DE3411130A1 - Mechanism for transmitting a rotary motion with a continuously variable transmission ratio - Google Patents
Mechanism for transmitting a rotary motion with a continuously variable transmission ratioInfo
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Getriebe zum Übertragen einer Drehbewegung mit stufenlos veränderlicher Übersetzung, bei dem die Drehbewegung durch ein erstes Teilgetriebe zunächst in eine translatorische Bewegung umgesetzt wird, deren Hub entsprechend dem Übersetzungverhältnis verstellt wird, und bei dem die translatorische Bewegung anschließend durch ein zweites Teilgetriebe wieder in eine Drehbewegung zurückgewandelt wird.The invention relates to a transmission for transmitting rotary motion with infinitely variable translation, in which the rotary movement is controlled by a first Partial transmission is first converted into a translational movement, the stroke of which is adjusted according to the translation ratio, and in which the translational Movement then returns to a rotary movement through a second partial transmission is converted back.
In vielen Bereichen der Technik ist es erforderlich, die Drehzahl einer Antriebsquelle möglichst stufenlos an die gewünschte Drehzahl einer angetriebenen Maschine oder dergleichen anzupassen, ohne daß dabei viel Leistung verlorengeht oder die Antriebsquelle außerhalb ihres optimalen Arbeitsbereiches arbeiten muß. Zur stufenlosen Veränderung der Übersetzung sind hydrodynamische Getriebe1 stufenlose Keilriemengetriebe und Kettengetriebe sowie elektrische Antriebe (z.B. dieselelektrische Antriebe) bekannt. Diese bekannten Getriebe haben jedoch den Nachteil, entweder zu aufwendig aufgebaut zu sein oder einen schlechten Wirkungsgrad zu haben, so daß sie für viele Verwendungszwecke nicht in Frage kommen.In many areas of technology it is necessary to adjust the speed a drive source as continuously as possible to the desired speed of a driven one Adjust machine or the like without losing much power or the drive source has to work outside of its optimal working range. Hydrodynamic transmissions1 are continuously variable for continuously changing the ratio V-belt drives and chain drives as well as electrical drives (e.g. diesel-electric Drives) known. However, these known transmissions have the disadvantage of either to be built too complex or to have a poor efficiency, so that they are out of the question for many purposes.
Aus der DE-OS 19 10 698 ist bereits ein Getriebe zum Übertragen einer Drehbewegung mit stufenlos veränderlicher Übersetzung der eingangs angegebenen Art bekannt, bei der die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung mit veränderlichem Hub umgesetzt und anschließend durch ein weiteres Getriebe in eine Drehbewegung zurückgewandelt wird. Bei diesem Getriebe hat die translatorische Bewegung jedoch eine sinoide Form, so daß sich bei der anschließenden Rückwandlung mittels Zahnstangen-Zahnrad-Getriebe keine gleichförmige Drehbewegung ergibt, was einen ungleichmäßigen Antrieb der zu treibenden Maschine, erhöhten Verschleiß und hohe Arbeitsgeräusche zur Folge hat. Außerdem hat das bekannte Getriebe den Nachteil, daß der Kraftfluß nicht umkehrbar ist.From DE-OS 19 10 698 a transmission for transmitting a Rotary movement with continuously variable translation of the type specified at the beginning known in which the rotary movement in a translatory movement with variable Stroke implemented and then through a further gear in a rotary movement is converted back. In this gear, however, the translational movement has a sinoid shape, so that during the subsequent reconversion by means of a rack and pinion gear does not result in a uniform rotary movement, which leads to an uneven drive of the to driving machine, increased wear and tear and high working noise. In addition, the known transmission has the disadvantage that the power flow is not reversible is.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit stufenlos veränderlicher Übersetzung vorzuschlagen, das sich bei großem Wirkungsgrad durch eine lineare Drehwinkelgeschwindigkeit an der Ausgangswelle auszeichnet.The present invention is based on the object of a transmission to propose with continuously variable translation, which is with great efficiency characterized by a linear angular speed of rotation on the output shaft.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Teilgetriebe ein Kurbelgetriebe vorgesehen ist, dessen Pleuelstange mit ihrem freien Ende in einer auf einer Kurvenscheibe angeordneten Kurvenbahn geführt ist, daß die Kurvenscheibe und das zweite Teilgetriebe zur Erzeugung einer translatorischen Schrägkomponente relativ zueinander schwenkbar sind, wobei der Winkel der Verschwenkung für die Übersetzung maßgebend ist, daß das freie Ende der Pleuelstange zum Übertragen einer Schrägkomponente mit dem zweiten Teilgetriebe gekuppelt ist und daß die Kurvenbahn auf der Kurvenscheibe einen solchen Verlauf hat, daß sich am Ausgang des zweiten Teilgetriebes eine Drehbewegung mit linearem Drehwinkelverlauf ergibt.The transmission according to the invention is characterized in that as first sub-transmission a crank mechanism is provided, the connecting rod with its free end is guided in a cam track arranged on a cam, that the cam and the second partial transmission to generate a translational Inclined components are pivotable relative to one another, the angle of the pivoting What is decisive for the translation is that the free end of the connecting rod is used for transmission an inclined component is coupled to the second partial transmission and that the cam track on the cam has such a profile that at the output of the second Partial gear results in a rotary movement with a linear angle of rotation.
Ein solches Getriebe hat den Vorteil, daß auf einfache Weise gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Drehrichtung der Abtriebswelle dadurch umkehrbar ist, daß die Kurvenscheibe und das zweite Teilgetriebe von einer Mittelstellung heraus, in der keine Schrägkomponente erzeugt wird, zur Erzeugung einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung nach beiden Seiten relativ zueinander schwenkbar sind. Das erfindungsgemäße Getriebe hat den weiteren Vorteil, daß der Kraftfluß umkehrbar ist, was bei Getrieben mit Freiläufen nicht möglich ist.Such a transmission has the advantage that in a simple manner according to In a further development of the invention, the direction of rotation of the output shaft can thereby be reversed is that the cam and the second partial transmission from a central position in which no skew component is generated, to generate a forward or backward movement to both sides are pivotable relative to one another. That Transmission according to the invention has the further advantage that the power flow is reversible is what is not possible with gearboxes with freewheels.
Da das erfindungsgemäße Getriebe die Drehbewegung der Eingangswelle nur über einen begrenzten Bereich übertragen kann, besteht eine vorteilhafte Getriebeanordnung aus zwei Getrieben der erfindungsgemäßen Art, wobei die Kurbeln der beiden Getriebe um 90" gegeneinander versetzt angeordnet sind und die Ausgänge der zweiten Teilgetriebe über von Nocken gesteuerte Schaltkupplungen mit einer Ausgangswelle verbunden sind.Since the transmission according to the invention, the rotational movement of the input shaft can only transmit over a limited range, there is an advantageous gear arrangement of two gears of the type according to the invention, the cranks of the two gears are arranged offset from one another by 90 "and the outputs of the second partial transmission are connected to an output shaft via clutches controlled by cams.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims refer to.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung in Draufsicht auf die in Nullstellung stehenden Kurvenscheibe, Figur 2 einen Ausschnitt aus der Figur 1 mit der Kurvenscheibe in Antriebstellung, Figur 3 eine Ansicht der Getriebeanordnung nach Figur 1 mit der Kurvenscheibe von der Seite gesehen und Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Kurvenscheibe, aus der die Form der Kurvenbahn hervorgeht.The invention is explained below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail. They show: FIG. 1 a schematic representation of the inventive Gear arrangement in plan view of the cam disc in the zero position, FIG. 2 shows a section from FIG. 1 with the cam in the drive position, FIG. 3 shows a view of the gear arrangement according to FIG. 1 with the cam from FIG seen from the side and FIG. 4 shows an enlarged illustration of the cam disk which shows the shape of the curved path.
Die erfindungsgemäße Getriebeanornung mit zwei Getrieben wird zunächst anhand der Figuren 1 und 3 näher beschrieben. Die Antriebswelle 1 treibt über die Zahnräder 25 und 26 zwei Kurbelwellen 2 an. Da die beiden Getriebe zur Erzeugung einer gleichförmigen Drehbewegung an der Ausgangswelle 23 zwar um 90" phasenverschoben arbeiten, aber sonst gleich aufgebaut sind, soll nachfolgend nur eines der Getriebe näher erläutert werden.The gear arrangement according to the invention with two gears is initially described in more detail with reference to FIGS. 1 and 3. The drive shaft 1 drives over the Gears 25 and 26 two crankshafts 2 on. As the two gears for generating a uniform rotary movement on the output shaft 23 is 90 "out of phase work, but otherwise have the same structure, only one of the gears should be used in the following are explained in more detail.
An der Kurbelwelle 2 ist eine Kurbel 3 angeordnet, die eine Pleuelstange 4 antreibt. Das freie Ende 7 der Pleuelstange 4 ist in einer Kurvenbahn 6 einer Kurvenscheibe 5 geführt und beschreibt die durch die Kurvenbahn 6 vorgegebene Bahn. Mit diesem freien Ende 7 der Pleuelstange 4 ist starr ein Gelenk 8 verbunden, das über einen Lenker 9 und ein Übertragungsglied 10 mit einer durch eine Parallelführung 11 geführten Zahnstange 13 verbunden ist.A crank 3, which is a connecting rod, is arranged on the crankshaft 2 4 drives. The free end 7 of the connecting rod 4 is in a curved path 6 a Cam 5 out and describes the path specified by the cam 6. With this free end 7 of the connecting rod 4, a joint 8 is rigidly connected Via a handlebar 9 and a transmission member 10 with a parallel guide 11 guided rack 13 is connected.
Die Zahnstange 13 treibt wiederum ein Zahnrad 14 an.The rack 13 in turn drives a gear 14.
Bei der in der Figur 1 gezeigten Nullstellung der Kurvenscheibe 5 gegenüber der Parallelführung 11 des Zahnstangengetriebes wird beim Umlauf des freien Endes 7 der Pleuelstange 4 keine Schrägkomponente auf die Zahnstange 13 übertragen. Aus diesem Grunde steht das Zahnrad 14 am Ausgang des zweiten Getriebeteils 11, 13, 14 still. Wird jedoch, wie Figur 2 zeigt, das zweite Getriebeteil 11, 13, 14 mittels des Bedienungshebels 29 um ein Schwenklager 12 gegenüber der strichpunktierten Nullinie 28 verstellt, so wird beim Durchlauf des freien Endes 7 der Pleuelstange 4 entlang der Kurvenbahn 6 an der Zahnstange 13 ein Hub 27 erzeugt, der das Zahnrad 14 antreibt. Dieser Hub ist um so größer, je mehr das zweite Getriebeteil 11, 13, 14 mittels des Bedienungshebels 29 gegenüber der Nullinie 28 verstellt wird. Der sich ergebende Hub 27 ist ein Maß für das Übersetzungsverhältnis.When the cam disk 5 is in the zero position shown in FIG compared to the parallel guide 11 of the rack and pinion is when rotating the free At the end 7 of the connecting rod 4, no inclined component is transferred to the rack 13. For this reason, the gear 14 is at the output of the second gear part 11, 13, 14 still. However, as FIG. 2 shows, the second gear part 11, 13, 14 by means of the operating lever 29 to a pivot bearing 12 opposite the dash-dotted line Adjusted zero line 28, so when the free end 7 of the connecting rod passes 4 along the curved path 6 on the rack 13 generates a stroke 27 that the gear 14 drives. This stroke is greater, the more the second gear part 11, 13, 14 is adjusted relative to the zero line 28 by means of the operating lever 29. Of the The resulting stroke 27 is a measure of the transmission ratio.
Da die Zahnstange 13 und damit das Zahnrad 14 bei einem vollen Umlauf der Kurbel 3 eine Hin- und Herbewegung ausführt, ist ein Dazwischenschalten von Schaltkupplungen erforderlich, um an der Ausgangswelle 23 eine kontinuierlich umlaufende Drehbewegung in einer Richtung zu erzeugen. Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, ist das Zahnrad 14 jedes Getriebes über zwei Schaltkupplungen 15 und 16 mit Zahnrädern 17 bzw. 19 kuppelbar. In der ersten Drehrichtung des Zahnrades 14 wird z.B. diese Bewegung über Kupplung 15 auf das Zahnrad 17 übertragen, während in der zweiten Drehrichtung die Kupplung 16 die Drehbewegung des Zahnrades 14 auf das Zahnrad 19 überträgt. Die Hinbewegung gelangt von dem Zahnrad 17 über das Zahnrad 21 auf die Ausgangswelle 23, während die Rückbewegung des Zahnrades 19 über ein Umkehr zahnrad 20 und das Zahnrad 22 auf die Ausgangswelle 23 gekuppelt wird.Since the rack 13 and thus the gear 14 with a full revolution the crank 3 performs a reciprocating movement is an interposition of Clutches required to have a continuously rotating on the output shaft 23 To produce rotary motion in one direction. As can be seen in particular from Figure 3, is the gear 14 of each transmission via two clutches 15 and 16 with gears 17 or 19 can be coupled. In the first direction of rotation of the gear 14, for example, this Movement is transmitted via clutch 15 to gear 17, while in the second Direction of rotation of the clutch 16 the rotational movement of the gear 14 on the gear 19 transmits. The outward movement comes from the gear 17 via the gear 21 on the Output shaft 23 while the return movement of the gear 19 via a reverse gear 20 and the gear 22 is coupled to the output shaft 23.
Die Steuerung der beiden Schaltkupplungen 15 und 16 erfolgt durch auf einer der Kurbelwellen 2 angeordnete Steuernocken 24 (Figur 1) die die Kupplungen im richtigen Zeitpunkt schalten.The two clutches 15 and 16 are controlled by on one of the crankshafts 2 arranged control cams 24 (Figure 1) which the clutches switch at the right time.
Die Schaltpunkte der Kupplungen 15 und 16 sind so gelegt, daß die Drehbewegung des Zahnrades 14 nur dann auf die Zahnräder 17 bzw.The switching points of the clutches 15 and 16 are placed so that the Rotary movement of the gear 14 only then to the gears 17 or
19 übertragen wird, wenn sich das Kurvenbahngetriebe 6,7 im linearen Arbeitsbereich befindet, d.h., wenn die Drehbewegung an der Kurbelwelle 2 in eine translatorische Bewegung mit linearem Verlauf umgewandelt wird. Im Bereich der Umkehrpunkte der Bewegung ist die translatorische Bewegung nicht linear, so daß die Kupplungen 15 bzw. 16 getrennt werden müssen.19 is transmitted when the cam gear is 6.7 in the linear Working area is located, i.e. when the rotary movement on the crankshaft 2 in a translational movement is converted with a linear course. In the area of the turning points the movement, the translational movement is not linear, so the clutches 15 or 16 must be separated.
Um diesen nicht verwertbaren Bereich zu überbrücken, ist das (in den Figuren 1 und 3 rechts gezeichnete) zweite Getriebe vorgesehen, das gegenüber dem ersten um 90" phasenverschoben arbeitet.In order to bridge this unusable area, the (in the Figures 1 and 3 drawn on the right) second gear provided that compared to the first works out of phase by 90 ".
Hierzu ist die Kurbel 3 um 900 verdreht auf der Kurbelwelle 2 angeordnet. Die entsprechenden Kupplungen 15 und 16 des zweiten Getriebes arbeiten gegenüber den ersten ebenfalls um 90" verschoben.For this purpose, the crank 3 is rotated by 900 and arranged on the crankshaft 2. The corresponding clutches 15 and 16 of the second transmission work opposite the first also shifted by 90 ".
In Figur 4 ist in vergrößerter Darstellung der Kurvenverlauf der Kurvenbahn 6 auf der Kurvenscheibe 5 gezeigt. Die Kurvenbahn 6 wird durch eine innere Begrenzung 32 und eine äußere Begrenzung 31 gebildet. Das freie Ende 7 der Pleuelstange 4 wird mittels zweier Stützrollen 37 und 38 in der Kurvenbahn 6 geführt. Die Arbeitswinkel 34 (für den Hinlauf) und 35 (für den Rücklauf) dieses Getriebes betragen je ca. 1100, d.h., daß in diesen Bereichen eine lineare Beziehung zwischen der Drehbewegung der Eingangswelle 1 und der translatorischen Bewegung am Eingang des zweiten Getriebeteils 11, 13, 14 besteht, so daß ein Arbeitsbereich der Kupplungen 15 bzw. 16 von 90" gewählt werden kann.In Figure 4 is an enlarged view of the curve of the cam path 6 shown on the cam 5. The curved path 6 is defined by an inner boundary 32 and an outer boundary 31 is formed. The free end 7 of the connecting rod 4 is guided in the cam track 6 by means of two support rollers 37 and 38. The working angles 34 (for the forward) and 35 (for the return) of this gear are each approx. 1100, i.e. that in these areas there is a linear relationship between the rotational movement the input shaft 1 and the translational movement at the input of the second transmission part 11, 13, 14, so that a working range of the couplings 15 and 16 of 90 " can be chosen.
Es ist selbstverständlich auch möglich, anstelle des Zahnstangen-Zahnrad-Getriebes 13, 14 ein Seilzuggetriebe mit Seiltrommel vorzusehen. Entscheidend ist nur, daß bei dieser Art von zweitem Teilgetriebe die Eingangsbewegung an der Parallelführung 11 eine lineare Beziehung zum Drehwinkelverlauf der Antriebswelle 1 hat.It is of course also possible instead of the rack and pinion transmission 13, 14 to provide a cable transmission with a cable drum. The only thing that matters is that in this type of second sub-transmission, the input movement on the parallel guide 11 has a linear relationship to the angle of rotation of the drive shaft 1.
Diese Beziehung kann durch entsprechende Gestaltung der Kurvenbahn 6 hergestellt werden.This relationship can be achieved by designing the curved path accordingly 6 can be produced.
Es ist auch möglich, das zweite Teilgetriebe 11, 13, 14 zur Verstellung der Übersetzung stationär zu lassen und stattdessen die Kurvenscheibe 15 zu schwenken, um die Schrägkomponente zum Antrieb zu erzeugen.It is also possible to use the second partial transmission 11, 13, 14 for adjustment to leave the translation stationary and instead to pivot the cam disk 15, to generate the oblique component for the drive.
Um die Drehrichtung an der Ausgangswelle 23 umzukehren, muß der Verstellhebel 29 in die gegenüber der Figur 2 entgegengesetzte Richtung, also (in der Zeichnung) nach unten, verstellt werden.In order to reverse the direction of rotation on the output shaft 23, the adjusting lever must 29 in the opposite direction compared to Figure 2, i.e. (in the drawing) be adjusted downwards.
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Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843411130 DE3411130A1 (en) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | Mechanism for transmitting a rotary motion with a continuously variable transmission ratio |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3411130A1 true DE3411130A1 (en) | 1985-10-03 |
Family
ID=6231667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19843411130 Withdrawn DE3411130A1 (en) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | Mechanism for transmitting a rotary motion with a continuously variable transmission ratio |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3411130A1 (en) |
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