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Getriebe mit selbsttätiger Geschwindigkeitsänderung.
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Automobile, Krane o. dgl., bei welchem das Übersetzungsverhältnis zwischen der treibenden und getriebenen Welle der jeweiligen Belastung der letzteren entsprechend sich selbsttätig regelt.
Das Getriebe besteht im wesentlichen aus einer Anzahl Stirnräder, welche in einer mit zwei Innenzahnkränzen versehenen Trommel angeordnet sind. Diese Stirnräder sind mit Innenverzahgungen im Eingriff und können sich durch ihre Anordnung entweder um ihre eigene Achse in der Trommel bewegen oder mit ihrer Achse in der Trommel um die Hauptwelle des Getriebes. Tritt die Bewegung der Stirnräder um ihre eigene Achse ein, so wird die Drehzahl der treibenden Welle gegenüber der getriebenen zurückbleiben, und zwar umsomehr, je schneller die Bewegung der Stirnräder um ihre eigene Achse in der Trommel ist. Dieses Zurückbleiben geschieht solange, bis die Stirnräder in der Bewegung um ihre Achse ihre grösste Geschwindigkeit erreicht haben. Dann ist die kleinste in der Konstruktion angenommene Geschwindigkeitsstufe hergestellt.
Die höchste Geschwindigkeitsstufe wird dadurch hergestellt, dass die genannten Stirnräder durch Öldruck in der Bewegung um ihre Achse in der Trommel festgehalten werden.
Tritt letzteres ein, so sind die einzelnen Zahnräder untereinander blockiert und drehen sich mit ihrer Achse und mit der Trommel um die Hauptwelle des Getriebes. In diesem Fall läuft die getriebene und treibende Welle mit derselben Drehzahl und die höchste Geschwindigkeitsstufe ist erreicht,
Der die Drehbewegung der Zahnräder beeinflussende Öldruck wird durch die Belastung des Getriebes geregelt.
Bei der kleinsten Geschwindigkeitsstufe ist der die Drehbewegung der Zahnräder hemmende Öldruck aufgehoben und die Zahnräder, welche stets untereinander in Eingriff sind, müssen sich nach der in der Konstrukton angenommenen Übersetzung, aufeinander abwälzen. Bei der höchsten Geschwindigkeitsstufe, welche dem direkten Eingriff eines Wechselgetriebes gleich kommt, sind die Zahnräder wohl untereinander im Eingriff, aber an einer Drehbewegung durch den Öldruck gänzlich gehemmt und drehen sich so samt ihrer Lagerung um die Getriebshauptwelle. Die einzelnen Geschwindigkeitsstufen, zwischen der höchsten und kleinsten Geschwindigkeit, werden dadurch hergestellt,
dass durch einen der jeweiligen Geschwindigkeitsstufe entsprechenden Öldruck die Drehbewegung der das treibende Zahnrad mit der Trommel verbindenden Zwischenzahnräder um ihre eigene Achse teilweise gehemmt ist. Die Einstellung des jeweiligen Öldruckes geschieht durch die Drehung eines Federgehäuses, wobei die Drehung durch das Reaktionsmoment erfolgt, das bei der Beanspruchung des Getriebes auftritt.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i das Getriebe im Längsschnit, die Fig. z, 3,4
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Getriebe teilweise im Schnitt nach der Linie i-k in der Pfeilrichtung der Fig. 2 gesehen.
Die treibende Welle 1 wird durch eine Klauenkupplung 2 mit der Motorwelle 3 gekuppelt und trägt innenseits ein Stirnrad 4. Dieses treibt unter Zwischenschaltung von Stirnrädern 5, 6 (Fig. 3) den Innenzahnkranz 7 einer Trommel 8. Auf den Wellen 5', 6' der Zahnräder 5, 6 sind die Förderzahnräder 9 (Fig. 2) für das Öl von Zahnräder- ölpumpen 10 aufgekeilt. In diesen Pumpen wird das Öl in bekannter Weise durch die Zahnräder 9 aus einem Kanal 11 in einen Hemmkanal 12 gedrückt, von wo es über einen Drosselhahn 13 in den Kanal 11 zurückfliesst.
Die beiden Ölpumpen 10 sind In diametral einander gegenüberliegender Anordnung von einem Ringgehäuse 10'umfasst, das durch einen mit Kugellagern 14 für die Wellen 5', 6'versehenen Deckel 15 abgedeckt und mittels Distanzbolzen 16 (Fig. 3 und 6) an einer Scheibe 17 befestigt ist, in welcher in Kugellagern 18 die Wellen 5', 6'mit ihrem anderen Ende lagern. Die Scheibe 17 weist eine Nabe I7'auf, mit welcher sie, um 600 lose drehbar, auf einer mit der Antriebswelle 1 gleichachsigen Welle 19 sitzt. Diese ist in Kugellagern 20 drehbar gelagert und endigt aussenseits in ein Stirnrad 21, das mit Stirnrädern 22 (Fig. i und 5) kämmt, die in Kugellagern 23 eines radialen Doppelarmes 24 laufen.
Der Lagerarm 24 trägt die eigentliche angetriebene Welle 25 des Getriebes, die einerseits in dem Kugellager 20 und andrerseits in einem Kugellager 26 des Gehäuses läuft. Die Stirnräder 22 sind in Eingriff mit einem zweiten Innenzahnkranz 27 der Trommel 8. Auf der Welle 19 sitzt fest ein Federgehäuse 28, in welchem ein als Schneckenrad ausgebildeter Ring 29 eingesetzt ist, der durch eine Schnecke 30 gedreht werden kann, An dem Ring 29 ist das eine Ende einer Spiralfeder 31
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festgelegt, die mit ihrem anderen Ende an der Nahe li'der Scheibe li befebtiot i !, t und durch Drehen der Schnecke 30 auf das durch die Zugkraft des jeweiligen Motors gegebene Mass gespannt werden. kann.
Das Federgehäuse 28 trägt axiale Bolzen 32 (Fig. 4 und 6), die durch Hebelarme 33 mit den Hahnküken 13 verbunden bind, so dass bei Drehung des Federgehäuses 28 die Hähne geöffnet oder geschlossen werden. Die Trommel 8 läuft mittels einer Nabe auf Rollen 34 (Fig. I) und ist mit einer Bremsvorrichtung versehen, durch welche sie vollkommen abgebremst werden kann. Die Bremsvorrichtung besteht in diesem Fall aus mehreren am Trommelumfang vorgesehenen Rillen 35, in welchen Brems daumen 36 eingreifen können. Diese sitzen auf Achsen 37, welche durch ein Gestänge von Hand aus drehbar sind. An den Enden der Achsen 37 sind Sperrklinken 38 aufgekeilt,
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende :
Die gespannte Spiralfeder 31 hat das Bestreben, die Hähne 13 stets in Schliessstellung zu halten.
Hiebei ist die Spannung der Feder 31 gleich jenem Drehmoment gesetzt, bei welchem das Getriebe von der höchsten Geschwindigkeitsstufe in die nächst niedere gehen soll. Solange dieses Drehmoment nicht eintritt, bleiben die Hähne 13 geschlossen, wodurch das im Kanal 12 der Pumpen angestaute Öl'die Zahnräder 9 und mithin die Zahnräder 5,6 in der Drehung um ihre eigene Achse hemmt. Letztere bilden dadurch ein starres Verbindungsorgan zwischen dem Stirnrad 4 und der Trommel 8. Ferner bleibt bei diesen Belastungszustand des Getriebes das Stirnrad 21 von der Reaktionswirkung der angetriebenen Welle, 25 unbeeinflusst und ist daher durch die Stirnräder 22 mit der Trommelverzahnung 27 starr verbunden. Es werden demnach alle diese Zahnräder um die Trommelachse sich drehen, wobei sie mit ihren Massen wie ein Schwungrad wirken.
Die angetriebene Welle 25 läuft jetzt mit der gleichen Drehzahl wie die treibende Welle 1. Dies entspricht dem grössten Übersetzungsverhältnis des Getriebes.
Wächst nun die Belastung der angetriebenen Welle 25 in dem Masse, dass an dem Stirnrad 21 ein Drehmoment auftritt, so wird durch dieses die Feder 31 mehr gespannt und das Federgehäuse 28 um einige Grad gegenüber der Scheibe 17 verdreht.
Diese Verdrehung öffnet die Hähne 13 und stellt so den Kreislauf des Öls wieder her. Je grösser die Verdrehung des Federgehäuses 28 gegenüber der Scheibe 17 ist, desto grösser ist auch die Öffnung der Hähne 13. Sind diese ganz offen, so ist der Öldruck gänzlich aufgehoben und die Zwischenräder 5, 6 können sich nunmehr ungehemmt um ihre eigene Achse, d. h. mit ihren Wellen 5', 6'drehen. In diesem Fall haben die Zahnräder 6 das Bestreben, samt ihrer Lagerung sich entgegengesetzt der Drehrichtung des Motors um die Welle 19 zu bewegen bzw. sich auf dem Zahnkranz 7 der Trommel 8 abzuwälzen. In dieser Bewegung werden sie aber durch das Gesperre 38, 39 gehindert und müssen nun die vom Zahnrad 4 aufgenommene Arbeit auf den Zahnkranz 7 übertragen.
Die nunmehr durch die Zwischenräder 5,6 bewegte Trommel 8 treibt die Zwischenzahnräder 22, welche sich auf dem Zahnrad 21 abwälzen, wobei die Welle 25 mit der kleinsten Geschwindigkeit ge- trieben wird. Bei dieser Geschwindigkeitsstufe wird das Zahnrad 21 durch das Gesperre 38, 39 verhindert, dass es durch die Zahnräder 22 eine Drehung erfährt.
Sobald nun das zwischen dem Zahnrad 21 und der Scheibe 17 auftretende Reaktion moment, welches früher die Feder 31 weiter gespannt hatte, an Grösse abnimmt, entspannt sich die Feder 31 auf ihren ursprünglichen Grad und dies umsomehr, je kleiner die Beanspruchung des Getriebes wird. Durch das Entspannen der Feder 31 und der sich daraus ergebenden Verdrehung des Federgehäuses 28 gegenüber der Scheibe 17 werden die Hähne 13 immer mehr und mehr geschlossen, der Ölkreislauf gehemmt und die Zahnräder 5, 6 wieder teilweise in der Drehung um die Getriebeachse mitgenommen, wodurch eine immer höhere Geschwindigkeitsstufe erreicht wird.
Die Umsteuerung, d. h, der Rücklauf des Getriebes erfolgt durch Abbremsen der Trommel 8 mittels der Bremsvorrichtung 35, 36. Ist dies geschehen, so wälzen sich die vom Zahnrad 4 getriebenen Zwischenräder 5, 6 entgegengesetzt der Drehrichtung der treibenden Welle 1 an dem Zahnkranz 7 ab, wobei die Scheibe 17 und durch die Spiralfeder 31 das Federgehäuse 28, sowie die Welle 19 mit dem Zahnrad 21 mitgenommen wird. Durch die Drehung des letzteren wälzen sich die Zwischenzahnräder 22 am Zahnkranz 27 ab und erteilen der angetriebenen Welle 25 eine der treibenden Welle 1 gleiche Drehung.
Es wäre noch zu erwähnen, dass statt der Zahnräderölpumpe auch eine andere Hemmvorrichtung, beispielsweise eine Reibungshemmung, Anwendung finden kann. Ferner können statt der Hähne 13 Ventile oder Schieber treten. Auch kann die Anzahl der Zwischenrädergruppen beliebig gewählt werden.
Das Getriebe eignet sich insbesondere für den Antrieb von Maschinen mit stark wechselnder Belastung der angetriebenen Welle, so z. B. für Automobile. Krane o. dgl.