DE272010C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 272010-KLASSE AIh. GRUPPE

Birmingham, England.

Schaltwerk-Wechsel- und -Wendegetriebe. Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Januar 1912 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in Großbritannien vom 1. Februar 1911 anerkannt.

die Priorität

Das vorliegende Wechselgetriebe ist seinem Wesen nach ein Schaltgesperre mit veränderlichem Schalthub. Die hin und her gehende Schaltbewegung soll in eigenartiger Weise durch eine gleichförmig umlaufende Kurvenscheibe und zwei nach Art des kardanischen Ringes gelagerte und ineinandergreifende Getriebeteile hervorgebracht werden. Je nach der gegenseitigen Lage der Schwingungsachsen dieser Getriebeteile wird die seitens der Kurvenscheibe hervorgebrachte, an sich stets gleichförmige, doch nicht immer in derselben Schwingungsebene erfolgende Schwingung des inneren »Ringes« entweder mit dem vollen Betrage des Schwingungswinkels oder als kleinerer Schwingungswinkel oder gar nicht auf den äußeren »Ring« übertragen, welcher seinerseits als der durch vor ihm liegende Getriebeteile in Hin- und Herbewegung versetzte, die Schaltklinke oder deren Ersatz bewegende Teil eines regelrechten Schaltgesperres aufzufassen ist. Auf der Achse des äußeren »Ringes« kann also beispielsweise ein Hebel sitzen, der eine Schaltklinke oder auch ein stummes Gesperre mit Backen, Kugeln oder Rollen betätigt.

Das Schaltgesperre soll nun als Wechselgetriebe zur ununterbrochenen Drehung einer getriebenen Welle, vornehmlich der Treibachse bei Kraftwagen dienen. Damit trotz der ihrer Natur nach absetzenden Schaltungen eine gleichförmige Drehung zustande kommt, muß man mehrere Schaltgesperre auf die getriebene Welle so einwirken lassen, daß immer mindestens eines schaltet, während das andere oder die anderen leer zurückschwingen. 'Bei der Hervorbringung der Schaltbewegung durch eine Hubkurve hat man es in der Hand, den die Schaltung bewirkenden Teil der Kurve über einen' größeren Umfangsteil zu führen als den den leeren Rückgang bewirkenden Kurventeil, so daß man mit zwei JBchaltgesperren, deren Schalthübe sich im Verlauf der Drehung der antreibenden Welle zeitlich übergreifen, auskommt.

Die insbesondere beim Kraftwagenbetrieb erforderliche Winkelübertragung der Bewegung läßt sich mit Hilfe des oben umschriebenen eigenartigen Schaltgesperres ohne Zahnräder und ohne Winkelhebel o. dgl. erreichen, da die »kardanischen Ringe« quer zur Maschinenwelle liegen und Hebelarme auf den Achsen der äußerenRinge ohne weiteres ciurch Zugstangen mit Hebelarmen gekuppelt wer·; den können, welche die auf der Treibachse angeordneten hin und her drehbaren Schaltglie-

der bewegen. Man kann sogar die Achse der äußeren »Ringe« mit der getriebenen Welle gleichachsig zusammenfallen lassen und so die Schaltglieder ohne jedes Zwischengestänge drehen.

In Fig. ι bis 5 ist zunächst eine Ausführungsform des Getriebes in mehr schematischer Darstellungsweise gezeichnet. Fig. 1 zeigt einen Aufriß, Fig. 2 einen Grundriß, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine der beiden Gruppen zur Erzeugung der in ihrer Hubgröße veränderlichen Hin- und Herbewegung 5 Fig. 4 stellt die getriebene Welle für sich dar; Fig. 5 gibt Abwicklungen der beiden Kurvenscheiben wieder und läßt die gegenseitige Lage der zur Erzeugung der Schaltbewegung benutzten Kurvenstrecken erkennen.

Auf der treibenden Welle A sitzt eine äußerlich kugelige Kurvenscheibe P mit der Kurvennut C. In die Kurvennut greift von unten her der rollenbewehrte Bolzen D (Fig. 3) ein. Er springt radial nach innen aus dem Ge^ triebeteil E vor, welcher oben mit dem inneren Ring eines kardanischen Doppelringes verglichen wurde. Winkelrecht zur Achse des Bolzens D liegt die von den ebenfalls einwärts vorspringenden Zapfen F gebildete Achse, um welche der Ring E an dem die Welle und Kurvenscheibe umfassenden Lagerkörper G pendein kann. Wird die Lage dieser Achse im Raum zunächst als unveränderlich gedacht, so vollführt der Ring E beim Umlauf der Welle A vermöge der Einwirkung der Kurvennut C auf den Bolzen D regelmäßige, stets gleich große Schwingungen um eine die Welle A wagerecht durchquerende Achse.

Den Ring E umfaßt nun der zweite Ring K, welcher mit den quer zur Welle A liegenden Zapfen K₂ in unveränderlich festliegenden Lagern drehbar und mit dem inneren Ring E durch quer zu K₂ liegende Zapfen / nach Art des kardanischen Ringpaares verbunden ist. Daß nur ein Zapfen / vorhanden ist, ändert hieran nichts. Ihm gegenüberliegend könnte tatsächlich ein zweiter Zapfen J in den Ring E eingreifen. Anders wie beim kardanischen Ringpaar ist aber der innere Ring E in seiner eigenen Ebene gegen den Zapfen oder das Zapfenpaar / verdrehbar. Es ist zu diesem Zweck eine rundlaufende Nut H vorhanden, in welcher eine, wiederum ringförmige Einlage /„ mit Löchern für die Zapfen / sich befindet. Durch Verminderung des Flächendruckes soll hierdurch ein möglichst leichtes Verdrehen des Ringes E gegen den Zapfen / erreicht werden. Sieht man aber von der eben behandelten Verdrehbarkeit des inneren Ringes E gegen den Zapfen J zunächst ab, so muß, da Zapfen / zwischen den Zapfen F und quer zu ihnen liegt und diese mit den Zapfen K₂ in 'eine Linie fallen, die Schwingung des inneren Ringes E ihrem vollen Betrage nach auf den äußeren Ring- übertragen werden, wobei Zapfen / als Mitnehmer wirkt.

Denkt man sich jetzt aber das Lagerstück G und mit ihm die Achse der Zapfen F um 90⁰ verdreht, so fällt eben diese Achse mit der Achse des Zapfens / zusammen, während Bolzen D in die Achse der Zapfen K₂ fällt. Auch jetzt schwingt der innere Ring £ hin und her. Seine Schwingungen erfolgen aber, indem sie auch weiterhin um die Achse der Zapfen F erfolgen, zugleich um die Achse /. Es kann also jetzt eine Ausschwingung des Zapfens / und folglich eine Mitschwingung des äußeren Ringes nicht eintreten.

Zwischen den beiden bisher betrachteten Stellungen liegen Mittelstellungen, bei denen wegen der Lage der Schwingungsachse des , inneren Ringes zum Zapfen / diesem zwar nicht der volle Winkelbetrag der Ausschwingungen von E₁ wohl aber ein größerer oder kleinerer Teil j-enes Winkelbetrages mitgeteilt wird, während zugleich ein relatives Hin- und Hergleiten des Zapfens / und der Ringeinlage /„ in der Nut des inneren Ringes stattfindet."

Man kann also, je nachdem der-Lagerkörper G und mit ihm die Schwingungsachse des inneren Ringes mit Bezug auf die festliegende Schwingungsachse des äußeren Ringes durch Steuerungsmittel im Verstellungsbereich von 90⁰ eingestellt wird, tatsächlich die volle Ausschwingung des stets in gleicher Weise, jedoch in verschiedenen Ebenen schwingenden inneren Ringes oder nur einen Teilbetrag der Schwingung des inneren Ringes auf den äußeren Ring übertragen oder den äußeren Ring völlig ruhen lassen.

Setzt man auf einen Zapfen K₂ einen Hebeiarm M und verbindet man diesen durch eine Zugstange M₂ mit dem Hebelarm M₃, so dreht dieser den aktiven Teil A^T N₂ eines bekannten Klemmrollengesperres auf der umzutreibenden Welle B hin und her.

Da aber die Welle5 ein stets gleichförmiges Drehmoment empfangen soll, so sind mehrere Gesperre anzuordnen, von denen immer mindestens eines sich im Schalthub befindet. Demgemäß ' zeigt die Zeichnung zwei Ge- no sperre. Zwei Gesperre würden aber zu gleichmäßigem Antrieb nicht genügen, wenn die Schalthübe je nur einer Halbdrehung der treibenden Welle A oder gar einem noch kleineren Teil einer Umdrehung entsprächen. Die Schalthübe müssen vielmehr über mehr als eine Halbdrehung der Wellet reichen und einander zeitlich übergreifen, wenn auf die Welle B ununterbrochen. ein Drehmoment übertragen, werden soll. Das wird dadurch erzielt, daß die Kurvenstrecken auf den Scheiben P für Schalthub und für leere Rück-

Schwingung ungleich lang, und zwar die erstgenannten die längeren sind. Dieses Verhältnis und die gegenseitige Lage der langen und kurzen Strecken auf den beiden Kurvenscheiben zeigen die Abwicklungen in Fig. 5 ohne weitere Erklärung. Mit C₂ und C₃ sind die Wendepunkte bezeichnet.

Die beim Kraftwagenantrieb neben der veränderlichen Übersetzung erforderliche Winkelübertragüng ergibt sich, wie Fig. 2 lehrt, bei Verwendung der beschriebenen Gesperre ohne weiteres. Die durch die Zugstangen M₂ bewegten Schaltglieder N N₂ wirken durch die Rollen O auf dasselbe inmitten der Treibachse B festsitzende Schaltglied B₂ des Rollengesperres ein. Dieses Schaltglied kann auch ein Differentialgetriebe umhüllen; dann zerfällt natürlich die Treibachse B in zwei durch das Differentialgetriebe gekuppelte Achsteile.

Die Antriebsweise durch Schaltgesperre hat übrigens die Eigenheit, daß die getriebene Achse B zwar gleich dem Hinterrad eines mit Freilauf versehenen Fahrrades voreilen, nie aber sich zurückdrehen kann, was beim Anfahren auf Steigungen einen Vorteil bedeutet. Wie umgesteuert werden kann, soll später erörtert werden.

Die Fig. 6 bis 8 stellen in Seitenansicht, Grundriß und Endansicht mit Teilschnitt eina '30 zweite Ausführungsform dar.

Hier sind die Kurvenscheiben P aus den Ebenen der »kardanischen Ringe« herausverlegt und die beiden Ringpaare unter Zurückführung der Vollringe auf Halbringe in eine Ebene gebracht. Die äußeren Getriebeteile K sind als Halbringe durch die Zapfen K₂ gelenkig verbunden, so daß jeder unabhängig vom anderen schwingen kann. Sie greifen jedermit einem Zapfen J in einen der Halbringe E ein, welche die inneren schwingenden Getriebeteile darstellen. Diese sind wieder durch die Zapfen F an einem auf der Welle A um 90⁰ verdrehbaren Lagerkörper G schwingend gelagert und gegen die Zapfen / verdrehbar.

Auch hier schwingen die inneren Getriebeteile E stets gleichmäßig, nur nicht immer in derselben Ebene hin und her, um je nach der Lage der von den Zapfen F gebildeten Schwingungsachse zu der von den Zapfen K₂ gebildeten Achse der äußeren Getriebeteile die volle Schwingung oder nur einen Teilbetrag derselben zu übertragen. Zur Hervorbringung ihrer Schwingungen sind die inneren Ringteile E mit den von Hebeln D₂ getragenen Rollenbolzen D durch Schubstangen M_s gekuppelt und die Hebelach'sen L in dem verdrehbaren Lagerkörper G entsprechend gelagert.

Eine weitere Ausführungsform zeigen die Fig. 9 bis 11 in Grundriß, Querschnitt und Kurvenscheibenabwicklungen.

Hier liegt eine einzige Kurvenscheibe P im Schnittpunkt der treibenden Welle A mit der zweiteiligen getriebenen Welle B.

Die äußeren Schwingglieder K der zwei auch hier vorhandenen Gesperrgruppen sind wie bei der eben beschriebenen Ausführungsform in gleicher Ebene liegende und um eine gemeinsame Achse unabhängig voneinander schwingende Ringteile. Die gemeinsame Achse aber wird von den Teilen der getriebenen Welle B gebildet, und die die Wellenteile umfassenden Gelenkaugen sind zu Schaltgliedern ausgestaltet, welche vermöge der Rollenkränze O, O₂ auf die an den Wellenenden sitzenden Schaltglieder einwirken. Hier fehlt also jedes Zwischengestänge.

Die inneren Schwingglieder E, die hier ebenfalls als Ringstücke erscheinen, sind mit falz- oder flanschenartigen Vorsprüngen E₂ in entsprechenden Nuten des Lagerkörpers G drehbar, werden hier also durch den Eingriff der Rollenbolzen D in die Kurvennut um eine die Wellet durchquerend gedachte Achse hin und her gedreht. In der gezeichneten Stellung fällt diese Achse mit der Achse der Wellenteile B zusammen, und es wird deshalb der volle Winkelbetrag durch die Zapfen / auf die äußeren Schwingglieder K übertragen. Auch hier kann durch Verdrehung des Lagerkörpers G um die Wellet und die damit verbundene Lageveränderung der Glieder E das Übersetzungsverhältnis geändert werden.

Bei dieser Ausführung kann man die Kurvenscheibe mit zwei Kurvennuten versehen, wie es in Fig. 11 links dargestellt ist. Nach Fig. 11 rechts können aber auch die beiden ~~ Rollenbolzen D in einer Kurvennut laufen. Sie sind in diesem Falle um 90⁰ zu versetzen, s.o daß sich immer der eine inmitten des Schalthubes befindet, wenn der andere inmitten des Rücklaufes steht.

Schließlich ist in den Fig. 12 bis 16 eine weitere Ausführungsform in konstruktiver Durchbildung dargestellt. Fig. 12 zeigt, einen Grundriß, Fig. 13 einen senkrechten Längsschnitt, Fig. 14 einen senkrechten Querschnitt ; die beiden übrigen Figuren sind Sonderdarstellungen.

Man kann hier von einer Vereinigung der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 mit derjenigen nach Fig. 9 bis 11 sprechen. Wie in Fig. 6 bis 8 liegen zwei Kurvenscheiben außerhalb der Ebene der Schwingglieder; wie in Fig. 9 bis 11 fällt die Achse der äußeren Schwingglieder mit der Achse der getriebenen Wellenteile B zusammen, so daß die Rollengesperre die äußeren Schwingglieder mit den Wellenenden direkt verbinden.

Wir finden also auch hier die zwei Kurvenscheiben P, die vom Lagerkörper G durch Hebel D₂ (vgl. Fig. 15) getragenen Rollen-

bolzen D, die Schubstangen (hier R) zur Verbindung der Hebel D₂ mit den als Ringteile gestalteten inneren Schwinggliedern E und diese selbst (vgl. auch Fig. 16). Wir finden anderseits die äußeren Schwingglieder K in ähnlicher Gestaltung wie in Fig. 9 und 10, ihre Gelenkaugen als Schaltglieder ausgestaltet und die anderen Schaltglieder auf den Wellenenden umfassend. Die inneren Schwingglieder greifen mit den Zapfen F in den Lagerkörper G' ein, die äußeren Schwingglieder mit den Zapfen in rundlaufende Nuten H der Glieder E durch Vermittlung der Gleitklötze Z₃, welche der Ringeinlage J₂ der Fig. 2 und 3 entsprechen.

Hier sind aber die Rollengesperre mit je zwei Rollenkränzen versehen und in bekannter Weise so eingerichtet, daß sie umgesteuert werden können, daß also die Gesperre für die eine oder andere Drehrichtung wirksam gemacht werden können. Die bezügliche Einrichtung bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung; es sei nur gesagt, daß die Umsteuerung durch die Stangen T und ein anschließendes Gestänge T₂ auch während der Bewegung der äußeren Schwingglieder erfolgen kann. Dann kann auch das Differentialgetriebe entfallen, weil jede Hälfte der getriebenen Welle als Treibachse eines Kraftwagens voreilen kann. Natürlich können auch hier beide Wellenhälften voreilen, wogegen ein Rücklauf ausgeschlossen ist.

Vorteilhaft ist eine Umsteuervorrichtung für die Rollengesperre von solcher Einrichtung, daß eine Mittelstellung möglich ist, in welcher die Gesperre überhaupt nicht wirken. Die Gesperre werden in diese Lage gebracht, wenn das Getriebe im Stillstand umgestellt werden soll. Zum Rückwärtslauf wird zweckmäßig auch die Schalthubstrecke der Kurvennuten benutzt. Zu' diesem Zweck wird der Lagerkörper über die mittlere Stellung (in welcher der innere Ring wirkungslos schwingt) hinaus verdreht, was durch die Er-Streckung der inneren Schwingglieder und ihrer Nuten Ii über die Zapfen F hinaus ermöglicht wird. Wenn nun vermöge dieser Verdrehung die Zapfen J jenseits der Zapfen F liegen, so ist die Bewegung der inneren Ringe in dem Sinne umgekehrt, daß nun diejenige Schwingungsrichtung, in welcher vorher beschleunigter Rücklauf des Gesperres stattfand, den langsameren Schalthub bedeutet. Zum Zweck der Umkehrung ist es deshalb zweckmäßig, daß zunächst sowohl die Rollengesperre als auch der Lagerkörper G in die Mittelstellung gebracht werden. Dann werden die Rollengesperre umgeschaltet und der Lagerkörper G in der beschriebenen Weise über die Mittelstellung hinaus verdreht.

Claims (8)

Patent-An Sprüche:

1. Schaltwerk-Wechsel- und -Wendegetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kurvenscheibe (P) auf der treibenden Welle (A) ein Schwingglied (E) mit quer zur Welle (A) liegender und durch Verdrehen in der Querebene verstellbarer Achse (F) in stets gleichförmige Schwingungen versetzt wird, welche Schwingungen durch Mitnehmer (J) auf ein zweites Schwingglied (K) mit ebenfalls querlie-. gender, jedoch fest gelagerter Achse (K₂) übertragen werden, und zwar gemäß der jeweiligen Einstellung der Achse des ersten Schwinggliedes (E) und der sich daraus ergebenden Lage des Mitnehmers (J) mit Bezug auf die Achse (K₂) des zweiten Schwinggliedes dem vollen Win¹-kelbetrage nach oder mit einem kleineren, gegebenenfalls bis auf Null herabgesetzten Winkelbetrage.

2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingglieder (E und K) von zwei nach Art der kardanischen Ringe gelagerten und ineinandergreifenden Ringen gebildet werden.

3. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die zur Hervorbringung der Schaltbewegung dienenden Strecken der Kurvennuten (C) den größten Teil des Umfanges der Kurvenscheiben (P) einnehmen, so daß mit nur zwei Gesperren, bei denen die besagten Strecken der Kurvennuten gegeneinander versetzt sind, ein zeitliches Übergreifen der beiderseitigen Schaltungen und folglich ein gleichförmiger Antrieb der getriebenen Welle erzielt wird.

4. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achszapfen (F) des inneren schwingenden Getriebeteiles -(Ring E) in einem um die treibende Welle (A) verdrehbaren und die Kurvenscheiben (P) umfassenden Lagerkörper (G) gelagert sind.

5. Wechselgetriebe nach Anspruch -2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Schwingglieder (E) zweier Gesperrgruppen als Ringteile zusammen mit den ebenfalls als Ringteile gestalteten äußeren Schwinggliedern (K) in eine Ebene verlegt sind, während die zugehörigen Kurvenscheiben (P) außerhalb der besagten Ebene liegen und die in die Kurvenscheiben eingreifenden Bolzen (D) mit den inneren Schwinggliedern durch Gestänge (D., bis M₃, R) gekuppelt sind.

6. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und die äußeren Schwingglieder zweier

Gesperrgruppen als Ringteile in einer Ebene liegen, daß aber auch nur eine in derselben Ebene liegende und beide inneren Schwingglieder durch getrennte Nuten oder gegeneinander versetzte Bolzen (D) in gemeinsamer Nut antreibende Kurvenscheibe (P) vorhanden ist, und daß die inneren Schwingglieder mit rundlaufenden Falzen und Nuten (E„) im Lagerkörper (G) um eine zur treibenden Welle (A) radial gedachte Achse hin und her gedreht werden.

7. ■ Wechselgetriebe nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß Hebelarme (M) auf den fest gelagerten Achsen (K₂) der äußeren Getriebeteile (Ringe K) durch Zugstangen (M₂) mit Hebelarmen (MJ gekuppelt sind, welche um die quer zur treibenden Welle (A) liegende getriebene Welle (B) pendelnd die Schaltkörper (N) zweier stummer Gesperre hin und her drehen.

8. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß Anspruch 5 oder 6 in gemeinsamer Ebene liegenden äußeren Schwingglieder zweier Gesperrgruppen mit ihrer Schwingungsachse in die verlängerte Achse der getriebenen Welle (B) bzw. gleichachsig zwischen die beiden Teile der geteilten getriebenen Welle (B) gelegt sind, so daß die äußeren Schwingglieder die Schaltglieder der eigentlichen Gesperre unmittelbar tragen oder treiben können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.