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Kettenradgetriebe Die Erfindung betrifft ein Kettenradgetriebe mit
Kettenrädern, die mit radial stufenlos verschiebbaren Kettenzähnen versehen sind.
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Es sind bereits Getriebe mit Kettenradpaaren bekanntgeworden, deren
Kettenräder mit einer Anzahl in radialer Richtung stufenlos verschiebbarer Kettenzähne
versehen sind, die in eine die beiden einander zugeordneten Kettenräder umschlingende
Kette zur Übertragung des Drehmomentes von dem einen Kettenrad auf das andere Kettenrad
eingreifen. Je nach dem gewünschten Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Kettenrädern
werden die Kettenzähne des einen Kettenrades radial nach außen und die Kettenzähne
des anderen Kettenrades im gleichen Ausmaß radial gegen die das Kettenrad tragende
Welle verschoben, so daß sich die Durchmesser der von den Kettenzähnen gebildeten
Zahnkränze je nach der Richtung der Verschiebung der Kettenzähne vergrößern oder
verkleinern.
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Die radiale Verschiebung dieser Kettenzähne erfolgt dabei im allgemeinen
mittels mindestens zweier auf je einer der beiden Kettenradwellen axial verschiebbar
angeordneter Kegelscheiben od. dgl. Bei der durch die Betätigung eines gemeinsamen,
die Kegelscheiben miteinander kuppelnden Hebels
bewirkten axialen
Verschiebung dieser Kegelscheiben dringt die eine Kegelscheibe zwischen die kranzförmig
angeordneten Kettenzähne ein und drückt die Kettenzähne mit ihrer kegeligen Mantelfläche
in radialer Richtung nach außen, während die andere Kegelscheibe zwischen den Kettenzähnen
herausgezogen wird und die Kettenzähne freigibt, so daß diese unter der von der
Kette auf sie ausgeübten Kraft gegen die Welle zurückgleiten.
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Eine ähnliche Ausführungsform ist statt mit einem solchen Kegelscheibenpaar
mit einer Anzahl in gleicher Weise auf den Kettenradwellen axial verschiebbarer,
auf die Kettenzähne wirkender Keilstücke ausgestattet, deren den Kettenzähnen zugewandte
Keilflächen entsprechend der kegeligen Mantelfläche der Kegelscheiben ein Verschieben
der Kettenzähne verursachen.
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Durch diese Verschiebung der Kettenzähne in radialer Richtung ergibt
sich die Schwierigkeit, daß je nach der Größe des Durchmessers des von den Kettenzähnen
gebildeten Zahnkranzes dessen Zahnteilung nicht immer genau mit der gleichbleibenden
Teilung der Kette übereinstimmt. Damit trotzdem stets ein einwandfreier Eingriff
der Kettenzähne zwischen die Glieder der Kette gewährleistet ist, sind die Kettenzähne
beschränkt schwenkbar um eine zu der Kettenradachse parallele Achse gelagert.
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Bei anderen Ausführungsarten ist man zur Behebung dieser Schwierigkeit
dazu übergegangen, statt derartiger beschränkt schwenkbarer Kettenzähne kleine Ritzel
zu vorwenden, die an ebenfalls in radialer Richtung verschiebbaren Führungsschlitten
od. dgl. angeordnet und nach Eingreifen zwischen die Kettenglieder in ihrer Drehrichtung
gehemmt sind.
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Diese Art Kettenradgetriebe sind aber insofern nachteilig, als infolge
der Zwischenschaltung eines Kettenradpaares die angetriebene Welle des Getriebes
gegenüber der treibenden Welle versetzt angeordnet und ein einfaches Zwischenschalten
des Getriebes in einen gleichachsigen Wellenzug nicht möglich ist. Darüber hinaus
ist bei dieser Art Kettenradgetriebe höchstens ein Regelungsbereich bis zu I :8
zu erzielen, der bei besonderen Verhältnissen oftmals nicht ausreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kettenradgetriebe zu
schaffen, bei dem sowohl die oben angeführten konstruktiven Schwierigkeiten vermieden
sind als auch ein größerer Regelungsbereich vorgesehen ist.
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Diese Aufgabe wurde gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die treibende
und getriebene Welle gleichachsig angeordnet, auf diesen je ein Kettenrad und auf
einer parallel dazu angeordneten Welle zwei Kettenräder vorgesehen sind. Die Kettenzähne
der vier Kettenräder sind dabei mittels eines doppelarmigen Hebels einstellbar.
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Vorteilhaft sind die treibende und die getriebene Welle mit ihren
einen Stirnseiten unmittelbar benachbart angeordnet. Der doppelarmige Hebel kann
bei dieser Ausführungsform auf zwei auf den Wellenzügen angeordnete, axial verschiebbare
Muffen wirken, von denen die Schwenkbewegung des doppelarmigen Hebels mittels Hebeln
auf die Zähne übertragen wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, daß der doppelarmige Hebel auf einer die
Wellenzüge kreuzenden Welle fest angeordnet ist, die über ein selbsthemmendes Schneckengetriebe
oder einen ähnlichen Trieb mittels eines Handrades einstellbar ist.
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Im einzelnen können die Zähne der Kettenräder an Zahnsegmenten sitzen,
die an Speichen der Kettenräder radial verschiebbar angeordnet sind.
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Werden auf den Wellenzügen angeordnete, axial verschiebbare Muffen
verwendet, so sind diese mit Ringnuten versehen, in denen die Enden von Winkelhebeln
geführt sind, deren andere Enden in die Zahnsegmente eingreifen. Die Winkelhebel
sind dabei vorteilhaft an den Kettenrädern oder drehfest mit ihnen verbundenen Teilen
gelagert. Im besonderen können die Winkelhebel dabei zwischen Backen gelagert sein,
die auf mit den Kettenrädern drehfest verbundenen, auf den Wellen sitzenden Scheiben
angeordnet sind.
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Um das Eingreifen der Kettenzähne in die Gliederkette zu erleichtern,
ist der Fuß jedes Kettenzahnes mit einem radial verlaufenden Ansatz versehen, mittels
desselben der Zahn an dem Zahnsegment um eine zur Kettenradachse parallele Achse
begrenzt schwenkbar ist.
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Bei einer derartigen Ausbildung des Kettenzahnes berühren sich der
Zahnfuß und das Zahnsegment vorteilhaft in einer Zylinderteilfläche, deren Achse
die Schwenkachse des Zahnes ist. Um bei auftretender Belastung die Schwenkbewegung
des Zahnes gegenüber dem Zahnsegment zu begrenzen, ist es vorteilhaft, daß der Zahn
und das Zahnsegment durch eine freilaufähnliche Mitnahmeeinrichtung miteinander
gekuppelt sind. Bei der Anordnung einer solchen freilaufähnlichen Mitnahmeeinrichtung
weist das Zahnsegment vorzugsweise an seiner dem Zahnfuß zugekehrten Fläche eine
keilförmige, eine Walze oder eine Kugel aufnehmende Aussparung auf.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Fig. I einen Längsschnitt des Getriebes, Fig. 2 einen Längsschnitt
der in der Fig. I in Ansicht gezeigten, auf den gleichachsig angeordneten Antriebs-
oder getriebenen Wellen verschiebbaren Muffe in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 die
Ansicht eines Kettenpaares in Richtung A, Fig. q. einen Längsschnitt eines Zahnsegmentes
in vergrößertem Maßstab, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. q., Fig.
6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. q., Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende
Darstellung des Zahnsegmentes mit geschwenktem Zahnfuß. Das in der Fig. i im Schnitt
gezeigte, von zwei Gehäuseteilen i und 2 umgebene Kettengetriebe weist eine Antriebswelle
3 und eine getriebene Welle 4 auf, die gleichachsig zueinander angeordnet
sind.
Parallel zu den gleichachsig angeordneten Wellen 3 und 4 ist ferner eine Zwischenwelle
5 vorgesehen. Auf der Antriebswelle 3 und der getriebenen Welle 4 ist je ein Kettenrad
6 bzw. 7 angeordnet, das mit je einem in der entsprechenden Ebene auf der Zwischenwelle
angeordneten Kettenrad 8 bzw. 9 zusammenwirkt.
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Die paarweise angeordneten Kettenräder 6 und 8 bzw. 7 und 9 sind in
bekannter Weise mit zwischen den Speichen II stufenlos in radialer Richtung verschiebbaren
Kettenzähnen 12 versehen, die in eine jedem Kettenpaar 6, 8 oder 7, 9 zugeordnete
Gliederkette 13 bzw. 14 eingreifen.
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Sowohl auf den beiden gleichachsig angeordneten Wellen 3 und 4 als
auch auf der Zwischenwelle 5 ist je eine Muffe I5 bzw. 16 in axialer Richtung verschiebbar
angeordnet, wie dies insbesondere in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellt ist. Diese
Muffe 15 bzw. 16 weist in ihrer Mitte eine bandartige Verstärkung 17 auf, in deren
Mantelfläche eine Ringnut 18 zur Aufnahme eines Gabelstückes I9 eingearbeitet ist.
Beiderseits der bundartigen Verstärkung 17 ist unter Zwischenschaltung von Rollenlagern
21 je ein ebenfalls mit einer Ringnut 22 versehener Hülsenkörper 23 aufgeschoben,
der mittels eines an dem äußersten Ende der Muffe befestigten Begrenzungsringes
24 gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
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Zur gleichmäßigen Verschiebung der beiden Muffen 15 und 16 in entgegengesetzter
Richtung ist auf einer zwischen den Wellenzügen 3, 4 und 5 angeordneten und diese
kreuzenden Welle 25 ein doppelarmiger Hebel 26 befestigt, dessen diametral zueinander
angeordnete Enden 27 und 28 in einer von der Achse der Welle 25 gleichen Entfernung
mittels eines Bolzens 29 an den in :die Muffen I5 und 16 eingreifenden Gabelstücken
I9 angelenkt sind. Das Einstellen des doppelarmigen Hebels 26 erfolgt dabei mittels
eines auf die Welle 25 wirkenden selbsthemmenden Schneckengetriebes 34 32, das durch
eine Welle 33 und ein an dieser befestigtes Handrad 34 in Drehung versetzt wird.
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Jedem der Kettenräder 6 bis 9 ist eine mit diesen auf Drehung verbundene
Scheibe 35 zugeordnet, die eine der Anzahl der Kettenzähne 12 entsprechende Anzahl
Gabeln 36 aufweist, deren Backen in Richtung gegen die Muffen 15 bzw. 16 vorstehen.
Zwischen den mit nicht dargestellten Augen versehenen Enden 37 der Backen jeder
Gabel 36 ist je ein doppelarmiger Winkelhebel 39 gelagert, dessen Arme 41 und 42
etwa einen rechten Winkel miteinander bilden.
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Das Ende 43 des kürzeren Armes 41 ist kugelförmig ausgebildet und
reicht in die Ringnut 22 des auf der Muffe I5 oder I6 drehbar gelagerten Hülsenkörpers
23 hinein. Das Ende 44 des Armes 42 dagegen ist scheibenförmig ausgeführt und greift,
wie in der Fig. 4 dargestellt, in einen entsprechenden Schlitz 45 in dem Zahnsegment
46 des ihm zugeordneten Kettenzahnes 12 hinein.
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Insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, daß jeder der Kettenzähne
I2 aus einem Zahnsegment 46 und einem an diesem angeordneten Zahn 47 besteht. An
seinen beiden den Speichen II zugekehrten Seitenflächen 48 weist jedes Zahnsegment
46 je eine Längsnut 49 auf, in die eine vorstehende Führungsschiene 51 der anliegenden
Speiche II hineinragt.
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Zur Lagerung des Zahnes 47 weist das Zahnsegment 46 an seiner der
Gliederkette 13 oder 14 zugekehrten Seite einen Vorsprung 52 auf, dessen dem Zahn
47 zugekehrte Oberfläche 53 zylindrisch ausgebildet ist. Der mit einem breiten Zahnfuß
54 und einer radial gegen die Achse des zugeordneten Kettenrades vorstehenden Lasche
55 versehene Zahn 47 ist dabei mittels eines durch die Lasche 55 hindurchgeführten
Schraubenbolzens 56 derart an dem Vorsprung 52 des Zahnsegmentes 46 befestigt, daß
der Zahn 47 eine beschränkte Schwenkung in der Ebene der in ihn eingreifenden Gliederkette
13 oder 14 ausführen kann, um sich der durch die Gliederkette 13 oder 14 gegebenen
Teilung anzupassen. Hierbei gleitet der Zahnfuß 54 mit seiner entsprechend konkav-zylindrisch
ausgebildeten Unterfläche 57 auf der zylindrischen Oberfläche 53 des Zahnsegmentes
46 hin und her.
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Damit jeder Zahn 47 nach seiner Anpassung an die gegebene Zahnteilung
auch tatsächlich zur Übertragung des Drehmomentes beiträgt, sind der Zahnfuß 54
und das Zahnsegment 46 durch eine freilaufähnliche Mitnahmeeinrichtung 58 gekuppelt.
Diese Mitnahmeeinrichtung 58 besteht aus einer Walze oder Kugel 59, die in einer
in der zylindrischen Oberfläche 53 des Zahnsegmentes 56 vorgesehenen keilförmigen
Aussparung 6o gelagert ist.
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Die Wirkungsweise des Kettengetriebes ist folgende: Dreht sich die
Antriebswelle 3 in der Richtung des Pfeiles 61, so wird das Drehmoment über die
paarweise einander zugeordneten Kettenräder 6, 8 und 7, 9 und die diesen Kettenradpaaren
zugeordneten, in der Pfeilrichtung 62 umlaufenden Gliederketten 13 und 14 auf die
getriebene Welle 4 übertragen, die sich in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle
3, jedoch mit einer erhöhten Drehzahl dreht. Sofern die Drehzahl der Antriebswelle
3 mit n1 und das Übersetzungsverhältnis je eines Kettenradpaares mit i bezeichnet
ist, so beträgt die Drehzahl n2 der getriebenen Welle 4 bei Ausnutzung des maximalen
Regelbereiches des Kettengetriebes: n2 = i2 - n1.
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Soll die Drehzahl n2 der getriebenen Welle 4 verringert werden, so
wird das Schneckenrad 31 mittels des auf der gemeinsamen Welle 33 angeordneten Handrades
34 und der Schnecke 32 in der Richtung des Pfeiles 63' gedreht und eine Schwenkung
des doppelarmigen Hebels 26 bewirkt. Infolge dieser Schwenkung des doppelarmigen
Hebels 26 wird die auf der Zwischenwelle 5 angeordnete Muffe 16 in der Richtung
des Pfeiles 63 und die auf der Antriebswelle 3 und der getriebenen Welle 4 angeordnete
Muffe 15 in Richtung des Pfeiles 64 verschoben. Diese Verschiebung der Muffen 15
und 16 wiederum bewirkt eine Schwenkbewegung der Winkelhebel 39 in Richtung der
Pfeile 65 bzw. 66. Bei dieser Schwenkbewegung der Winkelhebel 39
werden beispielsweise
die Kettenzähne 12 des
Kettenrades 6 in radialer Richtung gegen
die Antriebswelle 3 und die Kettenzähne 12 des Kettenrades 8 in radialer Richtung
nach außen verschoben, wobei sich das Übersetzungsverhältnis i1 laufend ändert und
in ein Übersetzungsverhältnis. ins Langsame umgewandelt wird, sobald der Durchmesser
des zu dem Kettenrad 8 gehörigen Zahnkranzes größer als der des zu dem Kettenrad
6 gehörigen Zahnkranzes ist. Da die Verschiebung der zu den Kettenrädern 7 und 9
gehörigen Kettenzähne gleichzeitig erfolgt, ändert sich das Übersetzungsverhältnis
i2 in derselben Weise wie das Übersetzungsverhältnis i1. Das gesamte übersetzungsverhältnis
zwischen der Antriebswelle 3 und der getriebenen Welle 4 beträgt dabei iges= i1
. i2 = i2. Sofern also das Übersetzungsverhältnis i eines Kettenpaares beispielsweise
I : 9 oder gar I : I6 beträgt, so besitzt das Getriebe gemäß der Erfindung einen
gesamten Regelbereich von 1 :81 bzw. 1 :256.
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Wie bereits oben angegeben, führen die einzelnen Zähne 47 bei ihrer
Anpassung an die durch die Gliederketten 13 oder 14 gegebene feste Zahnteilung eine
Schwenkbewegung um die Achse des Schraubbolzens 56 aus. Sobald die Zähne 47 ihre
der festen Teilung entsprechende Stellung eingenommen haben und die Kettenglieder
einen Druck auf die Flanken der Zähne 47, beispielsweise in Richtung des Pfeiles
67, ausüben, so wird jede der Kugeln oder Walzen- 59 von dem in dieser Richtung
67 ausweichenden Zahn 47 derart mitgenommen, daß die Kugel oder Walze 59 in der
Aussparung verklemmt und den Zahn 47 mit dem Zahnsegment 46 kuppelt. Wird der Zahn
47 bei der weiteren Umdrehung des Kettenrades freigegeben, so nimmt er infolge der
Zentrifugalkraft seine ursprüngliche Mittelstellung wieder ein und kann erneut zwischen
die Glieder der ihm zugeordneten Gliederkette eingreifen.