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Schaltwerk. Die Erfindung bezieht sich auf Schaltwerke mit einem hin
und her drehbaren Teil, der mit einem Schaltrad abwechselnd gekuppelt und entkuppelt
wird.
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Wenn bei derartigen Schaltwerken der hin und her drehbare Teil mit
hoher Frequenz bewegt wird, so entstehen wegen des auftretenden Rückstoßes hinsichtlich
einer genügend schnellen Entkupplung des hin und her drehbaren Teiles vom Schaltrad
Schwierigkeiten.
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Gemäß der Erfindung ist, um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, zwischen
dem hin und her drehbaren Teil und dem Schaltrad, gleichachsig zu diesen, ein Kupplungsstück
drehbar und in Richtung der Drehachse verschiebbar angeordnet, das auf der dein
hin und her drehbaren Teil zugekehrten Stirnseite mit symmetrisch ausgebildeten
Zahnen, die mit entsprechenden Zähnen des hin und her drehbaren Teiles in Eingriff
stehen, und auf der dem Schaltrad zugekehrten Stirnseite, ebenso wie dieses, mit
einer den Antrieb des Schaltrades in beiden Drehrichtungen ermöglichenden Kupplungsfläche
versehen ist und das Kuppeln und Entkuppeln des hin und her drehbaren Teiles mit
dem Schaltrad durch seine Tätigkeit selbsttätig bewirkt, indem es jeweils nach Beendigung
des Hubes des hin und her drehbaren Teiles sich noch um einen gewissen Betrag weiterdreht
und dabei verschiebt.
Der Erfindungsgegenstand ist auf den Zeichnungen
in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Es zeigt: Abb. i eine schematische
Darstellung der Verzahnungen am Kupplungsstück, Abb.2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform
des Schaltwerkes, Abb. 3, 4 und 5 entsprechende Schnitte mit verschiedener Stellung
der Teile, Abb.6, 7, 8 und 9 Einzelheiten in den gegenseitigen Stellungen, die sie
in den Abb. 2, 3, 4 und 5 einnehmen.
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Abb. io, i i, 12 und 13 zu den Abb. 6 bis 9 gehörige Querschnitte,
Abb. 14 eine teilweise Ansicht bezüglich Abb. 2 von links in größerem Maßstabe,
Abb. 15 einen Schnitt nach Linie 23-23 in Abb. i o, Abb. 16 einen Querschnitt der
in Abb. i o dargestellten Einrichtung, Abb. 17 eine zweite Ausführungsform des Schaltwerkes,
bei der an Stelle der kleinen Verzahnung am Kupplungsstück Reibungsflächen benutzt
werden. Ausführung nach Abb. i bis 16: Das Schaltwerk besteht aus drei ".Geilen,
nämlich aus dem auf der anzutreibenden Welle g hin und her drehbar gelagerten Teil
41, aus dem auf der Welle g achsial verschiebbar und drehbar gelagerten Kupplungsstück
45 und aus dem auf der Welle g aufgekeilten Schaltrad 44. Der hin und her drehbare
Teil 41 erhält mit Hilfe eines nicht abgestellten Mechanismus um die Welle g eine
hin und her gehende Drehbewegung. Das Kupplungsstück 45 trägt eine Schwungscheibe
46, die mit Hilfe von Nuten und Federn darauf achsial verschiebbar geführt ist,
so daß sie sich gegenüber dein Kupplungsstück nicht drehen kann, aber dessen Drehung
mitmacht. Die Schwungscheibe 46 besitzt entsprechend Abb. 14 und 15 eine Nut 47
an ihrem Umfang, in die eine Gabel 48 eingreift. Die Gabel 48 ist mit einer Büchse
49 verbunden, die auf der in Längsrichtung verschiebbaren Stellstange go befestigt
ist, wodurch die Schwungscheibe 46 in vier verschiedene Lagen eingestellt werden
kann. Die Stehstange 5o besitzt zu diesem Zwecke vier Einschnitte 52, in die ein
unter Federwirkung längsverschiebbarer Bolzen 51 eingreift. Die Schwungscheibe 46
kann damit in vier verschiedene Stellungen. zu einem Zapfen 53 gebracht werden,
der in Lappen 41' des hin und her drehbaren Teiles _1.i befestigt ist. Der Kopf
des Zapfens 53 durchgreift das kreisförmige Loch 54 in der Schwungscheibe 46 und
ist am Umfang den Abb. 2 bis 13 entsprechend ausgeschnitten.
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Die Bewegungsübertragung vom hin und her drehbaren Teil 41 auf das
Kupplungsstück 45 und von diesem auf das Schaltrad 44 geschieht durch Verzahnungen
42 und 43, die auf beiden Stirnseiten des Kupplungsstückes angeordnet sind und in
entsprechende Verzahnungen 42', 43' des hin und her drehbaren Teiles 41 bzw. des
Schaltrades 44 eingreifen.
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Die Verzahnung 42 besitzt größere Zähne als jene 43, und überdies
sind die Zähne der Verzahnung 42 stumpfer als die der Verzahnung 43. Die Zähne beider
Verzahnungen haben symmetrische Form, so daß sie nach beiden Richtungen arbeiten
können. -Die Ausbildung der Zähne ist aus der schematischen Abb. i zu entnehmen.
Der Neigungswinkel a der Flanken der großen Zähne 42 des Kupplungsstücks 45 gegen
dessen zur Drehachse der anzutreibenden Welle ä senkrechten Mittelebene muß gleich
sein dem Neigungswinkel ß der Flanken der keinen Zähne 43 gegen dieselbe Mittelebene
minus einem Winkel 99, der zum mindesten gleich dem Reibungswinkel ist, d. h. es
muß sein: An Stelle der großen Zähne kann auch ein Schraubengetriebe zur Verbindung
der Teile 41 und 45 verwendet werden, in welchem Falle der Winkel a den Steigungswinkel
der Schraube bedeutet und durch dieselbe Gleichung bestimmt wird. An Stelle der
kleinen Zähne können an den Teilen 45 und 44' Reibungsflächen vorgesehen sein. In
diesem Falle entspricht der Winkel ß dem Reibungswinkel zwischen den reibenden Flächen.
Wenn der Winkel v, der Zähne oder der Schraube nicht genügend gut die obige Bedingung
erfüllt, werden die Teile entweder übereinandergleiten oder sich fest ineinanderpressen,
so daß eine Lösung oder Entkupplung nur unter Aufwand beträchtlicher Kräfte möglich
ist.
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Die vier Stellungen, die die Schwungscheibe 46 in bezug auf das Kupplungsstück
45 und den Zapfen 53 einnehmen kann, ermöglichen die Drehung der anzutreibenden
Welle g entweder in der einen oder in der anderen Richtung, sowie Freilauf und Sperrung
a,- 13 - g. Der Wert des Winkels a hat sich nach praktischen Erfahrungen mit 15
Grad als günstig herausgestellt. In der Praxis hat sich auch herausgestellt, daß
der Winkel a den Reibungswinkel zwischen den verwendeten Materialien in trockenem
Zustand übertreffen muß. Die Spielräume zwischen dem hin und her drehbaren Teil
41 und dem Kupplungsstück 45 einerseits und zwischen letzterem und dem Schaltrad
44 andererseits müssen so gewählt sein, daß, wenn die großen Verzahnungen 42, 42'
vollständig ineinandergreifen (Abb.3), die kleinen Verzahnungen 43, 43' außer Eingriff
sind, um eine Drehung der Teile 45 und 44 gegeneinander zu gestatten.
derselben.
Diese in den Abb. 2 bis 5 dargestellten verschiedenen Stellungen haben ein bestimmtes
Zusammenarbeiten des Zapfens 53 mit der Schwungscheibe 46 zur Folge. In den Abb.
6 bis 13 ist die gegenseitige Stellung des Zapfens 53 und- der Schwungscheibe 46
bei ihrem verschiedenen Zusammenarbeiten besonders dargestellt.
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Bei der in den Abb.2, 6 und io dargestellten Einstellung der Schwungscheibe
46 wird die Drehung der Schwungscheibe und damit die Bewegung des Kupplungsstückes
45 in bezug auf die Teile 41 und 44 ermÖglicht, infolge davon, daß der Bolzen 53
sich mit dem Ausschnitt 55 in dein Loch 54 der Schwungscheibe 46 befindet, wobei
zwischen dem Bolzen 53 und der Lochwand ein gewisser Abstand vorhanden ist. Die
Folge ist, daß bei der Drehung der Schwungscheibe in einer Richtung deren Trägheit
das Kupplungsstück 45 veranlaßt, auf der großen Verzahnung 42' zu gleiten, die mit
dem Teil 4i hin und her gedreht wird und dabei den Eingriff der Verzahnungen 43
und 43' bewirkt.
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Bei der in den Abb. 3, - und i i gezeichneten -Stellung der Schwungscheibe
@1:6 wird die Schwungscheibe an einer Drehung in bezüg auf den hin urid-her drehbaren
Teil 41 gehindert, weil das Loch 54 der Schwungscheibe sich über einem zylindrischen
Teil des Zapfens 53 -befindet und infolgedessen keine relative Bewegung zwischen
Schwungscheibe und hin und her drehbarem Teil möglieh ist. Es kann also auch keine
Bewegung des Kupplungsstückes 45 in bezug auf die Teile 41 und 44 stattfinden.
Das Kupplungsstück 45 nimmt in diesem Falle eine: solche Stellung ein, daß seine
Zähne 43 außer Eingriff mit den Zähnen 43' am Schaltrad 44, so daß es sich also
in bezug auf das Schaltrad 44 in beiden Richtungen frei drehen kann, wobei es vom
hin und her drehbaren Teil 41 mitgenommen wird. Bei dieser Stellung der Schwungscheibe
findet also Freilauf der anzutreibenden Welle g statt.
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Bei der in den Abb.,1., 8 und 12 dargestellten Stellung der Schwungscheibe
46 ragt der Zäpfen 53 mit dein Ausschnitt 56 in das Loch 54 der Schwungscheibe,
so daß eine relative Bewegung zwischen dem Kupplungsstück 45 und dem hin und her
drehbaren Teil 41 in der entgegengesetzten Richtung wie bei der Stellung der Schwungscheibe
nach den Abb. 2, 6 und io möglich ist. Die Folge ist, <laß zwischen dem Kupplungsstück
45 und dem Schaltrad 44 eine relative Bewegung stattfindet, weil die großen Zähne
42, 42' auf- -einandergleiten, so daß eineDrehung der anzutreibendenWelle ä in entgegengesetzter
Richtung stattfindet.
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Bei der in den Abb. 5, 9 und 13 dargestellten Einstellung der
-Schwungscheibe 46 kann sich die Schwungscheibe 46- in bezug auf den Teil 4t sowohl
in der einen als in der anderen Richtung drehen, so daß ein Gleiten. der großen
Zähne 42, 42' aufeinander in jeder der beiden Drehrichtungen des Teiles 41 stattfindet,
und das -Schaltrad 44 und damit die anzutreiberide-Welle o in -jeder Richtung gesperrt
ist* - -Die Wirkungsweise der- Einrichtung ist folgende; - Der sich hin-und her
drehende Teil 41 wird durch das Kupplungsstück 45 mit dem Schaltrad 44 abwechselnd
gekuppelt und-entkuppelt, wobei das - . Trägheits,%'ermögen . des Kupplungsstückes
das In- sowie das-Außereingriffgelangen der kleinen -Zähne 43, 43' unterstützt,
indem für die Drehung in der einen Richtung die Trägheit der Schwungscheibe 46 das
Kupplungsstück zwingt, mit seinen großen Zähnen auf den Zähnen am hin und her drehbaren
Teil 41 -zu gleiten und dadurch den Eingriff der kleinen Zähne-3 des Kupplungsstückes
mit den kleinen Zähnen 43' des Schaltrades 44 herzustellen. Dieser Vorgang spielt
sich wie folgt ab: Der hin und -her drehbare Teil 41 wird von einer Welle aus in
Bewegung versetzt. Es sei angenommen, daß sich - die Teile in der in Abb.2 dargestellten
Stellung- befinden. Der hin und her drehbare Teil 41 bewegt sich, bezüglich Abb.
2 von links gesehen, in der Richtung des Uhrzeigers und nimmt das -Kupplungsstück
45 auf seinem Vorwärtsgang mit. Dabei kommen die Zähne 42` nur mit ihrer einen Zahnflanke
in Eingriff mit den Zähnen 42 des Kupplungsstückes -45; die anderen Zahnflanken
der Zähne ::' sind von den zu ihnen gehörigen Zahnflanken der- Zähne 42 durch -einen
Spielraum. -getrennt. Die kleine Verzahnung 43 des Küpp1ungsstückes 45, die mit
der- Verzahnung 43' an dem Schaltrad 44 zusammen arbeitet, ist mit letzterem in
Eingriff und überträgt somit die Vorwärtsbewegung des hin und her drehbaren. Teiles
41 auf die anzutreibende Welleg: Es wird also nur bei jedem Vorwärtsgang- des Teiles
41 ein Bewegungsimpuls auf die- Welle ; - übertragen; beim Rückwärtsgang-- des hin
und her drehbaren Teiles 41 erfolgt eine solche Übertragung nicht. Nach Beendigung
des Vorwärtsganges des Teiles .41 -w=ird sich das Kupplungsstück 45 infolge seiner
Trägheit weiter nach vorwärts drehen, und zwar so weit, als es der -Spielraum des
Zapfens -53 im Loch 54 der Schwungscheibe 46 zuläßt. Bei dieser infolge seiner Trägheit
erfolgenden -Bewegung des Kupplungsstückes 45 werden seine kleinen Zähne 43 mit
den Zähnen 43' des Schaltrades 44 außer Eingriff kommen, indem sie aufeinandergleiten.
Wenn nun der
hin und her drehbare Teil 41 seinen Rückwärtsgang ausführt,
wird das Kupplungsstück 45 durch den am Rand des Loches 54 der Schwungscheibe 46
anliegenden Zapfen 53 mitgenommen. Wenn der Teil 41 seinen Rückwärtsgang beendet
hat, dreht sich die Schwungscheibe 46 mit dem Kupplungsstück 45 unter Einwirkung
ihrer Trägheit in derselben Richtung weiter, wobei das Kupplungsstück infolge Gleitens
der Zähne 42, 42' aufeinander achsial verschoben und mit dem Schaltrad
44 gekuppelt wird, so daß sich zwischen den Zähnen 42' des hin und her drehbaren
Teiles 41 und jenen qz des Kupplungsstückes wieder dieselben Spielräume herstellen,
die bei Beginn der Bewegung des hin und her drehbaren Teiles 4i bestanden haben.
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Ausführung nach Abb. 17: Bei dieser sind am Kupplungsstück 45 und
am Schaltrad 44 Gummipolster x an Stelle der vorbeschriebenen kleinen Verzahnung
angeordnet, wobei am Gehäuse Packungen y vorgesehen sind, die verhindern sollen,
daß Öl auf diese Gummipolster gelangt.