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Stufenlos regelbares Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos
regelbares Getriebe, bei dem zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle Freilaufkupplungen
außermittig angeordnet sind, deren innere oder äußere Hauptteile über einen Zahntrieb
mit der Abtriehswelle kraftschlüssig verbunden sind, während die äußeren oder inneren
Hauptteile angelenkte Teile, z. B. Augen oder Arme tragen, die von einem mit der
Antriebswelle umlaufenden exzentrisch verstellbaren Teil so beeinflußt werden, daß
sie hin und her gehende Schwingbewegungen ausführen, während die anderen Hauptteile
und damit die Abtriebswelle in stets gleichem Drehsinn angetrieben werden.
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Ein Nachteil der oben beschriebenen Getriebeanordnung besteht darin,
daß die Abtriebswelle immer entsprechend der Drehrichtung der Antriebswelle umläuft,
ihre Drehrichtung aber nicht ändern kann, wenn die Drehrichtung der Antriebswelle
beibehalten wird. Will man derartige Getriebe, die sich bewährt haben, so ausbilden,
daß bei gleichbleibender Drehrichtung der Antriebswelle die Abtriebswelle einmal
nach rechts und einmal nach links drehen kann, so muß hinter das Getriebe ein Wechseltrieb
geschaltet werden. Eine derartige Lösung ist unerwünscht, weil sich dadurch nicht
nur die Baulänge des Getriebes vergrößert, sondern auch ein Teil der Räder auf den
umlaufenden Wellen verschoben werden muß.
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Wenn man ein Getriebe der bisher bekannten, oben beschriebenen Art
in ein Kraftfahrzeug einbauen würde, besteht außerdem z. B. beim Bergabfahren die
Möglichkeit, daß die Abtriebswelle bei langsam umlaufender Antriebswelle immer schneller
umläuft, so daß der Motor, der leer läuft, keinerlei Bremswirkung ausüben kann,
weil die
außermittig angeordneten Freilaufkupplungen nur in einer
Richtung sperrend wirken dürfen.
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Es gibt nun Kraftfahrzeuge, die zwischen der Motorwelle und der Kardanwelle
einen Freilauf enthalten. Dieser Freilauf wurde angeordnet, damit man bei in Bewegung
befindlichen Kraftfahrzeugen in der Lage ist, den Motor leer laufen zu lassen, um
die Schwungkraft des Fahrzeuges auszunutzen. Sollen Fahrzeuge, die mit einem solchen
Freilauf ausgestattet sind, eine steile schiefe Ebene hinunterfahren, so muß man
den Freilauf vor dem Bergabfahren sperren. Oft wird übersehen, den Freilauf zu sperren,
so daß, wenn die Bremsen des Fahrzeuges nicht einwandfrei arbeiten, die Gefahr eines
Unfalls besteht. Das gleiche kann auftreten, wenn man ein Getriebe der oben beschriebenen
Art in ein Kraftfahrzeug einbauen würde.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein stufenlos regelbares Getriebe der
oben beschriebenen Art so zu gestalten, daß der Motor sowohl beim Hinauffahren auf
eine schiefe Ebene als auch beim Hinunterfahren von einer schiefen Ebene bremsend
wirken kann. Es soll außerdem erreicht werden, daß auch das Getriebe bremsend wirkt,
so daß ein Fahrzeug, das beispielsweise an einem Hang steht, nicht mehr mittels
einer Hand- oder Fußbremse abgebremst zu werden braucht, wenn der Motor stillgesetzt
wird. Darüber hinaus sollen Mittel einfachster Art vorgesehen werden, die es gestatten,
die Drehrichtung der Abtriebswelle bei gleichbleibender Drehrichtung der Antriebswelle
so zu ändern, daß man sowohl vorwärts als auch rückwärts fahren kann. Sowohl beim
Vorwärts- als auch beim Rückwärtsfahren soll der Motor ständig als Bremse wirken
können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebswelle
oder die mit ihr kraftschlüssig umlaufenden Teile in eine Freilaufkupplung eingreifen
und mit den inneren oder äußeren Hauptteilen dieser Freilaufkupplung verdrehfest
vereinigt sind, während die äußeren oder inneren Hauptteile der Freilaufkupplung
mit der Abtriebswelle verdrehfest verbunden sind, wobei die Klemmrollen der Freilaufkupplungen
derart angeordnet sind, daß die Freiläufe beide Wellen kraftschlüssig kuppeln, wenn
die Drehzahl der Abtriebswelle größer ist als die Drehzahl der Antriebswelle.
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Wie man die Antriebswelle mit dem inneren oder äußeren Hauptteil der
Freilaufkupplung kraftschlüssig verbindet, ist an sich gleichgültig. Man kann z.
B., wenn die Arme der Getriebefreilaufkupplungen durch einen exzentrisch verstellbaren
Zapfen beeinflußt werden, den Zapfen mit einem Ring versehen, der einen Gleitstein
trägt. Dieser Gleitstein faßt in einen radialen Schlitz des inneren oder äußeren
Hauptteiles einer in Achsrichtung der Antriebs- bzw. Abtriebswelle angeordneten
Freilaufkupplung ein, deren äußeres bzw. inneres Hauptteil mit der Abtriebswelle
fest verbunden ist. Selbstverständlich kann man die Abtriebswelle selbst auch als
inneres oder äußeres Hauptteil ausbilden, so daß man das innere Hauptteil der Frei-1aufkupplung
bzw. das äußere Hauptteil nicht gegenüber der Abtriebswelle verdrehsicher festlegen
muß. Man kann aber auch den die Arme der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen
beeinflussenden Zapfen mit einem Flansch versehen, der einen radialen Schlitz aufweist
und einen in diesen Schlitz einfassenden Gleitstein an einem der Hauptteile der
in axialer Richtung zur Abtriebswelle bzw. Antriebswelle angeordneten Freilaufkupplung
fest anordnen.
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Die vorstehende beschriebene Gestaltung kommt z. B. für Kraftfahrzeuge
in Betracht, die nur in einer Richtung bewegt werden. Soll dieses Fahrzeug auch
in entgegengesetzter Richtung fahren können, so wird darüber hinaus vorgeschlagen,
auf der Abtriebswelle hinter der zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle angeordneten
Freilaufkupplung zwei mit Klauen versehene Zahnräder frei drehbar zu lagern, die
in von den außermittig angeordneten Freilaufkupplungen in Umlauf versetzte Zahnräder
eingreifen, und auf der Abtriebswelle zwischen diesen mit Klauen versehenen Zahnrädern
eine Doppelklauenkupplung so längs verschieblich anzuordnen, daß sie mit einem der
beiden auf der Abtriebswelle frei drehbaren Zahnräder in Eingriff gebracht werden
kann.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt Fig. I einen Längsschnitt durch ein stufenlos regelbares Getriebe
gemäß der Erfindung, bei dem die Hauptteile der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen
durch eine auf der Antriebswelle gelagerte Scheibe betätigt werden, Fig. 2 einen
Teillängsschnitt durch ein stufenlos regelbares Getriebe gemäß der Erfindung, bei
dem die Hauptteile der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen durch einen exzentrisch
zur Antriebswelle verschiebbaren Ring beeinflußt werden, der am Ende eines in der
Antriebswelle gelagerten einarmigen Hebels gelagert ist.
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In dem Gehäuse I, das nur angedeutet ist, ist die Antriebswelle 2
durch die Lager 3 und 4, die Abtriebswelle 5 mittels der Kugellager 6, 7 gelagert.
Auf der Antriebswelle 2 sind zwei Scheiben 8, 9 gegen Drehung gesichert, aber senkrecht
zur Drehachse der Antriebswelle :2 verschiebbar angeordnet. Die Antriebswelle ist
dort, wo die Scheiben 8, 9 sitzen, mit zwei parallel zueinander liegenden Abflachungen
versehen, und die Scheiben 8, 9 weisen je einen radialen Schlitz auf, dessen Schlitzbreite
im wesentlichen dem Abstand der Abflachungen der Antriebswelle entspricht. Auf der
Antriebswelle :2 ist weiterhin eine Hülse zo längs verschieblich und gegen Verdrehen
gesichert gelagert. An dieser Hülse io greift ein Winkelhebel i i über ein Scheibenlager
12 an, das mittels der Wälzlager 12' auf der Hülse io gehalten wird. Der Winkelhebel
i i ist um den gehäusefesten Zapfen 13 drehbar, seine Verstellung erfolgt durch
Drehen der Welle 14., weil sich dann die Mütter 15, an der der Hebel i i angelenkt
ist, auf dem Gewinde 16 der Welle 14 verschiebt. Wird die Hülse io axial zur Antriebswelle
2 verstellt, so drehen sich die
Winkelhebel I7, I8 um die Zapfen
I9, 2o, da beide Winkelhebel einen Gleitstein 2I umfassen, der mittels der Ansätze
22 in der Hülse Io gelagert ist. Die Zapfen I9, 2o sind in einem Bock gelagert,
der mit der Antriebswelle 2 bzw. der Hülse umläuft. Der Winkelhebel I7 verschiebt
die Scheibe 8, da er mit einem in die Scheibe 8 eingreifenden und in ihr gleitenden
Bolzen 23 durch den Zapfen 24 gelenkig verbunden ist, senkrecht zur Drehachse der
Antriebswelle 2, während der Winkelhebel I8 die als Gegengewicht vorgesehene Scheibe
9 in entgegengesetzter Richtung verschiebt, weil er mittels des Zapfens 25 mit der
Scheibe 9 gelenkig verbunden ist.
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Am Umfang der Scheibe 8 laufen Rollen 26 an, die auf Zapfen 27 der
äußeren Hauptteile 28 der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen frei drehbar
sind. Auf den Zapfen 27 sitzen außerdem Rollen 29 geringeren Durchmessers und geringerer
Breite als die Rollen 26. Sie werden von einem Ring 30 umfaßt, der dafür
sorgt, daß die Rollen 26 ständig am Umfang der Scheibe 8 anlaufen. Die inneren Hauptteile
31 der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen bestehen mit den Wellen 32 aus
einem Stück. Diese Wellen sind mittels der Kugellager 33, 34 gelagert. Zwischen
den inneren Hauptteilen 3I und den äußeren Hauptteilen 28, die über ein Gleitlager
35, z. B. aus Kunstharzpreßstoff, und ein Kugellager 36 gegeneinander gelagert sind,
sind die Klemmrollen 37 angeordnet, die unter Wirkung je einer Feder stehen, wobei
zwischen der nicht dargestellten Feder und der Klemmrolle ein Druckglied und eine
Kugel, die ebenfalls im Schnittbild nicht erkennbar sind, sitzen. Auf den Wellen
32 sind die Zahnräder 38, 39 fest angeordnet. Die Zahnräder 38 kämmen in ein Zahnrad
4o, das auf der Abtriebswelle 5 leer läuft und Klauen 4I besitzt. In das Zahnrad
39 kämmt ein Zwischenrad 42, das auf der Welle 42' sitzt, die im Gehäuse I gelagert
ist. Dieses Zwischenrad 42 greift in ein auf der Abtriebswelle 5 frei drehbar gelagertes
Zahnrad 43 ein, das Klauen 44 besitzt. Zwischen den Zahnrädern 4o und 43 ist eine
Doppelklauenkupplung 45 auf der Welle 5 gegen Drehung gesichert, aber längs verschieblich
angeordnet. Die Mittel zum Verschieben der Doppelklauenkupplung sind der besseren
Übersicht wegen nicht dargestellt.
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Auf dem Achsstummel 46 der Abtriebswelle 5 ist das äußere Hauptteil
47 einer Freilaufkupplung z. B. aufgekeilt. Die Antriebswelle 2 ist in der Nähe
ihres Achsstummels 48 als inneres Hauptteil einer Freilaufkupplung ausgebildet.
Zwischen dem äußeren Hauptteil 47 und dem inneren Hauptteil 49 sind Klemmrollen
5o in bekannter Weise angeordnet. Die Ausbildung dieser Freilaufkupplung muß so
erfolgen, daß die Abtriebswelle 5 und die Antriebswelle 2 über die Hauptteile 47,
49 gekuppelt werden, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 5 größer ist als die Drehzahl
der Antriebswelle 2.
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Die Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Fig. I, nur mit dem Unterschied,
daß an Stelle von vier Freilaufkupplungen 28, 3I nur drei Freilaufkupplungen angeordnet
sind und die Freilaufkupplung, die zwischen Antriebs- und Abtriebswelle angeordnet
ist, anders aufgebaut ist und die Steuerung der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen
mittels eines zapfenartig gelagerten Gabelstückes erfolgt.
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Die Antriebswelle 2 des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 ist mit
einem radialen, durchgehenden Schlitz versehen, in dem ein einarmiger Hebel 5I gelagert
ist. Der Hebel 5I kann durch einen weiteren Hebel 52 um seinen nicht erkennbaren
Drehzapfen gehoben und gesenkt werden. In der Zeichnung sind alle Teile so gezeichnet,
daß die Freilaufkupplungen 28, 3I auch bei laufendem Motor keine Schwingbewegungen
ausführen. Der am Ende des Hebels 5I vorgesehene Ansatz 53 besitzt eine Bohrung
54, in der das Gabelstück 55 mittels des Zapfens 56 gelagert ist. Auf dem Gabelstück
55 ist über ein Nadellager 57 ein Ring 58 gelagert, auf dem Ringe 59 aufsitzen,
die mit Armen 6o in Verbindung stehen. Letztere greifen an den Hauptteilen 28 über
Gelenkstellen 6I an. Das Gabelstück 55 ist an dem dem Zapfen 56 angewandten Ende
als Flansch 62 ausgebildet. In ihm ist ein Schlitz 63 vorgesehen, in den ein Gleitstein
64 einfaßt, der mit dem inneren Hauptteil 49' eine Einheit bildet. Selbstverständlich
kann man das innere Hauptteil 49 an Stelle des Gleitsteines 64 auch mit einem Flansch
versehen, muß dann aber an Stelle des Gleitsteines 64 einen Flansch mit Schlitz
vorsehen und den Gleitstein am Gabelstück 55 festlegen.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Getriebes wird nachstehend
an Hand des Beispieles der Fig. I beschrieben.
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Es wird angenommen, daß die Doppelklauenkupplung 45 in die Klauen
4I des Zahnrades 4o einfaßt und die Antriebswelle 2 durch einen Motor in Umlauf
versetzt wird. Durch Verdrehen der Welle 14 wird die Hülse io verschoben und die
Scheiben 8, 9 senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle außermittig verstellt. Die
Zapfen 27 und damit die äußeren Hauptteile 28 führen dann je nach der Exzentrizität
der Scheiben 8, 9 eine mehr oder minder große Schwingbewegung aus. Die durch die
Schwingbewegungen auf die inneren Hauptteile 31 abgegebenen Impulse setzen die Zahnräder
38 in Umlauf, so daß auch die Abtriebswelle 5 über das Zahnrad 40 in Drehung versetzt
wird. Die Drehzahl der Abtriebswelle 5 kann durch entsprechendes Verstellen der
Scheiben 8, 9 erhöht oder verringert werden.
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Fährt das mit einem erfindungsgemäßen Getriebe ausgestattete Fahrzeug
einen Berg hinauf und will der Kraftfahrer sein Fahrzeug am Berg anhalten, so verdreht
er die Welle 14 in umgekehrter Richtung zurück, die Scheiben 8, 9 werden also wieder
in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurückgeführt, obwohl der Motor weiterhin
umläuft: das Fahrzeug steht still. Das Fahrzeug versucht nun, nach rückwärts abzurollen.
Das Abrollen wird dadurch verhindert, daß die außermittig angeordneten Freilaufkupplungen
31, 28 jetzt sperrend wirken, da der Freilauf nur in einer Richtung wirkt.
Ein Rückwärtsfahren ist nur dann möglich, wenn man
die Klauenkupplung
45 außer Eingriff mit den Klauen 41 bringt und in die Klauen 44 eindrückt und dann
die Welle I4, wie zuerst beschrieben, verdreht, um ein exzentrisches Verstellen
der Scheiben 8, 9 zu erreichen. In diesem Fall werden die Freilaufkupplungen 28,
3I wieder in Schwingung versetzt, drehen damit die Welle 32, und zwar jetzt über
die Zahnräder 39, 42, 43, so daß die Abtriebswelle nunmehr in umgekehrter Drehrichtung
umläuft. Soll das Fahrzeug nach einem gewissen Herabrollen wieder stillgesetzt werden,
so sind die Scheiben, 8, 9 wieder konzentrisch zur Antriebswelle 2 zu verstellen.
Das gleiche gilt, wenn das Fahrzeug einen Berg hinunterrollt. Der Motor wirkt, wenn
die Doppelklauenkupplung 45 in die Klauen 4I einfaßt, als Bremse, weil in diesem
Fall die Freilaufkupplung 47, 49 die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 5 kraftschlüssig
kuppelt.