Stufenlos veränderbares, mechanisch formschlüssiges Geschwindigkeitswechsel-
und Wendegetriebe Ein in der Technik vielfach auftretendes Erfordernis ist es, die
Drehzahl einer antreibenden Maschine in eine andere der Arbeitsmaschine umzuformen
oder auch deren Drehsinn zu ändern. Dieser Vorgang wird durch Übersetzungs- und
Wendegetriebe ermöglicht. Solche Getriebe sind die Riemen-, Ketten-, Reibrad- und
Zahnradgetriebe oder auch Flüssigkeitsgetriebe für die verschiedensten Anwendungsgebiete.Infinitely variable, mechanically form-fitting speed change
and reverse gear A requirement that occurs frequently in technology is that
To convert the speed of one driving machine into another of the driven machine
or to change the direction of rotation. This process is supported by translation and
Reverse gear enables. Such gears are the belt, chain, friction wheel and
Gear drives or fluid drives for a wide variety of applications.
Die im folgenden beschriebene Erfindung stellt ein stufenlos veränderbares,
mechanisch formschlüssiges Geschwindigkeitswechsel- und Wendegetriebe dar, das die
Vorteile eines Zahnradwechselgetriebes (unbegrenzte Leistungs- und Drehmomentübertragung,
großer Schaltbereich, hoher Wirkungsgrad, geringes Gewicht) mit den Vorteilen bekannter
stufenloser Übersetzungsgetriebe (stufenlose Drehzahlumformung ohne Unterbrechung
des Kraftflusses und ohne Kuppeln bis zur Umkehr der Drehrichtung) verbindet.The invention described below represents a continuously variable,
mechanically positive speed change and reversing gear that the
Advantages of a gear change transmission (unlimited power and torque transmission,
large switching range, high efficiency, low weight) with the advantages of well-known
stepless transmission gear (stepless speed conversion without interruption
of the power flow and without coupling until the direction of rotation is reversed).
Die Abb. i, 2 und 3 zeigen eine beispielsweise Ausführung der Erfindung.
Die Antriebswelle i (Abb. i) versetzt über die beiden Zahnritzel 2 die Getriebetrommel
3 in gleichmäßige Drehung um die Getriebeachse 4. Die Getriebetrommel 3 ist mit
Wälzlagern 5 auf der hohlen starr mit dem Getriebegehäuse 6 verbundenen Getriebeachse
4 gelagert. In den Seitenwänden der Getriebetrommel sind zwei Kulissen 7 ausgespart,
in denen zwei Kulissensteine 8 und 9 radial verschiebbar angeordnet sind. In den
Kulissensteinen ist die Planetenwelle io drehbar gelagert. Diametral zur Planetenwelle
ist ein entsprechendes Gegengewicht ii
angebracht. Durch vier im
Mantel der Getriebetrommel gelagerte Spindeln 12, die zur Hälfte mit Links- und
zur Hälfte mit Rechtsgewinde versehen und die durch die Kulissensteine und durch
das Gegengewicht geschraubt sind, können die Planetenwelle und das Gegengewicht
mehr oder weniger exzentrisch verstellt werden. Damit diese Verstellung symmetrisch
erfolgt, ist die Drehung der Spindeln über die Zahnritzel 13 und das gemeinsame
Sonnenrad 14 synchron gesteuert. Auf der Planetenwelle io sind vier Planetenritzel
15 befestigt, die in ein feststehendes Kettenrad 16 eingreifen. Am Ende der Planetenwelle
ist ein Kegelrad 17 befestigt, das mit dem im Kulissenstein 8 gelagerten Kegelrad
18 einen Winkeltrieb bildet. Das Kegelrad 18 ist auf der genuteten Welle i9 verschiebbar,
wodurch der Winkeltrieb der Verstellung der Kulissensteine folgen kann. Das innere
Ende der Welle i9 ist mit einem Wälzlager 2o in einer Auskragung der Getriebetrommel
gelagert. Ein weiteres Kegelrad 21 am inneren Ende der Welle i9 bildet mit dem Kegelrad
22 einen zweiten Winkeltrieb, der die Drehung der Welle i9 auf die Zahnräder 23
und 23 ° des Abtriebs überträgt. Antriebs- und Abtriebswelle sind gleichachsig angeordnet
und sind über ein Gleitlager gegenseitig zentriert. Die Bolzen der zum Kettenrad
gehörenden Kette 16 bestehen zur Hälfte aus Hohlzylindern 24, in denen sich je zwei
durch einen Federkörper 25 verbundene Kolben 26 und 27 befinden, die sich mit ihren
freien Enden auf die beiderseitig der Kette konzentrisch zur Getriebeachse 4 angeordneten
Bahnen 28 abstützen. Diese Bahnen 28 (Abb. i, 2 und 3) werden aus je einer Serie
von verstellbaren, exzentrisch zur Getriebeachse angelenkten Schwenkhebeln 29 gebildet,
an deren äußeren Enden gewölbte Blattfedern 3o (Abb. 2) scharnierartig befestigt
sind, die sich schuppenartig überdecken und so zwei kreisförmige Bahnen bilden;
deren innere Enden als verzahnte Kreissektoren ausgebildet sind, die in eine verzahnte
Verstellwalze 31 eingreifen. Durch diese Kupplung der Schwenkhebel erfolgt die Verstellung
des Hebelsystems so, daß die äußeren Enden der Schwenkhebel jeweils auf zur Getriebeachse
konzentrischen Kreisen liegen. In der hohlen Verstellwalze ist eine starke Feder
32 eingebaut, die bestrebt ist, die Verstellwalze gegenüber der Getriebeachse in
die Richtung zu drehen, in der die Enden der Schwenkhebel einen möglichst großen
Kreis beschreiben, was aber durch die die Bahnen umfassende Kette 16 verhindert
wird. Je nach der gewünschten Abtriebsdrehzahl wird mit Hilfe der ausgefahrenen
Kettenglieder ein Kettenrad anderen Durchmessers gebildet, der auch den der Bahnen
bestimmt. Das freie, jeweils überschüssige Kettenende 33 wird von der auf der Verstellwalze
31 drehbar gelagerten Haspel 34 aufgenommen, die mit Hilfe der Spiralfeder 35 das
Kettenende straff hält. An zwei sich gegenüberliegenden (Haupt-) Schwenkhebeln ist
bei 29 das Kettenschloß 36 (Abb.3) ängelenkt, an den der Kettenanfang 37 befestigt
ist und in dem Aussparungen 38 vorgesehen sind, in die die Kolben 26 und 27 des
jeweils letzten Gliedes des ausgefahrenen Kettenkreises zwecks Arretierung der Getriebestellung
einrasten. Die Führungsleisten 39 des Kettenschlosses schieben die Kolben in die
Hohlzylinder für das Hindurchtreten der Kettenglieder zwischen den Bahnen. Am Sonnenrad
14, das im Mantel der Getriebetrommel gelagert ist, befindet sich außerhalb der
Trommel ein Verstellkreuz 40. Stifte 41 und 42, die im Getriebegehäuse 6 geführt
sind, bewirken eine Rechts- bzw. Linksdrehung des Verstellkreuzes, wenn sie in den
Drehkreis des Verstellkreuzes niedergedrückt werden. Mit der Verdrehung des Verstellkreuzes
werden auch die Spindeln und damit die Kulissensteine, die Planetenwelle, das Gegengewicht
und das Kettenrad verstellt, wodurch die Abtriebsdrehzahl erhöht bzw. erniedrigt
wird. Bei der Nullstellung des Getriebes (Abtrieb steht still) muß das Kettenrad
so viel Glieder aufweisen, daß die Planetenwelle bei einer Umdrehung der Getriebetrommel
infolge des Abwälzens der Planetenritzel auf dem Kettenrad gerade so viel Eigenumdrehungen
ausführt, wie sie ausführen würde, wenn das Kettenrad nicht vorhanden wäre und die
Getriebetrommel einmal um den ruhenden Abtrieb herumgedreht wird. Hierbei wälzt
sich das Kegelrad 21 auf dem ruhenden Kegelrad 22 ab. Ist, wie im vorliegenden Falle,
von der Planetenwelle io bis zum Abtrieb 23 und 23 a eine Untersetzung von 3 : i
vorgesehen, so muß das Kettenrad für den Leerlauf dreimal soviel Glieder aufweisen,
wie ein Planetenritzel 15 an Zähnen besitzt. Die Wirkungsweise des Getriebes ist
folgende: Das Getriebe befindet sich in seiner neutralen Leerlaufstellung, wenn
das ständig stillstehende Kettenrad 16 dreimal soviel Glieder aufweist, wie die
Planetenritzel 15 Zähne aufweisen. Das bedeutet, daß die Planetenritzel bei einer
Umdrehung der Trommel drei Eigenumdrehungen ausführen, indem sie sich auf dem Kettenrad
abwälzen. Diese Drehzahl überträgt sich über den Winkeltrieb 17, 18 und die Nutwelle
i9 auf das Kegelrad 21. Das Kegelrad 22 soll wiederum dreimal soviel Zähne aufweisen,
wie das Kegelrad2i. Das Kegelrad 21 führt dann ebenfalls drei Umdrehungen aus, wenn
es sich bei blockiertem Abtrieb während einer Umdrehung der Trommel auf dem Kegelrad
22 abwälzt. Die Trommel kann in diesem Zustand jede beliebige Drehzahl annehmen,
und trotzdem verharrt der Abtrieb 23, 23a immer in Ruhe. Drückt man jetzt den Verstellstift
41 nieder, dann läuft das Verstellkreuz .gegen den Stift und führt eine Teildrehung
aus. Diese Verdrehung überträgt sich über das Sonnenrad 14 und die Zahnritzel 13
auf die Spindeln 12. Die Gleitsteine 8 und 9 und das Gegengewicht bewegen sich dabei
um einen geringen Betrag nach außen. Dieser Betrag soll und ist nicht so groß, daß
die Planetenritzel etwa überhaupt nicht mehr in das Kettenrad 16 eingreifen. An
den Gleitsteinen befinden sich je ein Nocken, in der Zeichnung nicht sichtbar, die
um diesen Betrag nach außen verschoben werden und dabei gegen die Nocken 43 und
44 des Kettenschlosses 36 stoßen, diese nach innen treiben, wodurch die Kolben 26
und 27 des letzten Gliedesdes ausgefahrenen Kettenkreisesin diel-lohlzylinder 24
geschoben werden. Damit ist die Arretierung der alten Getriebestellung gelöst. Das
unter Federspannung stehende Schwenkhebelsystem drängt nach außen, wobei es die
Bahnen 28 vergrößert und ein weiteres Kettenglied von der Haspel 34 herunter auf
den Kettenkreis zieht. Sobald das Kolbenpaar des neu ausgefahrenen Kettengliedes
die Aussparungen 38
des Kettenschlosses erreicht, springen die Kolben
unter der Wirkung des Federkörpers 25 in die Aussparungen hinein, wodurch die neue
Getriebestellung wieder arretiert ist, und zwar bevor noch die Planetenritzel das
Kettenschloß passieren. Damit hat sich die Gliederzahl des Kettenrades um eins vergrößert.
Die Eigenrotation der Planetenritzel entspricht jetzt einer höheren Drehzahl pro
Minute als bei der Leerlaufstellung, wo drei Umdrehungen der Planetenritzel auf
eine Trommelumdrehung kamen. Diese Drehzahlerhöhung wird durch das Kegelradpaar
21, 22 im Verhältnis 3 : 1 untersetzt auf den Abtrieb 23, 23a übertragen. Das läßt
sich mit dem beschriebenen Getriebe noch 40mal wiederholen, wobei vierzig Kettenglieder
von der Haspel herunter auf den Kettenkreis gezogen werden. Das Kettenrad nimmt
zum Schluß den doppelten Durchmesser wie beim Leerlauf an. In gleicher Art und Weise
kann man das Getriebe durch Niederdrücken desVerstellstiftes 42 vom schnellsten
Gang des Abtriebs auf den Leerlauf zurück und gegebenenfalls über diesen hinaus
auf entgegengesetzte Abtriebsdrehzahlen (Rückwärtsgang) regeln. Die Verstellung
des Getriebes während einer Trommelumdrehung ist praktisch so gering und verteilt
sich auf die Zeit einer Trommelumdrehung, daß sie sich am Abtrieb nur als stetig
und stufenlose Änderung der Drehzahl anzeigt. Die Vergrößerung des Halbmessers des
Kettenrades bei Hinzutreten eines Kettengliedes erfolgt um den gleichen Betrag,
um den die Kulissensteine und damit die Planetenritzel bei einer Verstellung der
Spindeln nach außen wandern, wodurch die Eingriffsverhältnisse der Planetenritzel
mit dem Kettenrad bei jeder Getriebestellung erhalten bleiben. Der Schaltbereich
des Getriebes kann beliebig vergrößert werden und ist nur abhängig vom Getriebedurchmesser
und der verwendeten Kettenteilung. Gewichtlich und räumlich steht es den normalen
Zahnradwechselgetrieben nicht nach. Kupplungen sind nicht erforderlich.Figs. I, 2 and 3 show an exemplary embodiment of the invention.
The drive shaft i (Fig. I) moves the gear drum via the two pinions 2
3 in uniform rotation around the gear axis 4. The gear drum 3 is with
Rolling bearings 5 on the hollow gear shaft rigidly connected to the gear housing 6
4 stored. Two scenes 7 are recessed in the side walls of the gear drum,
in which two sliding blocks 8 and 9 are arranged to be radially displaceable. In the
The planetary shaft is rotatably mounted on sliding blocks. Diametrically to the planetary shaft
is a corresponding counterweight ii
appropriate. By four im
Shell of the gear drum mounted spindles 12, the half with left and
half with right-hand thread and the through the sliding blocks and through
the counterweight are screwed, the planetary shaft and the counterweight can
be adjusted more or less eccentrically. So that this adjustment is symmetrical
occurs, the rotation of the spindles is via the pinion 13 and the common
Sun gear 14 controlled synchronously. There are four planetary pinions on the planetary shaft io
15 attached, which engage in a stationary sprocket 16. At the end of the planetary wave
a bevel gear 17 is attached to the bevel gear mounted in the sliding block 8
18 forms an angle drive. The bevel gear 18 is slidable on the grooved shaft i9,
whereby the angle drive can follow the adjustment of the sliding blocks. The inner
The end of the shaft i9 is with a roller bearing 2o in a projection of the gear drum
stored. Another bevel gear 21 at the inner end of the shaft i9 forms with the bevel gear
22 a second angular drive that controls the rotation of the shaft i9 on the gears 23
and 23 ° of the output transmits. The input and output shafts are coaxially arranged
and are mutually centered via a plain bearing. The bolts of the to the sprocket
belonging chain 16 consist half of hollow cylinders 24, in each of which there are two
are connected by a spring body 25 pistons 26 and 27, which are with their
free ends on both sides of the chain concentrically to the gear axis 4
Support webs 28. These tracks 28 (Fig. I, 2 and 3) are each from a series
formed by adjustable swivel levers 29 articulated eccentrically to the gear axis,
at their outer ends curved leaf springs 3o (Fig. 2) attached like a hinge
are that overlap like scales and thus form two circular paths;
the inner ends of which are designed as toothed circular sectors, which are toothed in a
Engage adjusting roller 31. The adjustment takes place through this coupling of the swivel lever
of the lever system in such a way that the outer ends of the pivot levers each point towards the transmission axis
concentric circles. There is a strong spring in the hollow adjustment roller
32 installed, which strives to move the adjustment roller in relation to the gear axis in
to rotate the direction in which the ends of the pivot levers are as large as possible
Describe a circle, which is prevented by the chain 16 encompassing the tracks
will. Depending on the desired output speed, the extended
Chain links form a chain wheel with a different diameter, which also corresponds to that of the railways
certainly. The free, in each case excess chain end 33 is on the adjusting roller
31 rotatably mounted reel 34 received, which with the help of the spiral spring 35 the
Keeps the end of the chain taut. Is on two opposing (main) pivot levers
at 29 the chain lock 36 (Fig.3), to which the chain start 37 is attached
is and are provided in the recesses 38 into which the pistons 26 and 27 of the
last link of the extended chain circle for the purpose of locking the gear position
click into place. The guide strips 39 of the chain lock push the pistons into the
Hollow cylinder for the chain links to pass through between the tracks. At the sun gear
14, which is mounted in the jacket of the gear drum, is located outside of the
Drum an adjustment cross 40. Pins 41 and 42, which are guided in the gear housing 6
cause a clockwise or counterclockwise rotation of the adjustment cross when they are in the
Turning circle of the adjustment cross are depressed. With the twisting of the adjustment cross
also the spindles and thus the sliding blocks, the planetary shaft, the counterweight
and the sprocket is adjusted, whereby the output speed is increased or decreased
will. When the gearbox is in the zero position (output is at a standstill) the chain wheel must
have so many links that the planetary shaft with one revolution of the gear drum
as a result of the rolling of the planetary pinion on the chain wheel, just as many natural turns
executes as it would if the sprocket were not there and the
Gear drum is rotated once around the stationary output. This rolls around
the bevel gear 21 depends on the bevel gear 22 at rest. Is, as in the present case,
from the planetary shaft io to the output 23 and 23 a a reduction of 3: i
provided, the sprocket must have three times as many links for idling,
like a planetary pinion 15 has teeth. The mode of operation of the transmission is
the following: The transmission is in its neutral idle position when
the constantly stationary sprocket 16 has three times as many links as the
Planet pinion have 15 teeth. This means that the planetary pinions at a
Rotate the drum three turns of its own by resting on the sprocket
roll off. This speed is transmitted via the angle drive 17, 18 and the spline shaft
i9 on the bevel gear 21. The bevel gear 22 should again have three times as many teeth,
like the bevel gear2i. The bevel gear 21 then also performs three revolutions if
there is a blocked output during one revolution of the drum on the bevel gear
22 shifts. In this state, the drum can assume any speed,
and yet the output 23, 23a always remains at rest. Now press the adjustment pin
41 down, then the adjustment cross runs. Against the pin and performs a partial rotation
the end. This rotation is transmitted via the sun gear 14 and the pinion gears 13
on the spindles 12. The sliding blocks 8 and 9 and the counterweight move
outwards by a small amount. This amount should and is not so large that
the planetary pinions no longer engage in the chain wheel 16 at all. At
the sliding blocks are each a cam, not visible in the drawing, the
be displaced outward by this amount and thereby against the cams 43 and
44 of the chain lock 36 push them inwards, whereby the pistons 26
and 27 of the last link of the extended chain circle in the hollow cylinder 24
be pushed. The lock of the old gear position is now released. That
under spring tension swivel lever system pushes outwards, whereby it the
Lanes 28 enlarged and another chain link from the reel 34 down
draws the chain circle. As soon as the piston pair of the newly extended chain link
the recesses 38
of the chain lock, the pistons jump
under the action of the spring body 25 into the recesses, whereby the new
Gear position is locked again, before the planetary pinion that
Pass chain lock. The number of links on the sprocket has thus increased by one.
The natural rotation of the planetary pinion now corresponds to a higher speed per
Minute than at the idle position, where the planetary pinion rotates three times
a drum rotation came. This increase in speed is achieved by the bevel gear pair
21, 22 in a ratio of 3: 1 reduced to the output 23, 23a. That leaves
repeat 40 times with the described gear, with forty chain links
be pulled down from the reel onto the chain circle. The sprocket takes
Finally, double the diameter as when idling. In the same way
you can the transmission by pressing down the adjusting pin 42 from the fastest
Gear of the output back to idle and possibly beyond this
Regulate to opposite output speeds (reverse gear). The adjustment
of the gearbox during one drum revolution is practically so small and distributed
on the time of a drum revolution that it is only as steady at the output
and indicates continuous change in speed. The enlargement of the radius of the
Sprocket when a chain link is added is done by the same amount,
around which the sliding blocks and thus the planetary pinion when adjusting the
Spindles migrate outwards, which reduces the meshing relationships of the planetary pinions
with the sprocket are retained in every gear position. The switching range
of the gearbox can be enlarged as required and is only dependent on the gearbox diameter
and the chain pitch used. In terms of weight and space, it is normal
Gear change gears not after. Couplings are not required.