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Schaltwechselgetriebe für stufenlose Drehzahlregelung Stufenlos regelbare
Schaltwechselgetriebe sind bekannt. Teils sind diese sehr kompliziert in ihrem Aufbau,
insbesondere bezüglich der Regelung der Drehzahl, und deshalb in der Herstellung
teuer. Zur Übertragung größerer Kräfte dürften diese kaum geeignet sein.
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Auch ist ein Schaltwechselgetriebe mit Kreiskonchoidenbewegung bekannt,
das wohl die Übertragung größerer Kräfte gestattet. Da bei diesem Pleuel- oder Exzenterstangen
fest in der Kurbel-oder Exzenterwelle gelagert sind, machen diese eine gleitende
Bewegung entsprechend der Größe des Kurbel- oder Exzenterhubes in den als Kulissen
bezeichneten Schwinglagern. Es wird somit wohl während einer Kurbel- oder Exzenterwellenumdrehung
eine Verlängerung und Verkürzung der Hebelarme der als Hebel wirkenden Kurbel- oder
Exzenterstangen erreicht, wobei mehr als r8o° des Kurbel- oder Exzenterkreises als
Arbeitsweg dienen. Um als umlaufendes Getriebe zu wirken, müssen die auf und ab
gehenden Bewegungen der Hebel auf Hebel der losen Kupplungen durch Zwischenpleuel
übertragen werden. Bei näherer Untersuchung der Wirkungsweise dieser Getriebeanordnung,
die sich graphisch darstellen läßt, stellt man fest, daß den Hebeln der losen Kupplungen
in, den verschiedenen
Kurbel- oder : Exzenterstellungen , unterschiedliche
Winkelgeschwindigkeiten mitgeteilt werden, obwohl anzunehmen wäre, daß die Hebelarmveränderungen
der Kurbel- oder Exzenterstangen während einer Kurbel- oder Exzenterwellenumdrehung
korrigierend auf den Antrieb der Hebel an den losen Kupplungen wirken würden. Die
anfangs ziemlich konstante Winkelgeschwindigkeit steigt sehr schnell auf größere
Werte an, und-es entstehen Spitzen in der Winkelgeschwindigkeit, die sich auf die
losen Kupplungen übertragen,und die abtreibende Welle in eine ungleichförmige Drehbewegung
versetzen. Aus diesem Umstand wird das Getriebe für Antriebe, wo auf Gleichförmigkeit
der Drehbewegung Wert, gelegt werden muß, unbrauchbar.
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Um einen befriedigenden Gleichlauf der getriebenen Welle zu erzielen,
müßte eine Vielzahl von Schaltwerken mit entsprechenden Antrieben angeordnet werden,
die so zueinander versetzt arbeiten, daß die einzelnen Schaltimpulse ineinanderfließen.
Dies verteuert ein derartiges Getriebe.
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Als weiterer Nachteil wird die Unmöglichkeit, auf Null zu regeln,
empfunden. Selbst wenn die Fixpunkte der schwingenden Kulissen unter den Gelenkdrellpunkten
der losen Kupplungen liegen, werden diesen, Gelenkdrehpunkten noch pendelnde Bewegungen
mitgeteilt, die sich als drehende Bewegung an der getriebenen Welle auswirken. Die
mit Spiel arbeitenden losen Kupplungen, wie die Patentschrift vorsieht, um eine
Regelung auf Null zu erreichen, sind mit einfachen Mitteln nicht herzustellen. Selbst
wenn dies in irgendeiner Form geschieht, so dürfte dadurch das Getriebe zum Teil
seine stufenlose Regelbarkeit einbüßen.
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Die Erfindung besteht darin, daß an einem Schaltwerk eine Kurbelstange
angelenkt ist, die an ihrem anderen Ende eine Kulisse hat, in die der Kurbelzapfen
eingreift. Bei einer ganzen Umdrehung der Kurbelwelle entsteht eine Kurbelschleife,
die der Kurbelstange eine Bewegung entsprechend dem Kurbelhub gibt. Diese Bewegung
erfordert beim Nachaußengleiten des Kurbelzapfens mehr als i8o° der Kurbelumdrehung
bei gleichzeitiger Verlängerung des Hebelarmes zwischen Kurbelzapfen und Schwinglager,
beim Nachinnengleiten weniger als i8oc' bei gleichzeitiger Verkürzung des Hebelarmes
zwischen Kurbelzapfen und Schwinglager. Die nach außen gleitende Bewegung wird über
die Kurbelstange als Arbeitsweg am Schaltwerk, die nach innen gleitende Bewegung
als Rückweg ausgenutzt. Somit wird erreicht, daß der größere Teil der Kurbelumdrehung
für den Arbeitsweg, der kleinere Teil für den Rückweg der Schaltwerksbewegungen
beansprucht wird. Da für fortlaufendes Drehen der Schaltwerkswelle zwei Schaltwerke
notwendig sind, arbeitet bei dieser Anordnung das eine Schaltwerk noch, während
das andere schon wieder zum Eingriff kommt.
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Die Schaltwerkshebel machen eine bogenförmige Bewegung, die den angelenkten
Kurbelstangen mitgeteilt wird. Dies bezweckt eine weitere Hebelveränderung derselben
gegenüber ihrem Unterstützungspunkt. Durch diesen Umstand. wird die Gleichförmigkeit
der Winkelgeschwindigkeit an den Schaltwerkshebeln korrigiert.
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Die stufenlose Regelung wird in einfacher Weise dadurch erreicht,
daß die Kurbelstangen in Schwinglagern gelagert sind, die ihrerseits in einer Schwinge
oder auch in einem verschiebbaren Lagersockel schwingend lagern. Die Anordnung sieht
vor, daß der Drehpunkt der Schwinglager mit dem Gelenkdrehpunkt der Schaltwerkshebel
bei Regelstellung auf Null zusammenfällt. Es wird somit die Drehzahlregelung der
Schaltwerkswelle von der Höchstdrehzahl bis zum Stillstand erreicht.
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Da auch Kolbenantriebe für Pumpen, insbesondere solche für Flüssigkeitsgetriebe,
zum Antrieb von Werkzeugmaschinen den Nachteil haben, Druckspitzen während jeden
Druckhubes zu erzeugen, herrührend von den ansteigenden und abfallenden Kolbengeschwindigkeiten
bei einfachen Kurbel- oder Exzentertrieben, ist der beschriebene korrigierende Kulissenantrieb
auch hierfür geeignet. Für solche Fälle tritt an Stelle des Schaltwerkshebels ein
Lenker, der der Kurbelstange korrigierende Bewegungen mitteilt. Am Gelenkdrehpunkt
des Lenkers ist der Pumpenkolben in geeigneter Weise angelenkt und wird mit gleichl>lcil)ender
Kolbengeschwindigkeit während des Druckhubes bewegt. Da diese Anordnung leicht verständlich
ist, erübrigt sich eine zeichnerische Darstellung.
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In den Zeichnungen stellt Abb. i die Erfindung dar in der Schaltstellung
für Höchstdrehzahl während des Arbeitsweges, Abb. 2 dieselbe in Leerlaufstellung,
Abb.3, ein Schema der Kraftübertragung bei Höchstdrehzahl während des Arbeitsweges,
Abb. 4 ein Schema für den Rückweg des Schaltwerkshebels, Abb.5 ein Schema der Kraftübertragung
bei Teildrehzahl während des Arbeitsweges, Abb. 6 ein Schema für den Rückweg des
Schaltwerkshebels bei dieser Teildrehzahl dar.
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Nach Abb. i dreht sich die Kurbelwelle A mit ihrem Kurbelzapfen Bin
Pfeilrichtung. Der Kurbelzapfen B gleitet in der Kulisse K der Kurbelstange C nach
außen. Dadurch entsteht eine Hebelarmverängerung an der Kurbelstange C gegenüber
den Schwinglagern D. Das Schwinglager D ist beispielsweise in der
Schwinge F gelagert, die um den Zapfen 1. schwingen kann. Es kann aber auch ein
verschiebbarer Lagersockel sein. Das andere Ende der Kurbelstange C ist mit dem
Gelenk 7 an dem Schaltwerk G angelenkt. Das Gelenk 7 macht eine bogenförmige Bewegung
um die Achse des Schaltwerkes G. Die Kurbelstange C folgt dieser Bewegung, weil
sie in dem Schwinglager D gleiten kann. Es verändert sich die Hebelarmlänge zwischen
7 und D der Kurbelstange C je nach den einzelnen Kurbelstellungen der Kurbel B.
Durch diesen Umstand wird in Verbindung mit der durch den Kulissenantrieb gebildeten
Kurbelschleife eine gleichförinige Winkelgeschwindigkeit dem Schaltwerk C bei I
mitgeteilt. Das Schema nach Abb. 3 zeigt deutlich nach kurzem Anstieg die gleichförmige
Winkelgeschwindigkeit des Punktes i um die Achse g. Diese
bleibt
konstant und fällt kurz vor Totpunkt wieder ab. Das Schema nach Abb. 4 zeigt den
Rückweg des Punktes i, dessen Geschwindigkeit in der ersten Hälfte der Wegstrecke
stark ansteigt, um danach ebenso steil abzunehmen. Diese Erscheinung hat auf die
Wirkung des Getriebes keinen Einfluß, weil das Schaltwerk im Freilauf zurückgeht,
um in neue Arbeitsstellung zu kommen.
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Dic Abb. 5 und 6 zeigen die schematische Darstellung der Wirkungsweise
des Getriebes bei einer eingestellten Zwischendrehzahl. Auch hier bestätigen sich
die Winkelfunktionen, wie nach Abb. 3 und 4 beschrieben.
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Nach Abb. 2 ist die Schwinge F nach der SchaltwerksNvelle G in ihrem
Drehpunkt L verstellt. Hierhei fällt der Drehpunkt des Schwinglagers D mit dem des
Gelenkes I zusammen. Obwohl die Kurbelstange C ihre ganze Bewegung entsprechend
dem Kurbelhub des Kurbelzapfens B macht, steht der Gelenkdrehpunkt I des Schaltwerkes
still. Dadurch wird in einfacher und vollkommener Weise Stillstand des Getriebes
erreicht. .
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Stufenlose Drehzahlregelunig erfolgt, wenn die Schwinge F in Pfeilrichtung
gemäß Abb. 2 verstellt wird. ?u diesem- Ztvecl< greift ein Verstellglied, das
ein Hebel oder auch eine Gewindespindel sein kann, bei .b1 an.