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Variator, insbesondere für Zapfanlagen zur Abgabe von Flüssigkeiten
oder Gasen Gegenstand der Erfindung ist ein Variator, insbesondere für Zapfanlagen
zur Abgabe von Flüssigkeiten oder Gasen, bestehend aus einem Zahnradstapel, dessen
gedachter kegelförmiger Mantel einen Winkel größer als 20° bildet, und aus einer
Mehrzahl von Verschieberitzeln, die am Ende eines Hebels sitzen, der verschieb-
und verschwenkbar an einer auf einer Spindel angeordneten Spindelmutter derart befestigt
ist, daß die Verschieberitzel mit den einzelnen Zahnrädern des Radstapels beliebig
in Eingriff gebracht werden können.
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Bei Variatoren dieser Art erfordert der ordnungsgemäße Eingriff in
das entsprechende Zahnrad des Radstapels eine genaue Verschiebung des Verstellritzels
zwischen den Stapelrädern. Diese Verschiebung von einem Stapelrad zum anderen ist
aber nicht überall gleich groß, sondern Änderungen unterworfen, wodurch der genaue
Eingriff verhindert wird.
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Andererseits unterliegt das Verstellritzel während des Laufes Einwirkungen,
welche das genaue Maß der Verschiebung verändern. Es muß daher eine Verriegelung
des Verstellritzelträgers vorgesehen sein, um das genaue Verharren in der Zwischenstellung
während des Laufes des Variators zu sichern.
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In dem französischen Patent 842 413 wird diese Verriegelung automatisch
durch das Steuerorgan des Verstellritzelträgers selbst sichergestellt.
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Die vorliegende Erfindung sieht dagegen eine Spindel vor, deren Rotationsachse
parallel zu ihrer geometrischen Achse liegt, wobei die Verschiebevorrichtung über
eine Mutter auf der Spindel läuft und das Verstellritzel trägt. Die Eingriffsstellungen
des Verschieberitzels mit dem Stapelrad entsprechen den Stellungen, in denen die
Rotationsachse der Spindel, die geometrische Achse der Spindel und die Steuerachse
des Verstellritzels sich genau in einer geraden Linie befinden, so daß Einflüsse,
die von dem Verstellritzel aufgenommen werden, ohne Wirkung auf die Stellung der
Spindel sind.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß diese Steuervorrichtung für die exzentrische
Spindel gute Ergebnisse hat, wenn der Winkel der kegeligen Hülle des Stapels klein
ist, wie es beispielsweise in dem vorgenannten Patent der Fall ist.
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Ist dagegen der Winkel dieses Kegels relativ groß, und zwar größer
als 20', so kann durch verschiedene Einflüsse die Stellung des Verschieberitzels
gestört und nachteilig verändert werden. Besonders vergrößert sich der Ausschlagwinkel
des Verstellritzelträgers, und seine Steuerung durch eine geradlinige Spindel verändert
die Proportionalität derart, daß das Verschieberitzel nicht mehr in ausreichendem
Maße mit einzelnen Rädern des Stapels in Eingriff gebracht werden kann. Dies ist
beispielsweise bei einem Stapel von neun Rädern normaler Breite der Fall, deren
Zähne und Durchmesser von Stufe 1 bis 9 variieren.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß, um einen
gleichmäßigen Eingriff der Verschieberitzel in alle Zahnräder des Radstapels zu
gewährleisten, der die Verschieberitzel tragende Hebel mit dem einen Ende einer
Schubstange unveränderlicher Länge beweglich verbunden ist, die mit der Spindelmutter
eine Einheit bildet.
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Die Erfindung wird in der Zeichnung beispielsweise näher erläutert,
und zwar zeigt Fig. 1 einen gemäß der Erfindung ausgestalteten Variator mit übertragungsritzeln
in einer Draufsicht von vorn, Fig.2 eine Teilansicht des Gegenstandes nach Fig.
1, das Verschieberitzel in Verbindung mit dem Variator darstellend, Fig. 3 das Schema
zur Bestimmung der Abmessungen und der Anordnungen verschiedener Elemente des Variators
nach Fig. 1.
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Bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Variator
1 aus einem Stapel von neun Zahnrädern, aufgekeilt auf einer Welle 2, welche die
Antriebswelle des Variators bildet. Um den Radstapel herum sind drei Wellen 4 angeordnet,
die parallel zur Antriebswelle 2 liegen, von denen jedoch in
der
Zeichnung nur eine dargestellt ist. Sie haben je eine Längsnut 4a. Auf jeder dieser
Wellen 4 ist eine Muffe 5 und ein Zahnrad 6 verschiebbar aufmontiert.
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Während die Innenwandung der Muffe 5 glatt ist, hat das Zahnrad 6
einen Keil, der in die Nut 4 a eingreift, so daß die Welle 4 bei Umdrehung des Zahnrades
6 mitgedreht wird. Auf der Muffe 5 ist ein Hebel 7 angeordnet, dessen einer Arm
7 a die beiden Wellen 8 und 9 trägt. Auf der Welle 8 ist ein Zahnrad 10 als Verstellritzel
lose aufgebracht. Auf der Welle 9 sind zwei Zahnräder 11 und 1.2 von gleichem Durchmesser
aufgekeilt. Das erste davon kämmt mit dem Verstellritzel 10, während das zweite
mit dem Zahnrad 6 im Eingriff steht.
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Der Arm 7 b des Hebels 7 ist mit einer Spindelmutter 14 verbunden,
die auf einer Spindel 15 sitzt. Diese Spindel 15 ist in den Rahmenteilen 16 und
17 gelagert und an ihrem einen Ende mit einer Kurbelwelle 20 mit Handgriff 20a versehen,
welche von dem Bedienungsmann betätigt werden kann.
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Die Ganghöhe der Spindel 15 ist so bemessen, daß eine vollständige
Spindelumdrehung eine Verschiebung der Mutter 14 hervorruft, die eine Verschiebung
des Verstellritzels 10 auf das benachbarte Rad des Radstapels 1 bewirkt.
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Infolge der exzentrischen Lage der Rotationsachse der Spindel 15 verursacht
eine vollständige Umdrehung der Spindel IS eine hin- und hergehende Schwenkbewegung
des Hebels 7 um die Welle 4. Durch diese beiden Bewegungen, die übersetzbewegung
der Spindelmutter 14 und die exzentrische Rotationsbewegung der Spindel 15
entfernt sich das Verstellritzel 10 von dem Zahnrad des Radstapels 1, mit welchem
es im Eingriff war, und nähert sich dann dem benachbarten Zahnrad des Radstapels
1, mit dem es dann in Eingriff kommt. In dem Fall, wo der Eingriff infolge des Aufeinanderstoßens
der Zähne verhindert ist, ist eine federnde Vorrichtung in der Steuerung des Verstellritzels
10 vorgesehen, welche eine Weiterbewegung der Verstellritzel ohne Nachteile gestattet.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein solcher Variator zufriedenstellende
Ergebnisse bringt, wenn der Winkel des kegelförmigen Mantels des Radstapels 1 nicht
zu groß ist, wie es z. B. im Falle des obenerwähnten französischen Patents der Fall
ist. Dagegen ergibt der Variator ungünstige Ergebnisse, wenn der Winkel größer als
20° ist. Dies ist bei Stapeln von neun Rädern vom Durchmesser 1, 2, 3 . . . bis
9 der Fall, wenn. eine zu große Dicke der Zahnräder vermieden werden soll. Hierbei
sind die erforderlichen Amplituden beim Hin- und Herschwenken des Hebels 7 zum Zwecke
eines guten Eingreifens vom Verstellritzel 10 in ein Zahnrad des Radstapels 1 nicht
konstant auf der ganzen Länge des Radstapels. Diese Abweichungen der Amplituden
bedingen aber bei verschiedenen Zahnrädern des Radstapels 1 einen schlechten Eingriff
des Verstellritzels 10.
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Wie das Schema nach Fig. 2 erkennen iäßt, enden die beiden Arme 7
a und 7 b des Hebels 7, die in der Zeichnung zum besseren Verständnis in einer Linie
liegen, in der Schubstange 22, wobei das Ende 7 b in einem Kugelkopf 21 endet, der
in einem Lager 22 a der Schubstange 22 angeordnet ist, die senkrecht zum Arm
7 b verläuft und mit der Spindelmutter 14 aus einem Stück hergestellt ist
(vgl. Fig.2). Eine Feder 23 hält den Kugelkopf 21 in dem Lager 22a fest. Die Spindel
15, deren geometrische Achse gerade verläuft, ist in einer parallelen Ebene zur
Achse der Welle 4 angeordnet.
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Um ein gutes Eingreifen des Verstellritzels 10 in die Zahnräder des
Radstapels 1 zu erreichen, genügt es, die Spindelmutter 14 ein entsprechendes Stück
zu verschieben. Um die Amplituden des Hebels 7 beim Übergang von einem Zahnrad zum
anderen zu verändern, müßte man die Spindelmutter 14 in verschiedenen Weiten verschieben.
Das ist aber unbequem. Man versucht daher, für die gleich großen Wege der Mutter
14 einen guten Eingriff für drei oder vier Zahnräder des Stapels 1 zu erreichen,
wobei dann der Eingriff auch für die anderen Zahnräder ausreichend ist.
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Das Schema nach Fig. 3 gestattet, die parallele Ebene für die Welle
4 zu bestimmen, in der sich die Spindel 15 und die Länge der Schubstange 22 befindet.
E, und En zeigen die Projektionen in einer senkrechten Ebene zur Achse des
Stapels 1 vom Mittelpunkt des Kugelkopfes 21 in ihren beiden Stellungen entsprechend
den äußeren Zahnrädern des Stapels 1 an. El und E., stellen die Projektionen von
zwei anderen Stellungen des Mittelpunktes des Kugelkopfes 21 entsprechend den beiden
zwischengelagerten Zahnrädern des Stapels 1 dar. Die Stellungen der Punkte E.,
En, Ei und E., entsprechen genauen Zwischenstellungen des Verstellritzels
und der Zahnräder des Radstapels 1. Wird das Problem als gelöst unterstellt, verschieben
sich die Projektionen in der Ebene der Zeichnung vom Festpunkt der Schubstange 22
bis zur Spindelmutter 14 auf einer geraden Linie V parallel zu den Punkten E.,
En und bilden die Punkte V., V1, V, und Vn, entsprechend den Punkten E.,
Ei, E., und En. Da die Schubstange 22 von konstanter Länge ist, sind die Abschnitte
EO Vo, E V" E . V, und E V gleich lang. Es kann gleichn n i z falls unterstellt
werden, daß EO En = VO V" ist. Wenn man durch V1 und V2 Parallele zur Geraden
EO VO und E" Vn legt, schneiden diese die Gerade E, En in den beiden
Punkten F1 und 12. Die Dreiecke V, E1 F1 und V, E." F2 sind also gleichschenklig,
da VI F1 = EO Va = Ei V1 und V., F2 = EO VO = E..2 V2 sind.
Die Mittellinie auf der Grundlinie Ei F1 schneidet die Gerade EO En in M1.
Wenn man durch V2 eine Parallele zur Mittellinie V, M1 legt, schneidet diese Parallele
in Gerade E, En in Ni, so daß M1 Ni = F1 F2 ist, da jede dieser beiden Abschnitte
gleich V, V2 ist. Daraus ergibt sich folgende Bauart: Man wählt vier Punkte E, Ei
E2 und En auf dem Kreisbogen als Projektion des Endes vom Arm 7 b oder vom
Mittelpunkt des Kugelkopfes 21 in Ebene der Fig. 3. Man nimmt auf E, En zwei
Punkte F1 und F" so daß E. F1 und E. F2 Brüche bilden, deren gemeinsamer Nenner
gleich der Zahl der Zahnräder des Radstapels ist und deren Zähler gleich ist entsprechend
der Abstufung der im Eingriff befindlichen Zahnräder, wenn der Mittelpunkt des Kugelkopfes
in Ei und E2 projiziert ist. Man verbindet F, Ei und F2 E2 und verlängert die Mittellinie
der Basis F1 E1, welche die Gerade E, En im Punkt M1 schneidet. Man wählt
auf dieser Geraden einen Punkt Ni, so daß M1 Ni = F1 F2 ist, und zieht durch Ni
eine Parallele Ni V2 zu der Mittellinie, die durch M1 geht. Diese Parallele Ni
V, trifft die Mittellinie über F, E2 in einem Punkt V2. Die
Parallele durch V2 zu E, En
ist die Projektion der Spindel 15 auf eine Ebene
senkrecht zur Achse des Radstapels, und der Abschnitt
E2 V2 gibt
die Länge der Zugstange 22 wieder. Die Spindel 1.5 wird nun in dieser Ebene so angeordnet,
daß sie sich neben der Welle 4, die den Hebel 7 trägt, befindet.