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Zahnräderwechselgetriebe. Zahnräderwechselgetriebe dienen dem Zwecke,
die Umdrehungszahl einer Arbeitsmaschine zu ändern, und erreichen diesen Zweck meist
dadurch, daß Zahnräder ineinandergeschoben und daß Kupplungen gewechselt werden.
Dabei treten stets schädliche Stöße auf. Bei dem Getriebe gemäß der Erfindung sollen
die Stöße dadurch vermieden werden, daß zwei umlaufende Teile nur dann miteinander
verbunden werden, wenn ihre Relativgeschwindigkeit Null oder sehr klein ist.
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Eine Ausführungsmöglichkeit mit drei Übersetzungen ist in den Abb.
i und 2 angegeben. Abb. i stellt das Getriebe zum Teil im Längsschnitt dar, Abb.
2 die Ansicht von rechts in Richtung der Achsen. Von der Kraftmaschine kommt die
Welle k, zur Arbeitsmaschine führt die Welle a. Auf der Welle k sitzen die
Zahnräder b2, c2 und d. fest. Diese kämmen dauernd mit den Rädern b1, cl bzw. dl.
Mit jedem der letzteren Zahnräder fest verbunden läuft je eine Scheibe, und zwar
ist die Scheibe b mit dem Rade b1, c mit dem Rade cl und d
mit dem
Rade dl verbunden. Die Verbindung zwischen den Scheiben und den Zahnrädern stellen
drei ineinanderlaufende Wellen, eine volle und zwei hohle, her. Die Scheiben sind
am Umfang gesperrartig gezahnt. Die Welle a trägt einen Arm e, in dem Klinken f
gelagert sind. Diese greifen in die zugehörigen gezahnten Scheiben unter dem Druck
der Feder g ein, falls ihnen dieses der Steuerbogen h gestattet. Dieser hebt die
Klinken an. Nur die eine kann in das Gesperre eingreifen, vor welcher der Einschnitt
i des Steuerbogens h steht. Dadurch ist die Sicherheit gegeben, daß stets nur ein
Gang eingeschaltet ist. Der Steuerbogen h kann durch den mit ihm fest verbundenen
"Hebel L und die auf der Welle a mittels des Schalthebels m verschiebbare Hülse
n verstellt werden. Die mittlere Scheibe c ist eingeschaltet gezeichnet. Die Lagerstellen
für die Wellen sind mit o bezeichnet.
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Der Schaltvorgang ist folgender: Schaltet man ins Langsame, also z.
B. von Rad b1 auf Rad cl, dann läuft die Welle a mit dem Arm e schneller als die
Scheibe c, infolgedessen rasselt die Klinke f auf der Scheibe c. Die Umlaufzahl
der Arbeitsmaschinenwelle vermindert sich aber, bis die Relativgeschwindigkeit am
Freilauf c gleich Null ist. Von da ab treibt die Scheibe c wieder den Arm e durch
die Klinke f.
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Schaltet man dagegen ins Schnelle, also z. B. von Rad dl auf Rad cl,
dann wird die Klinke f zwar auch von dem Steuerbogen h
freigegeben,
sie fällt jedoch nicht in die gezahnte Scheibe c, weil sie als doppelarmiger Hebel
mit dem Drehpunkt P ausgebildet ist und durch den Bügel q, welcher mit Reibung an
der Scheibe c gleitet, angehoben bleibt, solange die Scheibe c schneller läuft als
Welle a.
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Die Relativgeschwindigkeit würde sich diesmal vergrößern. Neu ist
hier der Gedanke, durch den Schaltvorgang auf die Kraftmaschine in dem Sinne einzuwirken,
daß diese ihre Umdrehungszahl vermindert. Dies geschieht in folgender Weise: Der
Hebel r, welcher sich um einen am Hebel h festen Punkt dreht, hat sich ein Stück
im Uhrzeigersinne verdreht, da die Nase der Klinke f ihn nicht niederdrückt, und
hat dabei die Hülse s nach links verschoben. Diese nimmt den doppelarmigen Winkelhebel
t mit, dessen Drehpunkt am Hebel m fest ist. Das Schalten ins Schnelle wird dadurch
bewirkt, daß man den Hebel m nach links bewegt. Dabei ergreift der jetzt angehobene
Haken des Hebels t eine der Scheiben u und nimmt die Stange v mit, welche auf den
Regler der Arbeitsmaschine (Nebenschlußregler bei Elektromotoren, Drosselklappe
bei Wärmekraftmaschinen, Spannrolle
bei Riemenantrieben usw.) im
Sinne der Verminderung der Umdrehungszahl einwirkt. Sobald die Umdrehungszahl der
Kraftmaschine so klein geworden ist, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen der
Scheibe c und dem Arm e sich umkehrt, wird die Klinke f
durch dieFeder
g auf die gezahnteScheibe c niedergedrückt, der Hebel r wird von der Klinke
f ebenfalls niedergedrückt, nimmt die Hülse s und den Winkelhebel t mit,
die Scheibe 2a wird vom Haken frei, und die Stange v schnellt unter dem Druck der
Feder w in ihre normale Lage zurück, wodurch die Kraftmaschine wieder auf volle
Umlaufzahl kommt. Die Arbeitsmaschine wird also durch den Motor auf die neue, höhere
Umlaufzahl beschleunigt, während bisher meist die Reibung an einer Kupplung zum
Beschleunigen benutzt wurde. Man kann sagen, der Motor »holt sich« den schnelleren
Gang.
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Anstatt mehrere Klinken zu steuern, kann man auch eine Klinke von
einer Scheibe zur andern verschieben. Bei beiden Ausführungen ist es unmöglich,
zwei Gänge gleichzeitig einzurücken.
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Die Klinken und die Verstellung des Kraftmaschinenreglers können auch
elektrisch statt mechanisch gesteuert werden.
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Von den zahlreichen Ausführungsmöglichkeiten ist noch eine in den
Abb. 3 bis 5 dargestellt. Abb. 3 zeigt den Längsschnitt durch die treibende und
die getriebene Achse, Abb. q. und 5 einen Schnitt durch das Rad b1 senkrecht zur
Achse. Die Buchstaben gelten sinngemäß wie in Abb. i und 2.
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Hier istdieArbeitsmaschinenwelle eine starke Hohlwelle, -auf der die
Zahnräder lose laufen. Die Räder tragen innen die Freilaufverzahnung x, die Klinken
f sind in der Welle a gelagert. Sie werden ausgehoben durch eine Schiebewelle
h, welche infolge der Aussparung i nur einer Klinke gestattet, in
das zugehörige Rad einzugreifen.
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Das Schalten ins Langsame erfolgt sinngemäß wie oben.
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Beim Schalten ins Schnelle, z. B. von Rad cl auf Rad b1, wird die
Klinke f am Einfallen in die Innenverzahnung des Rades bi durch eine Hülse q verhindert,
die mit Reibung in der Bohrung des Rades b1 liegt. Die Drehbewegung der Hülse
q wird durch den Stift z
begrenzt. Beim Schalten bleibt der Haken y
an der Klinke f hängen, während die Schiebewelle h und der Schalthebel
m weiter nach rechts bewegt werden. Diese relative Verschiebung zwischen
h und r wird durch den Hebel t auf einen Bowdenzug
v und durch diesen auf den Regler der Kraftmaschine übertragen, so daß die
Kraftmaschine ihre Umlaufzahl verlangsamt. Sobald die Relativgeschwindigkeit zwischen
der Welle a und dem Rad bi ihre Richtung ändert, wird die Hülse q verdreht, die
Klinke f fällt durch eine Aussparung der Hülse q hindurch in die Verzahnung, Haken
y schnellt unter der Wirkung der Feder w zurück und wirkt durch den Bowdenzug v
auf den Regler der Kraftmaschine im Sinne der Erhöhung der Umlaufzahl. Das Rad b1
treibt jetzt über Klinke f die Arbeitsmaschinenwelle a.
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Man braucht sich auf die Reibung der Hülse q im Rade b1 nicht zu verlassen.
Man kann vielmehr die Kante der Aussparung der Hülse g unter dem Druck der Klinkenfeder
g in die Zahnlücke des Rades b1 eintreten lassen, so daß bei Umkehr der Relativbewegung
der Sperrzahn die Hülse q zurückschiebt, s. Abb. 5..
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An die Stelle des Freilaufs kann eine nach beiden Drehrichtungen ziehende
Kupplung treten für den Fall, daß gelegentlich die Kraftmaschine von der Arbeitsmaschine
getrieben werden soll (als Bremse dienen soll).