DE539975C - Geschwindigkeitswechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, um mittels Zahnradübersetzung bei konstanter Geschwindigkeit der treibenden Welle für die getriebene Welle eine stetig veränderliche Umdrehungszahl zu erzielen. Solche Getriebe werden in der Technik viel gebraucht. Trotzdem ist es bislang bei Anwendung von Zahnradübersetzungen nicht gelungen, eine stetige Änderungsmöglichkeit der Übersetzung zu erzeugen. Nur bei Reibrädergetrieben, Kegelriemengetrieben oder Flüssigkeitsgetrieben ist diese stetige Veränderung des Übersetzungsverhältnisses vorhanden. Getriebe solcherArt können aber nur verhältnismäßig kleine Leistungenübertragen, wenn sie nicht sehr groß und kompliziert sind.

Diesem Übelstand hilft die Erfindung ab. Das Getriebe besteht aus einer Vereinigung von nach einer Kegelschraubenlinie verlaufenden Zahnkränzen mit der entsprechenden Anzahl von gewöhnlichen Zahnrädern in der Weise, daß in jeder Stellung die Summe der Eingriffsbreiten der einzelnen Elemente mindestens eine ganze Zahnbreite ergibt. Unter einem Kegelschraubenzahnkrariz wird die schraubenförmige Aufwicklung eines Zahnkranzes auf eine kegelige Trommel verstanden. An sich sind Geschwindigkeitswechselgetriebe, bestehend aus einem Kegelschraubenzahnkranz und einem Zahnrad, bekannt. Bei diesen wandert jedoch das Zahnrad im Betriebe parallel zur Mantellinie des Kegels mit, so daß das Übersetzungsverhältnis dauernd zwischen zwei Grenzen wechselt und wobei eine ununterbrochene Bewegungsübertragung nicht ohne weiteres möglich ist. Beim Erfindungsgegenstand dagegen bleiben die Zahnräder während des Betriebes an ihrer Stelle und werden nur verschoben, wenn das Übersetzungsverhältnis geändert werden soll.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Getrieben nach der Erfindung dargestellt.

Abb. ι und 2 zeigen ein Element des Getriebes zur Erklärung des Eingriffs und die verzerrte Abwicklung mehrerer Elemente zur Erklärung ihres Zusammenwirkens;

Abb. 3 zeigt ein Getriebe mit vier hintereinander angeordneten Elementen mit je einem Zahnkranz;

Abb. 4 zeigt ein Getriebe mit zwei hintereinander angeordneten Elementen mit je zwei Zahnkränzen;

Abb. 5 zeigt zwei hintereinandergeschaltete Getriebe nach Abb. 4.

In Abb. ι ist α ein Kegel, auf dem ein Zahnkranz b mit gleichbleibender Teilung schraubenförmig aufgewickelt ist. Die Ganghöhe s ist konstant. Ein Zahnrad c ist längs der Mantellinie des Kegels verschiebbar angeordnet. Seine Zähne haben die Breite u. Bei der Verschiebung bleibt die Achse' des Zahnrades immer

parallel zur Achse des Kegels. Die Teilung des Zahnrades ist gleich der des Zahnkranzes, der Achsenabstand so, daß die Zähne'des Zahnrades in die des Kegelschraubenzahnkranzes eingreifen können. Die Breite der Zähne des Kegelschraubenzahnrades ist v. In Abb. 2 ist der Kegelschraubenzahnkranz in der Abwicklung dargestellt. Die Abwicklung ist der Einfachheit halber als Rechteck gezeichnet. In der in Abb. 1 gezeichneten Stellung des Zahnrades c greift es längs der Strecke m-n in den Kegelschraubenzahnkranz ein. Dabei besteht zwischendemZahnradc und dem Kegelschraubenkranz b ein Übersetzungsverhältnis, das bei geeigneter Wahl der Ganghöhe s und der Radiusänderung w des Kegelschraubenzahnkranzes praktisch konstant bleibt und dem Verhältnis des Zahnradradius zum Radius des Kegelschraubenzahnkranzes in der Mitte der Einao griffsstrecke m-n entspricht. Verschiebt man das Zahrad c in der Richtung x-x der Kegelmantellinie, so ändert sich dieser Radius und damit das Übersetzungsverhältnis.

Aus Abb. ι und 2 ist ersichtlich, daß ein Element nur während eines gewissen Winkels φ im Eingriff ist. Dabei ändert sich auch die Breite des Eingriffs der Zähne. Die Eingriffsstrecke m-n umfaßtden ebengenannten Winkel φ, der bei konstanter Steigung s bei jeder Stellung des Zahnrades c gleich groß bleibt. Aus der Abwicklung ergibt sich nämlich für den Winkel φ folgende Gleichung:

φ : 2π = ψ. ■ φ = 2π

U -\- V

SoIl nun erreicht werden, daß bei einem Getriebe der gesamte Zahneingriff immer mindestens gleich^den Breiten eines Zahnes ist, so müssen mindestens so viele Elemente auf einer Welle angeordnet werden, daß die Summe der Eingriffswinkel mindestens gleich 2-π wird, und diese Elemente außerdem gleichmäßig gegeneinander versetzt sein.

Wenn die Forderung gestellt wird, daß die Summe der Eingriffsbreiten der einzelnen Elemente in jeder Stellung gleich der Breite eines Zahnes ist, so müssen so viel Elemente angeordnet werden, als die Zahnbreite υ in der Ganghöhe s enthalten ist. Das ergibt sich aus den in Abb. 2 gezeichneten Abwicklungen von vier] Elementen I-IV, bei denen die Zahnbreite ν ein Viertel der Ganghöhe beträgt und die um den gleichen Winkel gegeneinander versetzt sind. In allen vier Abwicklungen ist die Eingriffsstrecke bei der in Abb. 1 gezeichneten Stellung des Zahnrades eingezeichnet, und in der Abwicklung I sind die Eingriffsstrecken der EIemente II bis IV dünn eingezeichnet. Sie legen sich so aneinander, daß Sich immer die einzelnen Teileingriffe zu einer ganzen Zahnbreite addieren. Es ist unerheblich, ob die Zahnbreite u des Zahrades c gleich, größer oder kleiner als die Zahnbreite υ des Kegelschraubenzahnkranzes ist.

Aus der Abb. 2 ergibt sich auch, warum es besonders günstig ist, die Steigung s konstant zu halten. Die Änderung der Steigung ergibt eine Änderung der Eingriffsstrecke m-n, bei einer Vergrößerung der Eingriffsstrecken ergeben sich aber unnötige Überdeckungen.

In Abb. 3 ist ein Getriebe nach der Erfindung gezeichnet, das aus vier Elementen besteht,, die hintereinander angeordnet sind. Die Breite υ der Zähne des Kegelschraubenzahnkranzes ist ein Viertel der Ganghöhe s, die Elemente sind um 90⁰ gegeneinander versetzt. Die Welle mit den Zahnrädern c ist in Richtung der Mantellinie der Kegel α verschiebbar angeordnet, der Eingriff der Zahnräder c entspricht dem in Abb. 2 gezeigten. Es ist bei diesem Getriebe die Summe der Eingriffsbreiten der einzelnen Elemente in jeder Stellung gleich der Zahnbreite u. Das Übersetzungsverhältnis läßt sich durch Verschiebung der Zahnradwelle zwischen r_x ; r und r%: r verändern, wobei ^₁ der kleinste, r₂ der größte Radius des Kegelschraubenzahnkranzes und r der Radius des Zahnrades c ist.

In Abb. 4 ist ein Getriebe gezeichnet, das go die gleichen kinematischen Verhältnisse wie das Getriebe nach Abb. 3 zeigt. Nur sind hier nach Art einer zweigängigen Schraube je zwei um i8o° versetzte Zahnkränze auf den beiden um go° versetzten Trommeln angeordnet. Demgemäß sind auch nur zwei Zahnräder c erforderlich, da jedes Zahnrad mit den beiden auf der zugehörigen Trommel befindlichen Zahnkränzen in Eingriff kommt.

In Abb. 5 zind zwei Getriebe nach Abb. 4 hintereinandergeschaltet. Hier arbeitet jedes der Zahnräder c mit zwei Kegelschraubenzahnkranztrommeln zusammen. Der Abstand der beiden Trommelachsen bleibt dabei konstant, die Achse der Zahnräder c wird dabei parallel zu sich selbst in Richtung der Mantellinie der Kegel verschoben, um das Übersetzungsverhältnis zu ändern. Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses ist bei dieser Anordnung in den

Grenzen — und — möglich.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Geschwindigkeitswechselgetriebe, bei dem ein Zahnrad entlang einer nach einer Kegelschraubenlinie verlaufenden Zahnung parallel zur Kegelmantelerzeugenden verschoben wird, dadurch, gekennzeichnet, daß auf der einen Welle eine Mehrzahl von nach einer Kegelschraubenlinie verlaufenden Zah- no nungenund auf der anderen parallel zur Kegelmantelerzeugenden verschiebbaren Welle die

   gleiche Anzahl Stirnräder angeordnet ist., derart, daß die Summe der Eingriffszahnbreiten der einzelnen Verzahnungen in jeder Stellung mindestens eine ganze Zahnbreite ergibt.
2. 2. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses mehrere Getriebe hintereinandergeschaltet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen