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Die
Erfindung betrifft einen Getriebemotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Ein
derartiger Getriebemotor ist aus der
US 1,872,861 A mit einem Elektroantrieb bekannt,
auf dessen vorkragender hohler Motorwelle axial gegeneinander versetzt
eine Anzahl von Stirnzahnrädern unterschiedlicher
Durchmesser verdrehbar aufgereiht ist. Parallel dazu ist eine abtriebsseitige
Getriebewelle mit drehfest darauf angeordneten Stirnzahnrädern gelagert,
die mit den ihnen jeweils geometrisch zugeordneten Stirnzahnrädern auf
der Motorwelle ständig
kämmen.
Durch die Motorwelle hindurch ist eine Steuerstange verschiebbar,
die mit ihrem verdickten Stirnende je nach ihrer momentanen Axialstellung über radial
in der Motorwelle gelagerte Kupplungsstifte eines der verdrehbaren
Stirnzahnräder
drehfest an die Motorwelle kuppelt. Die Paarung mit dem zugeordneten
abtriebsseitigen Stirnzahnrad bestimmt das Übersetzungsverhältnis zwischen
den Drehzahlen der Motorwelle und der ihr gegenüber radial versetzten Abtriebswelle. Über diese
und ihre weiteren Stirnzahnräder
werden alle anderen antriebsseitigen Zahnräder auf der Motorwelle verdreht. Das
führt zu
erheblichere Geräuschentwicklung
und Beeinträchtigung
des Wirkungsgrades. Außerdem
ist der Einbauraumbedarf eines solchen Getriebemotors wegen des
exzentrisch zum Motorgehäuse
gelegenen Getriebegehäuses
störend
groß.
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Das
gilt entsprechend für
das in
DE 25 53 925
A1 insbesondere für
Landmaschinen beschriebene Schaltgetriebe, bei dem nun umgekehrt
die Antriebswelle drehfest mit axial gegeneinander versetzten Stirnzahnrädern ausgestattet
ist, die in ständigem Eingriff
mit radial versetzt achsparallel verdrehbar auf einer Abtriebswelle
gelagerten Stirnzahnrädern
stehen. Die Abtriebswelle ist mit einer Längsnut ausgestattet, in der
ein dort so genannter Daumen in die Nabe desjenigen losen Zahnrades
hinein verschiebbar ist, das dadurch mit der Abtriebswelle drehgekoppelt
werden soll.
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Auch
die
US 1,786,319 A zeigt
ein Getriebe mit parallel gegeneinander versetzten Antriebs- und Abtriebswellen,
die drehfest bzw. verdrehbar ständig paarweise
im Eingriff miteinander befindliche Stirnzahnräder tragen, wobei die Drehkopplung
eines der verdreh baren Zahnräder
durch die Axialstellung einer in der hohlen Antriebswelle linear
verlagerbare Auswahlstange bestimmt ist.
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Bei
der
US 1,598,861 A dagegen
muß für solchen
Kupplungsvorgang die Antriebswelle selbst axial verlagert werden.
Je nach ihrer Stellung greift einer von mehreren axial auf ihr versetzt
ausgebildeten Zahnkränzen
in eine entsprechende Innenverzahnung in der Nabe der verdrehbar
darauf gelagerten Stirnzahnräder
ein.
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Alle
derartigen exzentrisch aufgebauten Getriebe, die eine Mehrzahl von
gerade nicht in Funktion befindlichen Stirnzahnrädern mitdrehen müssen, eignen
sich schlecht zum Einsatz bei eingangsseitig hochtourigen, zur Drehmomentenwandlung
entsprechend starke Untersetzungen erfordernden kleinbauenden Getriebeanforderungen.
Gerade in der Praxis von Apparatebau und Antriebstechnik unter Einsatz hochtouriger
Niederspannungs-Kleinstmotore, deren Ausgangsdrehzahl zum Bereitstellen
ausreichenden Drehmomentes außerordentlich
stark untersetzt werden muß,
kommt es aber vor, daß für bestimmte
kinematische Aufgaben wahlweise extrem unterschiedliche Drehzahlen
am Ausgang des Getriebemotors zur Verfügung stehen müssen, eventuell
sogar mit unterschiedlichen Drehrichtungen.
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Sehr
hohe Untersetzungen liefern die Well- oder Ringbandgetriebe mit
unrundem Triebkern für ihren
Wellgenerator, wie sie etwa in unseren WO 01/31760 A2 oder WO 01/66974
A1 näher
erläutert sind.
Mit vergleichsweise großen
zentralen Öffnungen
zum Durchtritt von Funktionselementen ausgestatteten Wellgetriebe
sind in unserer WO 01/90603 A1 beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, einen in
obigem Sinne außerordentlich
flexibel einsetzbaren kleinbauenden Getriebemotor mit trotz Umschaltmöglichkeiten
verbessertem Wirkungsgrad anzugeben.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die
Kombination der im Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmale
gelöst,
wonach mehrere hinsichtlich Eingangs- und Ausgangsbewegung konzentrische
Getriebe dem Antriebsmotor nachgeschaltet sind, der aber nur das
Räderwerk
des gerade arbeitenden Getriebes bewegt. Für den Umschaltvorgang kann
eine Positioniervorrichtung zur axialen Einstellung einer bereichsweise
unrunden Koppelwelle zwischen dem Motor und dem gerade ausgewählten Getriebe
vorgesehen sein. Gemäß aktueller externer
Steuerungsvorgabe taucht die zentral durch die einander benachbarten
hohlen Getriebe hindurchlaufende Koppelwelle unter Aufrechterhaltung ih res
drehfesten Formschlusses mit z.B. einer hohlen Motor-Ausgangswelle
axial mehr oder weniger tief in jene hinein, um ihren Mitnehmer
der Vorgabe entsprechend mit einem der einander koaxial benachbarten
Getriebe in Eingriff zu bringen.
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Zur
näheren
Erläuterung
der erfindungsgemäßen Lösung, ihrer
Vorteile und ihrer Abwandlungen sowie Weiterbildungen wird außer auf
die Unteransprüche
auch auf nachstehende Beschreibung der Zeichnung verwiesen, in der
ein bevorzugtes Realisierungsbeispiel zur Erfindung schematisch-funktional,
unmaßstäblich auf
das Funktionswesentliche beschränkt,
skizziert ist. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine wahlweise
auf einen von zwei axial nebeneinander angeordneten Hohlgetrieben
arbeitenden Antriebsmotor.
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Der
in der Zeichnung angedeutete Getriebemotor 11 weist einen
Antriebsmotor 12 in Form eines hochtourigen Kleinmotors
in Zusammenwirken mit wenigstens einem ausgangsseitigen, kleinbauenden Getriebe 13 auf.
Mit der Ausgangswelle 14 des Motors 12 ist eine
in diesem Beispielsfalle längsbeweglich
einstellbare Koppelwelle 15 drehfest verbunden, was in
der Zeichnung durch den Formschluß zwischen einem Exzenter 16 und
einer jedenfalls im Eingriffsbereich innen unrund hohlen Ausgangswelle 14 veranschaulicht
ist.
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Die
Motor-Ausgangswelle 14 ist oder trägt also in diesem Beispiel
eine Hohlwelle unrunden Innenquerschnittes, innerhalb derer das
diesseitige Ende der Koppelwelle 15 unter Aufrechterhalten
ihres drehfesten Formschlusses gemäß dem Einfluß einer
gegenüberliegenden
Positioniervorrichtung 17 axial verlagerbar ist. Dafür kann jene
etwa mit einer elektromechanischen, induktiven oder fluiden Stellvorrichtung
ausgestattet sein, die axial ziehend und schiebend an das hier gelegene
Stirnende der Koppelwelle 15 angreift.
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Die
Getriebeumschaltung erfolgt somit bei diesem Realisierungsbeispiel,
unter Beibehaltung der Drehverbindung vom Antriebsmotor 12 her,
durch Axialverlagerung der Koppelwelle 15, bis ein achsparalleler
exzentrischer Mitnehmer 18 an der Koppelstange 15 mit
dem unrunden Innenquerschnitt der hohlen Nabe 19 des Eingangsrades
wenigstens eines der Getriebe 13 in drehfesten Eingriff
gerät.
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Das
ist in der Zeichnung für
den Beispielsfall eines Well- oder Ringbandgetriebes 13.1 einleitend zitierter
Art skizziert, für
das ein exzentrischer Abtrieb über
eine Riemenscheibe angedeutet ist. Dabei kann der Mitnehmer 18 zum
Einsparen von radialem Bauvolumen wieder unmittelbar als Triebkern
für den Wellgenerator
des Ringbandgetriebes 13.1 ausgelegt sein.
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Beim
axialen Verlagern des Mitnehmers 18 aus seinem drehfesten
Eingriff mit dem Wellgetriebe 13.1 hinaus wandert der Mitnehmer 18 zunächst in einen
Bereich größeren Innendurchmessers
der zentralen Mitnehmeröffnung
in der Nabe 19 des Getriebes 13 oder gleich in
den freien Zwischenraum zwischen den beiden dargestellten Getrieben 13–13,
so daß der
Motor 12 jedenfalls mit bloßem Drehen der Koppelwelle 15 ohne
Drehverbindung zur Eingangsstufe des Getriebes 13 praktisch
im Leerlauf arbeitet.
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Wenn
danach die Koppelwelle 15 von der Positioniervorrichtung 17 unter
desto tieferem Eintauchen in die hohle Motorwelle 14 axial
weiter verlagert wird, gerät
der Mitnehmer 18 schließlich mit der Nabe 19 der
Eingangsstufe eines zweistufigen Untersetzungsgetriebes 13 in
drehfesten Eingriff, bei dem es sich bevorzugt um ein Planetenradgetriebe 13.2 klein
vorgebbarer Untersetzung vor dem Wellgetriebe 13.1 mit
seiner funktionstypisch sehr großen Untersetzung handelt.
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Entgegen
der vereinfachten Prinzipdarstellung kann im Rahmen vorliegender
Erfindung z.B. auch vorgesehen sein, die Motor-Ausgangswelle 14 mehr
oder weniger tief in ein hohles Stirnende der Koppelwelle 15 oder
eines an ihr befestigten Anschlußstückes eintauchen zu lassen;
oder die Koppelwelle 15 axial starr mit der Motor-Ausgangswelle 14 zu
verbinden und den Mitnehmer 18 mittels der Positioniervorrichtung 17 etwa
in einer Längsnut
oder auf einer Längsabflachung
entlang der nun axial stationären
Koppelwelle 15 zum gezielten Antriebseingriff zwischen
benachbarten Getrieben 13–13 hin und her zu
verlagern. Auch kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein,
mehrere Mitnehmer 18 mehreren Getrieben 13 gleichzeitig
konstruktiv zuzuordnen und dadurch mehrere vorgegebene Getriebeumschaltungen
streng synchron durchführen
zu können.
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Jedenfalls
gerät erfindungsgemäß an einer Koppelwelle 15 zwischen
Motor 12 und Getriebe 13 eines schnellaufenden
Getriebemotors 11 der exzentrische Mitnehmer 18 je
nach seiner momentanen Axialstellung mit unterschiedlichen der nebeneinander
installierten hohlen einstufigen oder mehrstufigen Getriebe 13,
insbesondere Ringband-Getriebe 13.1 direkt, oder indirekt über ein
vorgeschaltetes Getriebe 13.2 geringerer Untersetzung,
in Antriebs-Drehverbindung, um die Ausgangsdrehzahl des so konfigurierten
Getriebemotors 11 durch einfache konstruktive Maßnahmen
in weiten Grenzen verändern zu
können.