DE695522C - Schaltwerkswechselgetriebe mit stetig veraenderlicher UEbersetzung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltwerkswechselgetriebe mit stetig veränderlicher Übersetzung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem eine antreibende Kuppelstange, die an eine sich gleichförmig um eine feste Achse drehende Kurbel angelenkt ist, eine zweite Kuppelstange (die getriebene Kuppelstange) antreibt, welche ihrerseits eine Kurbel um eine ebenfalls feste Achse in eine hin und her gehende Bewegung versetzt. Zur Verbindung der treibenden und der getriebenen Kuppelstange dient eine Schwinge, die um einen zwecks Geschwindigkeitsänderung verstellbaren Zapfen drehbar ist. Die hin und her gehende Bewegung der getriebenen Kurbel setzt ihrerseits nur während ihrer Bewegung in einer Richtung eine angetriebene Welle in Bewegung, und zwar geschieht dies mittels einer zwischengeschalteten, nur in einem Richtungssinne mitnehmend wirkenden Kupplung (Schaltwerk).

Bei einem Getriebe der genannten Art gibt es gewisse Stellungen der Achse der treibenden Kurbel, der Drehachse der getriebenen Kurbel und des Drehzapfens der Schwinge zueinander, bei denen die Bewegung der getriebenen Kurbel während eines Bewegungswinkels von etwa 90⁰ der treibenden Kurbel ähnlich der Bewegung der letzteren ist.

Diese Stellungen mögen als homokinetische Stellungen bezeichnet werden. Wenn also die treibende Kurbel eine gleichförmige Bewegung macht und wenn sich die Teile des Getriebes in einer homokinetischen Stellung befinden, so macht auch die getriebene Kurbel während einer Drehbewegung von etwa 90⁰ der treibenden Kurbel eine gleichförmige Bewegung. Gleichzeitig hat die getriebene Kurbel in dem genannten Abschnitt mit gleichförmiger Bewegung die größte Geschwindigkeit, die sie bei der betreffenden Stellung der Getriebeteile zueinander haben kann.

Wenn bei einem solchen Getriebe das Obersetzungsverhältnis zwischen der treibenden Kurbel und der getriebenen Kurbel veränderlieh sein soll, so muß der Abstand zwischen der Drehachse der getriebenen Kurbel und der Schwingachse der Schwinge verändert werden. Wenn gleichzeitig die Bedingung gestellt wird, daß bei der Veränderung der genannten Entfernung zwischen· der Achse der getriebenen Kurbel und dem Drehzapfen der Schwinge der Abstand zwischen den Achsen der treibenden Kurbel und der getriebenen Kurbel unverändert bleiben soll, so 5f> liegen bei gleichzeitiger Gleichhaltung des Abstandes zwischen der Achse der treibenden Kurbel und dem Drehzapfen der Schwinge

die Stellungen, die die Achse der getriebenen Kurbel bei den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen und bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Homokinetät während an Drehbewegung von 90⁰ der treibenden Kurbel: einnehmen muß, auf einer Kurve, welche als Homokinetätskurve oder Kurve gleichförmiger Bewegung bezeichnet werden kann. Hierbei sei bemerkt, daß diese Kurve einem Kreisbogen nahekommt, so daß man von einem Krümmungsmittelpunkt der Homokinetätskurve sprechen kann.

Es ist schon ein Wechselgetriebe der in Rede stehenden Art vorgeschlagen worden, bei dem die Achse der treibenden Kurbel und der getriebenen Kurbel feststehen, wie dies für die praktische Ausführung unerläßlich ist, während der Drehzapfen der durch Schubstangen mit der treibenden Kurbel und der getriebenen Kurbel verbundenen Schwinge verstellbar ist. Diesem bekannten Getriebe liegt der Gedanke zugrunde, die einzelnen Teile der Getriebe derart auszubilden und anzuordnen, und den Drehzapfen der Schwinge derart zu verstellen, daß die Achse der getriebenen Kurbel immer auf derjenigen Homokinetätskurve liegt, die einem bestimmten Abstand zwischen der Achse der treibenden Kurbel und der Achse des Drehzapfens der 3β Schwinge entspricht. Zu diesem Zweck wird als Idealbedingung vorgeschlagen, den Drehzapfen der Schwinge auf einem Kreisbogen zu verstellen, dessen Mittelpunkt mit der Achse der treibenden Kurbel zusammenfällt. Wenn ferner der Mittelpunkt des Kreisbogens, auf dem der Drehzapfen der Schwinge verstellbar ist, mit dem Krümmungsmittelpunkt der zugehörigen Homokinetätskurve übereinstimmt, läßt sich theoretisch eine gleichförmige Bewegungsübertragung bei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen erzielen, da ja der Abstand zwischen der Achse der treibenden Kurbel und dem Drehzapfen der Schwinge bei Erfüllung der genannten Bedingungen nicht verändert wird und die Achse der getriebenen Kurbel mit Bezug auf den verstellbaren Zapfen immer auf der wenigstens angenähert einen Kreisbogenabschnitt darstellenden Homokinetätskurve verbleibt. In der praktischen Ausführung ist es aber nicht möglich, die Idealbedingungen des bekannten Getriebes zu erfüllen, da dies dazu führen würde, daß die Schwinge bei ihren Bewegungen die Welle der treibenden Kurbel schneiden würde. Konstruktiv ist also eine derartige Bauart nicht durchführbar. Auch würde die Schwinge völlig ungleichmäßige Hebelarmlängen erhalten, die zum Auftreten störender Trägheitskräfte führen wurden. Bei der bekannten Getriebeausbildung soll vor allem die genannte konstruktive Unmöglichkeit dadurch beseitigt werden, daß der Mittelpunkt der Verstellbahn des Drehzapfens der Schwinge etwas aus der Achse der treibenden _;|-Kurbel herausgerückt wird. Dieses Heraus-.fifücken des Mittelpunktes der. Verstellbahn ' 'des Drehzapfens der Schwinge aus der Achse tier treibenden Kurbel hat zur Folge, daß mit der die Änderung des Übersetzungsverhältnisses bezweckenden Abänderung des Ab-Standes zwischen dem Zapfen der Schwinge und der Achse der getriebenen Kurbel gleichzeitig auch eine Änderung des Abstandes zwischen dem Zapfen der Schwinge und der Achse der treibenden Kurbel verbunden ist. Dieser letztgenannten Abstandsänderung ist bei der bekannten Getriebeausbildung 'keine Rechnung getragen'worden.

Die Erfahrung hat jedoch ergeben, daß damit das Getriebe unbrauchbar wird. Bestenfalls wird dann die gleichförmige Bewegungsübertragung bei einem einzigen Übersetzungsverhältnis und noch dazu nur über einen sehr kleinen Bewegungsabschnitt der treibenden Kurbel erhalten. Wie die praktischen Erfahrungen gelehrt haben, traten in dem bekannten Getriebe infolge des Fehlens einer wirklichen homokinetischen Bewegungsübertragung derartige Stöße auf, daß dieses Getriebe rasch zu Bruch ging. go

Die vorliegende Erfindung geht von einer grundsätzlich neuen Erkenntnis aus. Diese besteht darin, daß zu jedem verschiedenen Abstand zwischen der Achse der treibenden Kurbel und der Achse des Drehzapfens der Schwinge eine verschiedene homokinetische Kurve gehört.

Gemäß der Erfindung wird die Bahn des Zapfens der Schwinge derart gewählt, daß immer diejenige homokinetische Kurve, die zu dem jeweiligen Abstand zwischen dem Zapfen der Schwinge und der Achse der treibenden Kurbel gehört und die gleichzeitig einen verhältnismäßig großen homokinetischen Bewegungsübertragungsabschnitt von etwa 90⁰ bestimmt, durch -die Achse der getriebenen Kurbel hindurchgeht.

Im Falle der vorliegenden Erfindung ergibt sich eine ganz anders gelegene Verstellbahn für den Drehzapfen der Schwinge als bei dem iiq bekannten Getriebe, dem nur eine einzige homokinetische Kurve zugrunde liegt. Während aber bei Zugrundelegung nur einer einzigen homokinetischen Kurve die praktische Ausführung des Getriebes unmöglich ist, ergeben sich gemäß der Erfindung Abmessungsverhältnisse und eine Verstellbahn für den Drehzapfen der Schwinge, die ohne weiteres konstruktiv ausführbar sind.

Vorzugsweise wird dafür gesorgt, daß die Punkte, in denen die Achse der getriebenen Kurbel die zu den verschiedenen Stellungen

■ des Zapfens gehörenden homokinetischen Kurven trifft, ihrerseits mit Bezug auf die Schar der homokinetischen Kurven auf einer letztere unter einem spitzen Winkel schneidenden Kurve liegen. Dies hat zur Folge, daß das Übersetzungsverhältnis innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen veränderlich ist. Um den genannten spitzen Winkel zwischen den homokinetischen Kurven· und der

ίο sie schneidenden, die relative Lage der getriebenen Welle mit Bezug auf die homokinetischen Kurven kennzeichnenden Kurve zu erhalten und um die letztgenannte Kurve einem Kreisbogen anzugleichen, wird die Schwinge in an sich bekannter Weise als Winkelhebel ausgebildet, an' dessen Armen die treibende bzw. die getriebene Kuppelstange angelenkt sind.

Ferner empfiehlt es sich, für die einzelnen

ao Teile des Schaltwerkswechselgetriebes bestimmte Abmessungsverhältnisse innezuhalten, und zwar soll die Länge der Schwinge gleich etwa dem 2fachen, beispielsweise zwischen demi,7-und2,7fachen des Halbmessers

as der treibenden Kurbel sein, ferner soll der mittlere Abstand zwischen der Achse der treibenden Welle und der Drehachse der Schwinge zwischen dem 3,5fachen und dem Sfachen des Halbmessers der treibenden Kurbel sein, ferner soll der Halbmesser der angetriebenen Kurbel zwischen dem 1,3- und r,9fachen, vorzugsweise gleich dem i,5fachen der Länge des Halbmessers der treibenden Kurbel sein, und schließlich soll das Verhältnis zwischen der Länge des Halbmessers der treibenden Kurbel und der Länge der treibenden Kuppelstange zwischen den Werten 1 : 3 und ι ·: S liegen. Gemäß einer mit Bezug auf die vorstehend genannte Ausführungsform ab-

no geänderten Ausführungsform sind die Länge der treibenden Kuppelstange, der Halbmesser der treibenden Kurbel, der Abstand zwischen dem Drehzapfen der Schwinge und der Achse der treibenden Welle und der Abstand des Angriffspunktes der treibenden Kuppelstange an der Schwinge von deren Drehzapfen im gleichen Verhältnis, beispielsweise im Verhältnis ι : 1,4 verkürzt, während die übrigen Abmessungen des Wechselgetriebes unverändert sind.

Die Erfindung¹ ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar ist

Fig. ι eine schaubildliche Darstellung zur Erläuterung des Wesens der homokinetischen Kurven.

Die Fig. 2 und 3 sind zwei ebenfalls schaubildliche Darstellungen zweier verschiedener Atisführungsformen der Erfindung.

Fig. 4 stellt ein Schaltwerkswechselgetriebe dar, das der schaubildlichen Darstellung der Fig. 2 entspricht.

Fig. 5 schließlich zeigt die Bewegungskennlinie der angetriebenen Kurbel eines Schaltwerkswechselgetriebes gemäß der .Erfindung.

In der Zeichnung ist die treibende Welle mit ι und die getriebene Welle mit 9 bezeichnet. Zwischen beiden Wellen befindet sich das Schaltwerkswechselgetriebe gemäß der Erfindung. Zu diesem Wechselgetriebe gehören eine treibende Kurbel 2-und eine treibende Kuppelstange 3, welch letztere an einer Schwinge 5 angreift, die um einen Drehzapfen 6 'drehbar ist. Die Schwinge 5 wirkt ihrerseits auf die getriebene Schubstange 7 und eine getriebene Kurbel 8 ein. Die. getriebene Kurbel 8 ist mit der getriebenen Welle 9 durch eine einseitig wirkende Kupplungsvorrichtung (Freilaufgetriebe) verbunden.

Es handelt sich gemäß der Erfindung darum, ein Schaltwerkswechselgetriebe mit den vorstehend genannten, Teilen derart auszubilden, daß die getriebene Kurbel 8 bei einem Drehwinkel von etwa 90⁰ der treibenden Kurbel bei allen Übersetzungsverhältnissen eine der Bewegung der treibenden Kurbel völlig ähnliche Bewegung macht. Wenn also die Bewegung der treibenden Kurbel mit gleichförmiger Geschwindigkeit vor sich geht, muß auch die getriebene Kurbel bei einem Bewegungsabschnitt von etwa 90⁰ der treibenden. Kurbel eine gleichförmige Geschwindigkeit haben.

Die Fig. 5 stellt die Bewegungskennlinie der getriebenen Kurbel dar, die mit dem Wechselgetriebe gemäß der Erfindung erzielt werden soll. In dieser Fig. 5 entspricht die Abszisse einer Bewegung von i8o° der treibenden Kurbel, von der angenommen ist, daß sie sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit dreht. Der genannte Bewegungsabschnitt von i8o° ist derjenige Bewegungsabschnitt der treibenden Kurbel, bei welcher der Freilauf zwischen der getriebenen Kurbel 8 und der getriebenen Achse 9 mitnehmend wirkt. Die Ordinären der Fig. 5 stellen die Geschwindig-' keiten der getriebenen Kurbel dar. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird die getriebene Kurbel in einem ersten Bewegungsabschnitt h¹ beschleunigt, dann bleibt die Geschwindigkeit der getriebenen Kurbel in einem zweiten Bewegungsabschnitt h gleich, und schließlich wird die getriebene Kurbel in einem dritten Bewegungsabschnitt W wieder verlangsamt. Der Abschnitt h der gleichförmigen Bewegung der getriebenen Kurbel erstreckt sich über etwa 90⁰ der Bewegung der getriebenen Kurbel, während die Abschnitte h¹ und h² beide etwa gleich sind und einem Bewegungsab.-schnitt von 45 ° der treibenden Kurbel entsprechen.

Die allgemeine Form der Bewegungskennlinie h, insbesondere das Verhältnis der Ab- ·

schnitte h, h¹ und h³, muß bei allen Übersetzungsverhältnissen gleichbleiben. Lediglich die Ordinaten der Kurve H verändern sich, wenn das Übersetzungsverhältnis zwisehen der treibenden und der getriebenen Kurbel.geändert wird.

Da die Erfindung auf dem Vorhandensein der sog. Homokinetätskurven beruht, sei zuerst an Hand der Fig. ι das Wesen dieser to Kurven näher erläutert.

Bei Fig. ι ist zur Erleichterung des Verständnisses angenommen, daß der Drehzapfen 6 der Schwinge feststeht, während die getriebene Achse 9 verstellbar ist. Bei der praktischen Ausführung eines Getriebes gemäß der Erfindung steht naturgemäß die Achse 9 fest, während der Zapfen 6 verstellbar ist. Theoretisch kommt jedoch beides auf das gleiche hinaus, da es sich jedesmal um die gegenseitige Lage des Zapfens 6 und der Achse 9 handelt.

Ferner sind bei der schematischen Darstellung der Fig. 1 Abmessungsverhältnisse der einzelnen Getriebeteile angenommen, die zu besonders günstigen und die praktische Verwirklichung des Getriebes erleichternden Homokinetätskurven führen. Diese Verhältnisse sind die folgenden:

■ Radius Rm der treibenden Kurbel 2

■= i, ■ "

Länge m der Schwinge 5 = 2, Länge L der treibenden Kuppelstange 3

= 4,
³S Länge / der getriebenen Kuppelstange 7

= 2,
Radius Rr der getriebenen Kurbel 8

Abstand D zwischen dem Drehpunkt 6 der Schwinge und der Achse 1 der

treibenden Welle = 4,1 bis 4,7.

■ Die Werte m und I sind gleich gewählt, damit das Übersetzungsverhältnis Null werden kann. Jedoch können I und m auch verschieden sein, wenn die genannte Bedingung nicht erfüllt zu werden braucht.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Getriebe greifen die treibende. Kuppelstange 3 und die getriebene Kuppelstange 7 , in dem gleichen Punkt 4 an der Schwinge 5 an. Dem i8o° betragenden Kreisbogenabschnitt A, A', A" der Kurbel 2 entspricht eine Bahn B, B', B" der Schwinge 5. Der Bogen A, A', A" ist in zwölf gleiche Teile eingeteilt, und auf dem Bogen B, B', B" sind die zwölf entsprechenden Stellungen angegeben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 liegen die äußersten Punkte B und B" auf einer

So durch die Achse ι gehenden geraden Linie. Dies bedeutet, daß die Winkel α zwischen der Schwinge 5 und der treibenden Kuppelstange an den Enden der Bahn B, B', B" gleich sind, während die Seite B, B" gleich 2 Rm ist.,

Der Drehsinn, in dem die getriebene Kurbei 8 die getriebene Achsen mittels Freilaufes mitnimmt, ist gleich der Drehrichtung der treibenden Welle. Gemäß Fig. 1 ist dies • die Richtung von dem Punkt C nach dem PunktC.

Der Antrieb von der treibenden auf die getriebene Welle geschieht in demjenigen Zeitraum, in dem die treibende Welle 3 den halben Kreisbogen A, A', A" zurücklegt, welcher von der Linie 6-1 geschnitten wird. Diese Anordnung ist für die Erzielung der Homokinetät am günstigsten. -Außerdem läßt sich mit ihrer Hilfe eine Kniehebelwirkung vermeiden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, welche die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt, wird der geometrische Ort der Stellungen, die das Ende 23 der getriebenen Kuppelstange 7, d.h. also; der Anlenkpunkt dieser Kuppelstange an der getriebenen Kurbel 8 einnehmen kann, durch ein Bündel von Kreisbögen 10 bis 22 gebildet, die mit der getriebenen Kuppelstange 7 um das Ende 4 der Schwinge 5 beschrieben sind, wenn das genannte Ende 4 seine verschiedenen Stellungen einnimmt, die den verschiedenen Stellungen der treibenden Kurbel 2 entsprechen, während letztere sich auf dem Kreisbogen A, A', A" bewegt. Sämtliche Kreisbögen 10 bis 22 gehen in dem Fall, daß m-= I ist, durch den Zapfen 6.

Bei einer gegebenen Stellung der angetriebenen Achse 9 ist die Lage, die das Ende 23 der angetriebenen Kurbel 8 in dem Augenblick hat, in dem sich das Ende der treibenden Kurbel 2 bei 50 befindet, durch den Schnittpunkt der zu der Stellung 50 gehörenden Kurve der Kurvenschar 10 bis 22 mit dem Schnittpunkt des Kreisbogens C, C" gegeben, auf welch letzterem das Ende 23 der getriebenen Kurbel 8 bei der in Fig. 1 dargestellten Lage der Achse 9 liegen muß.

Es ist nun möglich, bei geeigneter Wahl der Länge Rr der getriebenen Kurbel 8 innerhalb der Kurvenschar 10 bis 22 solche Stellungen für die Achse 9 zu finden, bei denen der mit dem Radius Rr um die Achse 9 beschriebene Kreisbogen C, C von den Kurven der Kurvenschar 10 bis 22 längs eines Bogenabschnittes, der einer Bewegung von etwago⁰ der treibenden Kurbel Rm entspricht, in gleiche Teile zerlegt wird. Dies bedeutet, daß die getriebene Kurbel 8, wenn sich ihre Achse 9 an einer solchen Stelle befindet, bei einer gleichförmigen Bewegung der Kurbel Rm in dem genannten Abschnitt von 90⁰ der letztgenannten Kurbel ebenfalls mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird. Die

Achse 9 nimmt also eine homokinetische Stellung ein.

Es gibt nun eine ganze; Reihe solcher homokinetischer Stellungen der Achse 9, wobei diese einzelnen homokinetischen Stellungen von- dem Drehzapfen 6 der Schwinge einen mehr oder weniger großen Abstand haben. Die homokinetischen Stellungen bilden eine homokinetische Gruppe M, M', die mit praktischer Genauigkeit einem Kreisbogen um den Mittelpunkt O entspricht. Wenn also die Achse 9 in einem Punkt der Kurve JIi, M' liegt, so bedeutet dies, daß die Kurbel 8 während eines Bewegungsabschnittes von etwa 90⁰ der treibenden Kurbel 2 von letzterer mit gleichförmiger Geschwindigkeit angetrieben wird. Das Übersetzungsverhältnis, mit dem dieser Antrieb erfolgt, ist jedoch in den einzelnen Punkten der Kurve M, M' verschieden,

ao und zwar ist es um so größer, je größer der Abstand der Achse 9 von dem Zapfen 6 ist, und wird Null¹, wenn das Ende 23 der Kurbel 8 mit dem Zapfen 6 zusammenfällt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Achse 9 macht die Kurbel 8 innerhalb des homokinetischen Antriebsabschnitts eine Drehbewegung um 6°, wenn die treibende Kurbel 2 eine Drehbewegung um 15° macht. Das Übersetzungsverhältnis ist also gleich 1 : 2,5.

Die im vorstehenden erläuterte Hömokinetätskurve M, W gilt, wie gesagt, nur für einen bestimmten Abstand D zwischen den Achsen 1 und 6. Wenn aber D verändert wird, ändert sich die Lage der Homokinetätskurve, auch wenn sonst alle übrigen Verhältnisse gleichbleiben, und zwar wird die Homokinetätskurve bei Änderung von D beispielsweise gleich der Kurve M¹, M¹' oder M², M²'. In der praktischen Ausführung ist es nicht möglich, die Achse 9 der getriebenen Welle zu verstellen und die Achse des Zapfens 6 der Schwinge festzuhalten. Vielmehr müssen in der Praxis die Achsen 1 und 9 feststehen, was zur Folge hat, daß der Abstand E unverändert bleibt, während der Zapfen 6 verstellbar ist, der dabei in der Regel, abgesehen von dem praktisch nicht ausführbaren, in der Einleitung erwähnten' Sonderfall, seinen Abstand sowohl von der Achse 1 als auch von der Achse 9 ändert. Um auch in diesem Fall eine homokinetische Bewegungsübertragung für einen Bewegungsabschnitt von etwa 90⁰ der treibenden Kurbel zu erhalten, muß also der Tatsache Rechnung getragen werden, daß mit der Veränderung des Abstandes D auch eine Veränderung der Homokinetätskurve verbunden ist.

In Fig. 2 ist schaubildlich ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist aus weiter unten angegebenen Gründen der Anlenkpunkt 4 der getriebenen Schubstange 7 verschieden von dem Anlenkpunkt 4¹ der treibenden Schubstange 3. Die Schwinge weist also drei Gelenkstellen auf, die auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks 5, 5¹, 5² liegen.

Zum besseren Verständnis der Fig. 2 sei zuerst angenommen, daß der Zapfen 6 der Schwinge 5 stillsteht und die treibende Achse· 1 sowie die getriebene Achse 9 unter Aufrechterhaltung ihres gegenseitigen Abstandes E mit Bezug auf 6 verstellbar sind.

In der Fig. 2 sind sieben verschiedene Stel-'lungen 1_A ... I_G der treibenden Welle 1 gegenüber dem Zapfen 6 angenommen. Entsprechend den sieben verschiedenen Größen von D bestehen somit sieben Homokinetätskurven a, b .. .g. Damit die getriebene Welle9 bei jedem Abstand D zwischen der treibenden Welle ι und dem Zapfen 6 auf der zu dem jeweiligen Wert von D gehörenden Homokinetätskurve liegt, muß die getriebene Welle 9 immer auf dem· Schnittpunkt der mit dem Radius E beschriebenen Kreisbögen mit den den verschiedenen Werten von D entsprechenden Homokinetätskurven a, b ... g liegen. Diese Schnittpunkte sind in Fig. 2 mit 24, 25 ... 30 bezeichnet.

Da es immer nur auf die gegenseitige Lage der Achsen 1, 9 und 6 ankommt, ist es ohne weiteres möglich, statt der gemeinsamen Verstellung der Achsen 1 und 9, unter Aufrechterhaltung eines konstanten Abstandes E, diese Achsen festzuhalten und statt dessen den Drehzapfen 6 zu verstellen. Man braucht dazu nur auf der fest angenommenen Grundlinie Iß-24 die verschiedenen Dreiecke zu errichten, die die Verbindungslinien zwischen^ den Achsen 1 und 9 und dem Zapfen 6 bei den verschiedenen Stellungen I4, I# usw. der ton Achse ι und den zugehörigen Stellungen der Achse 9 bilden. Die Spitzen 38, 39, 40 ... 44 dieser nach der gemeinsamen Grundlinie lQ-24. verschobenen Dreiecke bilden dann eine Kurve-S, die die Verstellbahn angibt, die der Zapfen 6 gegenüber den in den Punkten I₀ und 24 fest bleibenden Achsen 1 und 9 beschreiben'muß.

Die Anordnung d'er Gelenke 4, 4¹ an zwei verschiedenen Stellen der Schwinge, derart, daß die Verbindungslinien des Drehzapfens 6 mit den Gelenken 4 und 4¹ einen Winkel von etwa 6o° miteinander einschließen, hat einerseits die vorteilhafte Wirkung, daß die Kurve 24 . ... 30 bzw. vS¹ einem Kreisbogen sehr nahekommt, und daß andererseits die genannte Kurve die Homokinetätskurve a, b .... g unter einem spitzen Winkel schneidet, der vorzugsweise kleiner als 30⁰ ist. Letzteres ist damit gleichbedeutend, daß bei Verwendung einer nur verhältnismäßig geringen Zahl von Homokinetätskurven eine weitgehende Ver-

änderung des Übersetzungsverhältnisses möglich ist, da die Änderung des Übersetzungsverhältnisses von der Möglichkeit der Veränderung des Abstandes des Zapfens 6 von S der getriebenen Achse 9 abhängt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Übersetzungsverhältnis zwischen den Grenzen ο und ι : 2 beliebig veränderlich,
to Die Tatsache, daß die Kurvet einem Kreisbogen entspricht, ermöglicht es, den Drehzapfen 6 zwecks seiner Verstellung auf einem Hebel 46, der um den Punkt 45 drehbar ist, anzuordnen.
Eine körperliche Darstellung des Schaltwerkswechselgetriebes, das der schaubildlichen Darstellung der Fig. 2 entspricht, ist in Fig. 4 gegeben. Bei diesem Schaltwerkswechselgetriebe ist die Schwinge als Winkelhebel 47 ausgebildet, an dessen Scheitel sich der Drehpunkt 6 befindet, während an den beiden Ecken seiner Basis bei 4¹ und bei 4 die treibende Kuppelstange 3 und die getriebene Kuppelstange 7 angelenkt sind Mit 48 ist in Fig. 4 das Freilauf getriebe bezeichnet, das immer nur dann, wenn die getriebene Kurbel 8 im gleichen Sinne bewegt wird, wie sich die treibende Kurbel 2 dreht, eine Antriebsverbindung' zwischen der angetriebenen Kurbel 8 und der getriebenen Welle 9 herstellt. Ein den Fig. 2 und 4 entsprechendes Schaltwerkswechselgetriebe ergibt eine beliebig große Zahl von Übersetzungsverhältnissen zwischen den Werten 1 :2 und o. Bei jedem dieser Übersetzungsverhältnisse wird eine gleichförmige Bewegung der getriebenen Kurbel 8 während eines Bewegungsabschnittes von etwa 90⁰ der treibenden Kurbel erzielt.

Um die getriebene Welle 9 in eine ununterbrochene, gleichförmige Bewegung zu versetzen, sind daher vier Getriebe der beschriebenen Art notwendig, deren homokinetische Antriebsabschnitte um 90⁰ versetzt sind. Es wirkt dann ständig eine der antreibenden Kurbeln 2 auf die getriebene Welle 9 im gleichförmig antreibenden Sinne ein.

Wie schon eingangs dargelegt worden ist, sind bestimmte Abmessungsverhältnisse zwisehen den einzelnen Teilen des Schaltwerkswechselgetriebes gemäß der Erfindung einzuhalten, wenn man günstig gelegene Homokinetätskurven erhalten will. Die obengenannten Verhältniswerte sind jedoch nicht völlig starr innezuhalten, vielmehr lassen diese Verhältniswerte gewisse Abänderungen zu, um das Getriebe den in der Praxis herrschenden Bedingungen anpassen zu können.

Es ist oben als Verhältnis wert der Länge Rr

βο der getriebenen Kurbel zu der Länge Rm der treibenden Kurbel der Wert 1,5 angegeben worden. Wenn die Größe von Rr verringert wird, so hat dies eine Vergrößerung des homokinetischen,. Übertragungsabschnittes h (s. Fig. 5) zur Folge, während gleichzeitig die Ausdehnung der durch die Kurven a, b, c usw. gebildeten Fläche (s. Fig. 2) verringert wird, was mit einer Verringerung des Bereichs, in dem das Übersetzungsverhältnis veränderlich ist, gleichbedeutend ist.

Andererseits läßt sich der homokinetische Bewegungsübertragungsbereich niemals sehr erheblich über den Bewegungsabschnitt von 90⁰ der treibenden Kurbel hinaus vergrößern, weswegen 90⁰ als Mittelwert angenommen ■Worden ist.

Die Verkleinerung" des Verhältnis wertes von Rr hat weiterhin zur Folge, daß der Winkel β (Fig. 1) zwischen der getriebenen Kurbel und der getriebenen Schubstange an den Enden der Bewegungsbahn verringert 'wird-, wodurch die Gefahr einer Kniehebelwirkung vergrößert wird. Die Vergrößerung des Wertes von Rr bewirkt eine Verringerung der Streckefe (Fig. 5). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann Rr zwischen den Werten 1,3 und 1,9 verändert werden.

Was die übrigen Werte m, L, Rm und D anbetrifft, so gilt für diese das Folgende. Wenn m und Rm gleich sind, kann man das Verhältnis Rm, zu L in gewissen Grenzen, beispielsweise zwischen ¹Z₃ und ¹J₅ variieren. Infolgedessen ändert sich auch der mittlere Wert von D, z. B. zwischen 3,5 und 5,5. Bei den geringen Werten des genannten Verhältnisses, also bei Werten unterhalb ¹J₄, nimmt die Strecke h ab. Außerdem treten dann für die treibende Kuppelstange die bekannten Nachteile der kurzen Kuppelstangen auf. Bei höheren Werten über */₄ nimmt die Strecke A ebenfalls ab. Außerdem werden die Winkel β gefährlich. Sehr brauchbare Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn der in Rede stehende Verhältniswert zwischen den Werten 1:3,7 und 1:4,2 bleibt. Der Mittelwert von D ergibt sich dann entsprechend. Bei den höheren Werten des in Rede stehenden Verhältniswertes kann man übrigens die Kurven der Homokinetät verbessern, indem man den Radius m der Schwinge verringert, so daß m> er beispielsweise im Verhältnis zu Rm gleich 1,9 ist, oder indem man den Radius Rm vergrößert.

Was das Verhältnis dieser beiden Radien m und Rm anbetrifft, so kann man sie für sich 1 i-s genommen nur in verhältnismäßig engen Grenzen ändern. Denn wenn der Wert Rm bei gleichbleibendem ni und D erhöht wird, muß der Wert für Rr übermäßig stark vergrößert werden. Außerdem tritt sehr rasch mn eine Kniehebelwirkung ein. Ferner bleiben die Kurven H nicht mehr symmetrisch. Bei

einer Verringerung von Rm wird zwar die Symmetrie annähernd beibehalten, jedoch verringert sich die Strecke h beträchtlich. Ähnliche Ergebnisse werden erzielt, wenn Rm konstant gelassen wird und dafür m verändert wird. Eine Verlängerung von m vermindert die Strecke h und bedingt ferner eine Verringerung des Radius Rr der angetriebenen Kurbel. Dies stellt in vielen Fällen ίο einen Nachteil dar, der jeden etwa in anderer Hinsicht vorhandenen Vorteil wieder aufhebt.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung ist es jedoch möglich, die Län-" S gen L, Rm und D proportional zu verkürzen. In diesem Fall müssen, ausgehend von dem in Fig. 3 dargestellten Lösungsbeispiel, neue Stellungen I_A .... I₀ ermittelt werden, die neuen Werten von D entsprechen. Ferner «ο muß der Angriffspunkt 4¹ der Schwinge in einem entsprechend verringerten Abstand 6-4¹ angeordnet werden. Unter diesen Umständen ändert sich nichts an den Bedingungen, unter denen die Schwinge von der antreiben- «5- den Kuppelstange 3 in Bewegung gesetzt wird. Man erhält jedoch, wenn im übrigen die Konstruktion, die gleiche bleibt, wie oben beschrieben, eine neue Kurve 24-30 und infolgedessen eine neue Kurve S₁ für die Verstellung des Punktes 6. Die neue Kurve S₁ hat einen kleineren Radius 6-4S₁ als bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 4, so daß das ganze Getriebe eine gedrängtere Bauart erhält. Die Zusammendrängung der Bauweise kann so weit getrieben werden, wie dies insbesondere mit den Bedingungen der mechanischen Widerstandsfestigkeit vereinbar ist. Es kann z. B. ein Verkleinerungsverhältnis von 1:1,4 angewendet werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.- Man kann, die Verkleinerung auch noch weiter treiben, jedoch werden dann in gewissen Fällen die antreibenden Teile 2, 3 und S₁ zu starken Beanspruchungen ausgesetzt,

Die Ausführungsform nach Fig. 3 hat außerdem den Vorteil, daß man zur Erzielung¹ eines., bestimmten Veränderungsbereiches des Übersetzungsverhältnisses mit einer noch kleineren Zahl von Homokinetätskurven als im Fall der Fig. 2 und 4 auskommt.

Die körperliche Äusführungsform der Fig. 3 entspricht der in Fig. 4 dargestellten körperlichen Ausführungsform, nur mit entsprechender Abänderung der Abmessungsverhältnisse.

Das Schaltwerkswechselgetriebe gemäß der Erfindung ist an sich für beliebige Zwecke verwendbar, vorzugsweise kommt es jedoch als Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge in Frage., In allen Fällen ermöglicht das Wechselgetriebe gemäß der Erfindung eine homokinetische Bewegungsübertragung und gleichzeitig die Einstellung einer unendlich großen Zahl verschiedener Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei voneinander verhältnismäßig weit entfernt liegenden Grenzen, beispielsweise zwischen den Grenzen ο und 1 :2. Gleichzeitig 'ist das Wechselgetriebe gemäß der Erfindung in seinem' Aufbau einfach, und" es hat nur einen geringen Platzbedarf. Es ist daher ganz besonders gut geeignet, in den Motorgetriebeblock eines Kraftfahrzeuges eingebaut zu werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Schaltwerks wechselgetriebe mit stetig veränderlicher· Übersetzung, bei dem eine antreibende Kuppelstange, die an eine sich gleichförmig um eine feste Achse drehende Kurbel angelenkt ist, über eine um einen verstellbaren Zapfen drehbare Schwinge eine zweite Kuppelstange (die getriebene Kuppelstange) antreibt, die ihrerseits eine auf die getriebene Welle mittels einer einseitig wirkenden Kupplung (Freilauf) antreibend wirkende Kurbel in eine hin und her gehende^ Bewegung um eine ebenfalls feste Achse versetzt, wobei der Zapfen der drehbaren Schwinge bei seiner Verstellbewegung go. seine Entfernung sowohl von der Achse der treibenden als auch von der Achse der getriebenen Kurbel ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn des Zapfens (6) der Schwinge (5) derart gewählt ist, daß immer diejenigehomokinetischeKurve (M₁ M'), die zu dem jeweiligen Abstand [D) zwischen dem Zapfen (6) der Schwinge und der Achse (1) der treibenden Kurbel (Rm) gehört und die gleichzeitig einen verhältnismäßig großen homokinetischen Bewegungsübertragungsabschnitt von etwa, 90⁰ bestimmt, durch die Achse (9) der getriebenen Kurbel (Rr) hindurchgeht.
2. 2. Schaltwerkswechselgetriebe nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte, in denen die Achse (9) der getriebenen Kurbel (Rr) die zu den verschiedenen Stellungen des Zapfens (6) gehörenden homokinetischen Kurven (M, M') uo trifft, durch Ausbildung der Schwinge (5) in an sich bekannter Weise als Winkelhebel (47), an dessen Armen (5, 5¹) die treibende (3) bzw. die getriebene (7) Kuppelstange angelenkt sind, ihrerseits auf einer vorzugsweise einem Kreis angeglichenen Kurve liegen, welche die homokinetischen Kurven unter einem spitzen Winkel, der zweckmäßigerweise kleiner als 30⁰ ist, schneidet. ^
3. 3. Schaltwerkswechselgetriebe nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Länge (m) der Schwinge (5) gleich etwa dem 2'fachen, beispielsweise zwischen 1,7- und anfachen des Halbmessers (Rm) der treibenden Kurbel ist, daß der mittlere Abstand (D) zwischen der Achse der treibenden Welle (1) und der Drehachse (6) der Schwinge (5) zwischen dem 3,5- und Sfachen, vorzugsweise gleich dem 4,3fachen des Halbmessers (Rm) -der treibenden Kurbel ist, daß ferner der Halbmesser (Rr) der angetriebenen Kurbel (8) zwischen dem 1,3- und i,9fachen, vorzugsweise gleich dem 1,5-fachen der Länge des Halbmessers (Rm) der treibenden Kurbel ist, und daß schließlich das Verhältnis zwischen der Länge des Halbmessers (Rm) der" treibenden Kurbel und der Länge (L) der treibenden Kuppelstange zwischen den Werten 1:3 und ι : 5 liegt.
4. 4. Schaltwerkswechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der treibenden Kuppelstange (3), der Halbmesser (_Rm) der treibenden Kurbel (2), der Abstand (D) zwischen dem Drehzapfen (6) der Schwinge und der Achse (1) der treibenden Welle und der Abstand des Angriffspunktes der treibenden Kuppelstange (3) an der Schwinge (5) von deren Drehzapfen (6) im gleichen Verhältnis, beispielsweise im Verhältnis ι : 1,4 verkürzt werden, während die übrigen Abmessungen des Wechselgetriebes unverändert bleiben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen