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Getriebe mit Federreibungskupplung Die Erfindung betrifft ein Getriebe,
das die Einstellung verschiedener Umdrehungsgeschwindigkeiten erlaubt, ohne daß
die im Eingriff stehenden Kupplungsräder aus- und eingerückt zu werden brauchen.
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Es ist eine Federbandreibungskupplung für periodisch umlaufende Wellen
bekannt, die eine beide Wellen vorzugsweise schraubenförmig umschließende, mit einem
Ende an der angetriebenen Welle befestigte Feder enthält, deren Kraftschluß durch
einen dem freien Ende entgegengebrachten Anschlag lösbar ist.
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Erfindungsgemäß wird ein Getriebe mit Federreibungskupplung und ständig
im Eingriff befindlichen Getrieberädern derart ausgeführt, daß nur ein Rad jeder
Schaltstufe auf der Welle befestigt und das andere durch eine entgegen der Drehrichtung
gewundene Schraubenfeder mit ihr reibungsschlüssig gekuppelt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird
die Kupplungsfeder und ihre Elastizität so bemessen, daß bei umlaufendem Getriebe
das angetriebene Rad jeder Schaltstufe vom treibenden Rad allein durch Reibungsschluß
mitgenommen wird.
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Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist jeder Schaltstufe
mit Ausnahme einer je ein ausrückbarer Anschlag im Gehäuse zugeordnet, der zur Ausschaltung
der Kupplungswirkung dem Ende der zugehörigen Feder entgegengestellt werden kann.
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Die für benachbarte, d. h. miteinander im Eingriff stehende Schalträder
verwendeten Schraubenfedern sind dabei im entgegengesetzten Sinne gewunden.
Die
Federn müssen stets so gewunden sein, daß sie beim Antrieb durch das treibende Rad
bzw. durch die Antriebswelle gespannt werden und somit die reibungsschlüssige Verbindung
zwischen dem treibenden und dem getriebenen Rad der betreffenden Schaltstufe herstellen.
Die Verbindung zwischen den beiden Schalträdern kann zwecks Umschaltung des Getriebes
dadurch gelöst werden, daß dem einen Ende der Schraubenfeder ein gehäusefester Anschlag
entgegengebracht wird. Durch die Umdrehung des antreibenden Rades wird die Feder
geöffnet und der Schluß zwischen den beiden Schalträdern aufgehoben.
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Bei dem erfindungsgemäß angegebenen Getriebe stellt sich ohne Einwirkung
des gehäusefesten Anschlages zwangsläufig an der Abtriebswelle die höchste mögliche
Umdrehungsgeschwindigkeit ein.
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Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Figuren erläutert werden.
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Hierbei ist der einfachste Fall eines Getriebes mit zwei verschiedenen
Übersetzungen dargestellt. Fig.1 zeigt ein Getriebe in seitlicher Ansicht mit Schnitt
in Längsrichtung durch die beiden Getriebeachsen.
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Die in bezug auf diese Figur angegebenen Umdrehungsrichtungen beziehen
sich stets auf die in der Figur mit dem Pfeil gekennzeichnete Blickrichtung von
links nach rechts auf das Getriebe.
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Auf der Antriebswelle 1 ist das Antriebsrad 2 starr befestigt, während
das Zwischenrad 3 lose auf dieser Welle aufsitzt. Das Rad 3 kann auch auf einer
getrennten Welle befestigt sein. Die Welle 1 soll sich im Sinn des Uhrzeigers drehen.
Die als Schraubenfeder ausgebildete Kupplungsfeder 4 ist in diesem Fall linksgängig.
Bei einer Rechtsdrehung der Antriebswelle zieht sich die Feder zusammen, da sie
durch die zwischen den Naben der beiden Räder 2 und 3 und der Innenfläche der Feder
4 wirkenden Reibungskräfte an den Naben gehalten wird, und nimmt dabei das Zwischenrad
3 zwangsläufig mit.
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Die zweite Schaltstufe besteht aus der Abtriebswelle 8 mit dem starr
befestigten Abtriebsrad 5 sowie dem lose aufsitzenden Zwischenrad 6 und der rechtsgängigen
Schraubenfeder 7. Wesentlich für die Funktion des Getriebes ist das jeweilige Übersetzungsverhältnis
zwischen den im Eingriff stehenden Schalträdern 2 und 6 bzw. 3 und 5. Gemäß vorliegendem
Beispiel ist dieses Übersetzungsverhältnis für die erstgenannten Räder mit 1 : 1
und für die letztgenannten Räder mit 5 : 1 gewählt. In diesem Fall wird durch das
Schaltrad 3 das mit der Abtriebswelle 8 fest verbundene Abtriebsrad 5 mitgenommen.
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Ebenso wird das Zwischenrad 6 durch das mit der Antriebswelle 1 fest
verbundene Antriebsrad 2 mitgenommen.
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Da die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades 5 infolge der größeren
Übersetzung fünfmal größer ist als die des Rades 6, wird die rechtsgängige Schraubenfeder
7 bei der Relativbewegung der beiden Radnaben gelöst, so daß die beiden Räder 6
und 5 nicht miteinander gekuppelt sind. Es sind also im Arbeitszustand lediglich
die Räder 2, 3 und 5 für die Kraftübertragung von der Welle 1 auf die Welle 8 wirksam.
Dadurch wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 8 bestimmt, deren Umdrehungszahl
sich zur Umdrehungszähl der Antriebswelle 1 im vorliegenden Fall wie 5 : 1 verhält.
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In Fig. 2 ist dasselbe Getriebe dargestellt, wobei dem als Haken 9
ausgebildeten Ende der Feder 4 der gehäusefeste Anschlag 10 entgegengestellt ist.
Hierdurch wird bei der Umdrehung der Antriebsachse 1 die Feder 4 gelöst.
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In diesem Fall wirkt das durch das Antriebsrad 2 angetriebene Zwischenrad
6 derart auf die rechtsgängige Schraubenfeder 7 ein, daß diese gespannt wird und
der Schluß zwischen dem Zwischenrad 6 und dem Abtriebsrad 5 hergestellt wird. Das
auf der Antriebswelle 1 lose aufsitzende Zwischenrad 3 wird in diesem Fall zwar
von dem Abtriebsrad 5 mitgenommen, was aber keinen Einflut auf die Arbeitsweise
des Getriebes hat, da jetzt keine Verbindung zwischen dem Zwischenrad 3 und dem
Antriebsrad 2 besteht. In diesem Fall läuft die Abtriebswelle 8 mit derselben Umdrehungsgeschwindigkeit
wie die Antriebswelle 1, da das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Rädern
2 und 6 mit 1 : 1 festgesetzt ist.
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Wie aus dieser Beschreibung ersichtlich ist, hängt die Wirkungsweise
des Getriebes wesentlich von dem Übersetzungsverhältnis der jeweils miteinander
im Eingriff stehenden, auf den verschiedenen Achsen befindlichen Schalträder ab.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anordnung zweier Kupplungselemente,
wabei lediglich zwei Umdrehungsgeschwindigkeiten einstellbar sind.
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Durch zusätzliche Anbringung weiterer Schaltstufen läßt sich die Zahl
der einstellbaren Umdrehungsgeschwindigkeiten beliebig erhöhen. Um sämtliche möglichen
Umdrehungsgeschwindigkeiten bei mehr als zwei Schaltstufen einstellen zu können,
muß an allen Schaltstufen bis auf eine je ein gehäusefester Anschlag vorgesehen
sein, der jeweils dem Ende der zugehörigen Schraubenfeder entgegengestellt werden
kann. Durch Lösung der verschiedenen Federn in beliebiger Kombination kann dann
jede für das Getriebe mögliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle eingestellt
werden.