DE688656C - Geschwindigkeitswechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, bei dem sich auf einer um eine ortsfeste Achse drehenden, treibenden Scheibe zwei gesteuerte, parallel zueinander angeordnete Zahnstangen hin und her bewegen, die auf ein getriebenes Zahnrad je nach der Entfernung der Mittelpunkte der Scheibe und des getriebenen Zahnrades voneinander eine wechselnde Geschwindigkeit übertragen.

Das Getriebe nach der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch zwei sich radial auf der Scheibe senkrecht zu ihrer Längsrichtung aufeinander zu und voneinander fort parallel bewegende und nacheinander ohne Unterbrechung mit dem getriebenen Rad in Eingriff kommende Zahnstangen, so daß in beiden Drehrichtungen Kraftübertragung ermöglicht wird.

Es ist bereits ein stetig veränderliches Geschwindigkeitswechselgetriebe bekannt, bei dem sich auf einer um eine ortsfeste Achse drehenden, treibenden Scheibe zwei parallel zueinander angeordnete Zahnstangen hin und her bewegen. Diese wirken jedoch nicht auf ein gemeinsames getriebenes Rad, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung' geschieht; vielmehr stehen die beiden Zahnstangen je mit einem besonderen Zahnrad in ständigem Eingriff. Jedes dieser Zahnräder erfährt daher eine Hinundherdrehung, die je nach der Entfernung der Mittelpunkte der Scheibe und einer Abtriebswelle voneinander eine wechselnde Geschwindigkeit hat. Damit dennoch ein nur in der einen Richtung wirksamer veränderlicher Antrieb erhalten wird, ist zwischen jedes der beiden Zahnräder und der Abtriebswelle eine Freilaufkupplung eingeschaltet. Infolgedessen wird nur der in der einen Richtung erfolgende Antrieb der beiden Zahnräder weiter übertragen. Darin liegt der Unterschied von der vorliegenden Erfindung. Denn dort steht das Zahnrad nicht stets mit ein und derselben hin und her gehenden Zahnstange in Eingriff, um abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen angetrieben zu werden, sondern es gelangt vielmehr abwechselnd mit den beiden Zahnstangen in Eingriff und wird von diesen stets in der gleichen Drehrichtung angetrieben. Hierdurch wird der Fortfall der Freilaufkupplung ermöglicht, die den Nachteil hat, daß sie die Kraftübertragung nur in einer Drehrichtung ermöglicht.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. ι einen" Grundriß des Geschwindigkeitswechselgetriebes nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Schnitte nach den Linien 2-2 und 3-3 der Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. i,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1,

Fig. 6 und 7 Ansichten von Einzelteilen der Zahnstangenplatte und

Fig. 8 bis 13 schematische Ansichten zur Erläuterung der Wirkungsweise der die veränderlichen Geschwindigkeitskomponenten erzeugenden Triebteile. .

Wie die Zeichnungen, insbesondere die Fig. i, 2 und 3, erkennen lassen, treibt die Antriebswelle 20, die gleichachsig mit der Abtriebswelle 24 angeordnet ist, ein Zahnrad 21, das mit mehreren Planetenrädern 22 eines umlaufenden Trägers 25 kämmt. Die Planetenräder 22 kämmen ihrerseits mit einem Zahnkranz 23, der die Abtriebswelle 24 antreibt.

Der Einfachheit halber sind die verschiedenen Achsen der Getriebewelle mit A, B, C und D bezeichnet.

Der Planetenradträger 25 sitzt auf einer Hohlwelle 26, die ihren Antrieb durch ein Differentialgetriebe 27 erfährt. Diesem werden die veränderlichen Geschwindigkeitskomponenten durch Zahnräder 28 und 29 in der nachstehend beschriebenen Weise erteilt.

Das Zahnrad 128 auf der Triebwelle 20 treibt eine insgesamt mit 127 bezeichnete Steuereinrichtung, die in der Weise die Bewegung der Differentialgetrieberäder 28 und 29 beherrscht, daß hierdurch das Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebswelle bestimmt wird. Wird die Hohlwelle 26 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Triebwelle 20 angetrieben, so führen die Teile des Planetengetriebes -2i, 22 und 23 keine Relativbewegung aus, gerade so, als ob sie miteinander verriegelt wären, und es findet eine unmittelbare Übersetzung im Geschwindigkeitsverhältnis ι : 1 statt.

Wenn die Hohlwelle 26 in derselben Richtung wie die Triebwelle 20 mit einer bestimmten Geschwindigkeit angetrieben wird, .die zwischen Null und der Umlaufgeschwindigkeit der Welle 20 liegt, deren Größe von -den Abmessungen und Zähnezahlen abhängt, wird die Abtriebswelle 24 überhaupt nicht in Umlauf versetzt, so daß das Getriebe sich gewissermaßen in einer Leerlaufstellung befindet. Diese Geschwindigkeit der Hohlwelle wird nachstehend als Leerlauf geschwindigkeit bezeichnet. Übersteigt die Drehzahl der Hohlwelle 26 die Leerlauf geschwindigkeit, so wird die Abtriebswelle 24 in derselben Richtung wie die Triebwelle 20 mit einem Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis in Umlauf versetzt, das von der Geschwindigkeit der Hohlwelle 26 abhängt. Wird aber die Hohlwelle 26 mit einer geringeren Geschwindigkeit in Umlauf versetzt als mit der Leerlaufgeschwindigkeit, so wird die Abtriebswelle-24 in entgegengesetzter Richtung wie die Triebwelle 20 angetrieben; es findet also eine Umsteuerung statt. Stets wird hierbei die .Hohlwelle 26 in der gleichen Richtung wie die Triebwelle 20 in Umlauf versetzt.

Mithin bestimmt die Steuerung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Hohlwelle 26 und der Triebwelle 20 das Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis des Gesamtsystems sowie die Antriebsrichtung der Antriebswelle. Die Hohlwelle 26 wird durch das folgende Triebwerk angetrieben:

Das Zahnrad 128 treibt ein Zahnrad 30 auf einer Welle 129, auf der eine Zahnstangenplatte 32 angebracht ist, die in der nachstehend beschriebenen Weise ein Zahnrad 44 antreibt, das auf das Differentialzahnrad 29 treibt.

Um das andere Differentialzahnrad 28 anzutreiben, kämmt ein auf einer Welle 129 sitzendes Zahnrad 31 mit einem Zahnrad 33 auf einer Nebenwelle 34, die durch Übersetzungsräder 35 und 36 mit einer Welle 38 in Triebverbindung steht. Die Welle 38 versetzt eine zweite Zahnstangenplatte 37 in Umlauf, welche ein Ritzel 43 antreibt. Dieses Ritzel kämmt mit dem anderen Differentialzahnrad 28. Die Triebverbindung zwischen den Zahnstangenplatten 32 bis 37 einerseits und den Ritzeln 44 und 43 andererseits stellt die Einrichtung zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses dar, durch welche die stetige Geschwindigkeit der Triebwelle 20 in veränderliche Geschwindigkeitskomponenten aufgelöst wird, deren Übersetzungsverhältnis durch einen Stellhebel 78 (Fig. 1) bestimmt wird. Da die Bauart der beiden Einrichtungen zur Erzeugung der veränderlichen Geschwindigkeitskomponenten dieselbe ist, genügt die Beschreibung der einen Einrichtung zum Verständnis der Erfindung.

Wie die Fig. 5 zeigt, sind auf der durch die Welle 38 in Umlauf versetzten Zahnstangenplatte 37 zwei Hauptzahnstangen 40 und 41 parallel verschiebbar, d. h. senkrecht zu ihrer Längsrichtung verschiebbar, gelagert. Mit der Hauptzahnstange 40 sind zwei diese tragende Hilfszahnstangen 46 und 48 verbunden, während mit der Hauptzahnstange 41 zwei diese tragende Hilfszahnstangen 45 urfd verbunden sind. Diese Hilfszahnstangen dienen dazu, die Hauptzahnstangen 40 und 41 parallel zu sich selbst hin und her zu verschieben in Richtung auf die Drehachse B und von dieser fort. Die parallele Führung erfolgt dadurch, daß die Hauptzahnstangen mit Schiit-

ten in entsprechenden Nuten geführt sind. Der Antrieb der Hilfszahnstangen 45 bis 48 erfolgt durch Zahnräder 49 bis 53, die miteinander kämmend auf der Zahnstangenplatte 37 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise drehbar gelagert sind und von denen die Zahnräder 49 und 50 auch mit den Hilfszahnstangen 47, 48 und 45, 46 kämmen.

Der Antrieb des Zahnrades 52 erfolgt durch eine Hilfszahnstange 54, die in Führungen 154 gelagert ist und eine Rolle 55 trägt, welche in einem Schubkurvenschlitz 57 einer Platte 56 läuft. Die Platte 56 ist zwischen den Innenflächen 156 der Zahnstangen 48 und 45 verschiebbar geführt und hat einen Schlitz 58, in welchem eine auf der Welle 61 gelagerte Rolle spielt (Fig. 9 bis 13). Auf der Welle 61 sitzt ein Zahnrad 42 und das mit dem Differentialzahnrad 28 kämmende Ritzel 43 (Fig. 1). Das Zahnrad 42 kämmt abwechselnd mit den beiden Hauptzahnstangen 40 und 41 und wird hierdurch, mit wechselnder Geschwindigkeit in der nachstehend erläuterten Weise angetrieben.

Die Welle 61 ist in einem durch Drehung um die Achse A einstellbaren Arm 60 gelagert (Fig. 4).

Die Wirkungsweise der Zahnstangenplatte ergibt sich aus den Fig. 8 bis 13. Diese zeigen, daß die Zahnstangenplatte 37 um die Aohse B umläuft, während das Ritzel 42 sich um die Achse D dreht und in dem Schwenkarm 60 gelagert ist, der um die Achse A eingestellt werden kann und in der jeweiligen, das Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis bestimmenden Einstellage gesichert wird. Allerdings kann der Arm 60 zu dem Zweck, eine genaue konstante Geschwindigkeit der konstanten Welle 24 zu erhalten, um einen sehr geringen Betrag pendeln; doch ist diese verfeinerte Ausgestaltung des Getriebes für die ordnungsgemäße Wirkungsweise nicht unbedingt erforderlich, und für die Zwecke der nachstehenden Erläuterung sei angenommen, daß der Arm 60 nach seiner Einstellung auf ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis ortsfest bleibt.

Wenn die Zahnstangenplatte 37 in der Pfeilrichtung umläuft, werden die beiden Hauptzahnstangen 40 und 41 durch das oben erläuterte Triebwerk einander genähert, wobei zunächst die Zahnstange 41 mit dem Hauptritzel 42 in Eingriff bleibt. Hierbei ergeben sich nacheinander die Stellungen der Fig. 14 und 15. Fig. 15 zeigt eine Stellung, bei der bereits beide Zahnstangen 40 und 41 mit dem Hauptritzel 42 in Eingriff stehen.

Wenn die Zahnstangenplatte 37 ihren Umlauf in der Pfeilrichtung fortsetzt, werden die beiden Zahnstangen 40 und 41 durch das oben ■ erläuterte Triebwerk wieder voneinander entfernt. Hierbei bleibt die Hauptzahnstange 40 in Eingriff mit dem. Ritzel 42, bis die Stellung der Fig. 12 erreicht ist, also die Zahnstangenplatte, von der Lage der Fig. 8 ausgehend, eine halbe Umdrehung vollendet hat.

Bei stetiger Umlaufgeschwindigkeit der Zahnstangenplatte 37 wird dem Hauptritzel 42 eine sich ändernde Geschwindigkeit erteilt, die, ausgehend von dem in den Stellungen der Fig. 8 und 12 erreichten Höchstwert, bis auf Null in Fig. 10 abfällt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Hauptritzels 42 ändert sich nach einem einfachen harmonischen Gesetz. Um das mittlere Übersetzungsverhältnis oder die Komponente des Übersetzungsverhältnisses zwischen Zahnstangenplatte 37 und Ritzel 42 zu ändern, verstellt man den Arm 60 so, daß das Ritzel 42 der Achse B genähert oder von ihr entfernt wird. In Fig. 13 ist eine andere Einstellage angedeutet. Je dichter das Hauptritzel 42 an die Achse B herangerückt wird, eine um so geringere Geschwindigkeit erhält es. Mit sinkendem Abstand des Armes 60 von der Achse B wird natürlich auch der Bewegungsbereich der Hauptzahnstangen 40 und 41 verringert, und zwar infolge der Wirkung des oben beschriebenen Antriebswerkes für die Zahnstangen.

Beim Umlauf der Zahnstangenplatte 37 spielt die Rolle auf der Welle 61 in der Führung 58 der Schubkurvenplatte 56 und verschiebt diese Platte hierbei um einen Betrag hin und her, der von dem Abstand der Achsen B und D abhängt. Die Hinundherbewegung der Schubkurvenplatte 56 bewirkt eine Hinundherverschiebung der Triebzahnstange 54, welche ihrerseits die Hilfszahnstangen 45 bis 48 antreibt. Dadurch werden aber, wie oben erläutert, die Hauptzahnstangen 40 und 41 parallel zu sich selbst' hin und her bewegt, um abwechselnd mit dem Hauptritzel 42 in Eingriff zu treten.

Die dem Hauptritzel 42 erteilte Triebdrehung wird auf das Ritzel 43 übertragen, welches das Differentialzahnrad 28.treibt. Ein ähnliches Triebwerk versetzt auf der anderen Seite vermittels des Ritzels 44 das andere Differentialzahnrad49 in Umlauf. Die den.no beiden Differentialzahnrädern 28 und 29 erteilten veränderlichen Geschwindigkeiten werden in dem Differentialgetriebe 27 üblicher Bauart vereinigt. Hierdurch entsteht eine fast gleichförmige Drehgeschwindigkeit, die der Hohlwelle 26 erteilt wird. Es beruht dies darauf, daß die Zahnstangen der beiden Platten 32 und 37 stets in einem Winkel von 90⁰ zueinander stehen. Wenn daher das eine Differentialzahnrad 29 mit der Höchstge- iao schwindigkeit angetrieben wird, beläuft sich die dem anderen Differentialzahnrad 28 er-

teilte Drehgeschwindigkeit auf ein Mindestmaß. .

Die der Abtriebswelle 24 erteilte Geschwindigkeit ist aus den nachstehend erörterten Gründen demnach nicht genau, doch für die meisten Zwecke hinreichend gleichförmig.

Da sich die Geschwindigkeit jedes Ritzels 42 nach einer Sinuskurve von dem Höchstwert bis auf Null verringert, kann wissenschaftlich und auch durch Versuche bewiesen werden, daß die mittlere Geschwindigkeit der beiden Ritzel/ nicht in jedem Augenblick stets gleichbleibt, sondern sich etwas ändert. Für die meisten Verwendungszwecke beeinträchtigt dies die ordnungsgemäße Wirkungsweise des Getriebes jedoch nicht, da die der Hohlwelle 26 durch das Differential 27 erteilte Geschwindigkeit fast stetig ist. In manchen Fällen kann es jedoch erwünscht oder notwendig sein, der Welle 26 eine genau konstante Geschwindigkeit zu erteilen.

Diese Anordnung bewirkt, daß die halbe Summe der Geschwindigkeit des Ritzels 42 einer jeden zur Bildung der veränderliehen Geschwindigkeitskomponente dienenden Steuereinrichtung, wie sie von dem Differential 27 kombiniert wird, konstant ist. Zu diesem Zweck wird der Abstand der Achsen B und D hinreichend verändert, daß dieser Abstand multipliziert mit der Änderung des Sinus des Winkels M sich geradlinig vom Höchstwert bis auf Null ändert. Mit Bezug auf die Fig. 4 soll nun die Einrichtung zur Erteilung dieser Korrekturbewegung erläutert werden. Da die Triebwerke, die diese Korrekturbewegung den beiden Differentialzahnrädern 28 und 29 erteilen, gleich ausgebildet sind, genügt die Beschreibung des einen Triebwerkes. Auf der Nebenwelle 34 sitzen zwei Kurvenscheiben 65 und 66, von denen eine für jedes Korrekturtriebwerk vorgesehen ist. Die Nockenscheibe 65 hat eine Kurvennut 168, in der die Nockenrolle 68 läuft, die an einem Arm 67 gelagert ist. Der Arm 67 ist um einen Festpunkt 69 schwenkbar. Eine Kuppelstange 70 verbindet die Nockenrolle 68 und einen Nockenteil 71, der bei 72 an einem festen Teil des Getrieberahmens gelagert ist. Der Nockenteil 71 hat eine Schubkurvennut 73 von Kreisbogenform, dessen Radius dem Abstand zwischen der Achse A und dem Drehpunkt 72 entspricht.

Diese Einrichtung erteilt dem Arm 60 eine geringe Schwingung gegenüber dem Steuerarm 76, der mit dem Einstellhebel 78 verbunden ist. Der Einstellhebel 78 ist mit dem Stellhebel verbunden, der beiden Korrekturtriebwerken gemeinsam ist, wie Fig. 1 zeigt.

An dem Steuerarm 76 ist ein Winkelhebel 74 im Punkte 75 schwenkbar gelagert und trägt einen Zapfen 175, der in einem Schlitz

73 geführt ist. Das Ende des Winkelhebels

74 ist bei 174 zur Aufnahme der Welle 61 geschlitzt,* Es ergibt sich hieraus, daß der Winkelhebel 74 beim Umlauf der Kurvenscheibe 65 dem Arm 60 und der Welle 61 eine Pendelbewegung erteilt, wodurch wiederum die Rolle 59 das Hauptritzel 42 und das Zahnrad 43 eine Pendelbewegung erfährt. In dieser Weise verändert das vorstehend beschriebene Korrekturtriebwerk den Abstand zwischen der Achse der Zahnstangenplatte 37 und der Achse des Ritzels 42 periodisch in einer Weise, durch welche der Hohlwelle 26 eine konstante Geschwindigkeit erteilt wird.

Zusammenfassend ergibt sich also, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle sowie die Umlaufrichtung der letzteren willkürlich durch bloße Einstellung eines einzigen Hebels bestimmt werden kann, ohne daß hierzu die Triebverbindung unterbrochen zu werden braucht, und daß dieses beliebige Übersetzungsverhältnis zwischen 1:1 und 1 : ο (Leerlauf) erzielt werden kann.

Das beschriebene System verwendet keine der sonst üblichen Mittel zur stetigen Regelung des Übersetzungsverhältnisses, wie Reibelemente, verschiebbare Zahnräder u. dgl., und zeichnet sich dennoch dadurch aus, daß das Übersetzungsverhältnis stetig verändert werden kann* im Gegensatz zu den sonst üblichen Stufengetrieben. Ferner ist gleichzeitig jederzeit eine vollständig kinematische Kette formschlüssig ineinandergreifender Elemente vorhanden, welche die Kraft von der Antriebszur Abtriebswelle überträgt. Das Getriebe überträgt daher jederzeit gleichmäßig einen stetigen Kraftfluß.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   •1. Geschwindigkeitswechselgetriebe, bei dem sich auf einer um eine ortsfeste Achse drehenden, treibenden Scheibe zwei gesteuerte/ parallel zueinander angeordnete Zahnstangen hin und her bewegen, die auf ein getriebenes Zahnrad je nach der Entfernung der Mittelpunkte der Scheibe und des getriebenen Zahnrades voneinander eine wechselnde Geschwindigkeit übertragen, gekennzeichnet durch zwei sich radial auf der Scheibe (37) senkrecht zu ihrer Längsrichtung aufeinander zu und voneinander fort parallel bewegende und nacheinander ohne Unterbrechung mit dem getriebenen Rad (42) in Eingriff kommende Zahnstangen (40, 41), so daß in beiden Drehrichtungen Kraftübertragung ermöglicht wird.
2. 2. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß

   in bekannter Weise bei Anordnung zweier um 90 ° versetzter Getriebe (37, 40, 41, 42) die beiden getriebenen Zahnräder (42) zwecks Erzielens gleichförmiger Geschwindigkeiten an der Abtriebswelle (24) über Ritzel (43, 44) auf Sonnenräder (28, 29) eines Umlaufrädergetriebes (27) trei

   ben, dessen Umlaufräderträger mit dem einen Glied (25) eines zweiten Umlaufrädergetriebes, dessen zweites Glied (21) wiederum mit der treibenden Welle (20) und drittes Glied (23) mit der getriebenen Welle (24) der Gesamteinrichtung gekuppelt ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDTUTCKEREl