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Schaltwerk mit stufenloser Drehzahlregelung Die Erfindung betrifft
ein Schaltwerk mit stufenloser Drehzahlregelung, umfassend eine Antriebswelle, mindestens
einen zylindrischen und zur Welle exzentrischen Primärnocken auf dieser Welle, einen
Sekundämocken in Form eines zylindrischen Körpers mit exzentrischer Bohrung auf
dem Sekundärnocken, einen an dem Primärnocken und an dem Sekundärnocken mittelbar
oder unmittelbar angreifenden Fliehkraftregler zur Veränderung der relativen Winkellage
des Sekundämockens, bezogen auf den Primärnocken, und damit der Exzentrizität des
Sekundärnockens, bezogen auf die Antriebswelle in Abhängigkeit von deren Drehzahl',
sowie einen an dem Sekundärnocken anliegenden Nockenfolger.
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Bei einem bekannten Schaltwerk mit stufenloser Drehzahlregelung ist
auf einer mit einer Eingangswelle vereinigten Drehscheibe ein Fliehgewichtssystein
angeordnet, bestehend aus zwei durch ein Gelenkparallelogramm miteinander verbundenen
Fliehgewichten. An dem einen der Fliehgewichte ist eine relativ zur Eingangswelle
exzentrisch verstellbare Hülse angeformt, und auf dieser Hülse sitzt ein Führungsring,
dessen Exzentrizität gegenüber der Eingangswelle der jeweiligen Exzentrizität der
Hülse entspricht. Auf dem Ring sind durch eine Reihe von Gleitsteinen die Enden
von Kurbeln geführt; diese Kurbeln sind stationär gelagert. Solange die Hülse keine
Exzentrizität gegenüber der Eingangswelle besitzt, führen die Kurbeln keine Bewegung
aus. Wenn infolge einer Verschiebung des Fliehgewichtssystem bei steigender Drehzahl
die Hülse und damit der auf ihr gelagerte Ring eine exzentrische Lage gegenüber
der Eingangswelle einnimmt, beginnen die Kurbeln eine schwingende Bewegung. Diese
schwingende Bewegung kann auf eine Ausgangswelle über Freiläufe übertragen werden.
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Bei dieser bekannten Einrichtung führt die geringste Drehzahlerhöhung
zu einer sehr starken Veränderung der Exzentrizität der Hülse und damit des Ringes;
die Fliehkraftregelung spricht daher abrupt auf eine Drehzahländerung an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Schaltwerk in
einer Weise auszugestalten, daß der Fliehkraftregler möglichst feinfühlig auf Drehzahländerungen
anspricht. Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Fliehkraftregler einen
flexiblen Zugstrang umfaßt, welcher an radial abstehenden, mit dem Primärnocken
und dem Sekundärnocken unverdrehbar vereinigten Hebelarmen angreift und unter der
Einwirkung mindestens eines Fliehgewichtes steht. Wenn der Zugstrang infolge der
an ihm mit wechselnder Fliehkraft angreifenden Fliehgewichte verschoben wird, so
bewirkt er eine relativ langsame Relativbewegung des Primärnockens und des Sekundämockens,
so daß die Veränderung der Exzentrizität des Sekundämockens in Abhängigkeit von
der Fliehkraft und damit von der Drehzahl relativ langsam, d. h. mit flacher
Drehzahl-Exzentrizitätsänderungscharakteristik, vor sich geht.
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Der mit dem Primärnocken mittelbar oder unmittelbar verbundene Hebelarrn
kann von einer zur Antriebswelle koaxialen Nabe gebildet sein, auf welcher der flexible
Zugstrang aufgewickelt ist.
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Der flexible ZugStrang kann beispielsweise von einer Kette gebildet
sein.
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Die Figuren erläutern die Erfindung. Es stellt dar F i g. 1
die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Untersetzungsgetriebes bei abgenommenem
Deckel, F i g. 2 einen Schnitt durch das Getriebe der F i g. 1,
F i
g. 3 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 2, F i g. 4
einen Schnitt nach Linie V-V der F i g. 2, F i g. 5 einen Schnitt
nach Linie VI-VI der F i g. 4 unter Weglassung des links gelegenen Deckels
und einer Fühungskulisse,
F i g. 6 eine der F i
g. 5 entsprechende Ansicht mit der Führungskulisse, F i g. 7 einen
Schnitt nach Linie VM-VIII der F i g. 4, F i g. 8 eine perspektivische
Ansicht von Anschlägen, durch welche die Ausgangsgeschwindigkeit verstellbar ist,
F i g. 9 eine andere Vorrichtung zur Steuerung der Ausgangsgeschwindigkeit.
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F i g. 1 zeigt perspektivisch ein Untersetzungsgetriebe mit
einem Gehäuse 31 und einem abgenommenen Deckel 32. In F i
g. 2 erkennt man einen Schnitt mit einer Metallbandkapplung 35, die
bei 36 angelenkt und bei 37 verankert ist; das Metallband umgreift
eine Welle 38 mit einem Aufsatz 39.
Beim Hochgehen eines Nockenfolgers
46 ergreift das Band die Welle an dem Aufsatz 39 und dreht sie um eine bestimmte
Strecke; beim Heruntergehen des Nockenfolgers hört die Kupplung des Bandes mit dem
Wellenaufsatz auf, und das Band kehrt in eine unwirksame Stellung zurück. Dank der
Verwendung zweier Metallbandkupplungen, deren Betriebsweise um 180, phasenverschoben
ist, wird die Welle in ständigem Umlauf gehalten. Natürlich können auch inehr als
zwei Metallbandkapplungen eingesetzt werden. Gemäß F i g. 3 ist die Welle
38 in Kugellagern 40 des Gehäuses 31 gelagert.
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Wie aus F i g. 2 zu ersehen, werden die Metallbandkupplungen
gegenüber dem Wellenaufgatz 38
durch Einstellvorrichtungen 41 eingestellt.
Durch Fedem 42 ist das Metallband in die unwirksame Stellung vorgespannt.
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Mit der Antriebswelle 43 ist ein Priinämocken 44 vereinigt, auf dem
wiederum Sekundämocken 45 angeordnet ist. Der Nockenfolger 46 ist von einem Ring
gebildet und nimmt ein Kugellager 47 auf, welches auf dem Sekundämocken 45 gelagert
ist. Der Nockenfolger ist bei 48 gelenkig mit dem MetaRband vereinigt.
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Ein FliehkraftQinstellsystem 50 gemäß F i g. 4 hat die
Aufgabe, den Hub der Nockenfolger zu steuern. Die Welle 43 ist in Kugellagern
51 an den Seitenwandungen des Gehäuses 31 gelagert. Die in Kugellagern
5 an eordneten, Gelenkpunkte 48, in denen 12 - g
Nockenfolger 46 und
Metallbandkupplungen 35 miteinander vereinigt sind, oszillieren in der Richtung
von Pfeilen 54. Der Sekundämocken 45 ist mit einem Arm 55 vereinigt.
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Das Fliehkrafteinstellsystem 50 umfaßt zwei in Abstand voneinander
gehaltene Seitenplatten 6,
welche auf Wellenans4tzen 5-3 angeordnet
sind -und durch Flansche 57 der Ansätze 53 in gegenseitigem Abstand
gehalten werden. Jede der Seitenplatten 56
weisen eine Nabe 58 auf,
auf der jeweils die Hälfte eines Schwungrades 59 gelagert ist. Die beiden
Schwungradhälften sind miteinander durch Schrauben 60 und durch Schrauben
61 mit den Seitenplatten 56 verbunden. Das Schwangrad 59 hat
radiale Speichen 62 (F i g. 5), zwischen denen Kammern 63
gebildet
sind, welche Fliehgewichte 64 aufnehmen; zwischen den den einzelnen Schwungradhälften
zugehörigen Speichenhälften sind Durchgänge für die Aufnahme einer Kette
66 gebildet. Das Schwungrad 59 ist mit den Armen 55 der Nocken
45 dadurch gekuppelt, daß Gelenkschuhe 67 dieser Arme 55 in Schlitze
68 der Seitenplatten 56 eingreifen.
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Die Kette 66 verläuft außerdem durch ähnliche Zwischenräume
69 zwischen den Schenkeln 45 von Fliehgewichten 64 hindurch, die in ihrem
Querschnitt U-förmig ausgebildet sind (F i g. 4). Die Kette ist in den Zwischenräumen
65 unter Bolzen 70 der Fliehgewichtschenkel hindurchgeführt und in
den Zwischenräumen 69 über ähraicheWalzen 71 geführt. Die Bolzen
71 stehen mit ihren Enden über die Fliehgewichte seitlich vor und greifen
in Radialführungsschlitze 72 in den Seitenplatten 56 ein. Außerdem
weist jedes Flieligewicht einen weiteren Führungsstift 73 auf, welche ebenfalls
in die Führungsschlitze 72 eingreifen und die Lage der Fliehgewichte stabilisieren.
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Die Kette ist mit ihrem-einen Ende an dem Wellenaufsatz
53 in dem Zwischenraum zwischen den Flanschen 57 angelenkt. In diesen
Flanschen 57 ist eine Reihe von Löchern 74 vorgesehen, welche die Verankerung
der Kette in verschiedenen Positionen ermöglichen. Eine zentrale Ringkippe
75 in dem Zwisr.he,nraum zwischen den Flanschen 57 dient als Führungsfläche
für die, Kette. Von dem Wellenaufsatz 53 aus ist die Kette, nacheinander
die Folge wiederholend, über einen schwungradfesten Bolzen 76,
einen Fliehgewichtsbolzen
71 und unter einem Schwungradbolzen 70 hindurch geführt. Das freie
Ende der Kette ist an einem schwungradfesten Bolzen 70 verankert, Auf diese
Weise ist das eine Ende der Kette über den Wellenaufsatz 53 fest mit den
Primärnocken 44 vereinigt und andererseits mit den Sekundämocken 45 über das Schwungrad
59, das relativ zu den Seitenplatten 56 unbeweglich ist, während diese
wiederum mit den Sekundärnocken 45 über die Arme 55 und die Schuhe
67 gekuppelt sind.
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Um sicherzustellen, daß die FliehgQwichte 64 im Betrieb alle gleichmäßig
nach außen wandern, sind Führungskulissen 77 zwischen das Schwungrad und
die Seitenplatten eingelegt, die auf den Naben 78
der Schwungradteile unabhängig
von dem Schwungrad verdrehbar sind. Wie aus F i g. 6 ersichtlich, sind die
Führungskulissen mit schräggestellten Führungsschlitzen 79 verse ,hen, durch welche
die Enden der Stifte, 71 hindurchtreten. Wenn die Fliehgewichte sich nach
außen bewegen, so verdrehen sie die Führungskulissen und verschieben sich dabei
in den Führungsschlitzen 72 der Seitenplatten.
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Die Exzentrizität des Sekundämockens 45 gegenüber der Längsachse der
Welle wird durch Einstellung von Anschlägen 80 und 81 auf der Welle
bzw. den Nocken bestimmt, Dadurch, daß man die beiden Anschläge 80 und
81 im stationären Zustand der Welle relativ zueinander verstellt, bewirkt
man, daß ein mehr oder weniger großer Teil der Kette 66 auf dem Wellenaufsatz
53 aufgewickelt ist. Je kleiner der Kettenabschnitt ist, der auf die Welle
aufgewickelt ist, um so weiter können sich die Fliehgewichte nach außen bewegen
und um so größer ist die Exzentrizit4t. Dies ergibt sich aus einer Betrachtung der
F i g. 5 und 6. Die Bewegung der FUehgewichte nach außen bewirkt,
daß die Nocken sieh relativ zueinander verdrehm, so lange, bis die Anschläge
80 und 81
in Wechselwirkung treten, Damit ist der Hub der Noc,kenfolger
festgelegt.
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Beim Auftreten von überlastung#m bewirkt der e s undämockens Nockenfolger
46 ein Bremsung de Sek
45, und diese Bremsung führt zu einer Verlangsamung
des Arms 55, Die Anschläge 80 und 81 laufen mit der Welle wi#,iter,
so daß ein Stück Kette eingeholt wird und der Positionsradius der Fliehgewichte
sich verringert. Gleichzeitig wird die
Exzentrizität der
Sekundämocken gegenüber der Wellenachse herabgesetzt. Wenn die überlastung sehr
groß ist, so kann die Exzentrizität vollständig aufgehoben werden, so daß der Hub
des Nockenfolgers Null wird.
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Bei laufender Welle 43 läßt sich gemäß F i g. 4 und
8 die Exzentrizität des Sekundämockens 45 gegenüber der Achsenwelle 43, mit
der über eine Buchse 82, 83 ein Anschlag 81 fest verbunden ist, welche
mit einem Anschlag 80 des Sekundämockens 45 zusammenwirkt, mit Hilfe eines
in einem Gehäuse 93 axial verschiebbaren Gewinderinges 100,
eines in
diesem Gewindering drehbar angeordneten Sternes 90, zwischen dessen Arme
ein Käfig 92 greift, der mit der Buchse 83 und damit mit dem Anschlag
81 fest verbunden ist, und mit Hilfe einer Schrägverzahnung 88 an
dem einen Ende der Welle 43 einstellen. Die Einstellung erfolgt dabei durch Verdrehen
des Gehäuses 93.
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Gemäß F i g. 9 kann auch eine Einstellvorrichtung vorgesehen
werden, die nur im Stillstand des Getriebes betätigt werden kann. Der Anschlag
81 und die zugehörige Buchse 83 sind fest mit einer Einstellscheibe
105 vereinigt, während eine Gegenscheibe 106 fest mit der Welle 43
verbunden ist. Bei dem vorstehend beschriebenen Untersetzungsgetriebe hängt die
Geschwindigkeitsregelung von der Dauer des Eingriffs der Metallbandkupplungen an
der Welle während jedes Nockenumlaufs ab. Die Frequenz des Nockenfolgers bleibt
bei gleichbleibender Drehzahl der Eingangswelle immer dieselbe, unabhängig vom Nockenfolgerhub.
Die Größe des Nockenfolgerhubes macht sich also nur insofern bemerkbar, als die
Zeitspanne verändert wird, während welcher die Metallbandkupplung wirksam ist. Bei
kleinem Nockenfolgerhub ist diese Zeitspanne nur sehr klein, so daß die Umlaufgeschwindigkeit
der Ausgangswelle entsprechend klein ist. Andererseits ist bei großem Nockenfolgerhub
die Bewegung der angetriebenen Ausgangswelle pro Nockenumlauf entsprechend größer.