DE317609C - - Google Patents

Description

Bei den bekannten ein- und ausrückbaren Zahnrädergetrieben, bei denen das achsial verschiebbare Zahnrad bis zum Aufeinanderstoßen der Räderstirnflächen verschoben wird und dann unter Spannung einer Feder gegenüber dem verschobenen Teil zurückbleibt, erfolgt der Eingriff der Zähne des verschiebbaren Zahnrades erst dann, wenn die zum Verschieben des Zahnrades dienende Büchse einen festen Anschlag gefunden hat, wodurch eine starre Kupplung zwischen dieser Büchse oder dem Zahnrad und der mitnehmenden Welle eintritt. Infolge dieser starren Kupplung geht der eigentliche Einrückungsvorgang zwischen den ineinandergreifenden Zähnen der einzurückenden Zahnräder immer noch mit einem größeren oder geringeren Stoß und mit einer gewissen Härte vor sich, die insbesondere bei hoher Umlaufzahl des einzurückenden Zahnrades für die Zähne beider Räder nachteilig ist. Dieser Nachteil wird bei dem Zahnrädergetriebe gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß das verschiebbare und beim Aufeinanderstoßen der Räderstirnflächen unter Spannung einer Feder gegenüber dem verschobenen Teil zurückbleibende Zahnrad mit etwas Spiel in der Umfangsrichtung auf der mitnehmenden Welle gelagert ist. Dadurch wird diesem Zahnrad beim Einrücken im Augenblick des Aufeinanderstoßens der Zähne unter Spannung der Feder eine geringe Verdrehung gegenüber der mitnehmenden Welle bis zum vollen Eingriff der Zähne ermöglicht, worauf das verschiebbare Zahnrad durch die Federspannung in seine endgültige Eingriffslage gebracht .wird. Um den Einrückungsvorgang noch vollkommener zu gestalten, können die beim Einrücken zusammentreffenden Zahnstirnflächen eines oder beider Zahnräder in bekannter Weise abgeschrägt oder kegelförmig oder sphäroidisch abgerundet sein, so daß beim Aufeinanderstoßen der Zahnräder in dem unter Federspannung zurückbleibenden Zahnrad eine Tangentialkomponente dieser Spannung erzeugt wird, welche die diesem Zahnrad bis zum vollständigen Eingriff der Zähne zu gebende Teilverdrehung unterstützt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen und für mehrere Anwendungsfälle dargestellt.

Fig. ι ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform, zu der die Fig. 2 und 3 Schnitte nach den Linien 2-2 und 3-3 darstellen.

Fig. 4 ist ein der Fig. 2 entsprechender Schnitt durch eine andere Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform in einer Seitenansicht, wozu Fig. 6 und 7 Schnitte nach den Linien 6-6 und 7-7 darstellen. Fig. 8 zeigt das rechts gelegene Stirnende der Ritzelwelle von Fig. 5.

In den Fig. 9 bis 12 ist die Anwendung der Ausführungsform nach Fig. 4 auf einen elek-

irischen Anlaßmotor mit verschiedenen Schaltungsarten veranschaulicht.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. ι b.'s 3 sitzt das Zahnrad 1 fest auf der Welle 2, so daß das auf der Welle 3 angeordnete Ritzel 4 durch achsiales Verschieben mit ihm in Eingriff gebracht werden kann. Zu diesem Zwecke ist auf der Welle 3 eine Büchse 5 durch Nut und Feder 6 verschiebbar, aber undrehbar angeordnet und kann auf der Welle mit Hilfe des bei 7' drehbaren und mit einer Rolle 8 in einer Ringnut 9 der Büchse eingreifenden Hebels 7 verschoben werden. Das Ritzel 4 sitzt lose auf der Büchse 5, so daß es darauf sowohl achsial verschoben als auch umlaufen kann. Die achsiale Verschiebung des Ritzels 4 auf der Büchse 5 ist aber nach links dadurch begrenzt, daß das Ritzel mit einem Absatz 10 (Fig. 2) gegen einen Bund 11 der Büchse 5 trifft, während die achsiale Verschiebung nach rechts durch das Anstoßen des Ritzels 4 gegen den mittels der Schraube 15 auf der Büchse 5 befestigten Mitnehmer 14 ihre Begrenzung findet.

Das Ritzel 4 greift ferner mit zwei einander gegenüberliegenden Klauen 12 in Aussparungen 13 des Mitnehmers 14 ein/ so daß es beim Umlauf der Welle 3 und der Büchse 5 mitgenommen wird, nachdem der zwischen den Klauen 12 und den Begrenzungsflächen der Aussparungen 13 verbleibende Zwischenraum vom Mitnehmer 14 durchlaufen ist. Das Ritzel wird also erst nach Überwindung eines toten Ganges von der Welle 3 mitgenommen.

Zwischen dem Ritzel 4 und dem Mitnehmer 14 liegt eine Feder 16, die in der Ruhelage die beiden Teile in achsialer Richtung auseinanderhält und bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 mit ihren Enden 17 und 18 in Vertiefungen des Ritzels und des Mitnehmers befestigt ist. Das Spiel, mit dem die Klauen 12 in die Ausschnitte 13 des Mitnehmers eingreifen, ist zweckmäßig I¹Z₂ mal so groß wie die Breite eines Ritzelzahnes, während die selbständige achsiale Beweglichkeit des Ritzels 4 auf der Büchse 5 ungefähr ¹^ der Länge der Eingriffsflanke der Zähne, abgerechnet die Abschrägung 19 an den Enden der letzteren, beträgt.

Wenn beim Einrücken des Getriebes die Zähne des Ritzels 4 gerade vor die Zahnlücken des Zahnrades 1 gelangen, so vollzieht sich der Eingriff ohne weiteres und ohne jede Schwierigkeit. Stoßen dagegen die Zähne des Ritzels 4 mit ihren Stirnflächen gegen die Stirnflächen der Zähne des Rades 1, so wird durch die Einrückbewegung zunächst die Feder 16 zusammengepreßt und dadurch in ihr Energie aufgespeichert. Befindet sich während des Einrückens die Welle 3 in Drehung oder wird sie unmittelbar nach dem Anstoßen des Ritzels 4 an das Zahnrad 1 in Drehung versetzt, so wird zunächst das Ritzel 4 noch nicht mitgenommen.

Vielmehr nimmt es an der Drehung erst teil nach Überwindung des zwischen den Klauen 12 und der Begrenzung der Ausschnitte 13 befindlichen toten Ganges.· Sobald hierbei die Zähne des Ritzels mit den Zahnlücken des Zahnrades 1 zu schnäbeln beginnen, entsteht infolge der kegelförmigen oder sphäroidischen Abrundung 19 der Zähne des Ritzels 4 an der Eingriffseite eine tangential zum Ritzel gerichtete Komponente der Spannung der Feder 16, welche die Verdrehung des Ritzels gegenüber seiner Welle 3 wirksam unterstützt. Sobald auf diese Weise die Zähne des Ritzels voll vor die Lücken des Zahnrades 1 gelangt sind, wirft die in der Feder aufgespeicherte Energie das Ritzel mit großer Beschleunigung in die Lücken des Zahnrades 1 hinein. Durch die Energieaufspeicherung in der Feder und infolge des Umstandes, daß die Feder lediglich das sehr leichte Ritzel zu beschleunigen hat, erfolgt das Einwerfen mit Sicherheit auch bei größeren Drehgeschwindigkeiten der Welle 3.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. ι bis 3 in erster Linie dadurch, daß die Enden der Feder 16' nicht mit dem Ritzel 4 und dem Mitnehmer 23 fest verbunden sind, ■ sondern lediglich sich gegen die Flächen 17' und 18' dieser Teile stützen. Außerdem ist die Büchse 20, auf der das Ritzel 4 lose sitzt, derart auf der Welle 3 befestigt, daß sie sich nur mit dieser zusammen verschieben und drehen läßt. Zu diesem Zweck ist die Büchse 20 durch einen Keil 21 auf der Welle 3 befestigt und durch Schrauben 22 mit dem Mitnehmer 23 fest verbunden, der im übrigen dem Mitnehmer 14 der Fig. 1 bis 3 entspricht. Der Mitnehmer 23 ist durch einen Splint 24 mit einer über das Ende der Welle 3 geschraubten Mutter 25 verbunden.

Die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist dieselbe wie diejenige der Anordnung nach den Fig. 1 bis 3. Jedoch hat die Lagerung der Feder ohne besondere Befestigung den Vorteil, daß die Kupplung in beiden Drehrichtungen arbeiten kann, ohne daß die Feder das Bestreben hat, sich abzuwickeln, wie es bei der Befestigung der beiden Federenden gemäß Fig. 2 bei einer Drehrichtuns der Fall ist.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 8 sitzt das Ritzel 26 lose' auf der Welle 3, und seine Nabe ist an dem einen Ende halb weggeschnitten, so daß sie hier eine halbringförmige Klaue 27 (Fig. 7) bildet, die mit einer ähnlichen Klaue 28 eines Stellringes 29 zusammenarbeitet, der durch einen Keil 30. auf der Welle 3 befestigt ist. Die Klauen 27 und 28 gestatten wiederum eine Teildrehung des Ritzels 26 auf der Welle 3 und dienen zugleich zum Begrenzen der Achsialbewegung des Ritzels

■.·■ auf dieser Welle. Eine Mutter.'31 ist auf das mit Gewinde versehene Ende 32 der Welle 3 aufgeschraubt und darauf durch einen Splint 33 gesichert. Zwischen dem Flansch 35 dieser Mutter 31 und der äußeren Stirnfläche des Ritzels 26 liegt eine Schraubenfeder 34, die das Ritzel 26 gegen die Klaue 28 drückt. Auf der .Welle 3 ist eine Büchse 28 mittels einer Schraube 30 befestigt und dient als Angriffsteil für. den Einrückhebel 7. Auch bei dieser ■ Ausführungsform 'ist die Wirkungsweise im wesentlichen dieselbe,, wie oben beschrieben.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung eignet

sich besonders für das Getriebe eines elekirischen Anlaßmotors für Verbrennungskraftmaschinen. Man kann dabei eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen anwenden. In den Fig. 9 bis 12 sind mehrere Anwendungsfälle dieser Art unter Benutzung der Aus- führungsform nach Fig. 4 veranschaulicht, und zwar in 'Verbindung mit einem AnlaBmotor,~ bei dem in an sich bekannter Weise der Anker in der Ruhelage achsial aus dem Magnetfeld etwas herausgerückt ist und zum Zwecke des Anlassens behufs Herstellung des Rädereingriffes durch Schließen des Stromes hereingezogen wird. Der Anker 40 des Elektromotors sitzt auf der Welle 41 und wird durch

■. eine Feder 42 nach außen geschoben. Er verbleibt in dieser Lage, solange kein Strom von der Batterie 43 in die Feldwicklungen 44 gelangt. In dieser Lage des Ankers ist das auf der Ankerwelle sitzende Ritzel 4 mit dem auf der Welle der Verbrennungskraftmaschine 46 sitzenden Zahnrad 45 in. Eingriff.

In Fig. 9 ist der mit der Taste 47 versehene Schalter 48·in ausgezogenen Linien in derjenigen Lage veranschaulicht, in der der Motorstromkreis unterbrochen ist. Wird jedoch der Schalter in die mit I bezeichnete Lage heruntergedrückt, in der er das Kontaktstück 49' berührt, so fließt Strom aus der Batterie durch die Leitung 50, die Feldwicklungen 44, die Leitung 51, das Kontaktstück 52, den Schalter 48, das Kontaktstück 49, den Anlaßwiderstand 53, das Kontaktstück 54 und zurück zur Batterie. Es findet also eine Erregung des Feldes statt, durch die der Anker der Wirkung der Feder 42 entgegen vollständig in das Feld hereingezogen wird. Dabei tritt in der oben beschriebenen Weise das Ritzel 4 bei ■ richtiger Stellung der Zähne in das Zahnrad 45 ein oder stößt gegen die Stirnfläche dieses Zahnrades, dadurch die Feder 16 anspannend. Wird der Schalter 48 nunmehr in die Stellung II gedrückt, so zweigt sich von dem:für die Stellung I beschriebenen Stromkreis ein kleinerer Teil ab, der von dem Kontaktstück 56 über die Leitung 55 durch den Anker geht, um sich in der Leitung 51 wieder mit dem größeren, durch die Feldwicklung gehenden Strom zu vereinigen.

Diese Schaltung des Stromes bewirkt eine langsame Umdrehung des Ankers, durch die^die Feder 16 in die Lage versetzt wird, mit ihrer aufgespeicherten Energie das Ritzel 4 in das Zahnrad.45 hineinzuwerfen.
■ Gelangt der Schalter 48 durch weiteres Niederdrücken in die Stellung III, so geht der gesamte Strom hintereinander durch die FeIdwicklungen und den Anker, wodurch der Elektro- '■■ motor mit voller Geschwindigkeit angetrieben wird und den Verbrennungsmotor in Gang ; bringt.

\ Die in Fig. 10 dargestellte Schaltung stimmt im. wesentlichen. mit derjenigen der Fig. 9

überein, nur ist bereits in der Stellung I des j Schalters durch das lange Kontaktstück 57 ein Nebenschluß durch den Anker hergestellt. ■ Infolgedessen erhält der Anker schon beim Hereinziehen eine langsame Drehung. In der Stellung II ist die Ankerwicklung mit der FeId-. wicklung - in Reihe geschaltet, und in der ! Stellung III ist ebenso wie bei Fig. 9 der Anlaßwiderstand 53 abgeschaltet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 ist die Schaltung in der Stellung I dieselbe ·- wie in Fig. 9, so daß der Anker beim Hereinziehen keinerlei Drehung erfährt. In der Stellung II, in der der Schalter 48 die Kontaktstücke 58 und 59 miteinander und mit dem Kontaktstück 60 verbindet, ist die Ankerwicklung parallel zum Anlaßwiderstand 53 geschaltet, der seinerseits in Reihe zur Feldwicklung liegt. Macht man hierbei den Anlaßwiderstand genügend groß, so kann man erreichen, daß im wesentlichen der ganze j durch die Feldwicklung fließende Strom in der Stellung II des Schalters durch den Anker geht. In der Stellung III ist der Anlaßwiderstand 53 abgeschaltet, und der gesamte Strom fließt hintereinander durch den Anker und das Feld. Bei dieser Anordnung beginnt der Motor seine Drehung also mit der vollen normalen Geschwindigkeit, unmittelbar nachdem sein Anker, in das Feld vollständig hereingezogen ist.

Bei der Anordnung nach Fig. 12 sind der ι Anker und das Feld beständig hintereinander j geschaltet, so daß der Anker von vornherein ! während des Einziehens mit normaler Bej schleunigung angetrieben wird. In der j Stellung I des Schalters ist lediglich noch der Widerstand 53 eingeschaltet, der in der Stellung II abgeschaltet ist. Man könnte den Widerstand auch ganz weglassen und alsdann lediglich mit einer einzigen Stellung des Schalters auskommen.

Bei allen Anordnungen gemäß den Fig. 9bis 12

muß die Bewegung des Schalters zeitlich derart eingerichtet werden, daß sie mit der j gewünschten Arbeitsweise, des Anlaßmotors im ; Einklang steht, In der Praxis ist die Anlaß-

^ indessen so kurz, daß die Bewegung des Schalters im allgemeinen aus der Ruhelage in die Stellung III ununterbrochen und gleichmäßig vorgenommen werden kann. Sobald die Verbrennungskraftmaschine angesprungen ist, drückt die Feder 42 den Anker 40 wieder in die Ruhelage zurück und bringt dadurch das Ritzel 4 außer Eingriff mit dem Zahnrad 45. Der Schalter 48 wird losgelassen und kehrt ebenfalls unter dem Einfluß einer Feder in die Ruhelage zurück. Er ist in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß er bei dieser Rückkehrbewegung die Kontaktstücke 52 und 56 von Fig. 9 oder 49 und 63

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von Fig. 10 oder 58 und 59 von Fig. 11 nicht 15 überbrückt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein- und ausrückbares Zahnrädergetriebe, bei dem das achsial verschiebbare Zahnrad bis zum Aufeinanderstoßen der Räderstirnflächen verschoben wird und dann unter Spannung einer Feder gegenüber dem verschobenen Teil zurückbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Zahnrad (4) mit Spiel in der Drehrichtung auf der mitnehmenden Welle gelagert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.