-
Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe,
welches aus einem feinstufigen Satz von Zahnrädern besteht, die mit einer Welle
drehfest und unverschieblich verbunden sind derart, daß ihre Verzahnungen eine verzahnte
Kegelmantelfläche bilden. Die Zahnräder kämmen dabei wechselweise mit einem axial
verschieblichen Gegenrad, dessen Welle zur Mantellinie des Kegels parallel ist.
Das Getriebe besitzt weiter eine von der Getriebeantriebsseite angetriebene, ebenfalls
zur Kegelmantellinie parallele Schaltwalze. Diese Schaltwalze besitzt eine nach
Art einer Schraubenlinie fortlaufende Umfangsnut, in welche ein zum Fortschalten
des axial verschieblichen Zahnrades dienendes Schaltglied eingreift.
-
Es sind Wechselgetriebe mit einem Kegel aus Stufenzahnrädern bekannt,
bei denen eine ständig umlaufende Schaltwalze unterbrochene Ringnuten zum Steuern
des Schaltgliedes für das Schieberad aufweist. Die dabei auftretende Dauerreibung
zwischen Schaltwalze und Schaltglied ergibt einen hohen Verschleiß. Beim überwechseln
des Schaltgliedes aus einer Ringnut der Schaltwalze in eine benachbarte Ringnut
ergeben sich Störungen, z. B. durch Verklemmen.
-
Wenn aber die Schaltwalze nicht ständig laufen soll, andererseits
aber nicht von Hand, sondern maschinell angetrieben sein soll, so ist eine schaltbare
Kupplung erforderlich, die von Hand eingerückt werden kann, zu einem bestimmten
Zeitpunkt in Tätigkeit tritt und nach Beendigung der Schaltung selbsttätig ausrücken
muß, die außerdem als Doppelkupplung ausgebildet sein muß, weil die Schaltwalze
in beiden Richtungen gedreht werden muß.
-
Das Getriebe nach der Erfindung entspricht diesen Bedingungen durch
die gemeinsame Anwendung folgender an sich bekannter Maßnahmen: a) Die Verzahnungen
der den Kegel bildenden Zahnräder sind so aufeinander abgestimmt, daß an zwei gegenüberliegenden
Stellen des Kegelmantels je eine Zahnlücke jedes Rades auf einer Kegelmantellinie
liegt, und die Zähne jedes Rades sind an diesen Stellen um einen Bruchteil der Zahnbreite
axial versetzt; b) die Steuernut in der Schaltwalze besteht abwechselnd aus
etwa gleich langen Teilstücken mit und ohne Steigung, wobei die Länge zweier aufeinanderfolgender
Teilstücke zusammen 18011 des Schaltwalzenumfanges beträgt; c) der Schaltwalze ist
antriebsseitig eine selbsttätig ausschaltende Halbtourenkupplung vorgeschaltet;
d) die Schaltwalze ist in den Stellungen verriegelt, in welchen die Schaltgabel
in der Steuernut in ein Teilstück ohne Steigung eingreift. In Ausgestaltung der
Erfindung sitzen auf der Welle der Schaltwalze zwei frei drehbare Stirnräder, die
von der Welle des Räderkegels dauernd gegenläufig angetrieben und mittels einer
als selbsttätige Halbtourenkupplung ausgebildeten Doppelkupplung wechselweise mit
der Welle kuppelbar sind.
-
An einem Ende der Schaltwalze sind zwei einander diametral gegenüberstehende
Spermuten vorhanden, in die jeweils nach einer halben Umdrehung der Schaltwalze
eine von einer Nockenscheibe gesteuerte federbelastete Sperrklinke einfällt, und
ferner sind eine Rastenscheibe mit Rasten und eine Rollenklinke vorhanden, die die
Schaltwalze bei ausgehobener Sperrklinke gegen selbständiges Verdrehen sichern.
-
Die beiden letzten, im Bereich des größten und kleinsten Stufenzahnrades
liegenden Abschnitte der Steuernut in der Schaltwalze sind in an sich bekannter
Weise zusätzlich mit je einer Rückführnut versehen.
-
Zwischen zwei einander gegenüberstehenden federnden Anschlägen liegt
ein Handhebel, der über Zwischenglieder das Einrücken der Kupplungsmuffe bewirkt.
-
Der Handhebel greift mit seinem gegabelten Ende an einer axial verschieblichen
Stange an, bei deren Verschieben ein federbelasteter Rollenstößel in den Bereich
von Nocken gerät, die mit der Schaltwalze umlaufen und die Stange in die Ausgangslage
zurückschieben.
-
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
-
Fig. 1 ist eine Ansicht von oben unter Weglassung einiger Teile;
Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie II-11 der Abb. 1;
Fig.
3 ist das Schaubild einer Einzelheit; Fig. 4 zeigt die Schaltwalze in Ansicht;
Fig.
5 bis 10 sind Darstellungen weiterer Einzelheiten.
-
Auf der mit Führungsrippen 2 versehenen Antriebswelle 1 des
Getriebes ist ein Schlitten 3 längsversizhieb-' Zahnrädernbar, welcher das
wechselweise, mit den des Stufenräderkegels kämmende Gegenrad 4 trägt (Fig.
3). Parallel zur Antriebswelle 1 sind zwei Rundschienen
5, 6 angeordnet, auf denen ein Schieber 7
gleitet, der mit einer Gabel
8 (Fig. 2 und 3) in eine Nut 9 des Schlittens 3 eingreift.
Der Schieber 7 trägt eine drehbare Rolle 10, die in die Steuermit
11 der Schaltwalze 12 hineinragt. Die mit ihrer Achse parallel zur Antriebswelle
1 verlaufende Schaltwalze 12 ist beiderseits in Lagern 13, 14 an den
Wänden des Gehäuses 15 drehbar gelagert.
-
Die Steuernut 11 der Schaltwalze 12 besteht abwechselnd aus
etwa gleich langen Teilstücken mit und ohne Steigung, wobei die Länge zweier aufeinanderfolgender
Teüstücke zusammen 180' des Schaltwalzenumfanges beträgt. Die Steigungen
16 liegen einander diametral gegenüber, so daß die einzelnen aufeinanderfolgenden
Teilstücke der Nut 11 ineinander übergehen.
-
Auf dem im Gestell oder Gehäuse 15 gelagerten Ende der Welle
17 des Stufenräderkegels sitzt ein Zahnrad 18, welches mit einem auf
der Welle 19
sitzenden Zahnrad 20 ständig im Eingriff steht. Auf der Welle
19 sitzt ein weiteres Zahnrad 21, das mit einem Stimrad 22 kämmt. Letzteres
sitzt auf einer Welle 23, die außerdem ein Zahnrad 24 trägt# welches dauernd
mit einem Stirnrad 25 im Eingriff steht. Das Stirnrad 25 ist lose
drehbar auf der Welle 31 der Schaltwalze 12 gelagert.
-
Auf der Schaltwalzenwelle 31 sitzt ferner lose drehbar ein
weiteres Stirnrad 26, welches mit einem Zwischenrad 27 im Eingriff
steht, das auf einer Achse 28 drehbar gelagert ist. Dieses Zwischenrad
27
steht wiederum im Eingriff mit einem Zahnrad 29 auf der Welle
23.
-
Zwischen den beiden Stirnrädern 25 und 26 ist eine Kupplungsmuffe
30 angeordnet, welche mit der Welle 31 der Schaltwalze 12 drehfest,
aber längsverschiebbar verbunden ist. Die Kupplungsmuffe 30
weist eine rundumlaufende
Nut 43 auf, in welche Rollen 41 und 42 eingreifen. Die Rollen 41, 42 sitzen an Armen
39 und 40 einer Buchse 38, die auf einer Stange 33 befestigt
ist. Auf dieser Stange 33 sitzt frei drehbar ein Handhebel 32 (Fig.
5). Sein nach unten ragendes Ende 34 wird von zwei Anschlägen 35 und
36 flankiert, die als federnde Stifte ausgebildet sind und von einem auf
der Stange 33 befestigten Bügel 37 getragen werden (Fig.
6).
-
Die Kupplungsmuffe 30 ist auf ihren beiden Außenflanken mit
je zwei Nasen 44 versehen. Die Stirnräder 25 und 26 tragen
an der der Kupplungsmuffe 30 zu-
gekehrten Flanke je eine Mitnehmemase
45. Kommt die Nase 45 zur Anlage an einer der Nasen 44 der Kupplungsmuffe
30, dann wird letztere von dem betreffenden Stimrad 25 bzw.
26 mitgenommen, wodurch die Welle 31 der Schaltwalze 12 entsprechend
dem unterschiedlichen Drehsinn der Räder 25, 26
nach rechts oder nach links
gedreht wird.
-
Der die Kupplungsmuffe 30 beeinflussende Arm 40 trägt eine
Rolle 46, welche gegen die Flächen 47, 48 der Stimräder 25, 26 anliegt, wenn
die Nasen 44 der Kupplungsmuffe 30 mit der Mtnehmernase 45 des betreffenden
Stimrades im Eingriff steht. Die Flächen 47, 48 der beiden Stimräder 25, 26
sind nach Art axial ansteigender Nockenscheiben ausgebildet.
-
Der Antrieb des Stufenräderkegels erfolgt von dem mit den Stufenrädem
kämmenden Gegenrad 4. In der Ruhelage ragt die Rolle 10 des den Schlitten
3 bewegenden Schiebers 7 in einen steigungslosen Teil der Steuermit
11 der Schaltwalze 12.
-
Wenn eine übersetzungsänderung im Getriebe stattfinden soll, wird
der Handhebel 32 betätigt und nach der einen oder anderen Seite verschwenkt,
je
nachdem, ob das Gegenrad 4 mit einem größeren oder einem kleineren Rade
des Stufenräderkegels in Eingriff gebracht werden soll. Beim Verschwenken des Hebels
32 wird die Stange 33 gedreht und damit über die Arme 39, 40
die Kupplungsmuffe 30 nach der einen oder der anderen Seite verschoben. Dabei
,gelangt jeweils..eine der Nasen 44 der Kupplungsmuffe 30 an der Mitnehmernase
45 des Stirnrades 25 oder des Rades 26 zur Anlage und nimm
das betreffende Rad mit. Sobald die ansteigende Nockenscheibe 47 bzw. 48 in den
Bereich der am Arm 40 sitzenden Rolle 46 kommt, wird letztere beiseite gedrängt,
womit die Arme 39, 40 im Sinne der Rückführung der Kupplungsrauffe
30 in die neutrale Mttelstellung verschwenkt werden. Die Anordnung ist so
getroffen, daß dieser Vorgang jeweils nach einer halben Umdrehung der Schaltwalze
12 erfolgt.
-
Während dieser halben Umdrehung befindet sich die Rolle
10 zunächst in einem steigungslosen Teilstück der Steuermit 11; der
Schieber 7 steht still. Sobald aber beim Drehen der Schaltwalze 12 die Rolle
10 in eine Steigung der Steuermit 11 gerät, wird das Gegenrad 4 verschoben,
bis die Rolle 10 wieder in ein steigungsloses Teilstück der Steuermit
11 gelangt. Dabei ist die Steigung der Steuermit so bemessen, daß das Gegenrad
4 eine genau abgemessene Verschiebung erfährt, die es von einem Stufenrad des Stufenräderkegels
zum benachbarten Stufenrad führt, wobei in bekannter Weise das überführen von einem
Stufenrad zum nächsten erfolgt, ohne daß eine Lücke in der Drehmeinentäbertragung
des Getriebes eintritt.
-
An das letzte, mit Steigung versehene Teilstück der Steuemut
11 (Fig. 4) schließt sich ein Abschnitt 49 an, der als Rückfühmut ausgebildet
ist, so daß die Rolle 10, wenn sie in den Abschnitt 49 gerät, in das vorhergehende
Teilstück der Nut 11 zurückgeführt wird. Nachdem das Gegenrad 4 beim größten
Stufenrad angelangt ist, ist ein weiteres Verschieben nach der steigenden Seite
des Stufenfäderkegels nicht mehr nötig. Wenn trotzdem, etwa durch falsches Betätigen
des Handhebels 32, der das Gegenrad 4 tragende Schlitten 3 weiter
nach dem benachbarten Ende des Stufenr*äderkegels hin verschoben wird, gelangt die
Rolle 10 und damit das Gegenrad 4 immer wieder durch den Abschnitt 49 in
das vorletzte Teilstück der Steuernut 11 zurück. Ein gleicher Rückführabschnitt
49 ist am anderen Ende der Schaltwalze 12 vorgesehen.
-
Nach einem Schaltvorgang hat die Schaltwalze 12 infolge ihres Beharrungsvermögens
das Bestreben, sich weiterzudrehen. Um dieses Weiterdrehen zu verhindern, ist die
Schaltwalze mit zwei Spermuten 51
versehen, in die sich eine Sperrklinke
50 einlegt. Die Klinke 50 wird von einem Hebel 52 getragen,
der unter dem Einfluß einer Feder 53 steht. Die Feder 53
drückt die
Klinke 50 in die jeweilige Sperrnut 51 hinein, wenn bei der Drehung
der Schaltwalze 12 die Klinke 50 in den Bereich einer Spermut 51 gelangt.
Die
beiden Sperrnuten 51 liegen einander diametral gegenüber, so daß sie jeweils
nach einer halben Umdrehung der Schaltwalze 12 zur Wirkung gelangen.
-
Das Ausheben der Sperrklinke 50 aus der Sperrnut
51 erfolgt mittels einer Nockenscheibe 55, die an der dem Ende der
Schaltwalze 12 zugekehrten Seite 54 (Fig. 1 und 8) des Stirnrades
25 sitzt und den Hebel 52 im richtigen Augenblick verschwenkt, so
daß die Klinke 50 aus der Spermut 51 gedrängt wird. Am anderen Ende
der Schaltwalze 12 sitzt eine Rastenscheibe 56 (Fig. 1 und
9), die zwei einander diametral gegenüberliegende Rasten 57 aufweist.
Deren Lage stimmt mit der Anordnung der Sperrnuten 51 an der Schaltwalze
überein. Die Rasten 57
arbeiten mit einer Rollenklinke 58 zusammen,
die von einem Hebel 59 getragen wird, der von einer Feder 60 im Sinne
des Eindrückens der Rollenklinke 58 in eine der Rasten 57 belastet
ist. Diese Rasteinrichtung bildet eine zusätzliche Sicherung für das Festhalten
der Schaltwalze 12 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen.
-
Eine weitere Einrichtung zum Erzielen einer ordnungsgemäßen Schaltung
ist vorgesehen für den Fall, daß beim Schwenken des Handhebels 32 beispielsweise
eine Nase 44 der Kupplungsmuffe 30 auf einer Mitnehmernase 45 des betreffenden
Stirnrades 25 oder 26 aufliegt. In diesem Fall würde eine Schaltung
nicht zustande kommen können, jedenfalls nicht eher, bis das betreffende Stirnrad
25 bzw. 26 sich weitergedreht hat.
-
Der untere Teil 34 des Handhebels 32 umfaßt mit seinem gegabelten
Ende einen Stift 61, der an einer waagerecht verschiebbaren Stange
62 sitzt (Fig. 6).
Diese Stange wird auf jeden Fall beim Bewegen des
Handhebels 32 um ein Stück verschoben. Dabei kann ein unter der Wirkung einer
Feder 63 stehender Rollenstößel 64 (Fig. 7 und 10) mit einer
Nase 65 in eine Rast 66 oder 67 der Stange 62 einfallen,
je nachdem, ob die Verschiebung der Stange 62 nach rechts oder nach
links stattfindet. Infolgedessen wird der Rollenstößel 64 nach rechts im Sinne der
Fig. 7 verschoben, so daß die an seinem Ende vorgesehene Rolle
68 in den Bereich von Nocken 69 gelangt, die an der Stirnseite der
Schaltwalze 12 angebracht sind.
-
Beim Verschwenken des Handhebels 32 kann in dem gedachten Falle,
wenn die beiden Nasen 44 und 45 aufeinanderliegen, eine Verschwenkung der Arme
39 und 40 nicht stattfinden. Die nachgiebigen Anschläge 35, 36 ermöglichen
aber ein Verschwenken des Handhebels 32, auch wenn die Arme 39 und
40 sich aus dem genannten Grunde nicht bewegen lassen.
-
Sobald nun die Nasen 44 und 45 durch die Relativdrehung des Rades
25 (bzw. 26) gegenüber der Muffe 30 voneinander abgleiten,
wird die durch Verschwenken des Handhebels 32 eingeleitete Schaltbewegung
ausgeführt, das Rad 25 (bzw. 26) nimmt über die Nasen 44, 45 die Schaltwalze
12 mit. Nun kann einer der Nocken 69 mit der Rolle 68 zum Eingriff
kommen. Es wird dann der Rollenstößel 64 zurückgeschoben und die Führungsstange
62 freigegeben, wobei aber eine Klinke 70 (Fig. 6 und
10)
in einen Schlitz 71 des Rollenstößels 64 einfällt.
-
Die Klinke 70 sitzt an einem Hebel 72, der durch sein
Eigengewicht wirkt. An der Stange 62 ist eine Nase 73 angebracht,
die bei entsprechender Verschiebung der Stange 62 die Klinke 70 aushebt.
Das Ausheben der Klinke 70 findet statt, wenn die Kupplungsmuffe
30 in ihre mittlere Ruhestellung gelangt. Die Abtriebswelle des Getriebes
ist mit 74 bezeichnet, sie steht über das Zahnräderpaar 75 und
76
mit dem Stufenräderkegel in Verbindung.