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Stufenlos regelbares Schaltwerksgetriebe Die Erfindung betrifft ein
insbesondere für Werkzeugmaschinen bestimmtes, stufenlos regelbares Getriebe mit
Freilaufschaltwerken, die durch einen Kurven- oder Kurbeltrieb mit einstellbarem
Hub gesteuert werden. Bei allen bisher bekanntgewordenen Vorschlägen für solche
stufenlos regelbare Getriebe mit Schaltwerken, den sogenannten Schaltwerksgetrieben,
wird die gleichförmige Drehbewegung der Antriebswelle mittels des Kurven- oder Kurbeltriebs
in die Wechselbewegung von Schwinghebeln umgeformt und dann über Einwegkupplungen
(kraft- oder formschlüssige Freilaufgesperre) in die gewünschte untersetzte Drehbewegung
verwandelt. Zur Regelung des Übersetzungsverhältnisses wird hierbei eine Hebellänge
des Kurbel-oder Kurventriebs und damit der Schwingungsausschlag an den Schaltwerken
verändert. Zur Ableitung der Schwingung ist beispielsweise eine umlaufende, exzentrisch
verschiebbare Scheibe mit zylindrischer Führungsfläche vorgesehen. Zur Verstellung
dieser rotierenden Scheibe dient ein besonderes, verhältnismäßig umständliches Verstellgetriebe,
das durch die zur völligen Auswuchtung in den verschiedenen Lagen erforderlichen
Mittel schwer und umfangreich wird.
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Diese Nachteile werden durch vorliegende Erfindung vollständig vermieden.
Gemäß der Erfindung wird die Antriebsdrehbewegung nicht wie bei den bekannten
Getrieben
in eine hin und her gehende Bewegung aufgelöst und dann wieder in eine Drehbewegung
zurückverwandelt. Es wird vielmehr der Hauptdrehbewegung durch die Schwinghebelschaltwerke
eine weitere Drehbewegung überlagert. Die Differenz zwischen Antriebsdrehzahl und,
überlagerter Drehzahl ergibt dann die Abtriebsdrehzahl. 'Die zur Erzeugung der Schwingungsausschläge
der Schaltwerkshebel dienende exzentrisch verstellbare Scheibe kann hierfür feststehend
angeordnet werden, also nicht rotierend, sondern lediglich zum Zwecke der Änderung
des Übersetzungsverhältnisses verschiebbar oder schwenkbar. Die Erfindung besteht
in der Anordnung eines Planetengetriebes, von dessen drei Hauptteilen der eine mit
dem Antriebsmotor, der andere mit der Abtriebswelle und der dritte über ein weiteres
als Überlagerungsgetriebe dienendes Planetengetriebe wiederum mit der Antriebswelle
verbunden ist, wobei der Planetenträger des Überlagerungsgetriebes frei drehbar
angeordnet ist, während in seinen Planetenrädern durch Einwegkupplungen (Freilaufgesperre)
Schwinghebel abgestützt sind, deren freie Hebelenden in einer verschiebbaren, nicht
umlaufenden Kreisführung gleiten. Die Anordnung kann so gewählt werden, daß die
Außenkränze der Planetengetriebe unmittelbar vom Antriebsmotor in einander entgegengesetzter
Drehrichtung angetrieben werden. Dies kann etwa dadurch bewirkt werden, daß die
Antriebswelle senkrecht zur Hauptachse der beiden Planetengetriebe und etwa in der
Mitte zwischen den beiden angeordnet wird und daß sie mittels eines auf ihr befestigten
Kegelrads mit entsprechenden Verzahnungen an zwei die Außenkränze tragenden Trommeln
kämmt, während die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe auf einer gemeinsamen
Zwischenwelle angeordnet sind. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Außenkranz und
Sonnenrad im Hauptplanetengetriebe wird durch Anordnung von auf gleicher Achse sitzenden
Doppelplaneten verschiedenen Durchmessers so gewählt, daß der Außenkranz des Hauptplanetengetriebes
und sein Sonnenrad mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen.
Hierdurch wird erreicht, daß sich der Außenkranz und das Sonnenrad im Überlagerungsplanetengetriebe
in der gleichen Richtung drehen. Bei dieser Ausführun& läuft bei stillstehender
Abtriebswelle das Überlagerungsplanetengetriebe bei zentrischer Lage des Steuerrings
als Ganzes ohne Eigendrehung der Planeten um. Der erreichbare Regelbereich der Abtriebsdrehzahl
liegt zwischen o und etwa 2/3 der Antriebsdrehzahl. Nach einem weiteren Vorschlag
der Erfindung werden die beiden Sonnenräder des Haupt- und des Überlagerungsplanetengetriebes
starr mit der Antriebswelle verbunden, die Außenkränze aber von je einer Trommel
getragen, die über ein Umkehrzahnrad, beispielsweise ein im Gehäuse gelagertes Kegelrad,
zu gegenläufiger Drehung miteinander verbunden sind.
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Während bei diesen ersten beiden Ausführungsmöglichkeiten die Außenkränze
der beiden Planetengetriebe in entgegengesetzter Richtung umlaufen, sind auch noch
Ausführungen möglich, bei denen die Außenkränze starr miteinander verbunden sind
und beispielsweise von einer gemeinsamen Trommel getragen werden. In diesem Falle
muß das Hauptplanetengetriebe mit zwei Sätzen von miteinander kämmenden Planetenrädern
versehen sein, von denen die einen zur Drehrichtungsumkehr dienen. Die die Außenkränze
tragende Trommel läuft dann im gleichen Sinne wie die die Sonnenräder tragende Welle
um. Dabei kann die Antriebswelle entweder starr mit der die beiden Außenkränze tragenden
Trommel oder mit der die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe tragenden Welle
verbunden werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in den Abb. i bis ¢ in verschiedenen
Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, von denen die der Abb. i und 3 in
den Abb. 5 und 6 noch einmal deutlicher und größer dargestellt sind.
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Alle in den Abb. i bis 4 gezeigten Getriebe weisen ein Hauptplanetengetriebe
A und ein Überlagerungsplanetengetriebe B auf, deren Sonnenräder i und 2 starr miteinander
verbunden sind. Die Außenkränze 3 und 4 sind ebenfalls starr miteinander verbunden,
oder aber sie werden gemeinsam in entgegengesetzter Richtung angetrieben. Der Planetenträger
5 des Hauptplanetengetriebes A sitzt auf der Abtriebswelle 6, während der Planetenträger
7 des Überlagerungsgetriebes B frei drehbar gelagert ist. Nach Abb. i und 5 liegt
die Antriebswelle 8 senkrecht zu der die beiden Sonnenräder i und 2 tragenden Welle
9 und greift mittels eines Kegelrads io in entsprechende Kegelverzahnungen der beiden
Trommeln ii und 12 ein. Zur Erzielung einer Übersetzung i : i vom Außenkranz 3 zum
Sonnenrad i sind je zwei nebeneinanderliegende Planeten 13 und 14 entsprechenden
Durchmessers vorgesehen.
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In den Planetenrädern 1s des Überlagerungsgetriebes sind die Drehzapfen
der Schwinghebel 16 gelagert und über Freilaufgesperre 17 abgestützt. Die Schwinghebel
16 werden durch einen zylindrischen Führungsring 18 gesteuert, der aus seiner der
Nullstellung entsprechenden Mittellage in eine exzentrische Lage verschwenkt oder
verschoben werden kann.
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Die Übersetzung im Hauptplanetengetriebe ist, wie erwähnt, so gewählt,
daß bei einer Umdrehung der Trommeln ii und 12 auch die die Sonnenräder tragende
Welle 9 gerade eine Umdrehung in der entgegengesetzten Richtung ausführt, solange
der Führungsring 18 zentrisch zur Hauptachse des Getriebes liegt. Das Überlagerungsplanetengetriebe
läuft dann als Ganzes zusammen mit der Trommel ii ohne Relativbewegung der einzelnen
Teile gegeneinander um.
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Der Verstellring 18 ist ein Ring, der im Gehäuse exzentrisch zur Hauptachse
des Getriebes gelagert ist. Er kann durch einen Schneckentrieb i9 um 18o° verdreht
werden. Die zylindrische Führungsfläche des Verstellrings für die Schwingbebel liegt
in der Nullstellung zentrisch zur Hauptachse des Getriebes, während sie nach einer
Drehung des Exzenters nm 18o° in die äußerste Exzentrizität kommt. Bei einer Verdrehung
des Verstellrings in eine beliebige exzentrische Lage führen die Schwinghebel bei
jeder Umdrehung nacheinander je eine Schwingung aus, deren eine Hälfte über das
in der einen Richtung sperrende Freilaufgesperre 17 auf das Planetenrad 1s übertragen
wird, das nunmehr eine Eigendrehung ausführt
und durch seinen Eingriff
sowohl im Sonnenrad 2 als auch im Außenkranz 4 das Sonnenrad zurückdrängt. Die Umdrehungszahl
der Sonnenradwelle 9 verringert sich dadurch gegenüber der Drehzahl des Außenkranzes.
Diese Verringerung der Drehzahl der Sonnenradwelle 9 gegenüber der Antriebsdrehzahl
bzw. der Drehzahl der Außenkranztrommel ii wirkt sich auch im Hauptplanetensystem
aus. Die Differenz der beiden Drehzahlen wird durch eine Bewegung der hinteren Planetenradgruppe
ausgeglichen, die sich in einer nun beginnenden Drehung des Planetenträgers 5 und
der mit ihm verbundenen Abtriebswelle geltend macht.
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Das in Abb. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von
dem nach Abb. i im wesentlichen dadurch, daß hier die Antriebswelle 8 mit den Sonnenrädern
i und 2 und der die Sonnenräder tragenden Welle 9 verbunden bzw. mit letzterer identisch
ist, während die beiden Trommeln ii und 12 über ein im Gehäuse gelagertes Kegelrad
20 zu gegenläufiger Bewegung miteinander verbunden sind. Die Wirkungsweise dieses
Getriebes ist die gleiche, wie sie an Hand der Abb. i beschrieben wurde.
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Bei den in den Abb. 3 bzw. 6 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen
werden die beiden Außenkränze 3 und 4 der beiden Planetengetriebe von einer gemeinsamen
Trommel 21 getragen, die nach Abb. 3 frei drehbar gelagert ist, während sie nach
Abb. 4 mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei die gleiche Drehrichtung zwischen
dem Sonnenrad 2 des Überlagerungsplanetengetriebes und dessen Außenkranz 4 dadurch
erreicht wird, daß das Hauptplanetengetriebe A mit zwei Sätzen von miteinander kämmenden
Planetenrädern 22 und 23 versehen ist.
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Bei einer solchen Ausführung ist die Übersetzung im Hauptplanetengetriebe
so, daß die Außenkranztrommel 21 bei einer Umdrehung der Antriebswelle (Abb. 3 und
6) bzw. die Sonnenradwelle 9 bei einer Umdrehung der Außenkranztrommel 21 (Abb.
4) eine von i verschiedene Drehzahl hat. Infolgedessen werden hier die Planeten
15 des Überlagerungsgetriebzs mit einer gewissen geringen Geschwindigkeit umlaufen.
Damit hierbei die Abtriebswelle 6 in der Nullstellung der Steuerscheibe 18' stillsteht,
muß die Führungsfläche der Steuerscheibe in der Nullstellung in einer gewissen Exzentrizität
liegen, die gerade so groß ist, daß die den Schwinghebeln aufgedrückten Schwingungen
durch den zusätzlichen Drehimpuls, den sie dem Außenkranz 21 bzw. dem Sonnenrad
2 erteilen, gerade den Drehzahlunterschied zwischen Außenkranz und Sonnenrad ausgleichen.
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Zur Drehzahlregelung wird nun die Steuerscheibe weiter verschoben
oder verschwenkt und durch die hierdurch erzielten stärkeren Schwingungsausschläge
der Schwinghebel dem Außenkranz bzw. dem Sonnenrad eine entsprechend größere Drehbewegung
überlagert, die sich dann in einer Drehung der Abtriebswelle auswirkt. Mit einer
solchen Einrichtung kann der Regelbereich beliebig verlegt werden.
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Nach Abb. 6 ist die Steuerscheibe 18' nicht als Exzenter, sondern
als innen und außen zylindrischer Ring ausgebildet, und nicht verschwenkbar wie
nach Abb. 5, sondern lediglich mittels einer im Gehäuse 24 abgestützten Spindel
25 auf einem Durchmesser verschiebbar ausgeführt.