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Getriebe mit gleichbleibender Drehrichtung der angetriebenen Welle
bei wechselnder Drehrichtung der treibenden Welle Auf vielen Gebieten der Technik
ist es erforderlich, eine Maschine oder eine Maschinenwelle mit gleichbleibendem
Drehsinn von einer Welle aus anzutreiben, deren Drehrichtung wechselt. Dieses Problem
läßt sich durch Einschaltung eines Zwischenrades bei Umkehr der antreibenden Welle
lösen, doch ist hierzu eine manuelle Bedienung erforderlich, die zu vermeiden Aufgabe
der Erfindung ist. Das Getriebe gemäß der Erfindung besorgt die erforderliche Umschaltung
vollkommen selbsttätig und ohne jede Wartung und weist überdies den wesentlichen
Vorteil auf, daß seine drehenden Teile beim Umschalten weder mit ihren Achsen geschwenkt
noch auf diesen verschoben zu werden brauchen, so daß die Zähne keinen starken Beanspruchungen
unterworfen sind, wie sie beim Ein- und Ausrücken von Zahnrädern der bekannten Wechselgetriebe
zumal dann. auftreten, wenn die Umschaltung während der Belastung des Getriebes
erfolgt.
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Gemäß der- Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die treibende
Welle oder eine von dieser angetriebene Trommel oder Zwischenwelle einen in ihr
exzentrisch gelagerten Mitnehmerstift aufweist, dessen Länge die Länge der Welle
übersteigt, so daß. eines seiner Enden jeweils aus dieser hervorsteht und beim Umlauf
der Welle gegen einen ring- oder sektorförmigen Anschlag eines konzentrisch zu dieser
Welle, jedoch unabhängig von ihr gelagerten Getrieberades stößt, das z. B. über
eine ungerade Anzahl von Zwischenrädern mit der anzutreibenden Welle im gleichen
Drehsinne gekuppelt ist; dieser Anschlag besitzt ein keilförmiges, aus der Radfläche
allmählich hervortretendes Profil, so daß bei Umkehr der Wellendrehrichtung der
Mitnehmerstift auf den schrägen Rücken des rampenförmigen Anschlages aufläuft und
dadurch derart in Richtung seiner Längsachse innerhalb der Welle verschoben wird,
daß nunmehr sein anderes Ende aus dieser hervortritt und gegen einen gleichartigen
Anschlag eines anderen Getrieberades trifft, das mit der anzutreibenden Welle im
umgekehrten Drehsinne, beispielsweise über eine gerade Anzahl von Zwischenrädern,
gekuppelt - ist.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung -näher erläutert, die ein
Ausführungsbeispiel in fünf Abbildungen erkennen läßt.
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Abb. ist ein Aufriß des ganzen Getriebes, der den Zusammenbau der
einzelnen Teile in schematischer Weise erkennen läßt.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i (von rechts gesehen)
und Abb. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. i (von links gesehen).
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Abb. 4 ist ein durch den Mitnehmerstift gelegter, also exzentrischer
Längsschnitt durch die treibende Welle des Getriebes nach Linie 4-4 der Abb. 5.
Abb.
5 zeigt die treibende Welle mit ihrem exzentrischen- Mitnehmen im Querschnitt nach
Linie 5-5- der Abb. q..
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Bei dem dargestellten- Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß die
Primärwelle 22 des Getriebes eine Zwischenwelle ist, die mittels einer auf ihr sitzenden
Riementrommel 33
durch Treibriemen von der eigentlichen,. nicht dargestellten
Triebwelle mit wechselnder Drehrichtung in Umlauf gesetzt wird. Die mit der. Welle
22 gekuppelte Trommel 33 ist mit einem exzentrischen und kantigen, beispielsweise-rechteckigen
und parallel zu ihrer Achse verlaufenden Kanal versehen, in welchem ein zweckmäßigerweise
aus hartem Stahl bestehender_Mitnehmerstift 6 -entsprechenden Profils derart gelagert
ist, daß er in seiner Längsrichtung veischiebbar ist. Zu beiden Seiten -der. Riementrommel
33 sind- konaxiäl zu. dieser, jedoch unabhängig von ihr, die beiden Zahnräder 7
und 8 gelagert, deren erstes über ein Zwischenrad g mit einem auf der anzutreibenden
Welle io sitzenden Stirnrad ii in Eingriff steht, während das andere über zwei Zwischenräder
12, 13 mit einem weiteren auf der Welle ro aufgekeilten Zahnrad ILf.. in Eingriff
steht.' -Die Räder 7 und 8 weisen ringförmige und rampenartig aus ihren inneren
Flächen hervortretende Anschläge 15, 16 auf, welche sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
über etwa go ° erstrecken und deren keilförmiges Profil Abb. q. zu erkennen gibt.
Die beiden Stirnflächen 17, 18 der Mitnehmerstange 6 sind entweder abgerundet, so
_ daß sie nur in einem Punkte auf den Rampen gleiten, oder sie sind; wie in der
Zeichnung dargestellt, mit einem der Neigung der Rampen 15, 16 entsprechenden Winkel
abgeschrägt, Radius und Breite der Anschläge 15 und 16 entsprechen der Exzentrizität
und Breite des Anschlagstiftes 6, so daß bei Drehung der Welle 22 bzw. der auf ihr
sitzenden Trommel 33 das jeweils aus der Trommel hervorstehende Ende gegen
die Stirnfläche der betreffenden Rampe anliegt und auf diese Weise das entsprechende
Zahnrad mitnimmt.
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Nimmt man an, daß der Mitnehmen 6 sich gerade mit - denn Anschlag
15 des Zahnrades 7 in Eingriff befindet, wie es die Abb. q. erkennen läßt, daß also
die Welle 22 sich in Richtung des in Abb. 3 eingezeichneten Pfeiles A dreht, so
wird die Drehrichtung der über das Zwischenrad g mittels des Stirnrades ii angetriebenen
Welle io die gleiche sein'.
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Wird nun die Drehrichtung der Trommel 33 mit der Welle 22 umgekehrt,
wie es der in Abb. 2 dargestellte Pfeil B' andeutet, so entfernt sich der Mitnehmerstift
6 von der Stirnfläche der Rampe 15 und läuft schließlich nach einer Drehung von
-.etwa 27o ° mit seiner abgeschrägten Stirnfläche 17 auf deren ansteigendem Rücken
auf; wodurch der Stift 6 in seinem Führungskanal derart verschöben wird, daß nunmehr
sein anderes Ende aus der Trommel 33 hervortritt und das Zahnrad 8 mitnimmt, sobald
es gegen die Stirnfläche der an diesem vorgesehenen Rampe 16 stößt. Da dieses Zahnrad
8 jedoch mit der anzutreibenden Welle zo bzw_ mit dem auf ihr aufgekeilten Stirnrad
1q. über zwei Zwischenräder z2, 13 gekuppelt ist, ist die Drehrichtung der-Welle
io der Richtung des Pfeiles B entgegengesetzt und somit die gleiche-wie -die- des
Pfeiles A. Sobald sich die Drehrichtung der Triebwelle bzw. der von dieser angetriebenen
Trommel 33 wiederum ändert, so wiederholt sich das gleiche Spiel, indem _der
Mitnehmerstift 6 wieder gegen die Rampe 15 des Zahnrades gedrückt und die Welle
iö wieder über das einzige Zwischenrad g angetrieben wird: Da die beiden Zahnräder
7 und 8 über die Räder 9, 1i einerseits und 1ß, 13, 1q. andererseits mittels der
Welle io starr gekuppelt sind, werden die Räder der einen Getriebeseite stets leer
mitlaufen, während die Zräftübertragung über die Räder der anderen Seite erfolgt.
Hierbei ist zu beachten, daß die Drehrichtung der Räder 7 und 8 dauernd entgegengesetzt
ist, so daß bei jeder Umdrehung die Rampen 15 und 16 zweimal in Gegenüberstellung
gelangen. Würde nun der Mitnehmerstift 6 auf den Rücken der einen Rampe auflaufen,-
-solange sich die beiden Rampen gegenüberstehen, so würde das andere Ende des Stiftes
auf die Rampe des anderen Anschlages stoßen und eine Klemmwirkung ausüben, die das
ganze Getriebe unter Umständen blockiert und beschädigen könnte. Zur Vermeidung
dieses Übelstandes kann man, wie es die Abb. ¢ erkennen läßt, den Mitnehmerstift-6
zweiteilig ausbilden und die beiden Teile unter Zwischenschaltung einer Druckfeder
ig zapfenförmig verbinden. Sollte der Stift während der Gegenüberstellung der beiden
Rampen 15, 16 verschoben werden, so wird die Feder ig für eine kurze Zeit zusammengedrückt,
bis die beiden Rampen in eine Winkelstellung gelangt sind, welche es .dem Stift
ermöglicht, vor die Stirnfläche der betreffenden Rampe einzufallen.
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Um ein -Verschieben des Stiftes 6 zu verhindern, solange die Trommel
33 im gleichen Drehsinne läuft, sind die vorderen Stirnflächen der Rampen
15 und 16 und die mit diesen zusammenarbeitenden Flächen der Mitnehmerenden in der
aus Abb. q: ersichtlichen Weise unterschliff en.
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Aus dieser Darstellung .ergibt sich, daß die Arbeitswelle io trotz
wechselnder Drehrichtung der treibenden Welle 22 -bzw. der Trommel 33 stets in gleichem
Sinne umläuft, und daß, die erforderliche Umschaltung nicht nur selbsttätig und
ohne jede Wartung, sondern auch .ohne
Schwenken und Ausrücken von
Zahnrädern erfolgt. Um irgendwelchen Zufälligkeiten vorzubeugen, kann die Welle
io mit der anzutreibenden Maschine mittels einer nur in einer Richtung wirkenden,
beispielsweise mit einem Klinkengesperre - versehenen Kupplung 2o verbunden sein,
welche eine zusätzliche Sicherung für die Beständigkeit der Drehrichtung darstellt.
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Als Anwendungsgebiet des neuen Getriebes sei beispielsweise der Antrieb
einer Kältemaschine von der Radachse -eines Speisewagens erwähnt. Der hierbei verwendete,
beispielsweise auf dem Prinzip einer Kreiselpumpe arbeitende Kompressor muß bekanntlich
trotz wechselnder Fahrtrichtung des Wagens stets im gleichen Drehsinne angetrieben
werden. Zu diesem Zwecke wird die treibende Welle 22 des Getriebes durch einen über
die Trommel 33 und über eine auf der Wagenachse sitzende Riemenscheibe geführten
Riemen in Umlauf gesetzt und die Welle io direkt oder durch Zwischenschaltung der
erwähnten Kupplung 2o mit dem Kompressor verbunden. Die Spannung des Riemens kann
hierbei in einfacher Weise durch Schwenkung des ganzen, zweckmäßigerweise von einem
Olgehäuse 23 umgebenen Getriebes um eine die Welle io konzentrisch umgebende Buchse
21 erfolgen, wobei der Getriebekasten unter Wirkung einer Zugfeder steht.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen worden, daß
die Zahnräder 7, 8 einerseits und 1i, 14 andererseits die gleiche Zähnezahl aufweisen,
so daß die Drehzahl der angetriebenen Welle io bei Wechsel der Drehrichtung stets
die gleiche bleibt. In .jenen Fällen, wo es erwünscht sein sollte, mit dem Wechsel
der Drehrichtung der antreibenden Welle nicht nur eine gleiche Drehrichtung der
angetriebenen Welle, sondern auch eine Änderung der Drehzahl bei gleichbleibender
Drehzahl der treibenden Welle zu erhalten, kann man aber dieses Verhältnis auch
ändern, so daß beispielsweise die Welle io bei Umlauf der Trommel 33 in der einen
Richtung doppelt so schnell läuft als bei Drehung der Trommel 33 in der anderen
Richtung.
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Obwohl es in den meisten Fällen zweckmäßig sein wird, das Getriebe
als Zahnradgetriebe auszubilden, läßt die Erfindung doch auch die ausschließliche
Verwendung von Riementrieben zu. In diesem Falle braucht man nur die beiden Zahnradpaare
7, 8 und 1i, 1q. durch Riementrommeln zu ersetzen und über die Trommeln der einen
Seite einen offenen und über die Trommeln der anderen Seite einen geschränkten Riemen
zu führen; Zwischenräder können hierbei in Fortfall kommen.
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Der Mitnehmerstift 6 muß nicht unbedingt einen kantigen Querschnitt
aufweisen. Er kann auch im wesentlichen zylindrische Gestalt besitzen und mit- und
federartig geführt sein. Man könnte ihn auch vollkommen rund ausbilden und die beiden
Enden mit einer Ringnut hinterdrehen, in welche sich der entsprechende Anschlag
der Zahnräder einlegt. Diese. Anschläge müssen ferner nicht notwendigerweise aus
der Innenfläche der Räder hervortreten, sondern die Rampen könnten in diesen auch
versenkt angeordnet sein. Diese . versenkte Anordnung hat allerdings gegenüber der
oben beschriebenen Konstruktion den Nachteil, daß der Stift 6 nur dann ohne Zusammendrücken
der Feder i9 von einer Rampe gegen die andere verschoben werden kann, wenn sich
diese gerade gegenüberstehen. Während also die Feder i9 bei der oben beschriebenen
Konstruktion mit hervorstehenden Rampen nur ausnahmsweise, nämlich nur dann in Wirkung
tritt, wenn das Umschalten zufälligerweise gerade in dem Augenblick erfolgt, wo
sich die beiden Rampen gegenüberstehen, wird die Feder bei der Konstruktion mit
versenkten Rampen im allgemeinen bei jedem Umlegen des Stiftes 6 beansprucht und
nur gerade dann nicht in Wirkung treten, wenn das Umschalten zufälligerweise gerade
bei gegenüberstehenden Rampen erfolgen sollte.
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Im übrigen muß der den Mitnehmerstift 6 aufnehmende Kanal gut geschmiert
-werden und kann zu diesem Zwecke mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten,
zum Umfang der Trommel 33 bzw. Welle 22 geführten Kanal in Verbindung stehen, der
mit einem Schmiermittel angefüllt und durch eine Schraube nach außen abgeschlossen
ist.