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Geschwindigl : eitswechselgetriebe, insbesondere für Motorwagen.
Die Erfindung hat ein Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Art der Planetengetriebe zum
Gegenstand, bei welchem zusätzliche Sätze von Getrieberädern nach und nach zum Eingriff gelangen und diese Sätze von Getrieberädern nebeneinander auf der treibenden Welle angeordnet sind.
Das Getriebe umfasst einen oder mehrere Sätze, bei denen zwei Planetenräder, getragen von einer Bremstrommel, miteinander in Eingriff stehen, von denen wieder eines mit der treibenden Welle und mit einem Getrieberad oder-ring mit Innenverzahnung, das andere Planetenrad mit einem fest mit einer andern Bremstrommel verbundenen Mittelrad kämmt.
Der erste Satz ist vorgesehen zum Antrieb des getriebenen Teils mit geringerer Geschwindigkeit als die der treibenden Welle in entgegengesetzter Richtung, der zweite Satz für Drehung des getriebenen Teiles mit geringerer Geschwindigkeit als die der treibenden Welle in derselben Richtung (vorwärts). und diese Geschwindigkeit des getriebenen Teiles wird erhöht durch Steigerung der Drehgeschwindigkeit des Mittelrades dieses Satzes mittels Übertragung einer Drehbewegung bei wechselnden Geschwindigkeiten mit Hilfe zusätzlicher Planetenradgetriebe, die nacheinander dem arbeitenden wirksamen Getriebe zugeschaltet werden.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Getriebe kann so angeordnet werden, dass die treibende und die getriebene Welle in derselben oder in entgegengesetzter Richtung laufen, und dass die Geschwindigkeit des getriebenen Teils grösser, gleich oder kleiner ist als die des treibenden Teiles.
Die vorliegende Getriebeanordnung vermeidet eine unzweckmässig grosse Anzahl von konzentrischen Buchsen, von Planetenradlagerungen und von Rädern oder Ringen mit Innenverzahnung. Die vorgeschlagene Anordnungen gestatten die Verwendung von Stirnrändern mit geraden Flanken passender Grösse und geringe Umfangsgeschwindigkeiten in den Lagern und geringe Winkelgeschwindigkeiten der Zahnräder, so dass eine ruhige und wirksame Übertragung auf Grund der verhältnismässig langsamen Bewegungen der Teile und der zweckmässigen Richtung des Tangentialschubs gesichert ist. Ausserdem sind die bisher bei manchen Ausführungen derartiger Getriebe angewendeten Verbund-Planetenräder vermieden. Auch ist für eine gegebene zulässige Grösse der Umfangskraft per Zahn die zulässige Zahnteilung herabgesetzt, so dass dementsprechend der axiale Raumbedarf für das Getriebe verringert ist.
Die Zeichnungen zeigen eine zweckmässige Ausführung des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt des Wechselgetriebes nach der Linie x-x in Fig. 2 ; Fig. 2 einen Querschnitt desselben nach Linie y-y in Fig. 1 ; Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 1, der eine abgeänderte Ausführung des Getriebes darstellt ; Fig. 4 einen Querschnitt durch dasselbe nach Linie z-z in Fig. 3. Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren abgeänderten Form mit Kugellagerung der drehbaren Teile.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Rad 1 mit Innenverzahnung, welches das getriebene Glied bildet, auf der treibenden Welle 2 unmittelbar neben einem treibenden, auf der Welle aufgekeilten Rad 3 angeordnet, und diese Räder 1 und 3 sind in Eingriff über ein auf einem Zapfen 5 im Körper einer Bremstrommel 6 gelagertes Planetenrad 4. Aus Fig. 2 geht hervor, dass bei Drehung der treibenden Welle und Festhaltung der Bremstrommel 6 das innenverzahnte Rad 1 entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle in Umlauf kommt, u. zw. langsamer als diese, wobei die Kraftübertragung ausschliesslich durch das Rad 4 erfolgt. Das Rad 4, das als das erste Planetenrad bezeichnet werden soll, steht in Eingiff mit einem zweiten, auf einem Zapfen 8 derselben Bremstrommel 6 gelagerten Planetenrad 7.
Das zweite Planetenrad 7 steht in Eingriff mit einem auf einer Büchse 10 aufgekeilten oder mit ihr aus einem Stuck bestehenden, auf der treibenden Welle 2 frei drehbaren Mittelrad 9. Die Nabe der Bremstrommel 6 für Rückwärtsgang sitzt frei drehbar auf der Büchse 10, die eine aufgekeilte Bremstrommel H-im weiteren als die Bremstrommel der ersten Geschwindigkeitsstufe oder als erste Bremstrommel bezeich- net-trägt. Bei Freigabe der Bremstrommel für Rückwärtsgang und Festhaltung der Bremstrommel
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Planetenrad 7, so dass es um das oben erwähnte, von der ersten Geschwindigkeitstrommel 11 festgehaltene Mittelrad 9 umläuft, und es lässt das erste Planetenrad 4 das erste innen verzahnte Rad 1,
also das getriebene Glied in derselben Richtung wie die treibende Welle 2, jedoch langsamer, umlaufen. Das erste Mittelrad 9 und das erste treibende Rad 3 können, wie aus der Zeichnung ersichtlich, verschiedene Durchmesser haben, und das zweite Planetenrad 7 kann genügend breit gemacht werden, um gleichzeitig in Eingriff mit dem ersten Mittelrad 9 und dem ersten Planetenrad 4 zu stehen. Das treibende Rad 3 und das Mittelrad 9 können also nahe aneinander gebracht werden, wobei Raum in der Längsrichtung des Getriebes auf der Welle 2 erspart wird. Es kann mehr als ein Paar Planetenräder 4, 7 in jedem Getriebesatz vorgesehen werden ; in Fig. 2 sind beispielsweise zwei solche Paare dargestellt.
Durch die im folgenden beschriebenen Anordnungen kann nun das erste Mittelrad 9 eine Drehung im gleichen Sinn wie die treibende Welle erhalten, so dass die Relativgeschwindigkeit des treibenden Rades 3 gegenüber dem innenverzahnten, als getriebener Teil dienendem Rade 1 vergrössert wird. Zu diesem Zweck dient ein zweites auf die treibende Welle 2 aufgekeiltes Rad 12, das in Eingriff mit einem
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dritten Planetenrad 13 auf einem Zapfen 14 im Körper der ersten Geschwindigkeitstrommel. ! steht.
Das dritte Planetenrad 1.'3 steht in Eingriff mit einem innenverzahnten Rad 15, getragen von einer Bremstrommel 16 - weiterhin als Bremstrommel der zweiten Geschwindigkeitsstufe (zweite Bremstrommel) bezeichnet-, so dass bei Festbremsung dieser zweiten Bremstrommel das dritte Planetenrad 13 über das zweite treibende Rad 12 zum Umlauf in dem innenverzahnten Rad 15 in der gleichen Richtung, in der die Welle 2 umläuft, veranlasst wird.
Die Bremstrommel der ersten Geschwindigkeitsstufe 11 und dementsprechend das erste Mittelrad 9 laufen nun in derselben Richtung um wie die treibende Welle ; die Getrieberäder 12, lao, 15 zur Drehung der Trommel der ersten Geschwindigkeitsstufe können so bemessen sein, dass sie dem ersten Mittelrad 9 eine verhältnismässig langsame Vorwärts- bewegung erteilen. Das getriebene Rad 1 läuft dann schneller als wenn das erste Mittelrad 9 festgehalten wird.
Das dritte breite Planetenrad 13 steht mit einem vierten Planetenrad 17 in Eingriff, das in ein zweites Mittelrad 18 eingreift, das auf einer durch die Nabe der zweiten frei drehbar gelagerten Ge- schwindigkeitstrommel. M reichenden Büchse j ? 9 sitzt oder mit dieser aus einem Stück besteht ; diese Büchse 19 ist auf einer dritten Bremstrommel 20 festgekeilt. Das vierte Planetenrad 17 ist gleich dem dritten auf einem Zapfen im Körper der ersten Geschwindigkeitstrommel 20 gelagert. Durch Hemmung der Drehung der dritten Geschwindigkeitstrommel 20 treibt das zweite treibende Rad 12 das vierte Planetenrad 17 über das dritte Planetenrad 13 und bewirkt, dass das vierte Planetenrad 17 rund um das feststehende Mittelrad 18 in derselben Drehrichtung wie die Welle 2 läuft.
Die Getrieberäder 12, 13, 17 und 18 können so bemessen sein, dass die Trommel der ersten Gesehwindigkeitsstufe 11 schneller umläuft,
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Geschwindigkeit als jener, die beim Festhalten der zweiten Trommel auftrat, und demgemäss ist die
Geschwindigkeit des getriebenen Teiles gegenüber der treibenden Welle eine grössere. In derselben Weise kann die Geschwindigkeit der dritten Trommel erhöht werden und so fort ohne Ende, mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit je nach dem zusätzlichen Getriebesatz, der beliebig klein gehalten werden kann durch Verwendung von Mittelrad und Planetenrädern oder Antriebsrad, Planetenrädern und Rädern mit Innenverzahnung in entsprechender Grösse.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 kann die Bremstrommel 20 der dritten Geschwindigkeits- stufe mit einer Kupplungsfläche 22 versehen sein, in die ein Kupplungsteil 23, getragen von einer auf der treibenden Welle aufgekeilten Büchse 24, eingreift. Wenn die Büchse 24 auf der Welle 2 axial verschoben wird, um den Kupplungsteil 23 mit der Kupplungsfläche 22 in Eingriff zu bringen und eine , Drehung der Bremstromirel 20 gegenüber der Welle 2 zu verhindern, werden das dritte und das vierte
Planetenrad 13 bzw. 17 an einer Drehung um ihre eigenen Achsen zwischen dem zweiten Mittelrad 18 und dem zweiten Antriebsrad 12 gehindert, wodurch die erste Bremstrommel 11 und das erste Mittel- rad 9 zur Drehung mit der treibenden Welle veranlasst werden.
Das erste und zweite Planetenrad 4 bzw. 7 sind dann an der Drehung um ihre eigenen Achsen zwischen dem ersten Mittelrad 9 und dem ersten
Antriebsrad 3 gleichfalls gehindert und bei so gesperrtem Getriebe wird die Antriebskraft auf das getriebene Glied 1 durch die gesperrten Getriebeglieder übertragen, wobei das erste und zweite Antriebsrad 3 bzw. 12 und der Keil der Büchse 24 gleichzeitig als im Eingriff stehende Klauen wirken ; so entsteht die vierte Geschwindigkeit, der unmittelbare Antrieb.
Ausser den vorstehend angeführten Teilen des Wechselgetriebes kann auf der Büchse 24 des verschiebbaren Kupplungsteiles ein Träger 25 für den Zapfen 26 eines fünften Planetenrades 27 angebracht sein, das in Eingriff mit einem Rad mit Innenverzahnung 28 an der dritten Bremstrommel 20 und auch mit einem dritten, auf eine Bremstrommel 30 gekeilten Mittelrad 29 steht ; durch die Bremstrommel 50 kann das Mittelrad 29 an der Drehung gehindert werden. Nach Lösung der Kupplung 22,23, wodurch die dritte Bremstrommel 20 gegenüber der Welle 2 frei drehbar wird, kann der Träger 25 des fünften
Planetenrades 27 mit der Kupplungsmuffe 24 durch im folgenden beschriebene Mittel verriegelt und dadurch mit gleicher Geschwindigkeit, wie die treibende Welle in Drehung versetzt werden.
Bei Festhaltung der fünften Bremstrommel 30 wird nun der dritten Bremstrommel 20 eine Vorwärtsdrehung relativ zur Welle 2 erteilt, wodurch wieder die Geschwindigkeit des zweiten Mittelrades 18 und des ersten Mittelrades 9 erhöht und die getriebene Welle 1 mit grösserer Geschwindigkeit gedreht wird als die treibende Welle 2. Zwecks Kupplung der Träger 25 mit der Kupplungsmuffe 24 sind diese Teile mit Kupplungsflächen 31, 32 versehen, die durch eine Axialverschiebung der Muffe 24, auf der auch das dritte Mittelrad 29 sitzt, in Eingriff gebracht werden können.
Die das Mittelrad 29 und mittels dessen Büchse die fünfte Bremstrommel 30 tragende Muffe 24 kann gegen axiale Verschiebung gesichert oder es können Einrichtungen vorgesehen sein, um mit ihr die Kupplungsfläche 31 in oder ausser Eingriff mit der Kupplungsfläche 32 zu bringen. Wenn nötig, erhält das innenverzahnte Rad 28 auf der dritten Geschwindigkeitstrommel 20 zum Eingriff in das fünfte Planetenrad 27 Zähne von genügender Breite, um die erforderliche axiale Relativverschiebung zwischen dem fünften Planetenrad 27 und der dritten Geschwindigkeitstrommel 20 zu ermöglichen, und dadurch die Kupplungshälften 31 und 32 in oder ausser Eingriff bringen zu können.
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Die Lagerzapfen der Planetémräder könnenl an ihren freien Enden gestützt sein, wie beispielsweise in Fig. 1, wo die freien Enden der Zapfen 5 und 8 durch eine Scheibe 33 gestützt sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist eine Trommel für Rückwärtsgang und für die erste Geschwindigkeit mit Getriebesätzen, ähnlich wie in Fig. 1, vorgesehen ; ein Rad mit Innenverzahnung 1 ist drehbar auf der treibenden,., Welle 2 gelagert und wird angetrieben durch ein Rad 3 mit Hilfe eines Planetenrades 4 auf einem Zapfen 5, das von der Bremstrommel des Rückwärtsganges 6 getragen wird, wenn diese Bremstrommel festgehalten wird.
Eine langsame Vorwärtsdrehung wird dem getriebenen Teil 1 erteilt, wenn die erste, auf der Büchse 10 aufgekeilte Bremstrommel11 festgehalten wird, wobei ein zweites Planetenrad 7 auf einem im Körper der Trommel 6 sitzenden Zapfen 8 um ein auf der Büchse-M sitzendes Mittelrad 9 umläuft und die Bewegung der erwähnten Bremstrommel 6 bestimmt, die auch den Zapfen 5 des Planetenrades 4 trägt, durch welches die Übertragung von der treibenden Welle 3 auf den getriebenen Teil 1 erfolgt.
Ein zweiter Vorwärtsgang wird ermöglicht durch das dritte Planetenrad 13, das drehbar auf einem Zapfen 14 im Körper der ersten Geschwindigkeitstrommel 11 gelagert ist und in Eingriff mit einem zweiten Antriebsrad 12, festgekeilt auf der Welle 2, und mit einem innenverzahnten Rad 15 auf der zweiten Bremstrommel16 steht, um der Bremstrommel der ersten Geschwindigkeitsstufe 11 und dem Mittelrad 9 eine Drehbewegung zu erteilen. Bei dieser Anordnung ist jedoch das vierte Planetenrad 17, statt mit dem dritten Planetenrad 13, in Eingriff mit einem dritten Rad mit Innenverzahnung 34 auf der ersten Bremstrommel11, wobei das dritte Planetenrad 13 durch Ausnehmungen 35 in den Rand 36 dieses dritten innenverzahnten Rades greift, so dass es zum Eingriff mit dem zweiten innenverzahnten Rad 15 auf der Bremstrommel der zweiten Geschwindigkeitsstufe 16 kommt.
Ferner ist der Zapfen des vierten Planetenrades 17 im Körper der zweiten Bremstrommel16 statt auf der der ersten Trommel 11 angordnet. Wie bei der Anordnung der Fig. 1 steht das vierte Planetenrad in Eingriff mit einem Mittelrad 18 auf einer Büchse 19, auf der die Trommel der dritten Geschwindigkeitsstufe 20 angebracht ist.
Bei dieser Anordnung wird auch dem ersten Mittelrad 9 eine Drehbewegung erteilt, um die Drehgeschwindigkeit des innen verzahnten Rades 1 zu erhöhen, sobald die Bremstrommel-M festgehalten wird, wobei dann die Drehung des dritten Planetenrades 13 durch das zweite Antriebsrad 12 auch die Bewegung des dritten innenverzahnten Rades 34 in der Drehrichtung der treibenden Welle 2 bewirkt und daher die Trommel 20 durch das Planetenrad 17 und das Mittelrad. M in entgegengesetzter Richtung wie die Welle 2 angetrieben wird. Wenn nun die Bremstrommel 20 der dritten Gesohwindigkeitsstufe festgehalten und die 16 der zweiten Geschwindigkeitsstufe freigegeben wird, so wird gleichfalls dem ersten Mittelrad 9 eine zusätzliche Bewegung in der Drehrichtung der Welle 2 erteilt.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist auch eine andere Ausführung der Kupplungsflächen für direkten Eingriff 37, 38 vorgesehen ; die Kupplungsfläche 38 kommt mit der Kupplungsfläche 37 auf der Trommel 20 behufs Verriegelung des Getriebes und Erzielung einer vierten Geschwindigkeit oder des direkten Antriebes zum Eingriff, wenn die Muffe 39 entlang der Welle 2 gegen die Kupplungsfläche 37 der Bremstrommel der dritten Geschwindigkeitsstufe verschoben wird. Die Kupplungsfläche 37 ist ausgebildet als Teil des Randes 40, an dem auch ein innenverzahntes Rad 41 für die fünfte Geschwindigkeit ausgearbeitet ist.
Ein fünftes Planetenrad 42, getragen von einem Körper 43, kann mit einer Kupplungsfläche 44 zum Eingriff in eine Kupplungsfläche 45 gebracht werden, die auf demselben Träger sitzt wie die Kupplungsfläche 38 ; der Körper 43 ist axial verschiebbar auf der Welle 2 und wird zu diesem Zweck von einer auf der Büchse 39 frei drehbaren Muffe 46 getragen, auf der die Nabe einer fünften Gesehwindigkeitstrommel 47 sitzt. Diese bildet ein Stück mit dem Mittelrad 48, mit dem das fünfte Planetenrad 42 in Eingriff steht.
Ebenso, wie in der Anordnung der Fig. 1, wird durch Festhalten der fünften Geschwindigkeitstrommel 47 bei Eingriff der Kupplungsflächen 44 und 45 der Bremstrommel der dritten Geschwindigkeitsstufe 20 eine zusätzliche Bewegung erteilt, so dass die Drehung des getriebenen Teiles 1, wie oben beschrieben, mit höherer Geschwindigkeit als jener der Antriebswelle 2 bewirkt wird.
Bei einer andern Ausführungsform des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Getriebes ist das vierte
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wobei, wie die Planetenräder 4,7 in Fig. 2, das innenverzahnte Rad 15 und die Trommel 16 aus ihren in Fig. 1 dargestellten Stellungen verschoben werden. Das dritte Planetenrad 13 ist dann nur in Eingriff mit dem zweiten treibenden Rad 12 und dem vierten Planetenrad 17. In diesem Fall kann dieses vierte Planetenrad 17 genügend breit gemacht werden, um gleichzeitig mit dem zweiten Mittelrad 18 und mit dem dritten Planetenrad 13 in Eingriff zu stehen ; das zweite Mittelrad 18 kann einen grösseren Durchmesser erhalten als das zweite Antriebsrad 12, und das dritte Planetenrad 13 einen grösseren als dies möglich wäre, wenn es zwischen das zweite Antriebsrad 12 und das innenverzahnte Rad 15 eingebaut werden muss.
Fig. 5 zeigt eine praktische Anwendungsform der Erfindung als Automobilgetriebe. Das Getriebe in Fig. 5 ist im wesentlichen das der Fig. 1, soweit es sich um die Hervorrufung eines Rückwärtsganges, dreier verschiedener Geschwindigkeitsgänge vorwärts und eines direkten Eingriffs handelt ; die entsprechenden Teile in den zwei Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das Getriebe für die fünfte Geschwindigkeitsstufe ist jedoch weggelassen und die Kupplungshälfte für direkten Eingriff
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wird von einer auf der Welle 2 axial verschiebbaren unverdrehbare Muffe 50 getragen, die unter dem Druck einer Feder 51 steht, welche die Kupplungshälfte 22 und 23 in Eingriff hält, während diese Teile
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Kugellagern 56 läuft.
Die Muffe 19 der Trommel 20 liegt auf Kugellagern 57, und die Nabe der zweiten Geschwindigkeitstrommel JM wird auf der Aussenseite dieser Muffe von einem Kugellager 58 getragen.
Zur Aufnahme des Axialhubes zwischen den Muffen 19 und 50 unter der Wirkung der Feder 51 ist ein Drueklager 59 vorgesehen und, wie hervorgehoben werden soll, ist die Bauart des Getriebes eine solche, dass sonst an keiner andern Stelle ein Axialsehub auftritt. Die Planetenräder 4, 7, 13 und 17 sind auf den zugehörigen Lagerzapfen gleichfalls mit Hilfe von Kugellagern gelagert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet dass eine Anzahl von Teilgetrieben mit je zwei von einer Bremstrommel (6, 11) getragenen Planetenrädern (4, 7-13, 17), die miteinander in Eingriff stehen, vorgesehen ist, wobei das eine Planeten-
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