Geschwindigkeitswechselgetriebe. Die Erfindung betrifft ein Gesehwindig- keitswechselgetriebe derjenigen Art, bei wel- eher die Drehbewegung einer treibenden Welle auf eine zu treibende mittelst eines Taumelringes und eines Schaltmechanismus übertragen wird. Sie bezweckt vor allem, den Geschwindigkeitswechsel an der zu trei benden Welle von Null (Ruhezustand) bis zum Maximum (Direktantrieb) allmählich erfolgen zu lassen.
Zu diesem Zwecke ist der Taumelring, welcher mit wechselweise schal tenden, im Schaltvorgang vor Ende des Schalthubes sich ablösenden Schaltwerken verbunden ist, in seiner relativen Stellung zur Umlaufachse behufs Änderung der Grösse des Schalthubes der Schaltwerke durch einen mit dem Taumelring zwangsläufig umlaufen den, von aussen her achsial verschiebbaren Steuerkörper mittelst einer Kurvenbahn und eines Zahngetriebes derart verschwenkbar, dass er, bei Verschiebung des Steuerkörpers, mittelst dieser Kurvenbahn und des Zahn- Betriebes aus einer senkrechten- Querstellung (in welcher die zu treibende Welle still- steht) zunächst in allmählich zunehmende Schrägstellung zur Umlaufachse behufs Ge schwindigkeitssteigerung übergeführt und schliesslich,
währenddem der Steuerkörper sich mit einem Zahnrad auf der zu trei benden Welle für Direktantrieb kuppelt, wie der in senkrechte Querstellung zur allmäh lichen Ausschaltung der Schaltwerke zurück gebracht wird.
Die beiliegende Zeichnung veranschau licht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch das Getriebe nach der Linie I-I von Fig. 3; Fig. 2 ist ein horizontaler Längsschnitt hierzu nach der Linie II-II von. Fig. 1; Fig. 3 ist ein hälftiger Querschnitt nach der Linie III-III von Fig. 1; Fig. 4 ist ein Detailquerschnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 1; Fig. 5 ist ein hälftiger Querschnitt nach der Linie V-- #r von Fig. 1; Fig. 6 ist ein schematisch gehaltener Längsschnitt durch den Taumelring und den Steuerkörper, wobei diese Teile die dem Ruhezustand der zu treibenden Welle ent sprechende Stellung einnehmen;
Fig. 7 erläutert in einem ähnlichen Schnitt die Stellung dieser Teile beim gröss ten Schalthub der Schaltwerke; Fig. 8 zeigt in einem ähnlichen Schnitt die Stellung jener Teile bei Direktantrieb; also bei ausgeschalteten Schaltwerken; Fig. 9 und 10 stellen Einzelheiten dar; Fig. 11 und 12 stellen ein den Schaltwer ken zugeordnetes Klemmgesperre zur Um steuerung der Schaltrichtung der Schaltwerke in den zwei verschiedenen Stellungen dar; Fig. 13, 14, 15 und 16 veranschaulichen die Schaltwerke, die hier in zwei dies- und jenseits eines Differentialgetriebes, angeord neten Paaren vorhanden sind, paarweise aus einander gezeichnet mit entsprechenden, zum Taumelring (schematisch angedeutet) führen den Kuppelstangen und sollen zur Erläute rung der sich ablösenden Schaltwirkung der Schaltwerke dienen.
1 (Fig. 2) ist eine treibende und 2 eine zu treibende oder getriebene Welle; beide Wellen sind, in derselben horizontalen Ach senflucht liegend, in einem geschlossenen Ge häuse 3 drehbar gelagert. Auf der treiben den Welle 1 ist auf einem Querzapfen 4 der selben ein Taumelring 5 angeordnet, welcher an der Drehbewegung der Welle 1 teilnimmt. Am Umfang des Taumelringes 5 liegt in einer Rinne desselben ein Gleitring 6 (Fig. 6, 7 und 8). Letzterer trägt unten einen rollen besetzten, radial stehenden Zapfen 7, der in eine kreisbogenförmig aufgebogene, fest stehende Führungsrinne 8 eingreift.
Auf der zu treibenden Welle 2 (Fig. 1 und 2) ist ein Differentialgetriebe angeord net, dessen Hauptrad 10 auf jener Welle festsitzt, während seine Planetenräder 11, die mit dem Hauptrad 10 in Eingriff sind, je mit einem Paar Schaltwerke 12, 12a zu sammengebaut sind. Das eine Schaltwerk paar, das aus Fig. 1 ersichtlich ist, sei in der nachfolgenden Beschreibung zur Erleich- terung der Erläuterung das vordere, das an dere, das nur im Schnitt der Fig. 2 zu sehen ist, sei das hintere genannt.
Die Schaltwerke jedes Paares sind einseitig wirkend, und beide Schaltwerkpaare sind hinsichtlich des Schaltvorganges derart orientiert, dass das Differentialhauptrad 10 für die einmal ge wählte Bewegungsrichtung immer nur gleich gerichtete Antriebsimpulse erhält, die sich an der zu treibenden Welle bei ihrer Auf einanderfolge in einer kontinuierlichen Dreh bewegung auswirken. Die Bauart der Schalt werke ist an sich bekannt (Fig. 5). Sie be sitzen einen schwingenden Schaltteil 15 und zwischen demselben und der Achse 14 des betreffenden Differentialplanetenrades ein Walzengesperre 16, das bei der Schwing bewegung des Schaltteils 15 in einem Sinne dessen Bewegung auf die Radachse 14 über trägt, bei der Schwingung des Schaltteils 15 im entgegengesetzten Sinne aber leer läuft.
Die Schaltteile 15 der vier Schaltwerke erhalten nun ihre Schwingbewegung von Seiten des Taumelringes 5. Zu diesem Zwecke sind sie durch Kuppelstangen 20 mit vier radialen, um 90 voneinander abstehen den Zapfen 21 des Gleitringes 6 des Taumel ringes 5 verbunden, wobei die Verbindung der Kuppelstangen 20 mit den Schaltteilen 15 sowohl, als auch mit den Gleitringzapfen 21 nach Art eines Kugelgelenkes bewerk stelligt ist.
zwischen den Schaltwerken und dem Taumelring ist auf der treibenden Welle 1 ein mit derselben und dem Taumelring 5 umlaufender, achsial verschiebbarer, hohler Steuerkörper 25 angeordnet. Im Innern der selben sitzen auf einem Querzapfen 26 der Welle 1 dies- und jenseits derselben zwei Zahnsegmente 27 (Fig. 2, 6, 7 und 8), die in zwei entsprechende Zahnsegmente 28 auf dem Querzapfen 4 des Taumelringes 5 ein greifen.
Eines der Zahnsegmentpaare 27,28 ist in Fig. 9 herausgezeichnet. Die Zahn segmente 27 besitzen auf der ihrer Verzah nung abgewendeten .Seite je einen Zapfen 29, der in eine winkelförmige Steuernut 30 (Fig. 10) des Steuerkörpers 25 eingreift. Bei achsialer Verschiebung des letzteren werden mittelst der Steuernuten 30 (auch während der Umdrehung des Steuerkörpers 25) die Zahnsegmente 27 zunächst in einem Sinne, dann im entgegengesetzten ver- schwenkt, währenddem der Steuerkörper 25 sich vom Taumelring 5 je nach der ge wünschten Geschwindigkeit immer mehr ent fernt,
was zur Folge hat, dass der Taumel ring 5 mittelst der Zahnsegmente 28 aus einer zur Umlaufachse senkrechten Querstel lung (Fig. 6) zunächst immer mehr in Schrägstellung zur Umlaufachse eingestellt (Fig. 7) und schliesslich wieder in die senk rechte Querstellung (Fig. 8) zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann dem Taumelring jede gewünschte Schrägstellung bis zu einer bestimmten Grenze erteilt werden.
Mit der Stärke der Neigung des Taumelringes 5 ändert sich naturgemäss die Grösse des Schalt hubes der Schaltwerke, denn während in der senkrechten Querstellung des Taumelririges 5 die Schaltwerke keinen Schaltantrieb erhal ten, weil sich an den Kuppelstangen 20 keine schaltende Bewegung geltend macht, wird in der Schrägstellung des Taumelringes 5 nach Fig. 7 bei dessen Umdrehung in der später zu beschreibenden Weise auf die Schaltwerke eine Schaltbewegung übertragen, die bei die ser Grenzstellung des Taumelringes am gröss ten ist.
Die achsiale Verschiebung des Steuerkör pers 25 kann von aussen her mittelst eines Gabelhebels 31 erfolgen, der bei 31a dreh bar gelagert ist und dessen Schenkel mit- telst der kurzen Lenker 32 an radialen Zap fen 33 eines Gleitringes 34 angreifen, der in einer Umfangsrinne des Steuerkörpers 25 liegt. Die Zapfen 33 des Gleitringes 34 grei fen zugleich in wagrechte bezw. zur Achse der Welle 1 parallele Führungsbahnen 34a des Gehäuses 3 zur Sicherung der achsialen Führung des Steuerkörpers bei der Verschie bung desselben.
Neben dem Steuerkörper 25 befindet sich ein Zahnrad 35 für Direktantrieb. Dieses ist auf einer hohlen Verlängerung 2a (Fig. 2) der zu treibenden Welle 2 befestigt, wobei diese Verlängerung 2a zugleich in einem mittleren Ständer 36 auf einem Kugellager gelagert ist und dem innern Ende der trei benden Welle 1 mittelst Kugellagern zur Lagerung dient. Dem. Zahnrad 35 entspricht eine Innenverzahnung 37 am Steuerkörper 25, deren Zweck später ersichtlich sein wird.
Die Arbeitsweise des bis dahin beschrie benen Getriebes ist nun folgende: In der Stellung der Teile gemäss Fig. 1 und 6 steht bei Umlauf der Welle 1 die zu treibende Welle 2 still. Der Taumelring 5 dreht sich lose im Gleitring 6 und über trägt keine Schaltbewegung auf die Schalt werke. Will man die zu treibende Welle 2 einrücken, so verschiebt man mittelst des Ga belhebels 31 den Steuerkörper 25 in der Zeichnung nach rechts (Pfeil x, Fig. 1). Die Folge davon ist, dass mittelst der winkel förmigen Steuernuten 30, deren einer Schen kel an den Zapfen 29 der Zahnsegmente 27 angreift, diese Zahnsegmente im Sinne der Uhrzeigerbewegung gedreht werden, wodurch mittelst der Zahnsegmente 28 der Taumel ring 5 aus der Leergangstellung (Fig. 1 und 6) in Schrägstellung zur Umlaufachse ein gestellt wird.
Wird die Verschiebung des Steuerkörpers 25 so weit getrieben, dass die Zapfen 29 der Zahnsegmente 27 an die Wendestelle der winkelförmigen Steuernuten 30 gelangen, so nimmt der Taumelring 5 die grösstmögliche Schrägstellung ein (Fig. 7). Für diese Stellung des Taumelringes sind die Arbeitsverhältnisse der Kuppelstangen 20 und der Schaltwerke in Fig. 13 bis 16 dar gestellt. Gemäss Fig. 13 ist das vordere Schaltwerk 12a an der untern Kuppelstange 20 mitten im Schalthub, das vordere Schalt werk 12 an der obern Kuppelstange am Be ginn des Schalthubes, während das hintere Schaltwerk 12 an der obern Kuppelstange 20 mitten im Leerhub, das hintere Schaltwerk 12a an der untern Kuppelstange am Beginn des Leerganges steht.
Nach einer Viertels- umdrehung des Taumelringes nehmen die Teile die Stellung nach Fig. 14 ein, wo das vordere Schaltwerk 12 an der obern Kuppel stange mitten im Schalthub, das vordere Schaltwerk 12a an der untern Kuppelstange am Beginn des Leerganges steht, während das hintere Schaltwerk 12 am Beginn des Schalthubes und das hintere Schaltwerk 12a mitten im Leergang steht.
Nach einer wei teren Viertelsumdrehung des Taumelringes (Fig. 15) befindet sich das vordere Schalt werk 12 am Beginn des Leerganges und das vordere Schaltwerk 12a mitten im Leergang, während das hintere Schaltwerk 12 mitten im Schalthub und das hintere Schaltwerk 7.2a am Beginn des Schalthubes steht. Nach einer weiteren Viertelsumdrehung des Tau melringes (Fig. 16) steht das vordere Schalt werk 12 mitten im Leergang und das vor dere Schaltwerk 12a am Beginn des Schalt hubes, während das hintere Schaltwerk 12 am Anfang des Leerganges und das hintere Schaltwerk 12a mitten im Schalthub, sich befindet. Die schaltenden bezw. auf Schal tung einsetzenden Schaltwerke mit den zu gehörigen Küppelstangen sind der Deutlich keit halber durch Fettstriche kenntlich ge macht.
Man erkennt aus diesen Figuren, dass unter den zwei Schaltwerkpaaren jeweils ein Schaltwerk auf Schaltung einsetzt, während dem ein anderes noch mitten im Schalthub steht, so dass sich die Schaltwerke paarweise vor Ende ihres Schalthubes ablösen und mit hin der Schaltvorgang niemals unterbrochen wird. Der Taumelring 5 ist in diesen Fi guren schematisch eingezeichnet. Die Bewe gungsrichtungen der Kuppelstangen 20 sind durch Pfeile angedeutet.
Bei Verfolgung die ser Bewegungsverhältnisse hat man sich na türlich zu vergegenwärtigen, dass die vordern Schaltwerke beim Schalten im entgegengesetz ten Sinne arbeiten müssen zu den entsprechen den hinter Schaltwerken, was durch die Pfeil richtungen der fett gezeichneten Zugstangen bestätigt wird, denn die vordern Schaltwerke wirken auf das vordere, die hintern auf das hintere, zu ersterem entgegengesetzt um laufende Differentialrad 11. Man erhält auf diese Weise eine kontinuierliche, gleichsinnige Drehbewegung an der zu treibenden Welle 2, deren Geschwindigkeit von der Schrägstel lung des Taumelringes abhängt, indem je nach der Schrägstellung des Taumelringes 5 der Schalthub der Schaltwerke grösser oder kleiner ausfällt.
Wird der Steuerkörper 25 weiter in der Richtung des Pfeils x verschoben, so wird der Taumelring 5 mittelst der Zahnsegmente 27 allmählich wieder senkrecht aufgerichtet, wobei schliesslich der Steuerkörper 25 an sei ner Innenverzahnung 37 mit dem Zahnrad 35 in Eingriff kommt und so eine direkte zwangs läufige Verbindung zwischen der treibenden Welle 1 und der zu treibenden Welle 2 her stellt. Man hat den sogenannten Direkt antrieb.
Eine Verschiebung des Steuerkörpers 25 in zum Pfeil x entgegengesetzter Richtung lässt die Bewegungsvorgänge an der zu trei benden Welle 2 in umgekehrter Reihenfolge vom Direktantrieb über einen graduellen Ge schwindigkeitswechsel bis zum Stillstande, wenn der Taumelring 5 wieder in die Stel lung gemäss Fig. 6 zurückgelangt ist, von statten gehen. Durch Verschiebung des Steuerkörpers 25 kann man so an der Welle 2 jede beliebige Geschwindigkeit zwischen Null und einem bestimmten Maximum er zielen. Der Wechsel von einer Geschwindig keit auf eine andere erfolgt dabei stosslos. Erforderlichenfalls kann mittelst einer Stell vorrichtung der Steuerkörper 25 in der einen oder andern Stellung festgelegt wer den.
Man hat bis jetzt für die Welle 2 nur einen Drehsinn angenommen. Um für gewisse Fälle die Drehrichtung der Welle 2 umkeh ren zu können, sind die Schaltwerkpaare 12, 12a in der aus Fig. 11 und 12 ersichtlichen Weise mit von aussen drehbaren Umstell- laternen 40 zusammengebaut, die mit Aus- nehmungen oder Laternenöffnungen 41 zur losen Aufnahme der Gesperrwalzen 16 ver sehen sind, so dass man durch Drehen dieser Laternen 40 in dem einen oder andern Sinne die Gesperrwalzen 16 in verschiedene Lage zu den Klemmflächen 14a der Räderachse 14 einstellen kann,
so dass die Gesperrwalzen entweder in dem einen oder dem andern Dreh sinne klemmend und daher schaltend wirken. Die Laternen 40 sind mit Zahnrädern 42 (Fig. 1 und 5) ausgestattet; mittelst eines Schlüssels 43 können zwei Zahnstangen 44, die mittelst eines Hubschlitzes 44a auf einem Führungszapfen 44b geführt sind, mit diesen Zahnrädern 42 in Eingriff gebracht und zur Drehung derselben verschoben werden. Die Drehung der Zahnräder 42 ist eine be schränkte, gerade genügend, um die Umstel lung der Gesperrwalzen 16 mittelst der La ternen 40 herbeizuführen.
Statt dieser Schaltwerk-Umsteuervorrich tung könnte man dem Hauptrad 10 des Dif ferentialgetriebes ein gleichachsiges Gegen hauptrad zuordnen., und diese beiden Haupt räder auf der Welle 2 achsial verschiebbar lagern, derart, dass statt des Hauptrades 10 jenes Gegenhauptrad mit den Planetenrädern 11 in Eingriff gebracht (Bewegungsumkehr) oder aber beide Haupträder mit den Planeten rädern 11 ausser Eingriff gehalten werden können (Leerlauf).
Zweckmässigerweise läuft das Getriebe in einem Ölbad, so dass man bei geschlosse nem Gehäuse einen im grossen und ganzen geräuschlosen Gang erhält. Kugellager an den relativ zueinander drehbaren Teilen tra gen hierzu wesentlich bei.