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Übertragungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung,
die die Drehung einer Antriebswelle unter einem veränderlichen fortschreitenden
Verhältnis und die Umsteuerung der Gangrichtung ermöglicht. Die Vorrichtung besteht
im wesentlichen darin, daß auf der Antriebswelle ein Organ angeordnet ist, das einem
zur Umsetzung einer Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung fähigem Mechanismus
eine Hin-und Herbewegung von veränderlicher Schwingungsgröße erteilt. Die Erfindung
besteht des weitere. in der Verwendung einer Scheibe
zur Übertragung
der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung, die mit der Antriebswelle
derart gekuppelt ist, daß sie in bezug auf die Achse dieser Welle in senkrechter
oder geneigter Lage gehalten werden kann, wobei auf der Welle ein loser Ring angeordnet
ist, mit dem die Organe mit hin und her gehender Bewegung verbunden sind. Die Erfindung
besteht schließlich noch in der Schaffung eines besonderen Mechanismus für die Umformung
einer Hin- und Herbewegung in eine Drehung, der das Umkehren der Gangrichtung ermöglicht.
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Eine derartige Übertragungsvorrichtung findet überall Anwendung, wo
die Drehung einer Welle mit veränderlichem Verhältnis auf ein angetriebenes Organ
übertragen werden muß, wie z. B. bei vielen Werkzeugmaschinen, bei den Antriebsapparaten
von Booten, bei Lokomotiven, Kraftwagen usw. und allgemein bei Motorfahrzeugen jeder
Art.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung bei
einem Kraftwagen, und zwar ist ebb. = eine Seitenansicht der Übertragungsvorrichtung,
wobei das Gehäuse im Schnitt dargestellt ist, um die inneren Organe zu zeigen und
Abb. 2 ist eine Draufsicht hierzu. Abb. 3 ist die linke Hälfte eines Querschnitts
der Vorrichtung nach I-I der i Abb. i ; Abb. ¢ ist ein in der oberen Hälfte I nach
II-II der Abb. i und in der unteren Hälfte nach III-III der Abb. z geführter Querschnitt
in Richtung der eingezeichneten Pfeile gesehen, i Abb. 5 zeigt in größerem Maßstabe
und in der oberen Hälfte gesehen im Achsialschnitt den an I der Seite der Antriebswelle
liegenden Teil der Vorrichtung und Abb. 6 ist die Draufsicht hierzu bei teilweisem.
Schnitt; Abb. 7 ist in der linken Hälfte ein Querschnitt nach IV-IV der Abb. 5 und
in dem oberen Teil der rechten Hälfte ein solcher nach V-V der Abb. 5 ; Abb. 8 zeigt
im größeren Maßstabe in der unteren Hälfte in Vorderansicht und in der oberen Hälfte
in achsialem Schnitt eines der zur Umformung der` Hin- und Herbewegung in Drehbewegung
dienenden Organe und Abb. g ist eine Seitenansicht hierzu bei teilweisem Schnitt
Abb. =o zeigt in der linken Hälfte einen zur Achse senkrechten Schnitt nach VI-VI
der Abb. 8 und in dem unteren Teil der rechten ' Hälfte einen Schnitt nach VII-VII
der Abb. 8 ; Abb. =i bis 13 sind Einzeldarstellungen der Vorrichtung. Abb. 14 bis
16 zeigen eine Kupplung zum Kuppeln der angetriebenen Welle mit den Naben der Räder
eines Fahrzeuges, und zwar veranschaulicht Abb. 14 in der oberen und unteren Hälfte
zwei zur Achse senkrechte Schnitte; Abb. 15 ist in der unteren Hälfte eine Seitenansicht
und in der oberen Hälfte ein Ächsialschnitt, in der Pfeilrichtung VIII der Abb.
14 gesehen; Abb. 16 ist eine gleiche Darstellung in der Pfeilrichtung IX der Abb.
14 gesehen.
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Wie aus Abb. i bis 7 zu ersehen, enthält die in einem Gehäuse i eingeschlossene
Vorrichtung eine Welle 3, die in Lagern 2 sowie einem Drecklager 17 gelagert ist
und mit der Welle des Motors (nicht dargestellt) verbunden wird. Die Welle 3 trägt
einen Querbolzen 4, der zwei Drehzapfen bildet, auf denen der Ring A drehbar gelagert
ist. Dieser Ring ist durch ein Gelenk 7 mit einer auf der Welle 3 gleitbaren Muffe
verbunden, die ihrerseits mittels Bolzen i2 mit einer Gabel 13 verbunden,
die bei 14 drehbar ist und durch eine Zugstange 16 gesteuert wird.
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In Abb. 5 bis 7 sind die Einzelheiten dargestellt, und zwar bezeichnet
5 den Innenteil des auf den Zapfen 4 sitzenden Ringes, 6 den Verbindungsbolzen dieses
Ringes mit dem Gelenk 7, das bei 8 an der Muffe g angelenkt ist, die auf der Welle
3 gleiten kann und von einem Gehäuse =i umfaßt wird, mit dem sie durch eine Schulter
=o in achsialer Richtung verbunden ist. Das Gehäuse =i trägt die Zapfen =z, an denen
die Gabel 13 angreift, die durch das Gelenk 15 mit der Zugstange 16 gekuppelt ist.
Auf dem Ring 5 ist mittels Kugellager 18 und i9 ein Ring 2o gelagert, der an seinem
Umfang Zapfen 21 und 22 trägt, an denen durch Gabeln 22, deren senkrecht zu den
Zapfen 21 oder 22 liegender Drehzapfen ein Universalgelenk bildet, zwei Paar um
9o ° zueinander versetzte Schubstangen 25 und 26 angelenkt sind.
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Der Ring 2o greift mittels Rollen 24, die auf zwei diametral gegenüberliegenden
Radialzapfen sitzen, in zwei Kreisbogenführungen 28 ein, die in zwei parallelen
Ebenen liegen. Auf diese Weise nimmt der Ring 2o nicht an der Drehung des Ringes
5, auf dem er sitzt, teil und bleibt völlig unbeweglich, wenn sich der Ring 5 mit
der Welle 3 dreht und liegt in einer Ebene senkrecht zur Achse der Welle selbst.
Wenn aber der Ring 5 durch Verschieben der Zugstange 16 in eine schräg zur Achse
der Welle 3 geneigte Ebene gebracht wird bewirkt die Drehung des Ringes 5 in dem
Ring 2o eine sphärische Schwingung um den Punkt o (Abb. 5), wo seine Mittelebene
die Achse der Welle 3 trifft. Dies hat zur Folge, daß die Stangen 25 und 26, die
bei Drehung des Ringes 5 in einer zur Achse der Welle 3 senkrechten Ebene unbeweglich
bleiben, eine Hin- und Herbewegung ausführen, deren Größe mit der Neigung des Ringes
5 zunimmt.
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Um mittels der Schubstangen 25 und 26 Bewegung nach der angetriebenen
oder anzutreibenden Welle zu übertragen, werden diese selbst mit Mechanismen gekuppelt,
die eine Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung umsetzen können. Zu diesem Zweck
ist bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine der Stangen 25
an einen Hebel 3o angelenkt, der bei 30' drehbar und dessen freies Ende durch eine
Schubstange 27 mit einem der erwähnten Mechanismen verbunden ist, der später beschrieben
wird. Die andere Schubstange 25 ist mit einem Winkelhebel 31 verbunden, der ebenfalls
auf der Achse 30' drehbar und dessen anderer Arm durch eine Schubstange 29 mit einem
anderen der erwähnten Mechanismen in Verbindung gebracht ist. Auf gleiche Weise
sind die beiden Schubstangen 26 reit Winkelhebeln 32 verbunden, die bei 32' drehbar
und deren anderer Arm durch eine Schubstange 29' mit einem der erwähnten Mechanismen
in Verbindung stehen.
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Die letzteren Mechanismen sind in Abb. i bis 3 mit B bezeichnet und
können in veränderlicher Anzahl vorhanden sein. Sie werden von Trommeln gebildet,
die auf der Achse 35 sitzen, die die anzutreibende Welle darstellt und in Lagern
36 gelagert ist. Diese Mechanismen können von irgend einer Art sein, vermittels
welcher die Hin- und Herbewegung der Schubstangen 25 und 26, die mit den Augen 33
(Abb. 8, 9 und io) verbunden sind, in eine Drehung der Welle 35 umgesetzt werden
kann.
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Eine für den vorliegenden Fall besonders geeignete Konstruktion ist
in Abb. 8 bis 13 dargestellt, wo 34 eine mit der Welle 35 fest verbundene Riemenscheibe
bezeichnet, die auf beiden Seiten zur Aufnahme von zwei unter sich gleichen Mitnehmerorganen
ausgespart ist, von denen jedes mit Hilfe seines Auges 33 mit einer der Stangen
25 oder 26 verbunden ist. Jeder Mechanismus könnte andererseits ein einziges Mitnehmerorgan
enthalten, das von einer Scheibe 39 gebildet wird, die auf der Nabe der Scheibe
34 und mittels der Kugellager 40 und 41 auf der Welle 35 drehbar ist. Die Scheibe
39 trägt einen ringförmigen Vorsprung, auf dem ein Kranz 39' befestigt ist, der
in die Aussparung der Scheibe 34 eingreift, zwischen dessen äußeren Ringteil und
dem Kranz 39' Rollen 37 parallel zur Achse 35 gelagert sind. Ein Kranz 42, der in
einer ringförmigen Aussparung der Scheibe 39 beweglich gelagert ist, dient
zum Antrieb des Mechanismus, um die Drehung der Welle 35 in der einen oder anderen
Richtung zu erzielen.
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Der Kranz oder Ring 39' ist an den Stellen, wo die Rollen 37 aufliegen,
mit .entsprechend vielen Aussparungen mit doppelten Steigflächen (Abb. io) versehen,
und der Ring 38 trägt zwei Zähne 46 und 52 (Abb. io), gegen deren einen oder anderen
die in dem Ring 42 vorhandenen Zähne 45 und 51 gebracht werden können. Der Ring
oder Kranz 42 ist mit einem radialen Zahn 43 versehen, der durch einen Schlitz in
der zylindrischen Wand der Scheibe 39 nach außen voxragt. Auf der letzteren ist
an der Stelle, wo sich; der Schlitz für den Zahn 43 befindet, ein Schutzteil 47
(Abb. i9, ix und 12) befestigt, in dem eine Aussparung vorgesehen ist, in der eine
Blattfeder 48 liegt, durch deren Öffnung 49 der Zahn 43 des Ringes 42 hindurchgeht.
Diese Öffnung 49 ist verlängert und an jedem Ende mit den Verbreiterungen
50 und 50' versehen, während der Zahn 43 zwei seitliche Zähne oder Ansätze
44 trägt, die für gewöhnlich in die eine oder andere der Verbreiterungen oder Querschlitze
50 oder 50' eingreifen.
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Gegenüber dem Teil 47 ist auf einer Welle 53 eine Scheibe 54 befestigt,
die zwischen zwei Exzenterscheiben 55 liegt und einen Zahn 56 trägt, der in Eingriff
mit dem Zahn 43 an einer oder der gegenüberliegenden Seite gebracht werden kann,
um denselben zu verschieben und hierdurch die Lage der Zähne 45 und 51 in bezug
auf die Zähne 46 und 52 zu verändern. Während der Drehung der Scheibe 54, die den
Zweck hat, ihren Zahn 56 mit dem Zahn 43 in Eingriff zu bringen, üben die vorspringenden
Exzenterscheiben 55 einen Druck auf die Feder 48 aus, derart, daß diese so weit
zusammengedrückt wird, um die Zähne oder Ansätze 44 aus den Querschlitzen 50 oder
50', in die sie eingreifen, heraustreten zu lassen. Sodann kann der Zahn 56 den
Zahn 43 in der Richtung verschieben, in der die Scheibe 54 betätigt wird (Abb. 9).
Diese Verschiebung bringt entweder den Zahn 51 gegen den Zähn 52 oder den Zahn 45
gegen den Zahn 46, wodurch der Weg des Kranzes oder Ringes 38, auf dem die Zähne
46 und 52 befestigt sind, in bezug auf die Scheibe 39 begrenzt wird. Der
Ring 38 kann sich also mit seinen Rollen 37 nur in einer Richtung verschieben. Wenn
die Scheibe 39 unter der Wirkung der mit ihrem: Auge 33 verbundenen Schubstange
z. B. in der Pfeilrichtung nach Abb. io oszilliert, haben die Rollen 37 das Bestreben,
auf derjenigen Steig- oder Auflauffläche, die sich in bezug auf die Bewegungsrichtung
hinten befindet, hochzugehen. Da dies ermöglicht ist, weil der Ring 38 sich in der
Pfeilrichtung verschieben kann, bis der Zahn 52 gegen den Lahn 51 stößt, klemmen
sich die Rollen gegen die gegenüberliegende Fläche der Scheibe 34 und nehmen diese
sowie die Welle 35 in der durch die Pfeile angegebenen Richtung mit. Wenn. dagegen
das Auge 33 der Pfeilrichtung entgegengesetzt verschoben wird, wird der Ring 38
durch den Zahn 45 mit der Scheibe 39 gekuppelt und die Rollen bewegen sich auf der
der vorher erwähnten Auflauffläche entgegengesetzten Fläche nicht hoch, so daß keine
Klemmwirkung eintritt. Die Verschiebung des Auges 33 in der der angegebenen Pfeilrichtung
entgegengesetzten Richtung überträgt also keine Bewegung auf die Welle 35.
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Wenn die Zähne 45 und.46 voneinander entfernt
und
die Zähne 51 und 52 genähert werden; was durch Betätigung der Scheibe 54 in der
angegebenen Weise erzielt wird, tritt das Gegenteil ein, d. h., es findet keine
Übertragung auf die Welle 35 statt, wenn das Auge 33 in der Pfeilrichtung verschoben
wird, während eine solche in der der angegebenen Pfeilrichtung entgegengesetzten
Richtung auf die Welle 35 eintritt, wenn das Auge 33 in der Richtung verschoben
wird, die der Pfeilrichtung entgegengesetzt ist.
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Dieser Mechanismus setzt also die durch das Auge 33 erteilte Hin-
und Herbewegung in eine Drehbewegung der Welle 35 um, und zwar in der einen oder
anderen Richtung gemäß der Lage des Antriebsorgans.
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Infolge des Umstandes, daß die Übertragung der Bewegung zwischen der
Scheibe 39 und der Scheibe 34 durch Mitnahme mit Hilfe der Klemmorgane (Rollen 37)
bewirkt wird, findet sie nur statt, wenn die Riemenscheibe 34 in bezug auf die Scheibe
39 zurückbleibt, während sich die Scheibe 34 schneller als die Scheibe 39 drehen
kann. Aus dem Vorhergehenden ist zu verstehen, daß mit Hilfe der beschriebenen Übertragung
die Drehung der Motorwelle 3 auf die Welle 35 unter einem veränderlichen Verhältnis
mit, wenn man von der Stillstandslage ausgeht, stetiger _ Zunahme übertragen werden
kann.
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In der Tat bleibt, wenn der Ring 5 in einer Ebene senkrecht zur Achse
der Welle 3 gehalten wird, der Ring 2o unbeweglich und ebenso die Stangen 25 und
26, derart, daß die Augen 33 keinen Antrieb erhalten. Je nachdem wie durch die Betätigung
der Zugstange z6 der Ring 5 geneigt wird, nimmt der Ring 2o eine mehr und mehr zunehmende
Schwingung an und die Stangen 25 und 26 übertragen auf die Augen Schwingungen von
mehr und mehr zunehmender Größe.
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Diese Übertragung vereinigt also die Wirkung einer Kupplung und eines
Wechselgetriebes. Bei der Anwendung bei einem Kraftfahrzeug, wo es nötig ist, daß
sich in den Kurven ein Rad schneller als das andere drehen kann, sind die Räder
auf Achsen 61 montiert, die mit der Welle 35 durch eine in Abb. 1 bis 3 mit C bezeichneten
Anordnung gekuppelt sind, deren dem Mechanismus B entsprechenden Konstruktion in
Abb. 14 bis 16 dargestellt ist.
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Diese Anordnung wird von einer auf der Welle 61 befestigten Schale
6o gebildet, in deren Inneren eine auf der Welle 35 befestigte Scheibe 57 liegt.
Zwischen den gegenüberliegenden zylindrischen Flächen der Schale 6o und der Scheibe
57 sind Rollen 58 angeordnet, die in Aussparungen eines Ringes 59 liegen, der Zähne
66 und 72 trägt, welche in verschiedenen Querebenen angeordnet sind. Gegen diese
Zähne 66 oder 72 können Zähne 65 odcr 71 stoßen, -die auf einer Trommel 62 sitzen,
welche sich mit der Scheibe 57 dreht und mittels einer bei 7o drehbaren Gabel 69
achsial verschoben werden kann, die mit den Zapfen 68 eines die Trommel 62 umfassenden
Ringes 67 zusammengreift.
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Die achsiale Lage dieser Trommel 62 wird durch einen in die
Rasten 63 eingreifenden Federzapfen 64 festgelegt. Der Eingriff des Zahnes 71 mit
dem Zahn 72 oder des Zahnes 65 mit dem Zahn 66 wird hier durch das Schwingen der
Gabel 69 bewirkt, das mittels einer Exzenternut herbeigeführt wird, in die das Ende
73 der Gabel eingreift. Diese Nut ist in einer Muffe 7q. vorgesehen, die auf derselben
Welle 53 (Abb. .4) befestigt ist, auf der die Scheiben 54 für den Antrieb der Mitnahmemechanismen
befestigt sind.
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Auf diese Weise wird die Gabel 69 und infolgedessen die Trommel
62 eine verschiedene Lage haben, je nachdem die Übertragung auf den Vorwärts-
oder den Rückwärtsgang gesteuert wird und die Zähne 71 und 72 oder die Zähne 65,
66 in Eingriff sind.
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Die Kupplung zwischen der Scheibe 57 und der Schale 6o wird durch
die Rollen 58 in derselben Weise wie die Kupplung der Scheibe 39 mit der Scheibe
3¢ bei dem vorher in bezug auf die Abb. 8 bis 13 beschriebenen Mechanismus bewirkt,
derart, daß die Mitnahme stattfindet, bis sich die Scheibe 57 schneller als die
Schale 6o dreht. Wenn sich die letztere schneller als die Scheibe 57 dreht, hört
die Kupplung auf und die Welle 61 kann sich mit dem Rad frei drehen, was der Wirkung
des gegenwärtig bei den Kraftwagen verwendeten Differentialgetriebes entspricht.
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Der Antrieb der Welle 53 zwecks Regelung der Übertragung für den Vorwärts-
oder Rückwärtsgang könnte dadurch bewirkt werden, daß man auf derselben ein Kettenrad
75 (Abb. 2 bis q.) befestigt und dieses durch eine Kette mit dem Kettenrad 76 verbindet,
mit dem an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen 76' zwei durch den Wagenführer
zu betätigende Schubstangen 77 in Verbindung gebracht sind. Der Ring A kann anstatt
auf den Zapfen q. der Welle 3 montiert zu sein, auch quer auf einer von der Welle
3 getragenen Scheibe mit sphärischem Profil drehbar sein. Auf dieser Scheibe kann
auch in analoger Weise ein Ring mit Gegengewichten drehbar sein, der gleichzeitig
und im entgegengesetzten Sinne in bezug auf den Ring A durch das Antriebsorgan dieses
Ringes verschoben wird, derart, daß der sich drehende Teil der Anordnung ausgeglichen
wird.