DE2448083A1

DE2448083A1 - Mit einem antriebsmotor mit umkehrbarer drehrichtung betriebenes uebersetzungs-schaltgetriebe

Info

Publication number: DE2448083A1
Application number: DE19742448083
Authority: DE
Inventors: Anthony Vesci
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1975-04-30
Also published as: FR2248942B1; US3853024A; IT1020324B; FR2248942A1; JPS5073058A; GB1439437A

Description

; Böblingen, den 7 . Oktober 1974

wi/äe

Anmelderin: International Business Machines

• Corporation, Armonk, N.Y. 10504

!Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: EN 973 003

Mit einem Antriebsmotor mit umkehrbarer Drehrichtung betriebenes
Übersetzungs-Schaltgetriebe

;Es sind Drehantriebe für Maschinen und Geräte bekannt, bei denen
durch Umpolen des Motors eine Veränderung der Drehzahl - unter ; Beibehaltung der Antriebsdrehrichtung - erzielt wird, während die _: Drehzahl des Motors unverändert bleibt. Bei solchen Antrieben,
•für die Beispiele in den USA-Patentschriften 2 687 658, ^: ;3 209 621 und 3 580 110 beschrieben sind, befinden sich zwei
■Ein-Richtungs-Kupplungen eingangsseitig in ständiger Antriebs-'verbindung mit dem Antriebsmotor, jedoch sind beiden Kupplungen
;im Kraftfluß zwischen Antriebsmotor und Abtriebsseite Übertragungen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zugeordnet . Läuft der Motor in der einen Drehrichtung um, so ist ; ,die eine der Kupplungen über das zugeordnete übersetzungsverhält- -;nis wirksam, während die andere Kupplung leer läuft; wird hingegen j jdie Drehrichtung des Motors umgekehrt, wird die erste Kupplung ; !unwirksam, während die zweite Kupplung mit dem zugeordneten, j !vom ersten abweichenden übersetzungsverhältnis im gleichen . (Drehsinne wirksam, wird. ;

i "i

jFür das Wirkungsprinzip eines solchen zweistufigen Getriebes ι

l i

|ist es gleichgültig, ob die Ein-Richtungs-Kupplungen gleichsin- j

inig einrückend ausgebildet sind und in entgegengesetzter Dreh- S

richtung angetrieben werden, oder ob umgekehrt der Motor mit j

beiden Kupplungen im gleichen Drehsinn gekuppelt ist und diese |

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in entgegengesetzten Drehrichtungen einrücken. Weiterhin ermöglicht das beschriebene Funktionsprinzip verschiedene Kraftübertragungsarten zwischen den Aggregaten. So kann z.B. die Antriebsverbindung zwischen Motor und Kupplungen bzw. zwischen den Kupplungen und der Abtriebsseite über Zahnradsätze hergestellt werden, wie es in der USA-Patentschrift 3 580 110 dargestellt ist, oder man verwendet Riemen- bzw. Kettentriebe, wie es die USA-Patentschrift 3 209 621 zeigt. Auch in der konstruktiven Gestaltung und Anordnung der Ein-Richtungs-Kupplungen sowie der Anordnung der Abtriebsseite bestehen konstruktiv zahlreiche Variationsmöglichkeiten, indem die Kupplungen entweder beide auf der Abtriebswelle vorgesehen werden (USA-Patentschrift 3 209 621) oder auf zwei parallelen Wellen, wie es die USA-Patentschrift 3 580 110 zeigt, wobei eine der Kupplungen vorzugsweise auf der Motorwelle selbst sitzt und die zweite Kupplung über ein Stirnradgetriebe, je nach gewünschter Drehrichtung mit oder ohne Zwischenrad, angetrieben wird.

Die bekannten Übersetzungs-Schaltgetriebe dieser Gattung sind im allgemeinen nur für zwei festgelegte Abtriebsdrehzahlen ausgelegt und infolge dieses Mangels an Flexibilität in ihrer Ein- i satzmöglichkeit stark beschränkt. Da der Antriebsmotor nur eine feste Drehzahl liefert, sind andere Getriebeabstufungen gar nicht | oder nur mit erheblichem Änderungsaufwand möglich. j

Durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung wird erstmals ! ein Getriebe der beschriebenen Gattung dargestellt, das bei sehr ■■ einfachem Aufbau äußerst flexibel ist, indem es möglich ist, ', das Getriebe mit einfachem Aufwand in kurzer Umrüstzeit auf ver- | schiedene andere abtriebsseitige Drehzahlpaare umzustellen. Äußert dem wird dank der Erfindung bei einem solchen tibersetzungs-Schalt-jgetriebe der Aufwand für die Wartung und die Ersatzteilhaltung |

beträchtlich verringert. !

Die Erfindung wird im folgenden in zwei Ausführungsbeispielen I anhand der Zeichnungen beschrieben. ;

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Es zeigen:

Pig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer ersten Aus-

führungsform eines übersetzungs-Schaltgetriebes j mit zwei Ein-Richtungs-Kupplungen,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung in der Ebene längs

der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform i eines Übersetzungs-Schaltgetriebes mit zwei

Ein-Richtungs-Kupplungen und ·

|Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten j

Antriebssysterns. \

: i

Bei der Ausfuhrungsform der Antriebsvorrichtung gemäß den Fign. !

• ι

'1und 2 ist ein durch Polumschaltung wahlweise in beiden Dreh- | !richtungen betreibbarer Motor 10 mit Welle 11 an einer Platte 12 | .gelagert. Oberhalb der Platte 12 ist auf der Welle 11 mittels 'einer Stellschraube 16 eine Nabe 14 befestigt, auf der sich ein Stirnrad 13 befindet, welches seinerseits auf der Nabe 14 mitjtels einer Stellschraube 15 fixiert ist. Das Stirnrad 13 ist so- ;mit verdrehfest mit der Welle 11 des Motors 10 verbunden und jmacht die jeweils wirksame Drehrichtung mit. Auf der Nabe 14 jist weiterhin eine sogenannte Überholkupplung angeordnet, beistehend aus einem in der Nabe einer Riemenscheibe 17 befindjliehen Kupplungsgehäuse 18, das mittels Kupplungsrollen 19 iund Kupplungslagerrollen 20 auf dem Umfang der Nabe 14 geführt jist. Diese Teile sind mittels einer Deckscheibe 21 und einer j in die Welle 11 eingeschraubten Schraube 22 gesichert. Das Kupplungsgehäuse 18 und die Kupplungsrollen 19 sind in bekannter jweise so gestaltet, daß die Riemenscheibe 17 von der Welle 11 iund der Nabe 14 nur in einer Drehrichtung angetrieben wird, iwährend die Welle 11 in der entgegengesetzten Drehrichtung ohne Mitnahme der Riemenscheibe 17 frei umlaufen kann.

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Benachbart zu dieser Kupplungsanordnung ist eine zweite Kupplung vorgesehen, die gleichfalls als Ein-Riehtungs- oder tiberhol-Kupplung ausgebildet ist. Ein mit dem Stirnrad 13 in ständigem Eingriff befindliches Stirnrad 23 ist mittels einer Stellschraube 24 auf einer Nabe 25 verdrehfest befestigt, die auf einer Achse

26 drehbar geführt ist, welche ihrerseits mittels einer Schraube

27 in der Platte 12 gelagert ist. Zur reibungsarmen Lagerung der Nabe 25 mit dem Stirnrad 23 auf der Achse 26 befinden sich zwischen der Nabe 25 und der Achse 26 Rollenlager 28. Die Ein-Richtungs-Kupplung besteht in gleicher Weise wie die zuvor beschriebene aus einem Kupplungsgehäuse 29, das mit einer Riemenscheibe 30 verdrehfest verbunden und mittels Kupplungsrollen 31 und Kupplungslagerrollen 32 auf dem Umfang der Nabe 25 umläuft. Das Kupplungsgehäuse 29 und die Kupplungsrollen 31 sind so gestaltet, daß die Riemenscheibe 30 nur in einer Drehrichtung von der Nabe 25 angetrieben wird, während in der entgegengesetzten Richtung die Nabe 25 ohne Mitnahme der Riemenscheibe 30 umlaufen kann. Die dargestellte Kupplungsanordnung ist ebenfalls mittels einer Deckscheibe 33 und einer Schraube 34 auf der Achse 26 gesichert.

Beide beschriebenen Überholkupplungen sind bezüglich der wirksamen Drehrichtung so gestaltet, daß sie in der gleichen Antriebsrichtung die jeweilige Riemenscheibe mitnehmen. Außerdem weist die Nabe 25 den gleichen Außendurchmesser auf wie die Nabe 14, so daß die beiderseitigen Kupplungsanordnungen 18 bzw. 29 mit den zugeordneten Riemenscheiben 17 bzw. 30 und Stirnrädern 13 bzw. 23 untereinander ausgetauscht werden können.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fign. 1 und 2 ist ein Antriebsriemen 35 über die Riemenscheiben 17 und 30 sowie eine angetriebene Riemenscheibe 36 gelegt, wodurch eine in der Platte 12 gelagerte Welle 37 angetrieben wird. Im gezeigten Beispiel dient die Welle 37 über eine mit ihr umlaufende Scheibe 38 zum Antrieb einer mit Typen 39 bestückten umlaufenden Typenkette eines Zeilendroackers.

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In derartigen Anwendungen, wie z.B. beim Antrieb einer Druckerkette, wird häufig ein Zwei-Geschwindigkeits-Antrieb benötigt, mit einem vorbestimmten Verhältnis der Drehzahlen. Bei der dargestellten Antriebsvorrichtung wird dies durch die Wahl von Stirnrädern 13 und 23 und/oder Riemenscheiben 17 und 30 von unterschiedlichem Durchmesser erreicht. Verwendet man sowohl Stirnräder als auch Riemenscheiben von unterschiedlichen Durchmessern, so können durch Wechseln der Stirnräder und/oder der Riemenscheiben bei gleichmäßiger Motordrehzahl insgesamt acht verschiedene- abtriebsseitige Drehzahlen erzielt werden. Dieser Austausch ist auf einfache Weise durchführbar, indem der Antriebsriemen 35 abgenommen wird, sodann durch Entfernen der Schrauben 22 und 34 die Deckscheiben 21 und 33 abgenommen werden und schließlich die Kupplungsanordnung von der Nabe 14 der Welle 11 und von der Nabe 25 abgezogen werden. Nun können auch die Stirnräder 13 und 23 abgenommen und ausgetauscht werden.

Im folgenden ist ein Beispiel für eine Dimensionierung der dargestellten Antriebsvorrichtung gegeben, das acht verschiedene Abtriebsdrehzahlen ermöglicht.

Die dargestellten Antriebselementen seien folgendermaßen dimensioniert: Die Drehzahl des Motors 10 beträgt 3600 U/min, der Motor ist auf beide Drehrichtungen umpolbar; das Stirnrad 13 hat einen Teilkreisdurchmesser von 12 Längeneinheiten; das ■ Stirnrad 23 hat einen Teilkreisdurchmesser von 10 Längeneinhei- ί ten; die Riemenscheibe 17 hat einen Durchmesser von acht Einheiten, die Riemenscheibe 30 hat einen Durchmesser von sechs Einheiten und der Durchmesser der Riemenscheibe 36 beträgt 16 Einheiten.

!Fall I:

Mit der Montage der Antriebselemente in der in Fig. 1 dargestell-

I ten Weise beträgt die Abtriebsdrehzahl der Welle 37 in Dreh- j richtung im Uhrzeigersinn 1800 U/min und in der Drehrichtung !

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entgegen dem Uhrzeigersinne 1620 U/min.

Fall II:

Unter Beibehaltung der Anordnung der Stirnräder 13 und 23, jedoch bei Austausch der Riemenscheiben 17 und 30 beträgt die Abtriebsdrehzahl in Drehrichtung im Uhrzeigersinn 1350 tJ/min und in Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn 2160 Ü/min.

Fall III;

Beläßt man die Riemenscheiben 17 und 30 in ihrer ursprünglichen Montageposition und tauscht man die Stirnräder 13 und 23 aus, so beträgt die Abtriebsdrehzahl im Uhrzeigersinn 1800 U/min und

entgegen dem Uhrzeigersinn 1123,2 U/min.

jFall IV:

|Bei Austausch beider Räderpaare, nämlich sowohl der Stirnräder 13 und 23 als auch der Riemenscheiben 17 und 30 erhält man als JAbtriebsdrehzahlen im Uhrzeigersinne 1350 U/min und entgegen jäem Uhrzeigersinn 1481 U/min.

pie Arbeitsweise der Ausführungsform nach den Fign. 1 und 2 ist jäie folgende: Für den Antrieb des Antriebsriemens 35 im Uhrzeigerjsinn, wie durch die Pfeile 40 angezeigt, ist die Ein-RichtungsjKupplung für die Riemenscheibe 17 so gestaltet, daß die Nabe J14 die Riemenscheibe mitnimmt, wenn der Motor 10 im Uhrzeigertinn umläuft. Das ständig mit dem Stirnrad 23 in Eingriff beindliche Stirnrad 13 bewirkt hierbei eine Drehung des Stirnjrads 23 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die dem Stirnrad 23 zugeordnete Ein-Richtungs-Kupplung für die Riemenscheibe 30 ist jjedoch bei dieser Drehrichtung unwirksam, so daß die Riemenjscheibe 30 ungehindert umlaufen kann. Mit der Riemenscheibe läuft somit auch der Antriebsriemen 35 im Uhrzeigersinn um, wie durch die Pfeile 40 angezeigt, und gleichfalls die Riemenscheibe 30, so daß die angetriebene Riemenscheibe 36 mit der

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•Welle 37 ebenfalls im Uhrzeigersinn angetrieben wird. Die Ge- ;schwindigkeit, mit der hierbei der Antriebsriemen 35 und die ;abtriebssjeitige Welle 37 angetrieben werden, ergibt sich, da jdie Drehzahl des Motors IO konstant ist, ausschließlich aus dem ^Durchmesser der Riemenscheibe 17.

iZur Änderung der abtriebsseltigen Drehzahl unter Beibehaltung |der Drehrichtung wird der Motor 10 auf die entgegengesetzte jDrehrichtung umgeschaltet, so daß die Welle 11 nun entgegen jdem Uhrzeigersinn umläuft. Bei dieser Drehrichtung wird die JAntriebsverbindung zwischen der Welle 11 und der Nabe 14 mit jder Riemenscheibe 17 unterbrochen und die Riemenscheibe 17 ist

jfreibeweglich. Das in dem Uhrzeigersinn entgegengesetzter !Richtung umlaufende Stirnrad 13 treibt das Stirnrad 23 im Uhrjzeigersinn an, und diese Drehbewegung wird durch die Ein-Richjrungs-Kupplung auf die Riemenscheibe 30 übertragen, so daß jder Riemen 35, wie zuvor, im Uhrzeigersinn umlaufend angetrieben wird, jedoch mit einer veränderten Geschwindigkeit, die sich aus dem Durchmesserverhältnis der Riemenscheiben 17 und j30 und dem Texlkreisdurchmesserverhältnis der Stirnräder 13 jund 23 ergibt.

Die Ausführungsform gemäß den Fign. 3 und 4 ist im Prinzip ähnlich derjenigen nach den Fign. 1 und 2, indem je eine Ein-Richtungs-Kuppiung auf der vom Motor kommenden Welle 11 und auf der Achse 26 angeordnet sind. Außerdem befinden sich auch hier die Stirnräder 13 und 23 in ständigem Eingriff miteinander. Die Riemenscheiben 17 und 30 sind jedoch nicht radial miteinander fluchtend angeordnet, sondern in axialer Richtung gegeneinander versetzt. Außerdem sind auf der angetriebenen Welle 37 zwei Rie- ' menscheiben 31 und 42 verdrehfest angeordnet. Ein erster Antriebsriemen 43 ist um die Riemenscheibe 17 und die Riemenscheibe gelegt, während der zweite Antriebsriemen 44 die Riemenscheiben 30 und 42 verbindet. In gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fign. 1 und 2 wird bei Umkehrung der Motordrehrlch'tung die abtriebsseitige Drehzahl in Abhängigkeit von

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der jeweils wirksamen Riemenscheibe 17 bzw. 30 verändert, während die Drehrichtung abtriebsseitig aufrechterhalten bleibt, wie durch die in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile angedeutet.

Die Abstufung der Drehzahlen bei Umkehr der Antriebsrichtung des Motors in der Ausfuhrungsform nach den Fign. 3 und 4 erhält man entweder durch eine unterschiedliche Durchmesserwahl für die Riemenscheiben 41 und 42 oder, wie im ersten Ausführungsbeispiel, durch unterschiedlich große Riemenscheiben 17 und 30 und/oder unterschiedliche Teilkreisdurchmesser der Stirnräder 13 und 23.

Auch bei dieser Ausführungsform ist die konstruktive Gestaltung so getroffen, daß die einzelnen Riemenscheiben 17, 30, 41 und sowie die Stirnräder 13 und 23 leicht demontiert, untereinander ausgetauscht und wieder montiert werden können. Durch wechselweisen Austausch dieser Antriebselemente können mit der Antriebsvorrichtung nach den Fign. 3 und 4 insgesamt sechzehn verschiedene Abtriebsarehzahlen erreicht werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Mit einem Antriebsmotor mit umkehrbarer Drehrichtung betriebenes Übersetzungs-Schaltgetriebe, bestehend aus zwei in ständiger Antriebsverbindung mit dem Antriebsmotor stehenden, in Abhängigkeit von der Motordrehrichtung wechselweise wirksamen Ein-Richtungs-Kupplungen, welche im Kraftfluß zwischen Antrieb und Abtrieb Übertragungen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die das Übersetzungsverhältnis bestimmenden Elemente (13, 23; 17, 30; 41, 42) derart gelagert und paarweise mit einheitlichen Führungsbzw. Lagerabmessungen ausgebildet sind, daß die dem Kupplungspaar (18 bis 20; 29, 31, 32) zugeordneten Element-Paare (13, 23; 17, 30; 41, 42) untereinander austauschbar sind.
2. Übersetzungs-Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Übersetzungsverhältnis bestimmenden Elemente (13, 23; 17, 30; 41, 42) auf fliegend gelagerten Wellen (11, 37) bzw. Achsen (26) gelagert sind.
3. ' Übersetzungs-Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Ein-Richtungs-Kupplungen (18 bis 20; 29, 31, 32) antriebsseitig mittels eines Stirnradpaares (13, 23) unterschiedlicher Zähnezahl miteinander gekuppelt sind, welche Stirnräder (13, 23) auf Naben (14, 25) einheitlicher Sitz-Abmessungen austauschbar angeordnet sind.
4. Übersetzungs-Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-Richtungs-Kupplungen (1-8 bis 20; 29, 31, 32) abtriebsseitig Riemenscheiben (17; 30) . unterschiedlichen Durchmessers tragen, welche auf Naben (18; 29) einheitlicher Sitz-Abmessungen austauschbar ange-

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ordnet sind.
5. Übersetzungs-Schaltgetriebe nach den Ansprüchen 1, 3 und

4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Stirnräder (13, 23) als auch die Riemenscheiben (17, 30) untereinander unterschiedliche Zähnezahlen bzw. Durchmesser aufweisen.
6. Übersetzungs-Schaltgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 3 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheiben (.17, 30) beider Ein-Richtungs-Kupplungen (13 bis 20; 29, 31, 32) radial zueinander ausgerichtet und mittels eines gemeinsamen Antriebsriemens (35) reit der abtriebsseitigen Welle (37) verbunden sind.
7. Übersetzungs-Schaltgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheiben (17, 30) der Ein-Richtungs-Kupplungen (18 bis 20; 29, 31, 32) gegeneinander versetzt angeordnet sind und einzeln direkt mit je einer Riemenscheibe (41, 42) auf der abtriebsseitigen Welle (37) antriebsverbunden sind, welche Riemenscheiben (41, 42) unterschiedlichen Durchmesser haben und auf einer gemeinsamen Nabe austauschbar angeordnet sind.
8. Übersetzungs-Schaltgetriebe nach den Ansprüchen 1, 3 bis

5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Stirnräder (13, 23) als auch die Riemenscheiben (17, 30) beider Ein-Richtungs-Kupplungen (18 bis 20; 29, 31, 32) als auch die Riemenscheiben (41, 42) auf der antriebsseitigen Welle (37) auf Naben einheitlicher Sitz-Abmessungen paarweise austauschbar angeordnet sind.

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