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Schaltwerksgetriebe.
Es sind bereits Schaltwerksgetriebe bekannt, bei denen von einer Exzenter-oder Nockenacheibe aus eine Anzahl von Treibwellen schrittweise bewegt wird, die wiederum mit einer getriebenen Welle in Eingriff stehen und diese ununterbrochen bewegen, wobei durch Änderung der Exzentrizität oder der Kurvenform der treibenden Welle das Übersetzungsverhältnis geändert wird. Bei den Getrieben dieser Art wird gewöhnlich die Bewegung von der treibenden Welle mit Hilfe der erwähnten Exzenter oder Nocken durch Pleuelstangen oder Kurbeln auf die Treibwellen übertragen. Infolgedessen ergab sieh zunächst eine Beschränkung des Übersetzungsverhältnisses, weil dieses von dem Verhältnis der
Länge der Schwinge oder Pleuelstange von der Kurbellinge abhängig ist.
Ausserdem wirken diese
Getriebe stossweise, so dass die Bewegung der getriebenen Welle keine gleichmässige, sondern eine ungleichförmige ist.
Man hat daher schon vorgeschlagen, die Übertragung der Bewegung von der treibenden Welle auf die Zwischenwelle durch Vermittlung von biegsamen Zuggliedern erfolgen zu lassen, auf die auf der einen Seite durch Drehung der treibenden Welle ein absatzweiser Zug ausgeübt wird und deren andere
Enden um mit den Zwischenwellen zu kuppelnde Scheiben, Trommeln od. dgl. herumgelegt sind.
Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist nun, bei Getrieben der letzterwähnten Art eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses in beliebigen Grenzen sowohl während des Stillstandes als auch während des Betriebes in einfacher und betriebssicherer Weise zu ermöglichen, u. zw. wird dieser
Zweck in der Hauptsache dadurch erreicht, dass der Zug auf die Zugglieder durch ein von der treibenden
Welle angetriebenes Exzenter mit einstellbarer Exzentrizität übertragen wird, dessen Exzenterzapfen mit einer oder mehreren Exzenterscheiben versehen ist, die exzentrisch in mit der antreibenden Welle verbundenen Umhufskörpern gelagert sind und innen gedreht werden können, so dass dadurch eine
Verschiebung der Achsen des Exzenterzapfens und der treibenden Welle gegeneinander in radialer Rich- tung stattfindet.
Die Drehung der mit dem Exzenterzapfen verbundenen Exzenterscheiben erfolgt hiebei vorzugsweise durch ein Schnecken-oder Schraubenradgetriebe, dessen einer Teil an der treibenden und dessen anderer Teil an der Exzenterscheibe angeordnet ist und welches mit einem Differentialgetriebe in Verbindung steht, dessen während des Umlaufs der Welle feststehender Teil von Hand gedreht werden kann.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, eine gleichmässige Bewegungsübertragung von der treiben- den auf die getriebene Welle des Getriebes dadurch zu ermöglichen, dass die von den an dem Exzenter. zapfen angreifenden Zuggliedern umfassten Teile der auf den Zwischenwellen sitzenden Scheiben, Trom- meln od. dgl. derart kurvenförmig gestaltet sind, dass unabhängig von der jeweiligen Zuggesehwindig- keit eine gleichförmige Drehung der Zwischenwelle erfolgt.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsfonn der Erfindung, u. zw. ist Fig. 1 ein
Querschnitt durch das Getriebe in Richtung der Linie A- B der Fig. 2, Fig. 2 ist ein Schnitt durch Fig. 1 in Richtung der Linie GX, Fig. 3 zeigt schematisch den Antrieb bei verschiedener Exzenterstelluag und Fig. 4 ist eine vergleichende Darstellung der Charakteristik des neuen Getriebes im Gegensatz zu den bekannten Kurbelgetrieben.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist 1 das Gehäuse des Getriebes, welches mit Hilfe des Fusses 2 in beliebiger Weise an dem Fussboden oder an der Wand befestigt werden kann. Das Gehäuse besteht, wie aus Fig. 2 zu sehen ist, im wesentlichen aus einem mittleren Teil 1 und zwei Deckeln b und fe.
In dem Deckel J'c des Gehäuses ist eine Antriebswelle. ? gelagert, deren aus dem Gehäuse herausragendes Ende eine Riemenscheibe Ja trägt. An dem inneren Ende der Welle 3 ist eine Trommel oder
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verbunden ist. Der Körper 4 ist mittels Rollenlagern 5 in einer senkrechten Zwischenwand 6 d (s
Gehäuses 1 gelagert. Vorzugsweise ist diesem Körper 4 entsprechend in dem Gehäuse ein in gleicher Weiss ausgebildeter scheibenförmiger Körper 4' so angeordnet, dass zwischen den beiden Körpern 4 und 4'ein Zwischenraum vorhanden ist.
Der Körper 4'ist in entsprechender Weise wie der Körper 4 in einer senkrechten Wand 6'des Gehäuseteiles 1a mittels Rollenlagern 5'gelagert und wird mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit, mit welcher die Welle J den Körper 4 treibt, angetrieben, so dass also die beiden Körper 4 und 4' synchron umlaufen. In den beiden Körpern 4 und 4' sind je ein Exzenter 7 bzw. 7'gelagerte, die durch eine Welle 8 miteinander verbunden sind.
Die beiden Exzenter 7. 7'besitzen an ihrem Umfang einen Schneckenkranz 9, mit welchem je eine in dem Körper 4 bzw. 4'gelagerte Schnecke 10 in Eingriff steht, so dass man durch Drehen der Sehneeken 10 die Exzenter 7. 7'innerhalb der Körper 4 bzw. 4'drehen und dadurch den radialen Abstand der Mittellinie der Welle S von der Drehaehse der Welle 3 einstellen kann. Zum Zwecke der Drehung ist an dem einen Ende der in dem Körper 4 bzw. 4'gelagerten Schneckenwelle 11 ein Kegelrad 12 befestigt (Fig. 1), welches mit einer seitlich an einen Zahnkranz 1. vorgesehenen Kegelradverzahnung. M in Eingriff steht.
Der Zahnkranz 73 ist auf einem auf dem Körper 4 fest angeordneten, abgestuften Hohlzylinder 15 drehbar gelagert und an seinem äusseren Umfang mit einer Stirnradverzahnung 16 versehen, mit welcher eine Anzahl über den Umfang verteilt angeordneter Zahnräder 17 in Eingriff steht. Die Achsen M dieser Zahnräder sind in einem Ring 19 gelagert, welcher lose drehbar auf dem abgestuften Hohlzylinder 15 sitzt, und tragen an ihrem zweiten Ende ein weiteres Zahnrad 20, welches mit einem an dem äusseren Umfang des Hohlzylinders 15 vor- gesehenen Zahnkranz 21 in Eingriff steht. Ferner kämmen die erwähnten Zahnräder 20 noch mit einem feststehenden Zahnkranz 22.
Die beiden Zahnkränze 22 sind in dem Deckelteil 1 (6 bzw. an einer senk- rechten Wands des mittleren Gehäuseteiles la gelagert und durch Verschraubung oder auf andere geeignete Weise gesichert. Um die Zahnräder 17 ist noch ein Zahnkranz 25 gelegt, der Aussen- und Innen- verzahnung aufweist. Die Innenverzahnung greift in die Zahnräder 17 ein, während die Aussenverzahnung der beiden Zahnkränze 25 mit je einem Zahnrad 26 in Eingriff steht, deren gemeinsame Achse 27 in 'der senkrechten Wandung 2J des Gehäuseteiles la und dem Deckelteil 1c drehbar gelagert ist und an ihrem aus dem Gehäuse herausragenden Ende ein Handrad : 29 trägt, mit dem sie gedreht werden kann.
Auf der Welle 8 sitzen zwei Scheiben 30, 31, die durch eine Anzahl, im vorliegenden Falle sechs.
. Zapfen 32 miteinander verbunden sind. Auf den Zapfen. 32 sind exzentrische Rollen oder Scheiben
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(Fig. 1), so dass durch Ziehen an den Bändern 34 die Scheiben 3-5 in Umdrehung versetzt werden. Neben den Scheiben 35 sind auf der gleichen Achse sitzende Scheiben : 11 vorgesehen. u. zw. sind diese Scheiben abwechselnd an der einen und ändern Seite der Scheiben 35 angcordnet. Um die Scheiben 37 sind Ketten oder Bänder 38 herumgelegt, die aus zwei durch eine Feder. 39 miteinander verbundenen Teilen bestehen und die freien Enden der Ketten 38 sind an je einer Scheibe : 15 befestigt.
Vorzugsweise wählt man etwas voneinander entfernt liegende Scheiben 35 zur Verbindung miteinander und zu diesem Zweck ist bei der dargestellten Ausführungsform die Anordnung so getroffen, dass jede der um die neben den Scheiben ; JJ vorgesehenen Scheiben 37 herumgelegíen Ketten. 38 an dem einen Ende mit der darauffolgenden Scheibe 33. an dem-andern Ende jedoch mit der zweitnäcÌ1sten Scheibe. 35 verbunden ist, so dass also die Enden der Ketten 38 an einander diametral gegenüberliegenden Scheiben 35 befestigt sind.
Die Ketten 3S haben den Zweck, die Bänder. 34 gespannt zu halten bzw. die Scheiben 35, die dureh die Bänder 34 in der einen Richtung gedreht werden, beim Nachlassen des Zuges der Bänder. 34 in die Anfangslage zurückzudrehen.
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laufen, ist nicht zylindrisch, vielmehr sind die Scheiben 35, wie insbesondere aus Fig.
3 hervorgeht, mit einer kurvenförmig gestalteten Oberfläche 40 versehen, welche den Zweck hat, die von der Exzenterwelle 8 durch die Bänder 34 auf die Scheiben 35 übertragene Drehbewegung so zu gestalten, dass beim Ab-und Auflaufen der Bänder 34, welche vorzugsweise aus Stahl hergestellt sind, der betreffenden Scheibe 35 eine gleichförmige Drehbewegung erteilt wird, obwohl ja infolge der exzentrischen Bewegung der Welle 8 der Angriffspunkt der Bänder 34 an der Exzenterwelle 8 eine ungleichförmige Bewegung in radialer Bewegung ausführt.
Hindurch soll eine Gleichförmigkeit der Drehbewegung der Scheiben ; J5 mindestens während derjenigen Zeit erzielt werden, in welcher die Übertragung der Bewegung von jeder Scheibe 35 auf die getriebene Welle in der noch anzugebenden Weise erfolgt. Die Scheiben 33 sind nach Art von Büchsen ausgebildet und unter Zwischenschaltung von Kugeln, Walzen oder ähnlichen Körpern 41 in der bei Freilaufkupplungen bekannten Weise auf den Achsen 36 gelagert. Die Walzen.
Kugeln od. dgl. liegen einerseits gegen die Achse 36 an, anderseits legen sie sich gegen exzentrische Flächen 42 an der Innenseite der büchsenförmigen Scheiben 35, so dass bei der Drehung in der einen Richtung, nämlich in derjenigen, in welcher durch die Bänder 34 ein Zug auf die Scheiben 33 ausgeübt wird, diese mit der Achse 36 gekuppelt sind, während bei der Drehung in umgekehrter Richtung die Scheiben 33 freilaufen
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und die Achsen 36 stehen bleiben.
Man kann bei der Formung der Kurvenflächen 4ss diese so gestalten, dass während der Zeit, in welcher die Kupplung durch die Kupplungskörper 41 erfolgt, die Bewegung der Scheiben 35 eine rasche ist, um die Kupplung in kurzer Zeit herbeizuführen. Auf den Achsen 36 sitzen Zahnräder 43 (Fig. 2), welche rings um ein Zahnrad 44 angeordnet sind und mit diesem Zahnrad kämmen.
Das Zahnrad 44 sitzt innerhalb des Deckelteiles 1 b des Gehäuses 1 auf dem Ende der als Hohlwelle ausgebildeten angetriebenen Welle 45, die an ihrem äusseren Ende einen Kupplungsflansch 46 trägt.
Innerhalb der Hohlwelle 45 ist eine mit dem das Exzenter 7'umschliessenden Körper 4'fest verbundene oder aus einem Stuck bestehende Achse 47 angeordnet.
Die Arbeitsweise des Getriebes ist folgende : Sobald die Welle 8 exzentrisch zu der treibenden Welle 3 steht, findet beim Umlauf der Welle 3 infolge der exzentrischen Bewegung der Welle 8 ein Ziehen bzw. Nachlassen der Bänder 34 statt. Beim jedesmaligen Ziehen werden die Scheiben 35 gedreht, mit der zugehörigen Achse oder Zwischenwelle. ; 6 gekuppelt und dadurch unter Vermittlung der Zahnräder 43 eine Drehbewegung auf das Zahnrad 44 und die Welle 45 übertragen. Während des zweiten Teiles der Exzenterbewegung, bei welcher die Bänder. 34 nachgelassen werden, werden die Scheiben 35 durch die Federn 39 und die Ketten 3. S in umgekehrter Richtung gedreht, wobei sie sieh von den Achsen 36 entkuppeln, um in ihre Anfangslage zurückzukehren.
Durch die Anordnung einer Anzahl, z. B. sechs, Scheiben 35 erfolgt jederzeit ein Antrieb durch eine Anzahl von Zahnrädern 43, und da es durch die Ausgestaltung der Kurvenflächen 40 möglich ist, den Zahnrädern 43, so lange sie das Zahnrad 44 treiben, eine gleichförmige Umdrehungsgeschwindigkeit zu geben, so ergibt sich auch eine vollkommene Gleichförmigkeit der Umdrehung dc-r getriebenen Welle 45.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen der treibenden Welle 3 und der getriebenen Welle 45 kann durch Einstellung der Exzentrizität der Welle 8 gegenüber der Welle 3 geregelt werden. Die Wirkungweise der bereits oben beschriebenen Einstellvorrichtung ist folgende : Während des Umlaufes der Welle 3 ist der Körper 4 mit dem die Welle 8 tragenden Exzenter 7 fest gekuppelt, da ja zwischen der in dem Körper 4 gelagerten Sehneeke 10 und der Sehneekenradverzahnung des Exzenters 7 Selbsthemmung vorhanden ist. In entsprechender Weise ist auch der Körper 4'mit der Welle 8 gekuppelt, so dass die beiden Körper 4, 4'synchron umlaufen.
Da die Sehneekenwellen 11 durch das an ihrem Ende befestigte Kegelrad 12 mit der Kegelradverzahimng 14 des Zahnkranzes 13 in Eingriff stehen, wird der Zahnkranz 13 dadurch gewissermassen mit dem Träger 4 bzw. 4'gekuppelt, läuft also ebenfalls, u. zw. mit der gleichen Geschwindigkeit um. Die Stirnradverzahnung 16 des Zahnkranzes 13 setzt demnach bei der Drehung die mit ihr in Eingriff stehenden Zahnräder 17 in Umdrehung. Da die Zahnräder 17 mit dem gewöhnlich still stehenden Doppelzahnkranz 25 in Eingriff stehen, müssen sie sich zwischen diesem still stehenden Zahnkranz und dem umlaufenden Zahnkranz 18 abwälzen, wobei der die Achse 18 der Zahnräder 17 tragende Ring 19 um den Hohlzylinder 15 umläuft.
Dieser Umlauf wird auch dadurch erzwungen, dass die mit den Zahnrädern 17 auf der gleichen Achse sitzenden Zahnräder 20 einerseits mit dem Kranz 21, der mit der gleichen Geschwindigkeit umläuft wie der Kranz 13, und anderseits mit dem feststehenden
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Zähnezahl haben ; ebenso wie auch die Zahnkränze 21 und 22 vollständig den Zahnkränzen 16 und 25 entsprechen müssen.
Es ist demnach wäl rend des gewöhnlichen Laufes des Getriebes eine feste Kupplung zwischen der Welle. J und der Welle 8 vorhanden, ohne dass das Zahngetriebe diese feste Verbindung irgendwie stört. Soll nun eine relative Verdrehung der Welle 3 und der die Welle 8 tragenden Exzenter 4, 4'gegeneinander vorgenommen werden, so ist es nur notwendig, das Handrad 29 in der einen oder andern Rich-
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gedreht. Da nun die Räder 17 und 20 fest auf der gleichen Achse sitzen, muss eine entsprechende Verschiebung der Zahnräder 20 gegenüber dem Zahnkranz 22 stattfinden.
Dadurch werden die Zahnräder 17 in Umdrehung versetzt und diese Zahnräder drehen infolgedessen sowohl den Zahnkranz 1. 3 als auch den Zahnkranz 21 gleichsinnig, da ja die Zahnräder 20 in den feststehenden Zahnkranz 22 mit ver- schiedener Geschwindigkeit eingreifen. Die Folge davon ist, dass sich der Zahnkranz 13 und damit die Kegelradverzahnung 14 relativ zu dem Körper 4 bzw. 4', auf welchem der den Zahnkranz 21 tragende Hohlzylinder 15 befestigt ist, dreht und infolgedessen auch durch das Kegelrad12 die zugehörige Schnecke 10 um einen entsprechenden Winkel nach der einen oder andern Richtung verdreht.
Die Schnecke 10 bewirkt aber wiederum eine Verstellung der Körper 4 bzw. 4'und der Exzenter 7 bzw. 7'gegeneinander, wodurch eine Änderung des radialen Abstandes der Welle J von der Exzenterwelle 8 herbeigeführt wird.
Fig. 4 zeigt noch einen Vergleich zwischen einem Antrieb der bisher bekannten Art, bei welchem die Übertragung der Bewegung durch Pleuelstangen und Kurbeln, also mit Hilfe von Zahngesperren erfolgt, gegenüber dem Antrieb gemäss der Erfindung. Es sind dort zwei Kurven gezeichnet. In dieser Figur sind in senkrechter Richtung, also auf der Abzissenac1se, die Schaltwellenwinkelgeschwindigkeiten
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strichpunktierte Kurve 50 zeigt den Verlauf der einzelnen Antriebsstösse durch die Pleuelstangen und Kurbeln bei Vorhandenspin von sechs Sci'altelcmenten. Es ist zu ersehen, dass die einzelnen Schaltstösse sich so überdecken, dass das Ergdmis eine ungleichförmige Kurve ist.
Das Getriebe läuft also ungleich-
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ebenfalls bei sechs Sehaltelementen. Es ist zu ersehen, dass die einzelnen, die Kurve zusammensetzenden
Teile nach kurzem raschen Anlauf einen waagrechten Verlauf aufweisen, worauf dann wieder ein rascher Abfall folgt. Die einzelnen Kir-ventile überdecken sich so, dass die gleichmässigen Teile einander fort- setzen, so dass also tatsächlich während des ganzen Antriebes eine vollkommen gleichmässige Geschwindig- keit vorhanden ist.
Natürlich sind die einzelnen in der Zeichnung dargestellten Elemente, aus denen das Getriebe
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Abänderungen vorgenommen werden, ohne dass der Sehutzumfang überschritten wird. In gewissen Fällen wird es beispielsweise genügen, nur einen Körper 4 für die Lagerung des Exzenterzapfens und dementsprechend auch nur ein Exzenter sowie ein Zahngetriebe zur Einstellung der Exzentrizität vorzusehen. Ferner kann auch die Anzahl der Scheiben-35 den jeweiligen Verhältnissen entsprechend gegen- über dem dargestellten Ausführungsbeispiel grösser oder geringer gewählt werden.
Die Verbindung zwischen der Exzenterwelle und der die Scheiben 85 tragenden Zwischenwelle sowie die Rückdrehung erfolgen vorzugsweis3 durch Stahlketten, Seile oder Bänder, obwohl man natürlich hier auch Riemen oder Seile aus einem andern Stoff, wie Leder, Hanf od. dgl. verwenden kann.
Das zur Verstellung der Exzentrizität vorgesehene Zahngetriebe kann ausser in Verbindung mit einem Getriebe der in der Zeichnung dargestellten Bauart auch allgemein dazu benutzt werden, eine gegenseitige Verstellung zweier miteinander gekuppelter Wellen zu bewirken, wobei die Verstellung sowohl während des Stillstandes als auch während des Umlaufes der Wellen erfolgen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltwerksgetriebe, bei welchem der Antrieb der getriebenen Welle durch Vermittlung von schrittweise gedrehten Zwischenwellen erfolgt, welche die Bewegung von der treibenden Welle durch
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ein von der treibenden Welle angetriebenes Exzenter mit einstellbarer Exzentrizität erfolgt.