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Stufenloses Wechselgetriebe Die vorliegende Erfindung. betrifft ein
stufenloses Wechselgetriebe, bestehend aus einem Paar h,egelstumpfförmiger, sich
drehender, gleichmittig zueinander auf einer gemeinsamen, Achse angeordneter Scheiben,
die mittels eines Riemens: zum Antrieb eines zweiten Paares kegelstumpfförmiger
Scheiben derselben Art dienen, deren Achse parallel zu der der ersten Scheiben liegt,
wobei dar Umschlin:gungshalbmesser dieses Riemens auf ein Scheibenpaar in umgekehrtem
Sinne zu dem auf das andere Paar durch Änderungen in umgekehrtem Sinne des Abstandes
zwischen den Scheiben eines jeden Paares geändert werden kann. Bei den bekannten
stufenlosen Wechselgetrieben dieser Art ist der obenerwähnte Riemen von trapezförmigem
Querschnitt. Um eine Geschwindigkeitsänderung in weiten Grenzen zu gestatten, muß
man sehr breite Riemen verwenden, was ein Hindernis für die Verwendung genormter,
trapezförmiger Riemen bildet, deren Breite verhältnismäßig gering in bezug auf ihre
Dicke ist. Zur- Übertragung großer Leistungen muß man mehrere Wechselgetriebe in
Parallelschaltung verwenden, weil ein einziger trapezförmiger Riemen, .selbst bei
ausreichendem uerschnitt, nur zwei Haftflächen in bezug auf die- Antriebsscheiben
aufweist und aus
diesem Grund nur ein verhältnismäßig begrenztes
Drehmoment übertragen kann.
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Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, diese Nachteile zu beseitigen.
Zu diesem Zweck sind bei dem stufenlosen Wechselgetriebe gemäß der Erfindung die-
Scheiben eines jeden Paares unterem ander durch parallel zur Drehachse angeordnete
Stäbe verbunden, deren: zapfenförmige Enden so in Nuten eingreifen, die entsprechend
den Erzeugenden der kegälstumpfförmigen: Flächen der Scheiben verlaufen, daß ein
Nähern oder Entfernen der Scheiben zwangsläufig entsprechend das Entfernen oder
Nähern der Stäbe gegenüber der Drehachse und demnach die Vergrößerung oder Verkleinerung
des Abstandes des diese Stäbe umschlingenden Teils des Riemens von. der Drehachse
bewirkt.
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Dieses stufenlose Wechselgetriebe gestattet die Anwendung von Riemen.
aller Formen und Größen., da sie nicht mehr zwischen kegelstumpfförmigen Scheiben
verschoben zu: werden brauchen. Der Spitzenwinkel der kegelstumpffürmigen Flächen
der Scheiben kann ziemlich klein und im Fall der Anwendung trapezfärmiger Riemen
vollkommen unabhängig von dem Winkel dieser Riemen sein.
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Wenn man aus Gründen, die nichts mit einer Änderung der Geschwindigkeit
zu tun haben, ähnliche Riemen verwenden möchte, ordnet man in den obenerwähnten
Stäben den Querschnitten - der Riemen entsprechende Einschnitte an, um, diese darin
einlegen zu können. Durch Wahl einer genügenden Breite der Stäbe kann man in diesen
so viele Einschnitte anbringen, wie man Riemen aufzulegen wünscht.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform haben die Nuten in den kegelstumpfförmigen
Scheiben im Querschnitt die Form eines Schwalbenschwanzes. Gemäß einer anderen:
Ausführungsform isst die Mittelebene der oben-erwähnten Nuten in, bezug auf, die
Drehachse der Scheiben, in der sie angeordnet sind, geneigt, und zwar in solchen
Richtungen, daß die Zapfen jedes Stabes auf beiden Seiten einer Ebene angeordnet
sind, die durch die Drehachse der Scheiben und die Achse des fraglichen; Stabes
geht.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Nuten durch den Schnitt
zweier Nuten gebildet, die beide parallel zu Mittelebenen angeordnet sind, von denen
jede unter einem gewissen Winkel zur Drehachse der Scheiben, in denen sie vorgesehen
sind, geneigt ist.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden sich bei der
Beschreibung der Zeichnung ergeben, die schematisch nur beispielsweise Ausführungsformen
eines stufenlosen Wechselgetriebes gemäß der Erfindung darstellt: Fig. i zeigt schematisch
ein stufenloses Wechselgetriebe gemäß der Erfindung; Fig. a ist eine schematische
Darstellung der Lage des Riemens auf den Stäben eines stufenlosen Wechselgetriebes.
gemäß der Erfindung; Fig.3: ist eine schematische Darstellung einer anderen Form
der Oberflächen der Sitäbe an der Berührungsstelle mit dem Riemen; Fig. q. ist eine
schaubildliche Darstellung eines Paares kegelstumpfförmiger Scheiben und der diese
Scheiben verbindenden Stäbe; Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Lage eines
trapezförmigen Riemens auf den Stäben eines stufenlosen Wechselgetriebes gemäß;
der Erfindung, .in denen dem Querschnitt des Riemens entsprechende Einschnitte angeordnet
sind; Fig. 6 stellt schaubildlich einen Teil eines Stabes eines stufenlosen Wechselgetriebes
dar, der dem in Fig. 5 dargestellten gleich ist; Fig. 7 ist eine Ansicht der kegelstumpfförmigen
Fläche einer der Seheiben eines stufenlosen Wechselgetriebes gemäß der Erfindung,
entsprechend demjenigen; von dem. ein Teil in Fig. q. dargestellt ist; Fg. 8 ist
eine schaubildliche Ansicht, um zu zeigen, wie ein Stab des stufenlosen Wechselgetriebes.
gemäß Fig. 7 in bezug auf seine Verbindung mit den sich: drehenden Scheiben, die
es verbindet, ausgebildet ist; Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht auf den Stab
der Fig. 8 und einen Teil der Scheiben, die mit ihm verbunden sind; Fig. io ist
eine Ansicht der kegelstumpfförmigen Fläche einer der Scheiben eines anderen stufenlosen
Wechselgetriebes gemäß der Erfindung, entsprechend dem in den vorhergehenden Figuren
dargestellten;-Fig. i i ist eine schaubildliche Ansicht, um zu zeigen, wie ein Stab
eines stufenlosen Wechselgetriebes gemäß Fig. io in bezug auf seine Verbindung mit
den sich drehenden Scheiben, die es verbindet, ausgebildet ist; Fig: i-2 ist eine
schematische Draufsicht auf den Stab der Fig. ii und einen Teil der Scheiben, die
mit ihm verbunden sind.
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In diesen verschiedenen Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen
ähnliche Teile.
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In Fig. i ist ein stufenloses Wechselgetriebe dargestellt, das aus
einem Paar kegelstumpfförmiger Scheiben 2, die untereinander durch Stäbe 3 verbunden
sind; die parallel zur Drehachse der Welle q. angeordnet sind, auf der diese Scheiben
aufgekeilt sind, und aus einem zweiten Paar den ersten ähn=-licher kegelstumpfförmiger
Scheiben 5 besteht, die untereinander durch den; Stäben 3 ähnliche Stäbe 6 verbunden
sind. Über die Stäbe 3 und 6 laufen ein oder mehrere Riemen 7. Der Abstand zwischen
den Scheiben :2 kann. durch die axiale Verschiebung dieser Scheiben längs ihrer
Achse q. geregelt werden. Eine Änderung dieses Abstandes bewirkt eine Änderung des
Abstandes, der die Stäbe 3 von der Drehachse der Welle q. trennt, und zwar dadurch,
daß die Enden der Stäbe 3 zapfenförmig in Nuten 8 eingreifen, die entsprechend den
Erzeugenden der kegelstumpfförmigen Flächen der Scheiben verlaufen, Eine Änderung
des Abstandes zwischen den Scheiben :2 ist von einer Änderung des Abstandes. zwischen
den Scheiben 5 in umgekehrtem Sinne begleitet. Diese Änderung, des Abstandes zwischen
diesen bewirkt also zwangsläufig eine Änderung
des Abstandes zwisch°n
den Stäben 6 und der Drehachse.
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Hieraus folgt, daß einer Vergrößerung des Umschlingungshalbmessers
des oder der Riemen 7, die über die die Scheiben 2 verbindenden Stäbe laufen, eine
proportionale Verkleinerung des Umschlingungshalbmessers des oder der Riemen entspricht,
welche um die die Scheiben 5 verbindenden Stäbe 6 gelegt sind, und umgekehrt.
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Hieraus folgt, daß, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 4,
auf der die Scheiben :2 aufgekeilt sind, konstant bleibt, die Geschwindigkeit der
Welle, auf der die Scheiben 5 gleiten, veränderlich ist. Sie hat das Bestreben zuzunehmen,
wenn sich die Stäbe 3 von der Achse q. entfernen und die Stäbe 6 sich der ihren
nähern und umgekehrt abzunehmen, wenn die Stäbe 3 sich ihrer Achse nähern und die
Stäbe 6 sich von der ihrigen. entfernen.
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In Fig. i sind die Stäbe 6 in der Stellung, die sie einnehmen, wenn
sie der Drehachse der Scheiben 5, mit denen sie verbunden sind, am nächsten sind.
In dieser Stellung sind sie schlüssig. Gemäß einem Merkmal der Erfindung bildet
ihre Umfangsfläche in dieser Stellung Umdrehungszylinder.
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Wenn sich die Stäbe von ihrer Achse entfernen, um beispielsweise eine
solche Stellung einzunehmen, wie sie von den Stäben 3 der Fig,. i eingenommen wird,
bilden. sie nicht mehr eine zusammenhängende Umfangsfläche, weil sie, nicht mehr
schlüssig sind.
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Der Riemen ruht dann auf einer Reihe von Kreisbögen, wie dies schematisch
in Fig. 2 dargestellt ist.
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Unter der Annahme, daß der Riemen vollkommen elastisch in dem Zwischenraum
zwischen diesen Kreisbögen ist, hat er das Bestreben., sich längs einer geraden
Linie zu legen, die die äußersten Punkte dieser Bögen verbindet. Man sieht, wenn
man Fig.2 betrachtet, daß; wenn die Umfangsfläche der Stäbe 3 einen und denselben
Umdrehungszylinder in dem Augenblick bildet, wo, diese Stäbe ihrer Umdrehungsachse
am nächsten und schlüssig sind, die Linie des vollkommen elastisch angenommenen
Riemens in dem: Zwischenraum zwischen den beiden benachbarten Stäben eine Tangente
in. den äußersten Punkten 9 eines jeden Kreisbogens ist, der den Querschnitt von
zwei benachbarten Stäben gegen den Umfang abgrenzt, welches auch immer der Abstand
dieser Stäbe von der Drehachse sein mag, wenn sie sich von dieser entfernen.
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Hieraus folgt, daß selbst bei der Annahme eines vollkommen elastischen
Riemens, unter der Bedingung, daß das obenerwähnte Merkmal beachtet wird, der Riemen
niemals mit scharfen Kanten der Stäbe in Berührung kommen kann, wie solche mit 9
in den Fig. i und 2 bezeichnet sind.
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je starrer der benutzte Riemen ist, desto mehr hat er die Neigung,
sich nach außen von der geraden Linie zu entfernen, die die Punkte 9 zweier benachbarter
Stäbe verbindet. Infolgedessen verringert sich die Gefahr für den Riemen, in Berührung
mit scharfen Kanten 9 der Stäbe, die ihn beschädigen könnten, zu kommen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung ist der Querschnitt
eines jeden Stabes gegen den Umfang durch eine Kurve begrenzt., die, selbst wenn
die Stäbe schlüssig sind, eine Kreislinie, deren Mittelpunkt auf der Drehachse der
kegelstumpfförmigen Scheiben liegt, von innen in einem Punkt berührt, der sich zwischen
den. Enden dieser Kurve befindet.
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Diese Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, wo man die Stäbe
in der schlüssigen Stellung in strichpunktierten Linien und in einer nichtschlüssigen
Stellung in ausgezogenen Linien sieht. Wie man feststellen kann, ist die Kurve 16,
die den Querschnitt eines jeden Stabes gegen den Umfang begrenzt, für die schlüssige
Stellung derselben eine Tangente von innen an die Kreislinie 17, deren Mittelpunkt
auf der Drehachse der kegelstumpfförmiäen Scheiben gelegen ist, und zwar in einem
Punkt 18, der zwischen den radialen Ebenen i9 und 2o liegt, die den fraglichen Stab
begrenzen. In diesem Fall können, selbst bei Annahme eines vollkommen elastischen
Riemens, wenn die Stäbe, wie in ausgezogenen Linien dargestellt ist, nichtschlüssig
sind, der oder die Riemen niemals mit den scharfen, jeden Stab begrenzenden Kanten
in Berührung kommen.
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Die Kurve 16 könnte nur auf einem Teil ihrer Länge mit der Kreislinie
17 zusammenfallen. In diesem Fall würde sie also eine Tangente von innen an diese
Kreislinie auf einem Teil ihrer Länge zwischen den radialen Ebenen i9 und 2o sein.
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Fig. d. zeigt, daß die Nuten 8 im Querschnitt die Form eines Schwalbenschwanzes
haben. Fig.4 zeigt ferner, daß die Spitzenwinkel der kegelstumpfförmigen Scheiben
verhältnismäßig klein sind. Da die Länge der Stäbe beliebig gewählt werden kann,
kann man sehr breite Riemen oder eine beliebige Anzahl parallel angeordneter Riemen
von genormter Breite benutzen.
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Diese Riemen können gegebenenfalls in Einschnitte eingelegt werden,,
die in den Stäben vorgesehen sind und dem Querschnitt der fraglichen. Riemen entsprechen.
In Fig. d. sind Einschnitte io zur Aufnahme trapezförmiger Riemen dargestellt. Die
Spitzenwinkel der kegelstumpfförmigen Scheiben 2 sind kleiner als der Supplementwinkel
zwischen den geneigten Flächen der trapezförmigen Riemen.
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Da in Wirklichkeit die trapezförmigen Riemen mit den Einschnitten
io nur durch die Seitenflächen derselben in Berührung kommen, laufen gemäß einem
Merkmal der Erfindung diese Riemen in die Einschnitte längs der Kanten a8 (Fig.
5), die durch den Schnitt dieser Flächen mit den radialen, die Stäbe begrenzenden
Ebenen r9 und 2o gebildet sind, unter einem Winkel gleich 90'° ein.
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Zu diesem Zweck bilden die entsprechenden Seitenflächen der Einschnitte,
wenn die Stäbe schlüssig sind, einen und denselben Umdrehungskegel.
Infolgedessen
haben die in Frage stehenden Kanten nicht das Bestreben, den Riemen zu beschädigen.
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Damit selbst im Fall einer leichten Verschiebung der Stäbe, die die
Aufhebung der vollkommenen Einfiuchtung der Einschnitte zur Folge hat, der obenerwähnte
Schutz gewährleistet bleibt, -ist gemäß der Erfindung vorgesehen, die Einschnitte
gegen die radialen Ebenen 19 und .2o (Fig. 6), die die Seitenflächen der Stäbe begrenzen,
zu erweitern: In diesem Fall ist der Schnitt der Seitenflächen der Einschnitte eines
jeden Stabes durch eine beliebige zur Drehachse 3o der kegelstump#förmigen Scheiben
senkrechte Ebene 29 eine Kurve 31, die, selbst wenn die Stäbe schlüssig sind, eine
Kreislfnie 32, deren Mittelpunkt auf der Drehachse 30 liegt, von innen in einem
Punkt 33 berührt, der zynischen den radialen Ebenen i9 und 2o liegt, dis den fraglichen
Stab begrenzen. Diese Kurve könnte auf einem Teil ihrer Länge mit der Kreislinie
32,- In diesem. Fall würde sie also eine Tangente von innen. an diese Kreislinie
auf einem Teil ihrer Länge zwischen den radialen Ebenen io und 2o sein.
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In Fig. 7 ist die kegelstumpfförmig@e Fläche einer der Scheiben eines
anderen stufenlosen Wechselgetriebes gemäß der Erfindung dargestellt, in der :Muten
i i parallel zu einer mittleren in bezug auf die Drehachse der Scheiben geneigten
Ebene angeordnet sind. Diese Neigung ist aus Fig. 9 ersichtlich, wo man sieht, daß
die Ebene 12 in bezug auf die Drehachse 13 geneigt ist. Die zwei Scheiben in einem
und demselben Paar miteinander verbindenden Stäbe sind mit Zapfen versehen, die
in die Nuten i1 eingreifen: Die Zapfen 14 und i@5 an, den beiden Enden desselben
Stabes sind auf beiden Seiten einer durch die Drehachse der Scheiben und die Achse
des fraglichen Stabes hindurchgehenden Ebene angeordnet.
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In Fig. io ist die kegelstumpfförmige Fläche einer der Scheiben eines
anderen stufenlosen Wechselgetriebes- gemäß der Erfindung dargestellt, in der Nuten
2i (Fiel. io bis 12) angeordnet sind, die durch den Schnitt der beiden Nuten z2
und 23 gebildet sind, die beide parallel zu Mittelebenen 26 und 27 (Fig..12) verlaufen,
von denen jede in einem gewissen Winkel zur Drehachse 13 der Scheiben, in denen
sie angeordnet sind, geneigt ist. In diese Nuten 22 und 23 greifen Zapfen 24 und
25 ein.
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Die Neigung dieser Nuten in bezug auf die Drehachse 13 ist aus Fig.
12 ersichtlich, wo man sieht, daß jede der Ebenen 26 und 27 in bezug auf die Drehachse
13 geneigt ist und diese einen gewissen Winkel miteinander bilden. Bei dem in Fg.
12 dargestellten Beispiel geht die Schnittlinie dieser Ebenen durch die Symmetrieebene
des Stabes, ohne daß dies ein unerläßliches Merkmal für das Arbeiten der Vorrichtung
bildet, wobei diese Schnitt-Linie auch außerhalb der Symmetrieachse des Stabes gelegen,
sein kann. Ebenso können die Winkel, die jede der beiden Kreuznuten mit der Drehachse
i3 bildet, untereinander gleich oder verschieden sein. Es ist klar, daß die Erfindung
nicht ausschließlich auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist und
daß Abänderungen in der Form, der Anordnung und Ausbildung gewisser zu ihrer Ausführung
erforderlicher Elemente vorgenommen werden können, unter der Bedingung, daß diese
Abänderungen nicht im Widerspruch zu dem Gegenstand eines jeden der folgenden Ansprüche
stehen.