DE656500C

DE656500C - Gear drive with radially adjustable ring gear segments

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Publication number: DE656500C
Application number: DEM127202D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-04-15
Filing date: 1934-04-15
Publication date: 1938-02-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe, dessen Übersetzimgsverhältnis durch. Änderung des Teilkreisdurchmessers eines Rades, das aus radial verstellbaren Zahnkranz-Segmenten besteht, veränderlich, ist.The invention relates to a gear transmission, whose transmission ratio by. modification the pitch circle diameter of a wheel made up of radially adjustable ring gear segments exists, is changeable, is.

Bei den bekannten Getrieben dieser Art ist das große Rad als Hohlrad und das Ritzel als Innenrad ausgebildet. Diese Ausführungsform hat den Nachteil, daß die Änderung des Übersetzungsverhältnisses, also des Teilkreis durchmessers des großen Rades, zugleich ein Verschieben des Ritzels senkrecht zu seiner Welle bedingt, was einerseits die Verwendung eines Kardangelenks oder einer biegsamen Welle, anderseits den Einbau eines besonderen Verschiebemechanismus voraussetzt. Außerdem bietet diese Bauart keine Gewähr dafür, daß bei dem Umschalten während des Betriebes nicht zufällig Zahn auf Zahn trifft.In the known transmissions of this type, the large wheel is a ring gear and the pinion designed as an inner wheel. This embodiment has the disadvantage that the change the transmission ratio, i.e. the pitch circle diameter of the large wheel, at the same time a shifting of the pinion perpendicular to its shaft requires, on the one hand, the use a universal joint or a flexible shaft, on the other hand the installation of a special one Moving mechanism assumes. In addition, this design offers no guarantee that when switching during the The company does not meet tooth on tooth by accident.

Auch die Wälzflächen der Zähne lassen sich hier den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen nicht gut anpassen.The rolling surfaces of the teeth can also be adapted to the various gear ratios not adapt well.

Ferner versuchte man schon verschiedentlich, diese Aufgabe mittels Zahnscheiben und axial verschiebbarer Ritzel zu lösen. Hier handelt es sich jedoch um die Anwendungeines anderen Prinzips, das zu vergleichsweisen teuren und verwickelten Konstruktionen führt, bei denen überdies ein unregelmäßiger und daher unruhiger Gang sowie ein schlechterer Wirkungsgrad und teilweise auch erhöhter Raumbedarf in Kauf genommen werden muß.Furthermore, attempts have already been made on various occasions to perform this task using toothed lock washers and axially displaceable pinion to solve. However, this is the application of one another principle, which leads to comparatively expensive and complicated constructions leads, in which, moreover, an irregular and therefore restless gait as well as a poorer degree of efficiency and sometimes also increased space requirements must be accepted.

Schließlich wurden auch schon Reibradgetriebe zu diesem Zweck verwendet. Indes eignen sich diese Getriebe zur Übertragung größerer Leistungen nicht. Zudem weisen sieAfter all, friction gears have also been used for this purpose. However these gears are not suitable for the transmission of greater power. They also show

einen schlechten Wirkungsgrad auf und unterliegen einem raschen Verschleiß.have poor efficiency and are subject to rapid wear.

Diese Mängel der bekannten Getriebe werden durch die Erfindung behoben. Ihr Kennzeichen besteht im wesentlichen darin, daß bei Getrieben, die auf dem eingangs erwähnten Prinzip beruhen, das Zahnrad veränderlichen Teilkreisdurchmessers als Kronrad ausgebildet ist, dem mehrere, z. B. zwei, an ihrem äußeren Ende mit Kegelrad versehene Zahnwalzen, die mittels der Kegelräder gemeinsam auf ein auf der treibenden oder getriebenen Welle sitzendes Kegelrad arbeiten, derart zugeordnet sind, daß stets mindestens eine Zahnwalze mit einem der Zahnkranzsegmante in Eingriff steht.These shortcomings of the known transmissions are remedied by the invention. Your registration number consists essentially in the fact that in the case of transmissions that are based on the aforementioned Based on the principle, the gear wheel of variable pitch circle diameter is designed as a crown wheel is to the several, z. B. two toothed rollers provided at their outer end with bevel gears, which by means of the bevel gears together on one on the driving or driven Working shaft seated bevel gear, are assigned in such a way that there is always at least one Toothed roller is in engagement with one of the ring gear segments.

Das Umschalten während des Betriebes kann durch einen besonderen Fliehkraftregler oder die Fliehkraft der Zahnkranzsegmente selbsttätig erfolgen.Switching during operation can be done using a special centrifugal governor or the centrifugal force of the ring gear segments take place automatically.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigenAn embodiment of the invention is illustrated in the drawing, namely demonstrate

Abb. ι eine Vorderansicht des mehrteiligen Zahnrades,Fig. Ι a front view of the multi-part gear,

Abb. 2 eine Zusammenstellung des Getriebes, teilweise im Schnitt,Fig. 2 a compilation of the transmission, partly in section,

Abb. 3 eine Vorderansicht einer Sperrscheibe des Getriebes undFig. 3 is a front view of a lock washer of the transmission and

Abb. 4 eine weitere Ausführungsform dieser Sperrscheibe.Fig. 4 shows another embodiment of this locking disc.

Das fünfteilige Zahnrad 1 gemäß Abb. 1 besteht aus den Segmenten 2, die in den Führungsschlitzen 3 der Scheibe 4 in radialer Richtung verschiebbar sind. Die Federn 5, deren Charakteristik je nach Bedarf gewählt werden kann, trachten die Segmente 2 in derThe five-part gear 1 according to Fig. 1 consists of the segments 2 in the guide slots 3 of the disc 4 in a radial Direction are shiftable. The springs 5, whose characteristics are chosen as required can be, seek the segments 2 in the

inneren Ausgangsstellung zu halten bzw. sie in diese Stellung zurückzuführen. Der Ringflansch 6 der Scheibe 4 dient zur Begrenzung der äußeren Segmentlage. Im Innern jedes Feder 5 befindet sich, wie Abb. 2 zeigt, ein, radial gerichteter Führungsbolzen 7, der auf der linken Seite zahnstangenartig eine Reihe von Kerben aufweist. In eine dieser Kerben greift der zugehörige Sperrbolzen 9 ein. Eine schwache Feder 9 sucht den Bolzen 8 in der vorderen Endlage zu halten. Auf dem freien Ende jedes Bolzens 8 sitzt ein Laufrad 1 o. Die Sperrbolzen 8 haben die Aufgabe, nur solche Segmentlagen dauernd zuzulassen, bei denen die Segmente 2 entweder einen geschlossenen Zahnkranz bilden (Innenlage) oder um ein Vielfaches der Zahnteilung (Zahn -j- Zahnnut) voneinander entfernt sind. Um außerdem die zeitrichtige Umstellung der Segmente 2 zu sichern, ist die nicht umlaufende Sperrscheibe 11 (vgl. auch Abb. 3) vorgesehen, die senkrecht zur Welle liegt und mehrere sektorartig aneinandergereihte, von der Zahnradebene verschieden weit entfernte Laufflächen besitzt. Die Laufflächen 12 liegen in größerem Abstand vom Zahnrad 1 und geben den Sperrbolzen 8 frei, um an dieser* Stelle, an der das zugehörige Segment nicht in Eingriff steht, gegebenenfalls seine Verschiebung zu ermöglichen, während sich die Laufflächen 13 so nahe am Zahnrad 1 befinden, daß der Bolzen 8 die Kerbe nicht verlassen kann, wodurch das unmittelbar vor dem Eingriff oder im Eingriff stehende Segment eine der Zahnteilung entsprechende Lage einzunehmen ge^ zwungen wird. Zwischen den Flächen 12 und 13 sind die sanft ansteigenden Übergangsflächen 14 vorgesehen, um harte Stöße zu vermeiden. Die beiden Sperrflächen 13 liegen den beiden in bezug auf die Kraftübertragungswelle feststehenden ' Zahnwalzen 15 gegenüber, auf die die Zahnsegmente arbeiten. Die Anordnung der Zahnwalzen ist so getroffen, daß stets mindestens eine Walze in Eingriff mit einem Segment steht. Mit jeder Walze 15 ist ein Kegelrad 16 gekuppelt. Beide Kegelräder übertragen gemeinsam die Kraft auf das auf der Welle 1 }5 sitzende große Kegelrad 18. Die Verbindung der Kegelräder 16 mit den Zahnwalzen 15 ist derart ausgeführt, daß die Kegelräder zwar schneller, aber nicht langsamer als die Zahnwalzen rotieren können. Zu diesem Zweck ist die freilauf artige Mitnehmervorrichtung 19 eingebaut, die im wesentlichen aus einer einseitigen Verzahnung des Kegelrades 16 mit der verschiebbaren Hülse 21 besteht. Die Hülse 21 wird durch die Feder 22 in Richtuing des Kegelrades gedrückt. Die Anzahl der Zähne entspricht der Zähnezahl der Zahnwalze, so daß jederzeit eine der Zahnteilung entsprechende Ruhestellung des Kegelrades 16 gewährleistet ist. Die Wellen der Zahnwalzen und Kegelräder stehen senkrecht zur Welle . ,des Zahnrades ι und sind gleichgerichtet. "4.Ji diese Anordnung ist man jedoch nicht ijb-bedingt gebunden. Vielmehr kann man sie auch so treffen, daß die Wellen der Zahnwalzen und Kegelräder einen kleineren Winkel einschließen. Allerdings muß dann die Sperrscheibe entsprechend ausgebildet werden, damit auch in diesem Falle die Sperrflächen den Zahawalzen gegenüberliegen. Ein Ausfuhrungsbeispiel für eine Winkelstellung der Zahnwalzenwelle von etwa io8° zeigt Abb. 4, bei der die Sperrfläche 23 so groß gewählt ist, daß sie für beide Zahnwalzen ausreicht. Diese Anordnung hat, da die den Sperrbolzen freigebende Fläche 24 einen großen Winkel einschließt, den Vorzug, den Zahnsegmenten des Zahnrades 1 eine größere Umstellzeit zu gewähren. Selbstverständlich, muß auch hier dafür Sorge getragen werden, daß stets mindestens eine Zahnwalze mit einem Zahnkranzsegment in Eingriff steht.inner starting position or to hold them attributed to this position. The annular flange 6 of the disk 4 serves to limit the outer segment position. Inside each Spring 5 is, as Fig. 2 shows, a radially directed guide pin 7, which on the left side has a row of notches like a rack. In one of these notches the associated locking pin 9 engages. A weak spring 9 is looking for the bolt 8 in the to hold the front end position. On the free end of each bolt 8 sits an impeller 1 o. The Locking bolts 8 have the task of permitting only those segment positions in which the segments 2 either form a closed ring gear (inner layer) or around a Multiple of the tooth pitch (tooth -j- tooth groove) are distant from each other. In order to also ensure the correct timed conversion of segments 2 secure, the non-rotating locking disk 11 (see. Also Fig. 3) is provided, which is perpendicular to the shaft and several running surfaces lined up in a sector-like manner and at different distances from the gear plane owns. The treads 12 are at a greater distance from the gear 1 and give the Locking pin 8 free to at this point where the associated segment does not engage stands to enable its displacement, if necessary, while the running surfaces 13 are so close to the gear 1 that the bolt 8 can not leave the notch, whereby the segment immediately before the engagement or in engagement is one of the tooth pitch to take the appropriate position is forced. Between the surfaces 12 and 13, the gently rising transition surfaces 14 are provided in order to withstand hard impacts avoid. The two locking surfaces 13 are the two with respect to the power transmission shaft fixed 'toothed rollers 15 opposite, on which the toothed segments work. The arrangement of the toothed rollers is such that at least one roller is always in engagement with a segment. With a bevel gear 16 is coupled to each roller 15. Both bevel gears jointly transmit the force to the large one sitting on the shaft 1} 5 Bevel gear 18. The connection of the bevel gears 16 with the toothed rollers 15 is designed in such a way that that the bevel gears are faster but not slower than the toothed rollers can rotate. For this purpose, the freewheel-like driver device 19 is installed, which essentially consists of a one-sided toothing of the bevel gear 16 with the displaceable Sleeve 21 is made. The sleeve 21 is in the direction of the spring 22 Pressed bevel gear. The number of teeth corresponds to the number of teeth on the toothed roller, see above that at any time a rest position of the bevel gear 16 corresponding to the tooth pitch is guaranteed is. The shafts of the toothed rollers and bevel gears are perpendicular to the shaft . , the gear ι and are rectified. "4.Ji this arrangement, however, is not one ijb-bound. Rather, you can also meet so that the shafts of the toothed rollers and bevel gears have a smaller angle lock in. However, the locking disk must then be designed accordingly so that in this case too, the blocking surfaces are opposite the toothed rollers. An exemplary embodiment Fig. 4 shows for an angular position of the splined roller shaft of approx. in which the blocking surface 23 is chosen so large that it is sufficient for both toothed rollers. This arrangement has, since the surface 24 releasing the locking bolt, a large angle includes the advantage that the toothed segments of the gear 1 have a longer changeover time grant. Of course, care must be taken that always at least a toothed roller is in engagement with a ring gear segment.

Der Vorgang der Selbstregulierung des Übersetzungsverhältnisses spielt sich wie folgt ab: Bei ruhender Welle werden die Zahnsegmente 2 dtirch die Federn 5 in der Innenlage gehalten. Beginnt nun der Motor zu laufen, so suchen 'die Zahnsegmente, infolge der auf sie wirkenden Fliehkraft, nach außen zu rücken, werden aber zunächst durch die Federn S daran gehiifdert. Sobald die Fliehkraft größer ist als die Gegenkraft der Federn, sind die Voraussetzungen für die Verschiebung der Zahnsegmente gegeben. Dieser Vorgang kann aber nur in einem Zeitpunkt erfolgen, in dem das fragliche Segment nicht im Eingriff mit der Zahnwalze steht, also der Sperrbolzen 8 aus der Kerbe herausgeschoben werden kann. Kurz vor dem Eingriff des Zahnsegmentes in die Zahnwalze wird durch die Sperrfläche 13 der Sperrb.olzen in die nächste Kerbe gedrückt und dadurch eine einen einwandfreien Eingriff der Zähne gewährleistende Lage des Segmentes erzwungen. Auf diese Weise rückt ein Segment nach dem anderen in die nächste Stellung, wodurch das Übersetzungsverhältnis in dem gewünschten no Sinne geändert wird. Erhöht man die Drehzahl weiter, so rücken die Segmente immer mehr nach außen und gelangen schließlich in die Endlage. Zwischen den einzelnen Zahinsegmenten befinden sich nun größere Lücben, die aber den Betrieb nicht stören, da die Anordnung der Zahnwalzen so getroffen ist, daß stets mindestens ein Walzenrad im Eingriff mit einem Segment steht. Das eine Lücke passierende Kegelrad dreht sich mit der gleichen Umdrehungszahl weiter wie das im Eingriff stehende Kegelrad, da die beiden Kegel-The process of self-regulation of the gear ratio plays out like follows from: When the shaft is at rest, the toothed segments 2 by the springs 5 are in the Inner layer held. If the engine now starts to run, the toothed segments search as a result the centrifugal force acting on them to move outwards, but are initially through the springs S help it. As soon as the Centrifugal force is greater than the counterforce of the springs, are the prerequisites for the displacement of the tooth segments given. This process can only occur at one point in time take place in which the segment in question is not in engagement with the toothed roller, so the Locking pin 8 can be pushed out of the notch. Shortly before the intervention of the Toothed segment in the toothed roller is through the locking surface 13 of the locking bolt in the next notch pressed and thereby ensuring a perfect engagement of the teeth Position of the segment forced. In this way, one segment at a time moves to the next position, whereby the Gear ratio is changed in the desired no sense. If you increase the speed further, the segments move more and more outwards and finally arrive in the end position. There are now larger gaps between the individual tooth segments, but which do not interfere with the operation, since the arrangement of the toothed rollers is made so that at least one roller wheel is always in engagement with a segment. That one gap Passing bevel gear continues to rotate at the same number of revolutions as the one in mesh stationary bevel gear, as the two bevel

räder 16 über das große Kegelrad 18 miteinander gekuppelt sind, so daß ein ordnungsgemäßer Eingriff mit den nächsten Segmenten gesichert ist. Die Vergrößerung des Ab-Standes der Zahnsegmente von der Welle wirkt so, als ob die Zähnezahl vergrößert würde.wheels 16 are coupled to one another via the large bevel gear 18, so that proper engagement with the next segments is ensured. The increase in the distance between the tooth segments and the shaft acts as if the number of teeth was increased.

Bei dem Verschieben der Segmente kann der Fall eintreten, daß gleichzeitig zwei Segmente, die verschiedene Abstände von der Welle besitzen, mit den Zahnwalzen, in Eingriff kommen. Da nun auch die Umdrehungszahl der Zahnwalzen verschieden wird, muß eine starre Verbindung der Kegelräder i6 mit den Zahnwalzen 15 vermieden werden, denn diesen Kegelrädern wird durch das gemeinsame große Kegelrad 18 ein synchron er Lauf aufgezwungen. Aus diesem Grunde ist die bereits beschriebene, freilauf artige Mitnehmervorrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, daß das Kegelrad der langsamer laufenden Walze gegenüber dieser so lange voreilt, bis ein Segment gleicher Stufenlage zum Eingriff kommt.When moving the segments, it can happen that two segments, which have different distances from the shaft, with the toothed rollers, in engagement come. Since now the number of revolutions of the toothed rollers is different, a rigid connection of the bevel gears must be with i6 the toothed rollers 15 are avoided, because these bevel gears is through the common large bevel gear 18 imposed a synchronous run. Because of this, it is already described, freewheel-like driver device provided, which makes it possible that the bevel gear of the slower running roller leads this so long until a segment of the same step position comes into play.

Setzt man die Drehzahl des Motors herab, so wiederholt sich der ganze Vorgang in umgekehrter Folge.If the speed of the motor is reduced, the whole process is repeated in reverse Episode.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß das mehrteilige Zahnrad auf der Motorseite sitzt. Das Getriebe kann aber' auch so gebaut werden, daß das Zahnrad auf der Radseite des Fahrzeuges liegt. Allerdings läßt sich in diesem Falle die Fliehkraft der Zahnkranzsegmente nicht zum selbsttätigen Regulieren des Übersetzungsverhältnisses verwenden, da die Vergrößerung des Zahnabstandes von der Welle in dieser Lage nicht eine Erhöhung, sondern eine Herabsetzung der Raddrehzahl zur Folge hätte. Man muß deshalb ein anderes Hilfsmittel, z. B. einen besonderen Fliehkraftregler, einbauen, der bei Erhöhung der Drehzahl die Segmente nach innen verschiebt, also den Teilkreis des Zahnrades verkleinert.In the embodiment described, it is assumed that the multi-part gear sits on the engine side. The gearbox can also be built in such a way that the Gear is on the wheel side of the vehicle. However, in this case Do not use the centrifugal force of the ring gear segments to automatically regulate the transmission ratio, as the enlargement the tooth distance from the shaft in this position is not an increase, but an Reduction of the wheel speed would result. One must therefore use another aid, z. B. install a special governor, which when the speed increases Moves segments inwards, i.e. reduces the pitch circle of the gearwheel.

Für die Zähne des Zahnrades nach Abb. 1 wird eine solche Form gewählt, daß in allen Stufenlagen der Segmente eine normale Wälzfläche vorhanden ist. Dadurch erhält man die linsenförmige Grundrißform gemäß dieser Abbildung. Gegebenenfalls kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß sich die Wälzflächen der einzelnen Stufen nach Art von gebrochenen Flächen aneinanderreihen.For the teeth of the gear according to Fig. 1, such a shape is chosen that in all Step positions of the segments a normal rolling surface is available. This gives you the Lenticular plan shape according to this figure. If necessary, the arrangement can also be made in such a way that the rolling surfaces of the individual stages according to Art string together of broken surfaces.

Claims

Claim ε:

ι. Gear transmission, its transmission ratio by changing the pitch circle diameter of one consisting of radially adjustable ring gear segments The wheel is variable, characterized in that the gear wheel variable pitch circle diameter s is designed as a crown wheel (1) is to the several, z. B. two, toothed rollers (15), each by means of one their outer end attached bevel gear (16) together on one on the driving or driven shaft seated bevel gear (18) work, assigned in such a way are that there is always at least one roller in engagement with a segment stands.

2. Gear transmission according to claim 1, characterized by a radial Guide slots (3) for the segments (2) provided disc (4) and also used to guide the segments rack-like, with locking pin (8) cooperating guide pins (7), the teeth (notches) of which are arranged in this way are that the locking pin by engaging in a notch only such permanent positions allow the segments in which a perfect engagement of the toothed rollers (15) is guaranteed.

3. gear transmission naqh claim 1 and 2, characterized by a resting Lock washer (11) with different heights Running surfaces (12, 13) for the locking pins, one of which (13) the toothed rollers (15) are arranged opposite and so close to the gear (1) that the locking pin the notches of the guide pins, can not leave, while the other (12) so far away from the gear are that the locking bolts can release the segments to move.

4. Gear transmission according to claim 1 to 3, characterized by a freewheel-like Driving device (19) between the toothed roller (15) and bevel gear (16) installed and designed in such a way that both only in the direction of rotation of the power transmission are rigidly coupled.

5. Gear transmission according to claim 1 to 4, characterized in that the Moving the segments (2) takes place automatically by a centrifugal regulator or by utilizing the centrifugal force of the segments.

6. Gear transmission according to claim 1 no to 5, characterized by springs (5) which maintain or bring about the starting position of the segments (2) strive.

1 sheet of drawings