DE2927768C2

DE2927768C2 - Mechanisches Verteilergetriebe

Info

Publication number: DE2927768C2
Application number: DE2927768A
Authority: DE
Inventors: Johannes Arthur 2800 Bremen Schiller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1979-07-10
Publication date: 1983-11-10
Also published as: DE2927768A1

Description

55

Die Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Verteilergetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei stufenlos regelbaren Getrieben besteht allgemein die Aufgabe, die Kenngrößen der an der Antriebswelle zugeführten mechanischen Leistung in einem bestimmten Arbeitsbereich kontinuierlich und willkürlich zu wandeln. Soll z. B. die Drehzahl vermindert werden, dann muß das Drehmoment in gleichem Maße steigen und umgekehrt. Ein stufenlos regelbares Getriebe, bei dem innerhalb des Arbeitsbereiches das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment praktisch konstant ist, bezeichnet man als echten Wandler. Mit einem solchen stufenlos regelbaren Getriebe ist eine Wandlung der zuvor erläuterten Kenngrößen mit sehr gutem Wirkungsgrad möglich, d. h. das Getriebe arbeitet nahezu verlustfrei.

Ein stufenlos regelbares Getriebe geht z. B. aus der DE-PS 8 65 846 hervor. Bei diesem Getriebe ist die Eingangswelle mit einer Verstelleinrichtung verbunden, die als Ausgangsglied einen verstellbaren Kurbelzapfen aufweist Dieser Kurbelzapfen treibt über eine als Hubglied wirkende Schubstange eine in Führungseiementen geführte längsverschiebbare Zahnstange an, so daß diese beim Antrieb über ein damit kämmendes Zahnrad eine Vorgelegewelle in periodische Pendelbewegungen versetzt Von dieser Vorgelegewelle werden die Pendelabschnitte wechselweise über zwei Freilaufkupplungen auf die Außenräder eines Kegelradgetriebezuges übertragen, so daß sich an der mit dem Mittelrad dieses Getriebezuges verbundenen Ausgangswelle der Abtrieb ergibt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Getriebe der eingangs genannten Art mit wenig Aufwand zu einem stufenlos regelbaren Verteilergetriebe zu erweitern.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst

Die erfindungyemäße Maßnahme ermöglicht den Aufbau eines Verteilergetriebes mit einer Eingangswelle und zwei Ausgangswellen, deren Abtriebe mit einer gemeinsamen Verstelleinrichtung stufenlos regelbar sind. Dies wird durch das Hubglied erreicht welches je nach Einstellung der Verstelleinrichtung auf beide Abtriebswege gleichmäßig einwirkt

Bei einer praktischen Ausführungsform können die mit der Pendelbewegung wechselweise wirksamen Kupplungen jeweils zwei miteinander kämmende schrägverzahnte Zahnräder enthalten, die auf der jeweiligen Vorgelegewelle und einer dazu parallel angeordneten Zwischenwelle angeordnet sind, wobei die in axialer Richtung auf der Zwischenwelle verschiebbar angeordneten schrügverzahnten Zahnräder ein in Axialrichtung wirkendes Kupplungselement aufweisen zum Eingriff in ein axial wirkendes Gegenstück eines auf der Zwischenwelle axial unverschiebbar angeordneten und mit einem Kegelrad der Ausgangswelle kämmenden Kegelrades. Der Winkel der Schrägverzahnung wird dabei zweckmäßigerweise derart bemessen, daß die auf der Zwischenwelle angeordneten schrägverzahnten Zahnräder hierdurch beim Arbeitsgang die zum Kupplungsvorgang durch axiale Verschiebung erforderliche Kraft erhalten.

Für die Kupplungselemente der auf den Zwischenwellen axial verschiebbar und unverschiebbar angeordneten Zahnräder können dabei in vorteilhafter Weise Klauenkupplungen eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich schnellschaltbare und vom Hub des Hubgliedes steuerbare Kupplungen für diesen Zweck einzusetzen. Das erfindungsgemäße Verteilergetriebe hat den Vorteil, auf beiden Abtriebswegen als echter Wandler zu wirken. Dieses Funktionsprinzip macht das Getriebe auch zu einem integrierten Bremssystem, weil beim Abwärtsregeln unabhängig von der Drehrichtung auf Null zurückgefahren wird. Im Einsatz hat das stufenlos regelbare Verteilergetriebe weiterhin den Vorteil, eine Antriebsmaschine in ihrem günstigsten Arbeitsbereich kupplungsios zu betreiben. Dieser Vorteil ist von besonderer Bedeutung, weil hierdurch der Treibstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren gegenüber bisher

angewandter Technik auf eine Größenordnung von bis zu 50% gesenkt werden könnte. Dies ist für die Umweltbelastung ein beachtlicher Fortschritt

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein mechanisches Verteilergetriebe im Schnitt, Fig.2 eine Draufsicht des Verteilergetriebes nach

F i g. 3 einen Schnitt III-III gemäß F i g. 1 und
F i g. 4 eine Verstelleinrichtung im Schnitt
Wie aus den Darstellungen nach F i g. 1 bis 3 hervorgeht überträgt eine Eingangswelle 1 das Drehmoment über eine Verstelleinrichtung 2 auf das in einem Getriebegehäuse 3 untergebrachte Verteilergetriebe. Das Ausgangsglied der im Zusammenhang mit der F i g. 4 noch zu erläuternden Verstelleinrichtung 2 ist ein im Exzenterradius verstellbarer Kurbelzapfen 4, der mit einem Wellenstutzen 6 eines Hubgliedes 5 in einer formschlüssigen Verbindung steht Dieses Hubgüed 5 ist ein stabförmiges Bauelemeat das auf einer Seite als Zahnstange 7 und auf der anderen Seite ais glatter Mitnehmerstab 8 ausgebildet ist In seinem Mittelteil trägt das Hubglied 5 den Wellenstutzen 6. Die Zahnstange 7 des Hubgliedes 5 kämmt mit einem Führungsritzel 9 einer Vorgelegewelle 10, während der glatte Mitnehmerstab 8 einen Zahngleitkörper 11 trägt, der auch noch in zwei parallel angeordneten und senkrecht zum Mitnehmerstab 8 im Gehäuse angeordneten Gleitwellen 12,13 geführt ist

Die Vorgelegewelle 10 trägt zu beiden Seiten jeweils ein schrägverzahntes Zahnrad 14,15 und jeweils ein mit einem Zahngleitkörper 18, 19 im Eingriff stehendes Zahnrad 16,17. Von den schrägverzahnten Zahnrädern 14,15 wird das Drehmoment auf eine Zwischenwelle 20 über zwei schrägverzahnte Zahnräder 21, 22 übertragen, die mit den schrägverzahnten Zahnrädern 14, 15 der Vorgelegewelle 10 im Eingriff stehen. Die schrägverzahnten Zahnräder 21,22 sind axial verschiebbar auf der Zwischenwelle 20 angeordnet und übertragen nur dann das Drehmoment auf zugeordnete und auf der Zwischenwelle 20 gelagerte Kegelzahnräder 23, 24. wenn sie an diese angekuppelt sind. Zu diesem Zweck sind sowohl die schrägverzahnten Zahnräder 21,22 als auch die Kegelzahnräder 23,24 mit als Kupplungselemente wirkenden nxialen Verzahnungen 25,26 versehen, welche ein wechselweises An- und Abkuppeln ermöglichen. Mit den Kegelzahnrädern 23. 24 steht ein gemeinsames Kegelzahnrad 27 im Eingriff, das auf einer Ausgangsw eile 28 skzt.

Neben diesem beschriebenen Abtriebsweg besitzt das Verteilergetriebe einen zweiten Abtriebsweg, der vom Zahngleitkörper 11 des Hubgliedes 5 ausgeht. Dieser Zahngleitkörper 11 kämmt ebenfalls mit einem Führungsritzel 30, das auf einer zur ersten Vorgelegewelle 10 senkrecht angeordneten zweiten Vorgelegewelle 31 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Vorgelegewelle 31 trägt an ihren beiden Endei. je ein schrägverzahntes Zahnrad 32, 33. Mit diesen schrägverzdhnten Zahnrädern steht jeweils ein weiteres schrägverzahntes Zahnrad 34, 35 im Eingriff, die auf einer zweiten Zwischenweite 36 axial verschiebbar angeordnet sind. Beide Zahnräder 34, 35 besitzen Verzahnungen 37, die in axiale Verzahnungen 38 zweier auf der Zwischenwelie 36 gelagerter Kegclzahnräder 39,40 zum wechselwcisen Ankuppeln eingreifen. Mit den beiden Kegelzahnrädern 39, 40 steht ein weiteres Kegelzahnrad 41 im Fineriff. das das Drehmoment auf eine zweite

Ausgangswelle 42 überträgt

Zum stufenlosen Regeln des Verteilergetriebes wird die Verstelleinrichtung nach Fig.4 benutzt Diese Verstelleinrichtung 2 hat als Eingang die Eingangswelle 1 und als Ausgang den in seinem Exzenterradius verstellbaren Kurbelzapfen 4. Außerdem ist für die Einstellung ein als Handrad ausgebildetes Stellorgan 46 vorgesehen, mit dem über eine Schnecke 47 eine Außenverzahnung einer Verstellhülse 48 und damit, die in Verstellhülse verstellt werden kann. Diese Verstellhülse 48 besitzt ein Innengewinde, mit dem sie auf ein Außengewinde einer am Getriebegehäuse 3 befestigten Lagerbuchse 49 auf- und/oder abschraubbar ist In die Lagerbuchse 49 ist ein Kugellager 50 eingesetzt, das in seiner Innenbohrung das als Hohlwelle ausgebildete Ende der Eingangswelle 1 aufnimmt Ein U-förmiges Verstellglied 52, das auf der Innenseite eines Schenkels 53 als Zahnstange 54 ausgebildet ist ist in die Bohrung des HohlzyJinders 51 eingesetzt, wobei zwei in den Schenkeln 53 eingesetzte Spindeln 55 durch Bohrungen im Boden des Hohlzylinders 51 durchgreifen und an einer Slützbuchse 56 befestigt sind. Die Stützbuchse 56 ist über die Eingangswelle 1 gestreift und im Boden der die Form einer Überwurfmutter aufweisenden Verstellhülse 48 fixiert. In der Bohrung des HohlzylindeiE 51 sind neben dem U-förmigen Verstellglied 52 noch drei Zahnräder 57, 58, 59 gelagert, wobei das mit der Zahnstange 54 im Eingriff stehende Zahnrad 57 auf einer gemeinsamen Welle mit dem Zahnrad 58 sitzt. Das Zahnrad 58 kämmt mit dem Zahnrad 59. das seinerseits in eine Zahnstange 60 eingreift. Diese Zahnstange 60 ist an üinem in einer Schlittenführung angeordneten Gleitkörper 61 vorgesehen, der auf der der Zahnstange 60 abgewandten Seite den Kurbelzapfen 4 trägt. Die Schlittenführung ist an der Stirnseite des Hohlzylinders 51 der Eingangswelle 1 vorgesehen.

Bei einer Verstellung des Handrades in Richtung des Pfeiles A wird die Verstellhülse 48 weiter aufgeschraubt, während sie bei einer Verstellung in Richtung B abgeschraubt wird. Ein Drehen des Handrades in Richtung A bedeutet somit, daß die Spindeln 55, welche sich an der Stützbuchse 56 und dem dahinter angeordneten Drucklager 62 abstützen, das U-förmige Verstellglied 52 in Richtung Ai und damit die •*5 Zahnstange 54 ebenfalls in Richtung A\ bewegen. Das hat über die Zahnräder 57, 58 und 59 eine Verstellung der Zahnstange 60 am Gleitkörper 61 in Richtung A2 zur Folge. Bei einer Verstellung aus dem Nullpunkt in Richtung A bedeutet dies Rechtslauf, unabhängig vom eingestellten Abstand. Umgekehrt bedeutet eine Verstellung vom Nullpunkt in Richtung B Linkslauf.

Zur Einstellung des Verteilergetriebes wird somit der Kurbelzapfen 4 durch das Handrad 46 je nach gr-wü.'.schter Drehrächtung eingestellt, wodurch er bei angetriebener Eingangswelle 1 das Hubglied 5 in Vollkreisbewegungen versetzt, d. h. das stabförmige Hubglied 5 macht dabei horizontale und vertikale Hubbewegungen. Diese Hubbewegungen werden auf die Führungsritzel 9 und 30 der Vorgelegewellen 10 und 31 übertragen und versetzen beide Vorgelegewellen in Pendelbewegungerii deren Ausschlag vom eingestellten Exzenterradius des Kurbelzapfen 4 abhängt. Ober die schrägverzahnten Zahnräder 14, 15; 32, 33, die an den beiden Enden der Vorgelegewellen 10, 31 angeordnet sind, werden diese Pendelbewegungen auf die schrägverzahnten Zahnräder 21, 22; 34, 35 der Zwisehenwellen 20, 36 übertragen. Die wechselweise wirksamen Kupplungen, wofür beim vorliegenden Ausführungsbei-

spiel Klauenkupplungen (axiale Verzahnungen 25, 26; 37, 38) eingesetzt sind, sichern dabei, daß stets nur die Antriebsbewegungen in gleicher Richtung übertragen werden. Dabei wird die für den jeweiligen Kupplungsvorgang erforderliche axiale Kraft durch die Schrägverzahnung der entsprechenden Zahnräder gewonnen. Hierzu wird der Winkel der Schrägverzahnung so bemessen, daß folgende Bedingung erfüllt wird:

P- U-\g β Dabei bedeuten:

P = Kraft in axialer Richtung

U = Umfangskraft am schrägvcr/.ahntcn Zahnrad

β = Winkel der Schrägver/ahiüing

Der Rundlauf des Getriebes wird dabei durch die Zahngleitkörper 18, 19 gewährleistet, welche einen Massenausgleich bewirken. Diese Zahngleitkörper 18, 19 sind auf Spindeln geführt, und ihre Zahnstangen kämmen mit den Zahnrädern 16,17 der Vorgelegewelle

Der verstellbare Kurbelzapfen 4 dient auch zum Einstellen der Drehrichtung. Maßgebend ist hierfür die Richtung, in welcher der Kurbelzapfen 4 bei seiner Verstellung aus dem Nullpunkt bewegt wird, weil hierdurch für das Hubglied 5 die Richtung des ersten Hubes bestimmt wird. Die wechselweise wirksamen ίο Kupplungen, welche den Antrieb von den Zwischenwellen zum Ausgang durchschalten, arbeiten dann gegenüber der anderen Drehrichtung genau phasenverkehrt. Für diese Kupplungen können auch schnellschaltbare Kupplungen eingesetzt werden, welche zweckmäBigeri"i weise in Abhängigkeit vom Hub des Hubgliedes 5 gesteuert werden. Als schnellschaltbarc Kupplungen kommen z. B. Klauen-, Spitzzahn-, Zahn-, Spreizring-, Konus-, Lamellen-, Magnet- sowie öl- oder luftgesteuerte Kupplungen in Frage.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mechanisches Verteilergetriebe mit einer Eingangswelle (t) und einer damit gekoppelten Verstelleinrichtung (2), deren Kurbelzapfen (4) in beiden Richtungen senkrecht zur Achse der Eingangswelle stufenlos ein Hubglied (5) verstellt, welches das Drehmoment auf damit verbundene Zahnstangen überträgt die mit Führungsritzeln von Vorgelegewellen kämmen und diese in periodische ι ο Pendelbewegungen versetzen, welche über mit der Pendelbewegung wechselweise wirksame Kupplungen und Getriebezüge auf Ausgangswellen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Kurbelzapfen (4) gekoppelte und beim is Antrieb in Vollkreisbewegungen versetzte Hubglied (5) auf einer Seite seiner Drehachse die eine Zahnstange (7) zum Antrieb des einen Führungsritzels (9) der einen mit einer der Ausgangswelkn (28) triebverbundenen Vorgelegewelle (10) und auf der anderen Seite einen Mitnehmerstab (8) mit einem darauf längsverschiebbaren Zahngleitkörper (11) aufweist und daß der gleichzeitig auf zwei senkrecht zum Mitnehmerstab (8) liegenden Gleitwellen (12, 13) geführte Zahngleitkörper (11) mit seiner Verzahnung an dem weiteren Führungsritzel (30) kämmt, das auf der weiteren mit der weiteren Ausgangswelle (42) triebverbundenen Vorgelegewelle (31) drehfest angeordnet ist.

2. Mechanisches Verteilergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Pendelbewegung wechselweise wirksamen Kupplungen (25, 26; 37, 38) jeweils ein festes und ein bewegliches Kupplungselement aufweisen, welches durch die von der Schrägverzi.,inung der Zahnräder (14, 21; 15, 22; 32, 34; 33, 35) hervorgerufene Kraft verstellt wird.

3. Mechanisches Verteilergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente als Klauenkupplungen ausgebil- -to det sind.

4. Mechanisches Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Vorgelegewelle (10) zwei weitere Zahnräder (16, 17) trägt, die jeweils mit einer « Zahnstange eines weiteren Zahngleitkörpers (18,19) zum Massenausgleich im Eingriff stehen.

5. Mechanisches Verteilergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß schnellschaltbare und vom Hub des Hubgliedes (5) steuerbare Kupplungen eingesetzt sind.