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Die Erfindung betrifft ein Getriebe. Getriebe lassen sich im Allgemeinen auf eine mechanische, elektrische oder hydraulische Art und Weise realisieren, wobei die mechanischen Getriebe nochmals unterteilt werden in solche mit formschlüssig miteinander wechselwirkenden Elementen und solchen mit mindestens einem kraftschlüssigen Element. Ebenso lassen sich Getriebe in ihrer Art in gleichförmig übersetzende und ungleichförmig übersetzende Getriebe klassifizieren.
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Formschlüssige Getriebe besitzen in der Regel ineinander kämmende Zähne in Form von beispielsweise Zahnrädern, Zahnriemen und Ketten und unterliegen daher einem steten Gleiten. Kraftschlüssige Getriebe besitzen zum Nachteil hohe Anpresskräfte, um eine Bewegungsübertragung zu ermöglichen, insbesondere eine schlupffreie Bewegungsübertragung und sind daher nicht für hohe Leistungen, Wirkungsgrade oder Stellantriebe geeignet. Darüber hinaus ist bei allen Getriebebauarten eine hohe Übersetzung bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad in einer Stufe nicht gegeben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Getriebe bereitzustellen, das eine hohe Übersetzung bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad und einfachem mechanischen Aufbau realisiert.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Getriebe nach Anspruch 1 gelöst. Beim erfindungsgemäßen Getriebe handelt es sich um ein solches, das mindestens aufweist eine Antriebswelle, einen Hebel, einen Freilauf und eine Abtriebswelle, wobei die Antriebswelle derart ausgestaltet ist, dass bei Rotation der Antriebswelle der Hebel, der in einem mechanischen Funktionskontext mit der Antriebswelle steht, eine schwingende Bewegung durchführt, sodass durch einen mechanischen Funktionskontext zwischen dem Hebel und Freilauf und zwischen Freilauf und Abtriebswelle hierdurch eine Rotation der Abtriebswelle erzeugt wird.
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Beispielsweise und insbesondere ist die Antriebswelle derart ausgestaltet, dass diese mindestens einen unrunden Absatz aufweist oder mindestens mit einem weiteren Bauteil in einem funktionellen Kontext steht, welches den Hebel in eine schwingende Bewegung versetzt. Bei dem weiteren Bauteil kann es sich hierbei beispielsweise und insbesondere um Kurvenscheiben, Koppelgetriebe, Zahnräder, Zahnstangen, Gleitelemente, Aufsätze oder Zwischenwellen handeln.
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In der Praxis hat sich besonders die sehr einfache Ausgestaltung bewährt, dass die Antriebswelle mindestens einen unrunden Absatz aufweist, sodass bei Rotation der Antriebswelle der Hebel, der entlang des Außenprofils der Antriebswelle und somit auch des unrunden Absatzes läuft, in genau diesem mechanischen Funktionskontext mit der Antriebswelle steht, sodass dadurch eine schwingende Bewegung des Hebels durchgeführt wird, da der Hebel naturgemäß drehbar und von der Antriebswelle beabstandet gelagert ist, um eben eine schwingende Bewegung durchführen zu können.
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Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff Freilauf folgendes verstanden: Kupplungen, die durch die relative Drehrichtung der An- und Abtriebsseite geschaltet werden, gehören zu den richtungsbetätigten Kupplungen, auch Freiläufe genannt. Bei diesen Kupplungen werden in einer Drehrichtung die Antriebs- und Abtriebsseite reib- oder formschlüssig gekoppelt (Sperrzustand), in der Gegendrehrichtung erfolgt eine Entkopplung der Antriebselemente (Freilaufzustand).
[Quelle: Grote, K.H., Feldhusen, J.: Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau. 22. Auflage, Springer, Berlin]
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Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff CVT folgendes verstanden:
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CVT (Continuously Variable Transmission) Getriebe sind Getriebe deren Übersetzung sich innerhalb eines Übersetzungsbereiches stufenlos ändern lässt. Typischerweise sind dies Umschlingungsgetriebe mit Stahlbändern oder Ketten oder Reibradgetriebe, welche über querbewegliche Kegelscheiben reibschlüssig ein Übersetzungsverhältnis herstellen. Durch das Verschieben der Kegelscheiben zueinander lassen sich die wirksamen Umschlingungsdurchmesser ändern und somit das Übersetzungsverhalten stufenlos anpassen.
[Quelle: Grote, K.H., Feldhusen, J.: Dubbel -Taschenbuch für den Maschinenbau. 22. Auflage, Springer, Berlin]
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Beispielsweise und insbesondere hat es sich aufgrund der einfachen Ausgestaltungspraxis bewährt, dass der mechanische Funktionskontext zwischen Freilauf und Hebel derart ausgestaltet ist, dass der Hebel an einer Drehachse des Freilaufs angelenkt ist, wobei in der Regel die Drehachse des Freilaufs identisch ist mit der Drehachse der Abtriebswelle. Dieser mechanische Funktionskontext zwischen Hebel und Freilauf auf der einen Seite und Freilauf und Abtriebswelle auf der anderen Seite führt dazu, dass eine Rotation der Abtriebswelle ermöglicht wird.
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In diesem Kontext ist es in der Praxis bewährt, wenn der mechanische Kontext zwischen Freilauf und Abtriebswelle derart ausgestaltet ist, dass der Freilauf zentrosymmetrisch um die Abtriebswelle angeordnet ist.
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Weiterhin ist es in diesem Kontext vorteilhaft, wenn der Freilauf mechanisch oder elektrisch realisiert ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Getriebe ein Hebelrückstellelement, beispielsweise in Form eines Federelementes, aufweist, sodass der Hebel während seiner schwingenden Bewegung an der Abtriebswelle oder an dem unrunden Absatz läuft, sodass auch für mehrere Umdrehungen der Antriebswelle sichergestellt ist, dass der Hebel eine schwingende Bewegung durchführt.
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In diesem Kontext hat es sich als vorteilhaft erwiesen, da es sich um eine besonders platzsparende Ausführungsform handelt, wenn das Hebelrückstellelement die Antriebswelle ist. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn das Hebelrückstellelement ein federndes Element ist, da dies ausgezeichnete Kontakteigenschaften bereitstellt.
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Je nach Einsatz ist es von Vorteil, wenn die Antriebswelle oder der unrunde Absatz der Antriebswelle an einer Außenseite des Hebels oder an einer Innenseite beim Schwingen des Hebels läuft.
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In diesem Kontext ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Antriebswelle und die Abtriebswelle parallel oder nicht parallel zueinander ausgerichtet sind - je nach Verwendung.
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Entsprechendes gilt auch in diesem Sinne dahingehend, wenn die Antriebswelle und die Abtriebswelle senkrecht zueinander oder koaxial zueinander ausgerichtet sind.
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In der Praxis hat es sich bewährt und ist daher von Vorteil, wenn der Hebel auf der der Antriebswelle zugewandten Seite ein Wälzlager, ein Gleitlager oder einen lagerlosen Kontakt, beispielsweise einen speziell geformten CVT-Verstelladapter, aufweist.
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In der Praxis haben sich die nachfolgenden Ausführungsformen je nach Verwendung bewährt und sind daher vorteilhaft:
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Bei Ausgestaltung des Hebels als an der Innenseite des Hebels laufenden Antriebswelle oder Absatzes der Antriebswelle weist der Hebel einen CVT-Verstelladaper auf.
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Der Hebel und die Antriebswelle sind zueinander verstellbar, insbesondere der Hebel ist in Achsrichtung der Antriebswelle verstellbar und / oder die Antriebswelle ist in Achsrichtung des Hebels verstellbar.
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Das Getriebe weist eine Zwischenwelle im funktionalen Kontext zwischen Antriebswelle und Hebel auf.
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Das Verhältnis der Rotation der Antriebswelle und der Rotation der Abtriebswelle steht in einem Übersetzungs- oder Untersetzungsverhältnis, je nach Verwendung.
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Der Freilauf ist in seiner Drehrichtung umschaltbar ausgestaltet.
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Erfindungsgemäß wird die Verwendung des erfindungsgemäßen Getriebes für Anlasser bei Verbrennungsmotoren und für Möbelantriebe beansprucht.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren in nichtbeschränkender Weise näher erläutert, wobei:
- 1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 3 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 4 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 5 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 6 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 7 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 8 und 9 schematische Querschnittsansichten einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellen;
- 10 und 11 schematische Querschnittsansichten einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellen;
- 12 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 13 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 14 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 15 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt;
- 16 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltungsform des Getriebes darstellt.
- 17 und 18 sind skizzenhafte Darstellungen der in der 1 dargestellten Ausgestaltungsform, mit der zusätzlichen Kennzeichnung der Kraftflüsse und Drehmomente.
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In 1 ist im Querschnitt skizzenhaft eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes dargestellt. Eine Antriebswelle 1 dreht sich entgegen dem Uhrzeiger um eine Drehachse 20 der Antriebswelle 1, sodass durch einen unrunden Absatz 5 ein Hebel 2, der mit seiner Außenseite am unrunden Absatz 5 der Antriebswelle 1 läuft, in eine schwingende Bewegung versetzt wird. Hierbei wird der Hebel 2 bei einer Umdrehung der Antriebswelle 1 mindestens einmal durch den unrunden Absatz 5 ausgelenkt und wieder zur Antriebswelle 1 mit Hilfe eines Hebelrückstellelementes 6 in Form eines Federelementes zurückversetzt. Die erzeugte Schwingung des Hebels 2 ist intermittierend und kann - muss aber nicht - nicht kontinuierlich proportional zur Eingangsdrehzahl der Antriebswelle 1 sein. Um eine kontinuierlich drehende Drehbewegung einer Abtriebswelle 4 zu erzeugen, wird die schwingende Bewegung des Hebels 2 mit Hilfe eines Freilaufes 3 in eine Drehbewegung umgewandelt. Durch die speziell an die Geometrie und die Funktion der Erfindung angepassten unrunden Absätze 5 kann ein spezifischer Verlauf der Drehbewegung der Abtriebswelle 4 (Ausgangsdrehbewegung) erzeugt werden, vorteilhafterweise ein kontinuierlicher glatter, ohne schwingende Anteile. Der Freilauf 3 ist zentrosymmetrisch um die Abtriebswelle 4 gelagert, die wiederum um Ihre Drehachse 7 drehbar gelagert ist.
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Die in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 1 gezeigten dadurch, dass die Position des Hebels 2 zur Antriebswelle 1 sich ändert, nämlich dahingehend, dass die Antriebswelle 1 an einer Innenseite des Hebels 2 beim Schwingen des Hebels 2 läuft.
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Die in 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 2 gezeigten dadurch, dass hier ein kürzer ausgeführter Hebel 2 verwendet wird und dies zu einer Verringerung des Bauraums, der Übersetzung und der Reduzierung der Massenträgheit führt.
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Die in 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 1 gezeigten dadurch, dass ein Lager 21, insbesondere ein Wälzlager, in den Hebel 2 integriert ist, wobei das Lager 21 für einen verminderten Verschleiß und geringere Reibung zwischen dem Hebel 2 und der Antriebswelle 1 sorgt.
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Die in 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 4 gezeigten dadurch, dass die Position des Lagers 21 verändert worden ist, dass der Bauraum und bei Wälzlagern die Pressung zwischen Antriebswelle 1 und Lager 21 verringert wird.
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Die in 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 1 gezeigten dadurch, dass die Abtriebswelle 4 um 90 Grad gedreht worden ist, wobei dies je nach Verdrehung einen nicht parallelen An- zu Abtrieb und somit durch eine Anpassung des Hebels 2 eine vollkommen freie Ausrichtung von An- und Abtrieb, unabhänging von der Übersetzung, ermöglicht.
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Die in 7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 6 gezeigten dadurch, dass der unrunde Absatz 5 in seiner geometrischen Gestaltung verändert worden ist.
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Die in 8 und 9 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 5 gezeigten dadurch, dass durch eine spezielle Anpassung des unrunden Absatzes 5 der Antriebswelle 1 die Möglichkeit geschaffen wird mit Hilfe dieses Absatzes 5 mehrere Übersetzungen zu realisieren, in dem die Kontur der Antriebswelle 1 unterschiedliche Radiusabweichungen je Achsabschnitt besitzt. Wird der Hebel 2 in Achsrichtung verstellt, wird er unterschiedlich stark in Schwingung versetzt, sodass sich die Übersetzung anpassen lässt. Die Verstellung lässt sich beispielsweise elektromotorisch realiseren; vorteilhafterweise wird bei der Variante mit dem Lager 21, insbesondere mit dem Wälzlager, ein Verstelladapter 22 für den CVT Betrieb verwendet, um einen definierten Auflagepunkt zwischen dem schwingenden Hebel 2 und der Antriebswelle 1 zu realisieren und um die Pressung zu minimieren.
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Die in den 10 und 11 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in 1 gezeigten dahingehend, dass diese Ausführungsform mit einer Zwischenwelle 23 realisiert ist, welche über den unrunden Absatz 5 der Antriebswelle 1 ausgelegt ist. Die Zwischenwelle 23 und ihre Hebel 25 übertragen die Bewegung weiter auf den Hebel 2, welcher wieder mit dem Freilauf 3 und somit mit der Abtriebswelle 4 verbunden ist. Das Hebelrückstellelement 6 stellt den Hebel 2 und somit auch die Zwischenwelle 23 wieder zurück, sodass durch die Rotation der Antriebswelle 1 eine schwingende Bewegung entsteht. Dadurch, dass eine Zwischenwelle 23 verwendet wird, lassen sich beliebige Achspositionen für die Abtriebswelle 4 realisieren; dies gilt insbesondere dahingehend, dass die Lage der Antriebswelle 1 zur Lager der Abtriebswelle 4 koaxial gestaltet sein kann.
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In 12 ist eine umschaltbare Abtriebsdrehrichtung 4.1 (ähnlich der Ausgestaltungsform 2) dargestellt:
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Bei den vorliegenden Beschreibungen des hier dargestellten erfindungsgemäßen Getriebes ist die Abtriebsdrehrichtung 4.1 unabhängig von der Antriebsdrehrichtung sondern nur durch den Freilaufzustand des Freilaufes 3 gekennzeichnet. Wird nun anstelle eines konventionellen Freilaufes ein umschaltbarer Freilauf eingesetzt, also ein Freilauf, bei dem der Freilaufzustand gewechselt werden kann, so lässt sich die Abtriebsdrehrichtung 4.1 hierdurch verändern.
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Ein solcher Freilauf 3 kann beispielsweise aus folgenden Bauteilen aufgebaut sein: Klemmrollenfreilauf mit Außenstern und Einzelanfederung 3.1, bei dem die Federn durch einen Stellmechanismus in ihrer Wirkrichtung 3.2 umgeschaltet werden können (beispielweise Druck auf Zug umschalten), ebenso kann auch das Hebelrückstellelement 6 in seiner Wirkrichtung 6.1 umgeschaltet werden, damit die Kraft sinnvoll übertragen werden kann.
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In 13 ist eine Ausgestaltungsform mit CVT Betrieb mit außenlaufendem Hebel 2 dargestellt:
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Diese entspricht der in den 8 und 9 dargestellten Ausgestaltungsform, mit dem Unterschied, dass hierbei der Hebel 2 direkt an der Außenseite der Antriebswelle 1 läuft und speziell ausgeformt ist, um bessere Kontakteigenschaften zu gewährleisten.
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In 14 ist eine Funktionszusammenfassung des Hebelrückstellelementes 6 mit dem Freilauf 3 zu erkennen:
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Die Ausgestaltungsform entspricht der in 2 gezeigten, nur mit dem Unterschied, dass hierbei das Hebelrückstellelement 6 entfernt wurde. Die Funktion des Rückstellens des Hebels 2 übernimmt der Freilauf 3 durch die Anfederung 3.1 der Klemmelemente 3.3, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird, welches den Hebel 2 an die Antriebswelle 1 drückt.
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In 15 ist eine Integration einer Art Rutschkupplung zwischen Hebel 2 und Freilauf 3 bzw. zwischen Freilauf 3 und Abtriebswelle 4 zu erkennen:
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Die Ausgestaltungsform entspricht der in 2 gezeigten, nur mit dem Unterschied, dass hierbei der Hebel 2 an der Seite des Freilaufes 3 geschlitzt ist und mittels einer Schraube 10 mit dem Freilauf 3 geklemmt wird. Dadurch, dass die Klemmkraft durch die Schraube 10 definiert eingestellt werden kann, lässt sich auch das Losbrechmoment (das Moment, welches erforderlich ist, um die beiden Teile gegeneinander zu verdrehen) einstellen. Hierdurch erhält das Getriebe eine Art Rutschkupplung als Überlastschutz. Dies ließe sich prinzipiell auch zwischen Freilauf 3 und Abtriebswelle 4 realisieren, z.B. mithilfe eines Spannsatzes.
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In 16 ist ein Versatz von Motorwelle des Motors 12 und Antriebswelle 1, inklusive CVT und rechtwinkliger Abtriebswelle 4 zur Antriebswelle 1 (eine mögliche Kombination aus den zuvor dargestellten Varianten) zu erkennen:
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Die Ausgestaltungsform entspricht der in 6 gezeigten, jedoch lediglich mit innenliegendem Wälzlager 21 und CVT-Verstelladapter 22.
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Das Hebelrückstellelement 6 ist in dem Freilauf 3 integriert. Die Verstellung zwischen Hebel 2 und Antriebswelle 1 erfolgt über die Antriebswelle 1. Ein beispielhafter Motor 12 kann über Zahnräder 11 mit der Antriebswelle 1 gekoppelt werden. So bleiben der Motor 12 und die Abtriebswelle 4 ortsfest und nur die Antriebswelle 1 wird verstellt.
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Die 17 und 18 sind skizzenhafte Darstellungen der in der 1 dargestellten Ausgestaltungsform, mit der zusätzlichen Kennzeichnung der Kraftflüsse und Drehmomente.
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Wie bei allen anderen Prinzipskizzen sind auch hierbei die Getriebegehäuseteile ausgeblendet.
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Anwendungsbereiche:
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Vielversprechende Anwendungsbereiche des hier dargestellten Getriebes sind beispielsweise aber nicht ausschließlich
- - Antriebsstränge, bei denen ein Freilauf zwingend erforderlich ist, wie: Starter (Anlasser) bei Verbrennungsmotoren oder auch angetriebenen Möbeleinheiten
- - Getriebe mit hohen Übersetzungen bei geringem Bauraum
- - Getriebe mit speziellen Anforderungen an den Bauraum (die Übersetzung des hier dargestellten Getriebes ist in weiten Bereichen unabhängig von der Anordnung der Komponenten oder dem Achsabstand zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle)
- - Getriebe, bei denen eine CVT Funktion erwünscht ist, wie bei Verbrennungsmotoren oder auch Turbinen
- - Getriebe, bei denen eine CVT-Funktion vorteilhaft sein kann, wie bei Gleichstrommotoren, welche nur in einem geringen Drehzahl- / Drehmomentbereich ihren maximalen Wirkungsgrad erzielen (siehe Diagramm) und im Stillstand eine hohe Stromaufnahme haben (hier kann das erfindungsgemäße Getriebe derart gestaltet werden, dass der Motor ohne Last - unendliche Übersetzung - anfahren kann und die Nennübersetzung erst zu einem späteren Zeitpunkt eingestellt wird).
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Typische qualitative Kennlinien eines Gleichstrommotors über dessen Drehmoment (beispielhaft):
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Auflistung der beispielhaften und erfindungsgemäßen Ausgestaltungsformen:
| Variante | Lage der Antriebswelle zum Hebel | Lage der Anzur Abtriebsachse | Lagerung Hebel auf Antriebswelle | Weitere Besonderheit |
| 1 | Außen | Parallel | Gleitend | |
| 2 | Innen | Parallel | Gleitend | |
| 3 | Innen | Parallel | Gleitend | |
| 4 | Außen | Parallel | Wälzend | |
| 5 | Innen | Parallel | Wälzend | |
| 6 | Außen | Senkrecht | Gleitend | |
| 7 | Außen | Senkrecht | Gleitend | Senkrechter unrunder Absatz |
| 8 + 9 | Innen | Parallel | Wälzend | CVT Betrieb möglich |
| 10 + 11 | Außen | Koaxial | Gleitend | Koaxialer An- und Abtrieb |
| 12 | Innen | Parallel | Gleitend | Umschaltbare Abtriebsdrehrichtung |
| 13 | Außen | Parallel | Gleitend | CVT Betrieb mit außenlaufendem |
| | | | | Hebel |
| 14 | Innen | Parallel | Gleitend | Freilauf als Hebelrückstellelement |
| 15 | Innen | Parallel | Gleitend | Integrierte Rutschkupplung |
| 16 | Innen | Senkrecht | Wälzend | CVT Betrieb und Freilauf als Hebelrückstellelement |
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Es sind auch weitere zahlreiche Kombinationen der Varianten untereinander denkbar.
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Anhand der in 1 aufgezeigten Ausführungsform wird im Nachfolgenden der kinematische Ablauf des Getriebes im Betrieb beispielhaft dargestellt:
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Bei Annahme einer konstanten Drehzahl der Antriebswelle 1 wird eine Umdrehung der Antriebswelle 1 genau im kinematischen Sinne betrachtet, wobei die Bewegung des Hebels 2 aus mindestens zwei Phasen besteht, nämlich einer Aufwärtsbewegung , vom Ausgangsdrehwinkel 0 Grad bis größer 0 Grad des Hebels 2; und einer Abwärtsbewegung entgegengesetzt der Aufwärtsbewegung, sodass der Ausgangsdrehwinkel des Hebels 2 (0 Grad) wieder erreicht wird, wobei insgesamt sich hierdurch eine schwingende Bewegung ergibt.
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Die Bewegung eines Hebels 2 lässt sich in vier Phasen einteilen (siehe folgende kinematische Diagramme):
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Annahme: Konstante Drehzahl der Antriebswelle 1; Betrachtung genau einer Umdrehung der Antriebswelle 1 (0 bis 100%); Die Antriebswelle 1 besitzt zwei um 180 Grad zueinander verdrehte, unrunde Absätze 5; zwei Hebel 2 sind mit je einem Freilauf 3 verbunden, welche ihrerseits auf der Abtriebswelle 4 befestigt sind, wobei je ein Hebel 2 sich in Kontakt befindet mit je einem unrunden Absatz 5 der Antriebswelle 1.
- a) Beschleunigungsphase: In ihr wird der Hebel 2 gleichmäßig und sinnvollerweise kraftkonstant auf die Nennwinkelgeschwindigkeit beschleunigt;
- b) Aufwärtsbewegung: In ihr bewegt sich der Hebel 2 sinnvollerweise mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, hier sinnvollerweise mindestens einen halben Zyklus Zeitanteil, um eine Überdeckung der Aufwärtsphase des ersten Hebels 2 mit der Aufwärtsphase des zweiten Hebels 2 zu erreichen. Dadurch, dass die Hebel 2 mit den Freiläufen 3 und der Abtriebswelle 4 verbunden sind, vollzieht auch die Abtriebswelle 4 eine konstante Drehbewegung. Durch die Phasenverschiebung der beiden Hebel 2, der Überdeckung der Bewegungsabläufe (dem hohen Zeitanteil der Aufwärtsbewegung) wird die Abtriebswelle 4 stets durch die Hebel 2 und somit von der Antriebswelle 1 ohne Unterbrechung des Kraftflusses angetrieben;
- c) Bremsphase: In ihr wird die Geschwindigkeit des Hebels 2 bis zur Drehrichtungsumkehr, sinnvollerweise gleichmäßig und kraftkonstant verringert;
- d) Abwärtsbewegung: In ihr bewegt sich der Hebel 2 in entgegengesetzter Drehrichtung, bezogen auf die Aufwärtsbewegung.
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Kinematische Diagramme eines Hebels
2 (beispielhaft):
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Kinematisches Diagramm der überlagerten Hebel
2 und somit resultierende Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle
4:
- Einfache Linie: erster Hebel
- Doppellinie: zweiter Hebel
- Sinnvollerweise mit überlappenden Bereichen, um einen steten Kraftfluss zu ermöglichen. Dadurch, dass Freiläufe 3 verwendet werden, ist immer nur der sich schneller drehende Hebel 2 antreibend für die Abtriebswelle 4.
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In den 17 und 18 sind beispielhaft die auftretenden Kraftflüsse und Drehmomente bei einer Aufwärtsbewegung (17) bzw. Abwärtsbewegung ( 18) des Hebels 2 dargestellt, wobei erfindungsgemäß die Beschriftung der Zeichnungen wie folgt zu verstehen ist:
- M1, n1: Eingangsdrehmoment und Eingangsdrehzahl
- M2, n2: Ausgangsdrehmoment und Ausgangsdrehzahl
- F_H: Anpresskraft zwischen dem Hebel 2 und dem unrunden Absatz 5 aufgrund des Ausgangsdrehmomentes und der rückstellenden Kraft
- F_F: Rückstellende Kraft
- M_F: Rastmomente des Freilaufes 3, welche es im Leerlauf zu überwinden gilt
- F_F2: Anpresskraft zwischen dem Hebel 2 und dem unrunden Absatz 5 aufgrund des Rastmomentes des Freilaufes 3 und der rückstellenden Kraft
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Die nachfolgenden Bezifferungen, die in einzelnen Figuren vorkommen, haben folgende Bedeutungen:
- 3.1:
- Freilauf-Einzelanfederung
- 3.2:
- Wirkrichtung der Einzelanfederung
- 3.3:
- Freilauf Klemmelement
- 4.1:
- Drehrichtung Abtriebswelle
- 6.1:
- Wirkrichtung Hebelrückstellelement
- 10:
- Schraube
- 11:
- Zahnradpaar
- 12:
- Motor
- 24:
- Lagerung der Zwischenwelle
