Umlaufrädergetriebe mit Leistungsverzweigung Es sind Unilaufrädergetriebe mit Leistungs verzweigung über fünf oder mehr Getriebe leitungen bekannt, von denen die erste mit. der treibenden Welle, die zweite und dritte dureh einen Drehmoment- oder Drehzahlwandler mit veränderbarer Übersetzung verbunden sind.
Bei einigen Ausführungsformen von Um laufrädergetrieben mit Leistungsverzweigung über fünf und mehr Getriebeleitungen sind nur drei Leitungen gleichzeitig wirksam; die (retriebe sind also funktionsmässig Dreilei- tungsgetriebe,was den Nachteil hat, dass die relative Wandlerleistung für bestimmte Über- setzungsverhä.ltnisse unvorteilhaft gross wird und den Einbau entsprechend grosser @V and- ler erforderlich macht.
Unter relativer Wand- lerleistung versteht man dabei das Verhältnis aus der Leistung des Drehmomenten- oder Drehzahlenwandlers zur Leistung der getrie benen Welle; das Übersetzungsverhältnis ist definiert durch das Verhältnis aus der Um drehungszahl der treibenden Welle zu der der getriebenen Welle.
Bei andern Ausführungsformen, bei denen die erste Getriebeleitung mit der treibenden Welle, die zweite und dritte durch einen Dreh- inomenten- oder Drehzahlenwandler mit ver änderbarer Übersetzung verbunden sind, sind vier und mehr Leitungen gleichzeitig in Funk tion. Bei derartigen Getrieben wird zwar das unvorteilhafte Ansteigen der relativen Wand- lerleistung bei bestimmten Übersetzungsver- hältnissen vermieden, der Regelbereich ist jedoch nachteilig gering.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe ge stellt, den Regelbereich von Umlaufräder getrieben mit Leistungsverzweigung zu ver grössern, das Ansteigen der relativen Wandler- leistung auf nachteilig grosse Werte aber zii vermeiden.
Die Erfindung betrifft Umlaufrädergetriebe mit Leistungsverzweigung über fünf oder mehr Getriebeleitungen, von denen die erste mit der einen der beiden, die treibende und die getriebene Welle darstellenden Hauptwellen, die zweite und dritte untereinander durch einen Drehmoment- oder Drehzahlwandler mit veränderbarer Übersetzung verbunden sind und besteht darin, durch eine ohne Zugkraft- unterbrechung und ohne Leerlaufstellung schaltende Kupplung entweder die vierte Getriebeleitung oder die fünfte Getriebe leitung mit der andern Hauptwelle zu ver binden,
so dass zum Durchlaufen des gesamten Kegelbereiches der Steuerbereich des Dreh zahl- oder Drehmomentenwandlers mit verän derbarer Übersetzung mehrfach in abwech selnd verschiedenen Richtungen zu durchlau fen ist. Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine selbsttätige umschaltende Kupplung, vor zugsweise Überholkupplung, ist und die vierte Getriebeleitung direkt, die fünfte Getriebe leitung über einen Reduziergetriebesatz mit der getriebenen Welle verbunden ist.
Die durch die Erfindung erreichten Vor teile sind vor allem darin zu sehen, da.ss mit nur einem Wandler ein grosser Regelbereich mit einfachsten baulichen Mitteln so erzielt werden kann, dass in Abhängigkeit vom Über setzungsverhältnis die relativeWandlerleistung im gesamten Regelbereich nachteilig grosse Werte nicht annimmt, so dass Wandler ver hältnismässig geringer Leistung Verwendung finden können.
Man hat bisher nicht er kannt, dass die Leistungscharakteristik (das ist die in Abhängigkeit vom übersetztungsver- hältnis aufgetragene Kurve der relativen Wandlerleistung), bei den beschriebenen LUm- laufrädergetrieben mit Leistungsverzweigung über fünf und mehr Leitungen, bei denen gleichzeitig zumindest vier Leitungen in Funk tion sind, so günstig verläuft, dass die Ein schaltung einer Überholkupplung möglich und dadurch das Umlaufrädergetriebe mit Lei stungsverzweigung als Mehrstufen- und Viel stufengetriebe auszubilden ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausfüh rungsform des erfindungsgemässen Umlauf rä.dergetriebes ist in die treibende Leitung des Wandlers eine Übersetzung eingeschaltet, wodurch die Wandlermomente herabgesetzt werden und das Getriebe so ausgelegt werden kann, dass die getriebene Welle z. B. die für den praktischen Betrieb erforderlichen gerin gen Drehzahlen macht.
Erfindungsgemässe Umlaufrädergetriebe lassen sich auf verschie dene Weise baulich verwirklichen, besonders einfach ist eine Ausführungsform, die gekenn zeichnet ist durch eine treibende Welle mit innerem Zentralrad in Eingriff mit einem Umlaufrad auf Welle in Verkeilung mit drei weiteren Umlaufrädern, Leistungverzweigung in den Umlaufrädern, Ausbildung des Um laufradträgers als Leiter für eine Teilleistung zum @Vandler, Leitung der Leistung aus dem ''iTandler zu einem innern Zentralrad in Ein griff mit Umlaufrad und Abfährung der Lei stung entweder über Umlaufrad und ein in neres Zentralrad und eine Kupplung,
oder Abführung der Leistung aus dem Wandler über Umlaufrad und ein inneres Zentralrad auf ein inneres Zentralrad in ein Umlaufrad, das in ein äusseres, von einer Bremse be herrschtes Zentralrad greift, bei Ausbildung des Trägers für das zuletztgenannte Umlauf rad als Leitung für die über Kupplung an die getriebene Welle abzugebende Leistung und .i@usbildung der Kupplung, z.
B. als form schlüssige Kupplung ohne Leerlaufstellung. Es empfiehlt sieh, die erfindungsgemässen Um- laufrä.dergetriebe so aufzubauen, dass der Wandler zwei Leitungen miteinander verbin det, von denen eine von der Verzweigung un mittelbar zum Wandler führt, in der andern eine Übersetzung ins Schnelle liegt, und Lei tungen mit, einem oder mit. mehreren w eiteren Zahnradgetrieben gekuppelt sind. Selbstver ständlich kann man auch bei den Umlauf- rädergetrieben mit Leistungsverzweigung nach der Erfindung treibende Welle und getriebene Welle miteinander vertauschen, wodurch die funktionellen Zusammenhänge nicht geändert werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich Ausführuungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigen: Fig.1 den Verzweigungsplan eines erfin dungsgemässen Umlaufrädergetriebes, Fig. 2 einen -Schnitt durch ein Umlauf- rädergetriebe gemäss Fig. 1 und Fig.3 den Verzweigungsplan eines erfin dungsgemässen rmlaufrädergetriebes anderer Ausführung.
Der Verzweigungsplan nach Fig. 1 sche matisiert ein Umlaufrädergetriebe mit fünf Leitungen 1, \?, 3, 4 und 5, welches als Zwei stufengetriebe ausgebildet ist. Die Leitung 1 steht mit der in der Fig. 1 nicht dargestellten treibenden Welle in Verbindung und führt die Leistung in das Getriebe ein. Sie verzweigt sich in den Umlaufrädern 6a, 6b und 6c oder 6d in die Leitungen \?, 3 und 4 bzw. 5. Die Leitung 2 ist dabei durch den Träger der ge nannten Umlaufräder gebildet und über den Drehmomentenwandler 7 mit veränderbarer Übersetzung mit der Leitung 3 verbunden.
So gelangt an der Verzweigung 6a, 6b,<B>6e,</B> 6d die über die Leitung 1 in das Getriebe eingeführte Leistung zu ihrem kleineren Teil über die Leitung 2 in den Wandler 7 und aus diesem über die Leitung 3 zurück zur Verzweigung 6a, 6b, <B>6e,</B> 6d und von hier aus in die Leitung 4 bzw. 5, zu ihrem grösseren Teil unmittelbar in diese Leitungen.
Dabei ist durch die schaltende Kupplung 8 entweder die Leitung 4 direkt oder die Lei tung 5 über einen Reduziergetriebesatz 10 mit der getriebenen Welle 11 so verbunden, class der Steuerbereich des Wandlers 7 in ab wechselnd verschiedenen Richtungen durch laufen werden kann. Im Verzweigungsplan ist gerade ein solcher Funktionsmoment darge stellt., bei dem die Leitung 4 leerläuft. Beim Durchlaufen des Regelbereiches des Wandlers fällt die Drehzahl der als Welle ausgebildeten Leitung 4, während gleichzeitig die Drehzahl der Welle 11 steigt.
Bei Gleichlauf der Lei- l ung 4 und der getriebenen Welle 11 oder bei Verwendung von Sperringen in der Kupp lung 8 kurz nach Erreichen des Gleichlauf- punktes, springt die Kupplung 8 nach rechts. Der Wandler 7 durchläuft seinen Regelbereich von neuem in umgekehrter Richtung. In die sem Falle ist die Leitung 4 direkt mit der getriebenen Welle verbunden, Leitung 5 und das Getriebe 10 laufen leer.
Das Getriebe 10 besitzt das mit der Bremse 10 < c festgehaltene äussere Zentralrad 10b und die von dem Umlaufradträger 10c getragenen Umlaufräder 10d. Die Bremse 10a gibt bei übermässig hohen Antriebsmomenten, etwa bei Bedienungsfehlern, z. B. beim Anfahren eines Fahrzeuges, das äussere Zentralrad 10b frei und schützt auf diese Weise Getriebe und An trieb. Auch wenn die Leitung 5 leerläuft kann zur Verringerung der Leerlaufverluste clie Bremse 10a gelüftet werden. Die Kupplung 8 ist z.
B. eine Doppelklauen- oder Doppel zahnkupplung an sieh bekannter Bauart, bei der an beiden Seiten ebenfalls bekannte, in der Figur aber nicht dargestellte Sperringe an gebracht werden können, die das Übertreten in den andern Eingriff der Kupplung erst dann zulassen, wenn die relative Drehrichtung der zu kuppelnden Teile sich umkehrt. Eine Svnehr onisiereinriehtung ist bei diesem Zwei st.ufengetriebe überflüssig, da das Getriebe den Gleichlauf zwangläufig herbeiführt. Die Kupp lung 8 hat keine Zwischenstellung, in der sie weder in einem noch im andern Eingriff steht.
Sie kann also nicht in Leerlaufstellung hän- genbleiben. In ähnlicher Weise kann man auch mehr als zwei Stufen bei Umlaufrädergetrie- ben ausbilden.
Das Getriebe nach Fig.2 entspricht als Ausführungsbeispiel dem Verzweigungsplan nach Fig. 1. In dem Getriebekasten 12a, 12b, 12c ist die treibende Welle 13 durch ein Ku gellager 13a gelagert. Die treibende Welle 13, trägt das innere Zentralrad 14, welches die Leistung von der treibenden Welle 13 zur Ver zweigung auf die Umlaufräder 15, 16, 17, 31, die durch den Keil 18 miteinander und mit der Welle 19 verkeilt sind, überträgt.
Ein Teil der Leistung wird über den Umlauf räderträger 20, der auf den Lagern 21 kon zentrisch zur treibenden Welle 13 gelagert ist, zum Drehmomentwandler 22 geleitet, der in diesem Beispiel ein mit verschwenkbaren Reibkugeln zwischen zwei Reibrädern ver sehener Variator ist, aber auch durch einen andern Wandler, z. B. ein hydrostatisches Ge triebe, ersetzt werden kann. Da die spezielle Ausbildungsform des Wandlers für die Er findung ohne Bedeutung ist, wird die Funk tionsweise des Variators 22 hier nicht beschrie ben. Die in den Wandler 22 eingeführte Lei stung verlässt diesen über das mit der Hohl welle 23 mittels Keil 24 verkeilte Reibrad 25.
Die Hohlwelle 23, gegen die sich die Lager 21 des Umlaufräderträgers 20 abstützen, trägt das innere Zentralrad 26, welches in das Um laufrad 15 eingreift. Die im Umlaufräder getriebe 15, 16, 17, 31 wieder vereinigte Lei stung gelangt entweder von dem Umlaufrad 17 über das innere Zentralrad 27, die Welle 28, die ohne Zugkraftunterbrechung und ohne Leerlaufstellung schaltende Kupplung 29 auf die getriebene Welle 30 des Zweistufengetrie- bes, oder über das mit den Umlaufrädern 15, 16, 17 auf der gleichen Achse verkeilte Um laufrad 31 und das darin eingreifende innere Zentralrad 32 mit Hohlwelle 33 auf das Zen tralrad 34, in welches das Umlaufrad 35 ein greift.
Das Umlaufrad 35 dreht sieh auf Achse 36 im Umlaufräderträger 37, der seinerseits auf 28 gelagert ist, und mit der Kupplung 29 je nach den Verhältnissen in Eingriff kommt. Die entsprechende Eingriffstellung 38 der Kupplung 29 ist gestrichelt gezeichnet. Ander seits greift das Umlaufrad 35 in das äussere Zentralrad 39 ein, das durch die Bandbremse 40 festgehalten wird. Zur Lagerung der ge triebenen Welle 30 dient das Kugellager 42.
Fig. 3 erläutert eine andere Ausführungs form eines erfindungsgemässen Umlaufräder- getriebes an Hand des Verzweigungsplans. In diesem Verzweigungsplan sind die fünf Lei tungen wieder mit 1, 2, 3, 4, 5 bezeichnet wor den. Die Figur lässt erkennen, dass Leitungen 2 und 5 unter anderem durch innere Zentral räder 43, 44; die Leitungen 3 und 4 unter anderem durch äussere Zentralräder 45, 46 ge bildet werden. Die Leitung 1 steht mit der trei benden Welle in Verbindung und überträgt ihre Leistung zur Verzweigung auf den Um laufräderträger 47. Die Leitung 2 führt von der Verzweigung unmittelbar zum Wandler 48.
Die Leitung 3 enthält eine Übersetzung ins Schnelle, wobei das äussere Zentralrad 46 den Steg der Zwischenübersetzung .bildet, der das Umlaufrad 50 trägt, das einerseits mit dem feststehenden äussern Zentralrad 51 in Ein griff steht und anderseits mit dem innern Zentralrad 49. Die getriebene Welle 52 steht wechselweise mit der Leitung 4- bzw. 5 in Verbindung. Vier Gänge I, II, III, IV können mit der Doppelzahnkupplung 53 geschaltet werden.
Die linke Hälfte der ohne Zugkraft nnterbrechung und ohne Leerlaufstellung schaltenden Kupplung 53 ist auf der Hohl welle des innern Zentralrades 54 längsver- sehiebbar, aber drehfest gelagert, die rechte Hälfte in gleicher Weise auf der Welle des innern Zentralrades 55. Beide Hälften sind gegeneinander drehbar. In Längsriehtung werden sie gemeinsam durch eine Schaltgabel oder ein anderes der bekannten Schaltelemente mechanisch, hydraulisch oder elektrisch ver schoben.
Im ersten Gang geht der Leistungs- fluss von der Leitung 4 über die rechte Hälfte der Kupplung 53 und über die grosse Unter- Setzung des normalen Naclisclialt@-argelege- getriebes, die durch das innere Zentralrad 55 und das Zahnrad 56 gebildet wird, zum Ab trieb 52. Während die Leitun- 4 ihre Drehzahl erhöht, fällt die Drehzahl der Leitung 5.
Bei Gleichlauf der beiden Leitungen 4 und 5 rückt die Kupplung 53 in die -ezeiehnete Stellung; für die Stufe 1I. Der Wandler 48 durchläuft seinen Regelbereich von nettem in der andern Riehtung. Jetzt steigt die Drehzahl der Lei tung 5 und die der Leitung 4 fällt. Die linke Kupplungshälfte wird nunmehr . über das Nachsehaltgetriebe ins Langsame übersetzt. Bei Gleichlauf dieser Kupplungshälfte mit Lei tung 4 wird die Stufe III geschaltet.
Nun wie derholt sich der Vorgang wie vor, jedoch über die kleinere Übersetzung aus den Zahnrädern 54 und 57 des Nachsehaltgetriebes.
Eine mehr als zweistufige Ausführung kann so durchgeführt werden, dass entweder für jede zusätzliche Stufe eine zusätzliche Lei tung vorgesehen wird, oder dass durch wech- selweises Schalten der vierten und fünften Leitung auf das Nachschaltgetriebe und die getriebene Welle die dritte und vierte, die fünfte und sechste Stufe usw. entstellt.