ganze Getriebe ist im Gehäuse 32 und Deckel 36 eingeschlossen, die Verstellhebel sind im Deckel 36 gelagert.

Die Arbeitsweise des Getriebes ist folgende: Wenn die Bremse geschlossen ist, steht die Reaktionsgruppe tind daher der Käfig 9 und der Laufring 8 still. Der Käfig 3 bewegt sich mit der Motordrehzahl und zwingt den Laufring 5 mit einer höheren als der Motordrehzahl zu laufen. Bei den in Abb. 1 gezeigten Größenverhältnissen müßte er mit etwa 1,7 fächer Motordrehzahl laufen. Alle Teile, die mit dem Ring 5 verbunden sind, laufen mit dieser höheren Geschwindigkeit, das sind die Welle 6, die Anpreßvorrichtung 26-27-28-29-30 und der Laufring 17. Im zweiten Planetensatz läuft der Innenring 11 mit Motordrehzahl, der Käfig 9 steht still, die "Kugeln 10 drehen sich am Ort, * und der Außenring 12 läuft in umgekehrter Drehrichtung mit verminderter Umdrehungszahl (im gezeichneten Fall mit etwa 0,7 der Motordrehzahl). Der mit dem Außenring 12 verbundene Laufring 16 läuft also gleichfalls mit 0,7 fächer Motordrehzahl in umgekehrter Drehrichtung. Die Rollen 18 des veränderlichen Getriebes laufen entsprechend dem Geschwindigkeitsunterschied in den Punkten, in welchen sie die Laufringe 16 und 17 berühren. In der in Abb. 1 gezeichneten Stellung wird der Rollenmittelpunkt und damit der Rollenkäfig 24 mit der Motordrehzahl im gleichen Sinne bewegt.

Durch Verschwenken der Rollen gegen die andere Endstellung wird bewirkt, daß die den Rollen durch den Laufring 17 mitgeteilte Vorwärtsgeschwindigkeit verringert wird, während gleichzeitig die durch den Laufring 16 mitgeteilte Rückwärtsgeschwindigkeit erhöht wird. Dadurch, sinkt die Geschwindigkeit des Rollenmittelpunktes (und damit des Käfigs 24), bis die von den beiden Laufringen 16 und 17 an die Rollen mitgeteilten, entgegengesetzten Geschwindigkeiten gleich groß sind. In diesem Augenblick steht der Rollenmittelpunkt und damit der Käfig und die Abtriebswelle still. Werden die Rollen noch weiter verschwenkt, so überwiegt die den Rollen mitgeteilte Rückwärtsgeschwindigkeit. Die Rollenmittelpunkte und damit die Abtriebswelle laufen entgegengesetzt der Motordrehrichtung um.

In ähnlicher Weise, wie sich die Geschwindigkeiten in den Rollen des veränderlichen Getriebes^ zusammensetzen, setzen sich die Reaktionsmomente in der Reaktionsgruppe zusammen. Das Reaktionsmoment des Laufringes 8 ist in der Richtung der Motordrehung. Das Reaktionsmoment des Käfigs 9 ist entgegengesetzt der Motordrehung, da der Außenring 12 der treibende und der Innenring 11 der getriebene Teil ist. Wenn sich die Rollen in der 1:1 Stellung befinden, sind die beiden Reaktionsmomente gleich groß. Werden die Rollen im Sinne geringerer Geschwindigkeiten versteht, so wird ihr Laufkreis auf dem Ring 16 größer, dagegen auf dem Ring 17 kleiner. Das Drehmoment auf dem Ring 16 wird größer, dagegen auf dem Ring 17 kleiner (konstantes Drehmoment auf der Abtriebswelle vorausgesetzt), und daher überwiegt in der Reaktionsgruppe das Drehmoment des Käfigs 9, entgegengesetzt der Motordrehrichtung. Wird die Reaktionsgruppe an dieser Drehung nicht gehindert, so überträgt das Getriebe keine Kraft, die Abtriebswelle bleibt beim geringsten Widerstand stehen, und die Bremse der Reaktionsgruppe kann daher auch als Kupplung verwendet werden. Dies ist in Abb. 2 dargestellt, und es ist ersichtlich, daß durch Niedertreten des Pedales 129 mittels der Zugstange 131 und des Hebels 130 die Bandbremse geöffnet werden kann.

Wird in der 1:1 SteEung der Rollen 18 die Bremse geöffnet, so wirken auf die Reaktionsgruppe nur die Reibungswiderstände, da die Reaktionsmomente sich das Gleichgewicht halten. Diese Reibungsmomente werden die Reaktionsgruppe in Bewegung versetzen im Sinne der Motordrehung. Sobald die Reaktionsgruppe Motorgeschwindigkeit erreicht hat, ist jede Ursache für eine höhere Geschwindigkeit des Laufringes 5 und für das Verkehrtlaufen des Laufringes 12 verschwunden, und diese beiden Ringe laufen nun auch mit Motorgeschwindigkeit und im Sinne der Motordrehung um. Da

auch die Laufringe 16 und 17 sich nicht mehr gegeneinander bewegen, sondern mit gleicher Geschwindigkeit in gleicher Richtung umlaufen, so drehen sich auch die Rollen 18 nicht mehr um ihre Achsen 19, sondern es werden nur ihre Mittelpunkte samt dem Käfig 24 mit Motorgeschwindigkeit weiterlaufen. Im ganzen Getriebepaket findet also keine Relativbewegung der Teile gegeneinander mehr statt, obwohl die Kraftübertragung von der Antriebswelle 1 zur Abtriebswelle 2 auch weiter dauernd durch das Getriebe erfolgt. Aber da das ganze Getriebe als Block umläuft, so sind keine Verluste, keine Erwärmung und keine Abnutzung vorhanden. Es findet also keine Unterbrechung in der Kraftübertragung Von der Antriebswelle zur Abtriebswelle statt, und die Kontinuität der Getrieberegelung erstreckt sich somit auch auf den direkten Eingriff. Daher kann auch die Regelung von direktem Eingriff auf irgendeine andere Geschwindigkeit ohne Schwierigkeiten erfolgen, nämlich wie folgt: Wird der Hebel 41 aus seiner 1:1 Endstellung gegen eine niedere Geschwindigkeit bewegt, so wird zuerst die Bremsfeder 47 freigegeben, um das Bremsband 13 zu spannen, und die Bremse wird geschlossen. Die Reaktionsgruppe steht still, die Laufringe 16 und 17 laufen in entgegengesetzter Richtung um, die Rollen 18 drehen sich auf ihren Achsen, ohne daß zunächst das Übersetzungsverhältnis geändert wird. Erst wenn durch Weiterbewegen des Hebels 41 die Rollen 18 aus ihrer 1:1 Stellung in eine andere Stellung verschwenkt werden, wird das Über-Setzungsverhältnis entsprechend geändert. Das Getriebe könnte auch dazu verwendet werden, Übersetzungen höher als 1:1 zu erreichen, d. h. die Abtriebswelle schneller als die Antriebswelle umlaufen zu lassen. Man braucht zu diesem Zweck die Rollen nur von der 1:1 Stellung aus noch weiter so zu verschieben, daß der Laufkreis der Rollen auf dem Ring 17 größer wird, als es der 1: X Stellung entsprochen hatte. Das Reaktionsmonient der Trommel 49 wird in diesem Falle negativ, d. h. es ist im selben Sinne gerichtet wie die Motordrehung.

Abb. 3 zeigt eine andere Anordnung von drei

Planeten-Getriebesätzen auf einer gemeinsamen Welle, welche jedoch genau dieselben Reguliereigenschaften ergibt, wie das in Abb. 1 gezeigte Getriebe. Mit den auf der Zeichnung gezeigten Größenverhältnissen würde die Geschwindigkeit der Abtriebswelle von direktem Eingriff vorwärts über Null bis etwa */„ der Motordrehzahl rückwärts regelbar sein. Die Antriebswelle 1 trägt an ihrem vorderen (motorseitigen) Ende die Anpreßvorrichtung 50-51-52, welche in der Längsrichtung durch die Schraube 72 einstellbar ist. Federn für anfängliche Anpressung sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Der Druckring 52 ist mit dem Laufring 53 fest verbunden, jedoch lose drehbar und längsverschieblich auf der Welle i. Am anderen Ende trägt die Welle 1 fest mit ihr verbunden und gegen Längsverschieben durch den Bund 67 gesichert den Laufring 66 des Kugelplanetengetriebes 63-64-65-66. Die beiden Laufringe 55 und 57 und der Käfig 59 des veränderlichen Getriebes sind lose drehbar und längsverschieblich auf der Welle ι gelagert. Der Laufring 55 ist mit der zweiten Laufbahn 54 des Kugelplanetengetriebes 53-54-73 fest verbunden, bzw. auf der Zeichnung aus einem Stück dargestellt. Der Käfig 73 der Kugeln 54 ist mit dem Käfig 59 fest verbunden. Der Käfig 59 ist an seinem vorderen Ende durch die Scheibe 75 auf der Welle ι lose drehbar gelagert. Der Laufring 57 ist mit dem Käfig 64 durch den Keil 61 verbunden und mit ihm gemeinsam lose drehbar auf der Welle 1. Der Laufring 57 überträgt die axiale Pressung durch das Drucklager 62 auf den äußeren Laufring 63. Die Abtriebswelle 2 ist durch den Flansch 68 mit dem Außenring 63 auf Drehung fest verbunden. Die Welle 1 ist an ihrem vorderen Ende direkt im Gehäuse, am anderen Ende 74 in einer Bohrung der Welle 2 gelagert. Das Verstellen der Rollen 56, welche auf den Achsen der Joche 58 drehbar gelagert sind, erfolgt durch die Muffe 71 mittels der Verbindungslaschen 70. Die Muffe 71 kann in gleicher Weise wie bei der Anordnung nach Abb. 1 mittels eines (nicht dargestellten) in eine Ringnut 71' der Muffe 71 eingreifenden Hebels verschoben werden. Die Bandbremse 13-14 wirkt auf die Verbundenen Käfige 59-73, welche die Reaktionsgruppe darstellen.

Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn die Reaktionsgruppe durch die Bremse festgehalten wird, so drehen sich die Kugeln 54 in ihrem. Käfig 73 an Ort (ohne umzulaufen); dadurch muß der Laufring 55 entgegengesetzt der Motordrehung der Welle 1 umlaufen. Die Rollen 56 erteilen daher dem Laufring 57 eine Drehung im gleichen Sinne wie die Welle 1, deren Geschwindigkeit von der Rollenstellung abhängt. Der Innenring 66 läuft mit Motordrehzahl um, und wenn der Käfig 64 durch den Laufring 57 gleichfalls mit Motordrehzahl angetrieben wird, so muß auch der Außenring 63 mit Motordrehzähl umlaufen. Das Drucklager 62 steht dann still. Wenn das Kugelgetriebe 53-54 nach Art eines normalen Drucklagers gebaut ist, so müssen die Rollen 56 in eine horizontale Lage gebracht werden (d. h. ihre Rotationsachsen müssen senkrecht zur Getriebeachse stehen), damit der Laufring 57 mit Motordrehzahl umläuft und die Übersetzung 1:1 erreicht wird. In diesem Fall sind die Reaktionsmomente, die einerseits von den Kugeln 54 auf ihren Käfig 73 im Sinne der Motordrehung und anderseits

von den Rollen 56 auf ihren Käfig 59 entgegengesetzt der Motordrehung ausgeübt werden gleich groß und heben sich daher nach außen hin auf. Die Reaktionsgruppe ist daher nach öffnen der Bremse 13-14 nur den Reibungsmomenten unterworfen, die sie mit der Welle mitdrehen. Der Laufring 55 vermindert im gleichen Maß seine entgegengesetzte Umlaufgeschwindigkeit und beginnt dann gleichfalls mit der Welle χ umzulaufen, bis schließlich der Käfig 59 und der Laufring 55 die Motordrehzahl, erreichen. Die Geschwindigkeit des Laufringes 57 der schon vorher Motordrehzahl hatte, wird dadurch in keiner Weise berührt, so daß die Abtxiebswelle nach wie vor mit der Übersetzung 1:1 umläuft. Nach Erreichen der Motordrehzahl durch die den Käfig 59 und den Laufring 55 umfassende Reaktionsgruppe läuft das ganze Getriebe als Block um und bildet eine direkte starre Kupplung, zwischen den beiden Wellen 1 und 2. Das Öffnen der Bremse 13-14 im Falle der 1:1 Übersetzung kann in ganz gleicher Weise bewirkt werden, wie für Abb. ι gezeigt wurde.

Die in Abb. 3 gezeigte Stellung der Rollen 56 entspricht dem Rücklauf der Abtriebswelle 2. Beim Verstellen der Rollen gegen die horizontale Lage zu, wird zunächst die Geschwindigkeit der Abtriebswelle auf null vermindert,-um sodann im Sinne der Motordrehung allmählich bis auf die Motorgeschwindigkeit zuzunehmen. Werden die Rollen 56 über die horizontale Lage hinausbewegt, so läuft die Abtriebswelle schneller um als die Antriebswelle, und das Reaktionsmöment der Käfiggruppe 59-73 wird negativ.

Abb. 4 stellt eine Ausführungsfdrm dar, bei welcher nur zwei Planetensysteme (eines mit fester und eines mit veränderlicher Übersetzung) für die Vorwärtsgeschwindigkeiten Verwendet werden. Die Geschwindigkeitsregelung erfolgt vorwärts von 1:1 bis etwa 1:5 als !geringste Geschwindigkeit. _s Die Rollen 78 sind in der dieser geringsten Geschwindigkeit entsprechenden Lage dargestellt. Ein Stillstand der Abtriebswelle 2 kann nur durch öffnen der auf die Reaktionsgruppe wirkenden Bremse erzielt werden. Für den Rücklauf ist eine Umkehrstufe vorgesehen, wodurch die Regelung der Rückwärtsfahrt in denselben Grenzen möglich ist wie für die Vorwärtsfahrt. Für die Betrachtung der Arbeitsweise bei der Vorwärtsfahrt und bei direktem Gang kann daher von dem Rücklauf abgesehen werden. Die Antriebswelle' 1 bewegt den Laufring 77 mittels der Anpreßvorrichtung 50-51 mit der Motordrehzahl und in derselben Richtung. Ist die Bremse 13-14 geschlossen und daher die fest miteinander verbundenen Käfige 8i^:83, welche die Reaktionsgruppe bilden, stillstehend, so muß der Laufring 79 entgegengesetzt der Welle 1 umlaufen, wobei seine Geschwindigkeit von der ■ Stellung der Rollen 78 in bekannter Weise bestimmt wird. Durch das Planetengetriebe 79-84-85 mit fester Übersetzung wird diese Bewegung des inneren Laufringes wieder umgekehrt, und der Außenring 85 muß daher im Sinne der Motordrehung umlaufen. Im Planetensatz 84-85 findet eine Reduktion der Geschwindigkeit statt, so daß der Außenring 85 nur dann mit Motorgeschwindigkeit umläuft, wenn in dem veränderlichen Satz 77-78-79 eine gleich große Geschwindigkeitserhöhung erfolgt. Dies ist dann der Fall, wenn, wie in der Zeichnung dargestellt ist, die Rollenlaufebene sich in der gestrichelt gezeichneten Lage befindet. Für die Vorwärtsfahrt ist der Laufring 85 starr mit dem Flansch 91 der Abtriebswelle 2 verbunden. Die axiale Pressung wird von dem Laufring 85 durch die Kugeln 86 auf den mit ihm starr verbundenen Laufring 88 übertragen, der seinerseits die Pressung mittels des Drucklagers 90-89 und der Einstellschraube 97 auf die Welle 1 überträgt. Das Drucklager 90 läuft mit dem Unterschied der Drehzahlen der Antriebs- und Abtriebswelle. In der Stellung 1:1 der Rollen 78 heben sich die Reaktionsmomente auf die Käfige 81 und 85 gegenseitig auf, ähnlich wie für die Anordnung in Abb. 3 gezeigt wurde. Das Öffnen der Bremse 13-14 hat auch hier zur Folge, daß die Reaktionsgruppe nur den Reibungsmomenten unterliegt und daher mit der Welle 1 umläuft. Sobald sie Motorgeschwindigkeit erreicht hat, findet keinerlei Relativbewegung der Getriebeteile gegeneinander mehr statt, und das Getriebe bildet eine direkte Kupplung zwischen den beiden Wellen r und 2. Die „Abtriebswelle ist in direkter Verbindung mit dem Laufring 88, welcher so lange mit dem Laufring 85 starr gekuppelt ist, als der Käfig 87 des Drucklagers 86 · mit dem Ring 85 auf Drehung gekuppelt ist. Dies wird durch die verschiebbare Muffe 92 erreicht, welche durch die Klauen 93 mit dem Käfig 87 auf Drehung dauernd gekuppelt ist, Auf dem rohrförmigen Fortsatz 91 der Welle 2 ist die Muffe 92 frei verschiebbar und drehbar angeordnet. In der in Abb. 4 gezeichneten Stellung greifen die Klauen der Muffe in entsprechende Zähne 94 des Laufringes 85. Dadurch ist der Käfig 87 gezwungen, mit dem Ring 85 umzulaufen, und es muß daher auch der andere Laufring 88 mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen. Wird die Muffe zurückgezogen, ο daß die Klauen 95 die Zähne 94 des Ringes 85 freigeben, so läuft der Käfig 87 mit der halben Geschwindigkeit des Ringes 85 um, und der aufring 88 und damit die Welle 2 werden stillstehen. Dies entspricht der Leerlaufstellung. Wird die Muffe noch weiter bewegt, so daß die Klauen 95 der Muffe 92 mit den Klauen 96 des Gehäuses 99 in Eingriff kommen, so muß

der Käfig 87 stillstehen -und der Laufring 88 in entgegengesetzter Richtung als der Ring 85 umlaufen. Dies entspricht der Rückwärtsfahrt.

In Abb. 5 ist eine Kombination zweier Planetengetriebesätze dargestellt, welche eine Geschwindigkeitsregelung einschließlich des Übersetzungsverhältnisses 1:1 gestattet, ohne daß dabei eine Bewegungsumkehr innerhalb des Getriebes stattfindet. Die Motorwelle 1 trägt auf dem .Flansch 102 festgeschraubt das Schwungrad 104, das seinerseits mit dem Käfig 105 fest verbunden ist. Die Käfignabe 106 ist auf der Welle 101 lose gelagert, und die Bolzen 107 tragen die auf ihnen drehbaren Rollen 108. Der Außenring 109 ist mit der Welle 101 fest verbunden, der innere Laufring 110 ist auf dieser Welle lose drehbar, frei beweglich in der Längsrichtung und mit dem Laufring in des veränderlichen Getriebes fest verbunden. Der andere Laufring 112 des regelharen Getriebes ist durch die Anpreßvorrichtung 126-127-128 mit der Welle 101 verbunden. Der Käfig 124 der Rollen 113 ist mit dem Flansch 116 der Abtriebswelle 2 fest verbunden. Die Rollen 113 sind in bekannter Weise drehbar auf den Achsen 114 der verstellbaren Joche gelagert und die gemeinsame Verstellung der Rollen erfolgt in gleicher Weise, wie dies für Abb. 1 gezeigt wurde, mittels Laschen 115 und der Muffe 121. Werden die beiden Laufringe 110-111, welche die Reaktionsgruppe bilden, durch die Bremse 13-14 an der Drehung gehindert, so müssen der Laufring 109 und damit die Welle 101 und der Laufring 112 mit einer höheren Geschwindigkeit als die Motorwelle, jedoch in gleicher Richtung umlaufen. Durch die Rollen 113 wird diese Geschwindigkeit vermindert in einem Verhältnis, das von der Rollenstellung abhängt. Die in der Zeichnung dargestellte Lage der Rollen 113 ergibt die Übersetzung ι: 1, wenn die Durchmesser der Berührungskreise in den Punkten ττοα, 123 einerseits und in den Punkten 109«, 125 andererseits wechselweise gleich sind. Wird die Reaktionsgruppe 110-111 freigegeben, so wird infolge der Reibungsmomente nach kurzer Zeit sowohl die Reaktionsgruppe als auch die Welle 101 mit den Laufringen 109 und 112

mit Motorgeschwindigkeit umlaufen. Die' in den Punkten ixoa, 123 ausgeübten Drehmomente sind gleich groß und entgegengesetzt. Das Drehmoment in 123 ist entgegengesetzt der Motordrehung, also ein positives Reaktionsmoment. Das Drehmoment in ττοα ist im Sinne der Motordrehung also ein negatives Reaktionsmoment. Die Reibungsmomente sind im Sinne der Motordrehung also gleichfalls negative Reaktionsmomente. Das Drehmoment in ττοα ist kleiner als das Drehmoment in 123 für alle Stellungen der Rollen, die der Welle 2 eine verringerte Geschwindigkeit erteilen. Das Reaktionsmoment der Gruppe 110-111 ist daher positiv, d. h. der Motordrehung entgegengesetzt. Das Reaktionsmoment der Gruppe 110-111 auf 6s die Bremse ist die Summe der drei Drehmomente und daher null, bevor die Rollen die ι: ι Stellung erreichen, und zwar um so eher, je größer das Reibungsmoment ist. Ist das Reibungsmoment 5°/₀ des gesamten Motordrehmomentes, so wird das Reaktionsmoment null bereits für eine Geschwindigkeit der Welle 2 von nur 0,95 der Motordrehzahl. Wird in dieser Stellung - die Bremse geöffnet, so tritt 1:1 Übertragung ein. Wird das Reibungsmoment annähernd konstant gehalten, bespielsweise 5% des maximalen Motormomentes, so bedeutet dies 2O°/₀ bei ¹Z₄ Motorleistung. Es wird also bei ¹Z₄ Motorleistung schon bei einer Geschwindigkeit der Abtriebswelle von nur 0,8 der Motordrehzahl das Reaktionsmoment null, und falls die Bremse 13-14 geöffnet wird, erfolgt die Übertragung 1:1 zwischen beiden Wellen. Wird die Bremse, welche auf die Reaktionsgruppe wirkt, nach Art der Abb. 6 und 7 ange- ordnet, so erfolgt das Freigeben der Reaktionsgruppe selbsttätig, sobald das Reaktionsmoment null oder in geringem Ausmaß negativ wird. Dagegen wird die Bremse selbsttätig geschlossen, wenn das Reaktionsmoment positiv wird. Zu diesem Zweck ist das eine Ende des Bremsbandes 13 mit dem Bolzen 132 des Hebels 134 und das andere Ende mit dem Bolzen 133 verbunden. Der Hebel 134 ist durch die Stange 135 drehbar und in der Umfangsrichtung der Bremstrommel 83 verschwenkbar gelagert. Dreht sich die Bremstrommel 83 im Sinne des Pfeiles 138, so wird das Bremsband 13-14 im gleichen Sinne mitgenommen und der Winkelhebel 134-135 im Sinne des Pfeiles 150 verdreht, so daß ein Anspannen des Bremsbandes erfolgt. Dabei gleitet die Stange 135 frei in der Bohrung des drehbaren Teiles 136. Die Reaktionsgruppe (81-83 der Abb. 4) wird für alle positiven Reaktionsmomente (im Sinne des Pfeiles 138 Abb. 6) selbsttätig gebremst und an der Drehung gehindert. Sobald die Bremstrommel ihre Drehrichtung umkehrt, sich also im Sinne des Pfeiles 139 bewegen will, wird sie dasJBremsband 13-14mitnehmen, wobei der Winkelhebel 134-135 im Sinne des Pfeiles 151 verdreht wird. Dadurch wird das Bremsband verlängert, also die Bremse geöffnet. Der drehbare Führungsteil 136 der Stange 135 erreicht dabei die Lage 136' (Abb. 7). Abb. 6 zeigt im übrigen den Rollenkäfig 81 der Abb. 4 mit den Rollen 78 in ihren schwenkbaren Jochen 58 in Endansicht. Die Verstellaschen 70 sind der Einfachheit halber weggelassen. Das selbsttätige Bremsen der Reaktionsgruppe durch iao das Reaktionsmoment kann auch in beiden Bewegungsrichtungen erfolgen, wie dies in

den Abb. 8 und 9 gezeigt ist. Die beiden Enden des Bremsbandes tragen je eine Backe 140-141, welche mittels der Gelenke 143 bzw. 143 und der Kniehebel 144 bzw. 145 miteinander verbunden sind. Auf dem mittleren Gelenk 146 des Kniehebels befindet sich eine' Rolle 147, welche mit den schrägen Führungen 149-150 des Anschlages 148 zusammenarbeitet. Dreht sich die Trommel 83 in einer von beiden Richtungen, beispielsweise im Sinne des Pfeiles 138, so.. wird die Rolle 147 von der Führung 149 heruntergedrückt, das Kniehebelgelenk dadurch gespannt und die Bremse geschlossen. Genau dasselbe tritt beim Umlauf in umgekehrter Richtung ein. Wird hingegen die Rolle 147 in den Winkel der Führungen 149-150 gedrückt, so wird dadurch das Kniegelenk gestreckt und die Bremse geöffnet. Dies kann in gleicher Weise erfolgen, wie es in Abb. 1 und 2 für den Bremshebel 44 dargestellt ist. Abb. 9 zeigt den Kniehebel in der gestreckten Lage, in die er durch das abgeschrägte Ende der Schubstange 35 gehoben worden ist.

Die in den Abbildungen 6 bis 9 beschriebene selbsttätige Bremsung der Reaktionsgruppe kann auf eine der beschriebenen Getriebearten angewendet werden.

Claims

Patentanspruch:

Stufenlos regelbares Wechselgetriebe, dessen Übersetzungsbereich das Verhältnis ι: ι in sich schließt und bei diesem Verhältnis als Ganzes ohne Relativbewegungen im Inneren umlaufen kann, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Umlaufgetriebe, Von denen mindestens eines ein Schwenkrollenreibgetriebe ist, zusammengebaut sind (in Hintereinanderschaltung bei nur zwei Getrieben und'in teilweiser Hintereinander- und Parallelschaltung bei mehr als zwei Getrieben), und daß die Teile, die bei anderen Übersetzungsverhältnissen als ι; ι zur Aufnahme eines Reaktionsmomentes festgehalten werden müssen, so ausgewählt und zu einem Glied zusammengefaßt sind, daß das auf dieses Glied wirkende Gesamtmoment bei Einstellung der Übersetzung auf annähernd 1:1 verschwindet und daher das Glied freigegeben werden kann, wobei sich der Umlauf des Getriebes als Ganzes, gegebenenfalls unter Wechsel der Drehrichtung anderer zusammengekoppelter Teile, einstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen