-
Verriegelungseinrichtung für die Umschaltvorrichtung an Zahnrädergetrieben.
Bei Zahnrädergetr ieben mit Umschaltvorrichteng, wie solche z. B. bei Fahrzeugen,
wie Lokomotiven o. dgl., angewendet werden, wird der Rückwärtsgang durch achsiales
Einrücken eines besonderen Hilfszahnrades erreicht. Häufig ist man aber dabei gezwungen,
zwischen den verschiedenen Getriebeteilen eine Reibungskupplung zu verwenden, um
den Eingriff der Zahnräder bewirken zu können, ohne daß Gefahr entsteht, bei etwaiger
Einschaltung in falsche Lage die Zahnräder zu -zerbrechen.
-
Bei Verwendung großer Getriebe und bei Übertragung großer Kräfte läßt
sich jedoch eine solche Bauart der Umschaltvorrichtung nicht vorteilhaft benutzen.
Vielmehr müssen andere Mittel ausfindig gemacht werden, um das Getriebe ohne Zerstörungsgefahr
umschalten zu können.
-
Zu diesem Zwecke ist gemäß der Erfindung die Umschaltvorrichtung mit
dem Getriebe bzw. mit dem Anlasser für das Treibmittel derart verbunden, daß nicht
umgeschaltet werden kann, so lange das Getriebe umläuft oder das Treibmittel angelassen
ist.
-
Die Erfindung besteht darin, daß zwecks Verriegelung der Umschaltvorrichtung
während des Umlaufs des Zahnrädergetriebes Fühler, z. B. Reibscheiben, mit (lern
Zahnrädergetriebe, beispielsweise mit einer der umlaufenden Achsen oder einem anderen
umlaufenden Teil, in Berührung gebracht werden, die bei Bewegung des Getriebes eine
Umschaltung verhindern.
-
Durch die Erfindung sind ferner Mittel angegeben, die es ermöglichen,
die stillstehenden, miteinander in Eingriff zu bringenden Zahnräder in solche Lage
einzustellen, daß im Augenblicke des Einrückens stets ein Zahn des einen Rades sich
gerade gegenüber einer Zahnlücke des anderen Rades befindet. Die Erfindung läßt
sich am einfachsten durch hydraulische Betätigung der Umschaltvorrichtung verwirklichen,
wobei ein Schalthebel o. dgl. gesperrt gehalten wird, solange sich irgendeines der
Zahnräder dreht.
-
Zum Umschalten wird dabei am zweckmäßigsten ein in radialer Richtung
bewegliches Hilfszahnrad verwendet, welches zwischen das treibende und das angetriebene
Zahnrad ein- bzw. ausgerückt wird. Hierdurch wird -gegenüber Bauarten mit achsial
verschiebbaren Rädern zum Umschalten -die gesamte achsiale Ausdehnung des Getriebes
verringert, und da für die Ein- und Ausschaltung des Hilfsrades nur geringer Raum
in Anspruch genommen wird, so wird das ganze Getriebe kleiner.
-
Eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist auf der Zeichnung
beispielsweise in Abb. i bis 6 schematisch veranschaulicht. In Abb. i .ist eine
Zusammenstellung der Ausführungsform gezeigt. In Abb. 2 ist eine Einzelheit im Schnitt
nach der Linie A-A in Abb. i dargestellt, und in Abb. 3 bis 6 sind weitere Einzelheiten
in größerem Maßstabe veranschaulicht.
-
Das treibende Zahnrad i dreht sich nur in einer Richtung, wogegen
das getriebene Rad 2 entweder in einer Richtung, die dem Vorwärtsgang entspricht,
oder in der entgegengesetzten Richtung, die dein Rückwärtsgang entspricht, angetrieben
werden kann. Vorwärtsgang wird erhalten, wenn das Rad 2 unmittelbar von dem Rad
i angetri@-ben wird, und Rückwärtsgang, wenn es vom
Zahnrad i unter
Vermittlung des Zwischenrades 3 angetrieben wird. Die Zahnräder i, 2 und 3 werden
von den Wellen 4., 5 bzw. 6 getragen. Beim Umschalten von Vorwärtsgang auf Rückwiirtsgang
oder umgekehrt «-erden die Räder 2 und 3 in unten näher angegebener Weise in radialer
Richtung verschoben.
-
In der auf der Zeichnung veranschaulichten Lage der Räder wird das
Rad 2 in der Rückwärtsgang entsprechenden Richtung angetrieben.
-
Soll auf Vorwärtsgang umgeschaltet werden, so wird, nachdem sämtliche
Räder zum Stillstand gebracht worden sind, Druckflüssig-]zeit, zweckmäßig Drucköl,
einem Zylinder 7 durch einen zu diesem führenden Kanal 9 zugeleitet. Ein in dem
Zylinder angeordneter Kolben 8 wird dabei aufwärts bewegt, und die Welle 13 wird
durch Vermittlung des Zapfens io und des Hebels 12 gedreht. Beim Drehen der Welle
wird auch durch Vermittlung des Hebels 15 und der Stange i9 die Scheibe 18, in der
die Welle 6 gelagert ist, so gedreht, (laß das Zahnrad 3, das auf dieser Welle 6
befestigt ist, mit den .Zahnrädern i und 2 außer Eingriff kommt. Bei weiterer Drehung
der Welle 13 wird durch den auf dieser Welle befestigten Nocken 14 der Rahinen 16
und damit auch die Welle 5 mit dem Rad -2 gehoben, so daß das Rad 2 mit dem Zahnrad
i in Eingriff kommt.
-
Soll wieder Rückwärtsgang bewirkt werden, so wird der Kolben 8 in
(lern Zylinder 7 nach unten geführt, wobei durch den IN?ocken 1.4 der Rahmen 16
und das Rad 2 nach unten bewegt werden, so daß das Rad 2 mit dem Rad i außer Eingriff
kommt. Bei weiterer Drehung der Welle 13 wird infolge der Form des Nockens 14 der
Rahmen in der eingenominenen Lage verbleiben; das Zahnrad 3 wird durch die sich
drehende Scheibe 18 mit den Rädern i und 2 in Angriff gebracht.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform wird (las Getriebe durch einen
einzigen Schalthebel 30 umgeschaltet. Dieser Hebel ist an einem Ansatz 33
des Kolbenschiebers 32 auf einem Zapfen 31 derart gelagert, elaß der Kolbenschieber
32 mit dem Schalt-Nebel sowohl gedreht als auch verschoben werden kann. Der Kolbenschieber
32 bzw. das Gehäuse für denselben ist mit Kanälen oder Durchlässen versehen, die
mit den Druckzvlindern in Verbindung stehen, so daß durch Einstellung dieses Schiebers
vermittels des Schalthebels 3o die gewünschte Umschaltung vorgenommen -,werden kann,
was unter Hinweis auf die Abb. ¢, 5 und 6 näher beschrieben werden soll.
-
Erfindungsgemäß ist der Hebel 3o derart angeordnet und ausgebildet,
daß er, verriegelt und eine Umschaltung dadurch verhindert wird, solange sich das
Zahnrädergetriebe bewegt. Dies wird bei der vorliegenden Ausführungsform durch die
nachstehend beschriebene Vorrichtung erreicht.
-
Der Schalthebel 30 ist im Verhältnis zu einem Anlassergriff
56 für das Treibmittel, z. B. Dampf für einen Dampfmotor, derart angeordnet, (laß
der Hebel gesperrt gehalten wird, solange (las Treibmittel angelassen ist, und umgekehrt
kein Treibmittel angelassen M@ erden kann, solange der Hebel außer Sperrlage steht,
d. h. wenn eine Umschaltung vorgenommen wird.
-
Dies wird mittels zweier Hemmbolzen 57 erreicht, die bei Normalstellung
des Anlassergriffs und des Umschalthebels 3o durch eine ziwschen den Bolzen angeordnete
Feder in Aussparungen ;8 und 59 hineingedrückt werden, die an dein Anlassergriff
bzw. dem Umschalthebel vorgesehen sind. Am Umschalthebel 30, der in zwei Richtungen
bewegt wer-(len harn, ist die Aussparung 58 auf einer Kugelfläche 6o angeordnet.
Die Aussparungen 58 und 59 und der Abstand zwischen den Bolzen 57 sind so bemessen,
daß bei Bewegung des Schalthebels bzw. des Anlassergriffes und dadurch folgendem
Ausgleiten des betreffenden Bolzens aus der Aussparung dieser soweit eingedrückt
wird, daß der andere Bolzen nicht aus seiner Aussparung herausgleiten kann, wodurch
eine Bewegung des entsprechenden Hebels verhindert wird.
-
Wird angenommen, daß von Vorwärtsgang auf Rückwärtsgang umgeschaltet
werden soll, so wird dies in folgender Weise bewirkt.
-
Der Anlassergriff 56 für das Treibmittel wird zuerst in die auf der
Zeichnung dargestellte Lage gebracht, wodurch das Treibmittel abgestellt wird. Darauf
kann der Schalthebel 30 bewegt werden; er wird mit dem Kolbenschieber 32
niedergedrückt, so daß der Ansatz 3511 gegen den Ansatz 35 zu liegen kommt. Bei
in dieser Lage des Schiebers vorgenommener Drehung des Schiebers wird umgeschaltet.
Dies soll aber nicht geschehen können, bevor (-las Getriebe stillsteht. Es kann
natürlich vorkommen, daß sich (-las Getriebe bewegt, nach(-]ein das Treibmittel
abgestellt ist, z. B. bei Fahrzeugen (Lokomotiven u. dgl.), welche infolge der Trägheit
ihre Bewegung fortsetzen. Zur Verhinderung einer solchen Drehung des Schalthebels
30 vor dem Stillstand des Betriebes sind folgende Vorkehrungen getroffen.
-
Beim Niederdrücken des Kolbenschiebers 32 wird Drucköl zwei Zylindern
; 3 (Abb. i und 2) zugeleitet, in denen Kolben (die Zapfen 71) bewegt werden, die
halbrunde Reibscheiben 37 und 38 oder ähnliche Teile gegen Reibbahnen 74 an den
Rädern i und 2 anpressen.
Die Scheiben 37 und 38 können entweder,
wie in der Abb. 2 gezeigt, in achsialer Richtung gegen die Räder r und :2 verschoben
werden, in welchem Falle sie kegelförmig ausgebildet sind, oder sie können in radialer
Richtung gegen diese Räder verschoben werden. Wenn dabei eines der Räder i oder
2 oder auch beide umlaufen, so drehen sich die entsprechende Scheibe oder beide
Scheiben 37
und 38, so daß der entsprechende Zapfen 39 bzw. d.o nach unten
bewegt wird. Dadurch wird auch der Zapfen .41 nach unten bewegt, der Hebel" 42 gedreht
und die Stange 43 nach oben verschoben. Die Stange 4,3 wird dabei in ein in dem
Schalthebel 30 vorgesehenes Loch 44. eingeschohen, wodurch der Schalthebel
verriegelt wird, so daß der Kolbenschieber 32 nicht gedreht «-erden kann (s. Abb.
2): Eine Feder 70, die durch ein Gewicht o. dgl. gegebenenfalls ersetzt werden kann,
sucht, das Hebelsystem 36 bis .f3 in die auf der Zeichnung gezeigte Lage unter Überwindung
sämtlicher Reibungswiderstäilde zurückzuführen. Sollten bei dein Niederdrücken des
Schalthebels 30 die Räder i und 2 stillstehen, so wird die Stange .13 nicht gehoben,
und eine Drehung des Kolbenschiebers 32 zwecks Umschaltung kann stattfinden.
-
Nachdem der Schalthebel 30 in der einen oder anderen Richtung
gedreht worden ist, bis der Ansatz 35a an dem Ansatze 35 vorbeigeht, kann er weiter
niedergedrückt werden, bis der Kolbenschieber 32 ganz unten steht. Bei dieser zweiten
Abwärtsbewegung des Schiebers wird, gleichgültig ob der Schit#-ber vorher nach rechts
oder links gedreht worden ist, Druc1:öl durch einen Kanal 83 unter den in der Form
eines Kolbens45 endenden Spindel .1 .6 eingelassen, welche dabei gehoben wird. Die
Spindel 46 ist mit einem Bund 47a versehen, der in einer mit dein Zahnrade 48
, verbundenen Sperrscheibe 48a vorgesehene Ausschnitte hineinpaßt. Wie aus
der Abb. 3 hervorgeht, hat diese Scheibe 48" drei Ausschnitte 47, .17b und 47G,
in welche der Bund 47a - bei Freilauf des Getriebes in Ausschnitt 47'-. hei Vorwärtsgang
in den Ausschnitt 47 und bei Rückwärtsgang in Ausschnitt 47b - eingreift. Gegebenenfalls
können die beiden Ausschnitte 47b und 47 durch einen einzigen ersetzt werden. Beim
Heben der Spindel .16 wird diese Sperrung freigelegt, so daß die Scheibe 48a und
das Rad 48 gedreht werden können.
-
Bei weiterer Drehung des Schalthebels 30 und des Kolbenschiebers 32
wird Drucköl zu einem Zylinder 7 hin- bzw. von demselben abgeleitet, wodurch die
Ein- bzw. Ausschaltung des Rades 3 bewirkt wird. Wenn der Kolbenschieber 32 wieder
gehoben wird, tritt das Drucköl unter dein Kolben 45 wieder aus und dieser wird
von einer Feder 75 in die untere Grenzlage zurückgeführt.
-
Auf der Nockenwelle 13 ist ein kegelförmiger Zahnradkranz 4.9 befestigt,
welcher bei Drehung der Welle 13 ein auf der Spindel 5o befestigtes Zahnrad 51 antreibt.
Das übersetzungsverhältnis zwischen diesen beiden Rädern ist so gewählt, daß die
Spindel 5o bei der Umschaltung nur soweit gedreht wird, daß die Verriegelungseinrichtung
47 bis 47a oder 47b bis 47a in die entsprechende Grenzlage kommen. Durch das Zahnrad
48 wird ein kleineres Zahnrad 52, das auf der Spindel 46 befestigt ist, angetrieben.
Die Spindel 46 ist oben mit einem Vierkantkopf für eine Handkurbel versehen und
hat am oberen Ende zwei Flanschen 77, zwischen welchen das kugelförmig ausgebildete
eine Ende 76 des Schalthebels 30 eingreift. Diese Anordnung und Zusammenwirkung
der Spindel 46 mit dem Schalthebel 30 sind derart, daß der letztere nicht
in die Normallage zurückgeführt «-erden kann, solange die Spindel 46 sich in der
erhöhten Lage befindet, d. h. solange der Bund 47a nicht in einen der Ausschnitte
der Scheibe 48a eintritt und das Getriebe für Vorwärts-, Rückwärtsgang oder Freilauf
verriegelt. Da, wie oben angeführt, der Anlasser griff 56 nicht aus der auf der
Zeichnung wiedergegebenen Lage, welche der Anschlußlage des Treibmittels entspricht,
bewegt werden kann, bevor der Schalthebel 30 in die Normallage zurückgeführt
ist, so kann das Treibmittel nicht angelassen werden, bevor die Umschaltung endgiltig
vorgenommen worden ist.
-
Die Spindel 46 ist ferner mit einem Gewinde 53a versehen, das bei
Drehung der Spindel eine Mutter 53 verschiebt; diese Mutter hat einen Zeiger 54,
welcher auf einer Skala die Stellung des Getriebes angibt.
-
Da es von der größten Bedeutung ist, daß beim Ineingr iffbringen der
Räder i und 3 die Zähne des einen Rades genau in die Zahnlücken des anderen Rades
hineinpassen, so ist folgende Anordnung getroffen worden, welche die Räder in diese
Lage einstellt.
-
In einem Zylinder 55, zu welchem Drucköl durch Vermittlung des Kolbenschiebers
32 geführt wird, gleichzeitig mit der Ölzufuhr zu dem Zylinder 7, ist ein Kolben
61 angeordnet. Dieser Kolben ist mit zwei Schaltarmen 26 verbunden, die mit an den
Rädern i und 3 vorgesehenen Sperrkränzen 62 zusammenwirken, die die gleiche Zahl
Zähne aufweisen wie die Räder i und 3. Der Kolben 61 ist mit einem Querzapfen 63
versehen, welcher durch im Zylinder 55 befindliche Schlitze 64 hindurchgeht. Gegen
die Enden des Zapfens 63 liegt das eine Ende einer Druckfeder 65 an, während das
andere Ende dieser Feder
gegen den Boden des Gehäuses 66 drückt.
Die Feder sucht den Kölben 6i entgegen dem Öldruck im Raume 67 in die obere Grenzlage
zu führen. Die Schaltarme 26 sind mit Anschlagflächen 68 versehen, welche mit der
Kante der Öffnung 69 derart zusammenwirken, daß, wenn im Raum 67 kein Öldruck herrscht
und folglich die Feder 65 den Kolben 6i aufwärts schielt; die Arme 26 zusaininengeführt
werden und außer Eingriff mit den Sperrkränzen 62 kommen.
-
Wenn umgeschaltet werden soll, wird Drucköl dem Raume 67 zugeführt;
der Kolben 61 wird nach unten .verschoben, wobei die hehlen Rüder i und 3, sofern
sie nicht zusannriengektippelt sind, in solche Stellungen gedreht werden, daß ein
Zusammenkuppeln geschehen kann.
-
Die Räder 2 und 3 werden in ähnlicher Weise in Stellungen gebracht,
bei welchen ein Zusamnienktippeln geschehen kann.
-
Das Rad 3 wird nämlich von dein Schaltaren 26 gedreht, wä hrend dasselbe
sich dein Rade 2 nähert. Sollte dabei ein Zahn des Rades 3 einen Zahn des Rades
2 treffen, wird das Rad 3 vom Arm 26 weiter gedreht, bis ein Zahn in eine Zahnlücke
eingreift. Dies läßt sich jedoch nur in dem Falle durchführen, wo die Zahnräder
schraubenförmig geschnitten sind, in welchem Falle die Räder einander stets in einem
Punkte treffen, der auf der Verbindungslinie der Mittelpunkte der Räder liegt. Falls
die Vorrichtung bei Zahnrädern finit geraden Zähnen Verwendung findet, kann es vorkommen,
daß zwei Zähne einander berühren, bevor sie den obenerw-ähnten Punkt erreicht haben.
In diesem Falle werden die Räder wieder voneinander entfernt, wonach eine Einschaltung
stattfindet.
-
In Abb..I bis 6 ist der Kolbenschieber 32 in vergrößertem Maßstab
dargestellt. Abb. 4. zeigt einen Schnitt nach der Linie B-3 und Abb. 5 einen Schnitt
nach der Linie C-C in Abb. 6.
-
Bei der ersten Abwärtsbewegung des Umschalthebels 30 gelangt
die Öffnung 8o mit (lein nach dem Zylinder 73 (Abb.2) führenden Zulatifkanal 81
in Verbindung, wobei Drucköl, das immer im Rauine 34. vorhanden ist den Kolben 71
verschiebt.
-
`Nenn der Unischalthebel 30 und damit der Kolbenschieber 32
weiter niedergedrückt wird, kommt die Öffnung 82 mit dem Kanal 83, in Verbindung,
der nach dem Raume unter dein die Spindel 4.6 hebenden Kolben 45 führt. Wenn daraufhin
der Umschalthebel 30 in die Richtung für Rückwärts- oder Vorwärtsgang gedreht
wird, so werden die Kanäle 84 und 86 bzw. 8.4 und 85 verbunden. Die Kanäle 85 und
86 führen zu dem Zylinder 7 über bzw. unter den darin angeordneten Kolben B. Der
Zylinder 55 erhält gleichzeitig Drucköl durch die Kanäle 87 bzw. 88 und den Zulauf
89.
-
Durch eine Aussparung 9o im Schieber 32 können die Kanäle 85 bzw.
86 finit einem Ablaß 9i in Verbindung gebracht werden.
-
Zur Umschaltung kann anstatt Drucköl auch ein anderes Druckmittel,
wie Wasser, Dampf, Luft oder Gas, zur Verwendung komnien. In gewissen Fällen mag
es auch vorteilhaft sein, den Umschalthebel 3o durch zwei Hebel zu ersetzen, die
zwanglätifig miteinander verbunden sind.