DE500195C - Geschwindigkeitswechselgetriebe - Google Patents

Description

,Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechse'lgetriiehe derjenigen Art, bei welcher die Drehbewegung einer treibenden Welle auf eine zu treibende mittels eines verstellbaren Taumelringes und eines Schaltmechanismus übertragein wird. Sie bezweckt vor allem, den Geschwindigkeitswechsel an der zu treibenden Welle von Null (Ruhezustand) bis zum Maximum (Direktantrieb) allmählich und stoßlos erfolgen zu lassen. Zu diesem Zweck ist der Taumelring, welcher mit wechselweise schaltenden, im Schaltvorgang vor Ende des Schalthubes sich ablösenden Schaltwerken verbunden ist, in seiner Stellung zur Umlaufachse behufs Änderung der Größe des Schalthubes der Schaltwerke durch einen mit dem Taumelring zwangsläufig umlaufenden, von außen her axial verschiebbaren Steuerkörper mittels einer

jo Kurvenbahn und eines Zahngetriebes derart verschwenkbar, daß er, bei Vierschiebung des Steuerkörpers, mittels dieser Kurvenbahn und des Zahngetriebes aus einer senkrechten Stellung zur Welle (in welcher die zu treibende Welle stillsteht) zunächst in allmählich zunehmende Schrägstellung zur Umlaufachse behufs Geschwindigkeitssteigerung übergeführt und schließlich, währenddessen der Steuerkörper sich mit einem Zahnrad auf der zu treibenden Welle für Direktantrieb kuppelt, wieder in die senkrechte Stellung zur allmählichen Ausschaltung der Schaltwerke zurückgebracht wird".

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.

Abb. ι ist ein senkrechter Schnitt durch das Getriebe nach der Linie I-1 in Abb. 3.

Abb. 2 ist ein horizontaler Längsschnitt hierzu nach Linie II-II in Abb. 1.

Abb. 3 ist die Hälfte eines Querschnitts nach Linie III-IJI in Abb. 1.

Abb. 4 ist ein Schnitt nach Linie IV-IV in Abb. i.

Abb. 5 ist ein Schnitt nach Linie V-V in Abb. i.

Abb. 6 ist ein Längsschnitt durch den Taumelring und den Steuerkörper, wobei diese Teile die dem Ruhezustand der zu treibenden Welle entsprechende Stellung einnehmen.

Abb. 7 erläutert in einem ähnlichen Schnitt die Stellung dieser Teile beim größten Schalthub der Schaltwerke.

Abb. 8 zeigt in einem ähnlichen Schnitt die Stellung jener Teile bei Direktantrieb, also bei ausgeschalteten Schaltwerken.

Abb. 9 und 10 stellen Einzelheiten dar.

Abb. 11 und 12 stellen ein den Schaltwerken zugeordnetes Klemmgesperre zur Umsteuerung der Schalteinrichtung der Schaltwerke in den zwei verschiedenen Stellungen dar.

Abb. 13, 14, 15 und 16 veranschaulichen

die Schaltwerke, die hier in zwei auf beiden Seiten eines Kegelradgetriebes angeordneten Paaren vorhanden sind, paarweise auseinandergezeichnet mit entsprechenden, zum Taumelring (schematisch angedeutet) führenden Kuppelstangen' und sollen zur Erläuterung der sich ablösenden Schaltwirkung der Schaltwerke dienen.

ι (Abb. 2) ist eine treibende und 2 eine zu treibende oder getriebene Welle; beide Wellen sind in derselben horizontalen Achsenflucht liegend in einem geschlossenen Gehäuse 3 drehbar gelagert. Auf der treibenden Welle ι ist auf einem Querzapfen 4 derselben 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 (Abb. 6, 7 und 8). Letzterer trägt unten einen rollanbesetzten, radialstehenden Zapfen 7, der in eine kreisbogenförmig aufgebogene, feststehende Führungsrinne 8 eingreift.

Auf der zu treibenden Welle 2 (Abb. 1 und 2) ist ein Kegelradgetriebe angeordnet, dessen getriebenes Rad ι ο auf jener Welle am Ende festsitzt (Abb. 2), während die treibenden Räder 11, die mit dem Rad 10 in Eingriff sind, je mit einem Paar Schaltwerken 12, 12° zusammengebaut sind. Das eine Schaltwerkpaar, das aus Abb. 1 ersichtlich ist, sei in der nachfolgenden Beschreibung zur Erleichterung der Erläuterung das vordere, das andere, das nur im Schmitt der Abb. 2 zu sehen ist, sei das hintere genannt. Die Schalt werke jedes Paares sind einseitig wirkend, und beide Schaltwerkpaare sind hinsichtlich des Schaltvorganges derart eingestellt, daß das Kegelrad 10 für die gewählte Bewegungsrichtung nur gleichgerichtete Antriebsimpulse erhält, die sich an der zu treibenden Welle bei ihrer Aufeinanderfolge in einer kontinuierlichen Drehbewegung auswirken. Die Bauart der Schaltwerke ist aln sich bekannt (Abb. 5). Sie besitzen einen hin und her gedrehten Schaltteil 15 und zwischen demselben und der Achse 14 des betreffenden Kegelrades ein Walzengesperre 16, das bei der Bewegung des Schaltteiles 15 in einem Sinne die Bewegung auf die Radachse 14 überträgt, bei der Drehung des Schaltteiles 15 im entgegengesetzten Sinnie aber leer läuft.

Die Schaltteile 15 der vier Schaltwerke erhalten nun ihre Bewegung von dem Rande des Taumelringes 5. Zu diesem Zwecke sind sie durch Kuppelstangen 2σ mit vier radialen, um go° voneinander abstehenden Zapfen 21 des Gleitringes 6 des Taumelringes 5 verbunden/ wobei die Verbindung der Kuppelstangen 20 mit den Schaltteilen 15 wie auch mit den Gleitringzapfen 21 nach Art eines Kugelgelenkes bewerkstelligt ist. ,

Zwischen den Schaltwerken und dem Taumelring ist auf der treibenden Welle 1 ein mit derselben und dem Taumelring 5 umlaufender, axial verschiebbarer Steuerkörper 25 angeordnet. Im Innern desselben sitzen auf einem Querzapfen 26 der Welle 1 dies- und jenseits derselben zwei Zahnsegmente 27 (Abb. 2, 6, 7 und 8), die in zwei entsprechende Zahnsegrnente 28 auf dem Querzapfen 4 des Taumelringes S eingreifen. Eines der Zahnsegmentpaare 27, 28 ist in Abb. 9 herausgezeichnet. Die Zahnsegmente 27 besitzen auf der ihrer Verzahnung abgewendeten Seite je einen Zapfen 29, der in eine bogenförmige Steuernut 30 (Abb. 10) des Steuerkörpers 25 eingreift. Bei axialer Verschiebung des letzteren werden mittels der Steuernuten 30 auch während der Umdrehung des Steuerkörpers 25 die Zahnsegmente 27 zunächst in einem Sinne, dann im entgegengesetzten verschwenkt, währenddessen der Steuerkörper 25 sich vom Taumelring 5 je nach der gewünschten Geschwindigkeit immer mehr entfernt, was zur Folge hat, daß der Taumelring 5 mittels der Zahnsegmente 28 aus einer zur Umlaufachse senkrechten Stellung (Abb. 6) zunächst immer mehr in Schrägstellung zur Umlaufachse eingestellt (Abb. 7) und schließlich wieder in die ,senkrechte Stellung (Abb. 8) zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann dem Taumelring 5 jede gewünschte Schrägstellung bis zu einer bestimmten Grenze erteilt werden. Mit der Stärke der Neigung des Taumelringes 5 ändert sich die Größe des Hubes der Schaltwerke, denn während in der senkrechten Stellung des Taumelringes 5 die Schaltwerke keinen Antrieb erhalten, weil sich an den Kuppelstangen 20 keine schaltende Bewegung geltend macht, wird in der Schrägstellung des Taumelringes 5 nach Abb. 7 bei dessen Umdrehung in der später zu beschreibenden Weise auf die Schaltwerke eine S ehalt bewegung übertragen, die bei dieser Grenzstellung des Taumelringes am großten ist.

Die axiale Verschiebung des Steuerkörpers 25 kann von außen her mittels eines Gabelhebels 31 erfolgen, der bei 31^s drehbar gelagert ist und dessen Schenkel mittels der Icurzen Lenker 32 an radialen Zapfen 33 eines Gleitringes 34 angreifen, der in einer Umfangsrinne des Steuerkörpers 25 liegt. Die Zapfen 33 des Gleitringes 34 greifen zugleich in waagerechte bzw. zur Achse der Welle 1 parallele Führungsbahnen 34« des Gehäuses 3 zur Sicherung der axialen Führung des Steuerkörpers bei der Verschiebung desselben.

Neben dem Steuerkörper 25 befindet sich ein Zahnrad 3 5 für Direfctantrieb. Dieses ist auf einer hohlen Verlängerung 2" (Abb. 2) der zu treibenden Welle 2 befestigt, wobei

diese Verlängerung i^a zugleich in einem mittleren Ständer 36 auf einem Kugellager gelagert ist und dem inneren Ende der treibenden Welle ι mittels Kugellagern zur Lagerung dient. Dem Zahnrad 3 5 entspricht eine Innenverzahnung 37 am Steuerkörper 25, deren Zweck später ersichtlich wird.

Die Arbeitsweise des bis dahin beschriebenen Getriebes ist folgende:.

Bei der Stellung der Teile gemäß Abb. 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 überträgt keine Schaltbewegung auf die Schaltwerke.

Will man die zu treibende Welle 2 einrücken, so verschiebt man mittels des Gabelhebels 31 den Steuerkörper 25 in der Zeichnung nach rechts (Pfeil x, Abb. 1). Die Folge davon ist, daß mittels der bogenförmigen Steuernuten 30, deren einer Schenkel an den Zapfen 29 der Zahnsegmente 27 angreift, diese Zahnsegmente im Sinne der Uhrzeigerbewegung gedreht werden, wodurch mittels der Zahnsegmente 28 der Taumelring 5 aus der Leergangsstellung (Abb. 1 und 6) in Schrägstellung zur Umlaufachse eingestellt wird. Wird die Verschiebung des Steuerkörpers 25 so weit getrieben, daß die Zapfen 29 der Zahnsegmente 27 an die Wendestelle der bogenförmigen Steuernuten 30 gelangen, so nimmt der Taumelring 5 die größtmögliche Schrägstellung ein (Abb. 7). Für diese Stellung des Taumelringes sind die Arbeitsverhältnisse der Kuppelstangen 20 und der Schaltwerke in Abb. 13 bis 16 dargestellt. Gemäß Abb. 13 ist das vordere Schaltwerk ΐ2^Λ an der unteren Kuppelstange 20 mitten im Schalthub, das vordere Schaltwerk 12 an der oberen Kuppelstange am Beginn des Schalthubes, während das hintere Schaltwerk 12 an der oberen Kuppelstange 20 mitten im Leerhub, das hintere Schaltwerk i2^ß an der unteren Kuppelstange am Beginn des Leerganges steht. Nach einer Viertelumdrehung des Taumelringes nehmen die Teile die Stellung nach Abb. 14 ein, wo das vordere Schaltwerk 12 an der oberen Kuppelstange mitten im Schalthub, das vordere Schaltwerk Ι2^Λ an der unteren Kuppelstange am Beginn des Leerganges steht, während das hintere Schaltwerk 12 am Beginn des Schalthubes und das hintere Schaltwerk 12« mitten im Leergang steht. Nach einer weiteren Viertelumdrehung des Taumelringes (Abb. 15) befindet sich das vordere Schaltwerk¹12 am Beginn des Leerganges und das vordere Schaltwerk I2^a mitten im Leergang, während das hintere Schaltwerk 12 mitten im Schalthub und das hintere Schaltwerk 12⁰ am Beginn des Schalthubes steht. Nach einer weiteren Viertelumdrehung des Taumelringes (Abb. 16) s'teht das vordere Schaltwerk 12 mitten im Leergang und das vordere Schaltwerk 12« am Beginn des Schalthubes, während das hintere Schaltwerk 12 am Anfang des Leerganges und das hintere Schaltwerk ϊ2" mitten im Schalthub sich befindet. Die schaltenden bzw. auf Schaltung einsetzenden Schaltwerke mit den zugehörigen Kuppelstangen sind der Deutlichkeit halber durch starke Striche kenntlieh gemacht. Man erkennt aus diesen Abbildungen, daß von den zwei Schaltwerkpaaren jeweils ein Schaltwerk mit der Schaltung einsetzt, währenddessen ein anderes noch mitten im Schalthub steht, so daß sich die Schaltwerke paarweise vor Ende ihres Schalthubes ablösen und mithin der Schaltvorgang niemals unterbrochen wird. Der Taumelring 5 ist in diesen Abbildungen schematisch eingezeichnet. Die Bewegungsrichtungen der Kuppelstangen 20 sind durch Pfeile angedeutet. Bei Verfolgung dieser Bewegungsverhältnisse, hat man sich zu vergegenwärtigen, daß die vorderen Schaltwerke beim Schalten im entgegengesetzten Sinne zu den entsprechenden hinteren Schaltwerken arbeiten müssen, was durch die Pfeilrkhtungen der stark gezeichneten Kuppelstangen bestätigt wird, denn die vorderen Schaltwerke wirken auf das vordere, die hinteren auf das hintere, zu ersterem entgegengesetzt umlaufende Kegelrad 11. Man erhält auf diese Weise eine ununterbrochene, gleichsinnige Drehbewegung an der zu treibenden Welle 2, deren Geschwindigkeit von der Schrägstellung des Taumelringes abhängt, indem je nach der Schrägsitellung des Taumelringes 5 der Schalthub der Schaltwerke größer oder kleiner ausfällt.

Wird der Steuerkörper 2 5 weiter in der Richtung des Pfeiles χ verschoben, so wird der Taumelring 5 mittels der Zahnsegmente 27 allmählich wieder aufgerichtet, währenddessen der Steuerkörper 25 an seiner Innen^; verzahnung 3 7 mit dem Zahnrad 3 5 in Eingriff kommt und so eine direkte zwangsläufige Verbindung zwischen der treibenden Welle ι und der zu treibenden Welle 2 herstellt. Man hat dann den sogenannten Direktantrieb.

Eine Verschiebung des Steuerkörpers 25 in zum Pfeil χ entgegengesetzter Richtung läßt die Bewegungsvorgänge an der zu treibenden Welle 2 in umgekehrter Reihenfolge vom Direktantrieb über einen allmählichen Geschwindigkeitswechsel bis zum Stillstand, wenn der Taumelring 5 wieder in die Stellung gemäß Abb. 6 zurückgelangt ist, vonstatten gehen. Durch Verschiebung des Steuerkörpers 25 kann man so an der Welle 2 jede beliebige Geschwindigkeit zwischen Null und der Geschwindigkeit der treibenden Welle er-

zielen. Der Wechsel von. 'einer Geschwindigkeit auf eine andere erfolgt dabei stoßlos. Erforderlichenfalls kann mittels einer Stellvorrichtung· der Steuerkörper 25 in der einen oder anderen Stellung festgelegt werden.

Man hat "bis jetzt für die Welle 2 nur einen Drehsinn angenommen. Um für gewisse Fälle die Drehrichtung der Welle 2 umkehren zu können, sind die Schaltwerkpaare 12,12° in der aus Abb. 11 und 12 ersichtlichen Weise mit von außen drehbaren Umstellaternen 40 versehen, die mit Ausnehmungen oder Laternenöffnungen 41 zur losen; Aufnahme der Gesperrwalzen 16 versehen sind, so daß man durch Drehen dieser Laternen 40 in dem einen oder anderen Sinne die Gesperrwalzen 16 in verschiedener Lage zu den Klexnmflächen 14« der Räderachse 14 einstellen kann, so daß die Gesperrwalzen .entweder in dem einen oder dem anderen Drehsinne klemmend und daher schaltend wirken. Die Laternen 40 sind mit Zahnrädern 42 (Abb. 1 und 5) ausgestattet; mittels eines Schlüssels 43 können zwei Zahnstangen 44 mit diesen Zahnrädern 42 in Eingriff gebracht und zur Drehung derselben verschoben werden. Die Drehung der Zahnräder 42 ist eine beschränkte, gerade genügend, um die Umstellung der Gesperrwalzen 16 mittels der Laternen 40 herbeizufühpen.

Statt dieser Schaltwerkumsteuiervorrichtung könnte man dem Hauptrad 10 des gegenläufigen Kegelrädergetriebes ein gleichachsiges Gegemhauptrad zuordnen und diese beid'en Haupträder auf der Welle 2 axial verschiebbar lagern, derart, daß statt des Hauptrades ι ο jenes Gegenhauptrad mit den Rädern 11 in Eingriff gebracht (Bewegungsumkehr) oder aber beide Haupträder mit den Rädern 11 außer Eingriff gehalten werden können (Leerlauf).

Das Getriebe läuft in einem. Ölbad, so daß man bei geschlossenem GeMuse einen geräuschlosen Gang erhält.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   t. Geschwindigkeitswechselgetriebe mit 'einem auf der treibenden Welle in seiner Neigung verstellbaren Taumelring, welcher mit wechselweise schaltenden, im Schaltvorgang vor Ende des Schalthubes sich ablösenden Schaltwerken verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taumelring (5) durch einen mit ihm zwangsläufig umlaufenden, von außen her axial verschiebbaren Steuerkörper (25) mittels einer Kurvenbahn (30) und eines Zahngetriebes (27,28) derart verschwenkbar ist, daß er in der ersten Halfter der Vierschiebung des Steuerkörpers (25) aus einer zur Welle senkrechten Stellung in allmählich zunehmende Schrägstellung zur Umlaufachse behufs Geschwindigkeitssteigerung übergeführt wird und während der zweiten Hälfte der Verschiebung, währenddessen der Steuerkörper (25) sich mit einem Zahnrad (35) auf der zu treibenden Welle (2) für Direktantrieb kuppelt, wieder in die senkrechte Stellung zur Ausschaltung der Schaltwerke zurückgebracht wird.
2. 2. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (25) zwei Hubbahnen (30) zur Einwirkung auf seitlich an der treibenden Welle (1) drehbar sitzende Zahnsegment« (27) aufweist, die mit entsprechenden Zahnsegmenten (28) des Taumelringes (5) in Eingriff stehen.
3. 3. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der treibenden WeBe (1) drehbare Steuerkörper (25) mittels eines zu seiner Verschiebung dienenden Gleitringes (34) in zur Wellenachse parallelen Geradführungen (34^β) geführt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen