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Selbsttätiges Wechselgetriebe.
Die Erfindung betrifft ein selbsttätiges Wechselgetriebe, bei dem die Antriebswelle mit der angetriebenen oder Widerstandswelle durch ein elastisches Glied verbunden ist, das mit einem Ende an der Kurbelwelle der Antriebswelle und mit dem andern Ende an einem Klinkenhalter befestigt ist, dessen Klinke in die Verzahnung eines Schaltrades eingreift. Wird nun hiebei die Kraft des elastischen Gliedes so bemessen, dass sie grösser ist als der geringste von der Widerstandswelle gebotene Widerstand, so ist es klar, dass die Antriebswelle die Mitnehmerklinke der Wiederstandswelle mit seiner vollen Geschwindigkeit mitnehmen wird, da das elastische Glied in diesem Fall genau so wirkt, als wäre es ein starres Glied, welches die Kraft mit dem Widerstand verbindet.
Die Wideistandswelle dicht sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Kraftwelle ; dieses entspricht demnach der direkten Kupplung.
Steigt nun der Widerstand so, dass dessen Wert grösser wird als die Klaft, welche nötig ist, um das elastische Glied zu spannen, so wird die Antriebswelle dieses Glied spannen. Die Widerstandswelle wird erst dann mitgenommen, wenn die von dem gespannten elastischen Glied ausgeübte Kraft grösser ist als der Widerstand ; es entsteht hiemit eine Verzögerung in der Bewegung der Widerstandswelle zur Kraftwelle, und diese Verzögerung wird um so grösser sein, je grösser der Widerstand selbst ist, so dass die Geschwindigkeit der Widerstandswelle mit zunehmendem Widerstand allmählich kleiner wird.
Wenn die Kraftmaschinenwelle aus ihrem oberen toten Punkt zum unteren toten Punkt angelangt ist, so würde sie bestrebt sein, die Widerstandswelle in entgegengesetzter Richtung mitzunehmen, was nun wegen des einseitigen Mitnehmers unmöglich ist, aber der zweite Teil der Drehung der Kurbelwelle wird dazu benutzt, um der Kraftmaschine die Kraft zurückzuerstatten, die sie in dem ersten Teil der Drehung der Kurbelwelle entwickelt hatte, um das elastische Glied zu spannen, u. zw. geschieht das durch einen beliebigen mechanischen Kunstgriff, durch welchen es möglich ist, die Kraftmaschine mit dem elastischen Glied so zu verbinden, dass die Entspannung des elastischen Gliedes ihre Wirkung zu derjenigen der Kraftmaschine summiert.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform dieser Vorrichtung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 ein Längsschnitt durch das Getriebe.
A ist eine Kurbelwelle oder ein Exzenter, das mit der Kraftmasehinenwelle fest verbunden ist.
B bezeichnet einen durch eine Feder oder ein sonstiges elastisches Glied gebildeten ausziehbaren Lenker. 0 ist ein mit der Last bzw. dem Widerstand fest verbundenes Schaltrad oder sonstige Klinken Vorrichtung. 4 ist ein Gehäuse, welches innen mit einem festen als Spenkranz ausgebildeten Zahnkranz D oder einer sonstigen beliebigen Klinkenvorriehtung versehen ist, deren wirksame Glieder in entgegengesetzter Richtung wie die des Rades C angeordnet sind. E ist ein Schuh mit zwei Klinken e1 und e oder einer sonstigen beliebigen Klinkenvorrichtung, die in zwei entgegengesetzten Richtungen, u. zw. in der einen mit dem Kranz D und in der andern mit dem Schaltrad C, eingreift.
F ist ein Bügel, der den Schuh E trägt und auf der Kurbelwelle lose sitzt.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende : Wird die Kurbelwelle A z. B. vom oberen toten Punkt aus in Bewegung gesetzt, so ist sie bestrebt, das Schaltrad C durch die Klinke e2 in demselben Sinn mitzunehmen.
Wenn nun die Last sehr gross ist und sich dem höchsten Wert nähert, so wird der ausziehbare Lenker B länger, so dass er auf das mit dem Widerstand fest verbundene Schaltrad C ein immer grösser
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werdendes Drehmoment überträgt, und die Bewegung des Schaltrades, d. h. die Zeit, während welcher dasselbe von der Kurbelwelle mitgenommen wird, wird entsprechend dem zu überwindenden Widerstand länger oder kürzer sein.
Es ist klar, dass hiebei die von der Kraftmaschine während der ersten halben Umdrehung zu leistende Kraft immer grösser wird, wenn die Kurbelwelle aber gegen das Schaltrad eine Voreilung von einer halben Umdrehung und in bezug auf dasselbe ihren unteren toten Punkt erreicht hat, so wird die Lenkerfeder gespannt sein und eine gewisse Energiemenge besitzen. Der Wert dieser Energie stellt die von der Kraftmaschine im Augenblick, wo der Widerstand am grössten ist, zu leistende Mehrkraft dar. Damit die Kraftmaschine ihren normalen Betrieb beibehalten kann, ist es nötig, dass derselben die in der Feder des Lenkers aufgespeicherte zusätzliche Kraft zurückerstattet wird.
Die Zurückerstattung dieser Energie erfolgt nun während der zweiten halben Umdrehung auf ganz natürliche Weise wie folgt : Nachdem die Kurbelwelle den unteren toten Punkt überschritten hat, ändert sich die Richtung der Neigung des Lenkers, der nunmehr bestrebt ist, den Schuh E in zur Drehrichtung der Kraftmaschine, entgegengesetzter Richtung mitzunehmen, jedoch wird der Schuh durch die in den Sperr- kranz des Gehäuses eingreifende Klinke festgehalten, und die sich entspannende Feder hilft der Kraftmaschine der dadurch die aufgespeicherte Energie zurückerstattet wird.
Wenn der Widerstand in der Nähe des geringsten Wertes liegt und der ausziehbare Lenker also keine Verlängerung erleidet, so dreht sich das mit der Last fest verbundene Schaltrad mit derselben Geschwindigkeit wie die Kurbelwelle der Kraftmaschine, es entsteht somit keine Übersetzung der Bewegung und man erzielt also eine vollkommene direkte Kupplung.
Es liegt auf der Hand, dass eine unendlich abgestufte Skala von Geschwindigkeiten zwischen diesen beiden äussersten Grenzen möglich ist.
Beim Vorhergehenden wurde stets angenommen, dass zwischen Kraft und Widerstand nur ein Mitnehmerglied vorhanden sei ; in Wirklichkeit aber werden, um die Kräfte auszugleichen, mehrere, vorzugsweise drei solche Glieder vorgesehen.