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Selbstschaltendes Wechselgetriebe für Fahrräder, motorisch betriebene
Fahrzeuge aller .Axt und Landmaschinen od. dgl. Die Erfindung betrifft ein selbstschaltendes
Wechselgetriebe mit mindestens einem Planetenradsatz für Fahrräder, motorisch betriebene
Fahrzeuge aller Art und Landmaschinen od. dgl., bei dem zwischen dem treibenden
und dem getriebenen Getriebeteil Schaltelemente zwischengeschaltet sind, welche
unter dem Einfluß mindestens einer Federkraft in Abhängigkeit vom jeweils auftretenden
Drehmoment das Planetengetriebe auf die in der Schaltreihe nächstfolgende Übersetzungsstufe
selbsttätig schalten, um das Drehmoment des treibenden Getriebeteiles je nach der
Übersetzungseinstellung dem getriebenen Getriebeteil zu übermitteln.
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Aufgabe der Erfindung ist die Übersetzungseinstellung des Getriebes
von Schaltgliedern zu regulieren, die die vorgesehenen Übersetzungsstufen in Abhängigkeit
von der Drehmomentdifferenz zwischen dem treibenden und dem getriebenen Getriebeteil
selbsttätig schalten und lauf die jeweiligen Fahrwiderstände im Zusammenspiel mit
der Antriebsenergie ansprechen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß der Planetenradträger
oder der äußere Zahnkranz bzw. das Sonnenrad eines Planetenradsatzes über eine Abweisklauenkupplung
mit einem in Richtung der Getriebewelle entgegen der Wirkrichtung der die Drehmomentübertragung
der Abweisklauenkupplung sichernden Federkraft beweglichen Schaltglied in einer
der vorgesehenen Übersetzungseinstellungen in Drehungsverbindung steht und dieses
Schaltglied über eine Fangklauenkupplung und eine Freilauf-, Reibungs-oder ähnliche
Kupplung mit einem zweiten Schaltglied bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehmomentgröße
und damit verbundener Auslösung der Abweisklauenkupplung im Schaltvorgang zur zweiten
Übersetzungsstufe in Drehungsverbindung kommt, wobei dieses zweite Schaltglied mit
einem dieser zweiten Übersetzungsstufe zugeordneten Getriebeteil des Planetenradsatzes
fest verbunden oder von letzterem Getriebeteil selbst gebildet ist und die Fangklauenkupplung
unter dem Einfluß der Drehkraft die ausgelöste Abweisklauenkupplung und somitdiegeschaltetezweite
Übersetzungsstufe innerhalb eines gegebenen Drehmomentbereiches fixiert.
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Es ist bereits ein mehrstufiges Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere
für Fahrräder, bekanntgeworden, bei welchem zwischen dem treibenden und dem angetriebenen
Teil Federn angeordnet sind und bei dem die mit dem Kettenrad verbundenen, eine
bestimmte Geschwindigkeitsstufe bildenden Organe des Wechselgetriebes mittels einer
Sperrvorrichtung so lange untereinander verbunden sind, bis ein bestimmter Widerstand,
hervorgerufen durch die Zunahme der Belastung des Kraftübertragungsorgans, die Spannkraft
des die Sperrung bewirkenden nachgiebigen 0rgans übersteigt, wodurch die nächstkleinere
Geschwindigkeitsstufe zur Auslösung gebracht wird..
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Bei diesem Getriebe dienen die Druckfedern jedoch unmittelbar als
drehmomentübertragende Elemente und halten als solche die Sperre für den Schnellgang
des Planetengetriebes so lange in Funktion, bis ein die Federkraft überwindendes
gesteigertes Drehmoment die Freigabe des äußeren Zahnkranzes bewirkt und dadurch
die Schaltung in die zweite Übersetzungsstufe herbeiführt.
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Ein großer Nachteil dieses Getriebes besteht unter anderem darin,
daß es keine Einrichtung aufweist, welche die Fixierung der Übersetzungseinstellung
in den oberen bzw. unteren Totpunktbereichen der Tretkurbeln bewirkt, wo das Drehmoment
periodisch auf einen Nullwert sinkt. Es schaltet folglich unter gewissen Lastbedingungen
bei jedem Pedaltritt des Fahrers zwischen den beiden Übersetzungsstufen hinauf und
sofort wieder zurück und macht somit das Fahren in der zweiten Übersetzungseinstellung
praktisch unmöglich.
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Demgegenüber erfolgt die Gangfixierung gemäß der vorliegenden Erfindung
innerhalb der Totpunktbereiche der Tretkurbeln in den jeweils sich einstellenden
höheren Übersetzungen durch die Wirkung der Fangklauen der treibenden Getriebeteile.
Ferner dient die vorgesehene Regelfeder beim erfindungsgemäßen Getriebe lediglich
zur Sicherung der Drehmomentübertragung,
die unmittelbar entweder
von den Abweisklauen oder von den Fangklauen übernommen wird.
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Die volle Abtriebsleistung des Getriebes wird nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen dem Schaltglied und dem getriebenen
Getriebefeil ein mit dem Schaltglied durch eine zweite Abweisklauenkupplung lösbar
und mit dem getriebenen Getriebeteil dauernd fest verbundenes weiteres Schaltglied
zwischengeschaltet ist, welches über eine zweite Fangkl@Luenkupplung und eine zweite
Freilauf-, Reibungs- oder ähnliche Kupplung mit dem die dritte Übersetzungsstufe
schaltenden Getriebeteil, z. B. dem Planetenradträger des Planetenradsatzes, bei
weiter gesteigerter Drehmomentübertragung und gelöster Abweisklauenkupplung zur
weiteren Drehzahlverminderung des Getriebeabtriebes kuppelbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen die verstellbaren
Schaltglieder des Getriebes bzw. die beiden Abweisklauenkupplungen gemeinsam unter
der Wirkung einer einzigen, mit veränderlicher Vorspannung eingerichteten Regelfeder,
welche die Drehmomentübertragung d'er jeweils im Eingriff befindlichen Abweisklauenkupplungen
sichert, wobei der Planetenradsatz zusammen mit dem einen Schaltglied gegenüber
dem ortsfesten Sonnenrad um den Schaltweg -der Abweis- bzw. Fungklauenkupplungen
axial verschiebbar ist.
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Insbesondere bei Getrieben für motorischen Antrieb sind die Abweisklauen
und Fangklauen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit nach beiden Drehrichtungen
im Winkel zum Drehsinn ansteigenden Abweis- bzw. Fangflächen versehen, von denen
die einen im Vorlaufdrehsinn, die anderen dagegen bei umgekehrter Kraftflußrichtung,
z. B. bei der Talfahrt eines Kraftfahrzeuges mit gedrosseltem Motor, zum Einsatz
kommen, so daß eine Bremswirkung durch den gedrosselten Antriebsmotor bei selbsttätiger
Änderung der Ubersetzung in Abhängigkeit vom Fahrbahngefälle und dem Schleppwiderstand
des Motors eintritt.
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Schließlich ist das insbesondere für motorisch betriebene Fahrzeuge
bestimmte Wechselgetriebe gemäß der Erfindung mit einer hydraulischen Regeleinrichtung
ausgestattet, mittels welcher ein unter selbsttätig als auch willkürlich veränderbarem
Flüssigkeitsdruck stehendes Federwiderlager auf die jeweils erforderliche oder gewünschte
Vorspannung der Regelfeder einstellbar ist.
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In den Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des
erfindungsgemäß ausgebildeten Wechselgetriebes veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1
einen teilweisen nach der Linie I-I der Fig. 2 geführten Längsschnitt durch ein
in eine Fahrradnabe eingebautes Wechselgetriebe in dessen Einstellung auf Schnellgang,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe nach der Linie II-II der Fig.1. Fig.
3 einen Längsschnitt .durch ein insbesondere für motorisch betriebene Fahrzeuge
bestimmtes Wechselgetriebe, Fig. 4 einen nach der Linie IV-IV der Fig. 3 geführten
Querschnitt durch die Druckmittelpumpe; Fig. 5, 6 und 7 zeigen je ein Teilstück
der aufgewickelten Mantelfläche der beiden Abweisklauenkupplungen und der beiden
Fangklauenkupplungen der ersten Getriebeausführung, und zwar Fig. 5 bei Schnellgang,
Fig. 6 bei der Übersetzung 1:1 und Fig. 7 bei der Untersetzung ins Langsame; Fig.
8 bis 10 zeigen je ein Teilstück der abgewickelten Mantelfläche der Fangklauen mit
in beiden Drehrichtungen wirksamen Fangflächen in der Normallage (Fig. 8), in der
Fangstellung bei normalem Vorwärtsgang (Fig. 9) und in der Fangstellung bei Rückwärtsgang
des Getriebes für motorischen Antrieb (Fig. 10).
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In Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Wechselgetriebes als
Fahrradgetriebe mit drei Geschwindigkeitsstufen dargestellt. Dieses Getriebe ist
mit einer feststehenden Achse 1 versehen, die in der üblichen Weise in der Hinterradgabel
eines Fahrrades mittels Schraubenmuttern (nicht dargestellt) befestigt ist. Auf
dieser Achse 1 sitzen zwei Lagerkonusse 4,4a, auf welchen mittels der Wälzlager
26 und 38,die Radnabe 34 und, die Antriebsbuchse 23: mit dem Lagerkonus 39' für
das zweite Wälzlager 39 -der Radnabe 34 drehbar gelagert sind. Der Lagerkonus 4
greift mit stirnseitig an ihm angeordneten flachen Fortsätzen 3 in die üblicherweise
an der Hinterradgabel des Fahrrades zur Aufnahme der Radachse vorhandene Schlitzöffnung
ein und ist so gegen Verdrehung abgestützt. Der Lagerkonus 4 ist mittels einer auf
die Achsel aufgeschraubten Rundmutter 4' auf der Achse 1 befestigt und hält
seinerseits das auf die Achse 1 aufgeschobene und sich gegen einen auf der Achse
1 angeordneten (nicht dargestellten) Bund seitlich abstützende Sonnenrad2 mittels
der an ihm angeordneten Klauen 5,
die in eine entsprechend langlochförmig
ausgebildete Bohrung des Lagerkonus 4 eingreifen, gegen Verdrehung fest. -Der Lagerkonus
4 a ist auf die Achse 1 aufgeschraubt und in bekannter Weise unter Verwendung einer
in eine Längsnut 1' der Achse 1 eingreifende Nasenscheibe 4ä als Zwischenlage mittels
der abgesetzten und auf die Achse 1 aufgeschraubten Rundmutter 4b als Gegenmutter
befestigt, auf der eine in ihrer Bohrung ebenfalls entsprechend abgesetzte konische
Scheibe 4" mit den analogen Fortsätzen 3' für -die Aufnahme in den Schlitz der Hinterradgabel
drehbar sitzt. Der auf die Antriebsbuchse 23 aufgeschraubte Lagerkonus 39' besitzt
Klauen 39" und wird mittels dieser durch den in dieselben eingreifenden und auf
der Antriebsbuchse 23 verdrehungsfest montierten Mittelteil 2.4' des mit einem Freilaufgesperre
24 ausgestatteten Antriebskettenrades 25 gegen Verstellung fixiert.
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Der -Planetenträger des im Beispiel vorgesehenen Planetennadsatzes
wird aus der Scheibe 6 und dem Tragkörper 7 gebildet, welche beiden Teile 6 und
7 mittels mehrerer Distanzbuchsen 8 und diese durchdringender Schrauben 9 zu einer
Einheit, dem Planetenradträger, miteinander starr verbunden und am Sonnenrad 2 und
dem Lagerkonus 4 frei drehbar gelagert sind. Auf den Distanzbuchsen 8 sind die Planetenräder
10 frei drehbar gelagert, die sowohl in die Verzahnung des Sonnenrades 2 als auch
in jene des äußeren Zahnkranzes 11 eingreifen, der zwischen den Planetenradträgerteilen
6 und 7 mittels der Wälzlager 15 beiderseits konzentrisch zur Achse 1 frei drehbar
gelagert ist. Je nachdem, ob der Planetenradsatz am Planetenradträger 6, 7 oder
am Zahnkranz 11 mit einer angenommenen, stets gleich großen Drehgeschwindigkeit
angetrieben wird, dreht sich nun der Planetenradträger 6, 7 entweder in der gleichen
oder aber mit einer dem gegebenen Übersetzungsverhältnis -der drei Zahnräder 2,
10, 11 gegenüber dem Antrieb entsprechend verminderten Drehzahl, wobei die Planetenzahnräder
10 am Sonnenrad 2 und am Zahnkranz 11 abwälzen und die Winkelgeschwindigkeit des
Zahnkranzes 11 in konstantem Verhältnis größer als jene des Planetenradträgers 6,
7 ist.
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Der Zahnkranz 11 trägt gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel
an seinem äußeren Umfang eine mit ihm in beliebiger Weise starr verbundene Klauenhülse
14.
Die starre Verbindung der beiden Teile il und 14 erfolgt dabei mittels mehrerer
am Umfang verteilt angeordneter, in entsprechende Sackbohrungen des Zahnkranzes
lose eingelegter Mitnehmerbolzen 12, die in die an den betreffenden Stellen durchbohrte
Klauenhülse 14 hineinragen und von einer aus einem an einer Stelle durchtrennten
Stahlfederring mit einer nach innen gerichteten Federvorspannung gebildeten Manschette
13 in den Sackbohrungen festgehalten werden.
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Die Scheibe 6 des Planetenradträgers besitzt an der dem Zahnkranz
11 -abgekehrten Seite einen Kranz 18a von Abweisklauen mit Abweisflächen 18" (Fig.
5), die eine Steigung gegen die Längsmittelebene des Getriebes aufweisen und mit
dieser Ebene den Winkel a einschließen. In diesen Klauenkranz 18a greift ein gleichgestalteter
Klauenkranz 18ä eines z. B. als Scheibe ausgebildeten Schaltgliedes 16 ein. Dieses
Schaltglied 16 sitzt frei drehbar und axial beweglich auf einer auf die Achse 1
aufgesteckten Spannhülse 20, die an dem dem Sonnenrad 2 zugewendeten Ende als Bewegungsbegrenzung
für das Schaltglied 16 einen Bund 20a und an ihrem anderen Ende ein Gewinde trägt,
auf das eine Spannmutter 21 aufgeschraubt ist. Auf der Spannhülse 20 lagert die
als Schraubenfeder ausgebildete Regelfeder 19, die sich mit ihrem einen Ende am
Schaltglied 16, mit dem anderen Ende dagegen an der verstellbaren Spannmutter 21
abstützt, mit welcher die Vorspannung der Regelfeder 19 eingestellt werden kann,
um den Klauenkranz 18ä des Schaltgliedes 16 mit dem Klauenkranz 18a des Planetenradträgers
6, 7 für die Übertragung eines bestimmten Drehmomentes vom treibenden auf den getriebenen
Teil im Eingriff zu halten. Der Steigungswinkel a der Abweisflächen 18" der Klauenkränze
18 a und 18 ä (Fig. 5) bewirkt das selbsttätige Ausrücken der letzteren mit
dem Erreichen einer vorbestimmten Größe des von ihnen übertragenen Drehmomentes.
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Die Spannhülse 20 stützt sich in axialer Richtung mittels einer Beilege
22 an einer Ringstufe 23a der Bohrung der Antriebsbuchse 23 ab, die ihr Widerlager
an einem Wälzlager 26 des Lagerkonus 4a findet. Diese die Regelfeder 19 mit Spiel
umschließende Antriebsbuchse 23 besitzt an dem dem Schaltglied 16 zugewendeten Ende
Klauen 23', welche in die Gegenklauen 16' des Schaltgliedes 16 dauernd drehkraftschlüssig
eingreifen und das Schaltglied bei axialer Verstellung führen. Die verdrehungsfeste
Montage des zum Freilaufgesperre 24 des Antriebskettenzahnrades 2'5 gehörigen Mittelteiles
24' auf der Antriebsbuchse 23 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels
Keilnuten 23 b und eines Federringes 24a od. dgl. DasAntriebskettennad25 greift
mit seinerVerzahnung 25' in die vom (nicht dargestellten) Tretkurbeltrieb des Fahrrades
getriebene Kette in bekannter Weise ein, wird unmittelbar von dieser in Drehung
versetzt und übermittelt seine Drehkraft direkt auf die mit ihm in bekannter Weise
über das Freilaufgesperre 24 kraftschlüssige Antriebsbuchse 23. Bisher wurden die
Elemente für das Zustandekommen eines Schnellganges des Getriebes beschrieben.
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Für die Übertragung des Drehmomentes bei einer Übersetzung 1:1 ist
eine mittelbare Verbindung zwischen dem mit der Antriebsbuchse 23 verbundenen Schaltglied
16 und der mit dem Zahnkranz 11 des Planetenradsatzes beim Ausführungsbeispiel fest
verbundenen und als zweites Schaltglied dienenden Klauenhülse 14 vorgesehen. Zu
diesem Zweck ist am Schaltglied 16 eine Freilaufkupplung angeordnet, die im Beispiel
als Klemmgesperre ausgebildet ist, dessen Klemmrollen jedoch nur dann zum Angriff
kommen und das Schaltglied 16 mit dem Kupplungsring 28 drehungsschlüssig verbinden,
wenn die Abweisklauenkupplung 18a, 18ä zwischen dem Schaltglied 16 und dem Planetenradträger
6, 7 nach Überschreiten einer vorbestimmten Größe des von der Abweisklauenkupplung
18 a, 18 a' zu übertragenden Drehmomentes ausgerüstet ist. Am Umfang des
Kupplungsringes 28 sind Fangklauen 29 mit steilgewindeartig im Winkel y (Fig. 5)
zur Drehrichtung des Kupplungsringes 28 ansteigenden Fangflächen 29" angeordnet,
welche mit an der zylindrischen Innenfläche der Kliauenhülse 14 und zu den Fangklauen
29 in der axialen Richtung um ein gewisses Maß versetzt angeordneten, gleichartigen
Gegenklauen 29' mit ebenfalls steilgewindeartig ansteigenden Fangflächen 29'
eine ständig drehungsschlüssige, jedoch aber in sich axial verschiebbare Fangklauenkupplung
bilden. Diese Fangklauen 29 sind in der Schnellgangeinstellung (Fig. 5) bei im Eingriff
befindlicher Abweisklauenkupplung 18a, 18ä nur mittels ihrer Stirnflächen
drehungsschlüssig. Nachdem der Zahnkranz 11 mit der Klauenhülse 14 in allen Übersetzungseinstellungen
rascher rotiert als der Planetenra.dträger 6, 7, bleibt die Freilaufkupplung 27,
28 außer Wirkung und dreht leer durch.
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Wird das Schaltglied 16 jedoch auf Grund einer durch entsprechend
gesteigerte Drehkraft an den Klauenkränzen 18a, 18a.' erzeugten axialen Schubkomponente
der Abweisflächen 18" entgegen der Spannung der Regelfeder 19 vom Planetenradträger
6, 7 entkuppelt, dann verstellen sich die Fangklauen 29 um das der Eingriffstiefe
der Abweisklauen 18a entsprechende Maß nach rechts, so daß nun infolge der am Schaltglied
16 bestehenden und über die jetzt zum Einsatz kommende Freilaufkupplung 27, 28 an
die Fangklauen 29 weitergeleiteten Drehkraft die Fangklauen mit ihren Fangflächen
29" entlang den Fangflächen 29"' bis zur Auflage am Anschlag 30 eine kurze Schraubbewegung
ausführen, um in die in Fig. 6 veranschaulichte Stellung zu gelangen. Dabei sichern
die Fangklauen 29, 29' die Abweisklauenkupplung 18a, 18ä mit dem Spiel b in ihrer
Ausrücklage. In den Fig. 5, 6 und 7 sind die jeweils treibenden Abweis-bzw. Fangklauen
durch sinngemäß gerichtete Pfeile kenntlich gemacht. In der letzterwähnten Schaltstellung
wird die Drehkraft von den Fangklauen 29 über deren Gegenklauen 29' an die mit dem
Zahnkranz 11 starr verbundene Klauenhülse 14 und von dieser unmittelbar an den Abtriebsteil
des Getriebes mit der Übersetzung 1:1 übertragen, wobei der Planetenradsatz als
solcher ohne Kraftübertragung leer mitgedreht wird. Die Verbindung der Klauenhülse
14 mit dem Abtriebsteil, z. B. der Radnabe 34, erfolgt über einen Klauenring 17,
der mittels Klauen 40 mit der Radnabe 34 drehungsschlüssig verbunden ist. Der Angriff
der Klauenhülse 14 am als drittes Schaltglied dienenden Klauenring 17 erfolgt mittels
der an diesen beiden Teilen angeordneten Abweisklauen 18 b und 18
b' mit den im Winkel ß zur Getriebeachse ansteigenden Abweisflächen 18"'
(Fig. 5). Der Winkel ß ist gegenüber dem Steigwinkel a der Abweisflächen 18" der
ersten Abweisklauenkupplung 18a, 18ä im Zusammenspiel mit der Vorspannung der Regelfeder
19 auf die Übertragung einer größeren Drehkraft bemessen, so daß sich diese Abweisklauenkupplung
18 b, 18 b' erst dann entgegen der Wirkung der Regelfelder 19 selbsttätig
ausrückt, wenn das Antriebsdrehmoment auf eine dieser Übersetzungseinstellung 1:1
zugedachte Maximalgröße angestiegen ist und eine weitere selbsttätige Änderung des
Übersetzungsverhältnisses notwendig wird.
Die weitere Änderung der
Übersetzung in den 3. Gang mit einer gegenüber der Antriebsdrehzahl verminderten
Abtriebsgeschwindigkeit erfolgt durch Ausrücken der Abweisklauen 18 b', bei -dem
gleichzeitig im selben Maße eine axiale Verschiebung der Klauenhülse 14 und der
mit ihr verbundenen Teile 6, 7 sowie 10 und 11 des Planetenradsatzes einschließlich
des Schaltgliedes 16 und der mit letzterem in Verbindung stehenden Freilaufkupplung
27, 28 entgegen der Wirkung der Regelfeder 19 erfolgt. Das Sonnenrad 2 bleibt dagegen
an seinem Ort und kämmt weiterhin mit den Planetenrädern 10.
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Der Tragkörper 7 des Planetenradträgcrs ist ebenfalls als ein Teil
einer weiteren Freilaufkupplung27' ausgebildet und wird, wenn letztere bei ausgerückter
Abweisklauenkupplung 18 b,18 b' zum Einsatz kommt, mit dem Kupplungsring
31 drehkraftschlüssig verbunden. Der Kupplungsring 31 ist seinerseits in analoger
Weise wie der Kupplungsring 28 mit Fangklauen 32 versehen, die mit den im Prinzip
gleichartigen Fangklauen 32' des mit dem Abtriebsteil 34 des Getriebes in der vorher
beschriebenen Weise dauernd drehkraftschlüssigen Klauenringes 17 im Eingriff stehen.
Diese Fangklauen 32 und 32' sind in ihrer Eingriffslage in axialer Richtung gegeneinander
verschiebbar, bis der am Tragkörper 7 in einer an sich beliebigen Weise befestigte
Anschlag 33 die Axialbewegung der Fang klauen 32' des Klauenringes 17 hemmt und
dadurch den Schalthub der Fangklauen 32, 32' mit einem Freispiel der Abweisklauenkupplung
18 b, 18 b' im Ausmaß vom Beispiel b der Abweisklauenkupplung 18 a, 18 ä begrenzt.
Dabei weichen die dem Kräftespiel an den Fangklauen 32 und 32' entsprechend mit
steilgewindeartig im Winkel d ansteigend ausgeführten Fangflächen 32" und 32"' in
ihrer Neigung zur Drehungsebene der rotierenden Teile von der Fangflächensteigung
y prinzipiell ab, um das selbsttätige Zurückschalten in die Ausgangsübersetzung
in gewissen Abständen mit dem allmählichen Absinken des übertragenen Drehmomentes
zu ermöglichen.
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Solange die Fangflächen 32", 32"' der Fangklauen 32, 32' die Abweisklauenkupplung
18 b, 18 b' in der Ausrückstellung halten, erfolgt die Drehkraftübertragung
des gegenüber der Antriebsgeschwindigkeit im Ausmaß der Übersetzung des Planetenradsatzes
entsprechemd langsamer rotierenden Planetenradträgers 6; 7 vom Tragkörper 7 über
die nun geschlossene Freilaufkupplung 27' auf den Kupplungsring 31 und über. die
Fangklauenkupplung 32, 32' unmittelbar auf den Klauenring 17 mit dem mit ihm kraftschlüssigen
Abtriebsteil bzw. der Radnabe 34 od. dgl.
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Die Wirkungsweise des selbstschaltenden Wechselgetriebes in der beispielsweisen
Ausführung der Fig. 1 ist nun folgende: Bei der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung
des Schaltgliedes 16 ist der Planetenradsatz 2, 10, 11 auf Schnellgang eingestellt,
d. h., daß beim Vorwärtsdrehen des antreibenden Kettenzahnrades 25 das von der Antriebsbuchse
23 aufgenommene Drehmoment mittels des Schaltgliedes 16 und der Abweisklauenkupplung
18 a, 18 d direkt auf den Planetenradträger 6, 7 übertragen wird. Der Planetenradträger
6, 7 überträgt die ihm erteilte Drehbewegung mittels der sich in der Verzahnung
des feststehenden Sonnenrades 2 abwälzenden Planetenräder 10 mit entsprechend erhöhter
Drehzahl auf den mit letzteren ebenfalls kämmenden Zahnkranz 11. Dieser Zahnkranz
11 nimmt die Klauenhülse 14 mit, deren Abweisklauenkupplung 18 b, 18 b' den Klauenring
17 und damit die als Abtrieb des Getriebes dienende Radnabe 34 od. dgl. mitbewegt.
Diese Schnellgangeinstellung bleibt auf Grund der Bemessung der Vorspannung der
Regelfeder 19 und unter Berücksichtigung der Steigungen a bzw. ß der Abweisflächen
18" und 18"' der Klauenkränze 18a, 18 ä bzw. 18 b, 18 b' innerhalb eines gewissen
Antriebsdrehmomentbereiches erhalten.
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Muß jedoch das Antriebsdrehmoment infolge eines erhöhten Fahrwiderstandes
(z. B. Bergfahrt, plötzliche starke Fahrbeschleunigung, Gegenwind, Schneelage usw.)
über ein gewisses Maß hinaus gesteigert werden, dann weisen die miteinander im Eingriff
befindlichen Klauenkränze 18a, 18ä auf Grund der an ihnen nun vergrößert wirkenden
Schubkomponenten einander ab, indem sie die Vorspannung der Regelfeder 19 überwinden.
Im Moment der Trennung beider Klauenkränze 18 a und 18 a' greifen aber die Fangklauen
29, 29' mit ihren ansteigenden Fangflächen 29", 29"' aneinander an und führen entlang
derselben bis zum Anschlag 30 eine kurze Schraubbewegung aus, wobei sie der bereits
geöffneten Abweisklauenkupplung 18a, 18a' noch ein Spiel b vermitteln und. diese
Ausrücklage innerhalb eines gewissen Drehmornentbereiches sichern, wodurch bei leer
mitlaufendem Planetenradsatz 2, 10, 11 ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 gegeben
ist, nachdem sowohl der treibende ass auch der getriebene Getriebeteil mit gleicher
Drehzahl rotieren.
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Erfolgt in dieser Übersetzungseinstellung des Getriebes eine weitere
Steigerung des Antriebsdrehmomentes, dann weisen sich auch die Klauenkränze 18
b und 18 b' der zweiten Abweisklauenkupplung gegenseitig ab, wodurch
die Klauenhülse 14 ihren Kraftschluß zum Klauenring 17 einbüßt. Die Drehkraft der
Klauenhülse 14 wird nun mittels -des Zahnkranzes 11 und der sich am festen Sonnenrad
2 stützenden Planetenräder 10 in einem diesem Zahnrädersystem entsprechenden Übersetzungsverhältnis
auf den demgemäß langsamer rotierenden Planetenradträger 6, 7 übertragen. Gleichzeitig
wird der Trägerteil ? über die sich schließende Freilaufkupplung 27' mit dem Kupplungsring
31 drehungsschlüssig. Der Kupplungsring 31 überträgt dann mittels der Fangklauenkupplung
32, 32', deren Fangflächen 32" und 32"' die Abweisklauenkupplung 18 b, 18
b' in der Ausrücklage fixieren, die Drehkraft auf den Klauenring 17 bzw.
auf den Abtriebsteil des Getriebes, in diesem Fall auf die Radnabe 34 od. dgl.
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Bei abnehmendem Fahrwiderstand (z. B. Verminderung der Steigung oder
der Beschleunigung) bzw. bei Verminderung des Antriebsdrehmomentes schaltet das
Getriebe selbsttätig bei entsprechenden Abständen der Drehmomentwerte von -der dritten
in die zweite und schließlich wieder in die Ursprungsübersetzung (Schnellgang) zurück.
Zu diesem Zweck ist der Steigungswinkel ö der Fangflächen 32", 32"' an den Fangklauen
32, 32' gegenüber dem Steigungswinkel y der Fangflächen 29", 29"' der Fangklauen
29, 29', unter Berücksichtigung,der jeweiligen Spannung der Regelfeder 19 und anderer
in Betracht zu ziehender Faktoren, größer ausgeführt, wodurch das selbsttätige Zurückschalten
der Übersetzungen in entsprechenden Abständen in der umgekehrten Reihenfolge des
Hinaufschaltcns erfolgt und zuerst die Fangklauenkupplung 32, 32' gelöst und die
Abweisklauenkupplung 18 b, 18 b' eingerückt, bei einer weiteren Verminderung der
Antriebskraft schließlich auch die Fangklauenkupplung 29, 29' gelöst und,die Abweisklaucnkupplung
18a, 18a' wieder eingerückt wird, womit der z. B. beim Fahrradgetriebe im Stillstand
obligat eingeschaltete Schnellgang wieder erreicht ist. Die Schaltvorgänge vollziehen
sich praktisch ohne Kraftflußunterbrechung
und geräuscharm, was
auf die Art der Anordnung der Abweis- und Fangklauen sowie auf deren schräge Angriffsflächen
zurückzuführen ist.
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Auch die in die dem Antrieb entgegengesetzte Drehrichtung weisenden
Flanken 37, 37' der Abweisklauen 18a, 18b sind als Abweisflächen mit
einer Steigung zu ihrer Drehungsebene ausgebildet. Einerseits wird dadurch eine
Selbsthemmung des Getriebes infolge der Wirkung der Freilaufkupplungen 27, 27' bei
zurücklaufendem Getriebegehäuse vermieden, anderseits aber, z. B. beim Wegfahren
auf steil ansteigender Fahrbahn, die Möglichkeit geboten, die für die leichte Bewältigung
der Steigung nötige oder gewünschte Übersetzung durch ganz kurzes Zurückrollen des
Fahrrades willkürlich und wahlweise schon vor dem Antreten beim Start zu schalten.
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Bei vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Getriebes können
die Fangklauen 29, 29' und 32, 32' z. B. durch Steilgewinde mit entsprechenden Steigungen
ersetzt werden, und ebenso können je nach der erforderlichen Anzahl an Übersetzungen,
wie erwähnt, auch mehrere Planetenradsätze im Getriebe vorgesehen sein, die in der
Schaltfolge hintereinanderliegend und koaxial angeordnet sind, wobei die Drehkraftübertragung
von dem einen auf den jeweils nächstfolgenden Planetenradsatz in der vorbeschriebenen
Art mittels Klauenkränze 18 a, 18 b und Fangklauen 29, 32 bzw. mittels der
vorerwähnten Steilgewindesegmente in Verbindung mit Freilaufkupplungen 27, 27' od.
dgl. erfolgen kann.
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Entgegen dem Ausführungsbeispiel Fig. 1 kann das Fahrradgetriebe gemäß
der Erfindung unmittelbar mit einer Freilaufeinrichtung ausgestattet sein, z. B.
indem das Freilaufgesperre 24 anstatt am Antriebskettenrad 25 etwa zwischen dem
Klauenring 17 und dem als Radnabe ausgebildeten Getriebegehäuse 34, 35, 36 angeordnet
ist. Schließlich kann erfindungsgemäß im freien Innenraum des Getriebegehäuses 34,
35, 36 eine beliebig gestaltete Rücktrittsbremse od. dgl. vorgesehen sein.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als
selbstschaltendes Wechselgetriebe für motorischen Antrieb, z. B: für Kraftfahrzeuge
od. dgl., dargestellt. Für diese Getriebeart bestehen andere Erfordernisse, nachdem
einerseits ein Leerlauf- sowie ein Rückwärtsgang und eine Bremswirkung des gedrosselten
Antriebsmotors für die Talfahrt verlangt wird. Anderseits sind mit Rücksicht auf
die begrenzte Elastizität des Antriebsmotors an die Regeleinrichtung für die selbsttätige
Schaltung der Übersetzungsstufen des Getriebes besondere und erhöhte Anforderungen
zu stellen. Schließlich kann es unter gewissen Fahrbedingungen nötig sein, die prinzipiell
selbsttätige Schaltung des Getriebes auch wahlweise willkürlich beeinflussen zu
können. Allen diesen Anforderungen wird das in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel
gerecht. Die mit dem Antrieb (nicht dargestellt) verbundene Antriebswelle 43 weist
an ihrem in das Getriebe ragenden Ende den Teil 43 a einer Klauenkupplung auf, zwischen
deren Klauen die Mitnehrner 44a einer axial verschiebbaren Klauenmuffe 44 eingreifen
und in jeder ihrer Schaltstellungen mit dem Klauenteil 43a drehungsschlüssig im
Eingriff bleiben. Zwischen zwei Axialdrucklagern 90, 91 ist auf einer mit der Antriebswelle
43 achsgleich gelagerten Zwischenwelle 46 eine Mitnehmerscheibe 45 befestigt, die
mit der Antriebswelle 43 mittels der axial verschiebbaren Klauenmuffe 44 für den
Vorwärtsgang des Getriebes gekuppelt werden kann, indem die Klauenmuffe 44 mit ihren
Klauen 44 b in einen Klauensatz der Mitnehmerscheibe 45 einrückbar ist. In der anderen
Endstellung der Klauenmuffe 44 greift sie für die Schaltung des Rückwärtsganges
mit ihren Klauen 44 b in die Gegenklauen 47' einer Nabenscheibe 47 ein, die mit
dem verlängerten Sonnenrad 2 kraftschlüssig in Verbindung ist. Zwischen diesen beiden
Endstellungen kann die Klauenrnuffe 44 in eine Leerlaufstellung gebracht werden.
Die Betätigung der Klauenmuffe 44 erfolgt in an sich bekannter Weise durch einen
im Gehäuseteil 64 gelagerten Schwenkhebel 44c mit Schleifring 44d. Die Schaltstellungen
des Schwenkhebels 44c können in beliebiger Weise fixierbar sein. Das Sonnenrad 2
sitzt frei drehbar auf der Zwischenwelle 46, die mit ihren beiden Endzapfen 46'
und 46" in den einander zugekehrten Enden der Antriebswelle 43 und der Abtriebswelle
56 frei drehbar gelagert ist.
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Die Nabenscheibe 47 trägt eine Bremstrommel 48 a für die Bandbremse
48, mit der das Sonnenrad 2 im Vorwärtsgang festgehalten wird. Am Sonnenrad 2 ist
der Planetenradträger 6, 7 mit den mit dem Sonnenrad 2 und dem Zahnkranz il kämmenden
Planetenzahnrädern 10 frei drehbar. Der Trägerteil 7 steht mittels seiner Klauen
50' mit der Nabenscheibe 50 drehungsfest, jedoch axial verschiebbar in Verbindung,
welch letztere ebenfalls eine Bremstrommel 50a für die Bandbremse 49 trägt, mittels
der der Planetenradträger 6, 7 bei auf Rückwärtsgang eingestelltem Getriebe festgehalten
wird. Die axiale Führung der Nabenscheiben 47 und 50 erfolgt durch das Axiallager
91 und die beiden Schräglager 92 und 93. Das Sonnenrad 2 wird einerseits durch das
Axiallager 91, anderseits durch eine Absetzung der Zwischenwelle 46 axial unverrückbar
geführt. Beide Bremsen 48 und 49 werden mittels des Schaltgestänges 51 od. dgl.
zwangläufig wechselweise betätigt und können gegebenenfalls durch Klauenkupplungen,
Sperrklinken od. dgl. ersetzt sein. Desgleichen kann die Klauenmuffe 44 für die
wechselweise Verbindung der Antriebswelle 43 mit der Zwischenwelle 46 bzw. dem Sonnenrad
2 durch eine z. B. in zwei Richtungen schaltbare Reibungskupplung od. dgl. ersetzt
sein. Zum Stillsetzen der Antriebswelle 43 kann in bekannter Weise zwischen dem
Getriebe und dem Antriebsmotor eine beliebig geartete, allmählich einrückbare Kupplung,
z. B. eine Reibungskupplung od. dgl., verwendet werden. Die Scheibe 6 ,des Planetenradträgers
weist an ihrer Außenfläche wieder Abweisklauen 18a auf, in welche die Abweisklauen
18ä des Schaltgliedes 16 eingreifen, das auf der Zwischenwelle 46 drehbar und axial
verschiebbar gelagert ist. Das Schaltglied 16 ist mittels seiner Klauen 16' in den
Klauen 23' der Antriebshülse 23 drehkraftschlüssig und axial verschiebbar. Die Antriebshülse
23 ist auf der Zwischenwelle 46 mittels Keilnuten 46a kraftschlüssig und wird folglich
von letzterer getrieben. Auf die Antriebshülse 23 ist die Regelfeder 19 lose aufgesteckt,
die sich einerseits am Schaltglied 16 und anderseits am Deckring 57a eines z. B.
aus plastischem Material bestehenden Ringkolbens 57 abstützt, welcher das für die
Änderung der Regelfedervorspannung verstellbare Widerlager bildet. Dieses kolbenartige
Federwiderlager wird von einem mit der Antriebshülse 23 starr verbundenen und zusammen
mit letzterer einen ringförmigen Druckraum 78 für den Ringkolben 57 bildenden Gehäuse
79 umschlossen. Der Ringkolben 57 ist innerhalb,der Druckkammer 78 bis zum Anschlag
79' verstellbar. Der Druckraum 78 steht über mehrere Bohrungen und Kanäle 76, 77
ständig mit der Druckseite einer Druckmittelpumpe in Verbindung, die die Einstellung
des
Ringkolbens 57 und mithin die Vorspannung der Regelfeder 19
in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl des. Getriebes durch-,die im Druckraum
78 erzeugte Pressung eines Druckmittels (z. B. Schmieröl od. dgl.) selbsttätig regelt,
wie dies später noch beschrieben wird.
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Das Schaltglied 16 besitzt analog dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig.
1) -am Umfang Fangklauen 29, mittels welcher es in die gleichartigen Gegenklauen
29' . des - Kupplungsringes 28' dauernd drehungsschlüssig,. jedoch axial verschiebbar
eingreift. Die mit dem Zahnkranz 11 fest verschraubte Kupplungshülse 14 weist ebenso
wie der Kupplungsring 28' -eine konische Reibfläche 14' auf; die aus diesen beiden
Teilen 14 und 28' bestehende Reibungskupplung bewirkt bei ausgerückter Abweisklauenkupplung
18a, 18d die Übertragung der Drehkraft vom Schaltglied 16 auf den Zahnkranz 11.
Bei gelöster Reibungskupplung 14, 28' ist zwischen den Reibflächen 14' nur ein geringes
Freispiel vorgesehen, das durch den zwischen dem Kupplungsring 28'- und dem Anschlag
30' eingelegten Distanzring 30" bestimmt ist.
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Der Zahnkranz 11 weist in diesem Ausführungsbeispiel selbst die Abweisklauen
18 b' auf, deren gleichartige Gegenklauen 18 b an einem mit dem Abtriebsteil 52,
54 des Getriebes beispielsweise mittels Klauen od. dgl. kraftschlüssigen, etwa scheiben-
oder ringartig oder ähnlich ausgebildeten Teil 33' angeordnet sind, welcher gleichzeitig
den Anschlag für die zusammen mit dem Planetenradsatz axial verschiebbaren und an
dem am Trägerteil 7 angeflanschten Klauenring 7' angeordneten Fangklauen 32 bildet.
Letztere stehen mit den am Kupplungsring 31' angeordneten gleichartigen Gegenklauen
32' ebenfalls dauernd drehungsschlüssig, jedoch axial verschiebbar im Eingriff.
Der Kupplungsring 31' bildet wieder die bewegliche Hälfte einer zusammen mit dem
äußeren mit dem Abtriebsteil52 kraftschlüssigen Kupplungsring 17' gebildeten Reibungskupplung.
Beide Kupplungshälften 17' und 31' weisen beispielsweise konische Reibflächen auf.
Im eingerückten Zustand dieser Reibungskupplung 17', 31' wird die Drehkraft des
Planetenradträgers 6, 7 direkt auf den abtreibenden Getriebeteil übertragen, wobei
die Abweisklauenkupplung 18b, 18b' bereits ausgerückt ist. Der Distanzring 33" zwischen
dem Kupplungsring 31' und dem Anschlag 33' bestimmt auch hier wieder das geringe
Freispiel zwischen den konischen Reibflächen der beiden Kupplungshälften 17' und
31' bei ausgerückter Kupplung. Der Reibungsschluß der beiden Kupplungen 14', 28'
und 17', 31' erfolgt bei ausgerückten Abweisklauenkupplungen 18a, 18d und
18b, 18b', wie dies in den Fig. 9 und 10 schematisch dargestellt ist,
infolge der Drehkraft der treibend wirkenden (s. Pfeil) Fangklauen 29 bzw. 32, welche
sich gegen den Anschlag 30' bzw. 33' seitlich abstützen, so daß die an den steilgewindeartig
ansteigenden Fangflächen 29", .29"' und 32", 32"' bzw. 41, 41' und 42, 42' der Fangklauen
erzeugten Schubkomponenten den Reibungsschluß bewirken, wodurch gleichzeitig die
Ausrücklage der Abweisklauenkupplungen 18 ca, 18 ä und 18 b, 18 b' innerhalb
eines gewissen Drehmomentbereiches fixiert bleibt Um den Reibungsschluß der Kupplungen
auch bei treibend wirkender Abtriebsseite und gedrosseltem Motor herbeizuführen,
sind die Fangklauen 29, 29' und 32, 32' auch in der dem Antrieb entgegengesetzten
Drehrichtung mit steilgewindeartig ansteigenden Fangflächen 41, 41' und 42, 42'
versehen, wobei der Steigungswinkel derselben als auch der jener Abweisklauen 18
a, 18 ci und 18 b, 18 b' wie im ersten Ausführungsbeispiel vom Zusammenspiel
der an den Klauen .wirkenden .Dreh- und Federkräfte so bestimmt wird, daß die selbsttätige
Schaltung der Übersetzungsstufen bei entsprechend. verschiedenen Drehmomentieistungen
in gewissen Abständen erfolgt. Der im dargestellten Beispiel gehäuseartig ausgebildete
Abtriebsteil ist mehrteilig und besteht aus dem Gehäuse 52 und der Stirnwand 54,
die mittels Klauen gegenseitig verdrehungsfest und durch den auf beide Teile 52
und 54 aufgeschraubten Ring 53 miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 52 ist mit
der Abtriebswelle 56 fest verbunden und weist ebenso wie die Stirnwand 54 Öffnungen
52' für den Austritt des überschüssigen Schmiermittels auf.
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Die selbsttätige Schaltung der Übersetzungsstufen erfolgt an sich
wie im Beispiel, der Fig. 1, jedoch- in bezug auf den motorischen Antrieb mit dem
Unterschied, daß das Anfahren in der bei Kraftfahrzeugen üblichen Weise mit der
größten Übersetzung erfolgt. Ermöglicht wird dies, indem erfindungsgemäß eine an
sich beliebig geartete Druckmittelpumpe mit einer von der Abtriebsdrehzahl des Getriebes
abhängig gemachten Fördermenge bzw. Druckleistung vorgesehen ist und die Vorspannung
der Regelfeder 19 durch die Spannung des Druckmittels (z. B. Schmieröl) geregelt
wird, welches auf einen das Federwiderlager stützenden oder bildenden Kolben 57
einwirkt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Getriebes wird
als Förderpumpe für das Druckmittel eine an sich bekannte Zahnradpumpe verwendet,
die in Fig. 4 im geöffneten Zustand in Queransicht und mit freigelegten Zahnrädern
veranschaulicht ist. Sie besteht im wesentlichen aus dem im Getriebegehäuseteil
63 befestigten, also feststehenden Pumpengehäuse 58 mit dem abnehmbaren Deckel 59
und den in entsprechenden Aussparungen des Pumpengehäuses 58 frei drehbaren Zahnrädern
60 und 61, die miteinander in ihrer Verzahnung kämmen. Das auf die Abtriebswelle
56 aufgekeilte Zahnrad 60 treibt hierbei das exzentrisch angeordnete innenverzahnte
Zahnrad 61. Ein Teil der Zahnlücken .beider Zahnräder 60, 61 wird von der Trennwand
72 verschlossen, an -die die Zahnköpfe der beiden Zahnräder dicht anschließen, wodurch
die Förderung des Druckmittels ermöglicht ist.
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Durch eine im Pumpengehäuse 58 sinngemäße Anordnung von Leitungskanälen
65, 66, 67, 68 bzw. 65', 66', 67', 68' und Rückschlagventilen 69 und 70 bzw. 69'
und 70' wird erfindungsgemäß bewirkt, daß die Druckmittelpumpe unabhängig von der
Drehrichtung der Abtriebswelle 56 bzw. der Pumpe selbst das Druckmittel stets nur
in .die in Fig. 3 und 4 durch Pfeile gekennzeichnete Richtung, und zwar zur Druckkammer
78 des Ringkolbens 57 fördert. Dreht sich z. B. die Abtriebswelle 56 in Fig. 4 während
des Vorwärtsganges des Getriebes in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung
(Uhrzeigersinn), dann drehen sich auch die beiden Zahnräder 60 und 61 der Druckmittelpumpe
im gleichen Richtungssinn, und es wird das Druckmittel durch die Zuführungsleitung
81 in der Richtung des Pfeiles 71 angesaugt, fließt durch die Bohrung 65 mit dem
Rückschlagventil 69 und den kurzen Kanal 66 in die saugenden Zahnlücken der beiden
Zahnräder 60 und 61, in welchen das durch die Trennwand 72 nun eingeschlossene Druckmittel
auf die gegenüberliegende Seite zum Druckraum 73 befördert wird. Von hier tritt
das Druckmittel über das Rückschlagventil 70' in den oberen Verbindungskanal 74
aus und gelangt schließlich durch die Kanäle bzw. Hohlräume 68, 68', 75, 76, 77
in die Druckkammer 78 hinter den Ringkolben 57, der, wie erwähnt, bis zum
Anschlag
79' verstellbar ist und die Regelfeder 19 je nach der vorhandenen Pressung des Druckmittels
mehr oder weniger vorspannt.
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Bei umgekehrter Drehrichtung der Druckmittelpumpe bzw. der Abtriebswelle
56 vollzieht sich der gleiche Vorgang, indem das Druckmittel jedoch seinen Weg auf
der anderen Seite durch den Kanal 65', über das Rückschlagventil 69', den kurzen
Kanal 66', in die nun auf der linken Seite der Fig. 4 saugend wirkenden Zahnlücken
der beiden Zahnräder 60 und 61 nimmt und schließlich, nach Herumführung entlang
der Trennwand 72, über das Rückschlagventil 70 in den oberen Verbindungskanal 74
und durch die Kanäle und Hohlräume 68, 68', 75, 76, 77 ebenfalls in die Druckkammer
78 hinter den Kolben 57 gelangt.
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Die Ansaugkanäle 65 und 65' im Pumpengehäuse 58 stehen miteinander
durch den unteren Kanal 80 in Verbindung, in welchen die Zuleitung 81 vom Ölsumpf
82 od. dgl. her mündet. An den oberen Verbindungskanal 74 schließt eine Umführungsleitung
83, 83' an, in die erfindungsgemäß ein an einer beliebigen Stelle innerhalb oder
außerhalb des Getriebes angeordnetes Drosselorgan 84 sowie ein S1CherheitS-Überströmventil
85 eingeordnet sind. Das Drosselorgan 84 ist vorzugsweise vom Fahrersitz aus (z.
B. Lenkradschaltung) betätigbar eingerichtet, und durch Änderung seines Durchflußquerschnittes
wird die Pressung des Druckmittels beeinflußt. Hierdurch wird eine willkürliche
Änderung der Vorspannung der Regelfeder 19 und somit der Schaltpunkte der Übersetzungsänderung
im gesamten Einstellbereich des Beschleunigers des Antriebsmotors bewirkt. Die Strömungsrichtungen
des Druckmittels in den Kanälen und Leitungen des vorbeschriebenen hydraulischen
Systems sind in den Fig. 3 und 4 durch Pfeile angedeutet.
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Die Wirkungsweise eines nach dem Beispiel Fig. 3 und 4 ausgeführten
Getriebes für motorischen Antrieb ist folgende: Bei stillstehender Antriebswelle
43 wird für die Vorwärtsgänge die Klauenmuffe 44 in die in Fig. 3 dargestellte Lage
mittels des Stellhebels 44c gerückt, in der diese Klauenmuffe 44 die Antriebswelle
43 mit der Zwischenwelle 46 über die Mitnehmerscheibe 45 verbindet. Das Drehmoment
der Antriebswelle 43 wird mittels der Zwischenwelle 46 auf die Antriebshülse 23
übertragen, welche ihrerseits das Schaltglied 16 mit der Drehgeschwindigkeit der
Antriebswelle 43 treibt. Bei der aus der Fig. 3 ersichtlichen Lage der Getriebeteile,
die im Stillstand des Getriebes zunächst (vor dem Einkuppeln) vorhanden ist, ergäbe
sich eine Übersetzung ins Schnelle, sofern in der Druckkammer 78 tatsächlich eine
Pressung des Druckmittels vorhanden wäre, die das kolbenartige Federwiderlager 57
bis zum Anschlag 79' in die gezeichnete Lage vorschieben würde. Nachdem jedoch das
Drosselorgan 84 die Druckmittelleitung 83 nicht vollkommen abschließt, drückt die
Regelfeder 19 infolge ihrer Spannung das Widerlager bzw. den Kolben 57 bei stillstehendem
Fahrzeug bzw. bei stillstehender Abtriebswelle 56, also bei stillstehender Druckmittelpumpe,
stets bis zur Anlage am Boden des den Druckraum 78 bildenden Gehäuses 79 zurück,
wobei sich die Regelfeder 19 praktisch bis auf einen geringen Rest vollkommen entspannt,
so daß sie auf die Einrücklage der Abweisklauenkupplungen 18 a,18 ä bzw.
18 b,18 b'
keinen nennenswerten Einfluß ausübt. Außerdem wird das Drosselorgan
84 beim Anfahren immer auf seinen größten Durchflußquerschnitt eingestellt, so daß
bei nur langsamer Anfahrdrehzahl der Abtriebswelle 56 und der Druckmittelpumpe noch
keine wirksame Pressung des Druckmittels entstehen kann. Die Folge ist, daß also
beim Einkuppeln des Getriebes im Stillstand des Fahrzeuges beide Abweisklauenkupplungen
18a, 18ä und 18b, 18b' mangels einer genügenden Spannung der Regelfeder
19 sofort außer Eingriff kommen, wodurch sich bei der Anfahrt zuerst die höchste
Übersetzung im Getriebe einstellt. Die Drehkraft wird dabei vom Schaltglied 16 mittels
der Fangklauenkupplung 29, 29' und der durch letztere im Eingriff gehaltenen Reibungskupplung
28', 14 auf den Zahnkranz 11 und mittels der an ihm und dem Sonnenrad 2 abwälzenden
Planetenräder 10 an den Planetenradträger 6, 7 übertragen, der seinerseits die nun
entsprechend übersetzte (gewandelte) Drehkraft mittels der Fangklauenkupplung 32,
32' und der durch dieselbe im Eingriff gehaltenen Reibungskupplung 17', 31' auf
den Abtriebsteil 52 bzw. an die Abtriebswelle 56 überträgt.
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Je nach den Fahrbedingungen wird nach dem Anfahren, bei gleichzeitiger
Betätigung des Beschleunigerhebels des Antriebsmotors, der Durchflußquerschnitt
des Drosselorgans 84 mehr oder weniger durch Verstellung des letzteren verengt,
so daß also infolge der nun bereits rotierenden und fördernden Druckmittelpumpe
in entsprechendem Maße eine wirksame Pressung des Druckmittels entsteht, die folglich
das Federwiderlager 57 verstellt und damit die Regelfeder 19 vorspannt. Hand in
Hand mit der Abnahme des Beschleunigungswiderstandes bei unveränderter Einstellung
des Beschleunigerhebels erfolgt sodann -die selbsttätige Übersetzungsänderung zunächst
von der Untersetzung in den Direktgang mit der Übersetzung 1 : 1, indem vorerst
die Fangklauen 32 infolge ihrer steilgewindeartigen Fangflächen 32" und der auf
sie einwirkenden Spannung der Regelfeder 19 von ihren Gegenklauen 32' abgleiten,
wodurch die Reibungskupplung 1T, 31' entkuppelt und die Abweisklauenkupplung 18
b, 18 b' eingerückt wird, über welche die Drehkraft des in dieser
Übersetzungseinstellung mit der Antriebsgeschwindigkeit rotierenden Zahnkranzes
11 direkt auf den Abtriebsteil des Getriebes übertragen wird. Erst bei einer weiteren
Abnahme des Beschleunigungswiderstandes erfolgt sodann auch die selbsttätige Übersetzungsänderung
von der Übersetzung 1 : 1 in den Schnellgang des Getriebes, indem nun die Fangklauen
29 infolge ihrer steilgewindeartigen Fangflächen 29" - und der auf sie einwirkenden
Spannung der Regelfeder 19 von ihren Gegenklauen 29' abgleiten, wodurch jetzt auch
die Reibungskupplung 14, 28' entkuppelt und die Abweisklauenkupplung 18 a, 18 ä
eingerückt wird, so daß das Schaltglied 16 den Planetenradträger 6, 7 treibt, wodurch
sich auf Grund der am Planetenradsatz vorhandenen Übersetzung eben der Schnellgang
(wie in Fig. 3 dargestellt) ergibt.
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Beim Ausrücken der Abweisklauenkupplung 18a, 18ä findet eine Axialverschiebung
des Schaltgliedes 16 entgegen der Wirkung der Regelfeder 19 statt. Beim Ausrücken
der Abweisklauenkupplung 18 b,18 b' findet eine Axialverschiebung des kompletten
Planetenradsatzes 6, 7, 8, 9, 10,'11 und 14 zusammen mit dem Schaltglied 16 gegen
die Wirkung der Regelfeder 19 statt, wobei sich die Planetenräder 10 in der Verzahnung
des Sonnenrades 2 und das Schaltglied 16 mit seinen Klauen 16' in den Klauen 23'
der Antriebshülse 23 axial verschieben und die Regelfeder 19 jeweils mehr gespannt,
beim umgekehrten Vorgang dagegen entspannt wird.
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Mit zunehmendem Abtriebswiderstand, z. B. bei der Berganfahrt mit
unveränderter Beschleunigerhebeleinstellung des Antriebsmotors, vermindert sich
allmählich die Abtriebsdrehzahl des Getriebes und mithin
auch die
Förderleistung rder Druckmittelpumpe, was bei auf maximalen Durchflußquerschnitt
eingestelltem Drosselorgan 84 demgemäß ein Absinken des Druckes des Druckmittels
zur Folge hat, wodurch sich auch die Vorspannung der Regelfeder 19 vermindert. Es
wird damit ein Zustand erreicht, in welchem zunächst die Schubkomponente der Abweisflächen
18" an der Abweisklauenkupplung 18 a, 18 u' gegenüber der vorhandenen Spannung der
Regelfeder 19 das Übergewicht erlangt, wodurch diese Abweisklauenkupplung 18a, 18a'
selbsttätig ausgerückt und in bereits erklärter Weise die Reibungskupplung 14, 28'
mittels der Fangklauen 29, 29' eingerückt wird, womit sich die Übersetzung 1 :1
selbsttätig einstellt. Bei einer noch größeren Drehmomentdifferenz zwischen der
An- und Abtriebseite des Getriebes und besonders auch, wenn der Abtriebswiderstand
plötzlich ansteigt oder der Beschleunigerhebel rasch stark durchgetreten wird, vollziehen
sich die gleichen Vorgänge auch an den Fangklauen 32, 32' und an der Reibungskupplung
17', 31' sowie an der Abweisklanenkupplung 18 b, 18 b', in welchem
Falle sich selbsttätig die Übersetzung ins Langsame einstellt. Bei der Talfahrt
mit gedrosseltem Motor spielen sich analoge Vorgänge ab, jedoch mit dem Unterschied,
daß die Abtriebseite des Getriebes treibend wirkt und daher die in der Gegendrehrichtung
angeordneten Abweisflächen 37 bzw. 37' der Abweisklauen 18 a, 18 d bzw. 18
b, 18 b' und Fangflächen 41, 41' bzw. 42, 42' der Fangklauen 29, 29'
bzw. 32, 32' zur Wirkung kommen, deren Steigungen gegenüber den erstbeschriebenen
gleichartigen Klauenflächen etwas flacher ausgeführt sind, was sich mit Rücksicht
auf den Schleppwiderstand des gedrosselten Motors in den meisten Fällen als nötig
erweist. Der Grad der Bremswirkung des gedrosselten Motors hängt von der Übersetzungseinstellung
ab, welche jedoch durch die entsprechende Einstellung des Drosselorgans 84 wahlweise
und willkürlich beeinflußbar ist. Bei voller Öffnung des Drosselorgans 84 kann z.
B. auch in der Ebene bei zurückgenommenem Beschleunigerhebel die größte Übersetzung
und Motorbremswirknng willkürlich herbeigeführt werden.
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Für die Schaltung des Rückwärtsganges wird die in Fig. 3 ersichtliche
Klauenmuffe 44 mit ihren Klauen 44 b in die Klauen 47' des mit dem Sonnenrad 2 @drehungsschlüssigen
Teiles 47 eingerückt, wodurch bei gelöster Bremse 48 und durch die festgezogene
Bremse 49 blockiertem Planetenradträger 6, 7 die Antriebswelle 43 das Sonnenrad
2 treibt, welches mittels der Planetenzahnräder 10 den Zahnkranz 11 in der dem Antrieb
entgegengesetzten Richtung mit verlangsamter Geschwindigkeit dreht. Hierbei bleibt
die Abweisklauenkupplung 18 b, 18 b' des Zahnkranzes 11 mit dem Abtriebsteil
33', 52, 56 des Getriebes im Eingriff, welcher dadurch gesichert wird, daß ein durch
das Schaltgestänge 86 od. dgl. verstellbarer Anschlag 88 mit dem Drucklager 87,
der im drehbaren Abtriebsteil 52 geführt ist, an die mit dem Zahnkranz 11 fest verbundene
Kupplungshülse 14 gedrückt wird. Letztere rotiert im Rückwärtsgang mit der gleichen
Drehgeschwindigkeit wie der Abtriebsteil 52, 54 bzw. der verstellbare Anschlag 88.
Dieser Anschlag 88 wird im Vorwärtsgang und Leerlauf des Getriebes von den Rückbolfedern
89 in seiner Ausgangsstellung gehalten.
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Um Schaltfehler seitens des Fahrers unmöglich zu machen, können die
Schaltgestänge für die Betätigung der Klauenmuffe 44 und der beiden wechselweise
zu betätigenden Bremseinrichtungen 48 und 49 bzw. für die Betätigung des verstellbaren
Anschlages 88 sinngemäß zw gangläufig mit einem gemeinsamen Handhebet, einer Servoeinrichtung
od. dgl. betätigbar sein. In gewissen Fällen kann auch die Betätigung des Drosselorgans
84 mit dem gemeinsamen Handhebel od. dgl. zwangläufig erfolgen, und zwar vorzugsweise
derart, daß auch dessen unabhängige Betätigung nach beiden Betätigungsrichtungen
hin möglich ist.
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Ein nach der Erfindung für motorischen Antrieb ausgeführtes Getriebe
kann entgegen dem dargestellten Beispiel der Fig. 3 anstatt des feststehenden ein
rotierendes Getriebegehäuse, welches z. B. als Radnabe eines Motorrades od. dgl.
ausgebildet ist, aufweisen. Ebenso kann eine Getriebeausführung für nicht motorischen
Antrieb entgegen ,dem Beispiel der Fig. 1 ein feststehendes Gehäuse saufweisen.
Die Bremseinrichtungen 48 bzw. 49 o-d. dgl. für den Vorwärts- bzw. Rückwärtsgang
können nach Belieben und Erfordernis innerhalb oder außerhalb des Getriebegehäuses
angeordnet sein.
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Sowohl das Fahrrad- oder das Kraftfahrzeuggetriebe als auch Getriebe
für andere Zwecke nach der Erfindung können anstatt nur einer Regelfeder 19 deren
mehrere aufweisen, welche auch beiderseits der Planetenradsätze angeordnet sein
können und wovon jede Regelfeder eine andere Vorspannung besitzen und für sich nur
einer der vorhandenen Übersetzungen zugeordnet sein kann, wobei auch solche konstruktiven
Lösungen im Rahmen der Erfindung liegen, bei welchen der Planetenradsatz zwecks
Änderung der Übersetzungseinstellung axial nicht verschiebbar ist.
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Entgegen den in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen,
bei welchen das Drehmoment in allen Übersetzungseinstellungen am Planetenradsatz
unverzweigt übertragen wird, sind auch Ausführungsformendes Getriebes möglich, bei
welchen mindestens in einer der am Planetenradsatz erzielbaren Übersetzungseinstellungen
das Drehmoment -über zwei Glieder, z. B. über das Sonnenrad und den Zahnkranz des
Planetenradsatzes, verzweigt übertragen wird, wobei die Anordnung sowohl der Abweisklauenkupplungen
18 a, 18 a' bzw. 18 b, 18 b' und Fangklauenkupplungen 29, 29' bzw.
32, 32' als auch der Freilaufkupplungen 27 bzw, 27' oder Reibungskupplungen 14,
28' bzw. 17', 31' in beliebiger zweckdienlicher Weise vorgenommen sein kann.