DE2163761C3 - Mechanische Schalteinrichtung für von ihren Wellen ausschaltbare Räder - Google Patents

Description

4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, kann die Auswahl des zu kuopelnden Zahnrades dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schaltwelle 45 durch eine entsprechende Winkeldrehung der Schalt-(36) ein Drehknopf (38) und auf der Hohlwelle welle relativ zur Hohlwelle bewerkstelligt werden. (9) eine Scheibe (22) befestigt sind, die beide Dabei is: die Schaltwelle gleichzeitig als Ziehkeil sichtbare Winkelpositionsmarkierungen (42, 43, ausgebildet, so daß sich eine wesentliche Verringe-44, 45 bzw. eine auf dem Rand 42) aufweisen, rung des Raumbedarfes in axialer Richtung erzielen wobei zumindest diejenigen des Drehknopfes den 5° läßt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Winkelabständen der Axialnuten (50/0, 50/2, Lösung ist darin zu sehen, daß an der jeweiligen 50/3 bzw. 51/0, 51/1, 51/3 bzw. 52/0, 52/1, 52/2) Winkelstellung der Schaltwelle bzw. eines mit dieser der Schaltwelle (36) entsprechend angeordnet verbundenen Teiles sichtbar gemacht werden kann, sind. welches Zahnrad jeweils gekuppelt ist.

55 Bei einer anderen bekannten Schalteinrichtung (deutsche Offenlegungsschrift 2 000 548) erfolgt das

Kuppeln der einzelnen Zahnräder mit der sie gemeinsam durchragenden Welle mit Hilfe von als Kugeln ausgebildeten Klemmkörpern. Dabei sind

Bei den bekannten Ziehkeilgetrieben (rororo—Tech- 60 diese Kugeln in radialen Einschnitten von auf der

nik-Lexikon, Maschinenbau, Bd. 3) ist in der hohlen Welle axial verlaufenden Stegen, die sich zwischen

Antriebswelle eine Feder (Ziehkeil) über ein Stirn- auf dem Umfang der Welle gleichmäßig verteilten

rad und eine Rundzahnstange verschiebbar angeord- Axialnuten befinden, lose gelagert. In den Axialnuten

net. Der Ziehkeil springt durch Federdruck jeweils sind in axialer Richtung gemeinsam verschiebbare

in eine Nut des betreifenden Zahnrades ein und stellt 65 stangenförmige Körper angeordnet, die am einen

damit die Verbindung mit der Antriebswelle her. Ende in eine gemeinsame SchaltmufTe ragende radiale

Nachteilig ist bei solchen Einrichtungen vor allem, Vorsprünge aufweisen und an einer oder mehreren

daß die Rundzahnstange, mittels welcher der Zieh- bestimmten Stellen seitliche Einkerbungen besitzen.

Diese seitlichen Einkerbungen dienen dazu, den in F i g. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt

den Ausnehmungen der axialen Stege geführten Ku- durch die Hohlwelle mit den darauf gelagerten geln einen gewissen Bewegungsspielraum in Um- Zahnrädern einer anderen Ausführungsform, fangsrichtung zu geben, damit diese in Klemmlage F i g. 4 die Schaltwelle als Einzelteil,

gelangen und die Kugeln zwischen Welle und dem ό Fig. 5 Querschnittea-a, b-b und c-c durch die betreffenden Zahnrad eine Mitnahme bewirken kön- Schaltwelle a, b, c gemäß F i g. 4, nen. Abgesehen von der teuren Herstellung einer F i g. 6 einen Handgriff in Seitenansicht,

solchen Einrichtung wird dabei aurh ein maximaler In den Seitenwänden 2 und 3 eines Gehäuses 1 ist

Bewegungsweg für die Schahelemente benötigt, der mittels Kugellagern 4 und 5 eine Welle 6 und para.Iel in jedem Falle größer ist als der doppelte Mittel- io dazu mittels Kugellagern 7 und 8 eine Hohlwelle 9 abstand zweier benachbarter Rade·-. drehbar gelagert. Zwischen den Seitenwänden 2

Zur weiteren Vereinfachung der Bedienung und und 3 ist auf der Welle 6 ein aus drei Zahnkränzen zur Erhöhung der Funktionssicherheit steht die 10, 11 und 12 bestehender einstückiger Zahnräder-Schaltwelle bei einer bevorzugten A sführungsform satz 13 verdrehsicher befestigt, während auf einem in einer Axialrichtung unter Federdruck, und es sind 15 aus der Seitenwand 3 herausragenden Wellenzapfen jhre Ringnuten wenigstens einseitig mit schrägen 14 eine Zahnriemenscheibe 15 fest sitzt. Fianken versehen. Die Verwendung einer Schaltwelle Auf der Hohlwelle 9 sitzen drei Zahnräder 16, 17

mit einem beidseitig angeschrägten Ziehkeil ist be- und 18, welche mit den Zahnkränzen 10, 11 und 12 reits bekannt (französische Patentschrift 56 573). Die dauernd im Eingriff stehen und auf der Hohlwelle 9 Schallwelle steht dort aber nicht unter Federdruck. ao an sich frei drehbar gelagert sind. Auf dem aus der Die erwähnte Ausgestaltung der erfindungsgemä- Seitenwand 3 herausragenden Ende 19 der Hohlßen Losung ermöglicht es, daß, wenn die Kupp- welle 9 ist mittels einer oder mehrerer Madenschraulungselemente, die Wanddicke der Hohlwelle und ben 20 eine Zahnriemenscheibe 21 befestigt, die die Innenverzahnungen der Zahnräder so aufeinan- Teil einer Topfscheibe 22 ist.

der abgestimmt sind, daß ein sich in Eingriff mit as Sowohl die Zahnräder 16, 17 und 18 als auch der dem betreffenden Zahnrad befindliches Kupplungs- Zahnrädersatz 13 mit seinen Zahnkränzen 10 11 element sich auf der schrägen Flanke der betreffen- und 12 bestehen aus Kunststoff. Während der Zahnden Ringnut der Schaltwelle abstützt, die Kupplungs- rädersatz 13 direkt auf die Welle 6 aufgespritzt ist, gliediv gleichzeitig die Funktion einer Überlastkupp- sind die Zahnräder 16, 17 und 18, wie am besten aus lung übernehmen. Beim Auftreten eines zu hohen 30 der F i g. 3 erkennbar ist, mit metallischen Buchsen Lastdrehmomentes ist dadurch das sich in Eingriff 23, 24 bzw. 25 ausgerüstet, welche jeweils m ihrer befindliche Kupplungselement in der Lage, über die Mitte Verzahnungen 26 aufweisen, deren Zahne und schrage Flanke auf die Schaltwelle eine axial gegen Zahnlücken dreieckförmig profiliert sind. Zu beiden den Federdruck gerichtete Kraft auszuüben und die Seiten der Verzahnungen 26 sind in die Buchsen Ii Schallwelle axial zu verschieben so weit, daß das 35 bzw. 24 bzw. 25 Lagerringe 27 und 28 eingesetzt, Kupplungselement, d. h. die Kugel, entlang der deren Innendurchmesser etwa gleich groß oder etwas schrägen Flanke in die Ringnut der Schaltwelle und kleiner ist als der Innendurchmesser der Verzandami! außer Eingriff mit der Innenverzahnung des nung 26.

Zahnrades gelangen kann. Andererseits ist dabei Im Bereich der Verzahnungen 26 der Zahnrader

auch sichergestellt, daß sofort nach Wegfall des 40 16, 17 und 18 besitzt die Hohlwelle 9 radiale Bonüberhöhten Lastdrehmomentes der auf die Schalt- rungen 29, 30 und 31, die auf einer achsparallelen welle wirkende Federdruck das Kupplungselement Linie liegend angeordnet sind (Γ1 g. 3). In jeder der über die schräge Flanke der Ringnut wieder in Ein- Bohrungen 29, 30 und 31 ist eine Kugel 32 bzw. JJ grid mil dem betreffenden Zahnrad bringt. bzw. 34 lose geführt, deren Durchmesser großer ist

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind auf der 45 als die Wanddicke der Hohlwelle 9. Schaltwelie ein Drehknopf und auf der Hohlwelle In der Hohlwelle 9 ist drehbar und gegen den

eine Scheibe befestigt, die beide sichtbare Winkel- Druck einer Feder 35 axial verschiebbar eine bcnaitpositionsmarkierungen aufweisen, wobei zumindest welle 36 gelagert, deren Durchmesser dem innendiejenigen des Drehknopfes den Winkelabständen durchmesser der Hohlwelle 9 angepaßt ist und die der Axialnuten der Schaltwelle entsprechend ange- 50 am einen Ende einen Verlängerungszapfen 37 besitzt, ordnet sind. Vorteilhaft ist dies vor allem, weil die Der Verlängerungszapfen hat einen p"ⁿI^ere" Bedienungsperson in jeder beliebigen Winkelstellung Durchmesser als der sich in der Hohlwelle ν oennder Hohlwelle, in der diese zum Stillstand kommt, dende Teil der Schaltwelle 36 und ragt durch eine erkennen kann, welche Übersetzungsstufe am Ge- zentrale Bohrung der Topfscheibe 22. Au * sein in triebe gerade eingeschaltet ist und um welchen Win- 55 den Hohlraum 22' der Topfscheibe 22 ragendes kel sowie gegebenenfalls in welche Richtung die Ende 37' ist ein Drehknopf 38 verdrehsicher aufge-Schaltwelle mittels des Drehknopfes gedreht werden setzt und vermittels einer Schraube 39 be testigt, wie muß, um die gewünschte andere Übersetzungsstufe aus F i g. 1 erkennbar ist, hat der UretiKnopi je einzuschalten. Durch die Winkelpositionsmarkierun- ebenfalls eine topfförmige Gestalt, deren A^^e"-gen sind dabei die möglichen Schaltstellungen genau 60 durchmesser geringer ist als der Innendurchme«er markiert, so daß Fehlschaltungen ohne weiteres ver- der Topfscheibe 22 so daß er ^wen'^ns teilweise meidbar sind >n deren Hohlraum 22' eintauchen kann. Außerdem

An Hand der Zeichnung wird nun im folgenden die besitzt der Drehknopf 38 einen Griffsteg,40 und Erfindung näher erläutert Es zeigt einen schrägen Flansch 41 welcher stirnseitig5 den

Fig.l ein Wechselgetriebe gemäß der vorliegen- 65 Rand 42' der Topfscheibe 22 verdeckt Der Drehden Erfindune im Schnitt knopf 38 ist aus durchsichtigem Material hergestellt.

_Ffg 2 Sn Läng schnitt durch die Hohlwelle Seine Außenfläche ist mit einer undurchsichtigen mit den darauf lose gelagerten Zahnrädern, Farbe lackiert, wobei am Rand des Flansches 41,

wie aus Fig. 6 ersichtlich, um jeweils 90' zueinander versetzt fensterartige lackfreie Stellen 42, 43, 44 und 45 ausgespart sind, welche vier Schalt- oder Winkelpositionen des Schaltknopfes bzw. der Schaltwelle 36 markieren. Durch diese fcnstcrartigen Aussparungen 42 bis 45 hindurch ist der Rand 42 der Topfscheibe 22 sichtbar, der an einer Stelle eine Bezugsmarkierung besitzt, die winkelmäßig auf die Linie der Bohrungen 29, 30 und 31 der Hohlwelle 9 ausgerichtet ist.

Wie am besten aus den F i g. 4 und 5 a bis 5 c erkennbar ist, besitzt die Schallwelle 36 drei Ringnuten 46, 47 und 48, die so angeordnet sind, daß sie in der in Richtung des Pfeiles 49 verschobenen Stellung der Schaltwelle 36 in den Bereichen der Bohrungen 29, 30, 31 der Hohlwelle 9 bzw. der Kugeln 32, 33 und 34 liegen, so daß diese Kugeln 32 I is 34 in diese Ringnuten 46, 47, 48 teilweise eintauchen können. In Richtung des Pfeiles 49 sind anschließend an die Ri::g;:uten 46,47 und 48 auf dem Umfang derSchaltwellc 36 jeweils in einem Winkelabstand von 90 Axialnuten 50/0, 50/2, 50/3 bzw. 51/0, 51Ί, 51/3 bzw. 52/0, 52/1 und 52/2 angeordnet, deren Tiefe derjenigen der Ringnuten 46, 47 und 48 entspricht, und welche in der Lage sind, die Kugeln 32, 33 bzw. 34 in entsprechenden Schaltstellungen der Schaltwcllc 36 aufzunehmen, wenn sich diese in ihrer nicht gedrückten Ruhestellung befinden. Aus den Schnittbildern der Fig. 5a, 5b und 5c ist erkennbar, daß die Axialnuten 50/0, 50/2 und 50/3, welche der Kugel 29 zugeordnet sind, insgesamt um 90 gegenüber den Nuten 51/1, 51/0 und 51/3. welche der Kugel 30 zugeordnet sind, um 90 versetzt sind und daß die der Kugel 31 zugeordneten Axialnuten 52 Ό, 52/1 und 52/2 ihrerseits gegenüber den Axialnuten 51/1, 51/0 und 51/3 ebenfalls um 90" versetzt angeordnet sind. Mit anderen Worten: Im Bereich der Schnittlinie a-a fehlt die Axialnut, die im Bereiche der Schnittlinie b-b bzw. c-c der Axialnut 51/1 bzw. 51/2 entspricht; im Bereich der Schnittlinie b-b fehlt die Nut, die den Nuten 50/2 bzw. 52/2 der Schnittlinien a-a bzw. c-c entspricht, und im Bereich der Schnittlinie c-c fehlt die Nut, die den Nuten 50/3 bzw. 51'3 im Bereich der Schnittlinien a-a bzw. b-b entspricht.

Dadurch ist es möglich, durch die Wahl der relativen Winkelstellung zwischen dem Drehknopf 38 bzw. der Schaltwelle 36 und der Topfscheibc 22 bzw. der Hohlwelle 9 in den drei Winkelpositionen »1«, »2«, »3« jeweils zwei Axialnuten 51/1 und 52/1 oder 50/2 und 52/2 oder 50/3 und 51/3 mit den entsprechenden Bohrungen 29 bzw. 30 bzw. 31 der Hohlwelle zur Deckung zu bringen, während in der Schaltbzw. Winkelposition »0« die drei Axialnuten 50/0, 51/0 und 52/0 sich mit den drei Bohrungen 29, 30 und 31 der Hohlwelle 9 decken.

Da die radiale Tiefe der Axialnuten 50, 51 und 52 kleiner gehalten ist als der Durchmesser der Kugeln 32, 33 und 34 und damit gewährleistet ist, daß die Kugeln 32, 33 und 34 die Bohrungen 29, 30 und 31 der Hohlwelle 9 auch dann nicht verlassen können, wenn sie sich in den Axialnuten befinden, ist es erforderlich, vor jeder Drehung der Schaltwelle 36 relativ zur Hohlwelle 9 die Schaltwelle in Richtung des Pfeiles 49 gegen den Druck der Feder 35, wie in Fig. 1 dargestellt, so weit zu verschieben, daß die Kugeln in den Bereich der Ringnuten 46, 47 bzw. 48 gelangen. Gleichzeitig ist dadurch gewährleistet, daß sich die Schallwelle 36 nicht selbsttätig aus einer eingestellten Schaltposilion verdrehen kann.

Sobald der Drehknopf 38 in einer markierten Schaltposition, in welcher einer der fenslcrartigcMi Ausschnitte 42, 43, 44 oder 45 sich mit der stirnseitig auf dem Rand 42 der Topfscheibe 22 angebrachten

ίο Positionsmarkierung deckt, losgelassen wird, drückt die Feder 35 die Schallwelle 36 entgegen der Richtung des Pfeiles 49 wieder in ihre Ausgangsposition zurück. Jc nachdem, welche Schallposition gewählt wurde, w^rd dabei außer in der Schaltposition »0«

is eine der drei Kugeln 32, 33 oder 34 in ihrer Bohrung 29, 30 oder 31 radial nach außen gedrückt und, wie in den F i g. 2 oder 3 dargestellt, mit der betreffenden Innenverzahnung 26 eines der Zahnräder 16, 17 oder 18 in Eingriff gebracht. Nicht nur um diese Radialbewegung der Kugeln 32. 33 oder 34 zu erleichtern, sind die Ringnuten 46, 47 und 48 auf der einen Seite jeweils mit schrägen Flanken 53, 54 bzw. 55 versehen, sondern noch aus einem weiteren Grund: Während beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2 der Durchmesser der Kugeln 32, 33 und 34 so gewählt ist. daß eine sich mit der Verzahnung 26 eines Zahnrades 16, 17 oder 18 sich in Eingriff befindende Kugel auf der Innenseite der Wandung der Hohlwelle 9 nicht mehr hervorsteht und auf dem zylindrischen Umfang der Schallwelle 36 aufliegt, ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Kugeldurchmesser größer gewählt, derart, daß sich die jeweils mit der Verzahnung 26 eines der Zahnräder 16, 17 oder 18 in Eingriff befindende Kugel (hier 32) nicht auf dem zylindrischen Umfang der Schallwelle 36 sondern auf einer schrägen Flanke 53, 54 oder 55 der Schaltwelle 36 abstützt. Dadurch ist dem Zusammenwirken der Schaltwelle 36 mit den Kugeln 32, 33 oder 34 zusätzlich noch die Funktion einer Überlaslkupplung einverleibt, indem die auf der schrägen Flanke 53, 54 oder 55 aufliegende, als Kupplungselement zwischen der Hohlwelle 9 und einem der Zahnräder 16, 17 oder 18 dienende Kugel 32. 33 oder 34 bei der Drehmomentsübertragung auf die Schaltwelle 36 eine dem Druck der Feder 35 entgegengesetzte Kraftkomponente hervorruft, die bei Auftreten eines überhöhten Lastdrehmomentes eine Verschiebung der Schaltwelle 36 in Richtung des Pfeiles 49 und damit ein Auskuppeln zur Folge hat.

Dabei kann der kritische Drehmomentsbereich durch eine entsprechende Dimensionierung der Feder 35 und/oder durch eine Justiereinrichtung an der Feder 35 festgelegt werden.

Die Umschaltung des Getriebes von der einen Übersetzungsstufc auf die andere oder in den Leerlauf (Schaltposition »0«) erfolgt bei Stillstand des Getriebes, wobei eine Drehbewegung der Hohlwelle 9 während der Drehung der Schaltwelle 36 dadurch verhindert wird, daß der auf der Riemenscheibe 21 und Topfscheibe 22 aufgelegte Zahnriemen über ein Vorgelege mit dem Antriebsmotor oder mit anderen Getriebeteilen einer Maschine, in der dieses Wechselgetriebe eingesetzt ist, in gctrieblicher Verbindung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι 2

   keil in der Hohlwelle verstellt wird, um mindestens

   Patentansprüche: die axiale Länge des Rädersatzes verschiebbar sein

   muß und dadurch die mindestens doppelte Baulange

   1 Mechanische Schalteinrichtung für mehrere erforderlich ist und daß die Verstellung der Rundauf einer gemeinsamen Hohlwelle drehbar ge- 5 zahnstange mittels eines um eine dazu orthogonale lagerten Zahnräder, die paarweise mit auf einer Achse drehbaren Stirnrades erfolgen muli, das stillparallelen Welle befestigten Zahnrädern kam- steht, während sich die Rundzahnstange mit dem men, wobei in der Hohlwelle ein axial beweg- laufenden Getriebe dreht. Außerdem ist cm solches licher zylindrischer Ziehkeil gelagert ist, durch Getriebe teuer in der Herstellung und überall dort welchen für jedes Zahnrad in Wanddurchbrü- io nicht verwendbar, wo es darauf ankommt, einen chen der Hohlwelle lose geführte, radial beweg- ruckfreien Anlauf zu gewährleisten,
   liehe, a!s Kupplungselemente dienende Kugeln Durch eine bereits bekannte_ Schalteinrichtung od. dgl. einzeln mit einer Innenverzahnung des (deutsche Auslegeschrift 1 209 015), von der die Erzugeordneten Zahnrades in Eingriff bringbar sind findung ausgeht, werden diese Nachteile teilweise und im entkuppelten Zustand auf einem kleine- 15 vermieden, indem innerhalb des hohl ausgebildeten ren Durchmesser des Ziehkeiles aufliegen können, Ziehkeiles eine mit zwei Schaltklinken versehene dadurch gekennzeichnet, daß eine in Schaltstange angeordnet ist, die beim Schaltvorgang der Hohlwelle (9) zwischen zwei Stellungen axial wechselweise in Ausnehmungen des Ziehkeiles einverschiebbare und drehbare Schaltwelle (36) in greifen, und die Schaltstange nach jeder Schaltung den axialen Abständen der einzelnen Wand- ao von selbst in die Ausgangslage zurückkehrt. Dabei durchbräche (29, 30, 31) mit Ringnuten (46, 47, erfolgt bei jedem Schaltvorgang eine schrittweise Be-48) sowie sich daran anschließenden von Ring- wegung des Ziehkeiles von einem Zahnrad zum annut zu Ringnut gruppenweise um bestimmte Win- deren bzw. von einem Kupplungselement zum ankel (90' ) gegeneinander versetzten Axialnuten deren. Die Schaltstange wird bei jeder Schaltbewe- (50/0, 50/2, 50/3; 51/0, 51/1, 51/3; 52/0, 52/1, 25 gung aus einer Mittellage um etwas mehr als die 52/2) versehen ist, welche die Kupplungselemente Größe des Schaltschrittes des Ziehkeiles in beiden (32, 33, 34) der nicht gekuppelten Zahnräder Richtungen bewegt. Der Gesamtschaltweg des Zieh-(16,17 oder 18) teilweise aufnehmen. keiles wird dadurch jedoch nicht verkürzt, so daß

   2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch sich auch eine Baulängenverkürzung nur auf die Begekennzeichnet, daß die Schaltwelle (36) in 30 wegungsstrecke der Schaltstange beschränkt. Daeiner Axialrichtung unter Federdruck steht und durch, daß die Schaltstange in jeder Schaltstellung ihre Ringnuten (46, 47, 48) wenigstens einseitig des Ziehkeiles die gleiche Ruhelage einnimmt, ist bei mit schrägen Flanken (53, 54, 55) versehen sind. dieser Schalteinrichtung von außen optisch nicht er-

   3. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 und 2, da- kennbar, welches der Zahnräder jeweils mit seiner durch gekennzeichnet, daß die Kupplungs- 35 Welle gekuppelt ist.

   elemente (32, 33, 34), die Wanddicke der Hohl- Ziel der Erfindung ist eine noch einfachere und

   welle (9) und die Innenverzahnungen (26) der billigere Schalteinrichtung mit weniger Raumbedarf.

   Zahnräder (16, 17, 18) so aufeinander abge- Nach der erfindungsgemäßen Lösung muß zum

   stimmt sind, daß ein sich in Eingriff mit einem Kuppeln der einzelnen Zahnräder mit der Hohlwelle

   Zahnrad (16, 17, 18) befindliches Kupplungs- 40 die SchaltwelL jeweils nur um einen dem Miuel-

   element (32, 33, 34) sich auf der schrägen Flanke abstand zweier benachbarter Zahnräder entsprechen-

   (53, 54, 55) der betreffenden Ringnut (46, 47, den Betrag aus der jeweils gleichen Ruhelage in glei-

   48) der Schaltwelle (36) abstützt. eher axialer Richtung verschoben werden, und es