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Die Erfindung bezieht sich auf ein schaltbares Umlaufradgetriebe,
insbesondere für Waschmaschinen, mit einem Stirnradsatz, dessen eines Rad exzentrisch
im anderen Rad umläuft, wobei das als Schaltglied dienende I[upplungsantriebsteil
für eine Schaltstufe mit einer Kupplungsfläche an das exzentrisch umlaufende Zahnrad
bzw: für die andere Schaltstufe mit einer anderen Kupplungsfläche an das Gehäuse
so ankuppelbar ist, daß es die Exzenterbewegung ohne Drehung mitmacht.
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Bei einer Reihe von Anwendungsfällen, insbesondere bei Waschmaschinen,
werden zwei stark unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten benötigt, die schnell
ohne Stoß umschaltbar sein sollen. Eine bekannte Möglichkeit, diese Umschaltbarken
zu erreichen, ist die Verwendung polumschaltbarer Elektromotoren als Antriebsmaschinen.
Die Verwendung von derartigen Elektromotoren ist jedoch sehr aufwendig in bezug
auf Platz und Gewicht und macht bei weiteren Antriebsstellen, z. B. der Laugenpumpe
bei Waschmaschinen, die Verwendung eines weiteren Motors notwendig.
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Eine weitere bekannte Möglichkeit besteht in der Verwendung umschaltbarer
Antriebe, z. B. Zahnradgetriebe, Wechselriementriebe od. dgl., jedoch sind diese
Vorrichtungen sehr teuer und haben in der Regel einen noch größeren Platz- und Gewichts-,
bedarf als polumschaltbare Elektromotoren.
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Es sind umschaltbare Umlaufrädergetriebe bekannt (deutsche Patentschrift
143 846), die an sich relativ billig und platzsparend sind, jedoch erfolgt bei derartigen
Getrieben der eingangs erwähnten Art die Umschaltung durch axiale Verschiebung eines
Kupplungsteils, wobei der Kupplungsdruck sich gegen die Achsen abstützt und dadurch
einen erheblichen Axial-Druck erzeugt, der kostspielige und störungsanfällige Drucklager
notwendig macht.
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So ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein schaltbares
Umlaufradgetriebe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches nicht nur robust,
billig und platzsparend ist, sondern auch keine kostspielige Axial-Lagerung erforderlich
macht.
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Dieses wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in an sich bekannter
Weise der an seiner Innen-und Außenseite reit konischen Kupplungsflächen versehene
Kupplungsring über eine Feder axial fliegend sich gegen das Kupplungsantriebsteil
abstützt und daß die Laufbüchse für das exzentrisch umlaufende Zahnrad mit Fingern
mit-einem - der Ex;-zenter-Bewegung des Umlaufrades entsprechenden Spiel in Ausnehmungen
des Kupplungsringes eingreift.
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Es ist bei einem Umlaufradgetriebe bekannt, einen Kupplungsring mit
konischen Kupplungsflächen zum Umschalten zu verwenden (deutsche Patentschrift 903
l74), jedoch stützt sich dabei die Kupplungsfeder gegen die Welle ab und erzeugt
dadurch einen Axial-Schub zwischen Antriebs- und Abtriebswelle, wenn die auf der
Antriebswelle drehfest liegende Kupplung mit dem auf der Abtriebswelle sitzenden
Zahnring des Umlaufrädergetriebes angekuppelt ist.
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Es ist ferner bekannt, bei derartigen Getrieben mit exzentrisch umlaufendem
Rad die Exzenter-Bewegung an Mitnehmerfingern dadurch auszugleichen, .däß diese
Finger mit einem der Exzenter-Bewegung entsprechenden Spiel in Ausnehmungen sitzen.
Bei den bekannten Anordnungen (z. B. deutsche Auslegeschrift 1168 198) diente
diese Anordnung jedoch nicht zur Verbindung des Kupplungsteils selbst mit dem- entsprechenden
Teil des Getriebes.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Stirnansicht des Getriebes, F i g. 2 einen
Axial-Schnitt durch das Getriebe, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in
F i g. 2 und F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig.2. '--
Der
in den Figuren dargestellte, für eine Waschmaschine bestimmte Antrieb 1 enthält
einen Elektromotor 2 mit konstanter Drehzahl, eine Wasserpumpe und ein Getriebe
4.
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An einer Stirnplatte 21 ist eine Lagermuffe 26 mit Gleitlager für
eine Motorwelle 23 vorgesehen. Die Stirnplatte 21 hat ferner eine konzentrisch zur
Motorwelle 23 verlaufende ringförmige ebene Fläche 93 und radial einwärts dieser
Fläche eine nach außen gerichtete Ringrippe 24.
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Mit Schrauben 43 ist an die Stirnplatte 21 ein Getriebegehäuse 41
befestigt, dessen ebene Fläche 94 an der Ringfläche 93 dicht anliegt.
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Das Getriebegehäuse 41 hat einen Verstellseheibenabschnitt 42, einen
Kupplungsabschnitt 44, einen Getriebeabschnitt 46 und einen Antriebsabschnitt 45.
Der Verstellscheibenabschnitt 42 hat eine zylindrische Innenfläche. Der Kupplungsabschnitt
44 hat eine Innenfläche 25, die sich auf den Verstellscheibenabschnitt 42 zu konisch
erweitert. Der Getriebeabschnitt46hät-eine einezylindrische Innenfläche, deren Radius
kleiner ist als die Innenflächen des Verstellscheibenabschnitts und des Kupplungsabschnitts,
und der Antriebsabschnitt 45 hat eine zylindrische Bohrung, in der sich eine Gleitlagerbüehse
47 befindet.
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In dem Gleitlager 47 ist eine Getriebewelle 48 gelagert, die mit beiden
Enden aus dem Antriebsabschnitt 45 herausragt. An dem freien Ende ist auf der Welle
48 eine Nabe 49 für eine Keilriemenscheibe 50/51 befestigt.
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Die Welle 48 ist an ihrem inneren Ende mittels eines Steges 84 mit
einem innenverzahnten Zahnring 85 verbunden, welcher konzentrisch zu den Drehachsen
der fluchtenden Getriebewelle 48 der Motorwelle- 23 und in Abstand von der Innenfläche
im Getriebeabschnitt 46 des Gehäuses 41 liegt.
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Das getriebeseitige Ende der Motorwelle 23 ist gegen ihre Drehachse
versetzt und bildet einen Kurbelzapfen 70. Zwischen dem Kurbelzapfen 70 und der
Lagermuffe 26 ist in Führungen auf einem Kupplungsscheibenabschnitt 71 eine Kupplungsseheibe
30 axial begrenzt verschiebbar, aber drehfest gelagert.
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An der Kupplungsscheibe 30 ist eine Axialhülse 31 vorgesehen, die
die Lagermuffe 26 mit Spiel übergreift. Die Axialhülse 31 hat :eine Schulter 32,
in welcher eine Ringnut 33 Tür einen Sprengring 34 zum Festlegen einer Verstellseheibe
37 eingesetzt ist. Die Kupplungsscheibe 30 hat mehrere auf dem Umfang verteilte
konisch verlaufende Kupplungsflächen 35; die durch Unterbrechungen der Außenfläche
der Kupplungsscheibe gebildet sind. Eine Verstellscheibe 37, die einen in Axialrichtung
zum Getriebe gerichteten, auf der Schulter 32 sitzenden Fuß hat, ist auf der Axialhülse
31 drehbar gelagert.
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Eine Kegelfeder 90 liegt mit ihrem im Durchmesser kleineren Ende am
Fuß der Verstellscheibe 37 und mit ihrem im Durchmesser größeren Ende gegen
einen
Kupplungsring 52 an, der im axialen Querschnitt kegelförmig ist (F i g. 2), wobei
die Innen-und Außenfläche 58 bzw. 86 in Axialrichtung auf das Getriebe zu konvergieren.
Die Außenfläche des Ringes 52 ist unterbrochen und bildet eine Reihe-von Ringkupplungsflächen
86, die mit der konischen Kupplungsgehäusefläche 25 zusammenwirken. Die Innenfläche
58 des Ringes 52 wirkt mit der Kupplungsfläche 35 auf der Kupplungsscheibe 30 zusammen.
In der dargestellten Ausführung Axialbohrungen 55 durchsetzen acht den Kupplungsring
52 in gleichem Abstand voneinander. Die dem Getriebe abgewendete Stirnseite des
Kupplungsringes 52 ist gestuft und bildet ein Auflager für die Feder 90 (F i g.
2).
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Eine Antriebsscheibe 75,- die auf dem Kurbelzapfen 70 mittels
einer mit der Scheibe aus einem Stück bestehenden Lagerhülse 76 gelagert ist, hat
acht Antriebszapfen 78, die axial nach innen in die Bohrungen 55 im Ring
52 ragen. Die Antriebszapfen 78
haben in Umfangs- und in Radialrichtung
den gleichen Abstand wie die Bohrungen 55 und liegen auf einem zum Kurbelzapfen
70 konzentrisch verlaufenden Kreis, der exzentrisch zur Drehachse der Motorwelle
23 und damit zum Kreis, auf dem sich die Bohrungen 55 befinden, liegt (F i g. 2
und 4).
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Auf der Außenfläche der Lagerhülse 76 ist ein Zahnrad 80 verkeilt.
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Das Zahnrad 80 läuft exzentrisch innerhalb des Zahnringes 85 ab und
hat einen Zahn weniger (F i g. 3). In jeder Stellung des Zahnrades 80 greift einer
seiner Zähne vollständig in die Verzahnung des Zahnringes ein. Der diametral entgegengesetzte
Zahn des Zahnrades 80 ist dagegen vollständig außer Eingriff aus der Gegenverzahnung.
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Das Gehäuse 41 ist an seinem Außenumfang mit einer oder mehreren Zugstangenangüssen
60 versehen, die je eine Bohrung 62 für eine gegen die Bohrung abgedichtete Zugstange
61 aufweisen.
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Am Außenende hat jede Zugstange 61 eine Querbohrung, in der ein Schwenkzapfen
63 liegt. Auf dem entgegengesetzten Ende ist an der Zugstange eine Stellgabel64
befestigt, die radial nach innen hinter die Verstellscheibe 31 ragt und die einen
Anschlag 65 hat.
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Am Schwenkzapfen 63 ist ein Stellbügel 95 gelagert, von welchem ein
Stellhebel 96 ausgeht, der an seinem Außenende einen Gabelkopf 97 trägt.
Der Bügel 95 ist um einen Drehpunkt (nicht dargestellt) versehwenkbar, so
daß bei der Bewegung des Stellhebels 96 die Zugstangen 61 verschoben werden. Der
Gabelkopf 97 ist mit einer beliebigen Antriebsvorrichtung, z. B. einem Elektromagnet-
oder einem Druckmittelantrieb (nicht dargestellt), verbunden.
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Das Getriebe arbeitet in folgender Weise: Wenn sich das Getriebe in
dem in F i g. 2 dargestellten Zustand befindet, nimmt die Zugstange 61 ihre axial
am weitesten nach rechts gelegene Stellung ein, bei der ein Abstand zwischen der
Stehscheibe 37 und der Stellgabel 64 vorhanden ist. Die an dem Kupplungsring
52 anliegende Feder 90 drückt den Ring 52 an die Kupplungsflächen
35 der Kupplungsscheibe 30. Da die Kupplungsscheibe 30 in bezug auf die Verstellseheibe
37 feststeht, wird der Kupplungsring 52 von der Feder 90 nicht in Eingriff mit der
Kupplungsfläche 25 des Kupplungsgehäuseabschnittes 44 gedrückt, weil die innere
Fläche des Ringes 52 und die äußere Fläche der Kupplungsscheibe 30 aneinander liegen.
In- diesem Zustand wird der Kupplungsring 52 von der Motorwelle 23 gedreht. Der
Kupplungsring 52 dreht wiederum die Getriebescheibe 75 über die Zapfen 78, so daß
sich das Zahnrad 80
dreht, welches drehfest gegen die Getriebescheibe 75 ist.
Da das Zahnrad 80 gegen eine Relativdrehung in bezug auf die Motorwelle 23
und den Kurbelzapfen 70 verriegelt ist und da das Zahnrad 80 mit dem Ringzahnrad
85 (F i g. 3). in Eingriff steht, werden das Ringzahnrad 85 und damit auch die Welle
48 mit der gleichen Drehzahl gedreht wie das Zahnrad 80, d. h. mit der Drehzahl
der Motorwelle 23.
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Wird jetzt der Stellhebel 97 so verschoben, daß die Zugstangen
61 in Axialrichtung nach links in F i g. 2 bewegt werden, dann bewegen die
Stellgabeln 64 die Verstellscheibe 37 und damit auch die Kupplungsscheibe
30, die Feder 90 und den Ring 52 nach links. Wird diese Bewegung
weiter fortgesetzt, legen sich die Kupplungsflächen 86 an die Gehäusekupplungsfläche
25, und dann - und zwar im wesentlichen gleichzeitig - heben sich die Kupplungsscheibenflächen
35 von den inneren Ringkupplungsflächen 58 ab. In diesem Zustand ist der Ring 52
gegen Drehung festgelegt, während die Kupplungsscheibe 30 sich frei drehen kann.
Die Getriebescheibe 75 ist jetzt gegen Drehung verriegelt. Die Zapfen
78
beschreiben aber Kreisbahnen in den Bohrungen 55, die der Exzentrizität
des Kurbelzapfens 70 entsprechen. Hierdurch wird das Zahnrad 80 gegen Drehung
gehalten, jedoch wird durch die exzentrische Bewegung des Zahnrades 80 der
Zahnring 85 um einen Zahnabstand bei jeder Umdrehung der Motorwelle 23 gedreht,
so daß eine dem Zahnverhältnis entsprechende Untersetzung vorhanden ist.
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Bei dem Zustand, bei dem ein unmittelbarer Antrieb von der Motorwelle
23 zur Getriebewelle 48 erfolgt, drehen sich die Kupplungsscheibe 30, der
Kupplungsring 52, die Feder 90 und die Verstellscheibe 37 gemeinsam,
so daß keine Relativbewegung zwischen diesen Teilen erfolgt. Befindet sich das Getriebe
in dem zweiterwähnten Zustand, bei welchem eine Untersetzung zwischen der Motorwelle
23 und der Getriebewelle 48 vorhanden ist, dann erfolgt eine Relativbewegung
zwischen der Kupplungsscheibe 30
und dem Ring 52. Da jedoch die Kupplungsscheibe
30 frei drehbar ist und gegen axiale Bewegung nach links durch den Fuß der Verstellscheibe
37 gehalten wird, sonst aber kein Axialdruck auf die Kupplungsscheibe 20 ausgeübt
wird, kann sich die Hülse 31 frei in dem durch den Fuß 32 der Verstellscheibe 37
gebildeten Lager drehen, und die Verstellscheibe 37 und die Feder 90 können bewegungslos
bleiben.
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Da die von der Feder 90 ausgeübten Arbeitsdrücke tatsächlich nur zwischen
dem Ring 52 und der Verstellscheibe 37 zur Wirkung kommen, wird kein Axialdruck
auf die Motorwelle 23, den Kurbelzapfen 70 oder die Getriebewelle
48 übertragen.