DE693961C - Wechselgetriebe mit kegeligen Stufenzahnraedern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselgetriebe mit fest nebeneinander auf einem Kegel angeordneten Stufenzahnrädern sowie einem längs einer Mantellinie des Stufenkegeis verschiebbaren Schaltrad, dessen Schaltbewegung von einer mitumlaufenden Sclraltwelle aus bestimmt wind und mit dem beim Stufenwechsel ein Zahn der einen Stufe und gleichzeitig ein Zahn der nächsten Stufe in Eingriff stehen.

Bei den bekannten Wechselgetrieben dieser Art reihen sich die Zahnkränze der nächsten Schaltstufen ohne Zwischenraum aneinander. Die Schaltung des Schaltrades von einer Stufe

»5 zur anderen ist unter diesen Umständen außerordentlich erschwert, da für den Übergang des Schaltrades aus einer Lücke eines Zahnkranzes in eine Lücke des nächsten Zahnkranzes nur ein außerordentlich kurzer Zeitraum, nämlich der Augenblick, in dem das Schaltrad gleichzeitig mit je einem Zahn der beiden Stufen in Eingriff steht, zur Verfügung steht. Dieser Augenblick ist so kurz, daß es praktisch ausgeschlossen ist, während der Bewegung der Räder den Stufensprung zu vollziehen. Das bekannte Getriebe, kann daher "praktisch nur im Stillstand geschaltet werden. Das bedeutet aber einen erheblichen Nachteil.

Nach der Erfindung ist nun dieser Mangel dadurch behoben, daß jedes Stufenrad aus mehreren axial zueinander versetzten Zahnkranzsegmenten besteht und am Stufensprung die Zähne benachbarter Stufen so stehen, daß beim Stufenwechsel der Endzahn des letzten Segmentes der einen Stufe und der Anfangszahn des ersten Segmentes der nächsten Stufe mit dem Schaltrad in Ein-

- griff stehen. Dadurch ist der Vorteil erzielt, daß bei der Schaltung sich an den gleichzeitigen Eingriff des Schaltrades mit je einem Zahn zweier benachbarter Stufen ein langff* Schaltweg von mehreren Umdrehungen ab

schließt, auf dem ein ganz allmählicher Ufer,- ''·', sprechend sind die Stufenlücken ι ο geteilt

gang von der einen Stufe zur anderen erfolgt, ohne daß das Schaltrad zwischendurch beide Getriebestufen verlassen müßte. Die Schaltung kann daher während des vollen Laufes des Getriebes ohne Schwierigkeiten erfolgen, selbst dann, wenn das Getriebe mit großen Drehzahlen läuft.

Es sind nun zwar andere Wechselgetriebe bekannt, bei denen für die Schaltung ebenfalls ein längerer Schaltweg zur Verfügung steht. Bei diesen bekannten Wechselgetrieben erfolgt "aber'die Schaltung dadurch, daß das Schaltrad mittels einer Weiche auf einer Zahnleiter von der einen Stufe ganz heruntergeführt, eine Zeitlang nur auf der Zahnleiter läuft und dann in die nächste Stufe eingeführt wird. Dadurch sind die einzelnen Stufen sehr ^ weit auseinandergestellt, so daß diese Getriebe eine ungewöhnlich große Baulänge haben und aus diesem Grunde eine größere Anzahl von Stufen nicht aufnehmen können. Demgegenüber stehen die Stufen bei der angemeldeten Erfindung ganz eng ,beieinander, so daß auch bei Getrieben mit einer größeren Anzahl von Stufen nur eine verhältnismäßig geringe Baulänge nötig ist.

Zweckmäßig ist der Unterschied der Zähnezahl benachbarter Stufen durch zwei teilbar. Auf diese Weise ist erreicht, daß das neue Getriebe in beiden Richtungen geschaltet werden kann. ' * ,

Auf den Zeichnungen ist eine Ausführungsform des Wechselgetriebes als Beispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt bei geöffnetem Getriebekasten die Draufsicht auf das Getriebe.

Fig. 2 veranschaulicht die Abwicklung des doppelten Umfangs zweier Getriebestufen mit 24 bzw. 28 Zähnen.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer Kurvenscheibe mit Schaltweiche und Schaltklaue. Fig. 4 zeigt die Abwicklung zweier Kurvenscheiben.

Fig. 5 ist ein Axialschnitt durch den Zeitschalter.

Fig. 6 zeigt den Zeitschalter von der Seite. Fig. 7 ist die Draufsicht auf die federnde Führung des Steuerarmes der Schaltweiche. Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht der Darstellung nach" Fig. 7.

Im Gehäusekasten 1 ist die Antriebswelle 2 in Lagern 3 und 4 angeordnet. Auf der Antriebswellen ist ein Schaltstirnrad 5 angeordnet, das auf der Welle 2 axial verschiebbar, jedoch nicht auf ihr drehbar ist. Auf

der Abtriebswelle 9, die in Lagern 7 und 8 ruht, sind die einzelnen Stufenräder 6 starr befestigt. Jedes, Stufenrad ist diametral

terteilt; die beiden Zahnkranzhälften einer jeqen Stufe.sind zueinander versetzt. Ent-

'und zueinander versetzt. Die Breite der Stufenlücken 10 entspricht der halben Zahnbreite des Schaltrades 5. Der Unterschied der Zähnezahl von Stufe zu Stufe ist durch zwei . teilbar, so daß die gegenüberliegenden Zahnlücken zwischen den Halbierungsstellen 6_a der versetzt angeordneten Zahnkranzhälften in sämtlichen Stufen genau einander gegenüberstellen und daher in einer Flucht liegen. Die eine Lückenreihe dient zum Übergang von der großen Stufe zu der kleineren, die "andere für die entgegengesetzte Schaltrichtung.

Ein auf der Abtriebswelle 9 befestigtes Stirnrad 11 treibt über Stirnräder 12, 13, 14, 15 beispielsweise mit einem Untersetzungsverhältnis von 8:1 auf eine Schaltwelle 16, die bei 17 und 18 im Gehäusekasten ι gelagert ist. Die Schaltwelle 16 ist an jedem Stufenübergang mit einer Kurvenscheibe 19 versehen, die eine Kurvenunter-* brechung I9_a zum Schalten in die kleinere Nachbarstufe und eine Kurvenunterbrechung 9» 1% zum Zurückschalten in die größere Stufe aufweist.

Da die Stufenübergänge von langsam auf schnell und umgekehrt an den kegeligen Getrieberädern diametral einander gegenüberliegen und der Antrieb von der Welle 9 auf die Schaltwelle 16 beim dargestellten Ausführungsbeispiel im Verhältnis von 8 : 1 untersetzt ist, so ergibt sich für die Kurvenunterbrechungen I9a und I9_Ä eine Versetzung von ¹Z₁₆ Kurvenscheibenumfang (entsprechend einer halben Getrieberadumdrehung), so daß sie nicht gegenüberliegend, sondern um ⁷Iu bzw. ⁹/₁₆ Umfang gegeneinander versetzt sind. «05

Zwischen den Kurvenscheiben 19 ist- eine Schaltweiche 20 geführt, die in "einer Schaltklaue 21 gelagert ist und um diesen Lagerpunkt bis zu seitlichen Anschlägen geschwenkt werden kann. Die Schaltklaue 21 ist auf der im Gehäuse 1 bei 22 und 23 befestigten Führungsstange 24 axial verschiebbar; sie greift in eine Ringnut des Schaltrades 5 ein, so daß dieses von der Schaltklaue mitgenommen werden kann. Die Schaltweiche 20 ist mit einem Hebelarm 2o_u ver- _t sehen, der in ein federndes Glied 25 einer Schaltkette 26 eingreift (vgl. Fig. 7). Der' Arm 2o_a der Weiche greift zwischen zwei an dem Glied 25 angeordneten Bolzen 25_a, die auf Druckfedern 25j abgestützt sind und dadurch bsi seitlicher Hemmung der Weichen-

: Schwenkung , durch Zusammendrücken der entsprechenden Druckfeder 2S₆ den restlichen Schaltweg aufspeichern.

Die Schaltkette 26 wird über ein Ketten? rad 27 geführt, das auf dem im Gehäuse r befestigten Bolzen 28 drehbar gelagert ist. Augetrieben wird die Schaltkette 26 durch .ein Kettenrad 29, das mit einem Stirnrad 30 fest verbunden ist. Sowohl das Kettenrad 29 als auch das Stirnrad 30 sind auf einem im' Ge-. häuse ι befindlichen Bolzen 31 gelagert. Mit dem Stirnrad 30 kämmt ein Stirnrad 32, das mit einem Federgehäuse 33 versehen ist und über dieses Gehäuse durch Mitnehmer 34 von der Welle 3 5 aus antreibbar ist.

Das Federgehäuse 33 enthält für jede Schaltrichtung eine Uhrfeder 33_a bzw. 335· Die äußeren Enden dieser Uhrfedern sind am Federgehäuse befestigt, während' die inneren Enden der Federn mit je einer Spannbuchse 33_C verbunden" sind. Die Spannbuchsen 33_e halten durch Anliegen ihrer Stiftenden 33^ an den Stiftenden 33_e des; Federgehäuses die Spiralfedern 33_a und 33^ unter Vorspannung.

Bei einer Drehung der Welle 35 nehmen die Stiftenden 34_a der Mitnehmer 34 über ■Spannbuchsenstifte 33_f je nach Schaltrichtung eine Spiralfeder 33_a oder 33₆ mit, die dadurch-gespanxLt wird. Es wird auf diese Weise 'eine Uhrfederspannung entsprechend der am Zeiger 37 eingestellten Anzalil von Schaltungen aufgenommen.

Ein Rasthebel 40 mit Zugfeder 41 blockiert durch die mit der Welle 35 ebenfalls festverbundene Rastenscheibe 39 die Welle 35 in der eingeschalteten Zeigerstellung, so daß die aufgespeicherte Federkraft über die_t Schaltkette 26 auf die Weiche 20 übertragen wird. Die eingeschaltete Stufe wird bei einer Scheibe 38 angezeigt und mit Hilfe eines Handgriffes 36, an dem der Zeiger 37 befestigt ist, eingestellt.

Der Schaltvorgang ist folgender:

Der Zeiger 37 wird zunächst mit Hilfe des Handgriffs 36 auf die gewünschte Stufenzahl an der Scheibe 38 eingestellt. Dabei schnappt der Rasthebel 40 in die entsprechende Raste ein, so daß die Welle 35 blockiert wird. Wird am Zeiger nur die nächstfolgende Stufe eingestellt, so überträgt sich die Drehbewegung sofort über das Federgehäuse 33 auf die Schaltkette 26, die sich dabei um eine Stufenbreite fortbewegt. Diese Fortbewegung wird durch das federnde Glied 25 auf den Hebelarm 20_a der Schaltweiche 20 übertragen, die dadurch um ihren Drehpunkt in der Klaue 21 geschwenkt wird. Die Spitze der Schaltweiche legt sich, falls nicht zufällig die richtige Unterbrechung 19 _a oder 1% vorbei-

kommt, gegen die Flanke der betreffenden Kurvenscheibe 19. Dabei nimmt das federnde Glied 25 den noch restlichen' Schal tweg auf. Im richtigen Augenblick wird dann die Schaltweichenspitze in die Kurvenunterbrechung eingedrückt, so daß die sich drehende Kurvenscheibe bei ig_a oder ig_b gegen die entsprechende Flanke der Schaltweiche drückt und diese im richtigen Zeitpunkt durch die Kurvenunterbrechung hindurch um den Schaltweg axial verschiebt. Dabei werden die mit der Schaltweiche 20 verbundene Schaltklaue 21 sowie das Schaltstirnrads in axialer Richtung mitgenommen.

Stellt man am Handgriff 36 mit Hilfe des Zeigers 37 sofort mehrere Stufen ein, dann kann trotzdem in dem gleichen Augenblick von der Schaltweiche nur eine Schaltung von einer Stufe zur nächsten Stufe aufgenommen werden, da die Schaltweiche durch entsprechende Begrenzungsanschläge jeweils nur die für eine Stufenschaltung notwendige Verschwenkung ausführen kann. Die für die restlichen Stufenschaltungen notwendige Schaltkraft wird inzwischen im Federgehäuse 33 aufgespeichert; sie kommt dann nach und nach an der Schaltweiche zur Auswirkung, bis die vom Zeiger eingestellte Stufe erreicht ist. -

Der Handgriff 36 ist so eingerichtet, daß nicht ganz eine volle Umdrehung des Handgriffs dem Schaltweg über sämtliche Stufen des Getriebes entspricht.

- Der Weg, den die Zähne des Schalfxades während des Schaltvorganges bei zwei Kegelradumdrehungen auch in axialer Richtung zurücklegen, ist besonders in Fig. 2 dargestellt. Aus dieser Figur ist zu ersehen, wie die versetzte Anordnung der Stufenlücken auf je einer halben Stufenradumdrehung einen Schaltweg des Schaltrades um die Lücken- " breite gestattet, ohne das "die Zähne des Schaltrades die Nachbarstufe berühren. Nach Zurücklegung einer ganzen Stufenradumdrehung verlassen die Zähne des Schaltrades beim dargestellten Ausführungsbeispiel. das 28-zähnige Stufenrad, um sofort mit der haiben Zahnbreite in das -nachstgefegene 24-zähnige Stufenr-ad einzugreifen; während des Verlaufes der zweiten Stufenradumdretmng schiebt sich das Schaltrad vollends in das 24-zähnige Stufenrad hinein.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Wechselgetriebe mit fest nebeneinander auf einem Kegel angeordneten Stufenzahnrädern sowie einem längs einer Mantellinie des Stufenkegels verschiebbaren Schaltrad, dessen Schaltbewegung von einer mitumlaufenden Schaltwelle aus bestimmt wird und mit dem beim Stufenwechsel ein Zahn der einen Stufe und gleichzeitig ein Zahn der nächsten Stufe in Eingriff stehen, dadurch gekennzeich-

   net, daß jedes Stufenrad (6) aus mehreren axial zueinander versetzten Zahnkranzsegmenten besteht und am Stufensprung (6₀) die Zähne benachbarter Stufen so stehen, daß beim Stufenwechsekder Endzahn des letzten Segmentes der einen Stufe und der Anfangszahn des ersten Segmentes der nächsten Stufe mit dem Schaltrad in Eingriff stehen.
2. 2. Wechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Schaltung in bei den Richtungen der Unterschied der Zähnezahl benachbarter Stufen (6) durch zwei'teilbar ist.
3. 3. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Zahnlükken aller Stufen an den Übergangsstellen (6_a) zwischen den Zahnkranzsegmenten in der gleichen Flucht liegen.
4. 4. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Stufenlücken (10) die Hälfte der Schaltzahnbreite beträgt.
5. 5. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von zwei Segmenten in jeder Stufe dem Schalthub des Schaltrades (5) von einer Stufe zur nächsten zwei Umdrehungen des Stufenkegels (6) . entsprechen.
6. 6. Wechselgetriebe nach den Ansprüchen ι bis 5, bei dem die Schaltwelle für jeden Stufenübergang mit einer Kurvenscheibe versehen ist,¹ die Unterbrechungen aufweist, die zur axialen Verschiebung einer das Schaltrad steuernden Weiche dienen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Weiche (20) fingerartig ausgebildet und in der das Schaltrad (5) steuernden Schaltklaue (21) schwenkbar gelagert ist.
7. 7. Wechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltweiche (20) mit einem Steuerarm (20_i() versehen ist, der in einem die Schaltbewegung' übertragenden Glied (26), z.B. einer Kette, federnd geführt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen