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Stufenloses Geschwindigkeitswechselgetriebe Gegenstand der Erfindung
ist ein kontinuierliches Geschwindigkeitswechselgetriebe, das sich für die Übertragung
einer jeden Leistung eignet und gleichzeitig handschaltbar und Selbstregler ist.
Schaltet man dieses Wechselgetriebe zwischen eine Antriebswelle gleichförmiger Bewegung
und eine Abtriebswelle, so gestattet es, dieser letzten jede gewollte Geschwindigkeit
in beiden Drehrichtungen zu verleihen.
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Das Geschwindigkeitswechselgetriebe nach der Erfindung stützt sich
im wesentlichen auf die bekannten Geschwindigkeitsveränderungen, die in der getriebenen
Welle eines Kreuz- oder Kardangelenkes in Abhängigkeit des zwischen beiden Achsen
desselben eingeschlossenen Winkels verursacht werden. In der Anordnung nach der
Erfindung wird die Veränderung des zwischen den beiden Achsen eines Kreuz- oder
Kardangelenkes eingeschlossenen Winkels durch die Verstellung eines Hebels erzielt,
welcher, um einen festen Punkt drehend, die Antriebsachse eines Kreuzgelenkes um
sein Zentrum drehen läßt und somit die Breite des in Frage kommenden Winkels im
gewollten Sinne sowie die Drehgeschwindigkeit der getriebenen Achse verändert.
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Wendet man nur ein einziges Kreuzgelenk an, dann hat man bei jeder
vollen Umdrehung der Antriebsachse des Kreuzgelenkes zwei Zyklen vollständiger Bewegungsveränderungen
der Abtriebsachse desselben und demnach, wie bekannt, für
jede Umdrehung
dieser Achse nur zwei Impulse bei der Geschwindigkeit, die man benutzen will. Um
in einem solchen Fall eine praktisch ununterbrochene Bewegung zu erzielen, muß man
auf schwere Massen einwirken, die als Schwungräder oder Wuchtmassen arbeiten.
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Wendet man getrennte Kreuzgelenke an und vereinigt mittels Getriebes
die Bewegungen im Abtrieb der einzelnen Gelenke, so erreicht man den gewollten Zweck,
jedoch mit durch die Einschaltung dieser Getriebe verursachter großer Verminderung
des Wirkungsgrades der Anordnung, die außerdem noch zu verwickelten Konstruktionen
führt.
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Das Kreuz- oder Kardangelenk nach der Erfindung schließt diese Mängel
aus und löst die Aufgabe durch die Anwendung eines vielfachen Kreuzgelenkes, d.h.
eines Kreuzgelenkes mit einer einzigen Antriebswelle und einer Vielzahl von untereinander
um 36o° dividiert durch ihre doppelte Zahl verschobenen Abtriebswellen. Wird das
freie Ende jeder dieser einzelnen Abtriebswellen des Kardangelenkes mit einenn Klinkensystem
versehen und läßt man diese Klinken auf den einzigen Zylinder wirken, der dazu bestimmt
ist, die nacheinanderfolgenden Impulse der verschiedenen getriebenen Wellen aufzunehmen,
sobald dieselben die Geschwindigkeit, die man ausnutzen will, angenommen haben,
wobei der Veränderungszyklus I8o° beträgt, d.h. zweimal für jede volle Umdrehung
einer jeden dieser Abtriebswellen, so wird sich dieser Zylinder, mit der Geschwindigkeit,
die ihm die von den Klinken übertragenen Impulse verleihen, bewegen, insoweit es
die Klinken sind, die die Bewegung des Zylinders bestimmen. Wenn der Zylinder dagegen
seine Bewegung einer ande-
Um zu erreichen, daß das Drehmoment der Abtriebswelle veränderlicher Geschwindigkeit
mit abnehmender Geschwindigkeit automatisch steigt, genügt es, daß mit dem Steigen
des zu überwindenden Widerstandes der abengenammte Hebel automatisch in der gewollten
Richtung verstellt wird und dabei den Winkel a und folglich Drehmoment im verlangten
Sinne verändert wird. Zu diesem Zweck genügt es, daß die Abtriebswelle des Getriebes
mittels einer auf ihr aufgebauten Feder auf die zu bewegende Masse derart wirkt,
daß das erste Nachgeben der Feder selbst dem normalen Drehmoment oder dem zu überwindenden
Widerstand entspricht. Um größeren Widerstand zu überwinden, wird die Feder mehr
nachgeben, demzufolge wird sich zwischen dem ersten und letzten Glied der Feder
eines Phasenverschiebung einstellen, die um so größer sein wird, je größer der zu
überwindende Widerstand ist. Diese Phasenverschiebung wird unmittelbar oder mittelbar,
z.B. mittels eines Differentials, dazu benutzt, um den die Geschwinren Quelle verdankt,
so regulieren die Klinken mit ihren Impulsen die Geschwindigkeit des Zylinders und
gestatten demselben, nur jene Geschwindigkeit, die sie selbst haben, anzunehmen,
wobei der Zylinder die Geschwindigkeit der langsamsten Klinke annimmt. Demnach liegt
es auf der Hand, mittels des vorbenannten, von Hand oder automatisch getriebenen
Hebels den zwischen der Achse der einzigen Treibwelle und der einzigen Achse der
verschiedenen getriebenen Wellen des Kreuzgelenkes eingeschlossenen Winkel zu variieren
und dadurch ein Mittel zu haben, um willkürlich die Geschwindigkeit der Abtriebswelle
des Wechselgertriebes kontinuierlich einzustellen. ` Wie bereits gesagt, stützt
sich das Wechselgetriebe nach der Erfindung auf die Eigenschaften der aus dem Kreuzgelenk
bestehenden mechanischen Kupplung, In dieser Kupplung entspricht der gleichförmigen
Bewegung des treibenden Teiles eine ungleichförmige Bewegung des getriebenen Teiles.
Diese Veränderung hängt mit der Winkelstellung eines Hebels zusammen, der beim Drehen
die Breite des zwischen beiden Achsen des Kreuzgelenkes eingeschlossenen Winkels
zu verändern vermag und somit auch das Verhältnis
der zwei Bewegungen verändert.
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Es sei w der von der treibenden Achse gleichförmiger Geschwindigkeit
A beschriebene Winkel und w, der von des getriebenen Achse ungleichförmiger Bewegung
beschriebene Winkel des Kardangelenkes (Abb I) ; dann gilt:
und folglich digkeit bestimmenden Winkel a im gewollten Sinne zu verändern.
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In der Abb. I, die eine schematische Darstellung der Anordnung nach
der Erfindung ist, treibt die Antriebswelle I durch ihre Drehung die Räder 2 und
3, das Rad T des Differentialgetriebes G S T sowie das Rad 4 an. Dieses Rad 4 kämmt
mit dem Rad 5 und verstellt dadurch die Antriebsachse 6(A) des Kardan- oder Kreüzgelenkes.
Alle diese Bewegungen sind Bewegungen konstanter Geschwindigkeit. Das Kreuzgelenk
versetzt mit seiner Ab triebswelle 6 (bis B) variabler Geschwindigkeit in Abhängigkeit
vom Winkel a den Planeten S zwischen dem Sonnenrad T und dem mit innerer äußerer
Verzahnung ausgerüstetem: Zahnkranz g in Drehung. Der Zahnkranz steuert das auf
der Welle 8 fastsitzende Rad 7 und somit auch diese. Die Welle 8 ist ihrerseits
mit dem einen Ende der Feder g fest verbunden und endet mit der-Schraube ro,, die
in der Mutterschraube rz spielt. Die Mutterschraube ist ihrerseits mit dem anderen
Ende der Feder9 und mit der zylindrischen Verzahnung
12 fest und
mittels der Gleitkupplung 13 auf Drehung an die Abtriebswelle 14 gebunden. Um den
obenerwähnten, die Winkelstellung der Antriebswelle 6 (A) des Kreuzgelenkes steuernden
Lenkers 15 im gewollten Sinne zu verstellen, genügt es, daß das aus der Welle 8,
Feder 9, Schraube io, Mutterschraube i i und zylindrischer Verzahnung bestehende
elastische Getriebe über die Dreh-und Gleitkupplung 13 auf die Abtriebswelle
14 des Geschwindigkeitswechselgetriebes einwirkt. Unter diesen Bedingungen. ist
die relative Gleitung der Schraube io und der Mutterschraube i i und deinnach ihre
axialeVerschiebung nur die von der relativen Verdrehung der zwei Enden der Feder
9, d. h. vom Nachgeben der Feder selbst gestattete, sobald diese letztere denn von
der Welle 8 ausgeübten Drehmoment unterliegt. Dieses Drehmoment ist gerade dasjenige,
welches mittels der zylindrischen Verzahnung 12 und der Dreh- und Gleitkupplung
13
der Abtriebswelle 14 des kontinuierlichen Wechselgetriebes übertragen wird,
um den gegenwirkenden Widerstand zu, überwinden. Die mit der Mutterschraube i i
koaxiale und festverbundene zylindrische Verzahnung i2 kämmt mit der äußeren Verzahnung
g des Differentials g s t und steuert somit über den Planeten s das Rad t
und den Lenker 15 die Antriebswelle 6 (A) des Kreuzgelenkes, verändert dabei
den Winkel a, von welchem das Drehmoment abhängt, das man auf die Abtriebswelle
14 übertragen will.
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Die Geschwindigkeit, die sich auf der getriebenen Welle variabler
Geschwindigkeit einstellt, verändert sich im Kreuzgelenk mit einem Zyklus von i8o°
von einem Minimum bis zu einem Maximum, und umgekehrt, jedoch ohne die Drehrichtung
zu wechseln.
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In der Abb-. 2 entspricht die Welle 16 der Abtriebswelle6 (bisB) des
Kardangelenkes derAbb. i. Demnach bewegt sich diese Welle 16 nach dem Zyklus der
getriebenen Wellen variabler Geschwindigkeit des Kreuzgelenkes. Wirkt nun diese
Welle 16 über den Arm 18 und der auf ihm sitzenden Klinken auf die in Bewegung zu
versetzende Masse, d. h. auf den Zylinder 17, wobei die Klinke beständig mit dem
Zylinder im Eingriff steht, so dreht sich der Zylinder 17, nachdem er den
Stoß oder Impuls größter Geschwindigkeit der Klinke erhalten hat, weiter, und zwar
mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die Geschwindigkeit der Weile 16. Erhöht
man die Zahl der in Abb. 2 dargestellten Anordnung, so erhöht man auch die Zahl
der Stöße oder der Impulse größter Geschwindigkeit, die der in Bewegung zu versetzenden
Masse, d. h. dem Zylinder 17, erteilt werden, wodurch die Masse eine Geschwindigkeit
annimmt und beibehält, die der höchsten; Geschwindigkeit der vorhandenen getriebenen
Wellen 16 sehr nahe kommt.
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In Abb. 3 ist ein praktisches Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung
schematisch dargestellt. In derselben besteht das Kreuzgelenk aus einer einzigen
Antriebswelle i9 gleichförmiger Bewegung, die der Kreuzgelenkwelle 6 (A) der Abb.
i entspricht, welche die zwei zueinander um 9o° verstellten Treibgabeln 2o und 21
trägt. Die Gabel 2o ist mittels der zueinander diametral stehenden Drehziapfen 23-23
aasgelenkt an den Ring 22, die Gabel 21 ist mittels der diametralen Drehzapfen 25-25
an das Kreuz 24 aasgelenkt. Der Ring 22 trägt zwei weitere, im Winkel von 9o° zu
den Drehzapfen 23-23 stehende diametrale Drehzapfen 26-26, an welchen die auf der
Hohlwelle 28 festsitzende getriebene Gabel 27 aasgelenkt ist. Dadurch geschieht
die Übertragung der Bewegung. von der Triebwelle i9 konstanter Geschwindigkeit auf
die getriebene Hohlwelle 28 über ein Kreuzgelenksystem, bestehend aus der Triebwelle
i9, die die Gabel 2o trägt, welche am Ring 22 aasgelenkt ist, an welchem auch die
getriebene Gabel 27 aasgelenkt ist. Diese letztgenannte Gabel sitzt auf der Hohlwelle
28, wodurch diese letzte mit der variablen Geschwindigkeit der getriebenen Welle
23 sich dreht.
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Das Kreuz 24 trägt die im Winkel von 9o° zu den Drehzapfen 25-25 verschobenen
Drehzapfen 29-29, an welchen die auf der zentralen Vollwelle 31 festsitzende getriebene
Gabel 3o aasgelenkt ist. Die Übertragung der Bewegung von der einzigen Antriebswelle
19 auf die zentrale Vollwelle 3 1 geschieht wie vorher über ein um
9o° zum ersten Kreuzgelenlesystem verschobenes zweites Kreuzgelenksystem, bestehend
aus der einzigen Antriebswelle i9, die auch die an den Drehzapfen 25-25 des Kreuzes
24 aasgelenkte Gabel 21 trägt, während an den Drehzapfen 29-29 desselben Kreuzes
die getriebene Gabel 3o aasgelenkt ist, welche auf der zentrialen Welle 31 festsitzt,
wodurch letztere mit der variablen Geschwindigkeit der Gabel 30 sich dreht. Demnach
werden bei jeder Umdrehung der Antriebswelle i9 den- zwei getriebenen Wellen 28
und 31 vier Stöße größter Geschwindigkeiten erteilt, die von der Neigung des zwischen
den beiden Kreuzgelenkachsen eingeschlossenen Winkels a abhängen. Trägt jeder der
getriebenen Wellen 28 und 31 je einen Arm 18, an welchen eine Klinken aasgelenkt
ist (wie in Abb. 2 dargestellt), und wirken diese Klinken auf den Zylinder 33 (welcher
dem Zylinder 17 der Abb. 2 analog ist) ein, so werden diesem Zylinder und dem auf
ihm festsitzenden, den Planeten S des Differentials G S T tragenden Arm 34
vier Stöße größter Geschwindigkeiten erteilt, die untereinander um 9o°, d. h. um
eine Viertelumdrehung, verschoben sind.
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Es ist klar, daß, wenn die Antriebswelle i9 statt der zwei mit ihr
starr verbundenen Gabeln 2o und 21 eine Anzahl n der gleichen Treibgabeln trägt,
die zueinander um
360. winkelverschoben sind und man ein Kreuz, ausgerüstet mit n-i Ringen (dem Ring
22 analog) und mit n- i Hohlwellen (der Hohlwelle 28 analog), anwendet, dem Zylinder
33 bei jeder Umdrehung der Antriebswelle i9 zweimal n Stöße größter Geschwindigkeiten
erteilt 360.
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werden, die um
winkelverschoben aufeinanderfolgen.
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Bei der Anordnung gemäß Abb. 2 kann der Drehsinn des Zylinders
17 nicht umgekehrt werden. Um
die Umdrehung und damit den
Durchgang über die Geschwindigkeit Null zu bekommen, muß man ein Differential, z.
B. mit zylindrischen Verzahnungen, wie in Abb. ¢ und ¢a dargestellt, einbauen. Rollt
der Planet S positiv im Sinne des Pfeiles mit der Geschwindigkeit n und das äußere
Rad G auch positiv mit der gleichförmigen Geschwindigkeit
wo so bewegt sich das Rad T
nicht, und es folgt:
Aus der Betrachtung der Wirkungen und Reaktionen der verschiedenen Teile der Abb.
a und 3, welche durch die Drehung im positiven und im negativen Sinn von T entstehen,
ergibt sich: Im ersten Fälle, wo T im gleichen Sinn wie G sich dreht, erhalten die
Achse von S, der Planetenträger 3¢ und folglich der Zylinder 33. einen in entgegengesetzter
Richtung des Pfeiles, wodurch die Bewegung des Zylinders mittels der Klinke n von
den Umdrehungen der Welle z9 geregelt wird.
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Tim entgegengesetzten Sinn Im zweiten. Fälle, von G sich dreht, wird
der Achse von S und folglich dem Planetenträger 3¢ und dem Zylinder 33 ein Stoa
im Sinne des Pfeiles erteilt, angezeigt mit -I- -I- (Abb. 3 und ¢). Hier leistete
die keinerlei Widerstand, und folglich wird ihre Bewegurig durch kein Organ gesteuert,
was zur Folge von der positiven Gehat, daß beim schwindigkeit von T in die negative
Geschwindigkeit (Durchgang durch die Geschwindigkeit Null) der selbst die Klinken
derart eingreifen läßt; daß dieselben entgegengesetzt dem S inn der erstgenannten
eingestellt erscheinen. Die Klinken werausgerüstet; wie in den mit zwei Abb. 5,
wobei in einem Fälle (Drehung im positiven Sinne) der Teil oder Druckfläche a und
im anderen Falle (Drehung im negativen Sinne) -der Teil b zum bb.6 kann man bei-Eingriff
kommt. Aus der nspielsweise ersehen, wie die mit zwei: abwechse denArbeitsflächen
ausgerüstetenKlinken derAbb.S arbeiten. Die Welle 3 r, die zum Teil hohl ist, enthält
den Schieber 37, ausgerüstet mit der Gleitebene 38 und. dem Stiel 39. Dieser Schieber
wird durch den Kniehebel ¢o auf und ab bewegt, welch letzterer um den Drehpunkt
¢r schwingt und an seinem Ende die in der Nut ¢3 der Leiste ¢¢ gleitende Rolle ¢2
trägt. Die Leiste ¢¢ wird durch die Schubstange ¢5 der Abb. r auf und ab bewegt,
die ihrerseits von dem Lenker ¢6, welcher zusam-(Abb. r) arbeitet, wobei men mit
dem Lenker beide vom Rad t bewegt werden, gesteuert wird. Die Nut ¢3 bildet eine
Kröpfung ¢7, die mittels der Rolle ¢a des Hebels ¢o dazu dient, die. Bewegung des
Schiebers 37 im richtigen Augenblick, d. h. in dem Augenblick, in welchem die Geschwindigkeit
wegen der Umkehrung des Drehsinnes auf Null sinkt, hervorzurufen. Zu diesem Zwecke
,genügt es, daß;wenn die Neigung -des Lenkers (Abb. r) jenem Winkel r entspricht,
bei dem die Geschwindigkeit Null wird, sich der Lenker ¢6 in die die Leiste ¢¢ und
einer Stellung befindet, der Nut im halben folglich die Kröpfung Huts Kröpfung selbst
und somit auch der Schieber 37 im halben Hub gehalten werden, wobei letzterer mittels
seiner Gleitebene 38 die beiden An-Sätze 35 und 36 der um den Stift x8 (Ab . z)
schwingenden Doppelklinke verschiebt und den Teil a. oder den Teil b zum
Einwirken bringt, je nachdem die Rolle¢z die untere Seite (links) oder die obere
Seite (rechts) der Nut ¢3 beaufschlagt.
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In Abb.. z dient der Griff ¢8 dazu, den Winkel mittels des Differentials
g s t, also vollkommen unabhängig von den automatisch hervorgerufenen Veränderungen,
zu ändern, welche letztere, wie soeben geschildert, von dem auf der. Welle i¢ einwirkenden
und zu überwindenden Widerstand abhängig sind.