Selbstschaltendes Wechselgetriebe für Drehbewegungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zum Übertragen von Drehbewegungen von einem Antriebsteil auf einen angetriebenen Teil, das als mit schräg verzahnten Rädern versehenes Plane tengetriebe ausgebildet ist, und bei welchem eine Übersetzung durch die Zahndrücke, und eine andere Übersetzung durch eine diesen Zahndrücken ent gegenwirkende Federkraft selbsttätig eingeschaltet wird.
Bekanntlich bestehen Planetengetriebe aus einem Antriebsrad, einem angetriebenen Rad, einem oder mehreren mit den genannten Rädern in ständigem Eingriff stehenden Planetenrädern und einem Plane tenträger. Das Antriebsrad, das angetriebene Rad und der Planetenträger sind gleichachsig angeordnet.
Gemäss der Erfindung ist beim vorliegenden mit schräg verzahnten Rädern versehenen Wechselge triebe, ein Planetenträger axial verschiebbar angeord net, und es sind Mittel vorgesehen, die die Drehbewe gung des Planetenträgers verhindern, wenn dieser durch die Zahndrücke axial in seine eine Endstellung verschoben wird, wodurch eine Übersetzung einge schaltet wird, und ferner sind eine über den Planeten träger den Zahndrücken entgegenwirkende Federkraft vorgesehen und Mittel angeordnet, die den Planeten träger starr mit dem Antriebs- oder Abtriebsrad ver binden,
wenn der Planetenträger durch die den Zahn drücken entgegenwirkende Federkraft in eine der erst genannten Endstellung entgegengesetzte Endstellung verschoben wird, wodurch eine andere Übersetzung eingeschaltet wird.
Es können auch selbstschaltende Getriebe mit mehr als zwei Übersetzungen geschaffen werden, in dem zwei oder mehr zweistufige Planetengetriebe der oben beschriebenen Art derart hintereinandergeschal- tet werden, dass das getriebene Rad des oder jedes vorangehenden zweistufigen Getriebes mit dem An triebsrad des nachfolgenden zweistufigen Getriebes fest verbunden ist.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes sind nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines zweistu figen Getriebes in schematischer Darstellung.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines zweistufigen Getriebes ebenfalls in schematischer Dar stellung, und Fig. 3 zeigt ein vierstufiges Getriebe.
In Fig. 1 ist an einer Welle 1 ein Antriebsrad 2 und an einer zweiten Welle 3 ein angetriebenes Rad 4 befestigt. Die Wellen 1 und 3 und die Räder 2 und 4 liegen gleichachsig hintereinander. Auf den Wellen 1 und 3 ist ein Planetenträger 5 lose drehbar und axial verschiebbar angeordnet. Der Planetenträger 5 setzt sich auf den durch Zapfen 8 verbundenen Wangen 6 und 7 zusammen. Auf die Zapfen 8 sind die Zwil- lings-Planetenräder 9, 10 lose drehbar angeordnet. Die Planetenräder 9, 10 stehen in ständigem Eingriff mit den Rädern 2 und 4. Alle Räder sind schräg verzahnt.
Ein kegelförmiger Ring 11 ist an der einen Wange 7 des Planetenträgers 5 befestigt, und zwar so, dass er zwischen eine auf der Welle 1 befestigte Kupp lungstrommel 12 und einen am Getriebegehäuse 14 befestigten Bremsring 13 zu liegen kommt.
Eine Feder 15, die die Welle 3 umgibt und sich an einer an der Welle 3 befestigten Ringscheibe oder einem Bund 16 abstützt, drückt den Planetenträger 5 und den Ring 11 gegen die Kupplungstrommel 12. Dadurch wird der Planetenträger 5 mit der Welle 1 starr verbunden und die Relativbewegung zwischen dem Antriebsrad 2 und dem Planetenträger 5 aufge- hoben. Dadurch werden auch die Planetenräder 9, 10 auf ihren Zapfen 8 in bezug auf das Antriebsrad 2 festgehalten, so dass das Antriebsrad 4 mit der glei chen Geschwindigkeit läuft wie das Antriebsrad 2. Das Getriebe befindet sich also in diesem Falle im direkten Gang.
Es sei bemerkt, dass infolge der beschriebenen Anordnung des Getriebes die Übertragung der Dreh bewegung in allen Fällen über das Räderpaar 10, 4 erfolgt, so dass durch die Schrägverzahnungen der miteinander im Eingriff stehenden Räder 10, 4, eine axiale Komponente der Zahndrücke entsteht, die auf den Planetenträger 5 entgegen der Kraft der Feder 15 wirkt.
Steigt der Widerstand gegen Drehung der ange triebenen Welle 3 derart, dass die axiale Komponente des Zahndruckes die Kraft der Feder 15 überwindet, so wird die Kupplung 11, 12 gelöst und der Planeten träger 5 gegen den Bremsring 13 gedrückt. Dadurch wird der Planetenträger festgehalten und die Welle 3 mit der den Übersetzungen der Zahnräder 2, 9, 10 und 4 entsprechenden Übersetzung mitgedreht. Auf diese Weise findet ein selbsttätiger Wechsel der Übersetzung statt.
Wenn nun der Drehwiderstand der Welle 3 wie der so weit absinkt, dass die Kraft der Feder 15 den axialen Zahndruck überwinden kann, so wird der Planetenträger 5 nach links verschoben, die Kupp lung 11, 12 eingerückt und der direkte Gang im Ge triebe selbsttätig wieder hergestellt.
Um zu verhindern, dass der Ring 11 am Planeten träger 5 halbwegs zwischen der Kupplungstrommel 12 und dem Bremsring 13 stehen bleibt, ist am Pla netenträger 5 ein Sperrglied in Form einer in die eine oder andere der Umfangsrillen 19 der Welle 3 ein greifenden Kugel 17 mit einer Belastungsfeder 18 an gebracht, derart, dass der Planetenträger 5 erst dann verschoben werden kann, wenn der Unterschied zwi schen dem axialen Zahndruck und der Federkraft eine gewisse Grösse erreicht hat.
Um ferner eine Rückwärtsdrehung des Planeten trägers 5 zu verhindern, wenn der Ring 11 sich halb wegs zwischen der Kupplungstrommel 12 und dem Bremsring 13 befindet, insbesondere dann, wenn die Trägheit des Planetenträgers für diesen Zweck nicht ausreicht, ist, wie in Fig. 2 gezeigt, eine an sich be kannte Freilaufkupplung zwischen dem Planetenträ ger 5 und dem Getriebegehäuse angeordnet, die die Drehbewegung des Planetenträgers nur in der An triebsrichtung zulässt, in der Gegenrichtung aber sperrt.
Gemäss Fig. 2 ist der Sperrteil 20 der Freilauf- kupplung am Getriebegehäuse 14 befestigt, und der vom Planetenträger angetriebene Teil 21 ist axial ver schiebbar auf einer mit Keilnuten versehenen Mit nehmernabe 22 des Planetenträgers 5 angebracht.
In der Fig. 2 ist ferner das eine Ende der Feder 15 an dem einen Arm eines doppelarmigen Hebels 23, der auf dem am Getriebegehäuse 14 befestigten Zapfen 24 schwingend angeordnet ist, und das andere Ende der Feder 15 an einer ortsfesten Regulier schraube 27 befestigt, so dass der Zug der Feder 15 über den doppelarmigen Hebel 23 auf den Planeten träger 5 wirkt.
Zum Anpassen der Federkraft an das von der Welle 1 zu übertragende Antriebsdrehmo ment bei Verwendung des Getriebes in einem Motor fahrzeug ist ein vom Unterdruck des nicht gezeich neten Saugrohres des Motors beaufschlagter Zylinder 25 vorgesehen, der über eine Leitung 26 an das Saugrohr angeschlossen ist und dessen Kolben mit dem doppelarmigen Hebel 23 derart in Verbindung steht, dass die von dem Kolben auf den Hebel 23 aus geübte Kraft der Spannung der Feder 15 entgegen wirkt. Da der im Saugrohr eines entsprechenden Mo tors herrschende Unterdruck mit dem Absinken des Motordrehmomentes steigt, so wird auf diese Weise auf den Planetenträger 5 eine resultierende Feder spannung übertragen, die in Abhängigkeit vom Dreh moment steigt bzw. sinkt.
Es wird ferner bemerkt, dass der Hebel 23 von Hand oder mittels einer Hilfskraft jederzeit entgegen der Federspannung verschwenkt werden kann, so dass der Planetenträger 5 von der Federkraft entlastet wird, und die Schaltung der Übersetzung durch die Zahndrücke allein erfolgt.
Zur Bildung eines mehrstufigen selbsttätigen Wechselgetriebes werden mehrere der oben beschrie benen Zweiganggetriebe, wie Fig. 3 am Beispiel eines Vierganggetriebes zeigt, hintereinander angeordnet, und zwar derart, dass die angetriebene Welle des bzw. jedes vorangehenden Zweiganggetriebes gleichzeitig als Antriebswelle des nachfolgenden Getriebes wirkt. Bei einer solchen Anordnung gemäss Fig. 3 ergibt sich z. B. folgendes: a) Wenn das auf der Welle 3B wirkende Wider standsmoment unter einer bestimmten unteren Grenze liegt, so befindet sich das Getriebe vollständig im Direktgang.
b) Wenn sich das auf die Welle 3B wirkende Widerstandsmoment oberhalb der genannten unteren Grenze aber unterhalb einer bestimmten mittleren Grenze befindet, dann schaltet z. B. (je nach der Ein stellung der Räderwerke) das Räderwerk A selbst tätig auf Untersetzungsgang, während das Räderwerk B im Direktgang bleibt.
c) Wenn sich das Widerstandsmoment oberhalb der genannten mittleren Grenze aber unterhalb einer oberen Grenze befindet, dann schaltet das Räderwerk B selbsttätig auf Untersetzungsgang; dadurch wird das auf die mittlere Welle übertragene Widerstands moment auf einen Wert vermindert, der sich unter halb der genannten mittleren Grenze befindet, so dass das Räderwerk A wieder auf Direktgang selbsttätig umschaltet. Und endlich d) wenn sich das Widerstandsmoment oberhalb der genannten oberen Grenze befindet, dann schalten beide Räderwerke<I>A</I> und<I>B</I> selbsttätig auf Unterset zungsgang.
Es sind also vier selbstschaltende Gänge vorhan den.
Self-shifting change gear for rotary movements The present invention relates to a transmission for transmitting rotary movements from a drive part to a driven part, which is designed as a planetary gear provided with helical gears, and in which a translation through the tooth pressures, and another translation through a spring force counteracting this tooth pressure is switched on automatically.
As is known, planetary gears consist of a drive wheel, a driven wheel, one or more planetary gears that are in constant engagement with said wheels and a plane carrier. The drive wheel, the driven wheel and the planet carrier are arranged coaxially.
According to the invention, the present with helical gears gear change, a planet carrier is axially displaceable angeord net, and means are provided that prevent the Drehbewe movement of the planet carrier when it is axially moved by the tooth pressure into its one end position, whereby a Translation is switched on, and a spring force counteracting the tooth pressure via the planet carrier is provided and means are arranged that rigidly connect the planet carrier to the drive or output gear,
when the planet carrier is moved by the spring force opposing the tooth pressure into an end position opposite to the first-mentioned end position, whereby a different translation is switched on.
Self-shifting gears with more than two gear ratios can also be created in which two or more two-stage planetary gears of the type described above are switched one behind the other in such a way that the driven wheel of the or each preceding two-stage gear is firmly connected to the drive wheel of the following two-stage gear is.
Some embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 shows an embodiment of a two-stage transmission in a schematic representation.
Fig. 2 shows another embodiment of a two-stage transmission also in a schematic Dar position, and Fig. 3 shows a four-stage transmission.
In Fig. 1, a drive wheel 2 is attached to a shaft 1 and a driven wheel 4 is attached to a second shaft 3. The shafts 1 and 3 and the wheels 2 and 4 are coaxially one behind the other. On the shafts 1 and 3, a planet carrier 5 is loosely rotatably and axially displaceable. The planet carrier 5 is composed of the cheeks 6 and 7 connected by pins 8. The twin planetary gears 9, 10 are loosely rotatably arranged on the journals 8. The planet gears 9, 10 are in constant engagement with the gears 2 and 4. All gears are helically toothed.
A conical ring 11 is attached to one cheek 7 of the planetary carrier 5, in such a way that it comes to lie between a hitch drum 12 attached to the shaft 1 and a brake ring 13 attached to the transmission housing 14.
A spring 15, which surrounds the shaft 3 and is supported on an annular disk or a collar 16 attached to the shaft 3, presses the planet carrier 5 and the ring 11 against the clutch drum 12. As a result, the planet carrier 5 is rigidly connected to the shaft 1 and the relative movement between the drive wheel 2 and the planet carrier 5 is canceled. As a result, the planet gears 9, 10 are held on their pins 8 with respect to the drive wheel 2, so that the drive wheel 4 runs at the same speed as the drive wheel 2. The transmission is in direct gear in this case.
It should be noted that as a result of the described arrangement of the transmission, the transmission of the rotary movement takes place in all cases via the pair of wheels 10, 4, so that an axial component of the tooth pressures arises due to the helical teeth of the mutually engaged wheels 10, 4, which acts on the planet carrier 5 against the force of the spring 15.
If the resistance to rotation of the driven shaft 3 increases so that the axial component of the tooth pressure overcomes the force of the spring 15, the clutch 11, 12 is released and the planet carrier 5 is pressed against the brake ring 13. As a result, the planet carrier is held and the shaft 3 rotates with the translation corresponding to the translation of the gears 2, 9, 10 and 4. In this way, the translation changes automatically.
If the rotational resistance of the shaft 3 drops so far that the force of the spring 15 can overcome the axial tooth pressure, the planetary carrier 5 is shifted to the left, the hitch be 11, 12 engaged and the direct gear in the Ge gearbox automatically again manufactured.
To prevent the ring 11 on the planet carrier 5 remaining halfway between the clutch drum 12 and the brake ring 13, a locking member in the form of a ball 17 engaging in one or the other of the circumferential grooves 19 of the shaft 3 is on the Pla netträger 5 brought a loading spring 18, such that the planet carrier 5 can only be moved when the difference between tween the axial tooth pressure and the spring force has reached a certain size.
In order to further prevent reverse rotation of the planet carrier 5 when the ring 11 is halfway between the clutch drum 12 and the brake ring 13, especially when the inertia of the planet carrier is insufficient for this purpose, as shown in Fig. 2 , a per se be known overrunning clutch between the Planetenträ ger 5 and the gearbox housing, which allows the rotational movement of the planet carrier only in the drive direction, but blocks in the opposite direction.
According to FIG. 2, the locking part 20 of the overrunning clutch is attached to the transmission housing 14, and the part 21 driven by the planet carrier is axially displaceable on a splined hub 22 of the planet carrier 5.
In Fig. 2, one end of the spring 15 is also attached to one arm of a double-armed lever 23, which is arranged to swing on the pin 24 attached to the gear housing 14, and the other end of the spring 15 is attached to a stationary regulating screw 27, so that the train of the spring 15 acts on the planet carrier 5 via the double-armed lever 23.
To adapt the spring force to the drive torque to be transmitted from the shaft 1 when the transmission is used in a motor vehicle, a cylinder 25 which is acted upon by the negative pressure of the intake manifold of the engine and which is connected via a line 26 to the intake manifold is provided The piston is connected to the double-armed lever 23 in such a way that the force exerted by the piston on the lever 23 counteracts the tension of the spring 15. Since the negative pressure prevailing in the intake manifold of a corresponding Mo sector increases with the decrease in engine torque, a resulting spring tension is transferred to the planet carrier 5 in this way, which increases or decreases depending on the torque.
It is also noted that the lever 23 can be pivoted against the spring tension by hand or by means of an auxiliary force at any time, so that the planet carrier 5 is relieved of the spring force, and the gear ratio is switched by the tooth pressure alone.
To form a multi-stage automatic change-speed transmission, several of the two-speed transmissions described above, as shown in FIG. 3 using the example of a four-speed transmission, are arranged one behind the other, in such a way that the driven shaft of the or each preceding two-speed transmission simultaneously acts as the drive shaft of the subsequent transmission. In such an arrangement according to FIG. 3, z. B. the following: a) If the resistance torque acting on the shaft 3B is below a certain lower limit, the transmission is completely in direct gear.
b) If the moment of resistance acting on the shaft 3B is above the lower limit mentioned but below a certain average limit, then z. B. (depending on the A position of the gear trains) the gear train A itself is active on reduction gear, while the gear train B remains in direct gear.
c) If the moment of resistance is above the middle limit mentioned but below an upper limit, then the gear train B switches automatically to reduction gear; as a result, the drag torque transmitted to the middle shaft is reduced to a value that is below the middle limit mentioned, so that the gear train A automatically switches back to direct gear. And finally d) when the moment of resistance is above the upper limit mentioned, then both gear trains <I> A </I> and <I> B </I> automatically switch to reduction gear.
So there are four self-shifting gears.