-
Stufenlos regelbares Getriebe Den; Gegenstand, der- Erfindung bildet
ein stufenlos regelbares Getriebe, @da;s@ sieh, durch; seine ennr fache widerstandsfähige
Bauart, durch, ger:ihagen Pla,tzb,e@d@arf', einfachsüei Bedienung, großen, Regelbereich
und Schwingungsifreiheit auszeichnet.
-
Die, Erfindung geht vom, einem, System fester und axial vers hiebbairer
Kegelräder aus, zwischen denen diie Kraftühertriagung durch endlose üb.ertragungsorgane,
wie Reibringe, Reibräder, Keilriemen, gegliederte Keilriemen, Gliederketten usw.,
stattfindet. Bei bekannten stufenlosen Getrieben dieser Art, die z. B. Keilriemen
als übertragungsorgane besitzen, wird durch starke Belastungsänderungen, insbesondere
beim Heruntersetzen der Drehzahl, ein erheblicher Leistungsabfall verursacht. Daneben
treten störende Schwingungen auf. Gemäß dem Erfindungsvorschlag wird bei einer,
Änderung des Drehmoments an der Abtriebsachse ein um einen festen Punkt außerhalb
des Geitriebes@ drehbarer Hebiel, eine Schwinge, eire schwenkbarer, Arm u..digl.
betätigt, die- an einer Zwischenachse des Getriebes. angreift und bei seiner Bewegung
diese Achse mit ihren Kegelrädern zwanigläufig derart verschiebt, d"aß der Reihungsdruck
an, dien Übertragungsorgainen, z. B. an den Reibrängen, entsprechend der geändertem,
Belaistung und, unter Vermeidung von Schlupferscheinungen und Verlusten, geändert
wird.
-
Ein unter diesen, Gesichtspunkten- atusgestaltetes Getriebe kann sowohl
mit festliegendem, Übertragungsbereich wie auch in Verbindung mit zusätzlichen Schaltvorrichtungen,,
Vomgelegen u;sw., die der Erweiterung dies. Übersetzungsbereichs.
dienen;,
benutzt werden... In den Abbildungen ist ein erfindungsgemäß gestaltetes Getriebe
beispielsweise und schematisch dargestellt.
-
Fiig. i zeigt eine Getriebeeinheit gemäß der Erfindung im Längsschnitt
und in schematischer Dar-Stellung; F'ig. 2 veranschaulicht schematisch die Äivderung
des Reibungsdrucks an den Übertragungsringen, biejif Schwenkung des. Fig. 3 zeigt
ein Getriebe mit zwei! Einb eher ge-mäß Fig. i ; F'ig. 4 zeigt eine praktische
Ausführungsformdes atufeolos. regelbaren Getriebes gemäß Fig. 3 im Längsschnitt
nach Linie IV-IV in Fig. 6; Fig. 5 zeigt daisi Getriebe im Gruneß, teilweise im
Schnitt. nach Linie V-V in. Fig. 6,; Fig. 6 zeilgt eine Ausführungsform dies in,
der Beschreibung als Schwinge bezeichneten Ausgleichshebels im Schnitt bzw. Ansicht
nach Linie VI-VI in Fig. 4.
-
Im einzelnen b"ezeichnet in Fig. i das Bezugszeichen i ein Lager im:
Gehäuse, des; Getriiebes, in welchem, düse Antriebsachse 2 gelagert ist. Der innerhalb,
.des Gehäuses liegende Teil der, Antriebsachle ist hohl gestaltet, er trägt das.
Kegellriad 4. Eine Zwischenachse 5 isst einerseits, in der- Hohlwelle 3 geilagert,
anderierseits ist dife Verlängerung 6 dieser Achse unmittelbar im Gehäuse gelagert,
so daß die Achse 5, 6 mit dem Kegelrad 7 drehbar und axial verschieblich angeordnet
ist.
-
Die Bewegung des. Kegelräderpaiares. ¢, 7 wird mit Hilfe einest geeigneten,
übertragungsorgans, z. B. eines Reibminges 8, auf ein weiteres Kegelraidpaar
9, io übertragen. Das Kegelrad 9 sitzt auf einer weißeren Zwischenaichse
i i, die eiin:er'seits. in der Hohlwelle 12 andererseits, in; einer 13 drehbar und,
.axial verschieblich gedaigert ist. Dass Kegeilraidl io sitzt auf der dreihbairen,
jedoch: reicht axiiail veirschieblichen Hohlwelle 1.2, die im Lager 14 gelagert
ist und sich in die Abtriebsachse 15 foirts,etzt.
-
Die Einstellung äles. Cretri@ebes entsprechend der an der Anitriebs:arhse
auftretenden Drehzahlen kann; z. B. durch eine Schaltvorrichtung bewirkt werden,
die z. B. die beiden Kegelräder 7 und! 9, gemeinsam um ein bestimmtes; Maß verschiebst
und feststellt. Dabei' werden: die Kegedrä,deTpaiair'e 4, 7 und g, io au:seinaaudergetriieben
bizw. einander genähert. Dementsprexhend stellt sich dien Rcilbr'ing 8 ein. Voraussetzung
ist dabei, daß die Winkelneigung der konischen Flächen; der übieirtragungsräd;erp.aase
4, 7 und; 9, io sowiei der Winkel der entsprechenden Reibringflächen übereinstimmt.
-
Die SaialtvoTrichtang ist ih Fig. i der übersichflichkeit wiegen,
nicht dairgesteAlt.
-
Um bei, Änderung des, Drehinofmem;ts, an der Ab, triebsachse eiime
automatische Einstellung dies Reibungsdrucks an den Kegelrädern zu erzielen, ist
eibe hebelartig wirkende Schwinge 16, angeor'dnet. Diese ist in Iden Lageinn 17,
18 drehhar ge:-lagert. Die Schwinge ist so ausgebildet, däß snle bei ihrer Bewegung
die Antriebsachse 2, 3 Biowie die Achse 5, 6 -nicht stört Zu diesem Zweck können
die Hebelarme der Schwinge mit ringförmikin oder durchbro@cheaen Teilen igy 2o versehen
sein, durch welche die Achsen 3 und 5, 6 frei hindurchgeführt sind.
-
Andererseits. ,dient die Schwinge dazu, die Lagerung 13 der Zwischenaiahse
i i wie die Lagerung 14 der Antriebisachse 15 aufzunehmen. Bei: einer Drehbewegung
dar Schwinge um ihre Achse 17, 18 werden also auch die Zwischenazhse i i
und die Abtriebsachse 15 nebst ihren Kegelrädern 9 und io mitgeschwenkt. Das. Schema
einer solchen Bewegung ist in Fig. 2 dargestellt.
-
Die ansgezogenen Linsen veranschaulichen hier die Schwingei 16- m:i;t
ihrer Drehachse 17, 18, ihren riingfömm@igen Teilen i9, 2o nebst den; bii!ndurchr
geführten Achsen 2, 3, 5, 6, sowie den in der Schwinge ,gelagerten Achsen ii un!d
15. Diie pun:ktieirten Linien zeigten übertrieben die Stellung der Schwinge nasch
einer Schwenkung. Die, Kreis.r,ihge 2'i, 2'2 veranschaulichen die auf eiiine Vertikalebene
genommene Projektion der Laufflächen, wiedchie, zwilschen dem Reibring 8 einerseits
und den beiden Kegelriaidpaaren 4, 7 und 9, io, andererseits vorhawden sind. Die
Kreüseihge 21, 2.2 umgrenzen; also ein Ringfeld, das die Berührungsfläche zwischen
dem Reibring 8 einerseits und den beiden Kegelraidp:aaren 4, 7 und 9, 1o andererseits
enthält.
-
Wenn - das Drehmoment an der Abtriebsachse sich vergrößert, wird dadurch
eine Reaktion auf das System des Hebels 16 samt den mit ihm verbundenen Achsen i
i und 15 derart ausgeübt, daß das System eine Drehung uni seinen Fixpunkt 17, 18
im Sinne des. Pfeils, 23 ausführt. Der Ausschlag des Systems erfolgt in Drehrichtung
der übertragungscirgame. Beis Änderung der Drehrichtung reagiert das, System im
umgekehrten Sinn, also, entgegengesetzt der Richtung des eingezeichneten Pfeiifls.23.
Dadurch gelangt das gesamte System: in die punktiert ,gezeichnete Stellung. Dabei
wird der Abstand der Achsen i i, 15 von den Achsen; 2, 3, 5 um ein geringes. Maß,
und zwar soi viel vergrößert, wie die beiden um: ;den Fixpunkt 17, i8 einersehs.
und die Achsen :2, 3, 5 anderersei(ts voneinander abweichen, soweit es die Steififgkeit
dies, Ringfes zuläßt. Dias; Maß der Aus.schwihgung wird; bestimmt durch die Größe
des jeweiligen Drehmoments an der Abtriebsachse, und zwar gelangt das, System zur
Ruhe, sobald; die Angriffspunkte des. Relringes, 8 an den Räderp:afaren 4, 7 und
9, i o .in der-selben Ebene liegen wie d;ic-# Achsen 2, 3, 6 und 11, 13, 15, d.
h. sobald dien Gleichgewichtszustand erreicht ist. Da andererseits der axiale Abstand
des Keb lrades.4 vorm: Kegelraid 7 unverändert geblieben ist, miuß der Plächenidruck
an den konis ihen übfeirtraigungs.flächen zwi, schien; dem verhältnismäßig starren
Reibring 8 und i dien genannten Kegelradpiaiaireni sich noßcven!diilg vergrößern.
Diese Verzögerung des Flächendrucks verhsndext Schlupf und Leerlauf und: ermöglicht
es dem: Getriebe, das; erhöhte Drehmoment an der Abitnieibsaichse zu überwinden,,
ohne diaß s.töTende i Schwingungen -eintreten.
Das Systeme stellt
sich, also zwangläufig' und, vollautomatisch so, ein, da,ß zwi@schen Drehmomenit
und erforderlichem Flächendruck ständig ein Gleichgewichtszustand; herrscht.
-
Bei der gemäß Fig. i erläuterten Anordnung steht diie Antriebsachse
2 fest, wähnend, die, Ab,-triebsachse! 15 um den, Drehpunkt 17, 18 der-Schwinge
i6-penlde;lt. Man; könnte die Anomdinung aber auch ohne weiteres kinematisch umkehren,
indem man die Abtriebsachse 15 fest lagert und die Antriehsaichse 2 eventuell mit
ihrem Motor um. dien, entsprechend verlegten Drehpunkt der Schwinge 16 pendeln läßt.
Diabei müßte,n dann , da,s Lager' i der Anitr'iebisachse 2 und die Verlängerung-
6. der Zwisoheniachse 5 in der Schwtihge 16 gelagert sein,. D,ileise Anordnung isst
z. B. für kleinere Leistungen mit ni;ch't .allzu großem: Regelbereich ohne weiteresanwendbar.
-
In Fig. 3 ist eine auf zwei Eihiheite,n erweiterte Form dies stufenloisen
i Getriebes schematisch diargestellt. Hiilem ist die Antriebsachse 24 und die Ahtrieb:sachse
a5 dies. Getriebes lmn,axiia,l oder' in, eliiner E:henei angeordnet. Diie Verbindung
zwischen; der Antr'iehs.weille 24 mit ihrem. Kegelrad, 26 und der' Abtriebswelle
25 mit ,ihrem Kegelrad: 27 wird, durch die Zwischenwellen 28, 2g:, 30- .mit den
Kegelrädern 31, 32, 33, 34, 35 hergestellt. Von: diesen siind, die
beiden,egelrä!d;er3i, 35 gemeinsam mit univefirä,nid'eirlich:°m: geigenseitigem
Abstand; ax ilad verschieihlichi und; fests.tellibar; die, beiden äußeren; Kegeilräd!er@
32 und 34 der Zwischenwelle 2g@ sind: auf dieser Welle in, feisteim, Abstand und
unrverschiehlich an,geoiridniet. Diagegen ist das. Doppelkegelrad 33 auf der Welle
29 verschkb;lich angeordnet. S.eiiine, Vemschieibung erfolgt automatisch und in
zwangläufiger Abhängigkeit von einer willkürl'ie;h, herbeigeführten Verschiebung
der- Kegelräder 3i, 35 infolge der hierdurch herbeigeführten Änderung der Stellung
der Reibirihge, 36, 37.
-
Wie in der Anordnung nach Fig. i ist auch im Fall der Eig. 3 eine
Schwingei 38 angeordnet, die, um die Gelenkpunkte 39'= 40 drehbiar ist, die Wollen,
24, 25 störungsfrei umfaßt oder an, ihnen, vo,rbeiL geführt ist und, .an ihrem freien
Ende die Lagerun--en der Zwischenwelle 29 trägt.
-
Die Wiir'kunigsweisie dieser Schwinge ist dieselbe, wie in Fiig. 2
erläutert.
-
Wenn das Drehmoment an der Abtrieibswelilei 25 infolge geänderter
Belastung stich ändert, ergibt sich ails, Reaktion, ein des Hebelsystems der Schwinge
38 nebst der von ihr getragenen Wellen 2g: um eine geringem: Maß oder in, solchem
Sinne, diaß der Flächendruck an, den Miertragungs:rinigen 36 und; 37 entsprechend
geändert wird. Ani Stelle zweier Einheiten könnten z. B. vier oder sechs Einheiten,
gemäß Fiig. 3 nebeneinander angeoT,dniet, und dadurch der Refigelbereich wesentlich:
vergrößert werden. Bei: Anwendung voni vier Einheiten würde sich in der Praxis bereits
ein. Regelbereich von i : ioo bzw. ioo : i ergeben.
-
Wie bereits bei der Beschreibung' der einzelnen Figuren! erwähnt,
stellen; die Fi.g. i, 2 und 3 nur eine schem@aitische Ver'anschaulichu:ug dies.
Erfin:dunigs:gegenstandes dar und: gelben kein. konkretes Bild, der wirklichen.
Ausführung.
-
In, den, Fi:g. 4, 5 und, 6 ist ein, praktisches. Ausführungs,bemspiel
eines aus, zwei Ein;he'ten bestehenden, erfinldun!gsgemäß ausgebildeten, Getriebes
im einzelnen dargestellt. Es bezeichnet hier das Bezugszeichen, 41 das Gehäuse.
In; demselben ist die Antrie!b,sachs:e 42 z. B. mit Hilfe vorn Rinig'-kugellagern,
43, 44 gelagert. Durch, das, mit der Antriebsachse verbundene Ritzel, 45 wird. das
Zahnrad 46 angetrieben, welches, mit dejm kon,iischen Raid! 47 durch einen, in die
Büchse 48 eiihigreifen, den, Keil 49 verbunden ist. Die Büchse : 48 ist durch einen,
Gleitkeil 5o mit dies Zwischenwelle 5 i verbundien, welch letztere in, .der' Büchse
48 durch den: Hebel 52 ax;@a,l verschoben werden; kann. Die Büchse 48 ,i!st mit
jihrem abgesetzten, Enid,te:i!1 53 in[ den Kugellagern 54, 55 gelagert, während.
die Büchse 48 selbst wiederum als Verschlebelaiger für die Zwischenwelle 51 dient.
Die Zwischenwelle wiederum ist in, denk Kugellagern 56, 57 giela,gert, d'ie Jihrersei.ts
in, einem Lagergehäuse 58 eingeibeut sind, das in, seinem Lagerback 59 in, axiailer'
Richtung hin und. her' verschi-ebihar angeordnet ist. Auf der Welle 51 .ist eiiin
konisches Rad 6o fest an, geomdnet, und zwar derart, d;aß die kon fischen Flächen
der Räder 47 und 6o beide stets, nach veirschie,denen Seiten , liegen, so, d,a,ß
also, entweder beide mach Binnen oder beide nach außen schauen.
-
Diafis. konische Räderpaar 47, 6o ist durch, einten, Reibring 61 oder
ein ähnlich wirkendes Übertragungsorgan mit dem konischen Räderpaar 62. 63 verbunden,
dessen Kegel entgegengesetzt zu. denen dies Paares, 47, 6o gerichtet sind.. Das
Rad 62 isst durch Linien, Keil 6@q. fest und; unverschiiebdich; mit der Zwischenweile
6,5 verbunden. Das Riad: 63 ist auf d;er Wollei 6,5 axial verschiehlich., aber un@-drehbar
angeordnet und trägt fest auf seiner Nabe das Kegelrad 67. Eint weiterfies. konisches
Raid, 68 ist, wieder durch einen Keil 70- fest und unver'schieibüch mit der Welle
65 verbunden. Aus. der beschriebenen Verbindung ergibt stich,, d@aß alle, vier Kegelräder
62, 63 sowie 6,7, 68 immer dieselbe Wihkelgeschwinddgkeit haben.
-
Von ,leim Räderpaair, 67, 68 aus wird' die Bewegung weiter durch,
eine'ni Reibiring 71 oder, ein ähnlich wirkendes. Organ auf dass l#Zegelräderpaax
72, 73 übertragen. Dias Kegelrad 72 isst mit der Zwischenwelle 74 durch einen;
Keil 75 fest verbunden. Indes ist diel Zwischenwelle 74 zuls@amrn,en Mit Rad! 72
verschieiblich, die siiie ini den: Lagern 76, 77 gelagert ist, die in: dem axiiail
verschiieblichen Lagergehäuse 58 einigehaut sind. Das zweite Kegelrad 73 ist mit
seiner Büchse 78 in dien Ku,gelliager'n 79, 8o gelagert sowie unmittelbar
mit der' Ab,tr.i@eb@sachse 8 1 verbunden. Die Büchse oider Hohlwelle 78 dient
gleijohzeitig zurr Lagerung der ve"r's#chiiip#blichein Zwischenwelle 74. Zur iis.t
noch zu bemerken, .daß der Abstand sowohl dem Räderpaare 6.3, 67 wie, auch der Räderpaare
62 und 68 sowie von 6o und, 72 wie auch VOn; 47 und' 73 stets unverändert bleibt.
Sowohl das innerei Rädemp,aiar 63, 67 wie das innere Räderpaar 60, 72 ist mit
gleichbleibendem
Abstand axiüil vor chieblich: an,, geordnet.
-
Die Einstellung am Hebel 52 erfelgt wwiI.lkürli#ch, um das. Übersetzungsverhä,ltni.s
zwischen Antriebs.-und. Abtriebsachse einzustellen. Es, wird durch eines Bewegung
dies Hebels 52 eine Axialbewegung der Zwischenwelle 5 i und 7¢ bewirkt. Dabei wird
die Entfernung der Räder der konischen Übertragungsräderpaare geändert. Die Entfernung
der Räder der Räiderpiaiaire der Zwciischienwelle 6,5 .s gellt sibh dabei automatisch
entsprechend ein. Die Verschiebung der konischen Räder 63, 6.7 mit ihrer gemeinsamen
Büchse 69. erfolgt .automatisch auf der Zwicschenwedle 65. Infolge der gleicheng
KoniziiUt aller Übertralgungselemenfe findest die Verschiebung der beteiiligten
Räder 60-, 72 und 63, 6,/ glei`chfürrngi'g statt, so, daß die Reibringe 61,
7 1 ins jeder Stellung parallel .bleiben. Es wird dadureh die! Drehzahl aas.
der Abtriebswel,le in drein gewünschten Verhältnis verändert. Die i Drehachse der
bereits, oben. erwähnton, zur Einstellung des. Flächendrucks. zwischen den übeirtragwngsorganen
und; dien kwilschen, Rädierpaaren ,didien Schwinge wird durch Einei Achse 8.2 gebildet,
die ih dien Lagerbüchsen 83 und 84 gelagert ist und von ihrem freien Ende 85 aus
z. B. mittels eines nicht därg!estel.lten Stellschlüssels, eihrgestellt werden kann:.
Auf der Achse 82 sind mit Hilfe der ausgebildeten Verstärkungen, 86, 87 die
Seiteniarme 88, 89, der Schwinge exzentrisch und frei drehbar gelagert. In diesen
S,emtenarmen 88, 89
ist die Zwischenwelle 6@5 mit ihren koiniischen Übertragungsrädern
drehbar gelagert. Die Arme 88, 89h der Schwinge s,irn,d zweckmäßig noch durch Traversem,
oder Distanzschrauben 9o miteinander verbunden und versteift.
-
Die Bewegung der Schwinge, ihr Etinfluß auf dile Glieder des #Yhertragu:ngssys.tems
und däie Erzengong des. geänd;eirteni Flächendrucks, je nasch ihrer Einstellung
wurde bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert. Die exzentriische Laggeirung
dein Seiteniairme der Schwinge ermöglicht es, bei der Montage oder bei etwaigem.
späterem, Verschleiß die, Länge .dieser Arme, vom. der- Achsei 8.2 der Schwingsec
@his zur Achse der Zwischenwelle 65 genau. einzustellen und anzupassen,. Durch:
die seitlich nicht fixierte Lagerung der Schwin,garrne können auch seitliche Fehler
irn übertragumgsgetriebe automatisch dich ausgleichen.
-
Besonders, bemerkenswert isst die in den Fig. i, 3 und q. gezeigte
Ausbildung der Reibringe, derart, daß sie sowolihl auf der Innenwandung wie auf
der Außenwandung mit komischen Laufflächen versieben sind, sei diaß ,die zugehörigen
Kegeilraidp-aiare einerseits auf der Außenrente und andererseits auf der Innenseite
liegen. Dadurch wird es ermöglicht, den Abstand der Achsen 5 i und 74 vom, der Zwischenr
welle 65 wesentlich zu verringern, da, diie konischen Räderpaiare ;ineinaindergeschoben
werden können. Außerdem wind der Verschleiß der Reibringe wesentlich verringert,
da sie auf jeder Seilte vom, nur einem Rädeirp,aras- beansprucht werden. Durch die
Verrihgerumg dies Achsenabs.tand:as. ergibst sich ferner einte Vergrößerung der
BeTührungsflächen, zwischen den; Übertragwgsorganem Die gedrängte Anordnung des
ganzen Getriebes. in Verbindung mit der durch die Schwingre erzielten Anpassung
des Flächendrucks erleichtert es ferner, das: Getriiebe vollständig einzukapseln
und in; Öl laufen zu lassen.
-
In der gezeichneten Ausführungsform ist fernem dass Geb,äuse in der
Ebene der Abtriebs- und Antrieb,s@achisie geteilt. Dies, biidtet die: Möglichkeit,
dcas. Lagargehäuse 58 in denn mit dem Unterteil dies Ge#triieb@egehäuses fest verbundenen
Lagerbock 59' anzuordnen. Gleichzeitig wird durch: dile, Teilung des Gehäuses, dein
Einbau aäler Teile in der in den; Zeichnungen gezeigten gedrängten Anordnung ermöglicht.
Ferner wird hierdurch die Möglichkeit geschaffen, mehrere Einheiten, z. B. zwei
Eiinheiten, mit je zwei konischen Radpaaren nebeneinander anzuordnen und miteinander
zu verbinden. Ein besonderer Vorteil der neunen; Anoirdnung besteht ferner dahin,
.daß die Steuerorgane entlastet sind.
-
Die beschriebene K @onstrulctibn; ist nur ein Ausfiihrungsb,oisp,iel,
das. mannigfach im Rahmen der wesentlichen Gedanken geändert werden kann. An Stelle
der gezeigten Konstruktion der Schwinggel könnte auch; eine andere automatibch betätigte
Vorrichtung zur Regulierung ides, Flächendxucks zwischen den konischen Rädern des
Getriebes: und den übertragumgs,organen angeordnet werden. Es, könnten ferner anstatt
einer Zwischenachse auch .die; Antriebs- und Abtriebseichise in der Schwinge gelagert
sein. und, sich mit derselben bewegen, einte Anoridnung, die insbesondere bei kleinen
Getrlibben unter Umständen vorteilhadt wein kann.