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Wechselgetriebe mit Planetenrädern.
Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe mit Planetenrädern und es ist Aufgabe der Erfindung, auf einem möglichst kleinen Raum eine möglichst grosse Stufenzahl unterzubringen. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Drehgeschwindigkeit der Planetenräder um ihre eigene Achse durch ein ihnen vorgeschaltetes Wechselgetriebe veränderbar ist.
Die Planetenräder selbst können erfindungsgemäss abwechselnd mit mehreren Zahnkränzen zum Eingriff gebracht werden, wodurch sich die Anzahl der möglichen Übersetzungsstufen um das Doppelte, bzw. Drei-oder auch Mehrfache erhöhen lässt.
Im einzelnen ist die Erfindung aus den nachstehend an Hand der Abbildungen beschriebenen Ausführungsbeispielen zu erkennen.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Getriebe gemäss der Erfindung. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1. Fig. 3 zeigt eine Veränderung, wie sie bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vorgenommen werden kann. Fig. 4 zeigt schaubildlich eine weitere Ausbildungsmöglichkeit, Fig. 5 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einzelnen Abänderungsmöglichkeiten und die Fig. 9 bis 12 veranschaulichen ein drittes Ausführungsbeispiel.
Bei dem Getriebe nach Fig. 1 ist 1 beispielsweise die angetriebene Welle des Getriebes, während die Kraft von der Riemenscheibe 2 abgenommen wird. Das Getriebe lässt sich natürlich auch umgekehrt verwenden, indem bei 2 die Kraft eingeleitet und bei 1 abgenommen wird. Auf der Welle 1 sitzt eine Nabe 3 fest, welche radiale Achsen 4 trägt, auf denen Kegelräder 5 laufen können. Die Kegelräder 5 sind mittels Hülsen 6 auf den Achsen 4 gelagert und auf den Hülsen 6, die aussen Führungen haben, Reibräder 7 in radialer Richtung zur Nabe verschiebbar angeordnet. Durch Federn 8 werden sie nach innen gedrückt. Die Reibräder 7 werden durch mittels kniehebelartig wirkende Hebel 9 radial verstellt, die einem innen auf der Nabe 3 mittels Nuten geführten Ring 10 angelenkt sind. Der Ring 10 wird mittels eines Handrades 11 axial zu der angetriebenen Achse 1 verstellt.
Bei Verschiebung drückt er die Reibräder 7 entweder entgegen der Federkraft 6 auswärts oder zieht sie nach innen. Das Handrad 11 greift, wie die Fig. 1 zeigt, mit einer einseitig angeordneten Hülse 12 in eine Umfangsnut 13 des Ringes 10 ein, so dass bei stillstehendem Handrade 11 der Ring 10 sich mit der auf der Welle 1 festsitzenden Nabe 3 drehen kann.
14 bezeichnet einen Lagerbock, in dem eine Hülse 15 sitzt. In der Hülse 15 ist durch Nuten geführt eine weitere Hülse 16 verschiebbar, die vorn, rechts auf der Zeichnung, einen Reibbelag 17 trägt. In der Hülse 15 ist ein Handrad 18 mittels Gewinde verschraubbar, in welch letzterem die Hülse 12 des Handrades 11 gleichfalls verschraubbar gehalten wird. Der Reibbelag 17 wird durch eine Feder 19, die verhältnismässig kräftig ausgebildet ist, dauernd gegen den Umfang der Reibräder 7 gepresst, derart, dass bei Drehung der Welle 1 die Reibräder 7 sich auf den stillstehenden Reibbelag 17 abrollen können. Verschiebbar auf der Welle 1 sitzt ein Gehäuse 20, welches die Riemenscheibe 2 trägt.
Das Gehäuse 20 ist mit zwei Verzahnungen 21 und 22 versehen, die bei Verschiebung des Gehäuses 20 auf der Welle 1 abwechselnd in Eingriff mit den Kegelrädern 5 gebracht werden können.
In der Fig. 1 sind zwei strichpunktierte Linien 23 und 24 dargestellt. Diese Linien sind Mantellinien des Kegelmantels der Kegelräder 5. Die Reibräder 7 sind mit Bezug auf diese Mantellinien so ein-
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gestellt, dass ihr Berührungspunkt mit dem Reibbelag bei Radialverstellung zu der Nabe 3 entweder diesseits oder jenseits der Linie 23 und 24 liegen kann. Die Reibräder können indessen auch so eingestellt werden, dass ihr Berührungspunkt mit dem Reibbelag 17 in die Linie 23 und 24 hineinfällt.
Bei letzterer Stellung befindet sich das Getriebe in Neutralstellung, d. h. die Drehbewegung der Welle 1 verursacht keine Drehung der Riemenscheibe 2. Verschiebt man das Reibrad 7 des Handrades 11 aus dieser Stellung heraus radial einwärts oder auswärts, so verändert man hiemit das Übersetzungsverhältnis, mit dem das Reibrad 7 gegenüber der Welle 1 angetrieben wird. Je nachdem der Berührungspunkt des Reibrades 7 mit der Reibfläche 17 sich auf der einen oder anderen Seite der Mantellinien 2 : 3, 24 befindet, steigt das Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle 1 und der Riemenscheibe 2 bei umgekehrter Drehrichtung.
Wie erwähnt, kann das Gehäuse 20 auch axial zur Welle 1 verschoben werden, das geschieht beispielsweise mit einer Stange 25, welche über eine Stange 26 mittels Schlitzführung od. dgl. an dem Gehäuse 20 angreift. Zur Erzielung grösserer Tourenzahlen der Riemenscheibe 2 bei gleichgerichtetem Umlauf der Welle 1 kann bei jeder beliebigen Übersetzung in einfacher Weise das Gehäuse 20 derart verschoben werden, dass der eingeschaltete Zahnkranz 21 aus den Zähnen der Kegelräder. 5 austritt und der Zahnkranz 22 mit dem Kegelrad 5 zum Eingriff gebracht wird. Man hat demnach mit dem Getriebe die Möglichkeit, nicht nur die Drehrichtung und Geschwindigkeit zwischen Null und einem durch Konstruktion bestimmten Betrage beliebig zu ändern ohne Kupplung, sondern auch mittels Kupplung die ursprüngliche Drehzahl auf ein Vielfaches zu erhöhen.
Durch die Ausbildung gemäss Fig. 3 können noch weitere Geschwindigkeitsveränderungen erreicht werden. Hier ist der Reibbelag 17 so ausgebildet, dass er gleichfalls umlaufen kann. Er sitzt längsver- schiebbar in der Nabe 27 eines Zahnrades 28, welches durch ein weiteres Zahnrad 29 mit gewisser Geschwindigkeit angetrieben werden kann. Der Ring 10 zur Verwendung der Reibräder 7 ist hiebei durch Verschraubung der Hülse 12 auf einem an dem Lager 30 vorgesehenen Gewinde verschiebbar. Das Handrad 18 zur Einstellung der Kraft als Andruckfeder 19 des Reibbelages 17 ist in der Nabe 27 verschraubbar und wird ihr gegenüber vermittels einer Schraube 31 festgelegt. Soll das Zahnrad 29 nicht angetrieben werden, so wird es durch Verschiebung eines Teiles 32 in die Zähne des Zahnrades 28 hinein festgelegt.
Dann wirkt die Einrichtung gemäss Fig. 3 in der gleichen Weise wie das Getriebe gemäss Fig. 1.
Die Fig. 4 zeigt schaubildlich eine Ausführungsform, bei der die beiden in das Kegelrad 5 eingreifenden Zahnkränze 21 und 22 an gesonderten Gehäuseteilen sitzen. Das hat den Vorteil, dass man durch einfaches Umkuppeln zweier Reibungskupplungen das Getriebe wenden kann. Es brauchen hier während des Betriebes nicht Zähne von Zahnrädern ineinander verschoben werden.
Die Fig. 5-8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dieses Getriebe hat nicht, wie das soeben beschriebene Ausführungsbeispiel, unendlich viel Übersetzungsgänge, vielmehr sind hier die Übersetzungen in Stufen eingeteilt. Die Welle 1 sei beispielsweise angetrieben. Die Bewegung überträgt sich durch das Getriebe auf das Zahnrad 33 und über ein Ritzel auf die Welle 34. Indessen lässt das Getriebe noch weitere Möglichkeiten zu, wie weiter unten noch beschrieben wird. Auf Welle 1 sitzt fest die Nabe 3. mit der sternförmig angeordneten Achse für die planetenartig umlaufenden Kegelräder 5. Anstatt der Reib- räder 7 sind bei dieser Ausführung Zahnkränze 35 vorgesehen, von denen ein jeder mit konzentrisch zueinander angeordneten Zahnkränzen 36 in Eingriff steht.
An den konzentrischen Zahnkränzen sitzen Hülsen und jeder der Zahnkränze steht mit einem entsprechenden Zahnkranz 37 in Verbindung. Unter-
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der bei seiner Verschiebung hintereinander mit jedem der einzelnen Zahnkränze 37 in Eingriff gebracht werden kann. Teil 39 kann auf irgendeine Weise in jeder der Eingriffsstellungen mit den Kränzen 7 gesichert werden. Die Verschiebung erfolgt beispielsweise mittels eines Handgriffes 40.
Beim Betrieb des Getriebes wird beispielsweise die Welle 1 angetrieben und dreht den Stern mit den Kegelrädern 5 und 36. Wird Teil 39 mit einem der Zahnkränze 37 in Eingriff gebracht, so wird der dem mit dem Teil 39 in Eingriff stehende Teil entsprechende Kranz 36 festgehalten. Das mit diesem Kranz 36 in Eingriff befindliche Kegelrad 35 rollt sich beim Umlauf der Nabe 3 auf dem festgehaltenen Zahnkranz ab und dreht dabei das Kegelrad 5 um seine Achse 4. Die Drehbewegung wird wie in dem Beispiel gemäss Fig. 1 vermittels des. Zahnkranzes 21 oder des Zahnkranzes 22 (wie in Fig. 5 dargestellt) auf das Gehäuse 20 übertragen, auf welchem vermittels einer Hülse 41 das Zahnrad 33 befestigt ist. Dieses Zahnrad 33 treibt die getriebene Welle 34 an, von wo aus die Bewegung weiter geleitet werden kann.
Das Gehäuse 20 kann in gleicher Weise wie bei dem Beispiel gemäss Fig. l so verschoben werden, dass entweder der Zahnkranz 21 oder der Zahnkranz 22 mit den Kegelrädern 5 in Eingriff kommt. Dadurch werden stufenweise dieselben Resultate'wie nach Fig. 1 erzielt. Die Einstellung des richtigen Übersetzungsverhältnisses erfolgt durch Verstellung des Teiles 39. Bringt man T (il 39 beispielsweise in Eingriff mit dem Zahnrad 37 a der Fig. 5, so wird der entsprechende Zahnkranz 36 festgehalten. Das mit diesem Zahnkranz in Eingriff stehende Kegelrad 35 a besitzt zu dem Zahnkranz das gleiche Übersetzungsverhältnis wie das Kegelrad 5 zu dem Kranz 21 und 22 des Gehäuses 20. Es ergibt sich daraus, dass die Zähne des Zahnrades 35a genau in den Mantellinien 24 und 23 des Kegels des Kegelrades 5 liegen.
Hiebei befindet sich das Getriebe in Neutralstellung. Verschiebt man Teil 39 sodann nach links, so dass es mit dem in
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Fig. 5 ganz links dargestellten Zahnkranz 37 in Eingriff kommt und dieses festhält, so wird der innerste
Zahnkranz : 36 angehalten, während die übrigen Zahnkränze. 36 leer mitlaufen. Das Übersetzungsverhältnis des innersten Zahnkranzes 35 zur Welle 1 ist grösser als dasjenige des Kegelrades 5 zur Welle 1. Daraus ergibt sich, dass das getriebene Zahnrad 3. 3 bei Einschaltung dieser Übersetzung in gleichem Richtung- sinne läuft wie die Welle 1, gleichviel, ob Zahnkranz 21 oder 22 eingekuppelt sind.
Schiebt man Teil. 39 in einen der beiden rechts gelegenen Zahnkränze. 37 ein, so wirkt eines der beiden äusseren Kegelräder 35. Da das Übersetzungsverhältnis der beiden äussersten Kegelräder 35 zur
Welle 1 kleiner ist als dasjenige der Kegelräder 5 zur Welle 1, so läuft bei Einschaltung einer dieser beiden Übersetzungen das Gehäuse 20 und damit das getriebene Zahnrad 33 bei eingekuppelten Zahnkranz 21 in der Welle 1 entgegengesetztem Drehrichtungssinne.
Das Getriebe lässt noch weitere Möglichkeiten zu. Man kann beispielsweise vermittels eines Stöpsels 42 das Zahnrad. 33 an dem Getriebegehäuse 43 festlegen. Damit wird das Gehäuse 20 gleichfalls festgehalten.
Sodann kann man die Zahnkränze 37 mit weiteren Zahnrädern 44 in Eingriff bringen. Die Zahnräder 44 stehen auf irgendeine Weise mit getriebenen Wellen in Verbindung. Sie drehen sieh mit verschiedener
Geschwindigkeit, da bei Drehung der Welle 1 das Kegelrad sieh auf einem der feststehenden Zahnkränze 21 oder 22 je nach Schaltung des Gehäuses 20 abwälzt und die Drehbewegung über die Zahnräder. 35 auf die Zahnräder 37 übertragen wird.
Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit eines Getriebes, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Anstatt der Zahnräder 37, welche durch Eingriff des Teiles 39 abwechselnd festgehalten werden können, werden hier die Zahnkränze-36 mittels Bandbremse festgehalten. Zu diesem Zweck sitzen auf den Lagerungshülsen der Zahnräder 36 Bremsscheiben 45, die mit Bremsbändern 46 zusammenwirken.
Im einzelnen ist die Ausbildung jeder Bremse aus Fig. 7 und 8 erkennbar. Das Bremsband 46 ist bei- spielsweise an einem Bolzen 47 befestigt und um die Scheibe 45 herumgelegt. Am anderen Ende besitzt es einen Anschlag 48. Dieser Anschlag legt sich hinter ein Rohr 49, das mit einer Verdichtung 50 versehen ist und auf einer Führungsstange hin-und hergeschoben werden kann. Die Verdickung greift bei Längsverschiebung des Rohres 49 hintereinander die einzelnen Anschläge 48 der Bremsbänder 46 an. Die Fig. 6 zeigt, wie der Anschlag 50 gerade die zweite Bremse von rechts betätigt. Die Anschläge 48 sind beispielsweise vorn keilförmig gestaltet und die Verdickung 50 besitzt eine keilförmige Nut 50a, in die der Anschlag 48, nachdem er an der konischen Fläche 50 b der Verdickung entlang geklettert ist, ein- schnappt.
Dadurch wird die Stange 49 in ihrer Lage gesichert und das Bremsband 46 dauernd fest gegen die Bremsscheibe 45 gedrückt, wodurch der entsprechende Zahnkranz 36 festgehalten wird. Man kann die Stange 49 beispielsweise durch einen Fusstritt 51 betätigen und sie kann unter dem Einfluss einer Feder 52 beständig nach links gedrückt werden. Das kann beispielsweise dann geschehen, wenn das Getriebe als Kraftwagengetriebe Verwendung finden soll.
Im übrigen ist die Einrichtung gemäss Fig. ss gleich der Einrichtung gemäss Fig. 5 und die bezüglichen Übersetzungsverhältnisse und die Möglichkeit der Drehriehtungsumkehr sind die gleichen. Es sei nur erwähnt, dass bei der Darstellung gemäss Fig. 6 beispielsweise die Welle 53 die treibende sein kann, während die Welle 54 in dem Gehäuse 20 verschiebbar, aber auf Drehung gekuppelt sitzt und die getriebene Welle darstellt.
Die Fig. 9-12 zeigen ein nach im wesentlichen gleichen Grundsatz aufgebautes Getriebe, das auch die Möglichkeit zur Drehrichtungsumkehr bietet.
Auf der Welle 55, welche beispielsweise die treibende sein mag, sitzt ein Doppelstern 56, in welchem vier parallel zur Welle 55 verlaufende Wellen 57 gelagert sind.
Die Wellen 57 tragen zwischen ihren Lageraugen Stufenzahnräder 58 und ausserdem am vorderen Ende Planetenräder 59. Die Planetenräder 59 laufen innerhalb eines Gehäuses 60, welches mittels einer Hülse 61 in dem Getriebegehäuse 62 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 60 besitzt zwei Zahnkränze, von denen der eine, 63, am äusseren Umfang sitzt und von aussen in das Planetenrad 59 eingreifen kann, während der andere, 64, von innen mit dem Zahnrad 59 in Eingriff gebracht werden kann. Mittels einer Gabel 65 ist das Gehäuse 60 so hin-und herversehiebbar, dass entweder der Zahnkranz 63 in das Rad 59 eingreift oder der Zahnkranz 64 an der Nabe des Gehäuses 60. Bei diesem Getriebe sei beispielsweise die Welle 66 die getriebene Welle und mit dem Gehäuse 60 auf Drehung vermittels Nockenführung od. dgl. gekuppelt.
In dem Gehäuse 62 sind Zahnkränze 67 gelagert, welche von aussen in die einzelnen Stufen der Stufenräder 58 eingreifen. Die Zahnkränze 67 besitzen aussen je einen Zahnkranz 68, in welchen ein im unteren Teil des Gehäuses 62 verschiebbarer Teil 69 eingreifen kann. Teil 69 ist unter der Wirkung einer Feder 170 und kann mittels eines Handgriffes 71 mit einem der Zahnkränze 68 der Räder 67 in Eingriff gebracht werden. Durch Eingriff des Teiles 69 in eines der Räder 67 wird das betreffende Rad 67 festgehalten und dabei wälzt sich, wenn die W elle 56 angetrieben wird, das mit dem festgehaltenen Zahnrad 67 in Eingriff befindliche Stufenrad 58 in diesem Zahnrad 67 ab.
Es wird demnach bei treibender Welle 55 die Achse 57 der Stufenräder 58 um die Achse 55 herumgedreht, ausserdem drehen sich die Stufenräder 58 um ihre eigene Achse, wobei die Planetenräder 59 mitgenommen werden. Die Planetenräder 59 treiben entweder über dem Zahnkranz 63 oder dem Zahnkranz 64 das Gehäuse 60 an, welches seinerseits die getriebene Welle 66 mitnimmt.
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Das Übersetzungsverhältnis wird durch Verschiebung des Teiles 69 geändert, ausserdem durch Betätigung der Gabel 65 und Verschiebung des Gehäuses 60. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei äusserster Links-oder Rechtsstellung der Gabel 65 vier verschiedene Übersetzungssehaltmöglich- keiten gegeben. Im ganzen ergeben sich also acht verschiedene Übersetzungen und ausserdem wird bei Mittelstellung des Gehäuses 60 direkt gekuppelt, da dann die Planetenräder sowohl in den Zahnkranz 63 als auch in 64 eingreifen.
Die Verschiedenheit der Übersetzungen ergibt sich einerseits aus den verschiedenen Durchmesserverhältnissen des Planetenrades 59 zu den Zahnkränzen 6. 3 und 64, anderseits aus der Verschiedenheit der Durchmesserverhältnisse der einzelnen Stufen der Stufenräder 58 zu den Zahnrädern 67. Die Arretierung des zweiten Zahnkranzes 67 von links und Einschaltung von Zahnring 63 bedeutet bei diesen Maschinen die Nullstellung ; d. h. in diesem Falle wird Welle 66 nicht angetrieben, weil hier Stufenrad und Planetenrad gleichen Durchmesser haben bzw. weil die vorher angedeuteten Durchmesserverhältnisse gleich sind.
Lässt man nun Zahnring 63 eingeschaltet und arretieren Zahnkränze 67 mit kleinerem oder grösserem Durchmesser als diejenigen der Nullstellung, so bekommt man stufenweise wachsende Geschwindigkeiten der Welle 66 bei umgekehrter Drehrichtung. Arretiert man der Reihe nach die Zahnkränze 67 bei eingekuppeltem Zahnring 64, so erhält man an der Welle 66 stufenweise wachsende oder abnehmende Geschwindigkeiten, die alle grösser sind als die Geschwindigkeit der Welle 55, aber deren Drehrichtungssinn haben. Es gibt also in diesem Falle keine Null-oder Neutralstellung. Der Kraftfluss kann auch in umgekehrter Richtung erfolgen.
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform für das Getriebe, wie es in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist. An Stelle des Zahnradkranzes 68, mittels welchem durch das Teil 69 die einzelnen Zahnräder 67 angehalten werden können, werden die Zahnräder 67 hier aussen mit Bremsfläche versehen, an welche die Bremsbänder 70 angreifen. Die Bremsbänder 70 sitzen an einer oben in Längsrichtung des Gehäuses verlaufenden Stange 71 und legen sich zu beiden Seiten der Bremsfläche der Zahnräder 67 herum. In dem Gehäuse sind kleine Vorsprünge 72 vorgesehen, zwischen welche entsprechende Vorsprünge 73 der Lageraugen eingreifen. Die Lageraugen dienen zum Lagern der Zahnräder 67 in Gehäuse. Jedes Ende des Bremsbandes ist unten mit einer Verlängerung 74 versehen, die in dem Gehäuse festgeklemmt sind.
Rechts und links von den Verlängerungen 74 der Bremsbänder 70 sind Nockenwellen 75
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bestimmt und diese Nocken sind an jeder Welle so verteilt, dass die Bremsbänder hintereinander betätigt werden können. Die beiden Wellen 75 stehen durch ein Zahnräderpaar 76 miteinander in Eingriff und können beispielsweise durch eine Kurbel 77 bedient werden. Bei Drehung der Kurbel werden beispielsweise zunächst die auf der Welle 75 ganz links (Fig. 11) sitzenden Nocken gegen die Verlängerungen 74 des linken Bremsbandes 70 angepresst, wodurch, wie aus der Fig. 12 klar erkennbar ist, die beiden Bremsbandhälften 70 des linken Rades 67 angezogen werden und das Rad 67 zum Stillstand kommt.
Bei dieser Drehung der Welle 75 rutschen diese Nocken von den Verlängerungen 74 der Bremsbänder ab und das nächste, um 900 hiezu sitzende Nockenpaar der Welle 75 greift an dem rechts daneben liegenden Rade 67 an und bringt dieses zum Stillstand, während nunmehr das linke Rad 67 freigegeben ist. Bei dieser Drehung der Welle 75 kommt dabei das dritte Rad zum Stillstand und bei einer weiteren Drehung um 90 das vierte Rad. Es ist jedesmal nur ein Rad abgebremst, während die drei übrigen Räder frei laufen können. Das Übersetzungsverhältnis wird also hier einerseits durch die Betätigung der Gabel 65 und des Gehäuses 60, anderseits durch Einstellung der Kurbel 77 verändert, so dass in gleicher Weise acht Übersetzungsstufen gegeben sind, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9.
Ausserdem kann auch hier direkt gekuppelt werden durch Einschaltung beider Zahnkränze 63 und 64 wie früher.
Die Bremseinrichtung kann im einzelnen beliebig ausgebildet sein, ohne dabei aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung herauszutreten. Im übrigen lässt das Getriebe noch eine grosse Zahl weiterer Veränderungen zu.
Der schmale Abstand der Zahnringe 64 und 63 kann auch so gross gemacht werden, dass die Planetenräder eine Mittelstellung haben können, ohne in irgendeines der beiden Zahnringe 63 oder 64 einzugreifen.
Dann können, wie Fig. 10 zeigt, die Zahnkränze 67 durch Ritzel angetrieben oder auch von ihnen Kraft abgezapft werden. Ferner können auch bei Fig. 9 wie bei Fig. 4 die Zahnringe 63 und 64 gebrauchsfertig in die Planetenräder eingekuppelt sein derart, dass die Zahnringe 63 und 64 auf einem Rotationskörper je für sich sitzen, die ineinander gelagert sind und an ihren äusseren Enden z. B. Reibungskupplungen tragen, wie Fig. 4 zeigt.
Endlich können die im vorhergehenden Satze beschriebenen Rotationskörper so abgemessen sein, dass die Zahnringe 21 und 22 oder 63 und 64 zugleich oder je einer zum Eingriff mit den Planetenrädern gebracht werden können und auch durch sie Kraft abgezapft oder eingeleitet werden kann. Es besteht also eine äusserst vielfache Variationsmöglichkeit des Kraftflusses und der Kraft, sowie Geschwindigkeitsverteilung in der Maschine.
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Change gear with planetary gears.
The invention relates to a change gear with planetary gears and it is the object of the invention to accommodate the largest possible number of stages in the smallest possible space. This is achieved according to the invention in that the speed of rotation of the planetary gears around their own axis can be changed by a change gear connected upstream of them.
According to the invention, the planet gears themselves can be brought into engagement alternately with a plurality of toothed rings, as a result of which the number of possible gear ratios can be doubled, or three or more times increased.
The invention can be seen in detail from the exemplary embodiments described below with reference to the figures.
Fig. 1 is a longitudinal section through a transmission according to the invention. FIG. 2 is a cross section along line 11-11 of FIG. 1. FIG. 3 shows a change that can be made in an exemplary embodiment according to FIG. FIG. 4 shows a diagrammatic view of a further embodiment, FIGS. 5 to 8 show a further embodiment with individual modification possibilities and FIGS. 9 to 12 illustrate a third embodiment.
In the transmission according to FIG. 1, for example, 1 is the driven shaft of the transmission, while the power is taken from the pulley 2. The gear can of course also be used the other way round, in that the force is introduced at 2 and removed at 1. A hub 3 is firmly seated on the shaft 1 and carries radial axes 4 on which bevel gears 5 can run. The bevel gears 5 are mounted on the axles 4 by means of sleeves 6 and friction gears 7 are arranged on the sleeves 6, which have guides on the outside, so as to be displaceable in the radial direction relative to the hub. They are pressed inwards by springs 8. The friction wheels 7 are adjusted radially by means of toggle-like levers 9, which are articulated to a ring 10 guided on the inside of the hub 3 by means of grooves. The ring 10 is adjusted axially relative to the driven axle 1 by means of a handwheel 11.
When shifted, it pushes the friction wheels 7 either outwards against the spring force 6 or pulls them inwards. As shown in FIG. 1, the handwheel 11 engages with a sleeve 12 arranged on one side in a circumferential groove 13 of the ring 10, so that when the handwheel 11 is stationary, the ring 10 can rotate with the hub 3 fixed on the shaft 1.
14 denotes a bearing block in which a sleeve 15 sits. Another sleeve 16, which carries a friction lining 17 at the front on the right in the drawing, is guided through grooves in the sleeve 15. In the sleeve 15, a handwheel 18 can be screwed by means of a thread, in which latter the sleeve 12 of the handwheel 11 is also held in a screwable manner. The friction lining 17 is constantly pressed against the circumference of the friction wheels 7 by a spring 19, which is relatively strong, in such a way that the friction wheels 7 can roll onto the stationary friction lining 17 when the shaft 1 rotates. A housing 20, which carries the belt pulley 2, is slidably seated on the shaft 1.
The housing 20 is provided with two toothings 21 and 22, which can be brought into engagement with the bevel gears 5 alternately when the housing 20 is displaced on the shaft 1.
In Fig. 1, two dash-dotted lines 23 and 24 are shown. These lines are surface lines of the conical surface of the bevel gears 5. The friction wheels 7 are with reference to these surface lines so one
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provided that their point of contact with the friction lining can be either on this side or on the other side of the line 23 and 24 in the case of radial adjustment to the hub 3. The friction wheels can, however, also be set so that their point of contact with the friction lining 17 falls into the lines 23 and 24.
In the latter position, the transmission is in neutral, i. H. the rotary movement of shaft 1 does not cause pulley 2 to rotate. If the friction wheel 7 of the handwheel 11 is moved radially inward or outward from this position, the transmission ratio with which the friction wheel 7 is driven relative to the shaft 1 is changed. Depending on the point of contact of the friction wheel 7 with the friction surface 17 is on one side or the other of the surface lines 2: 3, 24, the transmission ratio between the shaft 1 and the pulley 2 increases when the direction of rotation is reversed.
As mentioned, the housing 20 can also be displaced axially to the shaft 1, this is done, for example, with a rod 25 which engages the housing 20 via a rod 26 by means of a slot guide or the like. In order to achieve greater numbers of revolutions of the belt pulley 2 with the shaft 1 rotating in the same direction, the housing 20 can be shifted in a simple manner with any gear ratio in such a way that the engaged ring gear 21 comes from the teeth of the bevel gears. 5 exits and the ring gear 22 is brought into engagement with the bevel gear 5. With the gearbox, you have the option not only to change the direction of rotation and speed between zero and an amount determined by the construction without a clutch, but also to increase the original speed many times over by means of a clutch.
The design according to FIG. 3 enables further changes in speed to be achieved. Here the friction lining 17 is designed so that it can also rotate. It sits longitudinally displaceably in the hub 27 of a gear 28 which can be driven by a further gear 29 at a certain speed. The ring 10 for using the friction wheels 7 is displaceable by screwing the sleeve 12 onto a thread provided on the bearing 30. The hand wheel 18 for setting the force as a pressure spring 19 of the friction lining 17 can be screwed into the hub 27 and is fixed opposite it by means of a screw 31. If the gear 29 is not to be driven, it is fixed by moving a part 32 into the teeth of the gear 28.
Then the device according to FIG. 3 acts in the same way as the transmission according to FIG. 1.
4 shows a perspective view of an embodiment in which the two ring gears 21 and 22 engaging in the bevel gear 5 are seated on separate housing parts. This has the advantage that you can turn the gearbox by simply relocating two friction clutches. There is no need to shift teeth of gears into one another during operation.
Figs. 5-8 show a further embodiment. Unlike the embodiment just described, this transmission does not have an infinite number of gear ratios, rather the ratios are divided into stages here. The shaft 1 is for example driven. The movement is transmitted through the gear to the gear 33 and via a pinion to the shaft 34. However, the gear allows further possibilities, as will be described below. The hub 3 with the star-shaped axis for the planet-like rotating bevel gears 5 is firmly seated on shaft 1. Instead of the friction wheels 7, in this embodiment gear rims 35 are provided, each of which engages with gear rims 36 arranged concentrically to one another.
Sleeves are seated on the concentric toothed rings and each of the toothed rings is connected to a corresponding toothed ring 37. Under-
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which can be brought into engagement with each of the individual ring gears 37 when it is displaced one behind the other. Part 39 can be secured in any of the positions of engagement with the rings 7 in any way. The displacement takes place, for example, by means of a handle 40.
During operation of the transmission, for example, the shaft 1 is driven and rotates the star with the bevel gears 5 and 36. If part 39 is brought into engagement with one of the gear rims 37, the part 36 corresponding to the part in engagement with part 39 is held. The bevel gear 35 which is in engagement with this ring 36 rolls on the fixed ring gear as the hub 3 rotates and thereby rotates the bevel gear 5 about its axis 4. The rotary movement is, as in the example according to FIG. 1, by means of the ring gear 21 or of the ring gear 22 (as shown in Fig. 5) transferred to the housing 20, on which the gear 33 is attached by means of a sleeve 41. This gear 33 drives the driven shaft 34, from where the movement can be passed on.
The housing 20 can be displaced in the same way as in the example according to FIG. 1 in such a way that either the ring gear 21 or the ring gear 22 comes into engagement with the bevel gears 5. As a result, the same results as in FIG. 1 are gradually achieved. The correct transmission ratio is set by adjusting the part 39. If one brings T (il 39 into engagement with the gear 37a of FIG. 5, for example, the corresponding gear rim 36 is held. The bevel gear 35a which is in engagement with this gear rim has the same transmission ratio to the ring gear as the bevel gear 5 to the ring 21 and 22 of the housing 20. It results from the fact that the teeth of the gear 35a lie exactly in the surface lines 24 and 23 of the cone of the bevel gear 5.
The transmission is in neutral. If you then move part 39 to the left so that it matches the in
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5, the ring gear 37 shown on the far left comes into engagement and holds it in place, the innermost
Sprocket: 36 stopped while the remaining sprockets. 36 run along empty. The gear ratio of the innermost gear ring 35 to shaft 1 is greater than that of the bevel gear 5 to shaft 1. This means that the driven gear 3. 3 runs in the same direction as shaft 1 when this gear ratio is switched on, regardless of whether it is gear ring 21 or 22 are engaged.
If you push part. 39 in one of the two gear rims on the right. 37 a, one of the two outer bevel gears 35 acts. Since the transmission ratio of the two outermost bevel gears 35 to
If shaft 1 is smaller than that of the bevel gears 5 to shaft 1, when one of these two ratios is switched on, the housing 20 and thus the driven gear 33 run in the opposite direction of rotation when the ring gear 21 is engaged in the shaft 1.
The transmission allows further possibilities. You can, for example, by means of a plug 42, the gear. 33 to the gear housing 43. The housing 20 is thus also held in place.
The ring gears 37 can then be brought into engagement with further gear wheels 44. The gears 44 are in some way associated with driven shafts. You turn look with different
Speed, since when the shaft 1 rotates, the bevel gear rolls on one of the fixed ring gears 21 or 22 depending on the circuitry of the housing 20 and the rotary movement via the gears. 35 is transmitted to the gears 37.
FIG. 6 shows another possible embodiment of a transmission as shown in FIG. 5. Instead of the gears 37, which can be held alternately by engagement of the part 39, the sprockets 36 are held here by means of a band brake. For this purpose, brake disks 45, which interact with brake bands 46, are seated on the bearing sleeves of the gearwheels 36.
In detail, the design of each brake can be seen from FIGS. 7 and 8. The brake band 46 is fastened, for example, to a bolt 47 and placed around the disk 45. At the other end it has a stop 48. This stop lies behind a tube 49 which is provided with a compression 50 and can be pushed back and forth on a guide rod. The thickening engages the individual stops 48 of the braking bands 46 one behind the other when the tube 49 is displaced longitudinally. 6 shows how the stop 50 is currently actuating the second brake from the right. The stops 48 are, for example, wedge-shaped at the front and the thickening 50 has a wedge-shaped groove 50a into which the stop 48 snaps into place after it has climbed along the conical surface 50b of the thickening.
As a result, the rod 49 is secured in its position and the brake band 46 is permanently pressed firmly against the brake disc 45, whereby the corresponding ring gear 36 is held in place. The rod 49 can be actuated, for example, by a footstep 51 and it can be constantly pressed to the left under the influence of a spring 52. This can happen, for example, when the transmission is to be used as a motor vehicle transmission.
Otherwise the device according to FIG. 5 is the same as the device according to FIG. 5 and the related transmission ratios and the possibility of reversing the direction of rotation are the same. It should only be mentioned that in the illustration according to FIG. 6, for example, the shaft 53 can be the driving shaft, while the shaft 54 is slidable in the housing 20, but is coupled in rotation and represents the driven shaft.
FIGS. 9-12 show a transmission which is constructed according to essentially the same principle and which also offers the possibility of reversing the direction of rotation.
On the shaft 55, which may be the driving one, for example, there is a double star 56 in which four shafts 57 running parallel to the shaft 55 are mounted.
The shafts 57 carry step gears 58 between their bearing eyes and also planet gears 59 at the front end. The planet gears 59 run inside a housing 60 which is rotatably mounted in the gear housing 62 by means of a sleeve 61. The housing 60 has two ring gears, one of which, 63, sits on the outer circumference and can engage with the planet gear 59 from the outside, while the other, 64, can be brought into engagement with the gear 59 from the inside. The housing 60 can be pushed back and forth by means of a fork 65 so that either the ring gear 63 engages in the wheel 59 or the ring gear 64 on the hub of the housing 60. In this gear, for example, the shaft 66 is the driven shaft and with the housing 60 coupled to rotation by means of a cam guide or the like.
Gear rims 67 are mounted in the housing 62 and engage the individual steps of the step wheels 58 from the outside. The ring gears 67 each have a ring gear 68 on the outside, in which a part 69 that is displaceable in the lower part of the housing 62 can engage. Part 69 is under the action of a spring 170 and can be brought into engagement with one of the ring gears 68 of the wheels 67 by means of a handle 71. By engaging the part 69 in one of the gears 67, the relevant gear 67 is held, and when the shaft 56 is driven, the step gear 58, which is in engagement with the held gear 67, rolls in this gear 67.
Accordingly, when the shaft 55 is driving, the axis 57 of the step wheels 58 is rotated around the axis 55, and the step wheels 58 also rotate around their own axis, the planet wheels 59 being carried along. The planet gears 59 drive the housing 60 either via the ring gear 63 or the ring gear 64, which in turn drives the driven shaft 66 with it.
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The transmission ratio is changed by shifting the part 69, also by actuating the fork 65 and shifting the housing 60. In the illustrated embodiment, four different transmission range options are given when the fork 65 is in the extreme left or right position. Overall, there are eight different gear ratios and, in addition, when the housing 60 is in the middle position, the coupling is carried out directly, since the planet gears then engage both in the ring gear 63 and in 64.
The difference in the ratios results on the one hand from the different diameter ratios of the planetary gear 59 to the ring gears 6.3 and 64, on the other hand from the difference in the diameter ratios of the individual stages of the step gears 58 to the gears 67. The locking of the second ring gear 67 from the left and engagement of toothed ring 63 means the zero position in these machines; d. H. in this case, shaft 66 is not driven because the step wheel and planet wheel have the same diameter or because the diameter ratios indicated above are the same.
If the toothed ring 63 is now switched on and the toothed rims 67 with a smaller or larger diameter than those in the zero position lock, then the speeds of the shaft 66 increase in steps in the opposite direction of rotation. If the ring gears 67 are locked one after the other with the toothed ring 64 engaged, then on the shaft 66 gradually increasing or decreasing speeds are obtained, which are all greater than the speed of the shaft 55 but have the direction of rotation. In this case there is no zero or neutral position. The flow of force can also take place in the opposite direction.
11 and 12 show a further embodiment for the transmission as shown in FIGS. 9 and 10. Instead of the ring gear 68, by means of which the individual gear wheels 67 can be stopped by the part 69, the gear wheels 67 are provided here with a braking surface on the outside, on which the braking bands 70 act. The brake bands 70 are seated on a rod 71 running at the top in the longitudinal direction of the housing and lie around on both sides of the braking surface of the gear wheels 67. Small projections 72 are provided in the housing, between which corresponding projections 73 of the bearing eyes engage. The bearing eyes are used to mount the gears 67 in the housing. Each end of the brake band is provided at the bottom with an extension 74 which is clamped in the housing.
To the right and left of the extensions 74 of the brake bands 70 are camshafts 75
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determined and these cams are distributed on each shaft so that the brake bands can be operated one after the other. The two shafts 75 are in mesh with one another by a pair of gears 76 and can be operated, for example, by a crank 77. When the crank is turned, the cams on the shaft 75 on the far left (FIG. 11) are first pressed against the extensions 74 of the left brake band 70, whereby, as can be clearly seen from FIG. 12, the two brake band halves 70 of the left wheel 67 are tightened and the wheel 67 comes to a standstill.
During this rotation of the shaft 75, these cams slip off the extensions 74 of the brake bands and the next pair of cams on the shaft 75, which is seated by 900, engages the wheel 67 on the right and brings it to a standstill, while the left wheel 67 is now released is. With this rotation of the shaft 75 the third wheel comes to a standstill and with a further rotation by 90 the fourth wheel. Only one wheel is braked each time, while the other three wheels can run freely. The transmission ratio is thus changed here on the one hand by actuating the fork 65 and the housing 60, on the other hand by adjusting the crank 77, so that eight transmission stages are provided in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 9.
In addition, coupling can also be carried out directly by engaging both ring gears 63 and 64 as before.
The braking device can be designed as desired in detail without departing from the scope of the present invention. In addition, the transmission allows a large number of other changes.
The narrow spacing between the toothed rings 64 and 63 can also be made so large that the planet gears can have a central position without engaging in any of the two toothed rings 63 or 64.
Then, as FIG. 10 shows, the ring gears 67 can be driven by pinions or power can be drawn off from them. Furthermore, in Fig. 9, as in Fig. 4, the toothed rings 63 and 64 can be coupled ready-to-use into the planetary gears in such a way that the toothed rings 63 and 64 each sit individually on a rotating body. B. wear friction clutches, as Fig. 4 shows.
Finally, the rotating bodies described in the preceding sentence can be dimensioned so that the toothed rings 21 and 22 or 63 and 64 can be brought into engagement with the planetary gears at the same time or one at a time, and force can also be drawn off or introduced through them. There is therefore an extremely wide range of possible variations in the flow of force and the force, as well as the speed distribution in the machine.
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