CH218547A - Friction gear transmission with automatic gear change. - Google Patents

Friction gear transmission with automatic gear change.

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CH218547A
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friction
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gear
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Josef Dr Beier
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Josef Dr Beier
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H37/0853CVT using friction between rotary members having a first member of uniform effective diameter cooperating with different parts of a second member

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  

  Reibradwechselgetriebe mit selbsttätiger Übersetzungsänderung.    Für -die verhältnismässig hohen Motor  leistungen der Kraftfahrzeuge oder gar  Triebwagen gelangten bisher Reibradwech  selgetriebe praktisch als Kraftübertragungs  getriebe nicht zur Anwendung, da die gro  ssen Übertragungskräfte an den Eingriffs  stellen der Reibräder sehr hohe Anpressungs  drucke erfordern, die eine starke Abnützung  zur Folge haben. Um .die Abnützung herab  zusetzen, sind Reibradgetriebe bekannt ge  worden, die den Anpressungsdruck selbst  tätig nur dann erhöhen, wenn dies durch  steigende Belastung notwendig wird. Hier  durch wird die Abnützung wohl etwas ver  mindert.

   Da aber auch während der Zeit ge  ringerer Beanspruchung die Reibräder in  Eingriff und damit einer Abnützung unter  worfen sind, ist die     Verschleissminderung     nicht so gross, dass diese bekannten Ausfüh  rungen für die grossen Übertragungsleistun  gen von Fahrzeugen Anwendung gefunden  hätten. Ausserdem wurde bei diesen Getrie  ben die Übersetzung nur von Hand geändert.    Der heutige Verkehr stellt aber an die  Aufmerksamkeit des Fahrers so hohe An  forderungen, dass     unbedingt    Wechselgetriebe  angestrebt werden müssen, welche das not  wendige     Übersetzungsverhältnis    zwischen  Motor und Fahrzeugachsen vollkommen  selbsttätig einstellen.

   Es ist selbstverständ  lich, dass diese Forderung der selbsttätigen  Übersetzungsänderung die bauliche Ausfüh  rung der Reibradwechselgetriebe noch mehr  kompliziert, und dass, um in den bei Fahr  zeugen gegebenen Raum- und Gewichts  grenzen zu bleiben, die     Beanspruchungen    an  den Eingriffsstellen der Reibräder noch  höher getrieben werden müssen, wodurch aber  deren Abnützung noch mehr verstärkt wird.  



  Um die der Anwendung der selbsttätigen  Reibradwechselgetriebe, die alle übrigen     For-          derungen    an ein stufenloses Getriebe von  hohem Wirkungsgrad bestens erfüllen, ent  gegenstehende Abnützungs- und Lebens  dauerfrage entscheidend zu verbessern, sind  bei dem selbsttätigen     Reibradwechselgetriebe         gemäss der Erfindung zwei     Zweige    für die       Kraftübertragung    vorgesehen, von denen  einer das eigentliche Reibradgetriebe mit  selbsttätiger Übersetzungsänderung enthält,  um die Kraftübertragung über den das Reib  radgetriebe enthaltenden Zweig nur dann er  folgen zu lassen, wenn dies erforderlich ist.  Vorteilhaft ist der andere (direkte) Zweig  immer dann eingeschaltet, wenn z.

   B. das  erforderliche Abtriebsdrehmoment nicht grö  sser als das Antriebsdrehmoment ist. Die  wechselweise Einschaltung der beiden Zweige  kann, wie in folgendem an Hand von Aus  führungsbeispielen gezeigt wird, in verschie  dener Weise erfolgen, wobei besonders die  Lösung der selbsttätigen Umschaltung einen  wesentlichen Fortschritt ergibt.  



  In der beiliegenden Zeichnung sind ver  schiedene Ausführungsbeispiele des Erfin  dungsgegenstandes dargestellt.  



  Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt und  Fig. 2 einen Querschnitt der ersten Aus  führungsform;  Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt und  Fig. 4 und 5 zeigen Querschnitte eines  Teils der selbsttätigen Umschaltvorrichtung  der zweiten Ausführungsform;  Fig. 6 zeigt den Längsschnitt der dritten  und  Fig. 7 den Längsschnitt der vierten Aus  führungsform.  



  Bei der Ausführungsform nach Fig. 1  und 2 erfolgt die Umschaltung durch eine  entweder unmittelbar oder servomotorisch  von Hand oder selbsttätig arbeitende Kupp  lung mit zwei Einschaltstellungen. Bei der  Ausbildung nach Fig. 3 bis 5 ist als Kupp  lung für den einen Zweig das Reibradge  triebe selbst verwendet, indem zur     Entkupp-          lung    die Reibscheiben ausser Eingriff ,ge  bracht werden, während die Einschaltung  des direkten Zweiges durch eine beispiels  weise selbsttätige Kupplung erfolgt. Bei den  Ausführungsformen nach Fig. 6 und 7 wird  die Umschaltung der beiden Zweige selbst  tätig durch ein vor das Reibradgetriebe ein  gebautes Planetenzahnradgetriebe bewirkt.

      Bei dem in den erwähnten vier Ausfüh  rungsformen angewendeten Reibradgetriebe  sind zwecks Unterbringung zahlreicher Ein- ;  griffsstellen auf geringem Raume auf der  mittleren Keilwelle a als Reibräder mehrere  Kegelscheiben b verschiebbar aufgereiht,  während als Gegenreibräder zur Verringe  rung des relativen Gleitens mit einem schma  len Laufrand versehene Randscheiben     c    auf  mehreren (gezeichnet sind drei) Keilwellen  d gleichfalls verschiebbar angeordnet     sind.     Die Keilwellen d sind in Schwenkhebeln e  drehbar gelagert, die auf durchgehende  Achsen f aufgekeilt sind. Werden die  Schwenkhebel e um die Achsen f im Pfeil  sinne (volle Pfeile in Fig. 2) gedreht, so  nähern sich die äussern Keilwellen d (Aussen  wellen) der Keilwelle a (Mittelwelle).

   Die  Randscheiben     c    tauchen tiefer zwischen die  Kegelscheiben b, wodurch die Übersetzung  zwischen der     Mittelwelle    a und den Aussen  wellen d vergrössert wird. Dabei werden die  Kegelscheiben b axial entgegen der Kraft  der Feder g auseinandergeschoben, die den  zur Mitnahme notwendigen Anpressungs  druck erzeugt. Dieser kann durch entspre  chende Ausbildung der Feder g in jede ge  wünschte Abhängigkeit von der Übersetzung  gebracht werden. Aber auch von andern Zu  standsgrössen, wie z. B. der Antriebsdreh  zahl, kann der Anpressungsdruck durch die  Feder g in einfacher Weise in Abhängigkeit  gebracht werden, wie dies z. B. in     Fig.    1  durch die     Fliehkraftgewichte    h angedeutet  wird.

   Damit die Aussenwellen d bei allen  Übersetzungen den gleichen Abstand von der  Mittelwelle a aufweisen, können die Schwenk  bewegungen der Schwenkhebel e zwang  läufig, z. B. durch den Ring i gleichgehalten  werden. Die Verdrehung dieses     Kuppelringes     von aussen durch den Hebel k gestattet die  Einstellung eines beliebigen Übersetzungs  verhältnisses.

   Die selbsttätige     Anderung    der  Übersetzung erfolgt durch den Zahndruck Z  zwischen den auf den Keilwellen d sitzenden  Zahnrädern l und den auf den Schwenk  achsen f lose drehbar sitzenden Zahnrädern  na dadurch, dass seine gleich grosse, entgegen-      gesetzt gerichtete Reaktionskraft     g    an den  Lagerpunkten der Aussenwellen d im Pfeil  sinne angreift und die Randscheiben c so  tief     zwischen    die Kegelscheiben b drückt, bis  die Summe der radial nach aussen wirken  den Kraftkomponenten     herrührend    vom  Axialdruck der Feder g der Kraft K das  Gleichgewicht hält.    Durch die oben erwähnte Ausbildung  der Feder g kann z.

   B. erreicht werden, dass  bei doppelt so hohem Abtriebsdrehmoment  die Übersetzung auf den doppelten Wert  steigt, d. h. die Abtriebsdrehzahl auf den  halben Wert sinkt, somit die Abtriebs- und  damit auch die Antriebsleistung gleich blei  ben, wobei auch Antriebsdrehzahl und An  triebsdrehmoment     urgeändert        bleiben.       Die besondere Ausbildung und Wirkungs  weise des Reibradwechselgetriebes nach Fig. 1  und 2 sind folgende: Die Mittelwelle a des  eigentlichen Reibradgetriebes wird - ins  Schnelle übersetzt - über die Zahnräder z'  und z" von der rechten Kupplungsscheibe     K'     der Zweischaltstellungskupplung angetrie  ben,     wenn    deren Mittelscheibe I<B>7</B> gegen sie  angepresst wird.

   Die Kraftübertragung von  den Zahnrädern m auf die Abtriebswelle o  erfolgt über die Zahnräder m',<I>m',</I>     n'    und     J,     welch letzteres die Abtriebswelle über den  Freilauf     u    antreibt, der so ausgebildet ist,  dass das Rad     e    die Welle o mitnimmt, so  lange diese langsamer laufen will als das  Rad     n".    Will man das Getriebe auch dadurch  zur stufenlosen Bremsung heranziehen, dass  man den Motor von der Fahrzeugachse aus  ins Schnelle übersetzt antreibt, so muss der  Freilauf     u    in     bekannter    Weise sperrbar ein  gerichtet sein,

   damit die Welle o ihr Dreh  moment auf das Rad n'' und - durch das  Reibradgetriebe ins Schnelle übersetzt   über die Kuppelscheibe IC an den Motor ab  gibt. Die Randscheiben werden dabei von  Hand durch den Hebel kc mehr oder weniger  tief zwischen die Kegelscheiben b gedrückt.  Die Abtriebswelle ist an ihrem vordern Ende  starr mit der linken Kupplungsscheibe I<B>C</B>  verbunden, gegen welche die Mittelscheibe    von Hand oder selbsttätig verschoben wird,  wenn das notwendige Abtriebsdrehmoment  kleiner wird als das Antriebsdrehmoment des  Motors. Der direkte Zweig besteht also bei  dieser Ausführung aus der Kupplungsscheibe  K' und der Abtriebswelle o. Statt einer  Kupplung mit zwei Einschaltstellungen  könnten auch zwei ,getrennte Kupplungen  vorgesehen sein.  



  Bei der Ausführungsform nach Fig. 3  bis 5 erfolgt die Kraftübertragung von dem  Schwungrad s des Motors entweder über die  Zahnräder z', z', die Mittelwelle a, die Reib  scheiben b, c, die Aussenwellen d     und    die  Zahnräder<I>1,</I>     m,   <I>n', n"</I> auf das Zahnrad n"',  wobei das Rad n"' die Abtriebswelle o über  die Klauenkupplung o' antreibt, oder über  den direkten Zweig, bestehend aus dem Ge  winde G', der Kuppelwelle y und der Kupp  lung     K4    gleichfalls auf das Rad     n"'.     



  Die Übersetzung des Reibradgetriebes  und die Umschaltung von einem Kraftüber  tragungszweig auf den andern erfolgt hier  bei in Abhängigkeit vom Drehmomenten  verhältnis; in der Antriebs- und Abtriebs  welle. Dieses Verhältnis wird in einem oder  beiden Zweigen auf eine Vorrichtung zur  Wirkung gebracht,. die bei einem bestimm  ten     Wert    des     Verhältnisses    die Umschaltung  von einem Kraftübertragungszweig auf den  andern selbsttätig     vornimmt.    Im folgenden  ist die Wirkungsweise einer solchen Vor  richtung näher erläutert.  



  Solange das verlangte     Abtriebsdreh-          moment    grösser ist als das Motordrehmoment,  tauchen die Randscheiben c zwischen die  Kegelscheiben b. Sinkt das     Abtriebsdreh-          moment    dagegen, so entfernen sich die  Aussenwellen<I>d</I> von der Mittelwelle<I>a</I> immer  mehr, bis die Kegelscheiben b gegenseitig  aufsitzen und die Randscheiben c ausser Ein  griff gelangen. In diesem Augenblick wird  der     Kuppelring   <I>i</I> von dem Hebel     1c    dadurch  noch etwas weiter gedreht, dass die Tot  punktsfeder k' über den Drehpunkt des  Hebels     k    gelangt und diesen im Pfeilsinne  weiter verdreht.

   Die Randscheiben werden      hierbei aus den Kegelscheiben gehoben und  die Kraftübertragung über den Zweig des  Reibradgetriebes ist dadurch unterbrochen.  



  Bei dieser letzten Drehung des Kuppel  ringes<I>i</I> wird durch dessen Aussparung<I>j</I>  (siehe Fig. 5) die Rolle p und damit über  die Verstellscheibe y' die Kuppelwelle y zur  Verschiebung nach rechts unter dem Druck  der Federn h' freigegeben, wodurch die  Kupplung     K'    zum Eingriff gelangt, so dass  jetzt die Kraftübertragung über den direk  ten Zweig stattfindet. Steigt dann das Ab  triebsdrehmoment wieder über das Motor  drehmoment, so werden durch den     Axial-          sehub    des Gewindes G' die Federn h' zu  sammengedrückt, und die Welle y mit der  Kuppelscheibe wird nach links verschoben  und dadurch die Kupplung K' des direkten  Zweiges gelöst.

   Gleichzeitig wird über die  Verstellscheibe y' und die Rolle p der Kup  pelring i über seine Schrägfläche j' so weit  verdreht, dass dadurch die Totpunktsfeder  <I>k'</I> über den Drehpunkt des Hebels<I>k</I> zurück  gehoben wird und den Hebel k im Pfeil  sinne weiterdreht, wodurch die Reibschei  ben b und c wieder zum Eingriff gelangen.  Damit erfolgt die Kraftübertragung wieder  über den Zweig mit dem Reibradgetriebe.  



  Auch bei dieser Ausführungsform kann  der Motor über das Reibradgetriebe ins  Schnelle angetrieben und als stufenlose  Bremse dadurch benutzt     werden,    dass die  Randscheiben     c    durch den Hebel k von  Hand mehr oder     weniger    tief zwischen die  Kegelscheiben b gedrückt werden. Ferner  kann auch hier die     Übersetzungsänderung     und die Umschaltung statt in Abhängigkeit  vom Drehmomentenverhältnis in der An  triebs- und Abtriebswelle in Abhängigkeit  von der Drehzahl in einer dieser Wellen  erfolgen.  



  Wird die Klauenkupplung o' nach rechts  verschoben, so wird über die Räder     n4,        n',     n' die Abtriebswelle o im Rückwärtsgang  angetrieben.  



  Bei der Ausführungsform nach Fig. 6  werden die Aussenwellen d und die Schwenk  hebel e mit ihren Achsen f von einer Trom-    mel q getragen, die mit den Lagern r und r'  im Getriebegehäuse q' gelagert ist. In diese  Trommel ist das Aussenrad s eines Planeten  getriebes eingebaut, dessen Planetenräder s'  durch den Wellenstumpf t angetrieben wer  den, während sein Sonnenrad s" auf der  Mittelwelle a fest verkeilt ist und diese mit  Übersetzung ins Schnelle antreibt.  



  Solange das Abtriebsdrehmoment an der  Abtriebswelle o grösser ist als das Antriebs  drehmoment am Wellenstumpf t, ist gegen  über der oben beschriebenen     Ausführungs-          form    kein Unterschied; denn die Trommel q  wird durch den Drehmomentunterschied (Re  aktionsdrehmoment) entgegen der Antriebs  drehrichtung gegen den Freilauf u gedrückt,  steht also still. Erst wenn mit     sinkendem     Abtriebsdrehmoment die Randscheiben so  weit aus den Kegelscheiben herausgetreten  sind, dass die Gesamtübersetzung vom An  triebswellenstumpf t zur Abtriebswelle o  den Wert 1 erreicht, d. h. Antriebs- und Ab  triebsdrehmoment sowie Antriebs- und Ab  triebsdrehzahl gleich sind,     beginnt    die Trom  mel g gleichzeitig in der Antriebsdrehrich  tung umzulaufen.

   Dadurch sinkt der Dreh  zahlunterschied zwischen dem Antriebs  wellenstumpf t und dem Aussenrand s, somit  auch die Drehzahl der Planetenräder s', des  Sonnenrades s" und der     Mittelwelle    a. Die  Trommel     q    läuft schneller um, da an ihr nur  beschleunigende Kräfte auftreten. Schliess  lich stehen die Planetenräder s' auf ihren  Zapfen still, und die Drehzahl des Sonnen  rades s" und der Mittelwelle a wird gleich  der Antriebsdrehzahl bezw. wegen der Be  dingung, dass die Übersetzung gleich 1 ist,  gleich der Abtriebsdrehzahl.

   Dann wird ein  weiteres Steigen der Trommeldrehzahl, die  in diesem Augenblick auch gleich der An  triebs-     bezw.        Abtriebsdrehzahl    ist, und da  mit ein weiteres Sinken der Drehzahl des  Sonnenrades und der Mittelwelle a unter  diese allen übrigen umlaufenden Teilen ge  meinsame Drehzahl durch den Freilauf v  verhindert, der eine gegensinnige Drehung  der Mittelwelle a und der     Abtriebswelle    o  sperrt. Damit laufen jetzt alle Teile des Ge-      triebes mit gleicher Drehzahl um, und die  Reibscheiben     sind    gegenseitig in Ruhe. Um  das Moment der Fliehkraft der Randscheiben  c um die Schwenkachsen f aufzuheben, sind  an den Schwenkhebeln Gegengewichte w an  gebracht.  



  Die gleiche Wirkung wie durch den  Freilauf v kann auch dadurch erreicht wer  den, dass sich die Randscheiben c, wie in  Fig. 6 gestrichelt angedeutet ist, in ihrer  äussersten Stellung reibschlüssig gegen die  innere Seite der Trommel     q    legen und da  durch das Kuppeln aller umlaufenden Teile  bewirken.  



  Um bei höheren Getriebeleistungen in  dem eben beschriebenen Kupplungszustand  nicht auch die schweren Randscheiben mit  voller Motordrehzahl umlaufen zu lassen,  kann nach Fig. 7 das Getriebe so ausgebildet  sein, dass dann die Reibscheiben nicht nur  gegenseitig,     sondern.    auch im Raum still  stehen.  



  Um dies zu erreichen, ist auch auf der  Abtriebsseite ein Planetenzahnradgetriebe  eingebaut, dessen Aussenrad x mit dem  Aussenrad s des Planetenzahnradgetriebes  auf der Antriebsseite über die Zahnräder x2  und     s2    durch die im Gehäuse     q'    gelagerte  Welle<I>y</I> gekuppelt ist. Das Sonnenrad<I>x"</I>  wird von den auf den Schwenkachsen f ge  lagerten Zahnrädern m über das gemeinsame  Zahnrad     n    angetrieben. Die Planetenräder x'  treiben über ihre Lagerzapfen die Abtriebs  welle o an.

   Solange das Abtriebsdrehmoment  an der Welle o grösser ist als das Antriebs  drehmoment am Wellenstumpf t, d. h. so  lange     die,    Gesamtübersetzung kleiner ist als  1, ist gegenüber der Ausführungsform nach  Fig. 6 kein Unterschied; denn die Welle y  und das Aussenrad x werden durch den  Drehmomentunterschied (Reaktionsdrehmo  ment) - wie bei Fig. 6 die Trommel q   gegen den Freilauf u gedrückt, stehen also  still.

   Erst wenn, wie dort, die Randscheiben  c so weit aus den Kegelscheiben     b    heraus  getreten sind, dass die Gesamtübersetzung  den Wert 1 erreicht, beginnen die Räder x',       x2,    s und     s2    sowie die Welle y gleichsinnig    in der Antriebsdrehrichtung immer schneller  umzulaufen, während die Drehzahl der Son  nenräder s" und x" bis zum Stillstand sinkt,  ja, diese sogar ihre Drehrichtung umkehren  würden,     wenn    sie nicht durch den Freilauf  v gesperrt würden.  



  Selbstverständlich können die einzelnen  Teile der Planetenzahnradgetriebe ihre Rolle  vertauschen, d. h. es könnten z. B. die Pla  netenräder<I>x'</I> durch das Zahnrad     n    und die  Abtriebswelle o durch das Sonnenrad x" an  getrieben werden.  



  Die     Wirkungsweise    der Ausführungs  form nach Fig. 7 ist also die gleiche wie die  nach Fig. 6, nur stehen jetzt im Kuppel  zustand die Planetenräder nicht auf ihren  Zapfen still, da diese mit der Antriebsdreh  zahl umlaufen und die Planetenräder sich  auf den     stillstehenden        Sonnenrädern    s" und  x" abwälzen. Weiter laufen die Aussenräder  hier nicht mit der Antriebsdrehzahl um, son  dern entsprechend den Zähnezahlverhältnis  sen in den Planetenradgetrieben schneller.



  Friction gear transmission with automatic gear change. For the relatively high engine performance of the motor vehicles or even railcars, friction gear changes have so far been used practically as power transmission gears, since the large transmission forces at the points of engagement of the friction wheels require very high contact pressures, which result in heavy wear. In order to reduce the wear and tear, friction gears have become known which only actively increase the contact pressure when this is necessary due to increasing loads. This probably reduces the wear and tear.

   However, since the friction wheels are also in engagement during the period of low stress and are therefore subject to wear, the reduction in wear is not so great that these known designs would have been used for the large transmission capacities of vehicles. In addition, the translation was only changed by hand in these gearboxes. However, today's traffic places such high demands on the driver's attention that it is imperative to strive for gearboxes that set the necessary gear ratio between the engine and vehicle axles completely automatically.

   It goes without saying that this requirement of the automatic gear ratio change complicates the structural design of the friction gear change gear even more, and that in order to stay within the space and weight limits given for vehicles, the stresses at the points of engagement of the friction wheels are driven even higher must, but this increases their wear and tear.



  In order to decisively improve the question of wear and service life that is opposed to the use of the automatic friction gear, which meet all the other requirements for a continuously variable transmission of high efficiency, two branches are provided for the power transmission in the automatic friction gear according to the invention, one of which contains the actual friction gear with automatic translation change in order to allow the power transmission via the branch containing the friction wheel only to be followed if necessary. The other (direct) branch is advantageously always switched on when z.

   B. the required output torque is not greater than the drive torque. The alternate activation of the two branches can, as will be shown in the following with reference to exemplary embodiments from, take place in different ways, with the solution of the automatic switching in particular results in a significant advance.



  In the accompanying drawings, various embodiments of the invention are shown ver.



  1 shows a longitudinal section and FIG. 2 shows a cross section of the first embodiment; Fig. 3 shows a longitudinal section and Figs. 4 and 5 show cross sections of part of the automatic changeover device of the second embodiment; Fig. 6 shows the longitudinal section of the third and Fig. 7 shows the longitudinal section of the fourth embodiment.



  In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the switchover is carried out either directly or by a servo motor, by hand or automatically, with two switch positions. In the embodiment according to FIGS. 3 to 5, the friction wheel gear itself is used as a coupling for one branch by disengaging the friction disks for decoupling, while the direct branch is switched on by an automatic coupling, for example . In the embodiments according to FIGS. 6 and 7, the switching of the two branches is automatically effected by a planetary gear transmission built in front of the friction gear.

      In the above-mentioned four Ausfüh approximately used friction gear are for the purpose of accommodating numerous input; gripping points in a small space on the central splined shaft a as friction wheels several conical disks b slidably lined up, while as counter friction wheels to reduce relative sliding with a narrow running edge provided with a narrow running edge c on several (three are shown) spline shafts d are also slidably arranged. The splined shafts d are rotatably mounted in pivot levers e, which are keyed onto continuous axes f. If the pivot levers e are rotated about the axes f in the direction of the arrow (full arrows in FIG. 2), the outer splined shafts d (outer shafts) approach the splined shaft a (central shaft).

   The peripheral disks c dip deeper between the conical disks b, whereby the translation between the central shaft a and the outer shafts d is increased. The conical disks b are pushed apart axially against the force of the spring g, which generates the contact pressure necessary for driving. This can be brought into any ge wished depending on the translation by appropriate training of the spring g. But also of other state variables, such as B. the drive speed, the contact pressure can be brought by the spring g in a simple manner in dependence, as z. B. is indicated in Fig. 1 by the centrifugal weights h.

   So that the outer shafts d have the same distance from the central shaft a at all translations, the pivoting movements of the pivot lever e can inevitably, z. B. be kept the same by the ring i. The rotation of this coupling ring from the outside by the lever k allows the setting of any translation ratio.

   The automatic change in the gear ratio occurs through the tooth pressure Z between the gears l seated on the splined shafts d and the gears na loosely rotatably seated on the pivot axes f due to the fact that its equally large, oppositely directed reaction force g at the bearing points of the outer shafts d attacks in the direction of the arrow and pushes the peripheral disks c so deeply between the conical disks b until the sum of the force components acting radially outwards, resulting from the axial pressure of the spring g of the force K, maintains the balance. The above-mentioned design of the spring g can, for.

   B. can be achieved that with twice the output torque, the translation increases to twice the value, d. H. the output speed drops to half the value, thus the output and thus also the drive power remain the same, whereby the drive speed and drive torque also remain unchanged. The special training and effect of the friction gear change according to Fig. 1 and 2 are as follows: The center shaft a of the actual friction gear is - translated into high speed - on the gears z 'and z "from the right clutch disc K' of the two-position clutch, if their Middle disk I <B> 7 </B> is pressed against it.

   The power transmission from the gears m to the output shaft o takes place via the gears m ', <I> m', </I> n 'and J, which the latter drives the output shaft via the freewheel u, which is designed so that the wheel e takes the shaft o with it as long as it wants to run slower than the wheel n ". If you want to use the gearbox for infinitely variable braking by driving the motor from the vehicle axle into high speed, the freewheel u must be in a known manner lockable be directed,

   so that the shaft o transfers its torque to the wheel n '' and - translated into high speed by the friction gear transmission via the coupling disk IC to the motor. The edge disks are pressed by hand by the lever kc more or less deep between the conical disks b. The output shaft is rigidly connected at its front end to the left clutch disc I <B> C </B>, against which the central disc is shifted by hand or automatically when the required output torque is less than the drive torque of the motor. In this embodiment, the direct branch thus consists of the clutch disc K 'and the output shaft o. Instead of a clutch with two switched-on positions, two separate clutches could also be provided.



  In the embodiment according to FIGS. 3 to 5, the power is transmitted from the flywheel s of the engine either via the gears z ', z', the central shaft a, the friction discs b, c, the outer shafts d and the gears <I> 1, </I> m, <I> n ', n "</I> on the gear n"', whereby the wheel n "'drives the output shaft o via the claw coupling o', or via the direct branch consisting of the Ge thread G ', the coupling shaft y and the coupling K4 also on the wheel n "'.



  The translation of the friction gear and the switch from one power transmission branch to the other takes place here depending on the torque ratio; in the input and output shaft. This relationship is brought into effect on a device in one or both branches. which automatically switches from one power transmission branch to the other at a certain value of the ratio. The operation of such a device is explained in more detail below.



  As long as the required output torque is greater than the engine torque, the peripheral disks c plunge between the conical disks b. If, on the other hand, the output torque falls, the outer shafts <I> d </I> move further and further away from the central shaft <I> a </I> until the conical disks b sit on one another and the peripheral disks c come out of engagement. At this moment the coupling ring <I> i </I> is rotated a little further by the lever 1c in that the dead point spring k 'passes over the pivot point of the lever k and rotates it further in the direction of the arrow.

   The edge disks are lifted out of the conical disks and the power transmission via the branch of the friction gear is interrupted.



  During this last rotation of the coupling ring <I> i </I>, its recess <I> j </I> (see FIG. 5) causes the roller p and thus the coupling shaft y to be shifted to the right via the adjusting disk y ' released under the pressure of the springs h ', whereby the clutch K' comes into engagement, so that now the power transmission takes place via the direk th branch. If the output torque then rises again above the engine torque, the springs h 'are compressed by the axial stroke of the thread G', and the shaft y with the coupling disc is shifted to the left, thereby releasing the clutch K 'of the direct branch .

   At the same time, via the adjusting disk y 'and the roller p, the coupling ring i is rotated over its inclined surface j' to such an extent that the dead center spring <I> k '</I> over the pivot point of the lever <I> k </I> is lifted back and the lever k continues to rotate in the direction of the arrow, whereby the Reibschei ben b and c come back into engagement. This means that the power is transmitted again via the branch with the friction gear.



  In this embodiment, too, the motor can be driven at high speed via the friction gear and used as a stepless brake in that the edge disks c are pressed more or less deep between the conical disks b by hand by the lever k. Furthermore, the gear ratio change and the switchover can also take place here as a function of the torque ratio in the drive and output shaft as a function of the speed in one of these shafts.



  If the dog clutch o 'is shifted to the right, the output shaft o is driven in reverse gear via the wheels n4, n', n '.



  In the embodiment according to FIG. 6, the outer shafts d and the swivel levers e are carried with their axes f by a drum q which is supported by the bearings r and r 'in the gear housing q'. In this drum, the outer gear s of a planetary gear is built, whose planet gears s' driven by the stub shaft t who, while his sun gear s "is firmly wedged on the central shaft a and drives it with translation at high speed.



  As long as the output torque on the output shaft o is greater than the drive torque on the shaft stub t, there is no difference compared to the embodiment described above; because the drum q is pressed by the torque difference (Re action torque) against the drive direction of rotation against the freewheel u, so stands still. Only when, with decreasing output torque, the edge disks have stepped out of the conical disks so far that the overall ratio from the drive shaft stub t to the output shaft o reaches the value 1, i.e. H. The drive and output torque as well as the drive and output speed are the same, drum g begins to rotate simultaneously in the direction of drive rotation.

   This reduces the speed difference between the drive shaft stub t and the outer edge s, thus also the speed of the planetary gears s', the sun gear s "and the central shaft a. The drum q rotates faster because it only has accelerating forces the planet gears s' stand still on their pin, and the speed of the sun wheel s "and the center shaft a is equal to the drive speed BEZW. Because of the condition that the gear ratio is 1, it is equal to the output speed.

   Then there is a further increase in the drum speed, which at that moment also drives the drive or. Output speed is, and since with a further decrease in the speed of the sun gear and the central shaft a under these all other rotating parts ge common speed prevented by the freewheel v, which blocks an opposite rotation of the central shaft a and the output shaft o. This means that all parts of the transmission now rotate at the same speed and the friction disks are mutually at rest. In order to cancel the moment of centrifugal force of the peripheral disks c about the pivot axes f, counterweights w are placed on the pivot levers.



  The same effect as by the freewheel v can also be achieved by the fact that the edge disks c, as indicated by dashed lines in Fig. 6, in their outermost position frictionally place themselves against the inner side of the drum q and there by the coupling of all rotating Effect parts.



  In order not to allow the heavy peripheral disks to rotate at full engine speed with higher transmission powers in the clutch state just described, according to FIG. 7 the transmission can be designed in such a way that the friction disks are then not only mutually, but also stand still in the room.



  To achieve this, a planetary gear drive is also installed on the output side, the outer gear x of which is coupled to the outer gear s of the planetary gear drive on the drive side via gears x2 and s2 through the shaft <I> y </I> mounted in the housing q ' . The sun gear <I> x "</I> is driven by the gear wheels m mounted on the pivot axes f via the common gear wheel n. The planet gears x 'drive the output shaft o via their bearing journals.

   As long as the output torque on the shaft o is greater than the drive torque on the shaft stub t, i.e. H. as long as the total gear ratio is less than 1, there is no difference compared to the embodiment according to FIG. 6; because the shaft y and the outer wheel x are pressed by the torque difference (reaction torque) - as in Fig. 6, the drum q against the freewheel u, so stand still.

   Only when, as there, the peripheral disks c have stepped out of the conical disks b so far that the overall ratio reaches the value 1, the wheels x ', x2, s and s2 as well as the shaft y begin to rotate faster and faster in the same direction in the drive direction of rotation, while the speed of the sun wheels s "and x" sinks to a standstill, yes, they would even reverse their direction of rotation if they were not blocked by the freewheel v.



  Of course, the individual parts of the planetary gear can swap their roles, d. H. it could e.g. B. the planet gears <I> x '</I> are driven by the gear n and the output shaft o by the sun gear x ".



  The mode of operation of the execution form according to Fig. 7 is the same as that of Fig. 6, only now in the dome state the planet gears are not still on their pins because they rotate with the drive speed and the planet gears are on the stationary sun gears s Pass off "and x". Furthermore, the outer gears do not revolve here with the drive speed, but faster according to the gear ratio sen in the planetary gears.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Reibradwechselgetriebe mit selbsttätiger Übersetzungsänderung, insbesondere für Kraftfahrzeuge und Triebwagen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kraftübertra gung von der Antriebs- auf die Abtriebsseite zwei Kraftübertragungszweige vorhanden sind, von denen einer das eigentliche selbst tätige Reibradgetriebe enthält, um zwecks Vermeidung unnötigen Verschleisses der Reibräder die Kraftübertragung über den das Reibradgetriebe enthaltenden Zweig nur dann erfolgen zu lassen, wenn dies erforder lich ist. PATENT CLAIM: Friction gear change gear with automatic gear change, in particular for motor vehicles and railcars, characterized in that two power transmission branches are available for the power transmission from the drive to the output side, one of which contains the actual self-operating friction gear in order to avoid unnecessary wear of the friction wheels to allow the power transmission via the branch containing the friction gear only if this is necessary. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das wechselweise Einschalten der beiden Über tragungszweige durch eine Kupplung .mit zwei Einschaltstellungen und einer Aus schaltstellung erfolgt. 2. Reibradwechselgetriebe nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das wechselweise Einschalten der beiden Über- tragungszweige durch zwei getrennte Kupp lungen erfolgt. 3. <B> SUBClaims: </B> 1. Friction gear change gear according to patent claim, characterized in that the two transmission branches are alternately switched on by a clutch .with two switched-on positions and one switched-off position. 2. Friction gear change transmission according to patent claim, characterized in that the alternating activation of the two transmission branches takes place through two separate couplings. 3. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein- und Ausschalten des das Reibradge triebe enthaltenden Zweiges dadurch erfolgt, dass die Reibräder selbst in oder ausser Ein griff gebracht werden. 4. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung von dem einen auf den andern der beiden Übertragungszweige selbtstätig erfolgt. 5. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die selbsttätige Umschal tung bei einem bestimmten Zahnrad zwischen ineinandergreifenden Zahnrädern erfolgt. 6. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Umschaltung bei einem bestimmten Verhältnis der Drehmomente in der Antriebs- und der Abtriebswelle zuein ander erfolgt. 7. Friction gear change transmission according to patent claim, characterized in that the switching on and off of the branch containing the friction gear transmission takes place in that the friction wheels themselves are brought into or out of engagement. 4. Friction gear change according to patent claim, characterized in that the switchover from one to the other of the two transmission branches takes place automatically. 5. Friction gear change transmission according to patent claim and dependent claim 4, characterized in that the automatic switching device takes place at a certain gear between intermeshing gears. 6. Friction gear change transmission according to patent claim and dependent claim 4, characterized in that the switching takes place at a certain ratio of the torques in the drive and output shaft zuein other. 7th Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Umschaltung in Ab hängigkeit von der Drehzahl in einem der Zweige erfolgt. B. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteransprüchen 4 und 6, da durch gekennzeichnet, dass das Drehmomen tenverhältnis in beiden Zweigen auf eine Vorrichtung zur Wirkung gebracht wird, die bei einem bestimmten Wert desselben die Umschaltung von einem Übertragungszweig auf den andern selbsttätig vornimmt. 9. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteransprüchen 4 und 5, da durch gekennzeichnet, dass vor dem eigent lichen Reibradgetriebe ein Planetenzahnrad getriebe angeordnet ist, wobei durch Ände rung der Relativdrehung der Zahnräder die Umlaufschaltung von einem Übertragungs zweig auf den andern selbsttätig erfolgt. 10. Friction gear change gear according to claim and dependent claim 4, characterized in that the changeover takes place in one of the branches as a function of the speed. B. Friction gear change according to claim and dependent claims 4 and 6, characterized in that the torque ratio in both branches is brought into effect on a device that automatically switches from one transmission branch to the other at a certain value of the same. 9. Friction gear change according to patent claim and subclaims 4 and 5, characterized in that a planetary gear is arranged in front of the actual friction gear, whereby by changing the relative rotation of the gears the circulating circuit from one transmission branch to the other takes place automatically. 10. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sperrung von Rückdrehungen in einem oder beiden Zweigen Freiläufe angeordnet sind. 11. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das eigentliche Reibradgetriebe mehrere auf einer gemeinsamen Mittelwelle axial verschiebbar aufgereihte, durch Federung zusammenge presste Reibräder enthält und diese mit Gegenreibrädern in Eingriff stehen, die auf zwei oder mehr in gleichen Abständen von der Mittelwelle liegenden Aussenwellen gleichfalls verschiebbar angeordnet sind, wo bei die Änderung des Übersetzungsverhält nisses durch zwangläufig gleiche Änderung dieser Abstände erfolgt. 12. Friction gear change transmission according to claim, characterized in that freewheels are arranged in one or both branches to block reverse rotations. 11. Friction gear transmission according to patent claim, characterized in that the actual friction gear transmission contains several friction wheels that are axially displaceable lined up on a common central shaft and are pressed together by suspension, and these friction wheels are in engagement with counter friction wheels that are on two or more external shafts at equal distances from the central shaft are also arranged to be displaceable, where the change in the gear ratio occurs through necessarily the same change in these distances. 12. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Übersetzungsverhältnisses in dem das eigentliche Reibradgetriebe enthal tenden Zweig selbsttätig in Abhängigkeit von einer Zustandsgrösse erfolgt. 13. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Übersetzungsverhältnisses in dem das eigentliche Reibradgetriebe enthal tenden Zweig selbsttätig in Abhängigkeit von zwei Zustandsgrössen erfolgt. 14. Friction gear change transmission according to patent claim, characterized in that the change in the transmission ratio in the branch containing the actual friction gear transmission takes place automatically as a function of a state variable. 13. Friction gear change transmission according to claim, characterized in that the change in the transmission ratio in the branch containing the actual friction gear takes place automatically as a function of two state variables. 14th Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteranspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die Änderung des Über setzungsverhältnisses in dem das eigentliche Reibradgetriebe enthaltenden Zweig selbst tätig in Abhängigkeit vom Zahndruck zwi schen ineinandergreifenden Zahnrädern da durch erfolgt, dass die Aussenwellen in Schwenkhebeln gelagert sind und über Zahn räder abtreiben, die auf deren Schwenk achsen sitzen. 15. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteranspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die axiale Kraft der Feder (g) in Abhängigkeit von einer Zustandsgrösse verändert wird. Friction gear change according to patent claim and dependent claim 11, characterized in that the change in the transmission ratio in the branch containing the actual friction gear itself is active depending on the tooth pressure between interlocking gears because the outer shafts are mounted in pivot levers and via gears drive off, which sit on their pivot axes. 15. Friction gear change transmission according to claim and dependent claim 11, characterized in that the axial force of the spring (g) is changed as a function of a state variable. 16. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteransprüchen 4, 5, 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussen wellen in einem gleichmittig mit der Mittel welle umlaufenden Tragkörper gelagert sind, der mit einem Teil des Planetengetriebes starr verbunden ist. 17. Reibradwechselgetriebe nach Patent anspruch und Unteransprüchen 4, 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ab triebsseite gleichfalls ein Planetenzahnrad getriebe angeordnet ist, das mit dem Plane- tengetriebe auf der Antriebsseite durch eine Welle gekuppelt ist. 18. Reibradwechselgetriebe nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenig stens in einem Zweig ein Zahnradüberset zungsgetriebe vorgesehen ist. 16. Friction gear change transmission according to claim and dependent claims 4, 5, 9 and 11, characterized in that the outer shafts are mounted in a support body which rotates equidistantly with the center shaft and is rigidly connected to a part of the planetary gear. 17. Friction gear change according to claim and dependent claims 4, 5 and 9, characterized in that a planetary gear is also arranged on the drive side, which is coupled to the planetary gear on the drive side by a shaft. 18. Friction gear transmission according to patent claim, characterized in that a gear transmission is provided at least in one branch.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE930064C (en) * 1952-07-17 1955-07-07 Daimler Benz Ag Friction gears, especially for motor vehicles
DE959796C (en) * 1954-07-10 1957-03-14 Ingrid Moser Friction gears, especially for motor vehicles

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