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Schaltwerkwechaelgetriebe. Mit der Erfindung wird bezweckt, ein Schaltwerkwechselgetriebe
zu schaffen, daß bei gedrängter Bauart derart tourenvermindernd zu wirken vermag,
daß mit denselben Transmissionen, Arbeitsmaschinen u. dgl. unmittelbar an hochtourige
Kraftmaschinen, wie Elektromotoren oder Turbinen angeschlossen werden können.
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Hierzu kommen in sonst bekannter Weise bei dem Schaltwerkwechselgetriebe
zwei drehbar ineinander gelagerte Scheiben und zwischen diesen angeordnete Schaltkörper
zur Anwendung, die verschiebend auf zahnförmige Vorsprünge der die Bewegung verlangsamt
weiterleitenden Scheibe einwirken. Diese Schaltkörper werden erfindungsgemäß in
.einer anderen Anzahl als die zahnförmigen Vorsprünge der langsam anzutreibenden
Scheibe vorgesehen und derart zu diesen angeordnet, daß von der Größe dieses Unterschiedes
die Größe der Geschwindigkeitsverminderung abhängt. Ferner erfolgt die Anordnung
und Betätigunt der Schaltkörper erfindungsgemäß noch derart, daß stets ein größerer
Teil der Schaltkörper gleichzeitig an der kontinuierlichen Drehung der mit geringerer
Geschwindigkeit zu bewegenden Scheibe beteiligt ist, so daß eine möglichste Entlastung
der
aneinander gleitenden Flächen der Schaltkörper einerseits und der zahnförmigen Vorsprünge
anderseits erzielt wird.
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Die Betätigung der Schaltkörper kann entweder in sonst bekannter Weise
durch eine gegenseitige exzentrische Lagerung der beiden ineinander rotierenden
Scheiben oder dadurch erfolgen, daß die eine der beiden Scheiben einen kreisrunden
inneren oder äußeren Umfang der anderen Scheibe mit einem ellipsenförmigen o. dgl.
nicht kreisrunden äußeren bziv. inneren Umfang gegenüberliegt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungen eines solchen Schaltwerkwechselgetriebes
durch die Abb. z und .2 sowie durch die Abb. 3 bis 7 dargestellt.
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Bei der durch Abb. r und 2 in zwei rechtwinklig zueinander genommenen
Vertikalschnitten dargestellten Ausführungsform ist A die Welle des Krafterzeugers,
B die Welle der anzutreibenden Maschine. Auf der Welle A sitzt fest die Scheibe
b. Dieselbe läuft in einem feststehenden Gehäuse a und besitzt an ihrem Umfang eine
Ringnut i von etwa rechteckigem Querschnitt, sowie einen darüber vorstehenden Kranz
C. Auf der Innenseite dieses Kranzes C laufen Gleitrollen f, die an den Enden von
in dem feststehenden Gehäuse a längsverschiebbar gelagerten, die Schaltkörper bildenden
Stäbe' oder Schienen e angeordnet sind. An :denselben sind außer den Rollen f noch
weitere Gleitrollen g angebracht, ,.die in der Ringnut i der Scheibe b aufsitzen.
Die Stäbe e sind radial zu der Welle B :der angetriebenen Maschine angeordnet. Auf
dieser ist die zweite Scheibe c befestigt. Diese ist auf ihrem kreisrunden Umfang
mit zweckmäßig spitzbogenförmigen, in Abständen hintereinander liegenden Zähnen
h besetzt. Dem kreisrunden Umfang der Kupplungsscheibe c gegenüber besitzen die
Laufflächen der Rollen f und g eine Ellipse oder eine dergleichen nicht kreisrunde
Form, so daß dort, wo die Laufflächen dem Umfang der Kupplungsscheibe c zunächst
liegen, die Wirkungszone gebildet wird. Durch diese werden bei Drehung der Scheibe
b die Stäbe e nach einwärts gegen die Zähne lz, der Scheibe c gedrückt. Außerhalb
der Störungszone werden die Stäbe durch die Lauffläche der Ringnut i wieder zurückgezogen.
Bewegen sich die Stäbe nach einwärts, so wirken sie gegen die Zähne lt, wobei
ihre Wirkung allmählich von der Zahnspitze bis zur Zahnwurzel fortschreitet.
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Die Zahl der Stäbe e ist etwas größer als die Zahl der Zähne der Scheibe
c; außerdem ist die Anordnung so getroffen, daß stets etwa ein Viertel der Stäbe
e mit den Zähnen h in Eingriff stehen. Letzteres erfolgt so, daß innerhalb der Wirkungszone
ein Stab e auf dem Grund eines Zahnes steht, während alle anderen, der Wirkungszone
unterliegenden Stäbe fortschreitend immer etwas- höher an den zugehörigen Zähnen
lt angreifen.
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Die Drehung der Scheibe b bewirkt somit ein abwechselndes Niederdrücken
und Heben der Stäbe e. Durch das Niederdrücken eines Stabes wird dabei j edesmal
die Kupplungsscheibe c um ein kleines Stück gedreht. Da die Bewegung der Stäbe e
kontinuierlich ist und stets mehrere gleichzeitig an den Zähnen h angreifen, ergibt
sich ein gleichmäßiger stoßfreier Antrieb. Da ferner jeder Stab e nur einen kleinen
Tgil der Drehung der Scheibe c zu bewirken und außerdem nur einen Teil der Energie
auf die anzutreibende Welle zu übertragen hat, so unterliegen die Stäbe sowie die
Zähne h auch nur einer geringen Abnutzung.
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Je nach dem Verhältnis der Stabzahl und der Zahnzahl ist die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Scheibe c und der mit ihr verbundenen Welle B eine verschiedene. Sind beispielsweise
38 Stäbe e vorhanden, die auf 35 Zähne der Kupplungsscheibe c einwirken, dann wird
die letztere im Lauf einer Umdrehung der Scheibe b um 38 - 35 = 3 Zähne verschoben.
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Die Geschwindigkeit des Zahnrades c nimmt um so mehr a%
d. h. das Übersetzungsverhältnis von großer auf niedrige Geschwindigkeit
wird um so größer, je mehr sich die Zahl der Stäbe c der Zahl der Zähne der Scheibe
c nähert. Die Bewegung kann in der einen oder anderen Drehrichtung abgenommen werden.
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In Abb. 2 ist beispielsweise die Anordnung gezeigt, bei der die Scheibe
b nach links umläuft, während die Scheibe c durch die Stäbe e nach rechts gedreht
wird. Setzt man die Organe e umgekehrt ein, so daß sie auf die andere Seite der
Zähne drückend einwirken, dann läuft die Scheibe c im gleichen Sinne wie die Scheibe
b um. Die Abb. 3 bis 7 zeigen eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens,
die insbesondere für Kupplung besonders rasch laufender Kraftmaschinen mit sehr
niedrigtourigen Arbeitsmaschinen geeignet ist. Das Kennzeichnende besteht darin,
daß die die Drehung der Kupplungsscheibe b bewirkenden Schaltkörper durch Rollen
oder Kugeln e gebildet werden.
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A ist wieder die Welle der Kraftmaschine, B die anzutreibende
Welle. Auf der Welle A
sitzt die mehr trommelartige Scheibe. Diese ist etwas
exzentrisch innerhalb eines vorspringenden Randes f der anderen Scheibe c gelagert.
Diese sitzt wieder fest auf der Achse B. Auf der Scheibe b läuft ein Kugelring d,
der aus mehreren Reihen von in geeigneter Weise in Abstand gehaltenen Kugeln
und
dem als Rahmen dienenden Ring d besteht. In der Abb.3 sind beispielsweise vier derartige
Reihen von Kugeln angenommen. Diese Zahl kann nach Belieben vergrößert oder verringert
-,werden. Auf den Kugeln läuft ein Ring d-, der nachfolgend mit Druckring bezeichnet
ist. Der Außenumfang dieses Druckringes steht in Berührung mit den Oberflächen der
als Schaltkörper dienenden Gleitrollen e. Die Drehachsen dieser Gleitrollen sind
parallel zu der Antriebswelle gerichtet. Ferner sind die Rollen e radial zur Antriebswelle
in Führungsschlitzen g, die auch die Innehaltung des Abstandes sichern, etwas verschieblich
gelagert. Der Rand f der Scheibe c ist auf seiner Innenseite mit kurvenartig gebogenen
Zähnen h versehen. Die Zahl dieser Zähne h ist etwas größer als die Zahl der Gleitrollen
e. Die erstere beträgt beispielsweise nach der Ausführungsform (Abb. ¢) 15, die
Zahl der Rollen dagegen nur 14. Während daher eine oder einige der Rollen e ganz
oder nahezu .auf dem höchsten Punkt der Ausbiegung h aufliegen, berühren die anderen
Rollen mehr oder weniger die Vertiefungen zwischen den Zähnen li.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Dreht sich die Welle A der Kraftmaschine
und damit die mit ihr verbundene Scheibe b, beispielsweise in Richtung des Pfeiles
(Abb. 4), dann wird der Kugelring d in der Laufrichtung der Scheibe b; wie der Pfeil
andeutet, mitgenommen. Die Kugeln des Kugelringes drehen sich hingegen in entgegengesetzter
Richtung. Dies bewirkt, daß der Druckring dl erheblich langsamer in entgegengesetzter
Richtung wie der Kugelring d umläuft. Die Außenfläche =des Druckringes d berührt
die Oberflächen der Gleitrollen e und setzt sie gleichfalls in Umdrehung. Da jedoch
die Scheibe b und damit der Kugelring d und der Druckring dl exzentrisch
auf der Welle A sitzen, während die Gleitrollen in der Ruhelage mit ihren Drehachsen
zentrisch zur Welle A angeordnet sind, so werden im Laufe einer Umdrehung der Scheibe
b sämtliche Gleitrollen e in der Wirkungszone .einmal nach außen gedrückt. Der dabei
auf die jeweils dem am meisten von der Welle entfernten Peripherieteil des Druckringes
d' gegenüberstehenden Gleitrollen ausgeübte Druck wird auf die gezahnte Innenseite
des Kranzes f der Seheibe c übertragen. Da die Gleitrollen nur achsial in bezug
auf die Welle A, jedoch nicht peripheral dazu verschieb-lich sind, wird der Druck
an den flachen Seiten der Zähne b in eine radial und eine tangential gerichtete
Komponente zerlegt. Letztere bewirkt, daß sich die Scheibe c mit ihrem Rand f in
Umdrehung versetzt, und zwar in .entgegengesetzter Richtung wie der Druckring. Die
vertikale Druckkomponente wird je nach den Reibungsverlusten in den Lagern der Rollen
e größer oder kleiner sein, so daß man .es durch sorgfältige reibungsfreie Lagerung
in der Hand hat, die kinetische Energie mit möglichst geringen Verlusten auf die
Welle B und die anzutreibende Welle zu übertragen.
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Die Abb. 5 zeigt einen Teilschnitt des oberen Gehäuses mit den Führungsschlitzen
g der Gleitrollen e. Abb. 6 zeigt eine beispielsweise Kurvenform eines Kurvenzahnes
h des Kran-zes f.
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Abb. 7 gibt die Ansicht einer weiteren Ausbildung des Druckringes
dl. Letzterer besteht in diesem Fall aus zwei Ringen, die miteinander durch kräftige
Federn, zweckmäßig radial angeordnete Spiralfedern oder auch Tangentialbl.attfedern
verbunden sind. Die Verbindung der Federn erfolgt so, daß vermittels Sicherungen
o. dgl. der äußere Ring sich nur in Hubhöhe bewegen kann. Der Zweck dieser Anordnung
besteht darin, einen vollkommen leichten, stoßfreien und möglichst geräuschlosen
Gang selbst bei den höchsten überhaupt in Frage kommenden Umlaufzahlen der Antriebsmaschine
zu erzielen.