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Steuerbares Stufengetriebe Die Erfindung betrifft ein steuerbares
Stufengetriebe, insbesondere Dualstufengetriebe für programmgesteuerte Zeichentische,
bei dem die Abtriebsdrehbewegung des Gesamtgetriebes durch Addition der Abtriebsdrehbewegungen
von einzelnen wahlweise zuschaltbaren Stufen mittels mehrerer Addiergetriebe in
Hintereinanderschaltung gebildet wird. Dabei ist wenigstens eine von der Antriebswelle
des Gesamtgetriebes angetriebene Antriebseinheit vorgesehen, die zwei phasenverschobene
periodische Schwingbewegungen ausführende zentrale, sternförmig von den Stufen umgebene
Abtriebe aufweist, an die pro Stufe des Gesamtgetriebes zwei wechselweise wirksame
Kupplungseinheiten anschließbar sind. Außerdem sind dabei die Abtriebe der Antriebseinheit
oder die Antriebswelle mittelbar mit dem Abtrieb jeder Kupplungseinheit über formschlüssig
greifende Kupplungsglieder phasengerecht anschließbar und abschaltbar.
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Ein Getriebe der obengenannten Gattung wurde bereits vorgeschlagen.
Das Zu- bzw. Abschalten der einzelnen Getriebestufen erfolgt hier durch Kupplungseinheiten,
welche aus einem Überlagerungsgetriebe bestehen und zwei formschlüssig greifenden
schaltbaren Kupplungen, die zu beiden Seiten des Überlagerungsgetriebes angeordnet
und geeignet sind, die beiden phasenverschobenen Schwingbewegungen in das überlagerungsgetriebe
einzuspeisen. Die resultierende Bewegung des überlagerungsgetriebes .teilt sich
der einen Welle mit, welche in den einzelnen Stufen als zentrale Welle nach außen
geführt ist und dort in ein Addiergetriebe mündet, welches jeweils die bestehende
oder nicht bestehende Drehbewegung der entsprechenden Stufe auf den Ausgang des
Gesamtgetriebes überträgt. Im konstruktiven Aufbau ergibt sich dadurch der Nachteil,
daß an der einen Stirnseite des Gesamtgetriebes ein Kranz von Addiergetrieben angeordnet
ist. Dadurch wird es erforderlich, die beiderseits des Überlagerungsgetriebes der
einzelnen Getriebestufen angeordneten, formschlüssig greifenden Kupplungen von der
jeweils anderen Stirnseite, des Getriebes her zu betätigen. Es kommt hinzu, daß
die Anordnung der Addiergetriebe in radialem Abstand von der zentralen Längsachse
des Getriebes dazu führt, daß je nach Anzahl der angetriebenen Einzelstufen unterschiedliche
Drehmomente auf das Gehäuse bzw. den Rahmen des Gesamtgetriebes übertragen werden,
welche zu Verwindungen führen können und daher einen sehr massiven Aufbau erfordern.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein steuerbares
Stufengetriebe dieser Art derart aufzubauen, daß eine möglichst einfache und raumgedrängte
Bauform erreicht wird. Zugleich sollen die empfindlichen, gelegentlicher Wartung
bedürftigen Teile, insbesondere die Kupplungen und Schalteinrichtungen, gut zugänglich
sein. Schließlich ist das steuerbare Stufengetriebe derart auszugestalten, daß als
steuerbare Kupplungseinheiten Leichtbaukupplungen verwendet werden können.
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Diese Aufgaben löst die Erfindung dadurch, daß die Addiergetriebe
koaxial zur Abtriebswelle und zentral innerhalb des Gesamtgetriebes angeordnet sind
und daß jedes dieser Addiergetriebe mit dem Überlagerungsgetriebe einer der Stufen
verbunden ist.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß die formschlüssig greifenden schaltbaren
Kupplungen der einzelnen Getriebestufe jeweils an den Stirnseiten des Gesamtgetriebes
angeordnet und dort mit entsprechenden, ihnen unmittelbar zugeordneten Schaltmitteln
verbunden werden können, so daß die Verwendung langer Übertragungsgestänge und damit
ein komplizierter Gesamtaufbau vermieden werden kann. Der im Inneren des Getriebes
zur Verfügung stehende Raum wurde. durch die koaxiale und zentrale Anordnung der
Addiergetriebe der einzelnen Stufen ausgenutzt, wodurch sich ein zentraler Abtrieb
des Gesamtgetriebes ergibt und wodurch zudem störende Verwindungsmomente vermieden
werden können, welche den Rahmen beanspruchen würden.
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Die Erfindung wird an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen schematischen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäß
aufgebautes steuerbares Stufengetriebe und F i g. 2 einen schematischen Querschnitt
hierzu.
Den Ausgang des gesamten steuerbaren Stufengetriebes bildet
die zentral angeordnete Welle 10: An den beiden Stirnseiten des Stufengetriebes
sitzen lose drehbar auf dieser zentralen Welle 10 Stirnräder 12 und 14, welche die
Ausgänge der Antriebseinheit des gesamten Stufengetriebes darstellen. Das Stufengetriebe,
wird angetrieben von der im Abstand zu der zentralen Welle 10 angeordneten Antriebswelle
16, welche drehfest zwei Mitnehmerscheiben 18 trägt. Diese Mitnehmerscheiben 18
sind mit axial verlaufenden, mit radialem Abstand von der Welle 16 angeordneten
Mitnehmerbolzen 20 versehen, welchen gesondert für jede Mitnehmerscheibe 18 jeweils
eine lose drehbar auf der zentralen Welle 10 sitzende Kurvennutscheibe 22 zugeordnet
ist. Die Kurvennutscheiben 22 weisen nach Art eines Malteserkreuzes radial verlaufende
Schlitze 24 auf, mit welchen die Mitnehmerbolzen 20 derart zusammenwirken, daß den
Kurvennutscheiben 22 eine periodisch zwischen dem Stillstand und einem Geschwindigkeitsmaximum
wechselnde Drehbewegung mitgeteilt wird. Jedes Stirnrad 12 bzw. 14 ist mit je einer
Kurvennutscheibe 22 drehfest verbunden und zwar derart, daß die Winkelstellungen
der den beiden Stirnrädern 12 bzw. 14 zugeordneten Kurvennutscheiben um eine halbe
Phase phasenverschoben sind. Es befindet sich also das Stirnrad 12 im Stillstand,
während das Stirnrad 14 gerade sein Geschwindigkeitsmaximum durchläuft und umgekehrt.
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Die zentrale Welle 10 wie auch die Antriebswelle 16 sind in einem
ortsfesten Rahmen 26 des Stufengetriebes gelagert. Im gleichen radialen Abstand
wie ihn die. Antriebswelle 16 von der zentralen Welle 10 aufweist, sind in dem ortsfesten
Rahmen 26 die einzelnen Getriebestufen 28, 30, 32 und 34 angeordnet. Diese Getriebestufen,
von welchen in F i g. 1 die Stufen 30 und 34 dargestellt sind, weisen je ein Differentialgetriebe
auf, dessen Zentralräder 36 und 38 bzw. 40 und 42 mit Umlaufrädern 44 bzw. 46 zusammenwirken,
welche in lose drehbaren Umlaufräderträgern 48 bzw. 50 gelagert sind.
Die Zentralräder 36 und 40 stehen über Wellen 52 bzw. 54 und Kupplungseinheiten
56 bzw. 58 sowie Stirnräder 60 bzw. 62 mit dem an der einen Stirnseite des Stufengetriebes
angeordneten periodisch angetriebenen, zentralen Stirnrad 14 in Verbindung. In gleicher
Weise sind die, Zentralräder 38 bzw. 42 über Wellen 64 bzw. 66, Kupplungseinheiten
68 bzw. 70 und Stirnräder 72 bzw. 74 mit dem phasenverschoben angetriebenen, zentral
angeordneten Stirnrad 12 an der anderen Stirnseite des Stufengetriebes verbunden.
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Die Kupplungseinheiten 56, 58, 68, 70 weisen axial verschiebbare,
formschlüssig greifende Kupplungsglieder 76, 78, 80 bzw. 82 auf, deren
genauer Aufbau nunmehr an Hand des Kupplungsgliedes 76 der Kupplungseinheit 56 näher
erläutert wird.
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Das Kupplungsglied 76 greift mit radial verlaufenden Vorsprüngen 84
in axial verlaufende Schlitze der Welle 52 derart ein, daß es während seines ganzen
axialen Verschiebebereiches stets drehfest mit dieser Welle 52 im Eingriff bleibt.
In ähnlicher Weise greifen radiale Vorsprünge 86 in axial vorspringende Klauen 88
ein, welche drehfest mit dem Stirnrad 60 verbunden sind. Die Klauen 88 erstrecken
sich in axialer Richtung jedoch nur so weit, daß die radialen Vorsprünge 86 des
Kupplungsgliedes 76 nur bei seiner einen Grenzstellung mit diesen Klauen 88 in Eingriff
kommen. Wird das Kupplungsglied 76 durch Betätigung eines Schaltmagneten 90 in seine
andere Grenzstellung bewegt, so kommen die radialen Vorsprünge 86 außer Eingriff
mit den Klauen 88 und in Eingriff mit ortsfest am Rahmen 26 des Stufengetriebes
angeordneten Klauen 92. Die Kupplungseinheit 56 bietet somit die Möglichkeit, das
Zentralrad 36 entweder an der periodischen Drehbewegung des Stirnrades 14 teilnehmen
zu lassen, oder aber dieses Zentralrad 36 gegen jegliche Drehbewegung gesichert
festzulegen. Wie deutlich aus F i g. 1 ersichtlich ist, besteht die gleiche Möglichkeit
mit Hilfe der Kupplungseinheiten 58, 68 und 70 auch für die anderen
Zentralräder 38, 40 und 42.
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Radial außerhalb der Umlaufräder 44 bzw. 46 sind die Umlaufräderträger
48 bzw. 50 mit Zahnkränzen 94 bzw. 96 versehen. Diese Zahnkränze dienen
als Abtrieb der jeder Getriebestufe zugeordneten Differentialgetriebe. Sie stehen
in ständigem Eingriff mit dem jeweiligen Eingangszahnrad eines jeweils eder Getriebestufe
zugeordneten Addiergetriebes. Den' Getriebestufen 30 bzw. 34 sind beispielsweise
die Addiergetriebe 104 bzw. 108 zugeordnet, während den in F i g. 1 nicht sichtbaren
Getriebestufen 28 und 32 die Addiergetriebe 102 bzw. 106 zugeordnet
sind. Alle, diese Addiergetriebe sind konzentrisch zueinander und zu der zentralen
Welle 10 angeordnet und derart in Reihe geschaltet, daß sich die Ausgangsdrehbewegungen
der einzelnen Getriebestufen in der Kette der Addiergetriebe 102 bis 108 einander
überlagern, so daß an dem mit der zentralen Welle 10 drehfest verbundenen Ausgang
des letzten Addiergetriebes 108 die Summe aller Drehbewegungen der einzelnen Getriebestufen
abgegriffen werden kann.
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Die einzelnen Addiergetriebe 102 bis 108 sind als Differentialgetriebe
ausgebildet, welche jeweils zwei Zentralräder und auf einem Umlaufräderträger gelagerte
Umlaufräder aufweisen. Dabei steht eines der Zentralräder jeweils mit dem Abtrieb
der diesem Addiergetriebe zugeordneten Getriebestufe in Triebverbindung, während
das andere Zentralrad mit dem Ausgang des vorhergehenden Addiergetriebes, nämlich
mit dessen Umlaufräderträger drehfest verbunden ist. Bei dem der ersten Getriebestufe
28 zugeordneten Addiergetriebe 102 steht dieses Zentralrad allerdings fest mit dem
Rahmen 26 des Stufengetriebes in Verbindung und ist nicht drehbar.
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Der der Kupplungseinheit 56 zugeordnete Schaltmagnet 90, wie auch
die den übrigen Kupplungseinheiten 58, 68 und 70 zugeordneten Schaltmagneten 110,
112 und 114 sind derart von einer nicht näher dargestellten Steuereinheit abhängig,
daß eine Schaltung der Kupplungseinheiten jeweils nur phasengerecht erfolgen kann,
d. h. dann, wenn sich die zugeordneten Stirnräder 60, 62, 72 bzw. 74 im Stillstand
befinden.
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Ergibt sich schon durch den sternförmigen Gesamtaufbau des Getriebes
eine äußerst raumgedrängte Bauart, so wird durch die besondere Anordnung des Abtriebes
an den Differentialgetrieben der einzelnen Getriebestufen, nämlich dadurch, daß
dieser Abtrieb außerhalb der Umlaufräder angeordnet ist, die Möglichkeit geschaffen,
die den Antrieb der einzelnen Zentralräder dieser Differentialgetriebe steuernden
Kupplungseinheiten als Leichtbaukupplungen an den beiden Stirnseiten des Stufengetriebes
anzuordnen, so daß diese Kupplungen wie auch die zugehörigen Schaltmagnete leicht
erreichbar und auswechselbar sind. Insgesamt ergibt sich somit nicht nur ein gedrängter
und
damit neue Einsatzmöglichkeiten schaffender Aufbau des Stufengetriebes, sondern
auch ein Aufbau, der die größtmögliche Betriebssicherheit bietet.