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Stufenlos einstellbares Schaltwerkswechselgetriebe Getriebe mit stufenlos
veränderlicher Drehzahl der Abtriebswelle bei gleichbleibender Drehzahl der Antriebswelle
sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, z. B. in der Form von Umschlingungstrieben
mit Riemen, Keilriemen oder Ketten oder in der Form von Reibrädergetrieben mit veränderlicher
Übersetzung oder in der Form hydrostatischer oder hydrodynamischer Drehzahl- und
Drehmomentwandler. Eine weitere Gruppe bilden die Schaltwerkswechselgetriebe, deren
Bauformen vielfältig sind. Unter diesen letztgenannten Getrieben sind auch solche
bekannt, bei denen in einem von der Antriebswelle angetriebenem Schwingenträger
sternförmig angeordnete Schwinghebel gelagert sind, die die Drehbewegung des Schwingenträgers
wie auch die Schwingbewegungen der Schwinghebel über Freilaufkupplungen auf eine
um die Abtriebswelle schwenkbare Zwischenwelle übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches bekanntes Getriebe,
das bei allen Belastungen nahezu schlupflos arbeitet und stufenlos regelbar ist,
in seinem Aufbau einfach und in der Herstellung billig zu gestalten.
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Dieses Ziel wird erreicht, indem die Achsen der sternförmig angeordneten
Schwinghebel in zwei Zahnkränzen gelagert sind, die den Schwingenträger bilden,
ferner die Enden dieser Achsen beidseitig über ihre Lager in den genannten Zahnkränzen
hinausragen und in scheibenförmigen Führungskränzen geführt sind. Die Führungskränze
sind ihrerseits mit dem Getriebegehäuse verbunden, sind also gestellfest und bewegen
sich nicht. Die Schwinghebel sind in an sich bekannter Weise als gabelförmige Zahnstangen
ausgebildet und übertragen außer der Drehbewegung des Schwingenträgers die Arbeitshübe
ihrer Schwingbewegungen über Freilauf-Kupplungen auf je zwei Ritzel, die auf der
Zwischenwelle angeordnet sind.
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Das eingestellte Übersetzungsverhältnis des Getriebes wird bestimmt
durch die Schwingungsweite der Schwingen, die in bekannter Weise dadurch geändert
wird, daß die Zwischenwelle aus der geometrischen Achse der Führungsbahn um einen
veränderlichen Betrag verschwenkt wird, z. B. in der Weise, daß die Zwischenwelle
in einem Träger oder Bügel gelagert ist, der um gestellfeste, zur Zwischenwelle
exzentrisch angeordnete Lager im Gehäuse schwenkbar ist. Die Lage der Zwischenwelle
ist also abhängig von der Übersetzungseinstellung, während die Abtriebswelle des
Getriebes ihre Lage nicht ändern soll. Demgemäß besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung
des Getriebes nach der Erfindung darin, daß die Abtriebswelle in an sich bekannter
Weise gleichachsig zur Schwenkachse des genannten Bügels, der die Zwischenwelle
trägt, angeordnet und mit der Zwischenwelle durch Zahnräder verbunden ist.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung kann dahingehend vorgenommen
werden, daß der die Zwischenwelle tragende Bügel, der zum Zwecke der Übersetzungsänderung
schwenkbar ist, in an sich bekannter Weise mittels eines selbsthemmenden Schneckentriebes
geschwenkt wird. Die eingestellte Übersetzung bleibt dann auch ohne zusätzliche
Sperrmittel nahezu unabhängig von den im Getriebe wirkenden Kräften.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt nach der Schnittlinie
II-II in Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Schnittlinie I-I in Fig. 1 und Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie Ia-Ia in Fig. 1. Das Getriebe ist in einem dreiteiligen
Gehäuse untergebracht, das aus einem mittleren, mit Füßen versehenen Ständerteil
1 und zwei deckelförmigen Seitenteilen 2 und 3 besteht. Die Gehäuseteile sind durch
Schrauben miteinander verbunden; zwischen den Teilen 1 und 2 ist ein Ring 4 und
zwischen den Teilen 1 und 3 ein Ring 5 eingespannt. In den beiden Deckeln 2 und
3 ist mittels der Kugellager 6 und 7 ein bügelförmiger Träger 8 gelagert, dessen
seitliche Arme zur Lagerung einer getriebenen Welle 9 dienen. Diese Welle
9 trägt ein Ritzel 10, das in ein Zahnrad 11 eingreift. Das
Zahnrad 11 ist auf einer Abtriebswelle 12 befestigt, die einerseits in dem Ring
5 und andererseits in dem Deckel 3 mittels nicht näher bezeichneter Kugellager gelagert
ist.
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Die Welle 9 ist also eine Zwischenwelle; auf ihr sind sechs Ritzel
13 drehbar angeordnet, die durch nicht näher bezeichnete Distanzbüchsen, Kugellager
usw. in
ihrer räumlichen Lage gesichert sind. Jedes dieser Ritzel
13 steht mit der getriebenen Welle 9 über eine nur in einer Richtung wirksame Kupplung
in Verbindung, wobei alle Kupplungen in der gleichen Richtung, nämlich in der vorgesehenen
Drehrichtung der zu treibenden Welle 9 wirksam sind. Als Kupplung ist in Fig.2 bei
einem Ritzel eine Klemmrollen-Freilaufkupplung 14 angedeutet. Die Ritzel 13 stehen
paarweise mit den als Zahnstangen ausgeführten Schenkeln von gabelförmigen Schwinghebeln
15 in Eingriff, die auf Achsen 16 befestigt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel sind
drei Schwinghebel 15 vorgesehen, und deren Achsen 16 sind um 120° gegeneinander
versetzt angeordnet. Die Achsen 16 sind mittels der Kugellager 17 in zwei Zahnkränzen
18 gelagert. Ihre Enden ragen über die Zahnkränze 18 hinaus und tragen Kugellager
19, mit denen die als Träger für die Schwinghebelachsen 16 dienenden Zahnkränze
18 in den im Gehäuse festgespannten Führungsringen 4 und 5 drehbar gelagert sind.
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Die beiden Zahnkränze 18 haben gleiche Durchmesser und sind an ihrem
Umfang mit gleichen Verzahnungen versehen. In diese Verzahnungen greifen, wie Fig.
3 zeigt, zwei Zahnräder 20 ein, die auf einer treibenden Welle 21 befestigt sind.
Die treibende Welle 21 ist mittels Kugellagern in den Deckeln 2 und 3 des Getriebegehäuses
gelagert.
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Der bügelförmige Träger 8 der Zwischenwelle 9 weist in seinem oberen
Teil, dem eigentlichen Bügel, eine Schneckenverzahnung auf, in die eine Schnecke
22 eingreift. Der Schneckentrieb ist selbsthemmend. Die Schnecke 22 bildet einen
Teil einer Welle 23 (Fig. 1), die in dem Ständerteil 1 des Getriebegehäuses mittels
Kugellagern gelagert ist und an ihrem herausragenden Ende durch eine nicht dargestellte
Kurbel oder durch ein Handrad gedreht werden kann.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Schaltwechselgetriebes ist folgende:
Es sei angenommen, daß der die Zwischenwelle 9 tragende Bügel 8 mittels der Schnecke
22 in eine solche Lage eingestellt worden ist, daß sich die Welle 9 in der geometrischen
Achse der beiden Zahnkränze 18 befindet. In diesem Falle erstrecken sich die gabelförmigen
Schwinghebel 15 mit ihren gezahnten Schenkeln radial nach innen und sind, wenn die
Zahnkränze 18 angetrieben werden, sämtlich gleichmäßig an der Übertragung dieser
Drehbewegung auf die Welle 9 beteiligt. Wenn also die treibende Welle 21 mittels
der Zahnräder 20 die Zahnkränze 18 in Drehung versetzt, so werden über die Achsen
16 und die gezahnten Schenkel der Schwinghebel 15 alle Ritze113 gleichmäßig
gedreht. Sie nehmen über die nur in der Antriebsrichtung wirksamen Freilaufkupplungen
14 die Welle 9 mit. Die Welle 9 wird also synchron mit der Drehung der Zahnkränze
18 angetrieben. über das Ritzel 10 und das Zahnrad 11 treibt die Welle 9 die Abtriebswelle
12 an.
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Wird nun mittels der Verstellwelle 23 über die Schnecke 22 der Bügel
8 in eine solche Lage geschwenkt, daß die Zwischenwelle 9 exzentrisch zu den Zahnkränzen
18 eingestellt ist, beispielsweise in die in Fig. 1 dargestellte Lage, so ergibt
sich folgende Wirkungsweise: Bei jeder Umdrehung der Zahnkränze 18 findet für jede
der die Schwinghebel 15 tragenden Achsen eine periodisch wechselnde
Änderung, eine Verkleinerung und Vergrößerung des Abstandes der Achse 16 von der
geometrischen Achse der Zwischenwelleg statt. Außerdem führt jede Achse 16 dabei
einen vollen Umlauf um die Welle 9 aus. Während bei der zuerst betrachteten Wirkungsweise
nur die Umlaufbewegung der Achsen 16 auf die Welle 9 übertragen wurde, kommt jetzt
zu dieser noch die hin- und hergehende Verschiebebewegung der gezahnten Schenkel
der Schwinghebel 15 hinzu, die diese infolge der Verkleinerung und Vergrößerung
der Achsabstände ausführen.
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Da die Verschiebebewegungen der Schwinghebel 15 zwar gleich, aber
in ihrem Verlauf um 120° gegeneinander verschoben erfolgen, ergibt sich, daß die
gezahnten Schenkel der Schwinghebel 15 zeitlich nacheinander das Übertragen
der Drehbewegung auf die getriebene Welle 9 übernehmen. Bei der Verkleinerung des
Achsabstandes wird von dem einen Schenkel eines Schwinghebels 15 das mit diesem
in Eingriff stehende Ritzel13 in der Antriebsrichtung gedreht, während gleichzeitig
durch den anderen Schenkel des Schwinghebels 15 das mit diesem in Eingriff stehende
Ritze113 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung, also leer gedreht wird. Bei der Vergrößerung
des Achsabstandes ist die Wirkung der beiden gezahnten Schenkel vertauscht, so.
daß dann der eine das ihm zugeordnete Ritze113 entgegen und der andere Schenkel
sein Ritze113 in der Antriebsrichtung dreht. Die drei gabelartigen Schwinghebel
15 wirken daher mit ihren sechs gezahntenSchenkeln einander ablösend über ihre Ritzel
13 auf die Welle 9 ein, so daß diese mit einer durch die Größe der eingestellten
Exzentrizität bestimmten, über der Drehzahl der Zahnkränze 18 liegenden Drehgeschwindigkeit
angetrieben wird.
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Durch Schwenken des Bügels 8 kann die Welle 9 auf beliebige Zwischenstellungen
zwischen der in Fig. 1 dargestellten größten Exentrizität und der oben erörterten
zentrischen, zur geometrischen Achse der beiden Zahnkränze 18 gleichachsigen Lage
eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Drehzahl der Abtriebswelle 12 zwischen
zwei Grenzwerten stufenlos geregelt werden. Die Übertragung der Antriebsleistung
erfolgt dabei über die als gabelförmige Doppelzahnstangen ausgebildeten Schwinghebel
15 und die Ritzel 13 sowie über die Freilaufkupplungen 14 zwangläufig und nahezu
ohne Schlupf.
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Falls ein anderer Regelbereich der Abtriebsdrehzahl, als er durch
das Getriebe selbst erreichbar ist, gefordert wird, kann in an sich bekannter Weise
von der treibenden Welle 21 aus mittels eines Differentialgetriebes der Drehgeschwindigkeit
der Abtriebswelle 12 eine Zusatzgeschwindigkeit überlagert werden. Die Überlagerung
der beiden Drehgeschwindigkeiten kann wahlweise so erfolgen, daß die konstante Zusatzdrehung
zu der dem Wechselgetriebe eigenen stufenlos regelbaren Drehung der Abtriebswelle
12 addiert oder von dieser abgezogen wird. Die Drehzahlüberlagerung kann unter Verwendung
eines Zahnräderwechselgetriebes mit Schalt- und Wendekupplungen in mehreren Stufen
so erfolgen, daß eine stufenlose Drehzahländerung von Null bis zu einer wählbaren
Höchstdrehzahl erreicht wird.