<Desc/Clms Page number 1>
Selbsttätiges, stetiges Übersetzungsgetriebe.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass schwingungsfähige Gebilde, die bei wechselnder Belastung ihren Schwingungsausschlag (die Schwingungsamplitude) ändern und ihre Schwingungszahl dabei vollkommen oder nahezu beibehalten, in Kombination mit rotierenden Systemen, z. B. wenn ein solch schwingendes System zwischen zwei rotierende Systeme geschaltet wird, ganz allgemein als selbsttätige, stetig veränderliche Übersetzunggetriebe wirken.
Bei der praktischen Durcharbeitung einer solchen Kombination erkennt man aber weiterhin, dass, wenn man die schwingende Energie samt ihren charakteristischen Wegänderungen (Ausschlagänderungen) auf ein rotierendes System zu übertragen versucht, dies nach dem bisherigen Stande der Technik ein Organ sein muss, das nach Art des Freilaufes mit grösserem oder kleinerem Schritt an den Rotationsbewegungen teilnimmt, oder ein solches Organ erfordert, welches je nach dem Widerstand zu schlüpfen vermag.
Die erste Lösung bedeutet eine gewisse Komplikation und erfordert die Anwendung von Präzisionsfreilauforganen, die zweite dagegen verbraucht beim Schlüpfen nicht unbedeutende Leistungen, erzeugt daher Wärme und ergibt schlechte Wirkungsverhältnisse.
Gegenstand der Erfindung ist eine neue Methode zur Leistungsübertragung zwischen schwingenden und rotierenden Systemen bzw. Vorrichtungen zur Ausübung dieser Methode, die nach obigem als Kombination schwingender und rotierender Systeme Getriebe zur selbsttätigen, stetigen Übersetzungsänderung darstellen.
Erreicht wird die gewünschte Wirkung dadurch, dass in einem elastischen Mittel ein Massenkörper so gelagert ist, dass er durch eine lose Kopplung beliebiger Art zu Kreisschwingungen erregt werden kann und das elastische Mittel von einem Radkörper umfasst wird, der relativ zur genannten schwingenden Masse Drehbewegungen auszuführen vermag. Das elastische Mittel wird so periodisch an seinem Umfange zusammengedrückt, so dass der Massenkörper zum Planeten eines Umlaufgetriebes wird, der bei selbsttätig veränderlicher Exzentrizität sich am Sonnenrade abwälzt und bei Drehbehinderung eines Gliedes des Umlaufgetriebes am Dritten eine Drehkraft erzeugt.. Die Drehkraft rührt von einer Komponente der exzentrischen Schwingungsmasse her.
Ihre Grösse ist abhängig von dem Grade der Zusammendrückung, d. h. der Schwingungsamplitude und diese wieder abhängig von der Schwingungsdämpfung, d. h. der Belastung.
Als zweckmässig erweist sich dabei eine Anordnung, bei der dem schwingungsfähigen, Kreisschwingungen ausführenden Gebilde ein nahezu oder vollkommen konstantes Energiequantum unter Anwendung relativ kleiner Kräfte und grosser Wege, d. h. bei grosser Umlaufgeschwindigkeit des erregenden Mittels zugeführt und unter Anwendung relativ grosser Kräfte und relativ kleiner Wege, d. h. kleiner Umlaufgeschwindigkeit an das getriebene, rotierende Organ von dem schwingungsfähigen Gebilde weitergeleitet wird.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt und von der Seite ein Ausführungsbeispiel, bei dem die kreisschwingende Masse im Innern eines ringförmig gestalteten elastischen Mittels gelagert ist
<Desc/Clms Page number 2>
und im Schwingungszustande fortschreitend im Rechts-oder Linkssinne den Radius des elastischen Mittels erweitert und dementsprechend eine Abwälzbewegung auf dem elastischen Mittel ausführt.
1 ist die erregende biegsame Welle, deren Endstück in dem als Hohlkörper ausgebildeten schwingenden Massenkörper 2 gelagert ist. Auf diesem Ende der Welle 1 ist die Gewindespindel 3 mit der die lose Kopplung darstellenden exzentrischen Masse 4 befestigt, deren Trägheitsmoment und Wuchtwirkung einstellbar ist. 5 ist ein am Hohlkörper 6 befestigter, elastischer Ringkörper aus Gummi, der etwa einem Vollgummireifen ähnelt und der den Hohlkörper 2 umschliesst. Der Hohlkörper 2 ist vermittels zweier Kuppeluansohe 7 und 9 und eines dazwischenliegenden Kuppelringes 8 mit der Welle 10 so verbunden, dass er in radialer, aber nicht tangentialer Richtung ausweichen kann und somit bei Rotationsbewegungen die Welle 10 zwangsläufig mitnimmt.
Wenn auch Kupplungen, die diesen Bedingungen entsprechen, bekannt sind, ist noch der Vollständigkeit halber eine Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt.
Das in Fig. 1 dargestellte Getriebe arbeitet, wenn der Hohlkörper 6 auf irgendeine Weise am Umlaufen verhindert wird, wie folgt :
Die exzentrische Masse 4 bewirkt beim Umlauf eine Schwerpunktsverlagerung des gesamten Hohlkörpers 2 im Tempo ihrer Tourenzahl, d. h. das elastische Mittel 5 wird an seinem Umfange durch die Wirkung der Masse 4 vom Hohlkörper zusammengepresst. Da diese Zusammenpressung des elastischen Mittels 5 mit konstanter Phasenverschiebung hinter der umlaufenden Masse her erfolgt, so wälzt sich der Ringkörper 2 im Bewegungszustande auf dem Ringkörper 5 ab, u. zw. auf einem grösseren Radius, als der Radius des Hohlkörpers 2 und derjenige des elastischen Ringkörpers im Ruhezustand ist.
Bei einer Durchbiegung f muss, wenn der Abwälzradius des Gummihohlkörpers praktisch R und derjenige des schwingenden Hohlkörpers r ist, pro Umlauf der exzentrischen Masse jedesmal eine Differenz in den Wegstreken von x= (2R.'7t-2r.'7t) =2R-2r).'7t=2f.'7t eintreten. Um diese Wegstrecke
EMI2.1
EMI2.2
EMI2.3
des elastischen Ringkörpers 5 Schwingungen aus, die praktisch den Innenradius des Ringkörpers 5 vergrössern und dementsprechend einen Abwälzungsvorgang hervorrufen.
Die Grösse der Durchbiegung des Ringkörpers 5 bzw. der Amplitude f ist abhängig von der Dämpfung, die die Gesamtanordnung erfährt, d. h. also von dem Widerstand, den die gesamte Anordnung zu überwinden hat. Ändert sich dieser Widerstand kontinuierlich, so ändert sich entsprechend mit ihm die Schwingungsamplitude und Durchbiegung f und im selben Verhältnis die Übersetzung. Das beschriebene Getriebe wirkt somit als ein sich selbsttätig einstellendes kontinuierliches Übersetzungsgetriebe.
Hält man den Ringkörper 6 und das an ihm befestigte elastische Mittel 5 fest, so führt der Hohlkörper 2 eine Drehung aus, die zu derjenigen der exzentrischen Masse entgegengesetzt gerichtet ist. Spannt man dagegen die Welle 10 etwa an der Riemenscheibe 11 fest und hindert somit den Hohlkörper. 2, Drehbewegungen auszuführen, während man ihm gleichzeitig gestattet, in radialer Richtung zu schwingen, so bewirkt der Abwälzvorgang einen Umlauf der Ringkörper 5 und 6 im Sinne der erregenden exzentrischen Masse. Mann kann also beispielsweise als praktische Anwendung der vorliegenden Erfindung zwei Räder eines Fahrzeuges etwa nach dem in Fig. 3 dargestellten Schema ausführen.
Beim Umlauf der beiden Massen 4, die um 1800 gegeneinander versetzt sind, führen die beiden Hohlkörper 2, die durch entsprechend Kupplungen gehindert werden, sich zu drehen, Kreisschwingungen aus, durch die
EMI2.4
Umlaufgeschwindigkeit nach dem jeweils vorhandenen Widerstand einstellt, arbeitet die Vorrichtung beim Kurvenfahren, bei dem bekanntlich die beiden Räder verschiedenen Widerstand finden, auch gleichzeitig nach Art eines Differentials.
Es ist gleichgültig, ob der elastische Ringkörper 5 an dem starren Ringkörper 6 befestigt wird, so dass der Körper 2 eine kombinierte Schwing-und Wälzbewegung ausführt, oder ob der Ringkörper 5 an den Hohlkörper 2 befestigt ist und der Wälzvorgang zwischen dem Körper 5 und dem starren Körper 6 vor sich geht. Nur die Beanspruchung des elastischen Mittels ist im letzterwähnten Falle nicht so günstig wie im ersten. Der elastische Ringkörper 5 kann auch als Hohlkörper, z. B. nach Art eines Pneumatikreifens ausgebildet werden.
<Desc/Clms Page number 3>
Die kreisschwingende Masse kann, als ringförmiger Körper ausgebildet, auch aussen und das ringförmige elastische Mittel innen gelagert sein, so dass im Schwingungszustand der Radius des elastischen Mittels verkleinert und dementsprechend eine Abwälzbewegung hervorgerufen wird.
Die Erregung der kreisschwingenden Masse kann natürlich auch durch jede kinetische Kopplung, d. h. eine solche, bei der das erregende Organ dem schwingungsfähigen Gebilde Bewegungsenergie zuführt, erfolgen.
In Fig. 4 sind vier der in Fig. 1 dargestellten Getriebe so miteinander verkuppelt, dass sich der Einfluss der schwingenden Systeme sowohl als auch der Einfluss der exzentrischen Massen gegeneinander aufhebt. Diese Massen, von denen zwei gleichgerichtet und zwei den ersten gegenüber um 1800 versetzt sind, erzeugen innerhalb der schwingungsfähigen Gebilde mit derselben Phasenverschiebung Schwingungen, die sich ebenfalls nach aussenhin in bezug auf Kraft-und Massenwirkung ausgleichen, ohne dass im einzelnen der Schwingungsvorgang oder der Wälz-bzw. Rotationsvorgang gestört würde. Getriebe nach Fig. 4 eignen sich besonders für Fahrzeuge und Arbeitsmaschinen, die nicht erschüttert werden dürfen, deren Übersetzung sich jedoch je nach dem Widerstand selbsttätig einstellen soll, z.
B. bei Lastautos, Grubenlokomotiven, Hebezeugen, Hobelmaschinen, Drehbänken usw.
Wenn in Fig. 3 ein Schlepper mit zwei in bezug auf Kraft-und Massenwirkung unausgeglichenen Getrieben ausgerüstet ist, so wird hier im Gegensatz zu den vorgenannten Beispielen die periodische Kraft-bzw. Massenwirkung dazu ausgenutzt, um den Druck des Schleppers auf den Boden periodisch zu vergrössern ; die Zugkraft eines Schleppers mit Gleichkraftantrieb beruht lediglich auf der durch das Schleppcrgewicht hervorgerufenen Haftkraft der
EMI3.1
periodische Kraftwirkung, so erhöht sich die Zugkraft des Schleppers.
In Fig. 5 ist dieser Vorgang durch eine Kurve veranschaulicht. Die Zugkraft eines Gleichkraftschleppers soll der Ordinate y entsprechen ; da bei Anwendung des GIeichkraftprinzips diese Zugkraft stetig und dauernd ausgeübt wird, so beträgt die in der Zeit S geleistete Arbeit A = x. y. Wird bei Anwendung des Wechselkraftprinzips im Sinne der vorliegenden Erfindung durch periodische, etwa nach dem Sinusgesetz verlaufende Kraftwirkung die maximale Reaktionskraft auf y, = 2 y erhöht, so entsteht eine Arbeitskurve, die etwa dem Verlaufe der Kurve 0, A, B, C, D, E usw. folgt.
Das durch diese Kurve umschlossene Arbeitsdiagramm entspricht seinem Inhalt nach dem Arbeitsdiagramm x. y, da man den Abschnitt ABC durch 180 ige Drehung in die Lage ODE bringen kann. Die abgegebene Arbeit ist also die gleiche geblieben, während der Druck und dementsprechend die Adhäsion zwischen Rad und Fahrbahn für eine Zeit auf das Doppelte gestiegen ist. Da die Zugkraft eines Schleppers lediglich von der maximalen Kraft und nicht von der Arbeit abhängig ist und die Maximalkraft bei schwingungsfähigen Gebilden auf ein Vielfaches ansteigen kann. so erhöht sich die Zugkraft entsprechend.
Die in Fig. 2 dargestellte Kupplung besteht aus den beiden Kuppelscheiben 7 und 9 und einer strichpunktiert gezeichneten Zwischenscheibe 8 von quadratischer Form.
Auf der Kuppelscheibe 7 sitzen vier Rollen 14, die die Zwischenscheibe 8 so umschliessen, dass sie nur in einer Richtung Bewegungen zur Kuppelscheibe 7 auszuführen vermag.
Auf der Kuppelscheibe 9 sitzen vier Rollen 15, die die Zwischenscheibe 8 so umschliessen, dass eine Verschiebung zwischen 8 und 9 in einer Richtung möglich ist, die mit der ersterwähnten einen rechten Winkel einschliesst. Die Kupplung gestattet somit Verschiebungen zwischen 7 und 9 in jeder beliebigen radialen Richtung, dagegen verhindert sie jede Drehbewegung zwischen 7 und 9.
Will man schwingende Bewegungen in rotierende Bewegungen umwandeln, ohne hiebei eine selbsttätige Übersetzungsänderung in weiten Grenzen zu erzielen, so kann man gemäss der vorliegenden Erfindung nach Fig. 6 den Schwingkörper 2 vermittels einer starren Kurbelwelle 1 zu Kreisschwingungen anregen.
Der Schwingkörper 2 der Fig. 6, der samt seiner starren Antriebskurbel an Stelle des Schwingkörpers 2 der Fig. 1 eingesetzt gedacht werden kann und ebenso wie dieser durch die Kupplung 8 und 9 mit der Welle 10 verbunden wird, führt beim Umlauf der Kurbel 17 innerhalb des Rades 6 eine Schwingung aus, die den elastischen Gummikörper 5 jeweils um den Hub der Kurbel 17 zusammendrückt, d. h. der Ausschlag des Schwingkörpers 2 bleibt in diesem Falle konstant und die Amplitudenübersetzung ist nicht mehr abhängig von der durch Dämpfung beeinflussten Schwingungsamplitude, sondern nur noch von der Nachgiebigkeit des Gummikörpers 5 in Richtung der Umfangskräfte bzw. vom Schlupf. Alle übrigen Effekte stellen sich sinngemäss, wie beschrieben, ein.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.