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Zahntriebschaltwerk mit Zvlinderverriegelung
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Die Erfindung betrifft ein Zahntriebschaltwerk mit Zylinderverriegelung,
zur Umsetzung einer gleichförmigen Drehbewegung in zeitlich unterbrochene Drehbewegungen,
mit treibenden Segmenträdern, die auf einem Teil ihres Umfangs einen Zahnbogen und
zusätzlich eie zylindrisch begrenzte Gleitschulter haben, und mit getriebenenSperrstellenrädern,
die Verzahnungen und Aussparungen am Umfang haben, wobei in einer Eingriffsstellung
ein Segmentrad mit einem Sperrstellenrad im Bereich der Verzahnung kämmt und in
einer Sperrstellung die Gleitschulter eines Segmentrades in eine Aussparung eines
Sperrstellenrades eingreift.
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Es ist ein Zahntriebschaltwerk mit einem treibendem Segmentrad, einem
getriebenen Cperrstellenrad und einer Zylindersperre bekannt (DE-PS 22 40 20S).
Dieses Schaltwerk ordnet den Antrieb und das Sperren des Abtriebs zwei Paaren von
Konstruktionselementen zu, die mit parallelen Mittelebenen senkrecht auf zwei untereinander
parallelen Wellen angeordnet sind. Es ist dabei jedoch nur eine Abtriebsmöglichkeit
mit zeitlich unterbrochener Drehung vorhanden.
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Die dem treibenden Segmentrad zugeordnete Gleitschulter und die dem
getriebenen Sperrstellenrad zugeordnete Aussparung sind von Kanten mit uneinheitlicher
Form begrenzt und daher im Felle einer mechanischen Bearbeitung aufwendig herzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahntriebschaltwerk
zu schaffen, dessen treibende und getriebene Räder als einfade Abwandlungen üblicher
Zahnräder hergestellt werden können und bei dem während der Sperrung eines Abtriebs
ein zweiter Abtrieb mit dem
Antrieb in treibender Verbindung steht.
Insbesonders soll eine geeignete Antriebsmöglichkeit für Drehkolbenmaschinen mit
alternierender Kolbenbewegung geschaffen werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei untereinander
koaxiale Segmenträder mit ungerader Zähnezahl vorgesehen sind, die zueinander um
1800 versetzt auf einer Antriebswelle fest angeordnet sind und an denen jeweils
die Gleitschulter axial in einem Bereich mit dem Z=hnbogen liegt und den Radius
seines Kopfkreises hat , daß mindestens zwei untereinander koaxiale Sperrstellenräder
mit gerader Zähnezahl vorgesehen sind, an denen je zwei Aussparungen axial in einem
Bereich mit den Verzahnungen und zueinander um t80 versetzt angeordnet sind und
daß Mitnahmevorrichtungen an den einander zugekehrten Seiten zweier koaxialer Sperrstellenräder
angeordnet sind, die eine zeitlich begrenzte mitdrehende Wirkverbindung zwischen
den Sperrstellenrädern im Drehbereich zwischen Sperrstellung und Eingriffsstellung
herstellen.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die einfache Gestaltung
der Räder. Diese ermöglicht, sofern eine mechanische Bearbeituns der Räder vorausgesetzt
wird, eine Anlehnung an die Fertigung üblicher Zahnräder. Bei den Segmenträdern
besteht der Unterschied allein darin,daß nur ein Teil des Umfangs mit Zähnen versehen
wird, während die Gleitschulter gleichzeitig mit der Bearbeitung des Kopfkreises
entsteht; bei den Sperrstellenrädern wird zusätzlich nur die Herstellung der Aussparung
an vollständigen Zahnrädern erforderlich.
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Die Forderung, daß während des Stillstandes einer intermittierenden
Drehbewegung eine zweite, separate Drehbewegung einsetzen soll, tritt bei technischen
Abläufen häufig auf. Die Erfindung erweist. sich
gerade in diesem
Fall als vorteilhaft, da Antrieb und Sperren jeweils von einem einzigen Räderpaar
wahrgenommen werden und für das Starten der Abtriebsräder eine Wechselwirkung zwischen
den einzelnen Räderpaaren ausgenutzt wird. Bei nur einer erforderlichen Abtriebsmöglichkeit
kann dieses Starten durch ein leichter ausgeführtes zweites Räderpaar wahrgenommen
werden. Durch die symmetrische Gestaltung aller Räder sind in jedem Fall beide Drehrichtungen
möglich.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung der beiden Zahnradpaare bewirkt eine
Sperrung eines getriebenen Sperrstellenrades bei Eingriff der Gleitschulter des
Segmentrades in den gesamten Umfang einer Aussparung des Sperrstellenrades und einen
gleichmäßigen Antrieb bei Eingriff vollständig verzahnter Bögen der Räder ineinander.
Beim Heraus- bzw. Hereinlaufen der Flanke der Gleitschulter in eine Aussparung kennzeichnen
bestimmte Stellungen den Übergang vom Sperren zum Eingriff. Durch das Zusammenwirken
von Gleitschultern, Aussparungen und Mitnahmevorrichtungen werden in dieser Kombination
neue Wirkungen erzielt. Der Eingriff der Verzahnungen erfolgt periodisch in unveränderter
Zuordnung; die Sperrung eines Sperrstellenrades hebt sich je nach Art der Mitnahmevorrichtung
auf, bevor oder nachdem die Sperrung des anderen Sperrstellenrades einsetzt; in
diesem Drehbereich wird die Mitnahmevorrichtung wirksam, koppelt die Bewegung der
Zahnräder und verhindert eine Verschiebung der Verzahnungen. Diese Wirkungen sind
in günstiger Weise durch zwei besondere Formen der Räder und zwei damit wahlweise
zu kombinierende Formen der Mitnahmevorrichtung zu erzielen.
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Eine Aussparung in Form angeschnittener Zähne mit dem Halbmesser des
Kopfkreises des Segmentrades hat zur Folge, daß eine Sperrung dann eintritt bzw.
sich aufhebt, wenn die Flanke der Gleitschulter, die jeweils mit der Mitte einer
Aussparung zusammentrifft, die Verbindungslinie der beiden Radmitten erreicht. Durch
die erf
-ndungsgemäße Zuordnung der Zähnezahlen kann in diesem Fall
durch die Mitnahmevorrichtung ein Sperrstellenrad bereits mit einem angeschnittenen
Zahn unmittelbar an der Flanke der auslaufenden Gleitschulter in sein Segmentrad
eingreifen, während das andere noch an einem angeschnittenen Zahn von der Flanke
der einlaufenden Gleitschulter seines Segmentrades beaufschlagt wird.
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Eine bis zum Grundkreis reichende Aussparung hat zur Folge, daß eine
Sperrung in beiden Drehrichtungen dann eintritt, wenn die Gleitschulter den gesamten
Bereich wischen den beiden begrenzenden Zähnen einnimmt. Bis zu diesem Zeitpunkt
treibt die Flanke der hereinlaufenden Gleitschulter, die durch die erfindungsgemäße
Zuordnung der Zähnezahlen genau mit dem die Aussparung begrenzenden Zahn zusammentrifft,
das Sperrstellenrad an.
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Sobald an dem zweiten Sperrstellenrad der begrenzende Zahn der Aussparung
von der Flanke der herauslaufenden Gleitschulter passiert worden ist und die Sperrung
nach beiden Drehrichtungen aufgehoben ist, dreht die Mitnahmevorricntung das Sperrstellenrad
mit dem begrenzenden Zahn gegen die Flanke der herauslaufenden Gleitschulter und
bringt die Verzahnungen wieder zum Eingriff.
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Bei der MitnahmevorricMung mit Anschlagnocken ist durch deren Breite
der Wirkungsbereich festgelegt und auf die Breite der Aussparung abgestimmt. Durch
Änderung der Breite der Anschlagnocken in Richtung des Umfangs kann die Gleichlaufzeit
der Sperrstellenräder verändert werden. Dabei ändert sich gleichzeitig die Übersetzung
vom Segmentrad zu den Sperrstellenrädern, da der Umfang der Verzahnung der Sperrstellenräder
bei erfindungsgemäß gleichbleibender Zähnezahl entsprechend geändert werdrnmuß.
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Bei der Mitnahmevorrichtung mitZugfedern ist der Wirkungsbereich allein
durch das Aufheben der Sperrwirkung gegeben, da die Federn mit Ausnahme eines Zustandes,
bei dem die Anlenkpunkte winkelgleiche Lage haben und damit die Sperrstellenräder
um 90° zueinander versetzt sind, immer unter Spannung stehen. Durch die andauernde
Wirkung der Federn kann auch bei weiterdrehenden Segmenträdern eine Gleichstandszeit
der Sperrstellenräder herbeigefwihrt werden, die bei Aufheben einer Sperrstellung
selbsttätig beendet wird.
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Beispiele von erfindungsgemäßen Ausftihrungen des Zahntriebschaltwerks
sind in den Zeichnungen dargestellt. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Satz auf einer
Antriebswelle angeordneter Segmenträder und einen zugeordneten Satz untereinander
koaxialer Sperrstellenräder mit Anschlagnocken in zwei untereinander dargestellten
Querschnitten, Fig. 2 ein Segmentrad und ein zugeordnetes Sperrstellenrad mit Zugfedern
in zwei unterschiedlichen untereinander dargestellten Eingriffsstellungen im Querschnitt,
Fig. 3 ein Zahntriebschaltwerk mit einem Satz auf einer Antriebswelle angeordnete
Sgmentrader und zwei Sätzen jeweils koaxialer Sperrstelienrder in einem längs der
Achsen gelegten Schnitt.
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In Fig. 1 trägt die Antriebswelle 1 die beiden Segmenträder 2 und
3, die um 1800 zueinander versetzt fest mit ihr verbunden sind.
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Sie weisen jeweils eine Gleitschulter 4 und einen Zahnbogen 5 auf.
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Mit dem Segmentrad 2 ist ein Sperrstellenrad 6 und mit dem Segmentrad
3 ein Sperrstellenrad 7 im Eingriff. Das Segmentrad 6 ist auf einer Welle 8 angeordnet,
das Segmentrad 7 auf einer zu dieser
koaxialen und frei drehbaren
Welle 9. Die Sperrstellenräder 6 und 7 haben eine Verzahnung 12 am gesamten Umfang
mit jeweils zwei Aus-Sparungen 10, 11 vom Radius des Kopfkreises der Segmenträder
2, 3.
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Die Aussparungen 10, 11 sind einander gegeenüberliegend jeweils symmetrisch
zu einer Zahnlücke angeordnet. Die Zahl der auf dem halben Umfang der Verzahnung
12 jeweils zwischen diesen beiden die Mitte der Aussparungen 10, 11 bildenden Zahnlücken
liegenden übrigen Zahnlücken entspricht der Zahl der vollständigen Zähne am Zahnbogen
5 der Segmenträder 2, 3. An den Sperrstellenrädern 6, 7 befinden sich seitlich und
einander zugekehrt in jeweils gleicher Zuordnung zu den Aussparungen 10, 11 je ein
Paar Anschlagnocken 13, 14. In der gezeigten Stellung sind die sich in axialer Richtung
überdeckenden Anschlagnocken 13, 14 in Anlage. Das Segmentrad 2 ist noch mit der
Verzahnung 12 seines Sperrstellenrades 6 im Eingriff und treibt es an. Das Segmentrad
3 ist im Auslaufen der durch die Gleitschulter 4 verursachin Sperrstellung des Sperrstellenrades
7 begriffen. Das Sperrstellenrad 3 wird vom Sperrstellenrad 4 solange angetrieben,
bis dieses die zu seinem Segmentrad 5 symmetrische Sperrstellung erreicht, und das
Sperrstellenrad 7 mit seinem Segmentrad 3 wieder in der Eingriffsstellung ist.
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In Fig. 2 sind ein Segmentrad 3 und ein zugeordnetes Sperrstellenrad
7 in zwei verschiedenen Positionen dargestellt. Das Segmentrad 3 ist ebenso wie
ein zweites, nicht dargestelltes Segmentrad auf der Antriebswelle 1 angeordnet.
Das Segmentrad 3 ist mit einer Gleitschulter 4 und einem Zahnbegen 5 versehen. D-s
Sperrstellenrad 7 mit zwei Aussparungen 11 am Umfang ist auf der Welle 9 ange rdnet.
Diese ist gegenüber der Welle 8 drehbar, auf der ein zweites nicht dargestelltes
Sperrstellenrad angebracht ist, das mit dem nicht dargestellten Segmentrad im Eingriff
ist. Zwei Zugfedern 16 sind an entsprechenden nlenkzapfen 17 jeweils einerseits
am Sperrstellenrad 7 und andererseits an der das Sperrstellenrad
tragenden
Welle 8 befestigt. In der oben dargestellten Position sind die Zugfedern 16 entspannt,
das Segmentrad 3 greift mit der Mitte seiner Gleitschulter 4 in eine der Aussparungen
11 des Sperrstellenrades 7, In der unten dargestellten Position hat sich das Segmentrad
3 mit der Antriebswelle 1 um etwa 1900 im Uhrzeigersinn weitergedreht. Dabei hat
das nicht dargestellte zweite Segmentrad, das gegenüber dem ersten um 1800 versetzt
auf der Antriebswelle 1 befestigt ist, das zugeordnete, ebenfalls nicht dargestellte
zweite Sperrstellenrad, mit dem es im Eingriff ist, mit seiner Welle 8 ebenfalls
um etwa 900 weitergedreht. Die Federn 16 wurden dabei gespannt. Bei weiterer Drehung
der Antriebswelle 1 geht die Sperrwirkung der Gleitschulter 4 verloren und die Verzahnungen
der beiden Räder 3 und 7 kommen durch die Zugwirkung, beginnend mit der nur teilweise
geschnittenen ersten Zahnlücke 18 zum Eingriff, während das nicht dargestellte Räderpaar
in die Sperrstellung übergeht.
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In Fig. 3 treibt eine Antriebswelle 1 mit den Segmenträdern 2, 3 gleichzeitig
zwei Sätze von Sperrstellenrädern 6, 7 an, die auf den zugehörigen Achsen 8, 9 drehbar
sind. An den Sperrstellenrädern 6, 7 sind Anschlagnocken 13, 14 angebracht. Die
drei Wellen laufen in einem gemeinsamen Gehäuse 19.