-
Schaltwerkswechselgetriebe Die Erfindung betrifft ein Schaltwerkswechselgetriebe
und bezweckt, ein. GetrIebie zu schaffen, welches auch bei großen Geschwindigkeiten
stoßfrei arbeitet. Es ist im besonderen zur Verwendung bei Lokomotiven oder Motorwagen
bestimmt, die mittels Dieselmotoren oder anderer mit gleichförmiger oder annähernd
gleichförmiger Geschwindigkeit arbeitenden Motoren angetrieben werden, die jedoch
eine veränderliche Arbeitsgeschwindigkeit zu liefern haben. Es ist daher auch in
allen Fällen verwendbar, in denen man das Übersetzungsverhältnis zwischen der treibenden
und der angetriebenen Welle ändern will, wie z. B. bei Traktoren, Automobilen, Motorbooten,
Arbeitsmaschinen und-Hebekränen.
-
Erfindungsgemäß sind auf der treibenden Welle mehrere Hubscheiben
angeordnet, die geradlinig verschiebbare Stangen während der größten Zeit ihrer
Bewegung mit gleichförmiger Geschwindigkeit antreiben. Diese Bewegung wird durch
ein veränderliches üb@ersetzungsmittel in eine ebenfalls hin und her gehende, geradlinige
Bewegung vom Zahnstangen verwandelt, die nacheinander vermittels Zahnräder und Sperrkupplungen
auf die getriebene Welle einwirken. Zur Änderung des übersetzungsverhUtnisses kann
man zwischen beide geradlinig hin und her gehende Teile einen zweiarmigen Hebel
mit kulissenartig verstellbarem Drehpunkt schalten, so daß die wirksame Länge der
Hebelarme geändert wird. Man kann aber auch die Übersetzung zwischen beiden im allgemeinen
parallel verlaufenden Bewegungen dadurch ändern"daß man die von dem: Hubscheibe
bewegten Teile um die Treibwelle -schwenkbar anordnet, so- daß sie mit den Zahnstangen
veränderliche Winkel bilden. Wenn dann beide beweglichen Teile durch eine Schlitzführung
miteinander verbunden werden, wird ,auf die Zahnstangen nur eine veränderliche Komponente
der durch die Hubscheiben erzeugten Bewegung übertragen. Diese Verstellung kann
während des B!etri,obes und gegebenenfalls selbsttätig erfolgen, z. B. mittels eines
Fliehkraftreglers. Die auf der treibenden Welle angebrachten Hubscheiben werden
zueinander -so versetzt, d'aß die Sperrkupplungen während der verschiedenen Teile
einer Umdrehung nacheinander auf die ;getriebene Welle wirken. Man wird daher am
besten drei oder mehr Hubscheiben und ebenso viele Sperrkupplungen verwenden, damit
die angetriebene Welle während der ganzen Umdrehung umunterbrochen getrieben wird.
-
Die Verwendung von Hubscheiben auf der treibenden Welle hat den Vo.rteitl,
daß man durch geeignete Formgebung derselben bei konstanter Drehgeschwindigkeit
der treibenden
Welle eine ;geradlinige Hinundhexbiewegung erreicht,
in dez die erforderliche Beschleunigung beendet ist, bevor dieselbe beginnt, auf
die angetriebene Welle drehend zu wirken, die dann während der Arrbeitsp.eriode
gleithbleibt, so daß der Eingriff stoßfreierfolgt. Dies ist von großer Bedeutung,
wenn die Vorrichtung zur üb.ertragung großer Kräfte, wie z. B: bei Diesellokomotiven,
verwendet wird. Während der ganzen Eingriffsperioden bewegen sich dann die Zahnstangen
mit gleichbleibender Geschwindigkeit, so daß man eine gleichförmige Geschwindigkeit
der angetriebenen Welle erhält.
-
Auf der Zeichnung sind als Beispiele einige Ausführungsformen dem
Erfindung dargestellt.
-
Abb. i zeigt ein gemäß der Erfindung ausgeführtes Schaltwerkswechselgetriebe
inn Aufriß und Abb.2 im Grundriß. Abb.3 biss 8 zeigen Einzelheiten der für dieses
Getriebe verwendeten Sperrkupplungen. Abb. g und va zeigen in Auf- und Grundriß
eine abgeänderte Ausführungsform des Getriebes und. Abb. io und i i weitere Ausführungsformen.
-
Bei der in. Abb. i bis 8 dargestellten Ausführungsform bezeichnet
i die treibende und 2 die angetriebene Welle, die in festen Lagern 3 bzw. 4 gelagert
sind. Auf der treibenden Welle i sind in diesem Falle vier Hubscheiben 25 befestigt,
die um ein Viertel einer Umdrehung, d.h. um go°, zueinanderversetzt send.
Gegen den Umfang jeder Hubscheibe 25 liegen zwei Rollen 26, und zwar an jeder
Seite eine. Diese beiden Rollen sind in einem Rahmen drehbar gelagert, der ,aus
zwei Platten 27, und zwar eine an jeder Seite der Hubscheibe besteht, die mit Schlitzen
für die Welle i versehen sind, so daß der Rahmen mit den beiden Rollen auf der Welle
hin und hex verschoben werden kann. Jeder Rahmen 27 ist mit einer Stange 34 fest
verbunden, die in ;einer festen Führung 35 verschiebbax gelagert ist, so daß die
Stange in ihrer Längsrichtung hin und her verschoben, aber nicht geschwenkt werden
kann. Die Stangen 34 sind mittels doppelarmiger, an den Enden mit Schlitzen versehener
Hebel 42 Mit Zahn-Stangen 36 zusammengekuppelt, die in- besonderen festen Führungen
47 gelagert sind, derart, daß sie parallel zu, den Stangen 34 verschiebbar sind.
Jede Zahnstange 36 greift in entsprechende Zähne am Umfang eines auf der Welle 2
sitzenden und als Teil. einer Sperrkupplung ausgebildeten Ringes 37, während der
,andere Teil. der Sperrkupplung aus zwei zu beiden. Seiten des Ringes 37 angebrachten
Ringen 38 und 39 besteht, die mittels Klemnnschrauben 40 oder in andexex
geeigneter Weise -auf der angetriebenen Welle 2 b ef estigt sind. Damit die Vorrichtung
befriedigend und ohne Stöße arbeitet, ist es wichtig, daß die Sperrkupplungen so
angeordnet werden, daß kein nennenswerter Totgang zwischen den zueinander verdrehbaren
Kupplungsteilen entsteht, sondern .daß die Sperrorgane am Schluß der B,es-chleunigungsp:erio,de
sofort in Tätigkeit treten. Zu diesem Zweck sind die Sperrkupplungen so ausgeführt,
daß; die *Anzahl der Kugeln 17 in jeder Reihe in jedem Ringe 37 der Anzahl der Kerben
18 oder ig in den Ringen 3 8 bzw. 39 nicht gleich ist.
-
Um das Übersetzungsverhältnis zwischen den Wellen i und 2 ,ändern.
zu können, greifen die Stangen 34 und 36 meinen verstellbaren Schwinghebel 42 ein,
dessen Arme zu diesem Zweck mit Schlitzen 43 und 44 versehen sind, in die Zapfen
45 und 46 eingreifen, welche an den Stangen 34 bzw. an den Zahnstangen 36 befestigt
sind. Die gemeinschaftliche Drehachse 4i der Hebes 42 wird :durch Gleitstücke 5o
getragen, welche in Führungen 5 i verschiebbar sind, die sich im rechten Winkel
zur Verschiebungsrichtung der Stangen 34 und 36 erstrecken. Durch Verschiebung der
Gleitstücke 5o nach oben oder nach unten in den Führungen 5 i gleiten die Zapfen
45 und 46 in den Schlitzen 43 bzw. 44 so daß, die, wirksame Länge der Hebelarme
41 bis 45 und 41 bis 46 und damit auch das übersetzungsverhälmnis zwischen den Wellen
i und 2 @geändert wird. Durch geeignete Anordnung und Lagerung der Hebelarnne 42
derart, daß die Schlitze 44 bis zur Drehachse 4i der Hebel. verlängert werden, kann
man die wirksamen Längen der Hebelarma 41 bis 46 bis auf Null vermindern, wodurch
auch die Geschwindigkeit der angetriebenen Welke Null wird. Da die Rahmen 27 bei
dieser Ausführungsform mit den Stangen; 34 fest verbunden sind, so werden die Bewegungen
dieser Stangen stets gleich groß, während die Größe der Bewegungen der Zahnstangen
36 von der Einstellung der Gleitstücke 5o :abhängig ist. Durch Verbinden der Gleitstücke
5o mit .geeigneten Einstellvorrichtungen wird es ;möglich, die Änderung des Übersetzungsverhältnisses
wahrend des Betriebes herbeizuführen, und durch Verbinden dieser Einsstellvorrichtungen
mit einem Zentrifugalregler kann die Änderung der Übersetzung selbsttätig stattfinden.
-
Durch die Sperrkupplungen wird; -wie oben gesagt, die angetriebene
Wie 2 stets in derselben Richtung .gedreht, und zwar unabhängig davon, in welcher
Richtung die treibende Welle i läuft. Soll die getriebene Welle 2 umgesteuert werden,
so kann. man zwischen jedem Kupplungsreg 37 und den beiden zu :diesem verdrehbaren
Kupplungsringen 38 und 39 zwei Sperrkupplungen einsetzen,
welche
in entgegengesetzten Richtungen sperrend wirken, und diese Sperrkupplungen mit Ein-
und Ausrückvorrichtungen ausrüsten, so daß beim Einrücken der in einer Richtung
wirkenden Sperrkupplungen gleichzeitig die in anderer Richtung wirkenden außer Tätigkeit
gesetzt werden, und umgekehrt.
-
Bei der in A,bb. 9 und 9a dargestellten Ausführungsform bezeichnet,
-wie -vorher, i die treibende und 2 die getriebene Wehe, die in festen Lagern 3
bzw. 4 gelagert sind. Auf der treibenden Welle i sind auch in diesem Falle vier
Hubscheiben 25 befestigt (von denen nur eine dargestellt ist), welche zweckmäßig
um i/3 Umdrehung, d. h. um 9o°, zueinander versetzt sind. Der Rahmen 27 wird durch
die Rollen 26 in den Gleitbahnen 29 in geradlinige Hinundherbewegung versetzt. Die
Gleitbahnen 29 liegen in einem Sektor 3o, der um die treibende Welle i drehbar gelagert
ist und mit der Verzahnung seines Umfanges in die Schnecke 31 eingreift. Der Achszapfen
der linken Rolle 26 ist außerhalb der Platten 27 verlängert und trägt an seinen
herausragenden Enden weitere Rollen 32, die in Schlitzen 33 der beiden Schenkel
des gabelförmigen Endes einer Stange 34 verschiebbar sind, welche in einer oder
mehreren festen Führungen 35 geradlinig verschiebbar gelagert ist. Die Schlitze
33 liegen senkrecht zur Längsrichtung der Stange 34. Hierdurch wird die in den Führungen
29 durch die Hubscheiben erzeugte geradllinigie Hinundherbewegung in zwei Komponentenzerlegt,
von denen die eine senkrecht zur Bewegung der Stange 34 erfolgt und die andere in
die Richtung dieser Stange fällt. Das andere Ende dieser Stange 34 ist hier unmittelbar
als Zahnstange 36 ausgebildet, die wie bei der ersten Ausführung durch Zahnräder
und Sperrkupplungen auf die getriebene Welle wirkt.
-
Eine Änderung des übersetzungsverhältnisses zwischen den Wellen i
und 2 wird in diesem Falle dadurch herbeigeführt, daß man mittels der Schnecke 31
den Sektor 30 und mit ihm die Führungen 29 und den Rahmen 27 mit den Rollen
26 um die Welle i dreht. Bei der in Abb. 9 dargestellten Lage der verschiedenen
Teile erstrecken sich die Führungen 29 parallel zu der Verschiebungsrichtung der
Stange 34, so daß der Rahmen 27 mit den Rollen 26 bei der Drehung der Hubscheibe
in einer Richtung verschoben wird, die zu der Verschiebungsrichtung der Stange 34
parallel ist. Die Größe der Bewegung der Stange 34 wird dann gleich der Größe der
Bewegung des Rahmens 27 in den Führungen 29 für jede Umdrehung der Hubscheibe 25.
Wenn aber die Führungen 29 mittels der Schnecke 31 um die Welle i gedreht werden,
so werden die Rollen 32 in den Schlitzen 33 verschoben, und die Verschiebung des
Rahmens 27 findet in einer Richtung statt, die mit der Verschiebungsrichtung der
Stange 34 einen Winkel bildet. Hierdurch wird die Größe der Bewegung der Stange
34 für jede Umdrehung der Hubscheibe 25 im `Verhältnis des Cosinüs für den genannten
Winkel vermindert, 'und damit wird auch die- Drehgeschwindigkeit der Welle z zur
Geschwindigkeit der Welle i verringert. Diese Änderung des Übersetzungsverhältnisses
durch Drehen der Schnecke 31 kann offenbar während des Betriebes erfolgen und durch
Verbinden der Schnecke 31 -mit eilnem Fliehkraftregler wieder eine selbsttätige
Geschwindigkeitsregelung erreicht werden. Die in Abb. io dargestellte Ausführungsform
stimmt in der Hauptsache mit der eben beschriebenen überein-und unterscheidet sich
von dieser nur dadurch, daß die Stangen 34 und die Zahnstangen 36, die in die Kupplungsringe
37 eingreifen, hier miteinander nicht fest verbunden, sondern mittels eines um einen
festen Zapfen 41 drehbaren, an beiden Enden mit Schlitzen 43 und 44 versehenen doppelarmigen
Schwinghebels 42 gekuppelt sind. Die Zahnstangen 36 sind auch in diesem Falle in
besonderen festen Führungen 47 derart gelagert, daß sie parallel zu den Stangen
34 verschiebbar sind. Die Wirkung dieser Ausführungsform unterscheidet sich in der
Hauptsache nur dadurch von den früher beschriebenen, daß die Zahnstangen 36,offenbar
nach rechts in Abb. io verschoben werden, wenn ,die Stangen 34 nach links verschoben
werden, und umgekehrt.
-
Gemäß Abb. i i sind die Stangen 34 mit den Zahnstangen 36 durch um
feste Zapfen 48 drehbare Zahnsegmente 49 gekuppelt, die in entsprechende Zähne der
Stangen 34 und 36 eingreifen. Die Wirkung dieser Ausführungsform wird daher im wesentlichen
dieselbe wie bei der in Abb. io dargestellten Ausführumgsforin sein.