DE1229360B

DE1229360B - Stufenlos regelbares Getriebe

Info

Publication number: DE1229360B
Application number: DEST19152A
Authority: DE
Inventors: Heinz Hartmann; Adolf Weber
Original assignee: Stanley Works GmbH
Current assignee: Stanley Works GmbH
Priority date: 1962-04-27
Filing date: 1962-04-27
Publication date: 1966-11-24
Also published as: US3213697A; GB956236A

Description

Stufenlos regelbares Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos regelbares Getriebe, bei welchem die Antriebswelle mittels einer Kurbel mit durch eine Stellspindel radial verschiebbarem Kurbelzapfen einen Schwinghebel antreibt, der über Freilaufkupplungen die Drehung der Abtriebswelle bewirkt.
Bei bekannten Getrieben dieser Art wird die stufenlose Drehzahländerung der Abtriebswelle durch das Verstellen des Kurbelhubes erreicht. Um diese Verstellung des Kurbelzapfens in radialer Richtung auch während der betriebsmäßigen Drehung der Kurbel zu ermöglichen, hat man bereits eine Exzentereinrichtung vorgeschlagen, bei welcher die den Hub des Kurbelzapfens hervorbringende Exzenterscheibe durch einen axialen Keil in radialer Richtung verstellt wird. Dies ist konstruktiv sehr umständlich, a uch werden hierbei hohe Verstellkräfte nötig.
Man hat daher bei einer anderen bekannten Ausbildung den auf einer Kurbelscheibe mittels eines in einer Prismennut geführten Gleitsteines verschieblichen Kurbelzapfen durch ein ortsfest gelagertes Handrad verstellbar ausgebildet, wobei die Verschiebungskraft über ein auf der Antriebswelle sitzendes hülsenförmiges Gleitstück und ein Schaltglied übertragen wird. Diese Einrichtung ist verwickelt und auch nicht selbstsperrend und daher im Betrieb nicht sicher, vor allen Dingen aber nicht feinfühlig genug.
Es ist weiterhin bekannt ' den radial verstellbaren Kurbelzapfen durch eine Stellspindel zu betätigen, welche auf ihrem einen Ende ein Zahnritzel trägt, das in einem auf dem Kurbelflansch drehbar gelagerten, mitlaufenden Zahnkranzabschnitt eingreift, der in Umfangsrichtung durch Federn gegen den Kurbelflansch abgestützt ist. Die Nachgiebigkeit der Federn unter der übertragenen Belastungskraft bewirkt eine Relativverschiebung des Zahnkranzabschnittes und erzielt damit eine Drehung der Spindel, also eine Vor-oder Rückverstellung des Kurbelzapfens. Eine beliebige Steuerung der Getrieberegelung ist hierbei nicht möglich.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, trotz fortlaufender Antriebsdrehung der Kurbel, also ohne Stillstand der Welle, mittels einer Schraubenspindel den Kurbelzapfenhub beliebig zu steuern und dadurch stufenlos und fortlaufend zu verstellen, und zwar in beschleunigter Regelgeschwindigkeit.
Zu diesem Zweck besitzt die mittels in einen mitlaufenden Zahnkranz eingreifenden Zahnritzels drehbare Stellspindel gemäß der Erfindung sich überdeckende Rechts- und Linksgewinde mit ineinander übergebenden Gewindegängen zur Hin- und Herführung des auf einem Schlitten gelagerten Kurbelzapfens, und der drehbar gelagerte Zahnkranz ist abbremsbar.
# Zufolge dieser Ausbildung kann unbehindert der fortlaufenden Antriebsdrehung eine gesteuerte stufenlose Änderung des übersetzungsverhältnisses des Getriebes vom Stillstand bis zur höchsten Drehzahl und von letzterer wieder auf den Stillstand bewirkt werden. Es kann in beliebiger Stellung verhalten werden, so daß die Kraftübertragung jeweils dem geforderten Drehmoment angepaßt wird, was auch im Wege der Selbststeuerung (z. B. durch Magnetsteuerung) erreichbar ist. Die Verstellung benötigt sehr kurze Zeiten, insbesondere weil sie auch keine Umsteuerung der Drehrichtung der Stellspindel braucht.
Eine betriebssichere, gedrängte Bauart wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Zahnkranz vom Stirnrand eines den Antriebswellenflansch umfassenden Tellers gebildet wird, an dem ein auf der Antriebswelle drehbar gelagerter, hohler Achsstutzen sitzt, der von einem Bremsband umfaßt und dessen freies Ende an einem Hebel angreift, der in einen Sicherungshebel einrastet und durch eine Kulisse geführt ist.
Um eine während der Betriebsdrehung nun auch lösbare Sperre zur Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Verstellen des Kurbelzapfenschlittens zu erzielen, ist erfindungsgemäß in der Antriebswelle eine axial verschiebliche, unter Federwirkung stehende Sicherungsstange vorgesehen, deren Ende in die Unterfläche des Schlittens eintritt.
Zum Zweck einer Meßanzeige während der bei Betriebsdrehung der Kurbel notwendigen Verstellung des Kurbelzapfens ist erfindungsgemäß am Schlitten eine zu einem Oszillometer führende Schubstange angeordnet.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt Ab b. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Getriebe, A b b. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Ab b. 1, Ab b. 3 einen Querschnitt nach Linie 111-III. der Abb. 1, Ab b. 4 eineii,-tQüiDfschnitt nach Linie IV-IV der Abb. 1, Ab b. 5 eine Aiis#idlit des Getriebes von der Längsseite und Ab b. 6 bis 8 schematische Darstellung der Schaltstellungen in der Kulisse.
Das in einem Gehäuse 1 eingeschlossene Getriebe hat eine Antriebswelle 2 mit einem auf dem Flansch. 3-mittels eines radial geführten Schlittens 4 verstellbaren Kurbelzapfen 5 -und eine Abtriebswelle 6, die über einen am Schwihgärin 7 einer Zwischenwelle 8 angreifenden pleuelstangenartigen Schwinghebel 9 und einer Freilaufkupplung 10 mit der Antriebs" welle 2 in Verbindung steht.
Der Schlitten 4 ist in einer diametralen Führungsmit 11 des eine Kurbelsch#ibe der Antriebswelle 2 bildenden Flan5.glle",3 radial verschieblich gelagert und ist von einer mit Umkehrgewinde versehenen Spindel 12 durchsetit-, welche mit ihm durch einen in das Gewinde eingreifenden Miinehmer verbunden ist.
Die Spindel 12 ist in Lagerböckchen 13 des Flansches 3 drehbar gefägert und trägt auf ihren überstehenden Enden je- ein Zahnrad 14, 15, von denen das Zahnrad 14 fest- mit der Spindel 12 verbunden ist, während das andere frei drehbar ist.
Das Zahnrad 14 greift in die Zahnung eines Zahnkranzes 16 ein, welches vom Stimrand eines den Antriebswellenflansch- 3 umfassenden Tellers 17 gebildet wird. Dieser Teller- 17 ist mittels eines hohlen Achs" stutzens 18 auf der Antriebswelle 2 drehbar gelagert-. Der Stutzen 18 wird von einem Bremsband 19 um-r faßt, dessen freies Ende an einem Hebel 20 angreift und dessen anderes, Ende mittels eines Haltebolzens 21 am Getriebegehäuse 1 befestigt ist (s. Ab b. 4), In der Antriebswelle 2 ist sodann eine axial verschiebliche Sicherungsstange 22 vorgesehen, die unter dem Druck einer Feder 23 steht und deren Ende in die Unterfläche des Schlittens 4 eintritt. Ein Querstift 24 durchsetzt die Sicherungsstange 22 und tritt durch den Längsschlitz 25 der Antriebswelle 2 nach außen, wo seine Enden von einer Stellmuffe 26 erfaßt sind. In letztere greift eine um die Achse 27 schwenkbare Stellgabel 28 ein:, die mit einem Betätigungsarm 29 versehen ist, an den ein Sicherungshebel 30 angesetzt ist.
Der Sicherungshebel 30 weist einen mit Rasten bzw. Anschlägen versehenen Kopf 31 auf, in den sich der Hebel 20 einlegt. Eine ortsfeste Kulisse 32 dient hierbei zur Schaltführung der Hebel 20 und 30 in den Richtungen der Pfeile x und y (Ab b. 7 und 8). Der Kopf 31 des Sicherungshebels 30 liegt hierbei unter Federdruck (z. B. Feder 23) gegen den Hebel 20 an. Am Kurbelzapfen 5 greift eine Schubstange 33 an, die zur Betätigung eines Oszillometerkolbens 34 dient, dessen Anzeige z. B.- am Armaturenbrett sichtbar gemacht ist.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Die Verstellung des Kurbelradius für. den Zapfen 5 wird -auf folgende Weise bewirkt: Befindet sich die Antriebswelle 2 in Drehung, wobei das Bremsband 19 den Achsstutzen 18 freigibt, so dreht das Zahnrad 14, als Nfitnehmer wirkend, den Zahnkranz 16 bzw. -den Teller 17 und. den Achsstutzen - 18 in gleicher Winkelgeschwindigkeit mit, insbesondere wenn die Sicherungsstange 22 den Schlitten 4 arretiert, sich also die Gewindespindel 12 nicht um ihre Achse dreh-en kann.
Wird nun di ' c Sicherungss ' tange 22 ausgerastet und das Bremsband 19 angezogen, was beim Schwenken des- Hebels 20 aus Stellung Ab b. 6 in Stellung Ab b. 8 -.eintritt, so. bleibt der Teller 17 mit dem Zahnkranz 16 durch diese Abbremsung zurück, d. h., dessen Winkelgeschwindigkeit wird kleiner.
Hierdurch wird ein Abrollen des Zahnrades 14 auf dem Zahnkranz 16 bewirkt und die Spindel 12 um -ihre Achse gedreht. -Demzufolge erhält der Schlitten 4 durch das Spindelgewinde eine Verschiebungsbewegung, und zwar zeitlich so lange, wie die Bremsung des Zahnkranzes16 andauert.
. Die Spindel 12 ist mit Umkehrgewinde versehen, weshalb bei-Erreichendes größten oder des kleinsten Kurbelradius für den Zapfen 5 eine Bewegungs-r umkehr fÜr den Schlitten 4 eintritt.
Es ergeben sich hiernach folgende Schaltvorgänge: Der Kurbelzapfen 5 befindet sich in NuRstellung, d.-h., Antriebswelle 2 und Kurbelzapfen liegen auf gleicher Achse. Das Getriebe steht in Leerlaufstellung. Der Hebel 20 ist gesperrt und gesichert (vgl. Ab b. 6).
Wird die Antriebswelle 2 nun in Drehung versetzt, so bleibt zunächst die Abtriebswelle 6 in Ruhe. Durch einen Schaltkontakt wird nun z. B. mittels eines Stellmagneten 35 der Bremshebel 20 mit dem Sicherungshebel 30 betätigt. Dieser Vorgang ist aus den Ab b. 7 und 8 ersichtlich. Dadurch wird der Schlitten 4 freigegeben und das Bremsband 19 angezogen. Es erfolgt jetzt eine mehr oder weniger schnelle Bewegung des Schlittens 4 in radialer Richtung nach außen, und der Schwinghebel 9 betätigt nun den Schwingarm 7 der Zwischenwelle 8, von welcher aus die Drehung über die Freilaufkupplung 10 weitergeleitet wird. Die Antriebswelle 6 erhält demzufolge stufenlos und ohne Zugkraftunterbrechung eine steigende Drehzahl bis zur vorgesehenen übersetzung. - Der Schlitten 4 kann natürlich in jeder Radialstellung arretiert werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Stufenlos regelbares Getriebe, bei welchem die Antriebswelle mittels einer Kurbel mit durch eine Stellspindel radial verschiebbarem Kurbelzapfen einen Schwinghebel antreibt, der über Freilaufkapplungen die Drehung der Abtriebswelle bewirkt, wobei die Stellspindel auf ihrem einen Ende ein Zahnritzel trägt, welches in, einen auf dem Kurbelflansch drehbar gelagerten mitlaufenden Zahnkranz eingreift, d a d u r c h - e -k e n n z e i c h n e t, daß die Stellspindel (12) sich überdeckende Rechts- und Linksgewinde mit ineinander übergehenden Gewindegängen zur Hin-und Herführung des auf einem Schlitten (4) gelagerten Kurbelzapfens (5) aufweist und der drehbar gelagerte Zahnkranz (16) abbremsbar ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurcli gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (16) vom Stimrand eines -den Antriebswellenflansch (3) umfassenden Tellers (17) gebildet wird, an dem ein auf der Antriebswelle (2) drehbar gelagerter hohler Achsstutzen (18) sitzt, der von einem Bremsband (19) umfaßt und dessen freies Ende an einem Hebel (20) angreift, der in einen Sicherungshebel (30) einrastet und durch eine Kulisse (32) geführt ist. 3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine in der Antriebswelle (2) axial verschiebliche, unter Federwirkung stehende Sicherungsstange (22), deren Ende in die Unterfläche des Schlittens (4) eintritt. 4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schlitten (4) eine zu einem Oszillometer führende Schubstange (33) angreift. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 829 672, 871094, 875 111, 880 424, 907 480; schweizerische Patentschrift Nr. 111437.