DE10251099B4 - Umschaltbarer Getriebemotor - Google Patents

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Abstract

Umschaltbarer Getriebemotor (11) mit einem Motor (12), der über eine axial verlagerbare Koppelwelle (15) wahlweise an einen von wenigstens zwei axial gegeneinander versetzten Getrieben (13–13) drehstarr ankoppelbar oder aber davon abkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelwelle (15) durch die hohle Nabe (19) eines koaxial zur Ausgangswelle (14) des Motors (12) angeordneten Wellgetriebes (13.1) hindurch verläuft und darin mit dessen Wellgenerator drehgekoppelt ist, wobei ein durch die Nabe (19) verlaufender unrunder Axialabschnitt der Koppelwelle (15) selbst der Triebkern des Wellgenerators ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Getriebemotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, einen in obigem Sinne außerordentlich flexibel einsetzbaren kleinbauenden Getriebemotor mit trotz Umschaltmöglichkeiten verbessertem Wirkungsgrad anzugeben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 1313, so daß der Motor 12 jedenfalls mit bloßem Drehen der Koppelwelle 15 ohne Drehverbindung zur Eingangsstufe des Getriebes 13 praktisch im Leerlauf arbeitet.
  • 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.
  • 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 1313 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. Umschaltbarer Getriebemotor (11) mit einem Motor (12), der über eine axial verlagerbare Koppelwelle (15) wahlweise an einen von wenigstens zwei axial gegeneinander versetzten Getrieben (1313) drehstarr ankoppelbar oder aber davon abkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelwelle (15) durch die hohle Nabe (19) eines koaxial zur Ausgangswelle (14) des Motors (12) angeordneten Wellgetriebes (13.1) hindurch verläuft und darin mit dessen Wellgenerator drehgekoppelt ist, wobei ein durch die Nabe (19) verlaufender unrunder Axialabschnitt der Koppelwelle (15) selbst der Triebkern des Wellgenerators ist.
  2. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellgenerator von einem dem Wellgetriebe (13.1) kinematisch vorgeschalteten Planetenradgetriebe (13.2) gebildet ist.
  3. Getriebemotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem jeweiligen Getriebe (13) zugeordneter, axial begrenzt unrunder Mitnehmer (18) an der Koppelwelle (15) durch axiale Verlagerung in oder außer Eingriff mit einer unrunden. Durchgangsöffnung in der Nabe (19) des Eingangsrades des Getriebes (13) verbringbar ist.
  4. Getriebemotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positioniervorrichtung (17) für eine relativ zum Getriebe (13) axiale Verlagerung des Mitnehmers (18) längs der oder mit der Koppelwelle (15) vorgesehen ist.
  5. Getriebemotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentral durch die Getriebe (1313) hindurch verlaufende Koppelwelle (15) in eine Motor-Ausgangswelle (14) eintaucht, die hohl ist oder ein hohles Anschlußstück trägt.
  6. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor-Ausgangswelle (14) axial in eine Koppelwelle (15) eintaucht, die hohl ist oder ein hohles Anschlußstück trägt.
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