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Vorrichtung zur selbsttätigen Änderung der Geschwindigkeit von Motorfahrzeugen, 'Hebezeugen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zum Antrieb einer Welle oder zweier verschiedener Wellen und kann bei Kraftwagen, Strassenbahnwagen, Kranen und andern Maschinen, bei welchen ein Wechsel zwischen den Geschwindigkeiten der angetriebenen Wellen zu der antreibenden Welle eintritt, verwendet werden.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Getriebe besteht im wesentlichen aus einer Schnecke, deren verschiedenartige Gewinde zusammenhängen und zunehmende Steigung haben und welche mit einem Schneckenrad zusammenwirkt, dessen Zähne an ihren Enden abgerundet sind und durch Federn nach auswärts gegen die Schnecke gepresst werden. Das Gewinde der Schnecke kann ununterbrochen und gleichmässig ansteigen oder es kann aus einer Reihe von Zonen bestehen, von welchen jede in sich gleichmässig ist, jedoch steilere Gewinde als die vorhergehende hat. Der Zusammenhang wird durch Gewinde hergestellt, welche zwischen den Zonen eingefügt sind und die Zonen miteinander verbinden.
In letzterem Falle sichern die eingefügten Gewinde, dass der Übergang des Eingriffes zwischen Schnecke und Rad von den Gewinden niederer Steigung zu denen höherer und umgekehrt sachte stattfindet. Ein Teil der Schnecke kann mit einer Zone unwirksamer Zähne ausgebildet sein und eine neutrale Zone bilden, und wenn eine Rückbewegung erforderlich ist, kann überdies eine Zone mit Gewinden entgegengesetzter Steigung angeordnet sein. Die neutrale Zone wird in diesem Falle zwischen den letzteren und den zuerst genannten zusammenhängenden Gewinden liegen. Eine strenge Gleichmässigkeit der Steigung ist nicht nötig, mit Rücksicht auf die nachgiebige Beschaffenheit der Schneckenradzähne.
Um es zu ermöglichen, die jeweils erforderliche Steigung zu verwenden, ist die Schnecke auf einer Welle gleitbar und kann durch einen Hebel od. dgl. in einer oder beiden Richtungen gegen eine Spiralfeder oder deren mehrere gedrückt werden. Wenn die Drehkraft (Drehmoment) auf die Schnecke sieh ändert, stellt die Feder die Schnecke zu dem Schneckenrad wieder so ein, dass ihre Stellung der Belastung entspricht.
Die Erfindung eignet sich zum Antrieb von Kraft-und Strassenbahnwagen und kann auch bei Kranen und sonstigen Maschinen Verwendung finden, bei welchen ein Wechsel in der Geschwindigkeit der Antriebswelle in Anpassung an die Belastung bzw., wie bei Kraftfahrzeugen und Strassenbahnwagen, an die Steigung der Fahrbahn erwünscht ist.
Auf der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt eines für Kraftwagen geeigneten Getriebes, Fig. 2 einen Querschnitt desselben, Fig. 3 eine Abwicklung eines Teiles der für den Antrieb dienenden Zone einer Schnecke gemäss der Erfindung, wie sie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt, Fig. 5 einen Längsschnitt einer andern Ausführungsform.
Bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 ist ein Zylinder 1, welcher die Schnecke trägt, auf der Antriebswelle 2 durch speichenradähnliche Endstücke gleitbar, aber nicht drehbar angebracht. Das linke dieser Endstücke ist mit einer Muffe 2a : verbunden, welche durch einen Fusshebel oder ein anderes nicht sichtbares Mittel auf der Welle 2 verschoben werden kann.
Die Endstücke enthalten eine zentrale Nabe mit vier Radialarmen la, welche an ihren Enden mit dem Zylinder starr verbunden sind. Eine Nabe 17 ist auf der Welle 2 befestigt und hat vier Radialarme,
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welche in Längsglieder oder Stützen 16. übergehen und zwischen den Armen la liegen, $0'dass, eine relative (gegenseitige) axiale Verschiebung zwischen der Schnecke und den Stutzen möglich ist. Das eine Ende jeder dieser Stützen 16 hat eine Klauenform und bildet in Zusammenwirkung mit einer im wesentlichen ähnlich geformten, verstellbaren Platte¯ am andern Ende der Stützen ein Widerlager für eine Schraubenfeder 7, welche um die Stützen 16 angeordnet ist.
Die Spannung der Feder kann durch Drehung der Bolzen 8, wodurch die ldauenartigen Platten in der einen oder andern Richtung verstellt werden, geändert werden.
Die Schnecke auf dem Zylinderteil treibt zwei Schneckenräder 3, welche mit Wellen 4, 4 starr verbunden sind und auf Kugellagern laufen. Die Räder 3,3 besitzen Zähne. J, welche Kolbenform haben und durch Federn 6 nach'auswärts gegen die Schnecke gedrückt werden. Die Räder werden gleichzeitig, aber voneinander unabhängig durch die Schnecke angetrieben.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die ununterbrochene Schnecke rechtsgängig und in zwei Zonen geteilt, u. zw. den zwischen den strichpunktierten Linien 9 und 10 liegeirden Teil, der die Antriebszone bildet und ein zusammenhängendes Gewinde mit verschiedener Ganghöhe hat und dessen Steigung kon-
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der eine neutrale Zone bildet. Rechts von der Linie 12 ist zwischen dieser Linie und der Linie 13 ein Linksgewinde für die Rückbewegung oder die Rückwärtsfahrt angeordnet.
Der neutrale Teil des Gewindes ist von konstanter Steigung, und die Flächen der Gewindegänge sind so geformt, dass sie für den Antrieb unwirksam sind, indem die Zähne 5 infolge ihrer abgerundeten Enden über die geneigten Flächen der Schraubennuten gelangen und gegen ihre Federn zurückgedrückt werden, ohne in den Rädern 3 eine Bewegung hervorzurufen, wenn die Schnecke in der neutralen Stellung, die durch die Linien 11, 11 angedeutet wird, gedreht wird,
Die Gewinde in der neutralen Zone sind demnach für den Antrieb unwirksam. Ihre Funktion ist vielmehr die, die Maschine für die Bremsung des Fahrzeuges benutzen zu können, wenn das Getriebe in der Ausserantriebsstellung ist.
Die Zähne der Schnecke zwischen den Linien 10 und 1.'2 sind an ihren rechten Seiten steil, um einen Druck auszuüben und die Bremswirkung hervorzurufen.
Durch Verschiebung der Muffe 2a nach rechts und hiedurch bewirkter Verschiebung der Schnecke 1 hebt die neutrale Zone der Schnecke die Zähne aus, und diese greifen in das steile Ende der antreibenden Zone ein, deren Gewinde die Kolbenzähne nicht untätig (unwirksam) zurückdrücken, so dass die Kolben den Druck des Schneckenrades auf die Schnecke übertragen. Dadurch wird die Schnecke nach rechts verschoben, wodurch wieder die Arme la die Feder 7 aufziehen"und eine weitere Bewegung nach der rechten Seite der Schnecken gegen den Druck der Feder erfolgt, wobei die linken Enden der. Stützen 16 durch die Räume zwischen den Armen 1a hindurchgehen.
Die fortgesetzte Rechtsbewegung der Schnecke zwingt die Kolben in. die flacheren Gewinde einzugreifen, so dass schliesslich die Triebkraft der Schnecke diejenige des Rades überwältigt und das Fahrzeug sich vorwärts bewegt. Wenn die Geschwindigkeit steigt, wird der Druck kleiner und die Schnecke bewegt sich unter der Wirkung der Feder nach links, was wieder die Geschwindigkeit steigert, bis ein von der Ladung abhängender Gleichgewichtszustand erreicht ist und einen Ausgleich zwischen der Neigung der Strasse und der Geschwindigkeit der Maschine schafft.
Wenn der zylindrische Teil aus der neutralen Stellung nach links bewegt wird, wird die die entgegengesetzte Steigung habende Zone mit dem Schneckenrad in Eingriff gebracht. Entsprechend der Steigung der Gewinde in. diesem Teil, werden die Schneckenräder wieder gedreht, jedoch in entgegengesetzter Richtung.
Die Schraubenräder 3,3 werden durch die Schnecke 1 unabhängig voneinander angetrieben und können mit verschiedenen Geschwindigkeiten laufen, wodurch die (Differenzial-) Ausgleichsbewegung, wie sie für die Antriebsräder von Kraftfahrzeugen erforderlich ist, herbeigeführt ist. Wenn z. B. das Fahrzeug um eine Ecke fährt, wird ein Schneckenrad 3 sich schneller drehen als das andere, und seine Kolben werden sich auf den geneigten Flächen der Gewinde hinaufbewegen und dadurch gegen ihre Federn zurückgedrückt werden.
Die Schneckenräder. 3, 3 müssen mit den Antriebsrädern nicht unmittelbar verbunden sein, die
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Die Vorrichtung ist einfach und leicht zu handhaben. Für Motor (Kraft) räder ist nur ein Schneckenrad 3 erforderlich.
In den Fig. 4 und 5 sind für die übereinstimmenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie in den Fig. 1 und 2, und das in ersteren dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, dass die Räder 3, 3 mit den zugehörigen Achsen 4 durch auf diesen Achsen aufgekeilte Reibungsscheiben. M verbunden und dass zwei Spiralfedern 7,7 verwendet werden, um unter Vermittlung von Kugellagern die Schnecke zu verschieben, welche keine Rückfahrtzone aufweist und durch die Welle 2 nach einer der beiden Richtungen angetrieben werden und die Räder 3 entsprechend treiben soll. Um dies zu ermöglichen und für die.
Schneeke eine neutrale Stellung zu schaffen, sind die treibenden (steileren) Ftanken der Gewindeflächen links v. on der Linie 10
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des Gewindes zum Antrieb in der der andern entgegengesetzten Richtung geeignet, welche andere Hälfte dann eine neutrale Zone für die erste Hälfte für die Antriebsrichtung dieser Hälfte bildet.
Angenommen, die Welle 2 hätte die Schnecke im Sinne des Pfeiles (Fig. 5) zu drehen, so werden, die weniger steilen Flächen der Schraubenwindungen zwischen den Linien 9 und 10 gegen die Kolben 5 drücken und sie nach einwärts pressen, ohne das Rad 3 zu drehen. Wird nun die Schnecke durch einen Fusshebel od. dgl. so bewegt, dass der Anfang des Schneckengewindes zwischen den Linien 10-11 zur Wirkung kommt, so werden die steileren Flächen sich gegen die Zähne lehnen und hiedurch das Rad 3 drehen. Bei der Rückbewegung der Antriebswelle tritt das Umgekehrte ein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Teil des Gewindes zwischen den Linien 9 und 10 von gleicher Steigung, während der Teil zwischen den Linien 10 und 11 von einer sich gleichmässig verändernden Steigung ist.
Eine zu- sätzliche Windung ist bei 18 vorgesehen, um den Antrieb in dem letzten Teil der Schnecke zusammenhängend zu machen.
Mit dem hier beschriebenen Wechselgetriebe kann man den Motor mit seiner normalen Geschwindigkeit laufen lassen, die Leistung des Fahrzeuges, sei es nun ein Kraftwagen, Kraftrad oder Strassenbahnwagen, wird sich der Steigung der Strasse infolge der selbsttätigen Verschiebung der Schnecke längs ihrer Welle anpassen. Das Getriebe kann als Bremse verwendet werden, wie durch Unterbrechung des Zündstromes der Verbrennungsmaschine, welche die Welle 2 antreibt, wobei aus der bekannten Bremswirkung der Maschine Nutzen gezogen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur selbsttätigen Änderung der Geschwindigkeit von Motorfahrzeugen, Hebezeugen u.'dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Geschwindigkeit von der Motorachse auf die angetriebene Achse unter Einwirkung einer Schnecke mit zusammenhängenden Gewinden verschiedener
Ganghöhe erfolgt.