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Umlaufrädergetriebe mit Leistungsverzweigung Es sind Umlaufrädergetriebe
mit Leistungsverzweigung über fünf oder mehr Getriebeleitungen bekannt, von denen
die erste mit der treibenden Welle, die zweite und dritte durch einen Drehmoment-
oder Drehzahlwandler mit veränderbarer Übersetzung untereinander verbunden sind.
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Bei einigen Ausführungsformen, von Umlaufrädergetrieben mit Leistungsverzweigung
über fünf und mehr Getriebeleitungen sind nur drei Leitungen gleichzeitig im Eingriff,
die Getriebe sind also funktionsmäßig Dreileitungsgetriebe, was den, Nachteil hat,
daß die relative Wandlerleistung für bestimmte Übersetzungsverhältnisse unvorteilhaft
groß wird und den Einbau entsprechend großer Wandler erforderlich macht. Unter relativer
Wandlerleistung versteht man dabei das Verhältnis. aus der Leistung des Drehmoment-
oder Drehzahlwandlers zur Leistung der getriebenen Welle; das Übersetzungsverhältnis
ist definiert durch das Verhältnis aus der Umdrehungszahl der treibenden Welle zu
der der getriebenen Welle.
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Bei anderen Ausführungsformen, bei denen die erste Getriebeleitung
mit der treibenden Welle, die zweite und dritte durch einen Drehmoment- oder Drehzahlwandler
mit veränderbarer Übersetzung untereinander verbunden sind, sind vier Leitungen
gleichzeitig in Funktion. Bei derartigen Getrieben wird zwar das unvorteilhafte
Ansteigen der relativen Wandlerleistung bei bestimmten Übersetzungsverhältnissen
vermieden, der Regelbereich ist jedoch gering.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den: Regelbereich von
Umlaufrädergetrieben mit Leistungsverzweigung zu vergrößern, das Ansteigen der relativen
Wandlerleistung auf große Werte aber zu vermeiden.
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Die Erfindung betrifft Umlaufrädergetriebe mit Leistungsverzweigung
über fünf oder mehr Getriebeleitungen, von denen die erste mit der treibenden Welle,
die zweite und dritte untereinander durch einen Drehmoment- oder Drehzahlwandler
mit veränderbarer Übersetzung verbunden sind, und besteht darin, durch eine ohne
Zugkraftunterbrechung und ohne Leerlaufstellung schaltende Kupplung entweder die
vierte Getriebeleitung direkt oder die fünfte Getriebeleitung z. B. über einen weiteren
Getriebesatz mit der getriebenen Welle so zu verbinden, daß der Steuerbereich des
Drehzahl- oder Drehmomentwandlers mit veränderbarer Übersetzung mehrfach in abwechselnd
verschiedenen Richtungen durchlaufen werden kann.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß mit nur einem Wandler ein großer Regelbereich mit einfachsten baulichen
Mitteln erzielt wird, wobei in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis die relative
Wandlerleistung im gesamten Regelbereich nachteilig große Werte nicht annimmt, so
daß Wandler verhältnismäßig geringer Leistung Verwendung finden können. Man hat
bisher nicht erkannt, daß die Leistungscharakteristik (das ist die in Abhängigkeit
vom Übersetzungsverhältnis aufgetragene Kurve der relativen Wandlerleistung) bei
den beschriebenen Umlaufrädergetrieben mit Leistungsverzweigung über fünf und mehr
Leitungen, bei denen gleichzeitig zumindest vier Leitungen. in Funktion sind, so
günstig verläuft, daß die erfindungsgemäße Einschaltung einer Kupplung möglich und
dadurch das Umlaufrädergetriebe mit Leistungsverzweigung als Mehrstufen- und Vielstufengetriebe
auszubilden ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist bei erfindungsgemäßen Umlaufrädergetrieben
in der treibenden Leitung des Wandlers eine Übersetzung ins Schnelle eingeschaltet,
wodurch die Wandlermomente herabgesetzt werden und das Getriebe so ausgelegt werden
kann, daß die getriebene Welle, die für den praktischen Betrieb erforderlichen geringen
Drehzahlen macht.
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Erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe lassen sich auf verschiedene
Weise baulich verwirklichen; besonders einfach ist eine Ausführungsform, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß die treibende Welle mit einem inneren Zentralrad im Eingriff
mit einem ersten Umlaufrad, das auf einer Welle mit drei weiteren Umlaufrädern verkeilt
ist, steht, wobei ein Leistungszweig von dem Umlaufräderträger über den Wandler
mit stufenlos veränderbarer Elbersetzung und ein inneres Zentralrad in das zweite
Umlaufrad' geht und die
Leistung dann entsprechend der Stellung
der mit der getriebenen Welle verbundenen Schaltkupplung entweder über das dritte
Umlaufrad und ein inneres Zentralrad oder über das vierte Umlaufrad und ein inneres
Zentralrad auf das innere Zentralrad eines weiteren Umlaufrädersatzes, dessen äußeres
Zentralrad mit einer Bremse versehen .ist und dessen Umlaufräderträger mit der Kupplung
verbunden ist, an. die getriebene Welle geleitet wird. Die Kupplung kann formschlüssig
sein und ohne Leerlaufstellung arbeiten. Es empfiehlt sich, die erfindungsgemäßen
Umlaufrädergetriebe so aufzubauen, daß der Wandler zwei Leitungen miteinander verbindet,
von denen eine von der Verzweigung ummittelbar zum Wandler führt, in der anderen
die Übersetzung ins Schnelle liegt, und dessen restliche Leitungen: mit einem oder
mit mehreren weiteren. Zahnradgetrieben kuppelbar sind. Selbstverständlich kann
man auch bei den Umlaufrädergetrieben mit Leistungsverzweigung nach der Erfindung
die treibende Welle und die getriebene Welle miteinander vertauschen, wodurch die
funktionellen Zusammenhänge nicht geändert werden.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich Ausführungsbeisplele
darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigt Fig. 1 den Getriebeplan eines erfindungsgemäßen,
Umlaufrädergetriebes, Fig. 2 einen Schnitt durch ein Umlaufrädergetriebe gemäß Fig.
1 und Fig.3 den Getriebeplan eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes anderer
Ausführung.
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Der Getriebeplan nach Fig. 1 schematisiert ein Umlaufrädergetriebe
mit fünf Leitungen 1, 2, 3, 4 und 5, welches als Zweistufengetriebe ausgebildet
ist. Die Leitung 1 steht mit der treibenden Welle in, Verbindung und führt die Leistung
in das Getriebe ein. Die Leistung verzweigt sich in den Umlaufrädern 6a, 6b und
6 c, 6 d in die Leitungen 2, 3, 4 und 5. Die Leitung 2 ist dabei durch den Träger
der genannten Umlaufräder gebildet und über den Drehmomentwandler 7 mit veränderbarer
Übersetzung mit der Leitung 3 verbunden. So gelangt an der Verzweigung 6 a, 6 b,
6 c, 6 d 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 6 a, 6 b, 6 c, 6 d und vom hier aus in die Leitungen. 4 bzw. 5 zu
ihrem größeren Teil unmittelbar in diese Leitungen. Dabei ist durch die Kupplung
8, die auch als selbsttätig umschaltende Kupplung ausgebildet sein kann, entweder
die Leitung 4 direkt oder die Leitung 5 über einen Umlaufrädersatz 10 mit der getriebenen
Welle 11 so verbunden, daß der Steuerbereich des Wandlers. 7 in abwechselnd verschiedenen
Richtungen durchlaufen werden kann. Im Verzweigungsplan ist gerade ein Funktionsmoment
dargestellt, bei dem die Leitung 4 leer läuft. Mit steigender Antriebsdrehzahl fällt
die Drehzahl der Welle 4. Bei Gleichlauf der Leitung 4 und der getriebenen Welle
11 oder bei Verwendung von Sperringen in der Kupplung 8, kurz nach Erreichen des
Gleichlaufpunktes, springt die Kupplung 8 nach rechts. Der Wandler 7 durchläuft
seinen Regelbereich von neuem in umgekehrter Richtung. In diesem Falle ist die Leitung
4 direkt mit der getriebenen Welle verbunden, die Leitung 5 und der Umlaufrädersatz
10 laufen leer.
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Der Umlaufrädersatz 10 besteht aus dem mit der Bremse I0 a festgehaltenen
äußeren Zentralrad 10b mit von dem Umlaufradträger 10c getragenen Um-Laufrädern
10d. Die Bremse 10a gibt bei übermäßig hohen Antriebsmomenten, etwa bei Bedienungsfehlern,
oder beim Anfahren eines Fahrzeuges das äußere Zentralrad 10b frei und schützt auf
diese Weise Getriebe und Antrieb. Auch wenn die Leitung 5 leer läuft, kann zur Verringerung
der Leerlaufverluste die Bremse 10a gelüftet werden. Die Kupplung 8 ist z. B. eine
Doppelklauen- oder Doppelzahnkupplung an sich bekannter Bauart, bei der an beiden
Seiten ebenfalls bekannte, in der Figur nicht dargestellte Sperringe angebracht
werden können, die das Übertreten in den anderen Eingriff der Kupplung erst dann
zulassen, wenn die relative Drehrichtung der zu kuppelnden Teile sich umkehrt. Eine
Synchronisiereinrichtung ist bei diesem Zweistufengetriebe überflüssig, da das Getriebe
den Gleichlauf zwangläufig herbeiführt. Die Kupplung 8 hat keine Zwischenstellung,
in der sie weder mit dem einen noch mit dem anderen Teil im Eingriff steht. Sie
kann also nicht in Leerlaufstellung hängenbleiben. In ähnlicher Weise kann man auch
mehr als. zwei Stufen bei Umlaufrädergetrieben ausbilden.
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Das Getriebe nach Fig. 2 entspricht als Ausführungsbeispiel dem Getriebeplan
nach Fig. 1. In dem Getriebekasten 12a, 12b, 12c ist die treibende Welle 13 durch
ein Kugellager 13a gelagert. Die treibende Welle 13 trägt das innere Zentralrad
14, welches die Leistung von. der treibenden Welle 13 zur Verzweigung auf die Umlaufräder
15, 16, 17, die durch den Keil 18 miteinander und mit der Welle 19 verkeilt sind,
überträgt. Ein Teil der Leistung wird, über den Umlaufräderträger 20, der auf den,
Lagern 21 konzen-Irisch zur treibenden: Welle 13 gelagert ist, zum Dreh. momentwandler
22 geleitet, der in diesem Beispiel ein Kopp-Variator ist, aber auch durch einen:
anderen Wandler, z. B. einen Föttinger-Wandler, ersetzt werden, kann. Da die spezielle
Ausbildungsform des Wandlers für die Erfindung ohne Bedeutung ist, wird die Funktionsweise
des Kopp-Variators hier nicht beschrieben. Die in den Wandler 22 eingeführte Leistung
verläßt diesen über das mit der Hohlwelle 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 Umlaufrad 15 eingreift. Die im Umlaufrädergetriebe
15, 16, 17 wieder vereinigte Leistung gelangt entweder von dem Umlaufrad 17 über
das innere Zentralrad 27, die Welle 28, die Kupplung 29 auf die getriebene Welle
30 des Zweistufengetriebes oder über das mit den Umlaufrädern 15, 16, 17 auf der
gleichen Achse verkeilte Umlaufrad 31 und das darin eingreifende innere Zentralrad
32 mit Hohlwelle 33 auf das Zentralrad 34, in welches das Umlaufrad 35 eingreift.
Das Umlaufrad 35 dreht sich auf Welle 36 im Umlaufräderträger 37, der seinerseits
auf der Welle 28 gelagert ist und mit der Kupplung 29 je nach den Verhältnissen
in Eingriff kommt. Diese Eingriffstellung 38 der Kupplung 29 ist gestrichelt gezeichnet,
Andererseits greift das Umlaufrad 35 in das äußere, Zentralrad 39 ein, das durch
die Bandbremse 40 festgehalten wird. Zur Lagerung der getriebenen Welle 30 dient
das Kugellager 42.
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Fig. 3 erläutert eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Umlaufrädergetriebes an Hand. des Getriebeplans. In diesem Verzweigungsplan sind
die fünf Leitungen wieder als 1, 2, 3, 4, 5 bezeichnet worden. Die Figur läßt erkennen,
daß die Leitungen 2 und 5 durch innere Zentralräder 43, 44, die Leitungen 3 und
4 durch äußere Zentralräder 45, 46 gebi.ldert werden. Die Leitung 1 steht mit der
treibenden Welle in Verbindung und überträgt ihre Leistung zur Verzweigung
auf
den. Umlaufräderträger 47. Die Leitung 2 führt von der Verzweigung unmittelbar,
zum Wandler 48. Die Leitung 2 enthält eine Übersetzung ins Schnelle, wobei das äußere
Zentralrad 46 den Umlaufräderträger der Zwischenübersetzung bildet, dessen Umlaufrad
50 einerseits mit dem feststehenden äußeren Zentralrad 51 im Eingriff steht und.
andererseits mit dem inneren Zentralrad 49. Die getriebene Welle 52 steht wechselweise
mit den: Leitungen 4 bzw. 5 in Verbindung. Vier Gänge, I, II, III, IV, können mit
der Doppelzahnkupplung 53 geschaltet werden. Die linke Hälfte der Kupplung 53 ist
auf der Hohlwelle des Zahnrades 54 längs verschiebbar, aber drehfest gelagert, die
rechte Hälfte in gleicher Weise auf der Welle des Zahnrades 55. Beide Kupplungshälften
sind gegeneinander drehbar. In Längsrichtung werden sie gemeinsam durch eine: Schaltgabel
oder ein anderes der bekannten Schaltelemente mechanisch., hydraulisch oder elektrisch
verschoben. Im ersten Gang geht der Leistungsfluß von der Leitung 4 über die rechte
Hälfte der Kupplung 53 und über die große Übersetzung des normalen Nachschaltvorgelegegetriebes,
die. durch die Zahnräder- 55 und 56 gebildet wird, zur getriebenen Welle 52. Während
die: Leitung 4 ihre Drehzahl erhöht, fällt die. Drehzahl der Leitung 5. Bei Gleichlauf
der beiden Leitungen 4 und 5 rückt die Kupplung 53 in: die gezeichnete Stellung
für die Stufe II. Der Wandler 48 durchläuft seinen Regelbereich von neuem. Jetzt
steigt die Drehzahl der Leitung 5 und die der Leitung 4 fällt. Die linke Kupplungshälfte
wird nunmehr über das Nachschaltgetriebe ins Schnelle übersetzt. Bei Gleichlauf
dieser Kupplungshälfte mit Leitung 4 wird die Stufe III geschaltet. Nun wiederholt
sich der Vorgang, jedoch über die kleinere Übersetzung aus den Zahnrädern 54 und
57 des Nachschaltgetriebes.
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Eine mehr als zweistufige Ausführung kann: so durchgeführt werden,
daß entweder für jede zusätzliche Stufe eine zusätzliche Leitung vorgesehen wird
oder daß durch wechselweises Schalten der vierten, und fünften Leitung auf das Nachschaltgetriebe
und die getriebene Welle die dritte und, vierte, die fünfte und sechste Stufe usw.
entsteht.