DE155188C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet eine Antriebvorrichtung mit sich dem äußeren. Widerstände selbsttätig anpassendem Übersetzungsverhältnis, welche insbesondere für Motorwagen oder andere Kraftfahrzeuge Anwendung finden soll.

Der Erfindungsgegenstand ermöglicht es, daß ein Motor von ständiger Umdrehungszahl, z. B. ein Benzinmotor, ohne jegliche Überlastuug die nötigen stark wechselnden Zugkräfte an dem Umfang der Räder ausübe, indem das Übersetzungsverhältnis der Antriebvorrichtung nach Maßgabe des an dem Umfange der Wagenräder auftretenden Weg-Aviderstandes, z. B. Steigung, schlechte Bodenbeschaffenheit, sich ganz selbsttätig, also ohne vom Wagenlenker beeinflußt zu werden, ändert oder sich anpaßt. Natürlich kann auf Grund dieser Anpassung die Überwindung eines größeren Wegwiderstandes nur auf Kosten der Geschwindigkeit des Wagens erfolgen, so daß die augenblickliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges, eine ständige Umdrehungszahl des Motors angenommen, nur vom Wegwiderstande abhängt. Um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges willkürlich zu vermindern, muß der Wagenlenker die Umlaufzahl des treibenden Motors vermindern.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist an der Hand der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Fig', ι ist eine schematische Darstellung der einfachsten Ausführungsform,

Fig. 2, 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen der Nebeneinaderschaltung mehrerer Torsionsfederstäbe.

Fig. S ist eine Ausführungsform mit einer gewundenen Biegungsfeder.

Fig. 6 und 7 zeigen je ein Ausführungsbeispiel der Hintereinanderschaltung mehrerer Torsionsfederstäbe oder eines Torsionsfederstabes und einer Torsionsfederröhre.

Fig. 8 stellt den Antrieb zweier Fahrzeugräder mittels je zweier gegeneinander versetzter Klinkenvorrichtungen dar.

Fig. 9 und 10 zeigen ein Beispiel einer Anordnung zum Antrieb eines gelenkten Räderpaares eines Fahrzeuges, und zwar ist Fig. 10 ein von oben gesehener wagerechter Mittelschnitt nach der Linie G-H der Fig. 9, diese letztere aber ein Querschnitt nach der Linie J-K der Fig. 10.

Das Wesen des Erfindungsgegenstandes ist an der Hand der Fig. 1 erläutert. Der das Fahrzeug treibende Motor.greift am Zapfen 1 des drehbar gelagerten Armes 2 an und versetzt denselben in schwingende Bewegung. Der Arm 2 ist an dem einen Ende der drehbar gelagerten Welle 3 befestigt, deren anderes Ende den mit der Klinke 5 versehenen Arm 4 trägt. Bei der Bewegung des Armes 4 im Sinne des Pfeiles 7 greift die Klinke 5 in die Zähne des Klinkenrades 6 und versetzt dieses in Drehung. Die Lagerung des Klinkenrades 6 ist der Deutlichkeit halber nicht gezeichnet.

Das Wesen der Erfindung besteht nun darin,

daß die Welle 3 federnd ausgeführt ist und zwar eine solche Federung gestattet, daß, selbst wenn der Klinkenträger 4 festgestellt wird, der Antriebarm 2 unter Überwindung der Federkraft mit der ursprünglichen Schwingungsweite weiterschwingen kann.

Wenn wir uns nun vorstellen, daß das Klinkenrad 6 oder das Fahrzeugrad, mit welchem das erstere verbunden sein kann, sich ohne allen Widerstand drehen könnte, so wird ■der Arm 4 mit derselben Schwingungsweite schwingen wie der unmittelbar angetriebene Arm 2. Da die Geschwindigkeit der Klinke 5 während jeder Schwingung wächst und wieder abnimmt, somit einen höchsten Wert in jeder Schwingung besitzt, da ferner der Zahnkranz 6 mit einer Schwungmasse, z. B. mit dem anzutreibenden Wagen verbunden ist, wird die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes 6 gleich der höchsten Geschwindigkeit der Klinke werden. Aus dieser Geschwindigkeit würde sich die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeuges ergeben, wenn die Bewegung" desselben durch gar nichts gehindert würde. Wird aber das Rad 6 gebremst, so muß die Feder 3, zur Überwindung des am Umfange des Rades 6 auftretenden Widerstandes entsprechende Drehkräfte von Arm 2 auf den Arm 4 übertragen, was nur durch eine der Größe der zu übertragenden Kraft entsprechende Formänderung (rückgängige Verdrehung) der Feder erfolgen kann, d. h. die Feder muß, bevor die Klinke das Klinkenrad in Bewegung versetzen oder weiter unitreiben kann, so stark gespannt werden, bis diese Spannung genügt, um den auf das Klinkenrad wirkenden Widerstand zu überwinden. Dieses jeweilige Spannen der Feder bedingt aber ein Zurückbleiben des Armes 4 gegenüber dem Arm 2 oder eine um den Grad der Formänderung verminderte Schwingungsweite des Armes 4, wodurch das Rad 6 bei einer jeden Schwingung um einen kleineren Winkel gedreht wird, als die Schwingungsweite des Armes 2 beträgt. Hierdurch wird also erreicht, daß bei anwachsendem Widerstand die Umlaufgeschwindigkeit des angetriebenen Rades selbsttätig abnimmt, ohne daß eine Verminderung der Schwingungsweite oder der Schwingungszahl des Antriebarmes oder eine Änderung der Unilaufzahl des Antriebmotors erfolgen müßte.

Da also die Umdrehungszahl des Antrieb-

. . motors ständig beibehalten wird, die Umlaufgeschwindigkeit des angetriebenen Rades sich jedoch je nach dem zu überwindenden Widerstand selbsttätig ändert, wird durch Einschaltung der federnden Achse 3 das Übersetzungsverhältnis des Klinkenantriebes den jeweiligen Anforderungen entsprechend selbsttätig geändert.

Die oben erläuterte Wirkung kann also dadurch erreicht werden, daß zwischen dem schwingenden Antriebzapfen und dem anzutreibenden Rad eine federnde Welle geschaltet wird, die eine der vollständigen Schwingungsweite des Antriebarmes entsprechende Verdrehung ohne bleibende Formänderung verträgt. Die Welle muß derart bemessen werden, daß die während dieser wiederholten stärksten Verdrehungen sich ergebenden Antriebkräfte im Mittel den größten vorhergesehenen Wegwiderstand überwinden können.

Man hatte zwar bereits schon früher Federn in Schaltwerken angeordnet, dies geschah jedoch nur zu dem Zwecke, einen gleichmäßigen Antrieb zu erreichen, keinesfalls jedoch, um eine dem Wegwiderstand entsprechende, in vollem Umfange wirkende selbsttätige Regelung des Übersetzungsverhältnisses zu erzielen, was eben nur dadurch erreicht werden kann, daß die zur Überführung der Arbeit von dem schwingenden auf den drehenden Teil dienende federnde Welle, wie dies oben betont wurde, ohne bleibende Formänderung der Verdrehung fähig ist, welche beim Stillstand des zu drehenden -Teiles und gleichzeitigem Weiterschwingen des schwingenden Teiles erforderlich ist.

Das Wesen der Erfindung liegt aber auch in der Art der Anordnung der die Arbeit übertragenden Feder, die ganz besonders wichtig ist, da man, um eine namhafte Geschwindigkeit zu erzielen, zu hohen Schwingungszahlen greifen muß, wo die Trägheitswirkung der schwingenden Massen besonders ins Gewicht fällt.

Zu diesem Zwecke werden die Federn, welche den Hauptteil der Arbeit zu übertragen haben, in der Form einer federnd verdrehbaren Welle ausgeführt, wobei diese Welle entweder aus Torsionsfedern (siehe Fig. 1 und die weiter unten beschriebenen Fig. 2, 3, 4 und 7) oder aus Biegungsfedern (siehe die später beschriebene Fig. s), oder aber aus auf Torsion und Biegung beanspruchten Federn (Fig. 6) gebildet werden können. Federn für geringere Leistungen, welche jedoch nur die Leistung der Hauptfedern ergänzen, können auch in anderen Teilen angeordnet werden, indem z. B. die Arme 2 und 4 als Biegungsfedern (Blatt- no federn) ausgeführt werden können.

Die neue Antriebvorrichtung gehört zwar in die Klasse der an und für sich bekannten Schaltgetriebe,.bedarf aber während der Fahrt weder einer Verstellung des Hubes des antreibenden Teiles noch einer Verstellung der Formveränderungsfähigkeit der angebrachten federnden Teile.

Trotzdem könnte der Hub oder die Formveränderungsfähigkeit der Federn auch bei der

neuen Antriebvorrichtung verstellbar gemacht werden, denn dadurch wird deren Selbstregelungsfähigkeit nicht beeinträchtigt; natürlich müssen in diesem Falle sowohl die Feder als der Motor für die höchsten Werte des Hubes und der Federkraft berechnet werden.

Die Selbstregelung gestaltet den Betrieb des Fahrzeuges viel sicherer als eine Übersetzung,

ίο die den verschiedenen Widerständen des Weges durch den Lenker des Fahrzeuges angepaßt werden muß. Während bei einer solchen Übersetzung ein vom Lenker des Fahrzeuges mit einiger Verspätung bemerkter Widerstand oder eine schlecht abgeschätzte plötzliche Steigung des Weges sehr leicht zum Stehenbleiben des Motors führen kann, ist dies bei der selbstregelnden Antriebvorrichtung ausgeschlossen, da vom Motor nie eine größere Leistungsfähigkeit gefordert werden kann als die, für welche die Übertragungsfedern bemessen wurden. Außer diesem Vorteile entfallen die verwickelten Wechselgetriebe, sowie auch die Ausgleichgetriebe vollständig.

In Fig. 2 sind statt eines geraden Torsionsfederstabes .3 deren drei nebeneinander angeordnet. Eine solche Anordnung der Feder erlaubt die Übertragung größerer Treibmomente bei der gleichen Federlänge.

In Fig. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform der Parallelschaltung von drei Federn gezeigt, welche durch Ausfräsen aus einer stärkeren Stahlwelle hergestellt wird. Natürlich, können auf diese Weise auch vier und mehrere Federn nebeneinander geschaltet werden. Hierbei kann statt der Stahlwelle auch ein entsprechendes Rohr angewendet werden, welches durch Einschnitte in Längsstreifen geteilt wird, die an den Enden zusammenhängen.

In Fig. 5 ist statt einer geraden Torsionsfeder eine gewundene. Biegungsfeder 3 angeordnet. Außer dieser Biegungsfeder 3 sind noch die als Hilfsfedern wirkenden Gummibuffer 50 angeordnet, welche sich nicht im schwingenden Teile befinden, aber eine nachgiebige Verdrehung des Zahnkranzes 6 mit Bezug auf das Rad 55 zulassen. Hier sind also die im fortschreitenden Teil sich befindenden Hilfsfedern 50 mit der im schwingenden Teil befindlichen Feder 3 hintereinander geschaltet.

Durch Hintereinanderschaltung' mehrerer

Federn kann die Formänderungsfähigkeit der Federreihe erhöht werden. So sind in Fig. 6

z. B. drei gerade Torsionsfederstäbe 3 hintereinander geschaltet, indem deren Enden wechselseitig derart verbunden sind, daß die Federn einen einzigen nebeneinander hin- und herlaufenden Kraftweg darstellen.' Diese An-Ordnung kann nach Art der lug. 3 ebenfalls aus einer dicken Stahlwelle oder aus einem Stahlrohr durch geeignetes Ausfräsen hergestellt werden.

In den Fig. 1 und 5 wird z. B. nur ein Rad durch den Hebel 2 angetrieben, selbstredend können aber von diesem Hebel beiderseitig Federn 3 ausgehen und auf diese Weise mittels zweier gleichzeitig angeordneten Antriebvorrichtungen die beiden Räder einer Fahrzeugachse angetrieben werden, wobei das bisher allgemein angewendete Ausgleichgetriebe wegfällt, da dessen Zweck durch , die oben beschriebene Anordnung ohne weiteres erreicht wird, indem die das eine Rad antreibende Welle ganz unabhängig von der das andere Rad antreibenden Welle sich verdrehn kann und somit die Antrieb vorrichtungen eines jeden Rades voneinander völlig unabhängig arbeiten. Es ist sonach ersichtlich, daß mit vier unabhängigen Federsystemen und entsprechenden Klinkenantrieben sämtliche vier Räder des Wagens von einem Motor angetrieben werden können.

Statt einer einfachen Schwingung könnten auch zwei oder mehrere in der Wirkung gegeneinander verschobene Schwingungen zum Antrieb dienen.

Bei der Ausführungsform Fig. 8 sind z. B. zwei verschiedene Arme 4 und 8.angeordnet, deren Schwingungen in ihrer Wirkung zweckmäßig um i8o° gegeneinander verschoben sind.

Bei diesen Anordnungen ist die Länge der Feder 3 etwa der halben Wagenbreite gleich. In den Fig. 9 und 10 ist jedoch eine derartige Vereinigung zweier Antriebvorrichtungen dargestellt, bei welcher längere Federn verwendet werden können. Das eine Ende je einer Triebfeder trägt zum Beispiel einen bei lenkbaren Rädern zu verwendenden Triebkopf.

In der Zeichnung wurde aber der Deutlichkeit halber das Rad samt dem Klinkenrad 6 weggelassen. Die Räder sind in der Figur in der Stellung gezeichnet, die sie beim Befahren von Krümmungen einnehmen.

Die Federn sind hier nebeneinander in einer wagerechten Ebene angeordnet, wodurch das eine Triebrad des Fahrzeuges etwas vor dem anderen zu stehen kommt.

Die Räder werden durch je einen Klinkenkopf 23 durch Vermittelung der Federwellen 3 angetrieben, welche aus den in Reihe geschalteten Elementen 52, 53 bestehen. Am Ende des Rohres 53 greifen die Antriebarme 2 an, welche durch die Kuppelstange 56 miteinander .verbunden werden können.

Zur leichteren Erläuterung verschiedener Anordnungen soll der schwingende Teil, welcher sich von dem'Antriebzapfen 1 bis zu den Klinkenzähnen erstreckt, und der fortschrei-

tende Teil, der sich von den Klinkenzähnen bis zu dem die Kraft abgebenden Radumfang erstreckt, unterschieden, werden.

Das Klinkenrad 6 kann nun entweder im fortschreitenden Teil angebracht sein, wie in Fig. i, oder auch im schwingenden Teil, wenn man das Klinkenrad 6 mit dem Klinkenarm 4 vertauscht, d. h. das Klinkenrad 6 auf das Ende der Federwelle 3 festkeilt, und den

ίο Arm 4 an dem zu drehenden Rade befestigt.

Die Verzahnung des Klinkenrades kann eine

innere (z. B. Fig. 1) oder äußere (schräge oder seitliche) sein, oder kann sogar fehlen, wenn die Klinken als Reibungsklinken ausgeführt werden.

Die federnde Welle kann angeordnet werden :

a) entweder im schwingenden Teil (z. B. Fig. 1),

b) oder im fortschreitenden Teil, wenn z. ß. in PIg. ι das Klinkenrad 6 vom Motor unmittelbar in Schwingung versetzt wird, wodurch der Arm 4 eine Drehbewegung erhält, welche dem an das andere Ende der Federwelle an Stelle des Hebels 2 befestigten Fahrzeugrad mitgeteilt wird,

c) oder aber sowohl im schwingenden als im fortschreitenden Teil, indem mehrere Federwellen hintereinander geschaltet werden.

Die Federwelle selbst kann aus nebeneinander geschalteten Gliedern (z. B. Fig. 2 und 3), aus hintereinander geschalteten Gliedern (z. B. Fig. 6 und 7) oder aber sowohl aus nebeneinander als auch hintereinander geschalteten Gliedern bestehen.

Nach der Art der Beanspruchung, welche die die federnde Welle bildenden Federn erleiden, kann man Zug-, Druck-, Biegungs-(z. B. Fig. 5), Torsionsfedern (Fig. 1) oder Federn von zusammengesetzter Beanspruchung anordnen.

Was die Anordnung der Klinken selbst betrifft, so können für die Klinken der einen und der anderen Drehrichtung besondere Klinkenräder vorgesehen werden.

Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende selbstregelnde Antriebvorrichtung ist hauptsächlich für Fahrzeuge, Straßenfuhrwerke, Motorräder, Lastwagen, Draisinen, Motor-Eisenbahnwagen, ferner auch für elektrisch betriebene Eisenbahnen, bei welchen die Verwendung von Einphasenwechselstroiri von Vorteil ist, geeignet, kann aber auch in jedem anderen Falle angewendet werden, wenn ihre kennzeichnende Eigenschaft, die Selbstregelung, Verwendung finden soll, z. B. bei Schiffen, bei Hebemaschinen, Aufzügen, Pumpen, Werkzeugmaschinen usw. Endlich noch mag erwähnt werden, daß die die Treibkraft übermittelnden Federwellen auch der Länge des Fahrzeuges nach oder in diagonaler Richtung angeordnet werden mögen, wobei natürlich Vermittelungsglieder anzuordnen sind, um die Schwingungen (oder die durch die Schwingungen hervorgerufene Drehbewegung) in die Ebene der Räder zu übertragen. ■

Claims (6)

Patent-Ansprüche :

1. Schaltgetriebe, besonders für Motorwagen, bei welchem zwischen dem Schaltwerk und dem vom Motor hin- und herbewegten Teil eine Feder eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschaltete Feder in der Gestalt einer federnd verdrehbaren Welle angeordnet ist, die zwecks Erhöhung der Formänderungsfähigkeit aus nebeneinander oder hintereinander geschalteten Torsionsfedern beliebigen Querschnitts oder aus gewundenen Biegungsfedern gebildet und derart bemessen ist, daß sie die beim Stillstand des zu drehenden Teiles und gleichzeitiger ungeänderter Weiterschwingung· des schwingenden Teiles entstehende Verdrehung ohne bleibende Formänderung verträgt und hierbei die erforderlichen höchsten Treibkräfte zu übermitteln vermag, zu dem Zwecke, die Geschwindigkeit des zu drehenden Teiles bei Ab- oder Zunahme des zu überwindenden Widerstandes selbsttätig zu steigern oder zu vermindern.

2. Eine Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1 mit mehreren Klinken, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Klinke oder je eine Gruppe von Klinken mittels je einer besonderen einfachen oder zusammengesetzten federnden Welle mit einem gemeinsamen schwingenden Antriebarm verbunden ist, so daß sämtliche Klinken gleichzeitig wirken.

3. Eine Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1 mit mehreren Klinken, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebfedern der einzelnen Klinken oder Klinkeiigruppen mit besonderen Antriebarmen verbunden sind, deren Schwingungen gegeneinander verschoben sind.

4. Eine Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vom Motor in Schwingung' versetzten Arm sich beiderseitig federnde Wellen anschließen, welche je auf eine Klinkenvorrichtung einwirken, so daß die auf derselben Fahrzeugachse sitzenden Räder ohne Anwendung eines Ausgleichgetriebes voneinander unabhängig mit verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten laufen können,

5· Eine Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kraftübermittelung dienenden federnden Wellen eines jeden Rades nebeneinander angeordnet sind und nahezu die ganze Breite des Fahrzeuges einnehmen, um durch die größere Länge der Welle deren Formveränderungsfähigkeit zu erhöhen.

6. Eine Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kraftübermittelung dienenden federnden Wellen in der Längsrichtung oder in diagonaler Richtung des Fahrzeuges angeordnet sind, um durch die größere Länge der Welle deren Formveränderungsfähigkeit erhöhen zu können.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.