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Stufenloses Getriebe In der Patentschrift 87I o94 ist ein stufenloses
Getriebe beschrieben, bei welchem das treibende und das getriebene Rad durch drehbare
und gleichzeitig umlaufende Zahnräder gekuppelt sind, die in ihrer Dreh- und umlaufenden
Bewegung elastisch blockierbar sind, wobei der Radius dieser Umlaufbewegungen durch
radiale Verschiebungen des einen Rades kontinuierlich verändert werden kann.
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Die Erfindung bringt eine weitere Ausgestaltung der genannten Erfindung,
die im wesentlichen darin besteht, daß in einem radialen Einschnitt des antreibenden
Rades ein Schieber radial verschiebbar gelagert ist, wobei der Weg dieser radialen
Verschiebung das Übersetzungsverhältnis zum angetriebenen Rad bedingt. Die auf diesem
Prinzip beruhenden Lösungen des Problems zeichnen sich durch besondere Einfachheit
und Betriebssicherheit aus.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. I eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels mit einer Zahnstange
in Ruhestellung, Fig. 2 eine Vorrichtung nach Fig. I in Arbeitsstellung, Fig. 3
einen Schnitt A-B der Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht der Fig. I im Schnitt, Fig.
5 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels mit einer Kurbel in Ruhestellung,
Fig. 6 eine Vorrichtung nach Fig. 5 in Arbeitsstellung, Fig.7 eine Draufsicht der
Fig.5 teilweise im Schnitt,
Fig. 8 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels
in Ruhestellung im Schnitt G-H, Fig. 9 eine Vorrichtung nach Fig. 8 in Arbeitsstellung,
Fig. Io eine Draufsicht der Fig. 8 im Schnitt, Fig. II eine Vorderansicht eines
weiteren Ausführungsbeispiels im Schnitt C-D der Fig. I3 in Ruhestellung, Fig. I2
eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. II im Schnitt C-D der Fig.
I3 in Arbeitsstellung, Fig. I3 eine Draufsicht der Fig. II im Schnitt, Fig. I4 einen
Schnitt durch eine Vorrichtung in Verbindung mit einem Differentialgetriebe, Fig.
I5 verschiedene Ausführungsformen der Kolbenplatten, Fig. I6 einen Schnitt durch
ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. I7 einen Schnitt E-F der Fig. I6 in größtem
Untersetzungsverhältnis.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. I bis 4 ist auf der antreibenden
Welle Io das Rad I mit dem Einschnitt 9 angebracht, in dem der Schieber I3 einerseits
verschiebbar angeordnet ist, während er andererseits zwischen den Druckfedern 28
und 29 des in der Zahnstange 3o angebrachten Einschnitts 3I drehbar gelagert ist.
In der Zahnstange 3o befindet sich ferner ein Ausschnitt 3I mit den Zahnleisten
32 und 33, die so in die Zähne des auf der anzutreibenden Welle 8 sitzenden Ritzels
34 greifen, daß sie abwechselnd die Welle 8 in einer Drehrichtung bewegen. Die Zahnstange
3o ist zwischen federnden Anschlägen 35 und 36 geführt, die den abwechselnden Eingriff
der Zahnleisten 32 und 33 in das Ritzel 34 zwangsläufig bewirken.
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Befindet sich der Schieber I3 vor der Welle Io, dann erfolgt keine
Übertragung auf die Welle 8. Je mehr der Schieber I3 von der Welle Io entfernt wird,
um so größer werden der Hub der Zahnstange 30 und die Drehzahl der Welle 8.
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Die Federn 28 und 29 sind so einreguliert, daß ihre Druckkraft nachgibt,
sobald der durch die angetriebene Welle 8 zu bewältigende Widerstand größer wird
als die einregulierte anzutreibende Kraftstärke der Antriebswelle Io. Hierdurch
werden plötzliche Stöße durch den Widerstand aufgefangen und der Hub beim Überdruck
der Antriebswelle Io verkürzt und somit eine weitere automatische Änderung des Umdrehungsverhältnisses
zwischen der antreibenden Welle Io und der angetriebenen Welle 8 hergestellt, wodurch
die plötzlichen Stöße und der übermäßige Widerstand durch die anzutreibende Welle
8 nicht auf die Antriebswelle Io übertragen werden. Damit wird eine eventuelle Bruchgefahr
wirksam vermieden.
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Die Vorrichtung zum Verschieben des Schiebers I3 in dem Schlitz 9
kann beliebig ausgebildet sein. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen geschieht
das durch einen schwenkbar gelagerten doppelarmigen Hebel 37, der in eine verschiebbare
Hülse I5 greift und bei Bewegung diese in Richtung auf das Rad I drückt. Über ein
an der Hülse I5 angelenktes Gestänge I4 wird eine Klaue 38 des Schiebers I3 im Schlitz
9 nach außen gedrückt und nimmt zwangsläufig den Schieber I3 radial mit.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bis 7 ist auf der antreibenden
Welle Io wieder das Rad I mit dem Einschnitt 9 angebracht, in dem der Schieber I3
einerseits verschiebbar angeordnet ist, während er andererseits in der Kurbel 39
od. dgl. drehbar gelagert ist. Die Kurbel 39 ist durch einen Bolzen 4o mit dem um
die Welle 8 gelagerten Rad 2, in welches ein Freilauf eingebaut werden kann, verbunden.
Dieses Rad 2 überträgt den Hub der Kurbel 39 durch den an der Peripherie des Rades
2 angebrachten Bolzen 4o in einer Drehrichtung auf die anzutreibende Welle 8.
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Befindet sich der Schieber I3 vor der Welle Io, dann erfolgt keine
Übertragung auf die Welle 8. Je mehr der Schieber I3 von der Welle Io entfernt wird,
um so größer werden der Hub der Kurbel 39 und die Drehzahl der Welle 8, bis bei
gleichem Abstand des Schiebers I3 von der Welle Io einerseits und des Bolzens 4o
von der Welle 8 andererseits beide Wellen Io und 8 die gleichen Umdrehungszahlen
haben.
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Die Verringerung der Umdrehungen der Welle 8 geschieht durch Wiederverringerung
der Entfernung zwischen dem Schieber I3 und der Welle Io.
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Bei Anwendung von mehreren Übertragungsvorrichtungen von der Welle
Io auf die Welle 8 wird eine gleichmäßigere Übertragung der Umdrehungen geschaffen.
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Die Verschiebung des Schiebers I3 erfolgt zweckmäßig wie bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig. I bis 4.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 bis Io ist auf der antreibenden
Welle Io das Rad. I mit dem Einschnitt 9 angebracht, in dem der Schieber I3 einerseits
verschiebbar gelagert ist, während er sich andererseits als Regulator vor dem einen
Ende der Druckfeder 4I befindet, die mit ihrem anderen Ende mit der Welle 42 eines
exzentrischen Mittels, z. B. eines unrunden Zahnrades 43, verbunden ist. Dieses
ebenfalls durch seine Welle 42 in dem Einschnitt 9 verschiebbare Zahnrad 43 greift
mit seinen Zähnen in die Innenverzahnung 44 des` Rades 2, welches auf der anzutreibenden
Welle 8 angebracht ist. Um die Welle 8 befindet sich eine Freilaufvorrichtung, z.
B. ein Klemmrollengesperre 45, durch die die Welle 8 nur in einer Drehrichtung bewegt
werden kann.
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Befindet sich der Schieber I3 vor der Welle Io. dann erfolgt wie bei
den anderen Beispielen keine Übertragung, weil die Druckfeder 4I hierbei entspannt
ist. Je mehr der Schieber I3 von der Welle Io entfernt wird, um so größer wird der
sich ständig ändernde Druck, den die Druckfeder 4I auf die Welle 42 ausübt, und
je langsamer werden die Umdrehungen des Zahnrades 43; demzufolge wird der Unterschied
zwischen den Umdrehungen der Welle io und 8 immer mehr ausgeglichen.
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Die Verringerung der Umdrehungen .der Welle 8 geschieht durch Wiederverringerung
der Entfernung zwischen dem Schieber 13 und der Welle io.
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Bei Anwendung von mehreren üb-ertragungsvorrichtungen von der Welle
io auf die Welle 8
wird eine gleichmäßige Übertragung der Umdrehungen
geschaffen.
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Die Verschiebung des Schiebers I3 erfolgt auch bei diesem Ausführungsbeispiel
wie schon erwähnt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. II bis I3 ist die Anordnung
wieder wie bei den schon erwähnten Ausführungsbeispielen. Auf der antreibenden Welle
Io ist das Rad I mit dem Einschnitt 9 angebracht, in dem, wie bereits näher erläutert,
der Schieber I3 verschiebbar gelagert ist. Er befindet sich als Regulator vor dem
einen Ende der Druckfeder 46, die mit ihrem anderen Ende mit dem Bolzen 47 des um
die anzutreibende Welle 8 angebrachten Rades 2 drehbar verbunden ist. Zur besseren
Führung der Feder 46 ist diese um eine durch eine Nabe 48 geführte Stange 49 gewunden.
Die Nabe 48 ist mit einem Zapfen 5o im Schieber I3 drehbar gelagert. Auch der Bolzen
47 ist kugelgelagert, damit dieser sich in dem anzutreibenden Rad 2 frei bewegen
kann. Um bei entsprechender Stellung der Räder I und 2 zueinander auch eine Zugwirkung
zu erzielen, ist die Stange 49 durch die Nabe 48 hindurchgeführt und auch dort durch
eine Feder 5I belastet. Diese verhindert unruhiges Laufen der Vorrichtung und bewirkt
eine gleichmäßigere Übertragung der Kraft. Um die Welle 8 kann sich wieder eine
Freilaufvorrichtung befinden, durch die die Welle 8 nur in einer Drehrichtung bewegt
werden kann.
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Befindet sich der Schieber I3 vor der Welle Io, dann erfolgt keine
Übertragung, weil die Druckfeder 46 entspannt ist. Je mehr der Schieber I3 mit der
Nabe 48 von der Welle Io entfernt wird, um so größer ist der sich ständig ändernde
Druck, der auf den Bolzen 47 ausgeübt wird, und demzufolge verringert sich der Unterschied
zwischen den Umdrehungen der Wellen Io und 8.
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Die Verringerung der Umdrehungen der Welle 8 geschieht durch Wiederverringerung
der Entfernung zwischen dem Schieber I3 und damit der Nabe 48 zu der Welle Io.
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Bei Anwendung von mehreren Übertragungsvorrichtungen von der Welle
Io auf die Welle 8 wird eine gleichmäßigere Übertragung der Umdrehungen geschaffen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I4 und I5 ist auf der antreibenden
Welle Io, welche in dem Lager 52 gelagert ist, das Zahnrad 53 angebracht, welches
mit seinen Zähnen in entsprechende Zähne des Verteilerrades 54 eines Differentials
greift. Dieses Differentialgetriebe ist inden Lagern 55 und 56 gelagert. Das Differentialtellerrad
57 ist mit der Welle 58 starr verbunden. Auf dieser Welle 58 ist die Scheibe I mit
dem Einschnitt 9 angebracht, in dem der Schieber I3 einerseits verschiebbar gelagert
ist, während er andererseits das Lager der Kolbenstange 59, die durch die Gelenkstücke
6o und die Verbindungsstange 6I die in dem allseits geschlossenen und mit einer
Flüssigkeit angefüllten Zylinder 62 mit Öffnungen 64 versehene Kolbenplatte 63 hubartig
bewegt, bildet. Der Zylinder 62 ist starr befestigt. Der Schieber I3 kann durch
die Verschiebevorrichtung 37, I5, I4 radial bewegt werden. Befindet sich der Schieber
I3 vor der Welle 58, dann erfolgt keine Übertragung auf das Tellerrad 57, weil die
Kolbenplatte 63 nicht bewegt wird. Je mehr der Schieber I3 von der Welle 58 entfernt
wird, um so größer wird der Hub der Kolbenstange 59 und die Bewegung der Kolbenplatte
63. Je mehr die Kolbenplatte 63 bewegt wird, um so mehr Flüssigkeit muß durch die
Öffnungen 64 gepreßt werden. Da dieses nur allmählich geschehen kann, wird die Drehgeschwindigkeit
der Welle 58 und somit des Tellerrades 57 immer geringer und dementsprechend die
Drehgeschwindigkeit des Differentialtellerrades 65 immer größer. Dieses Differentialtellerrad
65 greift mit den Zähnen seines Zahnrades 66 in entsprechende Zähne des auf der
anzutreibenden Welle 8 befestigten Zahnrades 2, wodurch die Unterschiede der Umdrehungsgeschwindigkeiten
von der Antriebswelle Io und der anzutreibenden Welle 8 stufenlos und kontinuierlich
ausgeglichen werden können.
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Die Wirkung dieser Übertragungen kann durch Vergrößerung bzw. Verkleinerung
der Öffnungen 64 in der Kolbenplatte 63 weiter vergrößert bzw. reguliert werden.
Die Fig. 15 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Kolbenplatte 63.
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Diese Wirkung kann nochmals vergrößert werden durch einen außerhalb
des Hubraums angebrachten Umlauf 67 für die Flüssigkeit, dessen Umlaufmenge (Durchlaßmenge)
durch einen Schieber 68, der durch die Verstellvorrichtung 69 bedient wird, kontinuierlich
vergrößert, verkleinert oder blockiert wird. In diesem Fall kann auf die Anbringung
der Öffnungen 64 verzichtet werden.
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Diese Ausführungsform kann auch ohne die Verschiebbarkeit des Schiebers
I3 gebaut sein. Es genügt, wenn an dem Rad I eine Kurbel angeordnet ist, die den
Kolben 63 auf und ab bewegt. Wird nun der Überlauf durch die Verstellvorrichtung
69 gebremst, so wird die Welle 58 automatisch stillgelegt bzw. deren Umlauf verlangsamt,
und die Wirkungsweise ist wie bei der Ausführungsform mit dem Schieber I3.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. I6 und I7 ist ungefähr der Querschnitt
der Fig. 6 des Hauptpatents wiederhergestellt. In der Fig. 6 des Hauptpatents dienten
,die Federn 24 lediglich dem Zweck, ,die Schieber 13a untereinander im gleichen
Abstand von dem Drehpunkt des Rades ja zu halten.
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Hier wird die Scheibe 23 auf der antreibenden Welle io .starr befestigt
und die Federn 24 so verstärkt, daß ihre Kraft auf jede gewünschte Leistung der
antreibenden Welle reguliert werden kann. Hierdurch schaffen sie außerdem einen
stetigen automatischen Ausgleich zwischen der Kraft der Antriebswelle und deren
restloser Ausnutzung als Nutzleistung auf die anzutreibende Welle B. Dies geschieht
dadurch, daß die Schieber 13a, die in den in verschiedenen Richtungen verlaufenden
Einschnitten der Scheiben 23 und ja verschiebbar gelagert sind, durch die Federn
24 in die größte Entfernung von dem Mittelpunkt des Rades ja gedrückt werden, wenn
der Umdrehungswiderstand der Scheibe ja geringer ist als die benötigte Kraft zur
Antreibung
der anzutreibenden Welle. Bei dieser Stellung haben die antreibende und die anzutreibende
Welle die gleichen Umdrehungszahlen, Wird der Widerstand der anzutreibenden Welle
größer als die Kraft der antreibenden Welle, dann drückt die Kraft der antreibenden
Welle die Federn 24 auseinander, wodurch die Schieber I3a sich dem Drehpunkt der
antreibenden Welle jeweils so weit nähern, daß die Kranft der antreibenden Welle
durch dieses neu bewirkte Über- bzw. Untersetzungsverhältnis zwischen den beiden
Wellen jeweils der restlosen Ausnutzung der Arbeitskraft der antreibenden Welle
auf die Nutzleistung der anzutreibenden Welle angepaßt ist.
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Die Feder 7o dient lediglich dem Zweck, die Zähne des Schiebers I3a
stets wechselseitig in der Innenverzahnung 3a zu halten.
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Die Verschiebevorrichtung, die hier anders ausgebildet ist, aber auch
wie in den anderen Ausführungsbeispielen aussehen kann, dient auch bei dieser Anordnung
der vorher beschriebenen automatischen Schaltvorrichtung zur mechanischen Regulierung
des stufenlosen Getriebes.