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Zahnräderwechselgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe, bestehend aus einem Satz von Stufenrädern, die mit einer Welle drehfest und unverschieblich verbunden sind, deren Verzahnungen eine gerade oder abge- stufte Kegelmantellinie bilden, und die wechselweise mit einem axial verschieblichen Gegenrad kämmen, dessen Welle zur Mantellinie des Kegels parallel ist, sowie einer zur Kegelmantellinie parallelen Schaltwalze mit einer nach Art einer Schraubenlinie fortlaufenden Steuernut, die abwechselnd aus etwa gleich langen Teilstücken mit und ohne Steigung besteht, und in die ein zum Fortschalten des axial verschieblichen Zahnrades dienendes Schaltglied eingreift, wobei die Schaltwalze exzentrisch gelagert und durch Laschen mit einer das verschiebliche Zahnrad tragenden, schwenkbaren Welle verbunden ist,
die anderseits mit Armen an ortsfesten Zapfen angelenkt ist, die eine sich über die Länge des von den Stufenrädern gebildeten Kegels erstreckende Zahnwalze trägt, die mit dem verschieblichen Zahnrad kämmt, dessen Verschiebung durch eine auf der Schaltwalze hin-und herbeweglichen Muffe erfolgt, die einen in die Steuernut der Schaltwalze eingreifenden Stift trägt, der sich während des Eingriffes des verschieblichen Zahnrades in eines der Stufenräder in einem steigungslosen Teil der Steuernut und bei durch die Exzentrizität der Schaltwalze von den Stufenrädern abgeschwenktem Zahnrad im Bereich einer Steigung befindet, wobei die von der Antriebswelle getriebene, über das verschiebliche Zahnrad mit den mit der Antriebswelle verbundenen Stufenrädern kuppelbare Zahnwalze ebenfalls als Stufenräderkegel ausgebildet ist.
Bei bisher bekannten ähnlichen Getrieben ist die Schaltwalze exzentrisch gelagert und durch Laschen mit einer das verschiebliche Zahnrad tragenden, schwenkbaren Welle verbunden, die anderseits mit Armen an der Antriebswelle angelenkt ist, die eine sich über die Länge des von den Stufenrädern gebildeten Kegels erstreckende Zahnwalze trägt, die ständig mit dem Zahnrad kämmt. Die Verschiebung dieses Zahnrades erfolgt durch eine auf der Schaltwalze hin-und herbewegliche Muffe, die einen in die Steuernut der Schaltwalze eingreifenden Stift trägt, der sich während des Eingriffes des Zahnrades in eines der Stufenräder in einem steigungslosen Teil der Steuernut und bei durch die ExzentrizitätderSchaltwalzevon den Stufenrädern abgeschwenkten Zahnrad im Bereich einer Steigung befindet.
Damit ist ein Getriebe bekannt, bei dem die Stufenräder unmittelbar nebeneinander liegen, so dass sich die Zähne seitlich berühren. Diese Anordnung ermöglicht eine kurze Bauart des ganzen Getriebes bei vielen Schaltmöglichkeiten, deren Umfang nur von der Anzahl der nebeneinandergereihten Stufenräder abhängt. Es wurde der Regelbereich dieser Getriebe noch weiter erhöht, indem die von der Antriebswelle getriebene, über das verschiebliche Zahnrad mit den mit der Abtriebswelle verbundenen Stufenrädern kuppelbare Zahnwalze ebenfalls als Stufenräderkegel ausgebildet ist.
Diesen bekannten Getrieben haften aber gewisse Nachteile an. Insbesondere bedingen die vorgesehenen Schwenkhebel eine ziemlich komplizierte Bauart. Die Erfindung bezweckt eine weitere Vereinfachung der genannten Zahnräderwechselgetriebe.
Es ist auch ein Getriebe mit zwei Stufenräderkegeln bekannt, in welche zwei einzelne Ritzel eingreifen, die auf einer gemeinsamen Welle sitzen. Dabei müssen mindestens an einer Stelle die Zahnlükken oder die Zähne der einzelnen Stufenräder eine Gerade bilden, die genau parallel zur Stufenräderwelle
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verlaufen muss. Die geraden Zahnräder können nur im Stillstand des Getriebes in einer bestimmten Stellung der Stufenräder geschaltet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Zahnräderwechselgetriebe mit Stufenräderkegeln zu beseitigen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die beiden Stufenräderkegel im Spiegelbild hintereinander derart angeordnet sind, dass ihre Arbeitsmantellinien in an sich bekannter Weise parallel zur Schaltwalze liegen und dass in beide Kegel gleichzeitig ein ausschwenkbares Doppelzahnrad-Blockgetriebe eingreift. Anstatt zweier Stufenräderkegel kann auch ein Stufenräderkegel und für den zweiten Stufenräderkegel ein walzenförmiges Zahnrad oder ein Stufenräderkegel mit ganz andern Abmessungen und Zähnezahlunterschieden als der andere Verwendung finden. Bedingung ist nur, dass die Stufenräderanzahl und der Abstand der Stufenräder beider Kegel gleich sind.
Die beiden Zahnräder des auf der exzentrisch gelagertenSchaltwalze verschiebbaren Blockgetriebessind ineinem solchen Abstand zueinander angeordnet, dass das eine Zahnrad in das kleinste Stufenrad des einen Stufenräderkegels eingreift, wenn das andere Zahnrad in das grosse Stufenrad des ändern Stufenräderkegels einsteht. Es ist auch ohne weiteres möglich, die Stufenräder verschieden gross zu gestalten, wodurch zusätzliche Übersetzungen oder Untersetzungen entstehen. Das Blockgetriebe sitzt drehbar, aber unverschieblich auf einer auf der exzentrisch gelagerten Schaltwalze verschieblichen Muffe und wird mit letzterer beim Schaltvorgang ausgeschwenkt, axial verschoben und wieder eingeschwenkt.
Das Doppelzahnrad-Blockgetriebe gemäss der Erfindung, das gleichzeitig in beide Stufenräderkegel eingreift, macht die bei dem genannten Zahnräderwechselgetriebe erforderlichen Schwenkhebel entbehrlich, wodurch sich die Bauart des Getriebes wesentlich einfacher und flacher gestaltet.
Das erfindungsgemässe Getriebe lässt sich in jeder Stellung, sowohl beim Stillstand, als auch im Lauf, jederzeit vorwärts oder rückwärts schalten.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen: Fig.1 schematisch den Getriebeplan in der Ansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine ent-
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schematische Darstellung verschiedener Getriebeausführungen.
Auf der fest gelagerten Antriebswelle 1 des Getriebes sitzt das Zahnrad 24, das mit dem Zahnrad 25 auf der Welle 26 des aus konischen Stufenrädern gebildeten Kegels 2 kämmt. Neben dem Kegel 2 ist der gleich lange, aus konischen Stufenrädern bestehende Kegel 3 so gelagert, dass die arbeitenden Mantellinien beider Kegel parallel zur Schaltwalze 9 liegen. Die beiden Stufenräderkegel 2 und 3 liegen im Spiegelbild zueinander. Die konischen Stufenräder des Stufenräderkegels 3 sind mit der Welle 19 fest verbunden. Auf dieser Welle sitzt ausserdem noch ein Zahnrad 30, das mit einem Zahnrad 31 auf der Antriebswelle 32 in Eingriff steht. In die Stufenräder der Kegel 2 und 3 greift gleichzeitig ein aus zwei Zahnrädern 33'und 33" bestehendes Blockgetriebe 33 ein.
DerAbstand zwischen den beiden Zahnrädern 33'und 33" ist so bemessen, dass das Zahnrad 33'in das kleinste Stufenrad des Kegels 3 eingreift, wenn das Zahnrad 33" mit dem grössten Stufenrad des Kegels 2 in Eingriff steht. Das Blockgetriebe 33 ist auf einer Buchse 34 drehbar und axial unverschiebbargelagert. Die auf derschaltwalze 9 drehbar und axial verschiebbar gelagerte Buchse 34 trägt einen Stift 13, der in die Nut 10 der Schaltwalze 9 eingreift. Die Nabe der Buchse besitzt einen gabelförmigen Hebel 35 (Fig. 2). der eine ortsfeste Welle 36 erfasst, so dass sich die Buchse 34 wohl axial verschieben, aber nicht verdrehen lässt. Die Schaltwalze 9 trägt exzentrisch angeordnete Zapfen 14, die drehbar im Getrieberahmen 15 gelagert sind.
Sie besitzt eine Steuernut 10, die so viele Gänge hat als ein Stufenräderkegel Stufenräder besitzt. Jeder Gang besteht je zur Hälfte aus einem steigungslosen Teil und einer Steigung, die der Entfernung der Stufenräder des Stufenräderkegels entspricht. Durch die exzentrische Lagerung der Schaltwalze 9 ist es möglich, das verschiebliche Blockgetriebe 33 mit den Stufenräderkegeln 2 ; 3 in bzw. ausser Eingriff zu bringen, wenn die Schaltwalze 9 einmal herumgedreht wird.
Fig. 1 zeigt das Blockgetriebe 3 in Eingriffsstellung, der Stift 13 liegt in einem steigungslosen Teil 11 der Steuernut 10. Wird die Schaltwalze 9 gedreht, so wird durch die exzentrische Lagerung das Blockgetriebe 33 mitsamt der Buchse 34 aus denStufenräderkegeln 2 und 3 herausgeschwenkt, ohne dass eine axiale Verschiebung von Blockgetriebe 33 und Buchse 34 stattfindet. Erst wenn derStift 13 in denBereich einer Steigung 12 gelangt, findet eine Verschiebung der Buchse 34 mit dem Blockgetriebe 33 statt, weil die Buchse 34 durch den gabelförmigen Hebel 35 von der Welle 36 an einer Drehung gehindert ist. Ist die Verschiebung beendet, gelangt der Stift 13 wieder in einen steigungslosen Teil 11 der Steuernut 10.
Nach Vollendung einer ganzen Umdrehung der
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Schaltwalze 9 wird das Blockgetriebe 33 wieder in die Verzahnung der Stufenräderkegel 2 und 3 eingeschwenkt und damit die Ausgangsstellung erreicht.
Die Arretierung 18 sorgt dafür, dass sich die Schaltwalze 9 nicht von selbst drehen kann. Je nachdem, ob das Getriebe auf eine kleinere oder grössere Übersetzung geschaltet werden soll, muss die Schaltwalze 9 jeweils um eine volle Umdrehung nach rechts oder links gedreht werden.
Die Stufenräder des Stufenräderkegels 2 und der dazugehörige Blockgetriebeteil 33"erhalten eine etwas grössere Zahnteilung als die des Stufenräderkegels 3, damit auch bei stillstehendem Stufenräderkegel 3 ein Einschwenken des Blockgetriebes 33 möglich ist.
Beim Umschalten wird zunächst das Blockgetriebe 33 in der Ausgangsstellung (Fig. 3) von den Stu-
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33" ausserder Kegel 3 und 2 seitlich verschoben (Fig. 5), bis die Zahnräder 33'und 33" erneut einem Stufenrad der Kegel 3 und 2 gegenüberstehen (Fig. 6), worauf das Blockgetriebe 33 wieder eingeschwenkt wird (Fig. 7). Die Zahnräder 33'und 33" kommen dabei wieder mit den entsprechenden Stufenrädern der Kegel 3 und 2 in Eingriff, so dass die nächste Schaltstufe eingestellt ist.
Die beiden Stufenräderkegel 2 und 3 brauchen nicht immer gleiche Zähnezahlen zu besitzen, es können auch zwei Stufenräderkegel mit unterschiedlichen Zähnezahlen Verwendung finden, Bedingungen sind nur, dass ihre Arbeitsmantellinien parallel zur Schaltwalze 9 liegen, die Kegel gleiche Stufenräderanzahl besitzen und dass die Abstände der Stufenräder beider Kegel einander gleich sind.
An Stelle des einen Stufenräderkegels kann auch ein walzenförmiges Zahnrad angeordnet werden, wobei der Stufenräderkegel und das walzenförmige Zahnrad wieder derart hintereinander angeordnet sind, dass ihre Arbeitsmantellinien parallel zur Schaltwalze 9 liegen.
Das Blockgetriebe 33 kann mit verschieden grossen Zahnrädern 33'und 33" ausgerüstet werden, wodurch eine zusätzliche Über- oder Untersetzung erreicht wird (s. Fig. 8-10).
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zahnräderwechselgetriebe, bestehend aus einem Satz von Stufenrädern, die mit einer Welle drehfest und unverschieblich verbunden sind, deren Verzahnung eine gerade oder abgestufte Kegelmantelfläche bilden, und die wechselweise mit einem axial verschieblichen Gegenrad kämmen, dessen Welle zur Mantellinie des Kegels parallel ist, sowie einer zur Kegelmantellinie parallelen Schaltwalze mit einer nach Art einer Schraubenlinie fortlaufenden Steuernut, welche abwechselnd aus etwa gleich langen Teilstücken mit und ohne Steigung besteht, und in die ein zum Fortschalten des axial verschieblichen Zahn-
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an ortsfesten Zapfen angelenkt ist, welche eine sich über die Länge des von den Stufenrädern gebildeten Kegels erstreckende Zahnwalze trägt, die mit dem verschieblichen Zahnrad kämmt,
dessen Verschiebung durch eine auf der Schaltwalze hin-und herbeweglichen Muffe erfolgt, die einen in die Steuernutder Schaltwalze eingreifenden Stift trägt, der sich während des Eingriffes des verschieblichen Zahnrades in eines derStufenräder in einemsteigungslosenTeil derSteuernut und bei durch die Exzentrizität der Schaltwalze von den Stufenrädern abgeschwenktem Zahnrad im Bereich einer Steigung befindet, wobei die von der Antriebswelle getriebene, über das verschiebliche Zahnrad mit den mit der Antriebswelle verbundenen Stufenrädern kuppelbare Zahnwalze ebenfalls als Stufenräderkegel ausgebildet ist, dadurch ge- kennzeichnet, dass diebeidenStufenräderkegel (2 ;
3) im Spiegelbild oder ein Stufenräderkegel (3) und ein walzenförmiges Zahnrad hintereinander derart angeordnet sind, dass ihre Arbeitsmantellinien in an sich bekannter Weise parallel zur Schaltwalze 9 liegen, in die gleichzeitig ein ausschwenkbares Doppelzahnrad-Blockgetriebe (33 ; 33' ; 33") eingreift.