DE2936004A1

DE2936004A1 - Zahntriebschaltwerk mit zylinderverriegelung

Info

Publication number: DE2936004A1
Application number: DE19792936004
Authority: DE
Inventors: Friedrich 5067 Kürten Jordan
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1979-09-06
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1981-04-16

Description

Zahntriebschaltwerk mit Zvlinderverriegelung
Die Erfindung betrifft ein Zahntriebschaltwerk mit Zylinderverriegelung, zur Umsetzung einer gleichförmigen Drehbewegung in zeitlich unterbrochene Drehbewegungen, mit treibenden Segmenträdern, die auf einem Teil ihres Umfangs einen Zahnbogen und zusätzlich eie zylindrisch begrenzte Gleitschulter haben, und mit getriebenenSperrstellenrädern, die Verzahnungen und Aussparungen am Umfang haben, wobei in einer Eingriffsstellung ein Segmentrad mit einem Sperrstellenrad im Bereich der Verzahnung kämmt und in einer Sperrstellung die Gleitschulter eines Segmentrades in eine Aussparung eines Sperrstellenrades eingreift.
Es ist ein Zahntriebschaltwerk mit einem treibendem Segmentrad, einem getriebenen Cperrstellenrad und einer Zylindersperre bekannt (DE-PS 22 40 20S). Dieses Schaltwerk ordnet den Antrieb und das Sperren des Abtriebs zwei Paaren von Konstruktionselementen zu, die mit parallelen Mittelebenen senkrecht auf zwei untereinander parallelen Wellen angeordnet sind. Es ist dabei jedoch nur eine Abtriebsmöglichkeit mit zeitlich unterbrochener Drehung vorhanden.
Die dem treibenden Segmentrad zugeordnete Gleitschulter und die dem getriebenen Sperrstellenrad zugeordnete Aussparung sind von Kanten mit uneinheitlicher Form begrenzt und daher im Felle einer mechanischen Bearbeitung aufwendig herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahntriebschaltwerk zu schaffen, dessen treibende und getriebene Räder als einfade Abwandlungen üblicher Zahnräder hergestellt werden können und bei dem während der Sperrung eines Abtriebs ein zweiter Abtrieb mit dem Antrieb in treibender Verbindung steht. Insbesonders soll eine geeignete Antriebsmöglichkeit für Drehkolbenmaschinen mit alternierender Kolbenbewegung geschaffen werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei untereinander koaxiale Segmenträder mit ungerader Zähnezahl vorgesehen sind, die zueinander um 1800 versetzt auf einer Antriebswelle fest angeordnet sind und an denen jeweils die Gleitschulter axial in einem Bereich mit dem Z=hnbogen liegt und den Radius seines Kopfkreises hat , daß mindestens zwei untereinander koaxiale Sperrstellenräder mit gerader Zähnezahl vorgesehen sind, an denen je zwei Aussparungen axial in einem Bereich mit den Verzahnungen und zueinander um t80 versetzt angeordnet sind und daß Mitnahmevorrichtungen an den einander zugekehrten Seiten zweier koaxialer Sperrstellenräder angeordnet sind, die eine zeitlich begrenzte mitdrehende Wirkverbindung zwischen den Sperrstellenrädern im Drehbereich zwischen Sperrstellung und Eingriffsstellung herstellen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die einfache Gestaltung der Räder. Diese ermöglicht, sofern eine mechanische Bearbeituns der Räder vorausgesetzt wird, eine Anlehnung an die Fertigung üblicher Zahnräder. Bei den Segmenträdern besteht der Unterschied allein darin,daß nur ein Teil des Umfangs mit Zähnen versehen wird, während die Gleitschulter gleichzeitig mit der Bearbeitung des Kopfkreises entsteht; bei den Sperrstellenrädern wird zusätzlich nur die Herstellung der Aussparung an vollständigen Zahnrädern erforderlich.
Die Forderung, daß während des Stillstandes einer intermittierenden Drehbewegung eine zweite, separate Drehbewegung einsetzen soll, tritt bei technischen Abläufen häufig auf. Die Erfindung erweist. sich gerade in diesem Fall als vorteilhaft, da Antrieb und Sperren jeweils von einem einzigen Räderpaar wahrgenommen werden und für das Starten der Abtriebsräder eine Wechselwirkung zwischen den einzelnen Räderpaaren ausgenutzt wird. Bei nur einer erforderlichen Abtriebsmöglichkeit kann dieses Starten durch ein leichter ausgeführtes zweites Räderpaar wahrgenommen werden. Durch die symmetrische Gestaltung aller Räder sind in jedem Fall beide Drehrichtungen möglich.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der beiden Zahnradpaare bewirkt eine Sperrung eines getriebenen Sperrstellenrades bei Eingriff der Gleitschulter des Segmentrades in den gesamten Umfang einer Aussparung des Sperrstellenrades und einen gleichmäßigen Antrieb bei Eingriff vollständig verzahnter Bögen der Räder ineinander. Beim Heraus- bzw. Hereinlaufen der Flanke der Gleitschulter in eine Aussparung kennzeichnen bestimmte Stellungen den Übergang vom Sperren zum Eingriff. Durch das Zusammenwirken von Gleitschultern, Aussparungen und Mitnahmevorrichtungen werden in dieser Kombination neue Wirkungen erzielt. Der Eingriff der Verzahnungen erfolgt periodisch in unveränderter Zuordnung; die Sperrung eines Sperrstellenrades hebt sich je nach Art der Mitnahmevorrichtung auf, bevor oder nachdem die Sperrung des anderen Sperrstellenrades einsetzt; in diesem Drehbereich wird die Mitnahmevorrichtung wirksam, koppelt die Bewegung der Zahnräder und verhindert eine Verschiebung der Verzahnungen. Diese Wirkungen sind in günstiger Weise durch zwei besondere Formen der Räder und zwei damit wahlweise zu kombinierende Formen der Mitnahmevorrichtung zu erzielen.
Eine Aussparung in Form angeschnittener Zähne mit dem Halbmesser des Kopfkreises des Segmentrades hat zur Folge, daß eine Sperrung dann eintritt bzw. sich aufhebt, wenn die Flanke der Gleitschulter, die jeweils mit der Mitte einer Aussparung zusammentrifft, die Verbindungslinie der beiden Radmitten erreicht. Durch die erf -ndungsgemäße Zuordnung der Zähnezahlen kann in diesem Fall durch die Mitnahmevorrichtung ein Sperrstellenrad bereits mit einem angeschnittenen Zahn unmittelbar an der Flanke der auslaufenden Gleitschulter in sein Segmentrad eingreifen, während das andere noch an einem angeschnittenen Zahn von der Flanke der einlaufenden Gleitschulter seines Segmentrades beaufschlagt wird.
Eine bis zum Grundkreis reichende Aussparung hat zur Folge, daß eine Sperrung in beiden Drehrichtungen dann eintritt, wenn die Gleitschulter den gesamten Bereich wischen den beiden begrenzenden Zähnen einnimmt. Bis zu diesem Zeitpunkt treibt die Flanke der hereinlaufenden Gleitschulter, die durch die erfindungsgemäße Zuordnung der Zähnezahlen genau mit dem die Aussparung begrenzenden Zahn zusammentrifft, das Sperrstellenrad an.
Sobald an dem zweiten Sperrstellenrad der begrenzende Zahn der Aussparung von der Flanke der herauslaufenden Gleitschulter passiert worden ist und die Sperrung nach beiden Drehrichtungen aufgehoben ist, dreht die Mitnahmevorricntung das Sperrstellenrad mit dem begrenzenden Zahn gegen die Flanke der herauslaufenden Gleitschulter und bringt die Verzahnungen wieder zum Eingriff.
Bei der MitnahmevorricMung mit Anschlagnocken ist durch deren Breite der Wirkungsbereich festgelegt und auf die Breite der Aussparung abgestimmt. Durch Änderung der Breite der Anschlagnocken in Richtung des Umfangs kann die Gleichlaufzeit der Sperrstellenräder verändert werden. Dabei ändert sich gleichzeitig die Übersetzung vom Segmentrad zu den Sperrstellenrädern, da der Umfang der Verzahnung der Sperrstellenräder bei erfindungsgemäß gleichbleibender Zähnezahl entsprechend geändert werdrnmuß.
Bei der Mitnahmevorrichtung mitZugfedern ist der Wirkungsbereich allein durch das Aufheben der Sperrwirkung gegeben, da die Federn mit Ausnahme eines Zustandes, bei dem die Anlenkpunkte winkelgleiche Lage haben und damit die Sperrstellenräder um 90° zueinander versetzt sind, immer unter Spannung stehen. Durch die andauernde Wirkung der Federn kann auch bei weiterdrehenden Segmenträdern eine Gleichstandszeit der Sperrstellenräder herbeigefwihrt werden, die bei Aufheben einer Sperrstellung selbsttätig beendet wird.
Beispiele von erfindungsgemäßen Ausftihrungen des Zahntriebschaltwerks sind in den Zeichnungen dargestellt. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Satz auf einer Antriebswelle angeordneter Segmenträder und einen zugeordneten Satz untereinander koaxialer Sperrstellenräder mit Anschlagnocken in zwei untereinander dargestellten Querschnitten, Fig. 2 ein Segmentrad und ein zugeordnetes Sperrstellenrad mit Zugfedern in zwei unterschiedlichen untereinander dargestellten Eingriffsstellungen im Querschnitt, Fig. 3 ein Zahntriebschaltwerk mit einem Satz auf einer Antriebswelle angeordnete Sgmentrader und zwei Sätzen jeweils koaxialer Sperrstelienrder in einem längs der Achsen gelegten Schnitt.
In Fig. 1 trägt die Antriebswelle 1 die beiden Segmenträder 2 und 3, die um 1800 zueinander versetzt fest mit ihr verbunden sind.
Sie weisen jeweils eine Gleitschulter 4 und einen Zahnbogen 5 auf.
Mit dem Segmentrad 2 ist ein Sperrstellenrad 6 und mit dem Segmentrad 3 ein Sperrstellenrad 7 im Eingriff. Das Segmentrad 6 ist auf einer Welle 8 angeordnet, das Segmentrad 7 auf einer zu dieser koaxialen und frei drehbaren Welle 9. Die Sperrstellenräder 6 und 7 haben eine Verzahnung 12 am gesamten Umfang mit jeweils zwei Aus-Sparungen 10, 11 vom Radius des Kopfkreises der Segmenträder 2, 3.
Die Aussparungen 10, 11 sind einander gegeenüberliegend jeweils symmetrisch zu einer Zahnlücke angeordnet. Die Zahl der auf dem halben Umfang der Verzahnung 12 jeweils zwischen diesen beiden die Mitte der Aussparungen 10, 11 bildenden Zahnlücken liegenden übrigen Zahnlücken entspricht der Zahl der vollständigen Zähne am Zahnbogen 5 der Segmenträder 2, 3. An den Sperrstellenrädern 6, 7 befinden sich seitlich und einander zugekehrt in jeweils gleicher Zuordnung zu den Aussparungen 10, 11 je ein Paar Anschlagnocken 13, 14. In der gezeigten Stellung sind die sich in axialer Richtung überdeckenden Anschlagnocken 13, 14 in Anlage. Das Segmentrad 2 ist noch mit der Verzahnung 12 seines Sperrstellenrades 6 im Eingriff und treibt es an. Das Segmentrad 3 ist im Auslaufen der durch die Gleitschulter 4 verursachin Sperrstellung des Sperrstellenrades 7 begriffen. Das Sperrstellenrad 3 wird vom Sperrstellenrad 4 solange angetrieben, bis dieses die zu seinem Segmentrad 5 symmetrische Sperrstellung erreicht, und das Sperrstellenrad 7 mit seinem Segmentrad 3 wieder in der Eingriffsstellung ist.
In Fig. 2 sind ein Segmentrad 3 und ein zugeordnetes Sperrstellenrad 7 in zwei verschiedenen Positionen dargestellt. Das Segmentrad 3 ist ebenso wie ein zweites, nicht dargestelltes Segmentrad auf der Antriebswelle 1 angeordnet. Das Segmentrad 3 ist mit einer Gleitschulter 4 und einem Zahnbegen 5 versehen. D-s Sperrstellenrad 7 mit zwei Aussparungen 11 am Umfang ist auf der Welle 9 ange rdnet. Diese ist gegenüber der Welle 8 drehbar, auf der ein zweites nicht dargestelltes Sperrstellenrad angebracht ist, das mit dem nicht dargestellten Segmentrad im Eingriff ist. Zwei Zugfedern 16 sind an entsprechenden nlenkzapfen 17 jeweils einerseits am Sperrstellenrad 7 und andererseits an der das Sperrstellenrad tragenden Welle 8 befestigt. In der oben dargestellten Position sind die Zugfedern 16 entspannt, das Segmentrad 3 greift mit der Mitte seiner Gleitschulter 4 in eine der Aussparungen 11 des Sperrstellenrades 7, In der unten dargestellten Position hat sich das Segmentrad 3 mit der Antriebswelle 1 um etwa 1900 im Uhrzeigersinn weitergedreht. Dabei hat das nicht dargestellte zweite Segmentrad, das gegenüber dem ersten um 1800 versetzt auf der Antriebswelle 1 befestigt ist, das zugeordnete, ebenfalls nicht dargestellte zweite Sperrstellenrad, mit dem es im Eingriff ist, mit seiner Welle 8 ebenfalls um etwa 900 weitergedreht. Die Federn 16 wurden dabei gespannt. Bei weiterer Drehung der Antriebswelle 1 geht die Sperrwirkung der Gleitschulter 4 verloren und die Verzahnungen der beiden Räder 3 und 7 kommen durch die Zugwirkung, beginnend mit der nur teilweise geschnittenen ersten Zahnlücke 18 zum Eingriff, während das nicht dargestellte Räderpaar in die Sperrstellung übergeht.
In Fig. 3 treibt eine Antriebswelle 1 mit den Segmenträdern 2, 3 gleichzeitig zwei Sätze von Sperrstellenrädern 6, 7 an, die auf den zugehörigen Achsen 8, 9 drehbar sind. An den Sperrstellenrädern 6, 7 sind Anschlagnocken 13, 14 angebracht. Die drei Wellen laufen in einem gemeinsamen Gehäuse 19.

Claims

Patentansprüche 1. Zahntriebschaltwerk mit Zylinderverriegelung, zum Umsetzung einer glechförmigen Drehbewegung in zeitlich unterbrochene Drehbewegungen, mit treibenden Segmentrådern, die auf einem Teil ihres Umfangs einen Zahnbogen und zusätzlich eine zvlindrisch begrenzte Gleitschulter naben, und mit getriebenen SperrstellenrGdern, die Verzahnungen und Aussparungen an. Umfang haben, wobei in einer Eingriffs teIlung in Segmentrad mit einem Sperrstellenrad im Bereich der Verzahnung kämmt und in einer Sperrstellung die Gleitschulter eines Segnentrades ir. eine Aussparung des Sperrstel lenr'des eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß zwei untereinander koaxiale Segmenträder (2, 3) mit ungerader Zähnezahl vorgesehen sind, die zueinander um 180° versetzt auf einer Antriebswelle (1) fest angeordnet sind und an denen jeweils die Gleitschulter (4) axial in einem Bereicn mit dem Zahnbogen (5) liegt und den Radius seines Kopfkreises hat, daß mindestens zwei untereinander koaxiale Sperrstellenräder (5, 7) mit gerader Zähnezahl vorgesehen sind, an denen je zwei Aussparungen (10, 11) axial in einem Bereich mit den Verzahnungen (i2) und zueinander um 180° versetzt angeordnet sind und daß iitnahmevorrichtungen an den einander zugekehrten Seiten zweier koaxialer Sperrstellenräder (6, 7) angeordnet sind, die eine zeitlich begrenzt mitdrehende Wirkverbindung zwischen den Sperrstellenrädern (, 7) im Drehbereich zwischen Sperrstellung und Eingriffsstellung herstellen.
2. Zahntriebschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (10, 11) der Sperrstellenräder (6, 7) durch eine gerade Anzahl jeweils paarweise symmetrisch vom Kopfkreis des Zahnbogens (5) eines Segmentrades (2, 3) angeschnittener Zähne gebildet werden und daß die Segmenträder (2, 3) einen Zahn weniger haben als die beiden Verzahnungen (12) der Sperrstellenräder (6, 7) zwischen den Aussparungen (10, 11), einschließlich der angeschnittenen Zähne.
3. Zahntriebschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (10, 11) der Sperrstellenräder (6, 7) durch einen Bogen -WDm Halbmesser des Grundkreises der Verzahnung (12) gebildet werden und durch zwei um eine Anzahl von Teilungen auseinanderliegende Zähne begrenzt werden, und daß die Segnenträder (2, 3) einen Zahn weniger als die beiden Zahnbögen (5) der Sperrstellenräder (ô, 7) haben.
4. Zahntriebschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dan die Mitnahmevorrichtungen durch Anschlagnocken (13, 14) gebildet werden, die paarweise um 1?ovo versetzt auf gleichem Durchmesser und bezüglich der Aussparungen (1C, 11) im gleichen Winkelbereich an den parallelen Sperrstellenräcern (6, 7) angeordnet sind und sich in axialer Richtung mit den Anschlagnocken des jeweils anderen Sperrstellenrades überdecken.
5. Zahntriebschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dan die Mitnahmevorrichtungen durch zwei Zugfedern (16) gebildet werden, deren Mittelachsen im wesentlichen parallel zu den Radebenen liegen, deren Enden an je einem Sperrstellenrad (6, 7) angelenkt sind und deren Anlenkpunkte (17) an jedem Sperrstellenrad um 100 zueinander versetzt und an den beiden Sperrstellenräder bezüglich der Aussparungen (10, 11) um 900 voneinander abweichend und jeweils paarweise auf verschiedenen Durchmessern angeordnet sind.
6. Zahntriebschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sätze von jeweils zwei koaxialen Sperrstellenrädern (6, 7) an verschiedenen Umfangspunkten mit einem Satz zweier Segmenträder (2, 3) im Eingriff sind.
7. Zahntriebschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Sperrstellenräder (6, 7) mit den Naben der beiden Drehkolben einer Drehkolbenmaschine verbunden sind.