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Schaltradgetriebe. Die Erfindung bezieht sich auf Schaltradgetriebe,
die aus um eine gemeinsame Welle angebrachten ringförmigen Elementen bestehen, wobei
die Reibungsfläche zwischen dem treibenden und dem mitnehmenden Element aus einer
Schraubenfläche besteht, während die Reibungsfläche zwischen dem mitnehmenden und
dem angetriebenen Element aus einer kegeligen Fläche besteht. Bei den bisher bekannten
Schaltradget.rieben dieser Gattung war es unmöglich, einen gewissen toten Gang zu
vermeiden. Außerdem war stets eine sehr wesentliche Kraft erforderlich, um den Eingriff
zwischen den einzelnen Elementen beim Rückgang zu lösen. Diese Nachteile haben derartige
Schaltradgetriebe unzuverlässig und für eine ganze Reihe von Zwecken unverwendbar
gemacht, für welche sie sonst zweckmäßig sein würden.
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Die Erfindung bezweckt, ein Schaltradget .iebe der angegebenen Art
zu schaffen, dem die genannten Nachteile nicht anhaften. Das Hauptmerkmal der Erfindung
besteht darin, d'aß der Steigungswinkel der Schraubenfläche größer ist als der doppelteRei@bungs-.
winkel der Schraubenfläche, aber geringer als die Summe des genannten Reibungswinkels
und des ideellen Reibungswinkels des angetriebenen Elementes, während der Kegelwinkel
größer ist als der doppelte Reibungswinkel für die kegelge Fläche. Durch diese Wahl
der Winkel wird die Vorrichtung selbstsper= send während des Vorwärtstreibens, aber
selbstauslösend, sobald die Treibkraft zu wirken aufhört.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise durch zwei Ausführungsformen
dargestellt.
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Fig. r zeigt einen achsialen Schnitt und Fig.2 eine Endansicht eines
Schaltradgetriebes nach der einen Ausführungsform.
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Fig. 3 zeigt eine Abwicklung des treibenden Teiles und des miinehmenden
Elementes dieses Schaltradgetriebes.
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Fig. q. zeigt einen achsialen Schnitt und Fig.5 einen Querschnitt
eines Schaltrad:-getriebes nach der anderen Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 6 zeigt eine Abwicklung. des treibenden und des mitnehmenden
Elementes dieses Schaltradgetr.iebes.
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In der in Fig. i bis 3 dargestellten Ausführungsform bezeichnet 'i
eine Welle, die durch das Schaltradgetriebe angetrieben werden- soll. Auf dieser
Weile ist ein kegeliger Ring 2 festgeschraubt, der in eine entsprechende kegelige
Ausnehmung in einem die Weile i lose umgebenden Ring 3 eingreift, dessen vom Kegel
2 abgekehrte Stirnfläche mit einer Anzahl (z. B. drei-) Zähnen q. versehen ist,
die. durch Schraubenflächen 5 und achsiale Flächen 6 begrenzt sind. Zwischen,
der
achsialen Fläche G eines Zahnes q. und der Schraubenfläche 5 des benachbarten Zahnes
liegt eine radiale Fläche Die Schraubenflächen 5 legen sich auf entsprechende Flächen
ähnlicher Zähne 8 eines die Welle i ebenfalls drehbar umgebenden Ringes'9. Der Ring
9 ist in eine über die Teile 3 und 2 geschobene Hülse 12 eingeschraubt, deren
Bodenfläche sich gegen die Grundfläche des Kegels 2 anlegt. Die Hülse isst mit einem
radialen Vorsprung 13 versehen, der entweder ein Handgriff oder ein hin und .her
schwingbarer Maschinenteil sein kann.
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Zwischen den achsialen Begrenzungsflächen der Zähne 4 und 8 werden
Zwischenräume io gebildet: --In-j.edem Zwischenraum ist eine sich gegen die Flächen
4 und 8 stützende Druckfeder i i untergebracht: Die Federn i i sind bestrebt, den
Teil 3 derart zu drehen, daß er gegen den Teil 2 bewegt wird, und sind so bemessen,
daß der Teil 3 ohne nennenswerten Druck in Anlage am Teile gehalten wird.
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In dem beschriebenen Schaltradgetriebe bildet die Hülse 1a mit dem
Ring 9 den trei,-bend'en Teil und der Kegel .2 mit der Welle i den zu treibenden
bzw. angetriebenen Teil, während der Ring 3 das mitnehmende Element zwischen diesen
beiden Teilen bildet. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist im großen Ganzen wie
folgt: Beim Drehen der Hülse 12 mit dem Ring 9 in der Richtung des Pfeiles a in
Fig. 3 wird der Kegel 2 durch den von den Schraubenflächen auf den Teil 3 ausgeübten
Druck zwischen dem Teil 3 und der Bodenfläche der Hülse 12 festgehalten, so daß
er, und damit die Welle i, -in der Drehung der Hülse 12 mitgenommen werden. Sobald
die Drehung der Hülse 12 in der genannten Richtung aufhört und der Druck auf den
Teil 3 dadurch verschwindet, hört die Kupplung der Teile unmittelbar auf und die
Hülse i2 kann zurückgedreht werden, ohne daß irgendwelche Kraft zur Lösung des Eingriffes
zwischen den Teilen der Vorrichtung erforderlich ist. Die Vorrichtung arbeitet mit
anderen Worten ohne toten Gang beim Vorwärtsdrehen und vollkommen stoßfrei beim
Rückwärtsdrehen. Zwecks Erreichens dieses Erfolges ist die Vorrichtung derart gebaut,
daß sie die folgenden Bedingungen erfüllt. Das mitnehmende Element 3 ist mit Bezug
auf die Schraubenflächen dadurch selbstauslösend ausgeführt, daß der Steigungswinkel-der
Schraubenfläche größer gemacht ist als der doppelte Reibungswinkel bei dieser Fläche.
Ferner ist das mitnehmende Element mit Bezug auf die kegelige Fläche selbstauslösend,
und zwar ist der Kegelwinkel größer als der doppelte Reibungswinkel für diese Fläche.
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Wird der Steigungswinkel der Schrauben- i flache mit ui, der Kegelwinkel
mit a2, der Rei- i bungswinkel in der Schraubenfläche mit und in der kegeligen Fläche
mit p. bezeichnet, so werden die genannten Bedingungen somit folgende: z. ui .@
2 pi - 2. U2 @ 2 Gg -Diese beiden Bedingungen sichern die Selbstauslösung der Vorrichtung.
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Damit die Vorrichtung im Betrieb, d. h. wenn das mitnehmende Element
3 dem Druck des Teiles 9 ausgesetzt ist, selbstsperrend wirkt, ist es erforderlich,
daß der Steigungswinkel der Schraubenfläche geringer ist als die Summe des Reibungswinkels
dieserFläche und -des ideellen Reibungswinkels des Kegels, oder, durch eine Formel
ausgedrückt: 3. ui ä pi -j- p3 wo p3 den genannten ideellen Reibungswinkel bezeichnet.
p.. wird, -wie bekannt, durch die Gleichung
bestimmt: Bei der oben -beschriebenen Ausführungsform muß der Kegelwinkel so gering
gewählt werden, daB er nur unwesentlich von dem Reibungswinkel in der kegeligen
Fläche abweicht, weshalb sehr genaue Bemessung des Kegelwinkels erforderlich ist,
um Festklemmen zu verhindern, während am derersei ts eine reichliche Schmierung
Gleiten verursachen kann, so daß auch die Schmierung genau eingestellt werden muß.
Es kann deshalb wünschenswert sein, den Kegel in Bezug Verhältnis wenig empfindlich
zumachen. Dies d-erreicht, wenn man den i einfachen Kegel durch einen Doppelkegel
ersetzt.- Eine Ausführungsform eines mit Doppelkegel versehenen Schaltradgetriebes
ist. in Fg. 4 bis 6 dargestellt. .
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Der angetriebene Teil dieses Schaltradgetriebes besteht aus dem Kegele,
der verschiebbar aber nicht drehbar auf der Welle 1 angebracht ist. Das mitnehmende
Element besteht aus zwei mit kegeli en Ausnehmung en versehenen 31, 3=, die mittels
Zähnen 15.,i imandergrei en, so daß sie von- und gegeneinander verschoben, nicht
aber gegeneinander gedreht werden können. -Der 31 ist auf die gleiche Weise wie
der Ring 3 der oben beschriebenen Ausführungsform auf seiner vom I egel2 abgekehrten
Stirnfläche mit Zähnen-. versehen, die durch Schraubenflächen 5 und achsiale Flächen
6 begrenzt sind. schrägen Flächen s dieser Zähne liegen an .entsprechenden Flächen
von
Zähnen 8 des treibenden Teiles 9 an, der auch bei dieser Ausführungsform
in einer mit einem radialen Handgriff 13 versehenen Hülse 12, eingeschraubt ist.
Der Teil 3= des mitnehmenden Organes legt sich mit seiner vom Kegel 2 abgekehrten
Stirnfläche gegen einen auf der Welle z festgeschraubten Ring 16. Auf einem Absatz
17 dieses Ringes ruht der Boden der Hülse z2, der bei dieser Ausführungsform nur
aus einem schmalen- Flansch besteht.
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Bei dieser Ausführungsform sind zwecks Erreichens von Selbstauslösung
und von Selbstsperrung während des Betriebes die oben durch die Gleichungen 1,:2
und 3 ausgedrückten Bedingungen erfüllt. Zu dem Ausdruck für tgp" kommt in diesem
Falle eine Größe, die von der Reibung zwischen dem oberen mitnehmenden Element 32
und den angetriebenen Teilen 2 und 16 abhängt. Es kann nun mathematisch festgestellt
werden, daß die für die richtige Wirkung der Vorrichtung erforderlichen Bedingungen
mit einem -wesentlich höheren Wert für a., d. h. für den Kegelwinkel, als - bei
den erstbeschriebenen Ausführungsformen erfüllt werden. Die Wirkungsweise ist im
übrigen ähnlich.