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Schrittschaltgetriebe Es sind Schrittschaltgetriebe bekannt, die bei
gleichbleibender Bewegung des Antriebsteiles abtriebsseitig eine ungleichförmige
Bewegung mit dazwischenliegenden Stillstandszeiten aufweisen, z. B. das Malteserkreuzgetriebe,
das bei gleichbleibender Antriebsdrehbewegung an der Abtriebswelle eine kurze Schaltbewegung
und eine längere Stillstandszeit ergibt. Das Verhältnis der Stillstandszeit zur
Schaltzeit ist von der geometrischen Gestaltung des Malteserkreuzes abhängig und
liegt üblicherweise in der Größenordnung von 4., 1. Dieses Verhältnis, das mit Schaltverhältnis
bezeichnet wird, kann man definieren durch den während einer Umdrehung zurückgelegten
Weg des Mitnehmerzapfens im Verhältnis zum Weg des Zapfens während des Eingriffes
bzw. der Mitnahme.
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Zur Erhöhung des erzielbaren Schaltverhältnisses sind schon besondere
Schaltgetriebe bekanntgeworden. Bei einem Einzahngetriebe wird der Schalteingriff
durch ein Zahnräderpaar von geringer Zähne zahlabweichung derart gesteuert, daß
der Schaltzahn erst nach einer Anzahl Unidrehungen eine Schaltung ausführt. Das
Schaltverhältnis wird also durch die Zähnezahlabweichung der beiden Zahnräder bestimmt.
Ein noch größeres St:haltverhältnis wird durch ein reit einer Zahnräderübersetzung
versehenes Malteserkreuzgetriebe erreicht, bei deal der Mitnehmerzapfen axial ein=
und ausgerückt wird durch eine relativ zur treibenden Welle umlaufende Steuerscheibe.
Hierbei kann die Steuerscheibe über Zahnräder von der Antriebswelle des Getriebes
aus angetrieben werden. Der Bemessung der Zahnräder sind aber Grenzen gesetzt; so
kann ein höheres Schaltverhältnis als 30:1 bis 50:1 nicht ohne Schwierigkeiten erzielt
werden.
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Für Sektorsteuerurigen im Stahlwasserbau werden zum Betätigen von
Absperrorganen Schrittschaltgetriebe benötigt, deren Schaltverhältnis ein Vielfaches
(z. B. das 50fache) des mit einem Malteserkreuzgetriebe erzielbaren Schaltverhältnisses
beträgt, -um eine möglichst genaue Bewegung des Absperrmittels (Schieber, Ventil
usw.) zu erreichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, ein beliebig großes Schaltverhältnis,
z. B. 50:1 bis 1000:1, .zu erzielen bei einem Schrittschaltgetriebe, bestehend aus
einer treibenden Seheibe mit axial ein- und ausrückbaren Mitnehmern, einer getriebenen
Schlitzscheibe und einer relativ zur Antriebswelle umlaufenden, das Ein- und Ausrücken
der Mitnehmer bewirkenden Steuerscheibe dadurch gelöst, daß der bzw. die Mitnehmer
und ein Verriegelungsteil auf der Antriebswelle axial verschieblich angeordnet sind,
derart, daß beim Einrücken des Mitnehmers bzw. der Mitnehmer der Verriegelungsteil
ausgerückt wird und umgekehrt, und daß die Verschiebung dieser Teile auf der Antriebswelle
über ein an sich bekanntes Zählwerksgetriebe und eine ebenfalls bekannte Schaltwalze
erfolgt.
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Das Ein- und Ausrücken des Mitnehmers oder der Mitnehmer geschieht,
auch wenn die Abtriebswelle durch ein rückdrehendes Moment belastet ist, unbelastet,
da die Verschiebung vor Beginn des Eingriffes vorgenommen wird. Die Steuermittel
des Schrittschaltgetriebes können also schwach ausgebildet werden. Alle Getriebeteile
lassen sich in einem öl- und staubdichten Gehäuse unterbringen, so daß der
Verschleiß des Getriebes gering und die Schaltgenauigkeit groß ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Getriebe in Draufsicht, teilweise geschnitten,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der
Linie III-111 in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1, Fig.
5 einen Schnitt wie Fig. 4, jedoch mit verriegelter Zählscheibe, Fig. 6 eine Abwicklung
der Schaltwalze, Fig, 7 eine Draufsicht auf zwei hintereinandergeschaltete Zählwerksgetriebe
und Fig. 8 einen Schnitt wie Fig. 2, jedoch mit mehreren axial verschieblichen Mitnehmerzapfen.
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Das Schrittschaltgetriebe ist nach Fig. 1 zwischen einer treibenden
Welle 1 und einer getriebenen Welle 2 angeordnet. Die Drehbewegung der Abtriebswelle
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wird über einen Hebel 3 und nicht dargestellte Gestänge, z. B. auf das Regulierventil
einer Sektorsteuerung, übertragen. Mit der Abtriebswelle 2 ist die als Teil eines
Malteserkreuzes ausgebildete Schlitzscheibe 4 drehfest verbunden. Ihr gegenüber
liegt auf der Antriebswelle 1 eine mit einem Ausschnitt 5 versehene Sperrscheibe
6, die Öffnungen für den Durchtritt von Zapfen 7, 8 besitzt, welche mit einer auf
der Antriebswelle 1 verschiebbar gelagerten, mit der Antriebswelle 1 und der Scheibe
6 sich drehenden Muffe 9 fest verbunden sind. Von den Zapfen 8 sind mehrere vorhanden.
Sie tragen mit ihren durch die Sperrscheibe 6 ragenden Enden ein Verriegelungstei110,
das so geformt ist, daß es zum Verriegeln der Schlitzscheibe 4 in den Ausschnitt
5 der Scheibe 6 eintreten kann und die Sperrscheibe 6 zu einer Vollscheibe ergänzt.
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Bei der Drehung der Antriebswelle 1 kann in eingerückter Stellung
der Zapfen 7 in den Schlitz 11 der Schlitzscheibe 4 eintreten, wenn die Schlitzscheibe
eine der beiden Stellungen hat, in denen die Mittellinie des Schlitzes 11 eine Tangente
an den Drehkreis des Bolzens 7 ist. Es wird dann bei der Bewegung des Zapfens 7
die Schlitzscheibe 4 in der einen oder anderen Richtung zwischen zwei Anschlägen
12 verdreht. Das axiale Verschieben der Muffe 9 auf der Welle 1 wird über eine Schaltgabel
13 von einer, mit einer kurvenförmigen Nut 14 versehenen, an sich bekannten Schaltwalze
15 bewirkt. In die Nut 14 greift ein Zapfen 16 der auf einer Führungsstange 17 parallel
zur Antriebsweile 1 verschiebbaren, aber undrehbaren Schaltgabel 13 ein.
Die Abwicklung der kurvenförmigen Nut 14 ist in Fig. 6 dargestellt. Die Schaltwalze
15 trägt zwei unterschiedlich ausgebildete Triebstockverzahnungen 18, 19, in die
zwei Zählscheiben 20, 21 eines an sich bekannten Zählwerksgetriebes eingreifen.
Sie ist auf einer gestenfesten Achse 22 drehbar, aber unverschieblich gelagert.
Die Bolzen 23 und 24 der beiden Triebstockverzahnungen 18, 19 liegen auf dem gleichen
Teilkreis. Die Triebstockverzahnung 18 besteht aus drei Bolzen 23 und drei mittig
zwischen den Bolzen 23 liegenden Bolzen 24 (Fig. 3). Die Triebstockverzahnung 19
besteht aus drei Bolzen 24 (Fig. 4, 5). Die Zählscheibe 20 ist etwa rechteckig und
an der Eingriffsseite mit zwei zwischen sich eine Zahnlücke 25 bildenden Zähnen
26 versehen. Die Zählscheibe 21 ist rund und besitzt eine Zahnlücke 27, die sich
mit der Zahnlücke 25 der Scheibe 20 deckt. Beide Zählscheiben 20, 21 sind durch
Schrauben oder Niete in einem den beiden Triebstockverzahnungen 18, 19 entsprechenden
Abstand miteinander verbunden und auf einer Welle 28 drehfest angeordnet. Die Welle
28 wird von einem Zahnrad 29 über ein Vorgelege 30, 31, 32 von der Antriebswelle
1 angetrieben.
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Der Teilkreis der beiden Triebstockverzahnungen 18, 19 und der Durchmesser
der beiden Zählscheiben 20, 21 sind so gewählt, daß etwa bei 1/1o einer Umdrehung
der beiden Zählscheiben die Schaltwalze 15 um 1/:, einer Umdrehung gedreht wird.
Während der Restdrehung der Zählscheiben (9/1o jeder Umdrehung) steht die Schaltwalze
still und ist in der bei Zählwerksantrieben bekannten Weise nach Fig. 5 verriegelt.
Von den beiden Zählscheiben 20, 21 dient nur die Zählscheibe 20 zur Mitnahme der
Schaltwalze 15, wobei einer ihrer beiden Zähne 26 mit einem der drei Bolzen 23 im
Eingriff steht, während die Zählscheibe 21 die Aufgabe hat, die Schaltwalze 15 in
den Schaltpausen der Scheibe 20 zu verriegeln. Die übersetzung des Zahnradgetriebes
29 bis 32 ist so gewählt, daß etwa bei 12/3 Umdrehungen der Antriebswelle 1 die
Schaltwalze 15 1/3 Umdrehungen macht.
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In Fig. 2 sind auf dem Drehkreis des außer Eingriff befindlichen Mitnehmerzapfens
7 einige verschiedene Stellungen dieses Bolzens mit a, b, c und
d
bezeichnet. Zwischen a und b über c befindet sich der Zapfen
7 im Eingriff und zwischen a und b über d
ist der Bolzen außer
Eingriff. Im letzteren Fall ist, wie dargestellt, das Verriegelungstei110 in den
Ausschnitt 5 der Sperrscheibe 6 eingetreten und verriegelt auf diese Weise die Stillstandsstellung
der Schlitzscheibe 4.
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Die Wirkungsweise des dargestellten Schrittschaltgetriebes ist wie
folgt: Bei einer Drehung der Antriebswelle 1 im Uhrzeigersinn werden die Zählscheiben
20, 21 von den Zahnrädern 32 bis 29 ebenfalls im Uhrzeigersinn angetrieben. Hierbei
schaltet bei einer gewissen Stellung der Zählscheibe 20 die Schaltwalze 15 um 1i:3
Umdrehungen weiter, wobei der Mitnehmerzapfen 7 über die Schaltgabel 13 und die
Muffe 9 in Eingriff und wieder außer Eingriff geschoben wird. Da sich der Schaltvorgang
auf etwa 1/3 Umdrehungen der Antriebswelle erstreckt und eine Schaltwalzenumdrehung
drei Umdrehungen der Zählscheiben benötigt, ergibt sich bei einer Übersetzung der
Zahnräder von beispielsweise 1:20 ein Schaltverhältnis von 3 - 3 - 20 = 180, d.
h. auf den Weg des Mitnehmerzapfens 7 bezogen verhält sich der Gesamtweg zum Schaltweg
wie 180: 1. Wird die Antriebswelle 1 nach erfolgter Schaltung im Uhrzeigersinn
oder entgegen dem Uhrzeigersinn weitergedreht, dann bleibt der Zapfen 7 so lange
außer Eingriff, d. h. die Antriebswelle kann so lange vor- oder nachlaufen, bis
nach beinahe drei Umdrehungen der Zählscheiben 20, 21 ein neuer Schaltvorgang eingeleitet
wird.
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Das vorstehend genannte Schaltverhältnis von 180:1 kann bei gleicher
Schaltgenauigkeit dadurch vergrößert werden (z. B. auf 2000: 1), wenn entsprechend
den bekannten Zählwerksantrieben zwei oder mehrere aus je zwei Zählscheiben 20,
21 bestehende Zählscheibengruppen hintereinandergeschaltet die Schaltwalze 15 antreiben.
In Fig. 7 ist eine solche Anordnung dargestellt. Auf der Welle 28 sind die Scheiben
20, 21 zusammen mit dem mit ihnen verbundenen Zahnrad 20 frei drehbar angeordnet
und greifen in ein Triebstockritze133 ein, das mit einem Zahnritzel 34 fest verbunden
ist und sich zusammen mit diesem auf der gestenfesten Achse 22 drehen kann. Das
Zahnritzel 34 steht mit dem Zahnrad 35 in Antriebsverbindung, mit dem weitere Zählscheiben
20 a, 21 a fest verbunden sind, die ebenfalls auf der Welle 28 frei drehbar sind
und in die Triebstockverzahnungen 18, 19 der Schaltwalze 15 eingreifen. Das Triebstockritze133
besitzt ebenfalls zwei Triebstockverzahnungen 18 a, 19 a, die den
Triebstockverzahnungen 18, 19 gleich sind.
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Werden an der Abtriebswelle 2 größere Drehwinkel der Schlitzscheibe
4 verlangt, dann kann an Stelle der einem Malteserkreuz nachgebildeten Schlitzscheibe
4 nach Fig. 2 eine Sternscheibe 4 a nach Fig. 8 gewählt werden. Hierbei sind mehrere
axial verschiebliche Mitnehmerzapfen 7 a vorgesehen, die in die einem Sternrad nachgebildete
Scheibe 4 u eingreifen. Es besteht auch die Möglichkeit, den oder die
Mitnehmerzapfen
7, 7a und den Verriegelungsteil 10 auf der Antriebswelle 1 unverschieblich und die
Schlitz- oder Sternscheibe 4, 4 a auf der Abtriebswelle 2 axial verschieblich anzuordnen.
Die Muffe 9 wird dann auf der Abtriebswelle angeordnet.