Wechselgetriebe mit kegeligen Stufenzahnrädern. Die Erfindung bezieht sich auf ein viel stufiges Wechselgetriebe mit nebeneinander auf einem Kegel angeordneten Stufenzahn rädern und einem längs einer Mantellinie des Stufenräderkegels auf der Antriebswelle ver schiebbaren Schaltrad, dessen Schaltbewe gung bei Übersetzungsveränderung von einer mitumlaufenden Schaltwelle aus zwangläufig bestimmt wird.
Derartige Getriebe sind bereits bekannt. Bei den bekannten Getrieben führen von der einen Stufe zur andern schraubenlinienartig verlaufende Übergangszahnreihen, auf denen das Schaltrad beim Stufenwechsel von der einen Stufe zur nächsten wandert. Diese Übergangsreihen sind schwierig herzustellen, so dass schon deswegen eine allgemeine Ver wendung solcher Getriebe nicht in Frage kommen kann.
Diese Schraubengangführung des Schaltrades erfordert eine diesem Schrau bengangverlauf genau entsprechende Kurven führung in der mitumlaufenden Schaltwelle, was besonders noch durch die Notwendigkeit des Anbringens einer Gegen-Kurvenführung auf der Schaltwelle (es muss also eine Links schraubenführung und eine Rechtsschrauben führung auf der Schaltwelle durcheinander laufen) relativ schwierig herzustellen ist. Die hier notwendige Ausführung lässt sich prak tisch bei Getrieben mit kegeligen Stufenzahn rädern nur für grosse Stufenentfernungen aus führen.
Wegen des grossen Abstandes der Stufen voneinander ergibt sich für das Schaltrad imd die sonstige Schaltelemente eine sehr hohe axiale Schaltgeschwindigkeit. Aus diesem Grunde sind mit den bekannten Getrieben praktisch nur geringe Drehzahlen möglich, so dass die Leistung klein bleibt und somit .das Getriebe unwirtschaftlich ist. Aus all diesen Gründen haben sich diese bekann ten Getriebe nicht einführen können.
Nach der vorliegenden Erfindung können die erwähnten Mängel dadurch vermieden werden, dass jedes Stufenrad aus mehreren axial zueinander versetzten Zahnkranzseg- menten besteht, so dass beim Stufenwechsel der Endzahn des einen Segmentes der einen Stufe und gleichzeitig der Anfangszahn des andern Segmentes .der nächsten Stufe mit dem Schaltrad in Eingriff stehen. In diesem Augenblick ändert sich zum Beispiel die Übersetzung; die damit verbundene plötzliche Drehzahländerung kann, falls es nötig ist, ohne weiteres durch Anbringung eines federn den Zwischengliedes umgangen werden.
Bei diesem Getriebe ist es möglich, die einzelnen Stufenräder relativ eng beieinander anzuordnen, so dass das Getriebe trotz sehr vieler Stufen so kurz wie nur irgend möglich gehalten werden kann. Der Stufenübergang erfolgt zwangläufig. Der Schaltweg des Schaltrades von Stufe zu Stufe wird .dabei denkbar kurz. Da nun zum Beispiel für die sen kurzen Schaltweg zwei Umdrehungen des Getriebekegels zur Verfügung stehen, geht die Verschiebung des Schaltrades selbst bei sehr hohen Getriebedrehzahlen mit relativ niedriger axialer Geschwindigkeit vor sich. Deswegen kann das Getriebe auch bei kleinen Abmessungen verhältnismässig hohe Kräfte übertragen.
Auf den Zeichnungen ist eine Ausfüh rungsform des Wechselgetriebes als Beispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt bei geöffnetem Getriebe kasten die Draufsicht auf das Getriebe; Fig. 2 veranschaulicht die Abwicklung des doppelten Umfanges zweier Getriebe stufen mit 24 bezw. 28 Zähnen; Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer Kur venscheibe mit Schaltweiche und Schaltklaue: Fig. 4 zeigt die Abwicklung zweier Kur venscheiben; Fig. 5 ist die Draufsicht auf die Schalt weiche, deren Steuerarm und dessen federnde Führung; Fig. 6 zeigt eine Teilseitenansicht der Darstellung nach Fig. 5.
Im Gehäuse 1 ist die Antriebswelle 2 in Lagern 3 und 4 angeordnet. Auf der An triebswelle 2 ist ein Schaltstirnrad 5 angeord net, das auf der Welle 2 axial verschiebbar, jedoch nicht auf ihr drehbar ist. Auf der Abtriebswelle 9, die in Lagern 7 und 8 ruht, sind die einzelnen Stufenkegelräder 6 starr befestigt. Jedes Stufenrad ist in zwei Hälften unterteilt, wobei die beiden Zahnkranzhälften einer jeden Stufe axial zueinander versetzt sind. Entsprechend sind die Stufenlücken 10 geteilt und zueinander versetzt. Die Breite der Stufen lücken 10 entspricht der halben Zahnbreite des Schaltrades <B>)</B>.
Die Zahnbreite des Schalt rades 5 beträgt 3/5 bis ¹ der Zahnbreite der Segmente der Stufenkegelräder. Der Unter schied der Zähnezahl von Stufe zu Stufe ist durch zwei teilbar, so dass die gegenüber liegenden Zahnlücken bei den Übergangs stellen 6a der versetzt angeordneten Zahn kranzhälften in sämtlichen Stufen genau ein ander gegenüberstehen und daher in einer Flucht liegen.
Die eine Lückenreihe dient zum Übergang von der grossen Stufe zu der kleineren, die andere für die entgegengesetzte Schaltrich tung.
Ein auf der Abtriebswelle 9 befestigtes Stirnrad 11. treibt über Stirnräder 12, 13, 14, 15 beispielsweise mit einem Untersetzungs verhältnis von 8 : 1 auf eine Schaltwelle 16, die bei 17 und 18 im Gehäusekasten 1 ge lagert ist. Jedem Stufenübergang ist auf der Schaltwelle 16 eine Kurvenscheibe 19 zu geordnet, die eine Kurvenunterbrechung 19' zum Schalten in die kleinere Nachbarstufe und eine Kurvenunterbrechung 19'' zum Zu rückschalten in die grössere Stufe aufweist.
Da, die Stufenübergänge von langsam auf schnell und umgekehrt an den kegeligen Getrieberädern diametral einander gegenüber liegen und der Antrieb von der Welle 9 auf die Schaltwelle 16 beim dargestellten Aus führungsbeispiel im Verhältnis von 8 :
1 untersetzt ist, so ergibt sich für die Kurven unterbrechung 19' und 19" eine Verset zung von 1/16 Kurvenscheibenumfang (ent sprechend einer halben Getrieberadumdre- hung), oder eines gewissen Vielfachen von 1 fl@, so dass sie axial nicht einander gegen überliegen, sondern zum Beispiel um 7(1E bezw. Umfang gegeneinander versetzt sind. Zwischen den Kurvenscheiben 19 ist eine Schaltweiche 20 geführt, die in einer Schalt klaue 21 gelagert ist und um die Lagerstelle bis zu seitlichen Anschlägen geschwenkt werden kann.
Die Schaltklaue 21 ist auf der im Gehäuse 1 bei 22 und 23 befestigten Füh rungsstange 24 axial verschiebbar; sie greift in eine Ringnut des Schaltrades 5 ein, so dass dieses von der Schaltklaue mitgenommen werden kann. Die Schaltweiche 20 ist mit einem Hebelarm 20a versehen, der in ein federndes Glied 25 einer Schaltkette 26 ein greift (Fix. 5).
Der Arm 20a der Weiche greift zwischen zwei an dem Glied 25 an geordnete Bolzen 25a, die auf Druckfedern 25b abgestützt sind und dadurch bei seit licher Hemmung der Weichenschwenkung durch Zusammendrücken der entsprechenden Druckfeder 25b den restlichen Schaltweg auf speichern.
Die Schaltkette 26 wird über ein Ketten rad 27 geführt, das auf dem im Gehäuse 1 befestigten Bolzen 28 drehbar gelagert ist. Angetrieben wird die Schatkette 26 durch ein Kettenrad 29, das mit einem Stirnrad 30 Testverbunden ist. Sowohl das Kettenrad 29, als auch das Stirnrad 30 sind auf einem im Gehäuse 1 befindlichen Bolzen 31 gelagert. Mit dem Stirnrad 30 kämmt ein Stirnrad 32, das mit einem Federgehäuse<B>33</B> versehen ist und über dieses Gehäuse durch Mitnehmer 34 von der Welle 35 aus antreibbar ist.
Eine Drehung der Welle 35 durch das Handrad 36 nach rechts oder links wird über die Schaltkette 26 auf die Weiche 20 über tragen. Durch einen Zeiger 37 wird an einer Scheibe 38 die eingeschaltete Stufe angezeigt. Der Schaltvorgang ist folgender: Beim Drehen des Handrades 36 wird die Drehung der Welle 35 durch das Kettenrad 29 auf die Schaltkette 26 übertragen und diese fortbewegt. Diese Fortbewegung wird durch .das federnde Glied 25 auf den Hebel arm 20a der Schaltweiche 20 übertragen, die dadurch um ihren Drehpunkt in der Klaue 21 geschwenkt wird. Die Spitze der Schaltweiche legt sich, falls nicht zufällig die richtige Unterbrechung 19' oder 19" vorbeikommt, gegen die Flanke der betreffenden Kurven Scheibe 19. Dabei nimmt das federnde Glied 35 den noch restlichen Schaltweg auf.
Im richtigen Augenblick wird dann die Schalt weichenspitze in die Kurvenunterbrechung eingedrückt, so dass die sich drehende Kur-. venscheibe mit ihrem auf die Lücke 19' oder 19" folgenden Teil gegen die entsprechende Flanke der Schaltweiche drückt und diese im richtigen Zeitpunkt durch die Kurvenunter brechung hindurch um den Schaltweg axial verschiebt. Dabei werden die mit der Schalt weiche 20 verbundene Schaltklaue 21, sowie das Schaltstirnrad 5 in axialer Richtung mitgenommen.
Der Handgriff 36 ist so eingerichtet, dass nicht ganz eine volle Umdrehung des Hand griffes dem Schaltweg über sämtliche Stufen des Getriebes entspricht.
Der Weg, den die Zähne des Schaltrades während des Schaltvorganges bei zwei Kegel radumdrehungen auch in axialer Richtung zurücklegen, ist besonders in Fig. 2 darge stellt: Aus dieser Figur ist zu ersehen, wie die versetzte Anordnung der Stufenlücken auf je einer halben Stufenradumdrehung U einen Schaltweg des Schaltrades um die Lük- kenbreite gestattet, ohne dass die Zähne des Schaltrades die Nachbarstufe berühren.
Nach Zurücklegung einer ganzen Stufenradumdre hung verlassen die Zähne des Schaltrades beim dargestellten Ausführungsbeispiel das 28zähnige Stufenrad, um sofort mit der hal ben Zahnbreite in das nächst gelegene 24- zähnige Stufenrad einzugreifen; während des Verlaufes der zweiten Stufenradumdrehung schiebt sich das Schaltrad vollends in das 24- zähnige Stufenrad hinein.