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In einem Motorschwungrad untergebrachtes Umlaufräderwechsel- und -wendegetriebe.
Die Erfindung betrifft ein in einem Motorschwungrad untergebrachtes _ Umlau.frä,derwechsel-
und -wendegetri-ebe, bei dem die Drehung der Motorwelle mittels auf einem mit der
anzutreibenden Welle fest verbundenem Zahnkranz abrollender Umlaufräder auf .die
letztere übertragen wird. Derartige Wechselr. dergetriebe, durch welche die Geschwindigkeit
vom Stillstand bis zum höchsten Betrag veränderlich ist, und auch der Rücklauf geregelt
werden kann, sind an sich bekannt.
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Die Anordnung nach der Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen
dadurch, daß alle Teile so in dem Schwungrad angeordnet sind, daß sowohl Vorwärts-
wie Rückwärtsgang erreicht werden kann, ohne hierfür ein besonderes Glied vorzusehen.
Nach der Erfindung trägt eine feststehende, um die anzutreibende Welle angeordnete
und gegen das Schwungrad exzentrisch einstellbare Scheibe eine um diese frei drehbare
Nabe, die so geführt ist, daß sie zwangsweise von der Schwungradscheibe mitgenommen
wird und ihre Bewegung nach Belieben, z. B. mittels an Armen sitzender Zahnstangen
auf die um feste Zapfen der Schwungradscheibe drehbaren Umlaufräder und von diesen
mittels Zahnrädergetrsebes -auf die anzutreibende Welle übertragen wird, wobei die
Rückbewegung des Übertragungsgetriebes zwischen der Nabe und den Umlaufrädern beispielsweise
durch Ausschalten des Getriebes selbst oder durch Einschalten von Freilauft sperren
erfolgt.
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Die Planetenräder bewegen sich stets in gleichem Sinne und erzeugen
je nach der Größe ihrer Abwälzung auf dem Zahnkranz der Widerstandswelle den Vorwärts-
oder Rückwärtsgang. Diese Wirkung wird nach der Erfindung mit Hilfe einfacher Mittel
und leichter Bauart erzielt, wobei der Betrieb ohne Geräusch und ohne merkliche
Abnutzung stattfindet. Die Verbindung zwischen den durch das Schwungrad mitgenommenen
Planetenrädern und Zahnstangen wird bewirkt in dem Augenblick, wo diese beiden Teile
gleiche Geschwindigkeit besitzen, also ohne Stoß und
Geräusch. Außerdem
ist zu beachten, daß im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen und für den Fall
der unmittelbaren (i)ertragung beim Vorwärtsgang die Widerstandswelle durch den
Motor in dem gleichen Sinne mitgenommen wird, wie dieser letztere umläuft.
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Die Zeichnungen veranschaulichen zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.
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Abb. r und 2 zeigen die erste Ausführungsform in Vorderansicht und
in senkrecht dazu geführtem Höhenschnitt.
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-1b.3 zeigt die Einrichtung zur exzentrischen Einstellung der die
Abwiilzungsgröße der Planetenräder beeinflussenden Festscheibe.
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Abb. d. ist ein Querschnitt nach der Linie A-B in Abb.2.
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-b1. 5 ist eine Draufsicht der durch Abb. d dargestellten Einrichtung.
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Abb. G ist eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform, Abb. j
ein Querschnitt dazu.
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Bei der Ausführungsform nach A11.1 bis 5 ist auf der als treibender
Teil dienenden Uotorschwungscheibe a das ganze Wechsel-und Wendegetriebe angeordnet.
Im wesentlichen besteht dieses aus den auf festen j Zapfen r der Schwungradscheibe
a lose. gelagerten Planetenrädern b und aus den zur Änderung der Abwälzungsgröße
dieser Planetenräder dienenden 'Mitteln. Die Planetenräder b übertragen mit beliebig
veränderbaren Geschwindigkeiten die Drehbewegung der Scheibe a auf die anzutreibende
Welle d und greifen zu diesem Zweck in ein auf der Welle d festsitzendes Zahnrad
e ein. Werden bei der Drehung der Scheibe a die Planetenräder b mit dem Zahnrad
c in festem Zusammenhang gehalten, derart, daß sie sich um ihre eigene Achse nicht
drehen können, so müssen sich das Zahnrad c und demzufolge die Welle d mit der gleichen
Drehzahl wie die Schwungradscheibe a drehen. Wird dagegen den Planetenrädern b die
Möglichkeit gegeben, sich während der Drehung der Scheibe a auf dem Umfang des Zahnrades
c mehr oder weniger abzuwälzen, so wird die Welle d mit entsprechend verringerter
Geschwindigkeit gedreht. Entspricht die Zahl der Zähne, die die Planetenräder während
einer Umdrehung der Scheibe a abwälzen, genau der Zähnezahl des Zahnrades c, so
steht dieses still: wälzen dagegen die Planetenräder b mehr Zähne ab, als (las Zahnrad
c besitzt, so wird dieses nach der entgegengesetzten Richtung gedreht.
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Die die Abwälzungsgröße der Planetenräder ändernden Vorrichtungen
sind folgende: An den Planetenrädern b sind kleinere Zahnräder k befestigt, in welchen
Zahnstangen l' in und außer Eingriff gebracht werden können. Die diese Zahnstangen
tragenIen Arme L sind an die Arme c' eines Kreuzstückes aügelenkt, dessen nach Art
eines Exzenterbügels ausgebildete Nabe e unter Zwischenschaltung von Kugeln drehbar
auf der exzentrisch einstellbaren Festscheibe f sitzt. Die Arme e' sind in den Hülsen
is von senkrecht zu ihnen stehenden Querstücken c" und diese in an der Schwungradscheibe
a unverrückbar befestigten Hülsen y. N hin und her verscliielybar geführt.
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Um die Zahnstangen l.' mit den Zahnrädern k in und außer Eingriff
zu bringen. sind Arme in @#Orgesehen, die an die festen Hülsen w angelenkt sind
und durch Stangen in' auf die Zahnstangen L' einwirken. Den Armen in werden
die hierzu nötigen Schwingbewegungen durch eine achsial verschiebbare, d. h. achsial
ein-und ausrückbare Muffe j (Abb. 2, .t und 5) erteilt. Der Umfang dieser Muffe
j ist so gestaltet, daß, wenn die freien Eilen der Arme in auf ihm ruhen, jeder
Arm in. während einer Vierteldrehung der Schwungradscheibe a die ihm zugeordnete
Zahnstange l' mit dem Zahnrad k in Eingriff, während der restlichen Dreivierteldrehung
dagegen außer Eingriff hält. Ist die Muffe i ausgerückt, so ruhen die freien Enden
der Arme ri nicht me-hr auf ihrem Umfang und die Arme in bleil}en unbeeinflußt,
was zur Folge hat, daß die Zahnstangen 1, l' in dauerndem Eingriff mit den
Zahnrädern 1, bleiben. Zum achsialen Verstellen (Ein- und Ausrücken) der
Muffe j dient ein in Abb.2 und .I schematisch dargestelltes Hebehverk a. -r', welches
durch Drehen des Armes j' in Tätigkeit gesetzt wird. Der Arm j' dient gleichzeitig
dazu, die Festscheibe f exzentrisch einzustellen, die zu diesem Zweck mit einer
geradlinigen Verzahnung g versehen ist, welche in die Verzahnung f' einer
auf der getriebenen Welle cl lose drehbaren Hülse f" eingreift (Abb. 2 und 3). Das
beschriebene Wechsel- und Wendegetriebe arbeitet folgendermaßen: Ist die Festscheibe
f konzentrisch zur Schwungradachse eingestellt, so ist die Muffe j nicht eingerückt,
kann also auf die Arme in, infolgedessen während des Umlaufs der Scheibe a, dauernd
in Eingriff -,vit den Zahnrädern k. Da andererseits auch die Armee' des Kreuzstückes
genau zentrisch zur Schwungradscheibenachse liegen, so erhalten sie keine Kurbel-
oder Etzenterbügelbewegun t; und die Zahnstangen L' werden nicht hin und her bewegt,
so daß sich die Planetenräder b auf dem Sonnenrad c nicht abwälzen können. Letzteres
und die Welle d werden daher mit der gleichen Drehzahl wie das Schwungrad gedreht.
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Will man die G-schwindligkeit der anzutreibenden Welle d verringern,
so :nuß man die
Festscheibe f verstellen. Dies geschieht durch Vorziehen
des Armes j', der mittels der Hülse f ' auf die Verzahnung f' einwirkt
und mittels des unter dem Einfluß der Hülse f" stehenden Hebelwerkes x, x'
gleichzeitig die die Arme m steuernde Muffe j einrückt. Nach erfolgter exzentrischer
Einstellung der Festscheibe f wird die Nabe e des Kreuzstückes während des
Umlaufs der Schwungradscheibe a nach Art eines Exzenterbügels bewegt, und da die
Armee' infolge der ihnen in den Hülsen w, y, ic gegebenen Doppelführung sich
dabei sowohl im Sinne ihrer Längsachse als auch quer dazu bewegen können, so nehmen
sie an der Exzenterbügelbewegung teil und bewegen die Zahnstangen l' hin rund her.
je größer die Exzentrivität der Seheibe f ist, um so größer fällt diese Hin- und
Herbewegung aus. Da nun der Umfang der Muffa j so gestaltet ist, daß jede Zahnstange
l' nur während einer Vierteldrehung der Schwungradscheibe mit dem ihr zugeordneten
Rad k in Eingriff bleibt, und da andererseits die Einrichtung so getroffen ist,
daß dieser Eingriff gerade in dem Augenblick stattfindet, in welchem die jeweils
in Betracht kommende Zahnstange im Sinne der Abwälzungsbewegung der Planetenräder,
also im Sinne des Pfeiles 0 (Abb. z) bewegt wird, so erhellt ohne weiteres, daß
im Verlaufe einer Umdrehung der Schwungradscheibe von .den Planetenrädern b stets
eines mit dem ihm zugeordneten Arm e' des Kreuzstückes fest verkuppelt ist und daher
auf dem Umfang des Zentralrades c sich nur um so viele Zähne abwälzen kann, als
:dies die eingerückte,- im Sinne,des Pfeiles 0 sich bewegendeZahnstange gestattet,
was zur Folge hat, daß die getriebene Welle reit .entsprechend verringerter Geschwindigkeit
gedreht wird.
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Bringt man durch weiteres Verstellen der Festscheibe f die Exzentrizität
derselben auf noch höhere Werte, so tritt der Augenblick ein, in welchem die Planetenräder
b " auf dem Sonnenrad c ebensoviele Zähne abwickeln, als dieses Zahnrad Zähne besitzt.
Das Sonnenrad c wird dann nicht mehr mitgenommen, bleibt also unbeweglich.
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Wird die Festscheibe f noch weiter exzentrisch verstellt, so werden
die Planetenräder b unter Einwirkung der Zahnstangen gezwungen, während einer Umdrehung
der Scheibe a mehr Zähne abzuwickeln, als auf dem Sonnenrad c vorhanden sind. Das
Zahnrad c muß sich .dann nach der entgegengesetzten Richtung drehen, obgleich die
Planetenräder sich nach wie vor im Sinne des Schwungrades weiterdrehen.
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Da nach dem Gesagten während des Umlaufs der Schwungradscheibe stets
eines der Planetenräder mit dem Kreuzstück verkuppelt ist und dieses mittels der
Zahnstangen L' wohl die Planetenräder, nicht aber umgekehrt diese das Kreuzstück
zu bewegen vermögen, so geht die Abwälzung der Planetenräder ohne Störungen und
frei von Ruckbewegungen genau entsprechend der Größe der der Scheibe f gegebenen
Exzentrizität vor sich. Da andererseits vier Planetenräder auf der Schwungradscheibe
angeordnet sind und jede Zahnstange nur während einer Vierteldrehung der Schwungradscheibe
in Eingriff mit dem ihm zugeordneten Zahnrad le verbleibt, so ist es . möglich,
die Einrichtung so zu treffen, daß dieser Eingriff, d. h. der wirksame Hub der "Zahnstangen
gerade dann stattfindet, wenn die betreffende Zahnstange von dem Kreuzstück am schnellsten
und gleickförmigsten bewegt %vird.
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In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Zähne der Zahnstangen
nicht immer genau gegenüber den Zahnlücken der Verzahnungen der Stirnräder k sich
befinden, wenn der Eingriff zwischen beidenVerzahnungen stattfinden soll. Diesen
Übelstand beseitigt beispielsweise die Ausführungsform nach Abb. 6 und 7.
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Bei .dieser genügt ein einziges Planetenrad. Die Geschwindigkeitsveränderungen
der getriebenen Welle werden aber nicht durch Zahnstangen sondern mittels eines
eigenartigen Vorgeleges bewirkt, welches j e nach der Größe der Exzentrizität der
verstellbaren Festscheibe dem einen Planetenrad gestattet, sich mehr oder weniger
auf dem mit der anzutreibenden Welle fest zusammenhängenden Sonnenrad abzuwälzen,
gegebenenfalls den Drehsinn des letzteren umzukehren. Die Einrichtung ist folgendermaßen
getroffen: In der Drehachse der Schwungradscheibe a ist an letzterer ein langer
Hohlzapfen a' befestigt, auf welchem eine große Schnecke b' lose gelagert ist. Auf
der Nabe 0 dieser Schnecke b' sitzen nebeneinander vier Zahnkränze k (Abb.7), die
.zufolge zwischengeschalteter, wie Freilaufgesperre arbeitender Kugeln
k' die Schnecke b' mitnehmen, wenn sie nach einer Richtung zwangläufig
gedreht werden, sonst aber wirkungslos bleiben, wenn die Drehung entgegengesetzt
erfolgt. Ein jeder dieser Zahnkränze k greift in einen ihm zugeordneten Zahnsektor
l' ein. Diese Zahnsektoren L' sitzen auf Zapfen p, welche 1n der Schwungradscheibe
a schwingbar gelagert sind und außerdem gezahnte Arme L aufweisen, deren Verzahnungen
:in . die Verzahnungen v von zweiarmigen Hebeln e' eingreifen. Die Drehzapfen r
dieser Hebel e' sind in Büchsen s der Schwungradscheibe a gelagert und an ihren,
den gezahnten Enden v entgegengesetzten Enden mit Rollen t versehen, welche beim
Umlauf der Schwungscheibe a in der Ringnut .z der exzentrisch einstellbaren Festscheibe
f (Abb. 6,/-) gleiten. In die Schnecke b'
greift ein
Schraubenrad in' ein, welches auf einer ini Gehäuse der Schwungradscheihe a drehbar
gelagerten Welle in sitzt. Auf dieser Welle befindet sich ein weiteres Schraubenrad
n, das in ein mit deni Planetenrad b fest zusammenhängendes Zahnrad b"' eingreift.
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Die Festscheibe f ist mittels eines exzentrisch zur getriebenen Welle
7) liegendem Zapfens h (Abb. 7) in einer festen Hülse h', i so gelagert,
daß sie exzentrisch zur Welle D gestellt werden kann, was durch Einwirkung auf ein
Schneckenradgetriebe j', j geschieht.
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Uni diese Exzentrierung zu ermöglichen, ist die Scheibe f an der Durchtrittsstelle
der Welle D mit einem länglichen, kreisbogenförinigen Schlitz versehen.
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Die Arbeitsweise dieses Wechselgetriebes ist folgende: Liegt die Festscheibe
f genau zentrisch zur Achse der sichdrehenden Schwungradscheibea, so bleiben die.
Mittelpunkte der in der Ringnut z gleitenden Rollen t während des
Umlaufs der Scheibe a dauernd in gleichem Abstande vom Mittelpunkt der getriebenen
Welle. Die Hebel e' werden infolgedessen nicht hin und her geschwungen und die Zahnsektoren
l' können nicht auf die Zahnkränze 1° einwirken. Das Planetenrad b hat nun das Bestreben,
während des Umlaufs der Schwungradscheibe a, auf der es lose gelagert ist, sich
auf dem Umfange des Sonnenrades c (Abb.7) abzuwälzen, kann dies aber nicht, weil
es nicht vermag, das durch die Gewindegänge der Schnecke b' gesperrt gehaltene Rad
n-a' der Welle in zu drehen. Die Folge hiervon ist, daß das Planetenrad b sich nicht
uni seine eigene Achse drehen kann und somit das Rad c mit der Geschwindigkeit der
Schwunhradscheibe ca mitnehmen muß.
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Wird nun durch Einwirkung auf das Schneckengetriebe j, j' (Abb. 7)
die Festscheibe f exzentrisch eingestellt, so werden während einer Umdrehung der
Schwungradscheibe durch die Rollen t die Hebel e' urn ihre Zapfen
r einmal hin und her geschwungen. Bei diesen Schwingungen übertragen die Hebel e'
ihre Bewegungen auf die Arme 1, wodurch die Zahnsektoren l' ebenfalls hin und her
bewegt werden. Es leuchtet ein, daß hierbei von demjenigen Zahnsektor l', welcher
gerade den Quadranten durchläuft, in welchem er seinen wirksamen Hub vollführt,
der zugeordnete Zahnkraziz k und demzufolge die Schnecke b' so bewegt werden, daß
sich das Rad 7n n21 Abwälzungssinne des Planetenrades b dreht. Letztcres wälzt sich
infolge dieser Drehung des Rades in' auf dem Zahnrad c ab und nimmt es bei entsprechend
verringerter Geschwindigkeit mit. Bei einer Unidrehung der Schwungradscheibe a,
wirken sonach die vier Zahnsektoren l' hintereinander auf die Schnecke b ein, so
daß diese bei exzentrisch eingestellter Scheilx f ununterbrochen gedreht wird. Der
Rückhub der Zahnsektoren L' erfolgt ungehindert, da ja die wie Freilaufgesperre
arbeitenden Kugeln 1' den 7ahnkränzen k gestatten, sich wirkungslos auf der Nahe
o der Schnecke h zu drehen.
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Wird die Scheibe f so weit exzentrisch eingestellt, daß die Größe
der Drehung des Rades rd dem Planetenrad b gestattet, auf dein Rade c soviel Zähne
abzuwälzen, als letzteres besitzt, so bleibt die zu treibende Welle D unbeweglich.
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Wird die Scheibe f noch darüber hinaus verstellt, so muß das Planetenrad
bei einer Unidrehung der Schwungradscheibe auf dem Umfang des Rades c mehr Zähne
abwickeln, als auf diesem vorhanden sind, so daß Bewegungsumkehr stattfindet.