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Stufenlos mit rein mechanischen Mitteln regelbares Getriebe
AUSGEGEBEN AM 30. APRIL 1953
Die Erfindung betrifft ein stufenlos
mit rein mechanischen Mitteln regelbares Getriebe. Bei den bekannten Getrieben dieser
Sonderart werden zur Verbindung der beiden zueinander parallelen Wellen bzw. der
auf diesen sitzenden axial verstellbaren Kegelscheiben Riemen, Gliederketten od.dgl.
benötigt. Der Einbau solcher Elemente setzt einen gewissen Abstand der beiden Wellen
voraus. Es ergeben sich dadurch verhältnismäßig große Ab-
messungen für ein
solches Getriebe.
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Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein- derartiges Getriebe zu schaffen,
bei dem die An- und Abtriebswellen gleichachsig angeordnet sind und die Abtriebswelle
dennoch vollständig stufenlos, also nicht nur fein#stufig' in ihrer Drehzahl geregelt
werden kann. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß in dem Getriebe
ein in Einzelstücke aufgeteiltes Getrieberad vorgesehen ist, dessen mit einem festen
Lager gelagerte Einzelstücke auf einer Triebscheibe längsRadien gleitend angeordnet
sind, und daß die Triebscheibendrehachse gegenüber derjenigen des festen Lagers
quer verstellbar ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung
schematisch dargestellt. Darin zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch das Getriebe,
Fig. 2 eine Stirnansicht und Fig. 3 ein-en Längsschnitt längs der Linie A-B
in Fig. 2 zu einem Einzelteil des Getriebes, Fig. 4 das Schema des Getriebes entsprechend
Fig. i, Fig- 5 eine Seitenansicht zu diesem Schema und Fig. 6 in schaubildlicher
Darstellung Einzelteile der Kraftübertragung in auseinandergezogenem Zustand.
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Das Getriebe ist *umschlossen von einem im wesentlichen zylindrischen
Gehäuse, das aus zwei Stirnplatten ii und 12 und einem Zylindermantel
13
besteht. In der Fig. i sind gewisse Vorgelegeräder und Verstellorgane für diese
strichpunktiert in der Zeichenebene dargestellt, die im normalen Zustand in einer
senkrecht zur Zeichenebene durch die Mittelachse des Getriebes gelegten Ebene zu
denken, sind, wie dies auch aus dem Schema nach Fig. 5 hervorgeht. Diese
Art der verschwenkten Da-rstellung des Vorgeleges ist gewählt, um eine zweite Schnittzeichnung
des Getriebes züi vermeiden.
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Beide Stirnplatten i i, und 1:2 haben Lageraugen i i i bzw. 1:2 15
in denen unter anderem über Kugellager 11:2 bzw. 122 die Antriebswelle 14 bzw. die
Abtriebswelle 15 gelagert sind. Diese-beidenWellen sind mit ihren gegeneinandergerichteten
Enden 141 bzw. mit dem hohl ausgebildeten Ende 151 über Nadellager:25 ineinander
gelagert, so daß sie mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufen können. In dem Lagerange
i i i ist über ein weiteres Kugellager 113 außerdem ein Zahnrad 16 gelagert.
Es kämmt mit einem Vorgelegezahnrad 17, das zusammen mit einem weiteren Zahnrad
i& auf einer Vorgelege-,welle ig befestigt ist. Diese Vorgelegewelle ist im
Gegensatz zur Darstellung in. Fig. i, in Wirklichkeit an einer aus Fig.
5 zu. erkennenden Stelle am Gehäuse 11, 1:2, 13 gehalten, die in der senkrecht
zur Zeichenebene der Fig. i verlaufenden und durch die Mittelachse des Getriebes
gelegten Ebene liegt. Diese Vorgelegewelle ig bildet gleichzeitig die Schwenkachse
für eine Schwin#ge:2o mit einem Handgriff 21. Die Schwinge 9-o kann in einem durch,
die beiden Linien, 22 der Fig. 5 angedeuteten Ausmaß durch Verstellen des
in dem Gehäusemantel 13 in, einem Schlitz geführten Handgriffs 21 verschwenkt
werden.
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In dieser Schwinge ist über ein Kugellager 2öi eine drehbare, den
Abtriebsstummel 15 im Abstand umgDeifende Zylinderhülse 2,3 gelagert, die
an ihrem einen Ende ein fest darauf verkeiltes Zahnrad 24 trägt. Das Zahnrad 24
kämmt mit dem Vorgelegerad 18. An ihrem anderen Ende trägt die auch in Fig.
2, und 3 als Einzelteil dargestellte Hülse :23
eine Scheibe
231, die eine Reihe von radialen Schlitzen23:2 aufweist. Zu beiden Seitenjedes-dieser
Schlitze:232 sind parallel -zu deren Längsachsen Führungsnuten
233 vorgesehen. In den einzelnen Nutenpaaren führt sich dabei je ein
Kupplungsteilstück 26 der in Fig. 6 deutlicher erkennbaren Art, und
zwar mit Hilfe der Führungsaugen 261. Diese Vielzahl von Kupplungsteilstücken:26
ist in einem Kugellager 27 gelagert, das seinerseits wieder in einem mit
dem Gehäusemantel 13 fest verbundenen Ring29, jedoch exzentrisch, gehalten
ist. Die Kupp-
lungsteilstücke 26 können also auf der Innenseite des
Zylindermantels 13 des Getriebegehäuses umlaufen.
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Die Führungsstücke 26 weisen ein im wesentlichen H-förmiges
Profil auf und bilden dadurch einerseits eine Nut 262 zur Aufnahme des einen
Ringes des Kugellagers 297 und andererseits einen nach der Drehachse hin
gerichteten Flansch 9-63,
dem, wie weiter unten gezeigt- werden wird, die
Aufgabe zufällt, das Drehmoment weiter zu Übertragen. Hierzu sind folgende weitere
Kupplungselemente vorgesehen: Auf der Welle 15 ist über ein Kugellager 29
eine Scheibe 30 frei drehbar gelagert, mit der-en äußerem Rand- ein Kupplungsrin'g
31 fest verbunden ist, der in seinem gegen die Mittelachse gerichteten Teil ein
U-PrOfil 3 11 aufweist und zentrisch. so angeordnet ist, daß der obenerwähnte
Flansch263 der in. dem exzentrischen Kugellager 27 ebenfalls exzentrisch umlaufenden
Stücke 26 im oberen Scheitel des Ringes 3 11 in den freien Raum zwischen
dessen U-Schenkeln hineinragt.
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Das Drehmoment wird vom Flansch:263 auf den U-Ring 3111' über Klemmkugeln
32 übertragen, die in entsprechenden Querbohrungen 312 der Schenkel des U-Ringes
3 11 lose eingelegt sind. Nach innen zu liegen also die Kugeln in ihrer Endstellung
aneinander bzw. an dem Flansch 263 an, während sie nach außen hin gehalten
sind durch eine der Zahl der Stücke 26 entsprechende Zahl von Ringstücken
33 mit U-Profil. Diese-Ringstikke sind auf einem auf einer Schulter des Ringes
30 festgespannten Ring 34 zentrisch zur Mittelachse des Getriebes
ge-
halten und umgreifen den U-Ring 311. Sie laufen jedoch mit den
Stücken 26 und der Scheibe 231
um, da jedes Einzelstück mit einem Zapfen
331
ausgerüstet ist, der jeweils in einen der Schlitze 232
passend eingreift.
Um den einen Steg der Stücke 26
durchdringen zu können, sind in letzterem
noch Schlitze 264 vorgesehen. Diese sind so bemessen, daß entsprechend der Exzentrizität
des Umlaufes der Bolzen 331 immer frei durchtreten kann.
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Um jene Klemmwirkung zwischen dem Flansch ?63 und den Kugeln
32 zu erzeugen, sind sowohl die Flansche 2,63 der Stücke
26, als auch die Innenseite der U-Schenkel der Stücke 33 mit Schrägflächen
versehen, die nach beiden Drehrichtungen ansteigen bzw. abfallen und so einen nach
beiden Richtungen wirkenden doppelten Klemnikonus fiüfr d.ie Kugeln bilden. Diese
Schrägflächen sind aus Fig. 6 zu erkennen, wo sie für die Stücke
3 3 mit 332
bezeichnet sind; um sie auch am Flansch 263 zeigen
zu können, ist der in den Ring 3 11 ragende Flansch 263 noch einmal
für sich weggebrochen dargestellt. An diesem weggebrochenen Stück sind dann die
Schrägflächen 265 deutlich zu erkennen.
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Durch das kurzzeitigeFestklemmen der einzeln-en Flansche'?-63 beim
Durchgang durch den Ring 311 wird über die Kugellv32 und die Wandungen der Löcher31#
das Drehmoment auf den Ring311 übertragen und von diesem schließlich auf die Scheibe
30.
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An der Scheibe 30 sind auf der anderen Seite über Lagerbolzen
35 und Kugellager 36 zwei Planetenzahnräder37 gelagert, die einerseits
mit einem am Zahnrad 16 festen Hohlzahnrad 38 und andererseits mit einem
zentralen Zahnrad 39 kämmen, das auf dem Umfang des hohlen, Wellenendes 151
vorgesehen ist. Beim Umlauf der Scheibe 30 wälzen sich also die Zahnräder
37 am Innenzahnkranz 38
ab, wenn dieser mit anderer Geschwindigkeit
als 3 11 umlauft, bzw. kuppeln das Rad 38 starr mit 39,
wenn
bei einer auf i : i eingestellten übersetzung zwischen 26 und
3 11 das Rad 311 gleich schnell wie,
16 bzw.
38 umläuft. In beiden Fällen wird der Ab-
trieb 15 über 37 angetrieben.
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Bei der bis jetzt beschriebenen Wirkungsweise und in ihrer Mittelstellung
gemäß Fig. 5 stehender Schwinge, der auch die Stellung der Einzelteile in
Fig. i entspricht, wird immer ein konstantes, der Exzentrizität der Stücke
26 entsprechendes Übersetzungsverhältn#is eingehalten. Der Bolzen
33 1 der Klemmstücke 33 durchquert die Schlitze 232 etwa in
ihrer Mitte. Das übersetzungsverhältnis wird also bestimmt durch den im Berührungspunkt
zwischen Schlitz 23:2 und Bolzen 331 vorhandenen Hebelarm zur Mittelachse.
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Um diesen Hebelarm zu verändern, enügt es, die Schwinge:2o aus ihrer
gezeichneten Mittelstellung heraus nach oben oder nach unten zu verschwenken. Dadurch
wird die Büchse23 mitsamt dem Flansch 23 1 angehoben oder abgesenkt. Der
im Augenblick der Klemmkupplung eines Stekes 33
vorhandene Berührungspunkt
seines Bolzens 331
mit der Wandung des Schlitzes 232 wandert dabei
gegen den Mittelpunkt oder von ihm weg. Hierdurch ändert sich der im Verhältnis
zur Mittelachse der angetriebenen Büchse 2,3 vorhandene Hebelarm in weitern
Maß, so daß sich die Gesamtübersetzung entsprechend, auf rein mechanischem Weg stufenlos
durch Verschwenken der Schwinge2o regeln läßt. Beim Anheben oder Absenken der Scheibe
231
-gleiten die durch ihre feste Lagerung im exzentrischen Kugellager .2,1
radial nicht verstellbaren Stücke 26 mit ihren Zapfen 261 in den, Nuten233 und sind
also immer drehmomentübertragend, jedoch auch hier, mit entsprechend geändertem
wirksamem Hebelarin, mit der Büchse 23 gekuppelt.
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Die Stücke26 kommen bei ihrem Durchgang zwischen den Kugeln32 nacheinander
immer kurzzeitig in Eingriff mit diesen Kugeln. Da sich die Eingriffradien der Teile31I
und :26 nur wenig unterscheiden, überdecken sich die Eingriffszeiten der nacheinander
zurWirkung komniendenTeile26.
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Im gezeichneten Beispiel ist bei der dargestellten Mittelstellung
der Schwinge2o das Übersetzungsverhältnis zwischen :26 und 311 etwa i
. i und zwischen An- und Abtrieb ebenfalls i : i.
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je nach Ausschlagrichtung der Schwinge wird zwischen
26 und 3U eine Übersetzung ins Schnelle oder ins Langsame bewirkt. Die gewählte
Kombination mit dem Planetengetriebe vergrößert den Bereich der stufenlosen Regelbarkeit
in besonders .starkem Maß.
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Das geschilderte Getriebe läßt bei genügend weiternSchwingenausschlagnachderUntersetzungsseite-
sogar ein Stillsetzen oder Umkehren des Ab-
triebs zu.