DE2330751A1 - Schaltgetriebe - Google Patents

Description

SCHUBERT & SALZEM

P + CM 73/484

Schaltgetriebe 2330751

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe mit einer Antriebs- und einer Abtriebswelle sowie mehreren in einem Steg gelagerten Planetenrädern.

Es ist notwendig, Schaltgetriebe zu bauen, die keine Synchronisationsschwierigkeiten bieten und ein einfaches Schalten ermöglichen. Es besteht ferner die Notwendigkeit, diese Getriebe auf einem Baum von begrenzter Ausdehnung anzuordnen. So steht beispielsweise bei Textilmaschinen für den Antriebsstock zwar in der Breite ein gewisser Baum Hur Verfügung. In der Maschinenlänge ist man jedoch bestrebt, jeglichen Zuwachs zu vermeiden, um den Platzbedarf für die ohnehin schon sehr langen Maschinen nicht noch mehr zu erhöhen bzw. keinen Platz für zusätzliche Arbeitsstellen zu verlieren. Dennoch soll eine große Auswahl an Übersetzungsverhältnissen zur Verfügung stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgetriebe zu schaffen, das bei geringer Ausdehnung in Achsrichtung, kostensparender Herstellung und einfacher Schaltung die Wahl einer großen Anzahl von Übeisetzungsstufen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Schaltgetriebe der obengenannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Planetenräder entsprechend den gewünschten Übersetzungsverhältnissen verschiedene Durchmesser aufweisen und mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit antr«4bbar sind und jedes

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so mit einer anderen !Drehzahl laufende Planetenrad einzeln mit der AbtriebsweHe kuppelbar ist. In einer Ausführungsform, die auch eine Fernbedienung des Getriebes ermöglicht, ist der Steg in dem die Planetenräder gelagert sind, ortsfest angeordnet. Dabei ist jedem Planetenrad koaxial und kuppelbar mit diesem ein zweites Planetenrad zugeordnet, die ebenfalls mit gemeinsamer Umfangsgeschwindigkeit antreibbar sind, oder es ist jedem Planetenrad auf dessen beiden Seiten koaxial und kuppelbar mit ihm je ein weiteres Planetenrad zugeordnet. In einer anderen Ausführungsform liegen die Achsen der in dem Steg gelagerten Planetenräder auf einer Kreisbahn und sind wenigstens über einen zweiten, ein Planetenrad tragenden Steg einzeln kuppelbar, wofür wenigstens ein Steg gegenüber den anderen Stegen auf einer Kreisbahn relativ beweglich ist. Zweckmäßig erfolgt der Antrieb der Planetenräder mittels einer Kette. Der Einbau des Schaltgetriebes als integrierter Bestandteil einer Maschine wird dadurch ermöglicht, daß Antrieb und Abtrieb auf der gleichen Getriebeseite liegen. Um Getriebegeräusche zu vermeiden, ist das Schaltgetriebe in einem geschlossenen, öldichten Gehäuse angeordnet.

Weitere Einzelheiten .der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführung des Schaltgetriebes mit Planetenrädern, die in einem auf einer Kreisbahn beweglichen Steg gelagert sind, in einem Längss chnitt}

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Getriebes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Ausführung des Schaltgetriebes mit ortsfestem Steg in einem Längsschnitt;

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Fig. 4 eine schema ti sehe Darstellung dos Getriebes gemäß Fig. 3}

j?j-G. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsfortn den Getriebes.

Das im folgenden anhand der Figuren 1 und 2 beschriebene Schaltgetriebe ist vorzugsweise in einem öldichten Gehäuse 1 angeordnet und weist eine Antriebswelle % auf, die in einer ΐ/and des Gehäuses 1 und in einer Lagerstiitze 10 gelagert ist. Ein mit der Antriebswelle drehfest verbundenes Antriebsrad 21 kämmt mit einem Übertragungsrad 22, das auf einer Achse 23 befestigt ist. Die Achse 23 ist in der der Antriebsseite abgewandten Gehäusewand und in dex* Lagerstütze 10 drehbar gelagert. An dem in das Gehäuse 1 hineinragenden Ende der Achse 23 ist eine Kupplungshälfte 230 angeordnet, beispielsweise eine Klauenkupplung mit geraden Klauen.

Achsparallel zur Antriebswelle 2 ist eine Ahtriebswelle im Gehäuse 1 drehbar gelagert, auf der ein Abtriebsrad befestigt ist. Vorzugsweise liegen, wie dargestellt, der Antrieb und der Abtrieb auf der gleichen Seite des Schaltgetriebes. Im Gehäuse 1 ist ferner eine Hülse 4 konzentrisch zur Abtriebsv/elle 3 gelagert, die an ihrem in das Innere des Gehäusns 1 hineinragenden Teil einen Steg besitzt, dessen beide in einem Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnete Wände mit 400 und 401 bezeichnet sind. In diesem Steg sind eine Vielzahl verzahnter Planetenräder mit unterschiedliehen Durchmessern gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht solcher Elanetenräder 41,42,...4S (Fig. 2) auf Achsen 410,420 ...480 befestigt, die auf riner Kreisbahn konzentrisch zur Abtriebswelle 3 liegen und in dem Steg 400, 401 drehbar und gegen axiale Verschiebung gesichert sind. Die Achsen 410, 420 ... 480

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tragen an ihren beiden aus der Lagerung herausragenden Enden mit der Kupplung 230 der Achse 23 korrespondierende Kupplungshälften, wie dies in Pig. 1 "bei den Achsen 410 und 470 mit Kupplungshälften 411,412 und 471, 472 gezeigt ist. In die Zähne der kreisförmig angeordneten Planetenräder 41,42 ...48 greift eine, zweckmäßig von einer Spannrolle 490 gespannt gehaltene, endlose Kette 49 ein, mittels derer bei Übertragung einer Antriebskraft auf eines der Planetenräder alle acht Planetenräder 41, 42 ... 48 gemeinsam mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit, jedoch mit unterschiedlicher Drehzahl antreibbar sind. Die Hülse 4 mit dem Steg 400, 401 ist mittels eines Handrades 40, das an ihrem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende befestigt ist, in axialer Richtung verschiebbar und in ihrer Lagerung drehbar, so daß der Steg 400,401 mit den Planetenrädern 41,42 ... 48 auf einer Kreisbahn bewegt werden kann. Die Fixierung der Lage der Hülse 4 mit dem Steg 400,401 und damit der Planetenräder 41,42 ... 48 erfolgt durch eine Spiralfeder 403, die eine Schulter 404 der Hülse 4 gegen das Gehäuse 1 preßt.

In der Hülse 4 ist koaxial au dieser eine Achse 31 drehbar und, wie durch den Doppelpfeil Pg angedeutet, in axialer Richtung verschiebbar gelagert, die sich außerdem mit einem Zapfen 310 in einer Bohrung 300 der Abtriebswelle 3 abstützt, Ein Handrad 33 ermöglicht die Verdrehung und Verschiebung der Achse 31. An ihrem im Innern des Gehäuses 1 aus der Hülse herausragenden Ende trägt die Achse 31 einen Steg 32, mit einem FUhrungsbolzen 320, der in eine Führungsnut in der Stegwand 400 eingreift. Im dem U-förmig ausgebildeten freien Ende des Steges 32 ist eine Achse 34 mit einem auf ihr befestigten und mit dem Antriebsrad 30 kämmenden Planetenrad 35 drehbar und gegen axiale Verschiebung gesichert gelagert. Die Achse 34 besitzt an ihrem den Planetenrädern

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41f42 ...48 zugewandten Ende eine Kupplungshälfte 340, die von der gleichen Art wie die Kupplungshälfte 230 der Achse 23 ist. Mittels einer Spiralfeder 330, die eine geringere Druckstärke als die Föder 403 hat und an der Achse 31 angreift, wird der Steg 32 und damit die Achse 34 des Planetenrades 35 in Richtung der Planetenräder 41,42...48 gedrückt, so daß bei Fluchtung der Achse 34 mit einer der Achsen 410,420 ...480 der Planetenräder 41,42...48 die beiden einander gegenüberliegenden Kupplungshälften ineinandergreifen und jedes der Planetenräder 41, 42...48 über den Steg 32 mit der Abtriebswelle 3 kuppelbar ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung sind die Kupplungshälften 230 und 411 der' Achsen 23 und 410 und die Kupplungshälften 340 und 472 der Achsen 34 und 470 miteinander in Eingriff. Dadurch ist eine Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsrad 21 und dem Abtriebsrad 30 hergestellt, wobei die Drehzahl des vom Antriebsrad 21 angetriebenen Übertragungsrades 22 mittels der Kette 49 in der durch die Planetenräder 41 und 47 gegebenen Übersetzung auf das mit dem Abtriebsrad 30 formschlüssig verbundene Planetenrad 35·. abgegeben wird. Die restlichen von der Kette 49 gemeinsam angetriebenen Planetenräder drehen frei.

Soll ein anderes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, so wird die Hülse 4 mit dem Steg 400,401 mittels des Handrades 40 entgegen der Kraft der Feder 403 in Richtung zur Abtriebswelle 3 gedrückt und verdreht, wodurch die Kupplungen 230,411 außer Eingriff gebracht und der Steg 400,401 mit den Planetenrädern 41,42.«.48 auf einer Kreisbahn verschoben werden. Der Steg 32 mit dem Planetenrad 35> das mit dem Abtriebsrad 30 formschlüssig verbunden bleibt, nimmt an der Drehbewegung des Steges 400,401 teil. Wenn die Achse des für die neue Übersetzung vorgesehenen Planetenrades mit der Achse 23 des Übertragungsrades 22 .fluchtet,

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wird die Kupplungsverbindung zwischen diesen beiden Rädern durch Verschieben der Hülse 4 mit dem Steg 400,401 in Richtung zur Achse 23 hergestellt. Nun wird die Achse 31 mit dem Steg 32 mittels des Handrades 33 entgegen der Kraft der Feder 330 in Richtung zur Abtriebswelle 3 gedrückt und verdreht, so daß das Planetenrad 35 auf dem Abtriebsrad 30 abrollt und auf einer Kreisbahn verschoben wird, bis die Achse 34 des Planetenrades 35 mit der Achse des zweiten, die neue Übersetzungsstufe bildenden Planetenrades fluchtet und durch Verschieben der Achse 31 unter der Wirkung der Feder 330 gekuppelt werden kann. Diese Einstellungen werden durch Markierungen (nicht gezeigt) an den Handrädern 33 und 40 und am Gehäuse 1 erleichtert. Die Achsen 23 und 34 des Ubertragungsrades 22 und des Planetenrades 35 sind auf diese Yteise mit jeder der Achsen 410, 420 ... 480 der Planetenräder 41,42...48 einzeln kuppelbar, so daß jedes der 57 aus den acht Planetenrädern herleitbaren Übersetzungsverhältnisse eingestellt werden kann.

In Fällen, in denen die Antriebsprobleme mit einer weniger großen Anzahl von ifbersetzungsstufen gelöst werden können, kann lediglich der Steg 32 zum Steg 400,401 auf einer Kreisbahn relativ beweglich und der letztere ortsfest 8ei$, so daß die im Steg 400,401 gelagerten Planetenräder nur durch Verdrehung des Steges 32 einzeln mit der Abtriebswelle kuppelbar sind. Ebenso kann umgekehrt der Steg 400,401 beweglich bleiben und der Steg 32 ortsfest angeordnet werden. ' Dabei kann die Achse 31 entfallen und deae U-förmige Teil des Steges 32 am Gehäuse 1 befestigt werden, wodurch sich eine noch kostengünstigere Herstellung des Getriebes ergibt. Um die im Steg 400,401 gelagerten Planetenräder über den das Planetenrad 35 tragenden Steg 32 einzeln mit der Abtriebswelle kuppeln zu können, wird in diesem Fall die Achse des Planetenrades 35 nicht nur drehbar, sondern auch in axialer Richtung verschiebbar gelagert, analog wie weiter unten bei den Achsen im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 beschrieben. Voraussetzung für diese Anordnung ist jedoch,

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daß die Achsabstände der Planetenräder 41,42...48 gleich groß sind.

Bei dem Schaltgetriebe gemäß Fig. 3 und 4 mit einer ein Antriebsrad 50 tragenden Antriebswelle 5 und einer Abtriebswelle 6 mit einem auf ihr befestigten Abtriebsrad 60, die in einem Gehäuse 11 gelagert sind, ist der die Planetenräder aufnehmende Steg 12,13 ortsfest angeordnet und Seil des Gehäuses. Es sind auch hier acht Planeten/71,72...78 vorhanden, die verschiedene Durchmesser haben und gemeinsam mittels einer endlosen Kette 7 mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden. Die Spannung der Kette erfolgt durch eine Spannrolle 70. Die Planetenräder 71,72...78 sind auf Achsen 710,720...780 befestigt, die in dem Steg 12, 13 drehbar und gegen axiale Verschiebung gesichert gelagert sind. Auch bei diesem Ausführungaboispiel besitzt jede der Achsen 710,720...780 an ihren beiden aus dem Lagerwänden 12 und 13 herausragenden Enden Kupplungshälften gleicher Ausbildung wie in Fig. 1, wie dies aus den in Fig. 3 sichtbaren Achsen 730 und 770 hervorgeht. Die Kupplungshälften der Achse 730 sind hierbei mit 731, 732 und die Kupplungshälften der Achse 770 mit 771,772 bezeichnet.

In der dem Abtriebsrad 60 benachbarten Wand des Gehäuses 11 sind in Kreisform um die Abtriebswelle 6 acht Planetenräder 81,82...88 von gleicher Größe gelagert, von denen jedes mit dem Abtriebsrad· 60 formschlüssig verbunden ist. Die Anordnung der Planetenräder 81,82...88 ist so getroffen, daß jedem der Planetenräder 71,72...78 ein Planetenrad 81,82...88 koaxial zugeordnet und mit diesem einzeln kuppelbar ist. Hierzu sind die Achsen, auf denen die Planetenräder 81,82...88 befestigt sind, in der Gehäusewand drehbar und außerdem, wie durch die Doppelpfeile P^ und P^ bei den Achsen 830 und 870 der Übertragungsräder 83 und 87 in Pig. 3 angedeutet, mittels BetätigungBbolzen 831 und 871 in axialer Richtung zwischen zwei Endstellungen verschiebbar. In den Endstel- · lungen sind die Achsen arretierbar, beispielsweise mittels Basten (nicht gezeigt). Die axiale Yerschiebbarkeit itt so

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"bemessen, daß die formschlüssig"! Verbindung der Planetenräder 81 ,82...83 mit dem Antriebsrad. 60 stets erhalten bleibt. Die Achsen der PlanetenrV'.der 81,32...88 tragen an ihren den Planetenrädern 71,72...72 zugewandten Enden Kupplungshälften, die bei den Achsen 850 und 870 in 3?±^;· 3 mit 832 und 872 bezeichnet sind und mit den Kupplun^shälften der Achsen 710,720...780 der Pianotenräder 71,72...78 korrespondieren.

In der gleichen V/eise wie die Planetenräder 81 ,82...88 s~ nd auf der anderen Seite der Planetenräde.: 71,72... 78 in der dem Antriebsrad 50 benachbarten I/and des Gehäuses acht weitere Planetenrüder drehbar und in axialer Richtung verschiebbar gelagert, von denen ebenfalls jedem der Planetenräder 71,72...78 eines koaxial zugeordnet und mit diesem einzeln kuppelbar ist. Diese acht Planetenräder, von denen in Pig. 3 die leader 51 und 52 mit Achsen 510 und 520 und Kupplungshälften 511 und 521 gezeigt sind, sind mit einem auf der Abtriebsv/elle 6 frei drehbaren Had 61 formschlüssig verbunden. Mit dem Planetenrad 51 ist das Antriebsrad 50 verzahnt. Im Ausführungsbeispiel haben die Planetenräder 71 ,72...73 und 81,82...88 gleiche Größe, sie können aber selbstverständlich auch verschiedene Durchmesse:': haben.

Bei der in Pig. 3 gezeigten Schaltstellung sind die Planetenräder 73 und 51 und die Planetenräder 77 und 87 miteinander gekuppelt, so daß bei der Übertragung des Antriebes vom Antriebsrad 50 auf das Abtriebsrad 60 die durch die Planetenräder 73,77 gegebene Übersetzung wirksam wird. Soll ein anderes Übersetzungsverhältnis eingeschaltet v/erden, beispielsweise das dem obigen reziproke, so werden die Kupplungsverbindungen zwischen den Planetenrädern 73 und 51 sowie 77 und 87 gelöst, indem die Achsen 510 und 870 mit den auf ihnen befestigten Planetenrädern 51 und 87 um die dafür erforderliche Wegstrecke in axialer Richtung verschoben und danach in dieser Ausrückstellung arretiert werden.

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Anschließend werden die Achsen 520 und 830 in Richtung zu den Planetenrädern 77 und 73 soweit verschoben, bis die Kupplungshälften 521,772 und 731, 332 ineinandergreifen. Damit ist die Antriebsverbindung zwisehen dem Antriebsrad 50 und dem Abtriebsrad 60 mit dem gewünschten neuen übersetzungsverhältnis hergestellt. Insgesamt sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit acht ortsfesten Planetenrädern 57 tibersetzungsstufen vorhanden, die in der beschriebenen Weise von Hand einstellbar sind. Es ist jedoch auch eine Fernbedienung des Getriebes möglich, wenn für die Antriebsverbindung der Planetenräder untereinander elektromagnetische Kupplungen verwendet werden.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 kann eine Abwandlung und Vereinfachung erfahren, wenn die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial angeordnet werden. Eine solche Anordnung, bei der Antrieb und Abtrieb auf einander gegenüberliegenden Seiten des Getx-iebes liegen, ist beispielsweise in Fig. 5 gezeigt. Auf einer Antriebswelle 9 ist ein Antriebsrad 90 mit einem Radius r-| befestigt, das eine Vielzahl der in einem ortsfesten Steg, analog dem in Fig. 3, drehbar gelagerten Planetenräder antreibt. Im Ausführungsbeispiel werden fünf Planetenräder 91»92...95, die unterschiedliche Durchmesser haben, vom Antriebsrad 90 ständig mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Jedem dieser Planetenräder ist koaxial ein zweites Planetenrad 62,63...66 zugeordnet,von denen jedes mit einem auf der koaxial zur Antriebswelle gelagerten Abtriebswelle befestigten Abtriebsrad 96 in Eingriff ist und die somit ebenfalls mit gemeinsamer Umfangsgeschwindigkeit antreibbar sind. Jedes der Planetenräder 91,92...95 ist einzeln mit dem ihm zugehörigen Planetenrad 62,63...66 und damit mit der Abtriebswelle kuppelbar, wie dies in Fig. 3 bei den Rädern 77»87 bereits gezeigt wurde.

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Ist beispielsweise das einen Ii .dius ro aufweisende Planetenrad 64 mit dem Planetenrad 93 gekuppelt, dessen Hadius r'2- ist, und nimmt man an, daß r-j = 40 mm, r^fi = 30 mm, Vo ~ ^O mm und r'2 = 20 mm ist, so ergibt sich bei dieser Schaltstellung ein Übersetzungsverhältnis von 4rr · ^ ⁼ ·§

Das erfindungsgemäße Schaltgetriebe kann weitere Abwandlungen erfahren. So können beispielsweise anstelle von Ketten als Antriebsmittel für den gemeinsamen Antrieb der Planetenräder auch Zahnriemen verwendet werden. Ebenso kann die Lage der Antriebswelle und die der Abtriebswelle in den Pig« 2 bis 4 miteinander vertauscht werden, so daß die Planetenräder dann um die Antriebswelle angeordnet sind, und der Antrieb und der Abtrieb können auf einander gegenüberliegenden Seiten des Getriebes angeordnet sein«

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Claims (8)

1. SCHUBERT & SALZER

   MASCHINENFABRIK AKTIENGESEUSOiAfT

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   Patentansprüche

   Schaltgetriebe mit einer Antriebs- und einer Abtriebsvello sowie mehreren in einem Steg gelagerten Planetenrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (41,42...48) 71,72...78; 91,92...95) entsprechend den gewünschten Übersetzungsverhältnissen verschiedene Durchmesser aufweisen und mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit antreibbar sind und jedes so mit einer anderen Drehzahl laufende Planetenrad einzoln mit der Abtriebsv/elle (3,6) kuppelbar ist.
2. 2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (12,13), in dem die Planetenräder (71,72·,.78; 91,92...95) gelagert sind, ortsfest angeordnet ist.
3. 3. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Planetenrad (91,92,...95) koaxial und kuppelbar mit diesem ein zweites Planetenrad (62,63...66) zugeordnet ist, die ebenfalls mit gemeinsamer Umfangsgeschwindigkeit antreibbar sind.
4. 4. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Planetenrad (71,72...78) auf dessen beiden Seiten koaxial und kuppelbar mit ihm je ein zweites Planetenrad (81,82...88j 51,52) zugeordnet ist.
5. 5. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (410,420...48O) der in dem Steg (400,401) gelagerten Planetenräder (41,42...48) auf einer Kreisbahn liegen und wenigstens über einen zweiten, ein Planetenrad (35) tragenden Steg (32) einzeln kuppelbar sind, wofür wenigstens ein Steg gegenüber den anderen Stegen auf einer Kreisbahn relativ beweglich ist.

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6. 6. Schaltgetriebe nach den Ansprüchen 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, clr.B d?r Antrieb ",ex Plcnetenr^der
   (41,42...48j 71,72...78) mittel einer Kette (49,7) erfolgt.
7. 7. Schaltgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Antrieb und Abtrieb (2,3; 5,6)
   auf dev gleichen Getriebeseite liegen.
8. 8. üchaltgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dal] das Schaltgetriebe in einem geschlossenen, öldichten Gehäuse (1,11) angeordnet ist,

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