-
RÄDER FÜR STUFEN LOS WECHSELBARE DREH ZAH LVERHÄLTN ISSE Die Erfindung
bezieht sich auf ineinandergreifende Räder, bei welchen sich im Unterschied zu bekannten
Rädern das eine aus zwei Kränzen zusammensetzt, die eine gemeinsame Wirkung haben.
-
Von diesen Kränzen tritt abwechseln ein Zahn oder eine Lücke des einen
Kranzes und darauf folgend einer oder eine des anderen Kranzes in den Eingriffbogen
mit dem zweiten Rad0 Letzteres ist mit seiner Drehwelle fest verbunden, während
zwischen der Drehwelle und den beiden Kränzen des andern Rades Freiläufe vorgesehen
sind, die die beiden Kränze gleichzeitig oder abwechselnd in eine gleiche Drehrichtung
mit der Drehwelle verklemmen0 Mit der Wirkung der Freiläufe ist eine Veränderung
der Anzahl der Eingriffe möglich, weshalb der Zweck der Erfindung ein stufenloser
Wechsel des Drehverhältnisses zwischen den ineinander greifenden Rädern ist0
Die
Form der Räder kann vielseitig und in der Art von Stirn-,r Kegel-> Ketten oder
Schneckenrädern sein, die mit entsprechender Flankenkorrektur eine gleichförmige
Drehwinke geschwindigkeit übertragen .
-
Beiliegende Zeichnungen zeigen vier Ausführungsmöglichkeiten der Räder
und die nachfolgende Beschreibung erläutert beim ersten Ausführungsbeispiel den
Schaltvorgang, der sich bei den andern wiederholt0 Zeichnung 1, Figuren 1 - 2 zeigen
zwei ineinandergreifende Stirnräder bei Figur 1 mit gleichen und bei Figur 2 mit
verschiedenen primitiven Wirkungskreisen Die Drehwelle 1 und 2 der beiden Räder
sind koaxial gelagert und die mit 1 bezeichnete ist mit schrägen Klemmflächen versehen0
Zwischen diesen und den Innenringen des Radkranzes 3 und einem dahinterliegenden
unter sich gleichen Radkranz 4 sind Klemmrollen angeordnet0 Der bekannten Funktion
eines Klemmrollenfreilaufs zufolge, verklemmen sich die Radkränze 3 und 4 mit der
Drehwelle 1 wenn der Kraftdruck in die eingezeichnete Pfeilrichtung verläuft und
von den vorgenannten Kränzen übertragen werden soll, Letztere bilden einen gemeinsamen
Kranz, von dessen Gesamtzahl der Lücken die mit 5, 5 etc, bezeichneten dem Kranz
32 und die mit 6 6'etc0 bezeichneten dem Kranz 4 angehören, Zwischen den Lücken
bestehen Abstände 7 7 etc und innerhalb der Breite letzterer kann sich unabhängig
voneinander, jeder der beiden Kränze mit seiner freilaufenden Wirkung bis zum Anschlag
an den andern in die Pfeilrichtung verdrehen.
-
Das andere Rad besteht aus einem auf der Drehwelle 2 befestigten und
im Schnitt gesehenen Kegel 8, bei welchem in gleichmässig um den Kegelmantel verteilten
Schlitzen die Zähne 9 9 etc0 verschieobar angeordnet sind0 Mit dem zur Drehwelle
2 schrägen Verlauf der Schlitze verändern beim Verschieben die Zähne 9, 9 etc. ihren
Abstand voneinander. Mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Vorrichtung werden
die Zähne in dem gewählten primitiven Wirkungskreis festgehaltenO Bei der vorgesehenen
Anzahl von Zähnen und Lücken der beiden Räder entfällt innerhalb des Eingriffsbogens
zwischen beiden der gleichzeitige Eingriff auf eine Lücke des Kranzes 3 und eine
andere des Kranzes 4.
-
Für die Erläuterung der Wirkungsweise wird davon ausgegangen, dass
die primitiven Wirkungskreise 10 und 11 der beiden Räder gleichgross sind, womit
der Abstand zwischen den Mitten der Lücken der Kränze 3 und 4 ein unter sich gleicher
und demjenigen der Mitten der Zähne 9 9 etc. gleich ist0 Mit dem sich auf beide
Kränze verteilenden Kraftdruck verklemmen sich diese gleichzeitig mit der Drehwelle
und wirken gemeinsam führend zum andern Rad Wird, wie bei Figur 2 gezeigt ist, der
primitive Wirkungskreis 10 der Zähne 9, 9 etc. auf einen kleineren geschaltet und
damit der Abstand zwischen letzteren kleiner, dann muss zwangsläufig derjenige der
gleichzeitig in die Zähne greifenden Lucken 5 und 6 auch kleiner und demjenigen
der Zähne gleich sein, wobei der Abstand zwischen den Lücken 6 und 5 entsprechend
grösser ist0 Letzterer kann diejenige Ausdehnung haben, dass sich beim Schaltwechesl
der Zahn 9 gerade noch störungsfrei in die Lücke 5'stellen kann. Sobald sich letztere
in den Eingriffsbogen
stellt und die mit 5 bezeichnete aus diesem
tritt nimmt der Kopf des Zahnes 9 Kontakt mit der Flanke 12 der Lücke 5 auf und
mit dem Druck auf die genannte Flanke eilt der den Lücken 5r 5 etc, angehörige Kranz
3 vom Kranz 4 vor, bis zwischen den Lücken 5'und 6 der Abstand demjenigen der Zähne
gleich ist0 Sobald letzteres der Fall ist und die sich der Flanke 12 gegenüberliegende
Flanke der Lücke S'schaltet, wirkt diese gemeinsam mit der Lücke 6 führend bis letztere
aus dem Eingriffsbogen tritt und die Lücke 6'in die Eingriffsstellung kommt Mit
der voreilenden Drehbewegung des Kranzes 3 ist der Abstand zwischen der im Eingriffsbogen
befindlichen Lücke 5'und der Lücke 6'ein grössererO Da letztere dem Kranz 4 angehört,
muss dieser vorteilen, bis sich der Abstand zwischen den Lücken 5' und 6 auf denjenigen
der Zähne verringert hat0 Daraus ergibt sich eine fortlaufende aneinanderreihende
Wechselwirkung bei den Kränzen 3 und 40 bei der sich mit jedem Wechsel der eine
vom Kraftdruck löst und dem andern voreilt, die Kraftübertragung indessen eine ununterbrochene
ist0 Jeder Drehwinkel 13 der Lücken erzeugt bei den Zähnen den mit 14 bezeichneten0
Da die Kränze 3bnd 4 der Drehbewegung der Welle 1 voreilen und damit abwechselnd
die Stellung zu letzterer verändern,? ist die Anzahl der Eingriffswechsel bei einer
Umdrehung der Welle grösser als die LückenzahlO Rechnerisch ist die Zahl der Eingriffswechsel
diejenige die sich ergibt, wenn man 3600 durch die Grade der Winkelöffnung des Drehwinkels
13 teilt. Das Ergebnis kann ein unendlich teilbares sein.
-
Wenn umgekehrt, das Rad mit den Zähnen 9, 9 etc. als treibendes wirkt
und dessen primitiver Wirkungskreis kleiner ist als der des andern, dann bewirkt
jeder eingreifende Zahn zuerst ein Verdrehen des einen der Kränze 3 und 4 in die
Gegenrichtung der Drehbewegung der Welle 1, mit der die genannten Kränze ihre Stellung
zu letzterer abwechselnd verändern und mit diesem gegenricl tigen Verlauf der Verstellung
eine kleinere Zahl der Eingriffswechsel eine Umdrehung der Welle ergibt Beim vorbeschriebenen
Beispiel muss mit einer Veränderung des primitiven Wirkungskreises 10 auch der koaxiale
Abstand zwischen den Wellen 1 und 2 verändert werden0 Um dies zu vermeiden, könnten
die primitiven Wirkungskreise beider Räder gleichteilig in einem sich umkehrenden
Verhältnis veränderbar sein0 Ausserdem können anstelle von Zähnen andere gleicilwirkende
Eingri£elemente vorgesehen werden, wie dies beim nachstehend beschriebenen Beispiel
von Zeichnung 2, Figur 3, der Fall ist, Zeichnung 2, Figur 3 Bei diesem Beispiel
sind die beiden Kränze des einen Rades mit der Drehwelle 16 in gleicher Weise mit
Freiläufen wie beim vorbeschriebenen Beispiel verbunden. Auf gemeinsam schwenkbar
angeordnete Hebel sind frei um sich selbst drehbare Rollen gelagert1 von welchen
die mit 17, 17' etc, bezeichneten den einen Kranz, und die mit 18, 18'etc. bezeichneten
den andern angehören, Das Rad, in das diese Rollen greifen, hat die Verzahnung eines
Kettenrades und einen festen Wirkungskreis 19,
während mit einer
zeichnerisch nicht dargestellten Schwenkvorrichtung der gemeinsame Wirkungskreis
20 der Rollen 17, 17 etcç und 18, 18 etc, veränderbar ist0 Die Wirkungsweise ist
eine gleiche wie beim vorbeschriebenen Beispiel.
-
Anstelle von beweglichen Zähnen durch ein Verstellen, veränderbaren
Wirkungskreises, können auch feste Zähne vorgesehen werden2 bei welchen der wirksame
Kreis progressiv grösser wird. Dies ist bei den folgenden Ausführungsbeispielen
der Fall0 Zeichnung 2, Figur 4 Das eine Rad hat die Form einer Scheibe, bei welcher
mit einer radialen Verzahnung der wirksame Abstand der Zähne 21, 21 etc, progressiv
vom kleinsten primitiven Wirkungskreis 22 bis zum grösstem mit 23 bezeichneten,
grösser wird.
-
Bei den genannten Zähnen verlaufen die Mitten der sich gegenüberliegenden
Zahnflanken parallel2 während der Zahnwinkel vom kleinsten Wirkungskreis aus progressiv
kleiner wird, damit sich wie bei den vorbeschriebenen Beispielen, gleichförmige
Drehwinkelgeschwindigkeiten ergeben. Die Drehwelle 23 steht im rechten Winkel zur
Drehwelle 25 des anderen Rades0 Letzteres, das im Querschnitt dargestellt ist, setzt
sich aus den beiden Kränzen 26 und 27 zusammen, deren Freiläufe auf der Nabe 28
angeordnet sind. Letztere ist mit Längsnuten auf der Welle 25 axial verschiebbar.
Die Wirkungsweise ist eine gleiche wie beim Beispiel Figuren 1 - 2.
-
Wie aus allen gezeigten Beispielen gefolgert werden kann, ist der
Regelbereich
beschränkt0 Der Einsatz dieser Räder ist daher besonders
bei solchen Getrieben geeignet, bei welchen von null ab schaltbare, kleine Abtriebsdrehzahlen
genügen.
-
Das nächste Beispiel zeigt ein solches in der Art eines Umlaufgetriebes.
-
Zeichnung 3, Figur 5 Bei diesem teilweise im Querschnitt gezeigten
Getriebe ist die Eingangswelle 29 in dem mit dem Gehäuse 30 fest verbundenen Lager
31 drehbar gelagert und mit dem Steg 32 fest verbunden. Auf dem Lager 31 ist die
Nabe 33 in Längsnuten axial verschiebbar angeordnet. Letztere bildet den Innenring
der Frei läufe der beiden Radkränze 34 und 35, deren Zähne in die Zähne der unter
sich gleichen und gleichgeschaltenen Umlaufräder 36 und 36'greifen, Letztere sind
mit ihren Drehwellen mit den gemeinsam in das Zentralrad 37 greifenden Kegelrädern
38, 38 fest verbunden, und das vorerwähnte Zentralrad ist bei der Abtriebswelle
39 befestigt, Das Drehverhältnis zwischen den Rädern 37 und 38 ist ein gleiches
wie dasjenige zwischen den Um auf rädern 36 und dem von den beiden Radkränzen 34,
35 gebildeten, gemeinsamen Zahnkranz wenn letzterer in dem mit 40 bezeichneten,
primitiven Wirkungskreis der Umlaufräder geschaltet ist.
-
Wenn in dieser zeichnerisch dargestellten Schaltung der wirksame Zahnabstand
bei den Umlaufrädern und dem Zahnkranz der Kränze 34 und 35en gleicher ist und letztere
gleichzeitig mit der gegen Verdrehung bloquierten Nabe 33 verklemmt sind, kann eine
Drehung um sich selbst und eine gleichzeitige Umlaufbewegung der Umlaufräder 36
keine Drehbewegung des Zentralrades 37 erzeugen.
-
Wird von dieser Stellung aus beim Eingriff der Umlaufräder ein kleinerer,
wirksamer
Kreis geschaltet; dann erzeugen die sich abwechselnd
verstellenden Radkränze 34 und 35 eine grössere Drehgeschwindigkeit der Umlaufräder
36 und eine dem veränderten Drehverhältnis entsprechende Drehbewegung des Zentralrades
370 Würde man umgekehrt, letzteres mit dem Gehäuse bloquieren und den Um laufsteg
mit der Welle 39 verbinden2 dann würde in diesem Fall die Welle 29 als getriebene
wirkendE von der Nabe 33 getrieben werden0 Der im Beispiel gezeigte Aufbau des Getriebes
erlaubt räumlich für die Erhöhung der übertragbaren Leistung die Gleichschaltung
von mehr als zwei Umlauftriebe Es versteht sich2 dass sich die Erfindung nicht nur
auf die zeichnerisch dargestellten und beschriebenen Arten von Rädern beschränkt
und dass alle Freilaufsarten eingesetzt werden können, die sich für den vorbeschriebenen
Zweck eignen,