DE632462C - Umlaufraederwechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufräderwechselgetriebe, bei dem die Antriebswelle einen in seiner Exzentrizität einstellbaren Kurbelzapfen mit einem frei drehbaren Abwälzrad trägt. Dieses Abwälzrad wälzt sich auf einem undrehbaren, aber in seinem Durchmesser veränderlichen Innenzahnkranz (Abwälzbahn) ab. Auf diese Weise wird die Drehbewegung auf die zur Antriebswelle gleichachsigen Abtriebswelle übertragen. Bei den bekannten Übersetzungsgetrieben dieser Art besteht die Abwälzbahn aus einer Kette, an der sich ein von der Kurbel mitgenommenes Kettenrad abwälzt. Abgesehen davon, daß derartige Getriebe zur Übertragung großer Kräfte wenig geeignet sind, gestattet dieses Getriebe keine stufenlose Regelung bis Null. Hierdurch ist es auch nicht möglich, bei entsprechender Verstellung einen stufenlosen Übergang von Vorwärts- . auf Rückwärtsgang zu ermöglichen. Gerade aber derartige Getriebe sind für den Werkzeugmaschinenbau und insbesondere auch für den Kraftfahrzeugbau von Bedeutung.

Gemäß der Erfindung werden die Nachteile der genannten Übersetzungsgetriebe beseitigt, und zwar geschieht es dadurch, daß das Abwälzrad in an sich bekannter Weise mit verschiebbaren Lamellen versehen ist, die in zahnradartige Lücken oder Vertiefungen der undrehbaren Abwälzbahn eingreifen. Weiter besteht gemäß der Erfindung die Abwälzbahn aus radial verschiebbaren Radkranzsegmenten, die durch eine auf einer der Anschlußwellen undrehbar befestigten, aber verschiebbaren Kurvenbahn derartig zwangsläufig gesteuert werden, daß sie mit dem Abwälzrad nacheinander in Eingriff kommen. Zur Steuerung dient eine drehbare Steuerscheibe, die im einzelnen aus zwei um einen Zwischenraum gegeneinander versetzten Zahnsegmenten besteht. Die Segmente greifen an zwei gegenüberliegenden Seiten in ein Kegelrad ein, das zur Übersetzungsänderung über ein Gestänge eine die Kurvenbahn tragende Muffe axial verschiebt. Weiter ist an der Steuerungsscheibe ein drittes Segment vorhanden, das eine Kurvennut besitzt, deren Steuerung dem Zwischenraum gegenüberliegt und in die ein ein Wendegetriebe umsteuerndes Gestänge o. dgl. eingreift. Will man nun die Teilkreise der Abwälzbahn verändern, so geschieht dies durch die radiale Verstellung der Segmente. Werden die Segmente nach außen bewegt, so entsteht an den jeweiligen Enden der Segmente eine in entsprechendem Maße größer werdende Lücke. An dieser Stelle ist somit die Zahnteilung der Abwälzbahn entsprechend der radialen Verstellung der Segmente veränderlich. Dies ist aber unbedenklich, da sich die Lamellen einer breiteren Zahnlücke anpassen.

Um die Einstellung einer Kurbelexzentrizität von Null zu ermöglichen, sind die Segmente bei Kurbelexzentrizitäten, die kleiner als die jeweilige Zahntiefe sind, während der Umdrehung dauernd in radialer Bewegung, und zwar wird von den radial be-

vreglichen, nacheinander, „eingreifenden Seg- | 20, um deren Bolzen 21 Doppelhebel 22 dreh-

menten stets das;-der^:Kurbel·zugekehrte Segment nach dem jeweiligen Teilkreis ZU₁ bewegt, während, die übrigen der Kurbel bar lagern, deren mit Rollen 23 versehene ,Arme in der Kurvenbahn 6 des Kurven- ||uckes gleiten. Die anderen Arme sind mit

5 gekehrten Segmente radial nach außen ybrii^l^sbeln 24 versehen, in die Führungsstifte 25 Teilkreis entfernt werden. Hierdurch wir$j|!l|tiigreifen, die an Radkranzsegmenten 26 bis

vermieden, daß bei kleinerer Kurbelexzentrizität als die Zahntiefe das Lamellenrad mehr als 180° von den Segmenten umfaßt 10. und hierdurch blockiert wird.

Die als Getriebebremse wirkende Blockierung tritt lediglich für den Fall ein, daß die Kurbelexzentrizität gleich Null ist. In diesem Fall haben die Kurbelzapfen und Antriebswelle die gleiche Mittellinie, d. h. der Kurbelzapfen dreht sich lose im Übertragungsrad, das infolge seines Eingriffes mit einem Zahnsegment feststeht. Die Umdrehung des Übertragungsrades wird durch geeignete Mittel auf die Abtriebswelle übertragen.

Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen

Abb. ι das Getriebe im Längsschnitt C-D nach Abb. 2,

Abb. 2 das Getriebe im Querschnitt A-B nach Abb. i,

Abb. 3 Teilansicht von Steuerhebel und Steuerscheibe,

Abb. 4 zwei Zahnsegmente in der Abwicklung,

Abb. 5 und 6 Teilansicht des verstellbaren Vorgeleges zwischen Ubertragungsrad und Abtriebswelle in Maximal- und Nullstellung. Abb. 7 und 8 Teilansicht von Antriebswelle mit Kurvenstück, Kulisse und Kulissenführung in zwei Stellungen.

Im Getriebegehäuse 1 ist drehbar ein Kurvenstück 2 gelagert, durch das die Antriebswelle 3 hindurchführt. Das Kurvenstück ist mit der Welle durch eine Gleitfeder 4 verbunden, die ein Verschieben des Kurvenstückes auf der Welle in axialer Richtung gestattet. Am äußeren Ende des Kurvenstückes befindet sich eine Ringnut 5, am inneren Ende ist eine Kurvenbahn 6 vorgesehen. Die Antriebswelle 3· endet in einer Kulissenführung J, in der eine Kulisse 8 mit angedrehtem Bolzen 9 verschiebbar lagert.

Am Kurvenstück 2 sind mittels Bolzen 18, 19 Hebel 16, 17 angelenkt, die an Hebel 11, 12 angreifen. Diese zu beiden Seiten der . Kulissenführung 7 angeordneten Hebel besitzen an ihrem einen Ende Stifte 13, die in Nuten 14 der Kulissenführung 7 eingreifen. Die freien Enden der Hebel 11, 12 sind an der in der Kulissenführung gleitbar gelagerten Kulisse 8 angelenkt mittels Bolzens 10.

Im Getriebegehäuse i befinden sich Augen ■'31 befestigt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs mit Führungsbolzen 32 versehene Radkranzsegmente 26 bis 31 vorgesehen, die radial verschiebbar in bezug auf die Antriebswelle 3 im Getriebegehäuse lagern und zwangsläufig durch die Kurve 6 in bzw. außer Eingriff mit einem Abwälzrad 33^r gebracht werden. Zweckmäßigerweise überdecken sich die Enden der Radkranzsegmente.

Das Abwälzrad 33, dessen Lamellen 34 in die Zahnlücken 35, Kerben o. dgl. der Radkranzsegmente eingreifen, sitzt lose drehbar auf Bolzen 9. Es besteht aus zwei geteilten Radscheiben 36, 37, von denen die eine, 37, einen hülsenartigen Ansatz 38· hat. Zwischen den Radscheiben sitzt fest auf dem Bolzen 9 eine Kurvenscheibe 39. Die Radscheiben sind am Ende umgebogen und mit radialen Schlitzen versehen, in denen die Schäfte 41 der Lamellen 34 gleiten. An den Scheibenrändern sind Federn vorgesehen, die an die Köpfe der Lamellen 34 angreifen und diese nach außen drücken. Die gleiche Aufgabe hat die zwischen den Radscheiben angeordnete Kurvenscheibe 39, welche die durch die Radkranzsegmente eingedrückten Lamellen zwangsläufig wieder nach außen bewegt.

An der Außenwand des Gehäuses 1 ist um einen Bolzen 45 (Abb. 1 und 3) ein Steuerhebel 36 drehbar angeordnet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Steuerscheibe 47 ein Stück bildet. An der Seite der Scheibe sind mit Zahnsegmenten 48, 49 versehene Arme 50, 51 angeordnet, die derartig versetzt sind, daß jeweilig nur ein Segment mit einem Kegelrad 52 zum Eingriff gelangt. Zwischen beiden Segmenten ist ein Zwischenraum 53 vorgesehen, der ein Verdrehen des Steuerhebels und somit der Steuerscheibe 47 ■ gestattet, ohne daß ein Verdrehen des Kegelrades 5² erfolgt. Das Kegelrad sitzt auf einer in einem Lagerarm 43 drehbaren Welle 54, an deren Ende ein Muttergewinde 55 befestigt ist. In das Muttergewinde greift ein Gewindestück 56, an dem ein Arm 57 befestigt ist. Am Arm ist ein Zapfen 58 befestigt, an dem ein Doppelhebel 59 angelenkt ist, defssen freier, mit Rolle 60 versehener Arm 61 in die Ringnut 5 des Kurvenstückes 2 eingreift. Doppelhebel 59 ruht schwenkbar im Bolzen 62 im Lagerauge 63.

Die andere Seite des Steuerhebels 47 ist mit einer Kurvennut 65 versehen, deren Steigung 66 dem Zwischenraum 53 gegenüber-

liegt. In die Kurvenbahn greift Stift 67 eines Hebels 68, an dessen Zapfen 69 ein Doppelhebel 70 angelenkt ist. Der Doppelhebel, dessen freier Arm 71 drehbar um Zapfen 72 mit einem Ring 73 verbunden ist, ruht schwenkbar um Bolzen 74 im Lagerauge 75". Der Ring 73 ist durch Halter 76 mit einem Scheibenring Tj starr verbunden, der lose auf der Abtriebswelle 78 ruht. Der Scheibenring greift in eine Ringnut einer Kupplungsbüchse 93 ein und bewirkt bei Betätigung deren axiale Verschiebung. Die Abtriebswelle ist im Getriebegehäuse derartig gelagert, daß ihre Mittellinie mit derjenigen der Antriebswelle zusammenfällt.

Auf der Abtriebswelle 78 sind lose drehbar Hebel 79, 80 angeordnet, in denen eine Vorgelegewelle 81 gelagert ist. Diese Welle ist mit einem Bund 82 mit Zähnen 83 versehen, die mit einem Stirnrad 84 kämmen. Das Stirnrad ist auf der als Büchse 38 ausgebildeten Radscheibe 37 fest aufgezogen. Der Bund 82 der Vorgelegewelle 81 endet in einem Zapfen 85, um den ein um Büchse 38 lose drehbarer Hebel 86 schwenkbar lagert. Auf der Abtriebswelle 78 ist ein Stirnrad 87 aufgekeilt, das über ein Zwischenrad 88 mit einem Gegenrad 89 kämmt. Das Zwischenrad ist um einen Bolzen 90 drehbar gelagert, der an den Hebeln 79, 80 befestigt ist und diesen gleichzeitig als Versteifung dient·. Gegenrad 89 ist auf eine auf der Vorgelegewelle 81 lose drehbaren Büchse 91 fest aufgezogen, deren eines Ende mit Klauen ga versehen ist.

Auf dem freien Ende der Vorgelege welle 81 sitzt eine Kupplungsbüchse 93, die durch eine Gleitfeder 94 mit der Welle 81 verbunden ist und ein Verschieben der Büchse 93 in axialer Richtung gestattet. Auf der Kupplungsbüchse 93 ist lose drehbar eine zweite mit Klauen 95 versehene Büchse 96 gelagert, auf die ein Stirnrad 97 fest aufgezogen ist, das mit einem auf der Abtriebswelle 78 aufgekeilten Gegenrad 98 kämmt. Die Büchse 96 ist mit einem Kupplungskranz versehen, dessen doppelseitige Klauen 99, 100 je nach Verschiebung der Büchse in der einen oder anderen Richtung eine Kupplung der mit Klauen versehenen Stirnräder 89 bzw. 97 bewirkt.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende: Angenommen, das Getriebe stehe still und der Steuerhebel beimde sich in Stellung I (Abb. 3), Gewindestück 56 ist dann angezogen, wodurch der freie Arm 61 des Doppelhebels das Kurvenstück 2 nach außen preßt. Die durch das Kurvenstück gesteuerten Radkranzsegmente befinden sich in ihrer Kleinststellung (Abb. 2), Segmente 26 Und 27 im Eingriff mit Übertragungsrad 33, Segmente 28 bis 31 außer Eingriff. Die Mittellinie des Bolzens 9 und die Drehachse der Antriebswelle 3 fallen zusammen, der Kurbelkreisdurchmesser beträgt Null, Bolzen 9 dreht sich im Rad 33, ohne dieses zu bewegen. Die Teilkreise von Übertragungsrad 33 und den im Eingriff stehenden Radkranzsegmenten 26, 27 fallen zusammen, die Getriebebremse ist eingeschaltet (vgl. Abb. i, 6, 7).

Durch Bewegen des Steuerhebels 46 von I nach II kommt Zahnsegment 48 in Eingriff mit Kegelrad 52, Kurvenstück 2 schiebt sich nach innen und bewirkt hierdurch eine Vergrößerung des Kurbelkreisdurchmessers des Übertragungsrades 33 und der Teilkreisdurchmesser der Radkranzsegmente. Je größer die Kreisdurchmesser werden, desto kleiner wird das Untersetzungsverhältnis des Getriebes, bis es bei Stellung II (Abb. 3) seine Größtstellung erreicht hat. (Vgl. Abb. 2, Größtstellung der Radkranzsegmente 29' im Eingriff, 30' außer Eingriff.)

Durch Verschieben des Kurvenstückes 2 in Richtung auf die Kulissenführung 7 wird über die Hebel 16, 17 ein Druck auf die Hebel 11, 12 ausgeübt. Da diese mit ihren Stiften 13 in der ansteigenden Nut 14 geführt sind (vgl. Abb. 1 und 7), so werden diese Hebel und gleichzeitig die an diese angelenkte Kulisse 8 gehoben, d. h. radial nach außen bewegt. Die Kulisse erhält somit eine größere Exzentrizität, und der Kurbelzapfen 9 beschreibt einen größeren Kurbelkreis.

Ist die Verschiebung nun so weit vor sich gegangen, daß die Stifte 13 an den Hebeln 11, 12 das Ende der Steigung der Nut 14 erreicht haben (vgl. Abb. 8); wird aber durch weiteres Verdrehen des Steuerhebels 46 von II nach III die Verschiebung des Kurven-Stückes 2 weitergetrieben, so werden sich die Winkelhebel 22 und damit die Segmente weiterhin auch nach außen bewegen. Die Bolzen 13 gleiten aber nunmehr in dem zur Antriebswelle parallelen Teil 15 der Nut 14, wodurch eine weitere radiale Verschiebung der Kulisse nicht mehr eintritt. Hierdurch kommen die Zähne der Segmente außer Eingriff mit dem Lamellenrad, d. h. der Freilauf ist erreicht. Entfernt man das Kurvenstück 2 von der Kulissenführung 7, so tritt der umgekehrte Vorgang ein, d. h. es erfolgt eine kleinere Übersetzung des Getriebes.

Beim Abtrieb handelt es sich darum, die Drehbewegung einer sich um die eigene Achse drehenden Welle, deren Mittelpunkt während der Drehung selbst einen kreisförmigen Weg beschreibt, auf die festgelagerte Welle 78 zu übertragen. Dies geschieht mittels eines Vorgeleges, dessen Vorgelegeräder an den Armen eines scherenartig ausgebildeten Kniegelenkes angeordnet sind, während sich die Vorgelege-

welle in dem Gelenk,, selbst befindet (vgl. Abb. 5 und 6). Auf Welle 9 sitzt ein Hebel 86, der in seinem "anderen Hebelpunkt eine Vorgelegewelle 81 trägt. Diese Vorgelegewelle dreht sich ihrerseits gleichzeitig mit der von Zapfen 9 erzeugten Drehung des Hebels 86, die dieser wiederum auf die ortsfest gelagerte Welle 78 überträgt. Ist der Kurbel-. halbmesser Null, so haben Kurbelzapfen 9 und Abtriebswelle 78 die gleiche Mittelachse (vgl. Abb. 6). In der Stellung Abb. 5 entspricht der Abstand der Mittelachsen von 9 und 78 der jeweils eingestellten Kurbellänge. Während der Stellung IH-I befinden sich die Klauen 100 des Kupplungskranzes mit den Klauen 95 der Büchse 96 im Eingriff. Die¹ Bewegung des Rades 33 überträgt sich über die Stirnräder 84 und 83 auf die Vorgelegewelle 81, auf der die längs verschiebbare Kupplungsbüchse 93 aufgekeilt ist. Da diese in Stellung III-I (Abb. 1 und 3) mit Stirnrad 97 gekuppelt ist, wird die Kraft über Gegenrad 98 auf die Abtriebswelle 78 unmittelbar übertragen (Rückwärtsgang). Bewegt man den Steuerhebel 46 von I-I', so gleitet der Zapfen 67 in der Steigung 66 der Kurvennut 65 (Abb. 3), bewirkt hierdurch ein Verschieben der Kupplungsbüchse • 93 und ein Eingreifen der Klauen 99 in die Klauen 92 der Büchse 91. Hierdurch wird die Kraft von der Vorgelegewelle 81 über die Zahnräder 89, 88, 87 auf die Abtriebswelle 78 übertragen, die infolge der Zwischenschaltung von Rad 88 einen mittelbaren Antrieb erhält (Vorwärtsgang).

Das Arbeiten des Getriebes beim Schalten

des Steuerhebels von Γ-ΙΙΓ ist dasselbe wie beim Vorwärtsgang, nur daß an Stelle des Zahnsegmentes 48 das Segment 49 mit Kegelrad 52 im Eingriff steht.

Die Umschaltung vom Vorwärts- auf den Rückwärtsgang und umgekehrt erfolgt innerhalb der Stellung I-I'. Während dieser Zeit bleibt das Getriebe außer Tätigkeit, da infolge der Anordnung eines Zwischenraumes 53 (Abb. 3) an der Steuerscheibe das Kegelrad 52 mit keinem der Zahnsegmente 48 bzw. 49 kämmt, sondern trotz Bewegung des Steuerhebels stillsteht. Da die Steigung der Nut 65 sich nur an der dem Zwischenraum 53 gegenüberliegenden Stelle 66 befindet, so erfolgt die Vor- in Rückwärtsschaltung nur während des Stillstandes des Getriebes.

Durch schnelles oder langsames Zurückschalten des Steuerhebels von der Größtstellung bis Null erzielt man eine mehr oder weniger starke Bremswirkung. Durch Zwischenschaltung eines selbstsperrenden Gewindestückes 56 mit Mutter 5.5 in die Steuerungsorgane für das Kurvenstück.2 ist ein unfreiwilliges selbsttätiges Verstellen der einmal eingestellten Teilkreisdurchmesser auch bei Übertragung von sehr großen Kräften ausgeschlossen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Umlauf räderwechselgetriebe, bei dem die Antriebswelle einen in seiner Exzentrizität einstellbaren Kurbelzapfen mit einem frei drehbaren Abwälzrad trägt, das sich auf einem undrehbaren, aber in seinem Durchmesser veränderlichen Innenzahnkranz (Abwälzbahn) abwälzt und dessen Drehbewegung auf die zur Antriebswelle gleichachsige Abtriebswelle übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwälzrad (3.3) in an sich bekannter Weise mit verschiebbaren Lamellen (34) versehen ist, die in zahnradartige Lücken oder Vertiefungen (35) der undrehbaren Abwälzbahn eingreifen, und daß die Abwälzbahn aus radial verschiebbaren Radkranzsegmenten (26 bis 31) besteht, die durch eine auf einer der Anschlußwellen undrehbar befestigten, aber verschiebbaren Kurvenbahn (6) zwangsläufig derart gesteuert werden, daß sie mit dem Abwälzrad (33) nacheinander in Eingriff kommen.
2. 2. Umlaufräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Radkranzsegmente (26 bis 31) sich überdecken.
3. 3. Umlauf räderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Radkranzsegmente (26 bis 31) eingedrückten Lamellen (34) durch eine Kurvenscheibe (39) zwangsläufig in ihrer Ausgangsstellung verschoben werden.
4. 4. Umlaufräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des Leerlaufs sämtliche Radkranzsegmente (26 bis 31) durch Längsverschieben der die Kurvenbahn (6) tragenden Muffe (2) so weit radial auswärts verschiebbar sind, daß sie mit dem Abwälzrad (33), dessen Kurbelzapfenradius auf dem .letzten Teil der Auswärtsverschiebung der Radkranzseg- 1x0 mente (26 bis 31) infolge des Verlaufs der den Kurbelradius bestimmenden Steuernut (15) nicht mehr vergrößert wird, außer Eingriff gebracht werden können.
5. 5. Umlauf räderwechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine drehbare Steuerungsscheibe (47, 50, 51), die im einzelnen aus zwei um einen Zwischenraum (53) gegeneinander versetzten Zahnsegmenten (48, 49) besteht, die an zwei gegenüberliegenden

   Seiten in ein Kegelrad (52) eingreifen, das zur Übersetzungsänderung über ein Gestänge (54 bis 63) eine die Kurvenbahn (6) tragende Muffe (2) axial verschiebt, und aus einem dritten Segment

   (47) mit einer Kurvennut (65) besteht, deren Steigung (66) dem Zwischenraum (53) gegenüberliegt und in die ein ein Wendegetriebe umsteuerndes Gestänge '- (67 bis Jj) eingreift.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen