DE130199C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Diese Erfindung betrifft ein Zahnrädergetriebe, welches gestattet, die Uebersetzung zu verändern, ohne dais die kraftübertragenden Theile aufser Eingriff kommen.

Das Getriebe besteht aus einem Stufenrade mit zwei oder mehreren Zahnrädern verschiedenen Durchmessers, welche auf einer gemeinschaftlichen Welle angeordnet sind. Das Stufenrad ist aus einer auf der Welle festen und einer darauf in der Achsen richtung verschiebbaren Hälfte zusammengesetzt. Letztere kann bei ihrer Verschiebung auf der einen Seite mit jedem der Zahnräder der festen Hälfte in Uebereinstimmung gebracht werden. Ein auf seiner Achse verschiebbares Rad greift in eines der Zahnräder des Stufenrades ein. Durch Verschiebung der beweglichen Hälfte des Stufenrades wird dieses Rad von einem. Rade des festen Theiles auf das nächstgröfsere oder kleinere Rad des beweglichen Theiles des Stufenrades übergeführt. Bewegt man darauf die verschiebbare Hälfte des Stufenrades in die frühere Stellung zurück, während das Rad mit demselben im Eingriff steht, so wird letzteres mit Hülfe geeigneter Mitnehmer von einem Zahnrade nach einem anderen gerückt, ohne auch nur zeitweilig aufser Eingriff zu kommen.

Auf beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung veranschaulicht.

Fig. ι ist ein Grundriis des Wechselgetriebes, wobei ein Theil des äufseren Zahnradtheiles und der Riemscheibe herausgebrochen ist, um den Lenkkegel zu zeigen.

Fig. 2 ist ein Grundriis, bei welchem die bewegliche Hälfte des Stufenrades gerade verschoben wird.

Fig. 3 ist ein Grundrifs, welcher die Stellung der beiden Hälften der Stufenscheiben nach der Verschiebung zeigt.

Fig· 4 ist ein wagerechter Schnitt durch die Mitte des Getriebes.

Fig. 5 ist eine Ansicht, bei welcher die bewegliche Hälfte des Stufenrades entfernt ist.

Fig. 6 ist ein senkrechter Querschnitt nach x-x der Fig. 4.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht.

Fig. 8 zeigt die Welle, längs der das mit dem Stufenrade in Eingriff stehende Rad verschoben wird.

Die Fig. 9 bis 15 zeigen Einzeltheile des Getriebes zum \<⁷erschieben der beweglichen Hälfte des Stufenrades.

Fig. 16 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform, ähnlich wie Fig. 7.

Die Fig. 17 bis 25 endlich zeigen die den Fig. 9 bis 15 entsprechenden Theile der zweiten Ausführungsform.

Auf einer Grundplatte 2 sind die Tragständer 3 und S angeordnet, in deren Lagern eine Welle 7 angebracht ist, welche sich darin frei drehen kann. Die festen Theile 9 des Stufenrades sind mit der Welle 7 verbunden. Diese Theile können entweder unabhängig gebildet und einzeln auf der Welle befestigt oder, wie dargestellt, alle mit der Welle 7 und mit einer Riemscheibe 11 aus einem Stück hergestellt werden.

Der verschiebbare Theil 13 des Stufenrades kann einen beliebigen Ausschnitt des Stufenrades bilden, oder das Stufenrad wird, wie dargestellt, aus zwei gleichen Hälften zusammengesetzt, von denen die eine auf der Welle 7 fest ist und die andere sich frei auf der Welle in der Längsrichtung verschieben läfst. Vortheilhaft wählt man die Anordnung, die festen Theile der Zahnräder aus einem Stück mit der A¥elle 7 und mit einer Zwischenwand 15 herzustellen, welche in der Mitte der Zahnräder angeordnet ist. Diese Zwischenwand wird passend wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt angebracht. Die beweglichen Hälften des Stufenrades werden gleichfalls aus einem Stück mit einer Zwischenwand 17 angefertigt, welche mit der Zwischenwand 15 übereinstimmt. Jede dieser Wände 15 und 17 ist mit zwei parallelen T-förmigen Nuthen 19 versehen, die schräg verlaufen und deren Steigung in jedem Falle gleich der Differenz in den Durchmessern der Zahnräder ist (Fig. 6). In der Nüth 19 der Zwischenwand 15 ist eine an der beweglichen Hälfte des Stufenrades befestigte Stange 21 von H - förmigem Querschnitt und in der Nuth der Zwischenwand 17 ist eine mit der festen Hälfte des Stufenrades verbundene Stange 21¹ befestigt. An dem Ständer 5 ist ein feststehender abgestumpfter Führungskegel 23 befestigt. Dieser besitzt auf seinem Umfange eine. Nuth 25, die in einer Ebene liegt, welche die Achse des Stufenrades im rechten Winkel schneidet. Der Führungskegel besitzt ferner schräge Nuthen 27 und 29, die beide von der Nuth 25 abzweigen und, nachdem sie nahezu um den Kegel herumgelaufen sind, wieder in die Nuth einmünden (Fig. 12 und 13). Jede der Nuthen 27 und 29 hat einen kurzen geraden Theil, der parallel zur Nuth 25 liegt (Fig. 13). An ihrem Ende ist die Stange 21 mit einem drehbaren Schiffchen 31 versehen, welches stets mit der einen oder anderen Nuth des Führungskegels im Eingriff steht. Eine mit Nuth versehene Weiche 33 ist in der Fläche des Führungskegels 23 an der Stelle angeordnet, wo die Nuthen 27. und 29 von der Nuth 25 abzweigen. Die Nuth ist an dieser Stelle erweitert, um für die Bewegung der Weiche Raum zu schaffen und ihr zu gestatten, in beiden Richtungen zu schwingen. In der gewöhnlichen Stellung der Weiche (Fig. ι) bildet deren Nuth einen Theil der geraden Nuth 25 des Führungskegels. Die Weiche ist auf einem Zapfen 35 angeordnet, welcher durch den Führungskegel geht und an dem Handhebel 37 (Fig. 9, 10 und 11) befestigt ist. Auf der Unterfläche des Führungskegels sitzt ein Ansatz 39 mit einer Rille 41 (Fig. 9 und 10) und der die Weiche bewegende Handhebel 37 hat einen unter Federwirkung stehenden. Bolzen 43, der in die Rille tritt. Sobald das Ende des Bolzens durch die Feder gegen die Fläche der Rille gedrückt wird, gleitet der Bolzen, wenn der Handhebel frei ist, über die schräge Seitenfläche der Rille und kommt auf dem Boden der Rille zur Ruhe, und die Weiche wird auf diese Weise in der in Fig. 1 gezeigten Stellung festgehalten. Ihre Nuth bildet hierbei eine Fortsetzung der geraden Nuth 25 des Führungskegels, so dafs das Schiffchen 31 fortwährend in dieser Nuth laufen wird. Mit Hülfe des Handhebels kann man die Weiche 33 auch in der einen oder anderen Richtung drehen, so dafs das Schiffchen 31 in die eine oder die andere der schrägen Nuthen des Führungskegels einlenkt, wie Fig. 2 darstellt. Das Schiffchen 31 ist auf der längeren Stange 21 drehbar und hat die in den Fig. 14 und 15 veranschaulichte Gestalt.

Jedes Zahnrad ist am Umfange mit einer Nuth 45 versehen (Fig. 4 und 5), welche auf der nach dem nächsten gröfseren Rade gekehrten Seite des Rades angebracht ist und um das ganze Rad, sowohl über den feststehenden wie den beweglichen Theil, herumgeht. Ein Flansch 47. auf dem nächsten gröfseren Rade steht seitwärts theilweise über die Nuth 45 vor, um ein Abheben des Rades 49 von dem Stufenrade zu vermeiden.

Eine Welle 51 ist in einem Winkel zu der Welle 7 angeordnet, welcher gleich dem Neigungswinkel des Stufenrades ist, und wird in Böcken 50 und 52 gelagert. Diese Welle ist mit einem Rade 53 versehen, dessen Zähne zu seiner Achse schräg, aber parallel zu den Zähnen des Stufenrades und des Zahnrades 49 gerichtet sind. Das Rad 53 sitzt auf der Welle 51 und wird durch einen Keil 54 in einer Nuth der Welle geführt (Fig. 1, 2, 3, 4 und 8), so dais, während sich das Rad frei auf der Welle verschieben kann, es mit derselben umlaufen mufs. Die Mitnehmer 55 und 57 auf der Welle 51 lassen sich frei auf derselben drehen und verschieben. Diese Mitnehmer sind durch einen Bolzen 59 und auch durch die kurze Achse 61 verbunden (vergl. auch Fig. 6), auf welcher sich das Rad 49 frei dreht. Dieses Rad ist stets mit einem der Zahnräder auf der Welle 7 im Eingriff. Der Mitnehmer 55 hat einen Arm 63 (Fig. 4 und 6) mit einem Vorsprung 65, welcher in die eine oder andere der Nuthen 45 tritt. Auf diese Weise wird das Rad 49 in beständigem Eingriff mit einem Zahnrade des Stufenrades gehalten, wobei die Mitnehmer, welche das Rad unterstützen, nach der Welle 7 hin oder von derselben weg schwingen können, wie es entsprechend dem Durchmesser des Zahnrades, mit welchem das Rad jeweilig im Eingriff steht, erforderlich ist. Die Kraft kann auf die

Welle 51 bezw. von derselben auf irgend eine zweckentsprechende Weise übertragen werden. W^rie Fig. 5 darstellt, ist diese Welle mit einem Rade 67 versehen, welches in ein Rad 69 einer auf dem Ende der Welle J angeordneten Hohlwelle 71 eingreift. Auf der Welle 71 kann eine Riemscheibe oder ein Zahnrad angebracht sein, durch welches die Kraft auf die Welle oder von derselben übertragen wird.

Wenn das Rad 49 mit dem gröfsten Zahnrade im Eingriff steht, so dürfen die Stellhebel 37 natürlich nicht im Stande sein, in der Richtung eine Bewegung zu machen, welche das Rad mit einem anderen gröfseren Zahnrade in Eingriff bringen könnte, und wenn sich das Rad mit dem kleinsten Zahnrade im Eingriff befindet, darf es nicht in der Richtung verschoben werden, in der es mit einem kleineren Zahnrade in Eingriff gebracht werden könnte. Es wird daher eine Sicherheitssperrvorrichtung vorgesehen, um die Bewegung des Stellhebels in der falschen Richtung in diesen .Endlagen zu verhindern. Diese Vorrichtung besteht aus einer Stange 73 (Fig. 8), welche sich in einer Nuth der Welle 51 verschieben kann und mit den Anschlägen 75 und JJ versehen ist. Die Stange 73 ist mit einem Hebel 81 verbunden (Fig. 1 bis 5, 7 und 10), welcher auf einem Arme 83 auf einer Seite des Führungskegels 23 drehbar ist. Das Ende dieses Hebels steht mit einem Arm 85 (Fig. 7) auf dem Handhebel 37 in Verbindung. Gewöhnlich dreht sich der Hebel 81 frei in beiden Richtungen bei der Bewegung des Handhebels 37, wenn aber das Rad 53 bis nahe an den Anschlag 75 herangebracht wird, in welcher Stellung der Trieb 49 mit dem gröfsten Zahnrade im Eingriff steht, so kann der Handhebel nur in einer Richtung bewegt werden, da der Anschlag 75 gegen das Rad 53 oder den Keil 54 in dem Rade stöfst, und wenn das Rad 49 im Eingriff mit dem kleinsten Zahnrade steht, wird die Bewegung des Handhebels 37 in der falschen Richtung dadurch verhütet, dafs der Anschlag JJ gegen die andere Seite des Rades 53 stöfst.

Der Mitnehmer 57 ist mit einer Muffe 79 versehen, welche die Welle 5.1 umgiebt und ein langes Lager für denselben bildet.

Bei der in Fig. 1 bis 15 dargestellten Anordnung ist ein einfacher Stellhebel veranschaulicht, der nur bewegt werden kann, wenn das Getriebe in einer Richtung läuft. Hierbei kann das Getriebe wohl auch in der entgegengesetzten Richtung laufen, wenn dies jedoch geschieht, so kann das Stellwerk nicht in Wirkung treten. In einigen Fällen ist es wünschenswerth, das Getriebe in der einen wie in der anderen Richtung laufen zu lassen, und es ist dann riöthig, eine doppelte Stellvorrichtung mit zwei Stellhebeln anzuordnen, von denen der eine bewegt wird, während das Getriebe in der einen Richtung läuft, und der andere, während das Getriebe in der anderen Richtung läuft.

Eine für diesen Zweck geeignete Anordnung ist in Fig. 16 bis 25 dargestellt. Der Führungskegel 23 hat hierbei im Wesentlichen die bereits in den übrigen Figuren veranschaulichte Gestalt, er ist jedoch mit zwei Stellhebeln versehen. Beide Stellhebel haben die gleiche Gestalt und jeder steht mit einer Schiene 91 in Verbindung, die auf einem Bolzen 93 drehbar angebracht ist. Jeder der Bolzen 93 trägt den darauf drehbaren Handhebel 37 zum Verstellen der Weiche. In diesem Falle ist der Handhebel 37 in der Weise angeordnet, däis er sich frei auf dem Bolzen 93 drehen kann, und besitzt einen Arm 92 mit Anschlägen 94. Im Boden der Nuth befindet sich ein Schlitz (Fig. 20), und jede der Schienen 91 hat einen Zapfen 95, welcher nach unten durch diesen Schlitz in den Raum zwischen den Anschlägen 94 des Handhebels vorsteht. Eine Feder 96, die sich gegen diese Zapfen legt und sie gegen die Anschläge 94 drückt, hat das Bestreben, die Schienen aus einander und auf diese Weise in der Lage zu halten, dafs sie eine Verlängerung der geraden Nuth 25 bilden. Wünscht man die Weiche umzustellen, so wird der Handhebel gedreht, so dafs der Anschlag 94, indem er sich gegen einen der Zapfen 95 einer der Schienen 91 legt, veranlafst wird, diese Schiene hinüber gegen die andere zu bringen, so dafs die Feder 96. zusammengedrückt und eine A^erbindung mit einer der Zweignuthen 27 oder 29 hergestellt und das Schiffchen 31 veranlaist wird, in eine oder die andere der erwähnten Zweignuthen einzulenken. Sobald der Handhebel losgelassen wird, bewegt die Feder 96 die Schiene in ihre normale Stellung zurück und die Weiche wird zu jeder Zeit, ausgenommen wenn der Arbeiter den Handhebel festhält, eine Stellung einnehmen, in welcher die Schienen getrennt sind und eine Verlängerung der geraden oder Hauptnuth 25 bilden. Vortheilhaft versieht man eine Schiene der Weiche mit einer Aussparung 97 und die andere mit einem in jene hineinpassenden Vorsprunge 98 (Fig. 21), so dafs, wenn die Schienen zusammen bewegt werden, sie mit einander verriegelt werden und die Gefahr vermieden wird, dafs das Schiffchen gegen das Ende der vorher bewegten Schiene stöfst und angehalten wird.

Die Stellhebel 37 sind mit dem Hebel 81 der Sicherheitsvorrichtung (Fig. 24 und 25) verbunden. In diesem Falle ist der Hebel an seinem Ende mit einer Biegung versehen, so dafs zwei parallele Theile entstehen, von denen jeder einen Schlitz 80 hat, welcher den

Stift 82 auf dem Arme des Handhebels 37 umfafst. Gewöhnlich befinden sich die Stifte 82 in der Mitte der" Schlitze 80; wenn jedoch das mitarbeitende Rad entweder mit dem gröfsten oder dem kleinsten Zahnrad der Reihe in Eingriff gebracht worden ist, wird der Hebel 81 ein wenig bewegt worden sein und die Bewegung des einen oder anderen Stellhebels in einer Richtung verhindern, während er die freie Bewegung" in der anderen Richtung zuläist.

Die Wirkungsweise des Getriebes ist wie folgt:

Es wird Kraft entweder durch die Riemscheibe 11 oder durch eine Riemscheibe oder ein Zahnrad auf der Welle 71 (Fig. 5) auf das Getriebe übertragen. Je nach der zu übertragenden Geschwindigkeit und Kraft können verschiedene Zahnräder 9 mit dem Rade 49 in Eingriff gebracht werden. Da die Weiche 31 gewöhnlich in ihrer Mittelstellung gehalten wird, um eine Fortsetzung der geraden Nuth 25 zu bilden, so bleibt das Rad mit demselben Zahnrade im Eingriff, bis die Weiche durch den Stellhebel 37 gedreht wird. Dreht man beispielsweise die Weiche so, dafs das Schiffchen 31 in die Nuth 27 gelenkt wird (Fig. 2) (wobei das Rad 49 mit einem der festen Theile des Stufenrades im Eingriff ist), so wird der verschiebbare Theil des Stufenrades in der Längsrichtung der Leisten 21 in den Zwischenwänden 15 und 17 bewegt und bis zu dem Augenblicke, wo die Zahnräder sich so weit . drehen, dafs das Rad 49 das Ende des festen Theiles erreicht, mit welchem es in Eingriff steht, wird sich der verschiebbare Theil so verschoben haben, dais jedes Rad des festen Theiles nun mit dem nächst gröfseren Rade des verschiebbaren Theiles in Verbindung gebracht wird und eine Fortsetzung desselben auf einer Seite der Zahnräder bildet. Es wird das Rad 49 sich dann von einem festen Theile auf den beweglichen Theil des nächsten gröfseren Zahnrades bewegen. Dasselbe wird mit diesem beweglichen Theile während einer weiteren halben Umdrehung der Welle 7 im Eingriff bleiben. Während dieser halben Umdrehung werden die beweglichen Theile in ihre ursprünglichen Stellungen zurückbewegt, und wenn die halbe Umdrehung vollendet ist, wird der bewegliche Theil mit dem entsprechenden festen Theil in Verbindung treten und das Rad 49 wird im Eingriff mit diesem Zahnrade bleiben, bis der Stellhebel wieder bewegt wird. Zur Umkehrung der Bewegung verschiebt man den Hebel 37 in der entgegengesetzten Richtung.

Bei der Anordnung nach den Fig. 1 bis 15 der Zeichnung ist nur ein einziger Hebelarm 37 vorgesehen, das Getriebe kann somit nur in einer Richtung angetrieben werden. Die Anordnung von zwei Hebelarmen 37 gemäfs Fig. 16 bis 25 gestattet, das Getriebe als Wechsel- und Wendegetriebe zu verwenden, d. h. eine Drehung der getriebenen Welle in beiden Richtungen mit wechselnder Geschwindigkeit zu erzielen.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Zahnräder - Wechselgetriebe, bei dem zur Herbeiführung verschiedener Uebersetzungen ein Rad mit den verschiedenen Rädern eines Stufenrades abwechselnd in Eingriff gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dafs das Stufenrad (9, 13) aus einem auf einer Welle (7) festen Theile(9) und einem auf der. Welle (7) in der A.chsenrichtung verschiebbaren Theile (13). zusammengesetzt ist, wobei das mit dem Stufenrade in Eingriff stehende Rad (49) dadurch mit dem benachbarten Rade des Stufenrades in Eingriff gebracht wird, dafs der Theil (13) des Stufenrades um eine Stufe verschoben wird, sodann das von dem festen Theile des Stufenrades abrollende Rad (49) aufnimmt und schliefsiich unter Mitnahme des Rades (49) in seine anfängliche Lage zurückgeführt wird, zu dem Zwecke, die Uebersetzung während des Ganges der Maschine, ohne den treibenden und den getriebenen Theil des Getriebes aufser Eingriff zu bringen, verändern zu können.

2. Ausführungsform des Getriebes nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs zur Aenderung der Uebersetzung der verschiebbare Theil (13) des Stufenrades mittels eines feststehenden, mit geraden und schrägen Nuthen versehenen Führungskegels (23) in der Weise verschoben wird,, dais ein mit dem Theile (13) verbundenes Schiffchen (31) in den Nuthen des Kegels (23) Führung erhält und durch eine verstellbare Weiche (33) aus der zur Drehachse des Stufenrades senkrecht verlaufenden Nuth (25) in die Abzweigungen (27) und (29) übergeführt wird.

3. Ausführungsform des Getriebes nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, dafs zur Verschiebung des mit dem Stufenrade in Eingriff stehenden Rades (49) dieses in ein auf der zur Achse des Stufenrades schräg gerichteten Welle (51) verschiebbares Rad (53) eingreift und um dieses schwenkbar in Armen (55) und (57) gelagert ist, von denen der letztere mit einem Ansätze (65) in die auf dem Stufenrade angeordneten Nuthen (45) eingelegt wird und dadurch den stetigen Eingriff des Rades (49) mit dem Stufenrade sichert.

4- Ausführungsform des Getriebes nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet., dafs zu dem Zwecke, eine weitere Verschiebung des Rades (49) in seinen beiden Endstellungen zu verhindern, eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, die darin besteht, dafs der zur Einrückung der Räderpaare dienende Stellhebel (37) durch einen Hebelarm (81) mit einer mit Anschlägen (75 und 77) versehenen Stange (73) in Verbindung gebracht ist, deren Bewegung in den Endstellungen des Rades (49) durch dieses gehemmt wird.

5. Ausführungsform des Getriebes nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, dafs zu dem Zwecke, das Getriebe auch als Wendegetriebe benutzen zu können, an dem Führungskegel (23) zwei Weichen (91) (Fig. 16 und 17) mit Stellhebeln (37) vorgesehen sind, die je nach der Drehrichtung der Welle (7) abwechselnd eingestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.