DE186422C

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Publication number: DE186422C
Application number: DE1906186422D
Authority: DE
Priority date: 1906-07-18
Filing date: 1906-07-18
Publication date: 1907-04-20

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47//. GRUPPE

RICHARD MATHEW RUCK in LONDON.

Zahnräder-Wechselgetriebe. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juli 1906 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wechselgetriebe für schnell laufende Motoren und bezweckt bei gleichzeitiger Erzielung des Vorteils unmittelbarer Kupplung der kraftübertragenden Teile und stufenweiser Änderung der Geschwindigkeit die Vermeidung der Nachteile hinsichtlich des Stoßens und Gleitens, die bei der Benutzung von Zahnradgetrieben einerseits und kegeliger Reibungskupplungen andererseits auftreten.

Zur Veranschaulichung des Erfindungsgegenstandes dient die beiliegende Zeichnung, in welcher Fig. ι ein Grundriß, teilweise im Schnitt ist, in welchem die Erfindung in ihrer Anwendung bei Motorfahrzeugen dargestellt ist. Fig. 2 ist eine Endansicht eines sogenannten gezahnten Kegels.

Nach der vorliegenden Erfindung besteht das eine Glied des Wechselgetriebes aus einer Reihe gezahnter Ringe A¹ A² A^s usw., die nebeneinander auf einer Welle B sitzen; die Anzahl der Zähne der Ringe ist eine fortschreitend zu- bezw. abnehmende, während ihre Höhe gleich ist, so daß die Durchmesser der Ringe A¹ A² A³ entsprechend zu- bezw. abnehmen; dadurch wird ein Körper A gebildet, den man einen gezahnten Kegel nennen kann. Das andere Glied des Wechselgetriebes besteht aus einem Zahnrad C, dessen Zähne mit denen des gezahnten Kegels in Eingriff kommen. Dieses Zahnrad ist verschiebbar auf einer Welle D aufgekeilt, die mit der Welle B des Kegels in einer Ebene liegt und parallel zu einer geraden Mantellinie des letzteren verläuft, und zwar in solchem Abstand von dieser Fläche, daß das Zahnrad in Richtung seiner eigenen Achse nacheinander in Eingriff mit allen Zahnringen des Kegels gebracht werden kann. In dieser Weise kann zwischen den Gliedern A und C Bewegung übertragen werden, deren Geschwindigkeit bestimmt wird durch das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Zahnrades C zu denen des jeweils in Betracht kommenden Ringes des Kegels A je nach der Stellung des Zahnrades .C auf seiner Welle D.

Damit das Zahnrad C so auf seiner Welle D verschoben werden kann, daß es nacheinander mit den einzelnen Zahnringen des Kegels in Eingriff kommen kann, ohne daß eine Unterbrechung der Drehbewegung der Teile A bezw. C notwendig wird, sind die Zahnringe des Kegels in solche Winkelstellung auf ihrer gemeinsamen Achse zueinander gebracht, daß, wie aus Fig. 2 ersichtlich, alle Ringe einen Zahn a oder einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen in einer Ebene liegend besitzen, die in die Achse des Kegels fällt, so daß, wenn während der Drehbewegung des Kegels diese Ebene mit der Ebene zusammenfällt, in der die Achsen des Kegels und des Zahnrades C liegen, das Zahnrad ohne Stoß außer Eingriff mit den Zahnringen, in die es gerade eingreift, gebracht wird und mit dem nächsten Zahnring gekuppelt werden kann. Diese Anordnung ermöglicht es, das Zahnrad augenblicklich gleichzeitig in Eingriff mit zwei benachbarten Zahnringen des Kegels zu bringen, ohne daß es notwendig ist, das Rad vollständig aus einem Zahnring herauszubringen, bevor es mit dem nächsten gekuppelt wird. Es ist

daher möglich, die aufeinander folgenden Ringe vollkommen dicht, wie aus der Zeichnung ersichtlich, nebeneinander zu legen, so daß die Längsbewegung des Zahnrades C an dem Kegel A entlang, obwohl sie in Wirklichkeit eine unterbrochene ist, so glatt verläuft, daß sie praktisch als ununterbrochene Bewegung aufgefaßt werden kann.

Eine Verschiebung des Zahnrades C um

ίο eine Stufe wird in der Regel und besonders da, wo die Drehgeschwindigkeit eine hohe ist, das äußerste sein, was während einer einzigen Umdrehung des Kegels ausgeführt werden kann; wo aber, wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Kegel etwa zwei Stellen am Umfang des Kegels vorhanden sind, an denen alle Ringe A¹ A² A³ je einen in derselben Ebene liegenden Zahn α aufweisen, kann eine Verschiebung des Zahnrades C in jeder Richtung leichter ausgeführt werden, weil während einer Umdrehung des Kegels beide Reihen a nacheinander in die gemeinschaftliche Ebene der Wellen B und D zu liegen kommen. In jedem Falle ist die Anordnung so getroffen, daß dem Zahrad C eine schritt- oder stufenweise Bewegung in jeder Längsrichtung um die Breite eines Zahnringes des Kegels erteilt werden kann, wenn eine Änderung der Übersetzung des Getriebes herbeigeführt werden soll.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen, daß durch Druck von Hand die Längsverschiebung des Zahnrades C bewirkt werden kann; die Bewegung wird derart geregelt, daß die Verschiebung in jeder Richtung nur schritt- oder stufenweise in den Augenblicken erfolgen kann, in denen eine in einer Geraden liegende Reihe von Zähnen a oder Zahnlücken auf dem Kegel in die gemeinsame Ebene der Achsen des Kegels A und der Welle D zu liegen kommt. Jede solche stufenweise Bewegung des Zahnrades C ist beschränkt auf eine Strecke, die der Breite eines einzelnen der Zahnringe des Kegels entspricht, so daß, obwohl die tatsächliche Verschiebung des Zahnrades von Hand erfolgt, das Maß der Verschiebung ein konstantes und ganz genau bestimmtes ist.

Zu diesem Zweck ist die Nabe des Zahnrades C mit einer ringsum laufenden Nut C versehen, in welche eine Gabel / eingreift, die von einem Schieber getragen wird, der über eine Anzahl von Ringen oder Bunden e auf einer Welle E hin und her geschoben werden kann; die Welle E läuft in Lagern e¹ und liegt parallel zur Zahnradwelle D. Der Abstand der Bunde e ist gleich demjenigen der Zahnringe des Kegels A, und die Bunde liegen in einer zur Achse der Welle E senkrechten Ebene. Die Welle E wird fortdauernd in einer Richtung mit gleichbleibender Geschwindigkeit gedreht, die in einem bestimmten Verhältnis zur Geschwindigkeit des Kegels A steht. Die Bunde e sind mit Lücken oder Ausschnitten e² versehen und an ihren Enden zugeschärft. Die Aussparungen e² gestatten den gleichfalls zugeschärften Ansätzen f^lf², die an der Innenfläche des Schiebers -F sitzen, den Durchtritt. Die Zuschärfung der Ringe e² und Ansätze f¹./'² hat den Zweck, das Einklemmen der letzteren in den Lücken zu verhindern. Das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit des Kegels A zu der der Welle E ist so bemessen, daß in dem Augenblick, wo eine Zahnreihe α auf dem Kegel in die gemeinschaftliche Ebene der Achsen des Kegels A und der Welle D des Zahnrades C zu liegen kommt, die Ansätze f^lf² in die Lücken e² eintreten, so daß der Schieber F unbehindert in der Längsrichtung der Welle E auf dieser verschoben werden kann.

Die Ansätze/¹/² passen so zwischen die Bunde e, daß außer in dem eben geschilderten Augenblick der Schieber F gegen jede Längsbewegung auf der Welle E gesichert ist.

Es ist selbstverständlich, daß jede beliebige Anzahl von Ansätzen/¹/² vorgesehen werden kann, sofern diese nur so angeordnet sind, daß sie richtig in die Lücken e² der Ringe e eingreifen.

Die Lücken e² zweier aufeinander folgender Ringe e stimmen hinsichtlich ihrer Lage nicht miteinander überein, vielmehr ist ihre Winkelstellung zur Achse der Welle E eine verschiedene, so ■ daß, wenn eine Reihe von Zähnen α auf-dem Kegel mit der Ebene der Achse des Kegels A und der Welle D zusammenfällt, der Schieber F und das Zahnrad C jeweils nur um ein Stück verschoben werden kann, das dem mittleren Abstand zweier benachbarter Zahnringe des Kegels entspricht.

Bei der als Beispiel dargestellten Ausführungsform liegen die Lücken e'² zweier aufeinander folgender Ringe e abwechselnd auf im Durchmesser einander entgegengesetzten Seiten der Welle E, so daß diese eine halbe Umdrehung machen muß, während der no Kegel A sich um ein Stück gedreht hat, das dem Winkelabstand zweier in einer Ebene liegenden Zahnreihen α entspricht.

Die zur Längsbewegung des Schiebers F von Hand dienende Einrichtung ist die folgende:

Der Schieber F ist durch einen Arm r mit einer Hülse R verbunden, die auf einer Stange S gleiten kann; die Stange S verläuft parallel zur Welle E und ist selbst innerhalb der Führungen 2 des Rahmens I in ihrer Längsrichtung verschiebbar, und zwar auf

einer Strecke, die der Bewegungsstrecke des Schiebers F auf der Welle E entspricht. Auf der Stange S sind zu beiden Seiten der Hülse R Bunde oder Ringe R¹ angebracht, und zwischen der Hülse und diesen Ringen liegt je eine Feders, so daß die Hülse R, wenn man sie auf der Stange 5 in der einen oder anderen Richtung verschiebt, das Bestreben hat, in die Mittellage zwischen den

ίο beiden Ringen zurückzugehen. Mit der Stange S ist ein Handgriff s^l verbunden, der durch sein eigenes Gewicht oder durch Federdruck in eine Kerbe einer Zahnstange S¹,. die parallel zur Stange S verläuft, eingreift. Der Abstand der Zähne der Zahnstange S¹ entspricht dem der Bunde auf der Welle E, so daß der Handgriff, wenn er in die Zähne eingreift, das Zahnrad C gegen Längsbewegung sichert, wobei die Stellung des Handgriffs gleichzeitig die des Zahnrades in bezug auf den Kegel anzeigt.

Angenommen, das Zahnrad C solle auf den Kegel A von einem Ring zu dem nächsten verschoben werden, so ist zunächst der Handgriff s^l anzuheben, um ihn aus der Zahnstange S¹ frei zu machen, worauf man ihn an dem nächsten Zahn der Zahnstange feststellt, was eine Mitnahme der Stange S und der Bunde R¹ zur Folge hat.

Wenn in dem Augenblick, in dem diese Bewegung stattfindet, die Lücken e² in den Ringen e zufällig mit den Ansätzen f¹/'² übereinstimmen, so wird der Schieber F sofort um das gewünschte Stück verschoben, im anderen Falle werden die Ringe e die Ansätze f¹/² und damit den Schieber aufhalten, was zur Folge hat, daß die eine der Federn s so lange zusammengepreßt wird, bis die Lücken e² mit den Ansätzen f^l f² übereinstimmen, worauf diejenige Feder, welche bei der Bewegung des Handgriffs s¹ zusammengepreßt wurde, plötzlich in Wirkung tritt und die Hülse R auf der Stange £ fortschnellt, so daß der Schieber F plötzlich um eine Stufe auf der Welle F verschoben wird und dabei das Zahnrad C ebenfalls um eine Stufe auf dem Kegel A verschiebt.

Der Abstand zwischen der Hülse R und den Ringen R¹ braucht nur so groß zu sein, daß der Handgriff s¹ und die Stange S jedesmal um eine Stufe verschoben werden können; solange jedoch der Druck von Hand auf den Handgriff s^l in der einen oder anderen Richtung einwirkt, wird das Zahnrad C fortlaufend über die ganze Länge der Welle E hin verschöben; die Anordnung der Zahnstange S¹ ist nicht unbedingt erforderlich.

Bei der dargestellten Anordnung, die sich besonders als Wechselgetriebe für Motorfahrzeuge eignet, wird die Welle D unmittelbar von der Motorwelle J durch Vermittlung des Universalgelenks j angetrieben, und die Bewegung der Welle D auf dem Kegel A erfolgt durch das Zahnrad C mit veränderlicher Geschwindigkeit; die Welle B des Kegels treibt die Kardanwelle G, und zwar durch Vermittlung der Zahnräder B¹ T¹ und einer Hülse oder Muffe T, ' die sich auf dem entsprechenden Ende der Welle D in einem Lager des Rahmens I dreht und mit der Kardanwelle durch Vermittlung eines Universalgelenks g verbunden ist. Das Rad T¹ ist dauernd in Eingriff mit einem auf der Welle E festsitzenden Zahnrade U, so daß die Wellen G und E beide sich mit einer Geschwindigkeit drehen, die im bestimmten Verhältnis zu der des Kegels A steht.

Das Zahnrad C kann auf beiden Seiten des Kegels A von diesem vollständig außer Eingriff gebracht werden, so daß der Antrieb der Kardanwelle G ohne vorhergehende stufenweise Änderung der Geschwindigkeit ausgeschaltet werden kann und zwar sowohl bei der größten als auch bei der kleinsten' Geschwindigkeit. Wenn das Zahnrad C auf der Seite des größeren Durchmessers des Kegels A außer Eingriff mit diesem gebracht wird, kann es noch in Eingriff mit einem sich frei drehenden Zwischenrad L gebracht werden, das dauernd in ein Zahnrad L² auf der Kegelwelle B eingreift. Diese Anordnung dient zur Umkehrung der Bewegung des Kegels, die jedoch nur mit einer einzigen Geschwindigkeit möglich ist. Wenn das Zahnrad C nach der Seite des kleineren Durchmessers des Kegels über die Freilaufstelle hinaus verschoben wird, so kommen eine Anzahl Klauen ν des Zahnrades in Eingriff mit Klauen t am Ende der Hülse T, was zur Folge hat, daß die Welle D unmittelbar mit der Hülse T gekuppelt wird, so daß die Bewegung von der Motorwelle / ohne Benutzung des Wechselgetriebes ihre Bewegung auf die Kardanwelle G überträgt.

Claims

Patent-Ansprüche:

I. Zahnräder - Wechselgetriebe, dessen einer Teil einen aus einer Anzahl auf einer gemeinsamen Achse nebeneinander sitzender Zahnkränze bestehenden Kegel ■ bildet, während der andere Teil ein Zahnrad ist, das mit den Zahnkränzen des Kegels durch Verschiebung nacheinander in Eingriff gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkränze des Kegels so auf diesen aufgekeilt sind, daß mindestens eine Zahnreihe in eine Gerade zu liegen kommt, die in die entsprechende Radialebene der Kegelachse fällt, derart, daß, wenn während der Drehung beider

Teile des Getriebes die Geschwindigkeit geändert werden soll, das Zahnrad auf seiner Welle in dem Augenblick nach beiden Richtungen von einem Ring nach dem nächsten verschoben werden kann, in welchem die übereinstimmende Zahnreihe des Kegels mit der gemeinsamen Ebene der Achsen des Kegels und der Zahnradwelle zusammenfällt.

ίο 2. Zahnräder-Wechselgetriebe nach Anspruch ι mit einem zur stufenweisen Verschiebung des Zahnrades dienenden, auf einer Welle verschiebbaren Schieber, der mittels einer Gabel an dem Zahnrad angreift, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (E) in Abständen, die denen der Zahnringe auf dem Kegel entsprechen, mit Lücken (e~) versehene Ringe (e) sitzen, wobei die Lücken zweier aufeinanderfolgender Bunde um einen bestimmten Winkel auf der Welle zueinander versetzt sind, während der Schieber mit Ansätzen ff¹/²) versehen ist, die von den Bunden je nach deren Stellung aufgehalten werden oder durch die Lücken hindurchtreten können.

3. Zahnräder-Wechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (E), beispielsweise durch Zahn-

radübersetzung, dauernd in einer Richtung mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die in einem bestimmten Verhältnis zu der der Zahnringe des Kegels steht, derart, daß die Lücken (e¹) der Bunde (e) nur dann mit den Ansätzen (f^lf²) des Schiebers (F) übereinstimmen, wenn eine auf einer Geraden liegende Zahnreihe (a) des Kegels in die gemeinsame Ebene der Achsen des Kegels (A) und des Zahnrades (C) fällt.

4. Zahnräder-Wechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Schiebers (F) vermittels eines Handgriffs (s^l) erfolgt, der an einer in Lagern (i) verschiebbaren Stange (S) befestigt ist, wobei eine mit dem Schieber verbundene Hülse (R) die Stange umfaßt, während zwischen der Hülse (R) und zu beiden Seiten derselben auf der Stange (S) sitzenden Ringen (R¹) Federn (s) angebracht sind, derart, daß, wenn im Augenblick der Druckanwendung auf den Handgriff (s^}) der Schieber (F) auf einen der Ringe (e) stößt, zunächst die betreffende Feder zusammengedrückt wird und der Schieber erst bei Weiterdrehung der Welle (E) durch die nächste Lücke hindurchtreten kann.

Hierzu ι Blatc Zeichnungen.