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Aus Kegelrädern aufgebautes Umlaufräderwechselgetriebe Die Erfindung
bezieht sich auf aus Kegelrädern aufgebaute Umlaufräderwechselgetriebe mit ;drei
Zentralrädern, von denen das erste mit der Antriebswelle verbunden ist, während
.die beiden anderen mit .einem gemeinsamen Umlaufkegelrad kämmenden Zentralräder
mit der Abtriebswelle kuppelbar sind, und mit einem abbremsbaren Umlaufräderträger.
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Bekannte Getriebe dieser Art weisen mechanisch zu betätigende Kupplungsvorrichtungen
auf, um einen Gangwechsel zu bewirken. Diese mechanischen Betätigungen sind zur
Bewirkung eines automatischen Gangwechsels kaum geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe- zugrunde, ein Getriebe von kompakter
Bauart zu schaffen, welches für einen automatischen Gangwechsel besonders geeignet
ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Abtrieb von den
beiden mit einem gemeinsamen Umlaufkegelrad kämmenden Zentralrädern über zu einer
Reibungskupplungscinheit führende konzentrische Zwischenwellen erfolgt, auf denen
je eine - eine innere und eine äußere - mit einem kegeligen Rand versehene Kupplungsschale
drehfest, aber axial verschieblich angeordnet ist, wobei sich zwischen den kegeligen
Rändern der Kupplungsschalen ein mit der Abtriebswelle starr verbundener, an einer
Abtriebsbuchse befestigter Hohlkegelstumpf mit zwei Reibflächen befindet, während
innerhalb des kegelig,en Randes der inneren Kupplungsschale eine kegelstumpfartige
Verlängerung eines .drehfest, aber axial verschieblich mit der Abtriebswelle verbundenen
inneren Kupplungskolbens und außerhalb .des kegeligen Randes der äußeren Kupplungsschale
ein kegeliger Kupplungsteil eines auf .der Abtriebsbuchse drehfest, aber axial verschieblich
angeordneten äußeren Kupplungszylinders vorgesehen sind, so daß durch wahlweise
oder gemeinsame Druckbeaufschlagung des inneren Kupplungskolbens bzw. des äußeren
Kupplungszylinders entweder der kegelige Rand der inneren Kupplungsschale zwischen
der kegelstumpfartigen Verlängerung des inneren Kupplungskolbens und der Reibfläche
des an der Abtriebsbuchse befestigten Hohlkegelstumpfs oder ,der kegelige Rand der
äußeren Kupplungsschale zwischen :dem kegeligen Kupplungsteil des äußeren Kupplungszylinders
und der Reibfläche des an der Abtriebsbuchse befestigten Hohlkegelstumpfs einklemmbar
oder die kegeligen Ränder der äußeren und der ,inneren Kupplungsschale gemeinsam
festklemmbar sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Reibungskupplungseinheit
über eine aus zwei Ventilen bestehende Steuereinrichtung hydraulisch betätigt wird,
wobei das eine, von einem Fliehkraftregler gesteuerte Ventil zur automatischen Einschaltung
eines Direktantriebes durch Verriegelung der gesamten Reibungskupplungseinheit dient.
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Die Erfindung wird an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung
ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 im Längsschnitt .ein Umlaufräderwechselgetriebe
mit zwei separaten Kupplungen, während F i g. 2 im Längsschnitt eine einzelne Kupplungseinheit
mit zwei Kupplungen wiedergibt, wobei der übrige Teil des Getriebes weggelassen
ist.
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In der Zeichnung sind die Steuereinrichtungen für die Kupplungen schematisch
dargestellt.
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Das Umlaufräderwechselgetriebe gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere
zur übertragung des Antriebs von der Maschine eines Fahrzeugs -auf die Triebräder.
In diesem Fall wird das Getriebe vorzugsweise über einen Flüssigkeits-Drehmomentumwandler
angetrieben.
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F i g. 1 zeigt .ein Getriebe mit einem Eingangsbauteil 10,
auf welchem der Antrieb von der Maschine des Fahrzeugs her in beliebiger Weise beispielsweise
über einen Flüssigkeitsdrehmomentumwandler, übertragen werden kann, sowie mit einem
Stirnrädervorgelege, welches mit einem Ritze111 auf diesem Eingangsbauteil versehen
ist. Eine Zwischenwelle 12, .die an ihrem einen Ende im Eingangsbauteil gelagert
ist, ist außerdem in einer Buchse 13 gelagert, die
ihrerseits in
Lagern 14 und 15 in dem das Getriebe aufnehmenden Gehäuse 16 sitzt, wobei die Buchse
13 ein Ausgangsritzel 17 trägt, über welches der Antrieb nach einer Übertragungswelle
übermittelt wird, die parallel zur Welle 12 angeordnet .ist.
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Der Eingangsbauteil 10 ist mit einem Ungarigskegelrad 18 sowie.
mit .einer drehbar- auf ihm ,gelagerten Buchse 19 versehen, die eine Halterung 21
trägt, in welcher eine Vielzahl von Kegelradsätzen gelagert ist, von denen einer
bei 22 -dargestellt ist, die um radial zur Zwischenwelle 12 liegende Achsen drehbar
sind, wobei jeder Kegelradsatz 22 sich zusammensetzt aus einem größeren Kegelrad
23, welches mit .dem Eingangskegelrad 18 kämmt, und aus einem Umlaufkegelrad 24,
welches sich mit dem Kegelrad 23 dreht und mit zwei Zentralkegelrädern 25 und 26
kämmt, von denen das eine -an der Zwischenwelle 12 befestigt ist, während das andere
mit einer weiteren, um diese Zwischenwelle drehbaren Buchse 27 :einstückig ausgebildet
ist. Die beiden Zentralräder 25, 26 stehen sich gegenüber, so daß sie durch die-
Kegelräder 24 in entgegengesetzten Richtungen anzutreiben sind. .
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Eine Freilaufvorrichtung 28 befindet sich zwischen der Buchse 19 und
.dem Gehäuse 16, welche der Buchse 19 eine Drehung nur in derjenigen Richtung gestattet,
in welcher der Eingangsbauteil 10 angetrieben wird, und eine Bremstrommel
29 ist außerdem .auf der Buchse 19 angebracht, wobei ein Brems-, band 31 -auf der
Trommel 29 zusammenziehbar vorgesehen ist, um die Buchse 19 und die Halterung 21
gegen Drehung in Antriebsrichtung zu sichern. An einer weiteren Buchse 32, die an
-der Buchse 27 befestigt ist, sitzt -der Innenbauteil einer zweiten Freilaufvorrichtung
33, deren Außenbauteil eine Bremstrommel 34 trägt, die gegen Drehung durch Zusammenziehen
eines Bremsbandes 35 gehalten wird, wobei die Freilaufvorrichtung 33 es den Buchsen
27 und 32 bei festgehaltener Bremstrommel 34 ermöglicht, sich in dergleichen Richtung
wie der Eingangsbauteil 10 zu drehen. Kagelige Kupplungen 36 und 37 .sind vorgesehen,
um jeweils die Buchse 27 und die Welle 12 mit der Buchse 13 zu kuppeln, und diese
Kupplungen werden im nachfolgenden beschrieben.
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An einem radialen Flansch 38 der Buchse 32, .die an der Buchse 27
befestigt .ist, ist am äußeren Umfang eine Hülse 39 mit einer kegelstumpfartigen
inneren Fläche 40 befestigt, wobei der Flansch 38 mit strahlenförmig angeordneten
Vorsprüngen oder Nasen 41 versehen ist, die sich zwecks Herstellung einer Antriebsverbindung
in Schlitze der Hülse 39 hinein erstrecken.
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Eine Nabe 42, die an der Welle 12 an ihrem dem Eingangsbauteil
10 abgelegenen Ende befestigt ist, weist einen Flansch 43 auf, der dem Flansch
38 ähnlich ist und eine ähnliche Hülse 44 mit .einer kegelstumpfariigeninneren Oberfläche
45 trägt. Die Buchse 13 ist mit Keilnut-Teilstücken an ihren Enden versehen, auf
.denen je ein konischer Bauteil verschiebbar gelagert ist, wobei die beiden konischen
Bauteile 46 bzw. 47 Reibungsflächen 48 sowohl an der äußeren als auch der inneren
Oberfläche aufweisen.
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An jeden der Flansche 38 und 43 ist eine zylindrische Wandung 49 innerhalb
der entsprechenden Hülse aasgeformt, und Kolbenbauteile 50 und 51 sind in den Hülsen
verschiebbar-gelagert und mit je einem Kolbenring 52, der mit dem Innern der zylindrischen
Wandung in Wirkverbindung steht; sowie mit einem zweiten Kolbenring 53 ausgerüstet,
der beim Kolbenbauteil 50 mit der Buchse 32 und beim Kolbenbauteil 51 mit der Nabe
42 in Wirkverbindung steht. Jeder Kolbenbauteil bildet auf diese Weise zusammen
mit dem zugeordneten Flansch eine Druckkammer. Die Kolbenbauteile 50 und 51 sind
jeweils mit äußeren kegelstumpfartigen Flächen 54 bzw. 55 versehen, welche jeweils
:den Flächen 40 bzw. 45 gegenüberliegen und die gleichen Kegelwinkel wie diese haben.
Der konische Bauteil 46 sitzt zwischen den Flächen 54 und 40, während der konische
Bauteil 47 zwischen den konischen Flächen 55 und 45 liegt.
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Schraubendruckfedern 56 suchen die Kolbenbauteile 50 und 51 jeweils
in Richtung auf die Flanschen 38 bzw. 43 zu bewegen, wobei die Federn sich gegen
Anschläge 57 und 58 abstützen, die jeweils an der Buchse 32 bzw. an .der Nabe 42
befestigt sind. Die Federn 56 haben somit das Bestreben, die Kupplungen 36 und 37
in die Ausrückstellung zu drücken, während ein in den Druckkammern auf die Kolbenbauteile
50 und 51 einwirkender Flüssigkeitsdruck diese Kupplungen einzurücken sucht.
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Der Flüssigkeitsdruck zum Einrücken der Kupplungen 36 und 37 kann
von irgendeiner Lieferquelle, beispielsweise einer Ölpumpe (nicht dargestellt),
herkommen und den Druckkammern der Kupplungen durch beliebige Steuerventileinrichtungen
zugeführt werden. Ein Steuerventil der Schieberkolbenbauart ist bei 59 schematisch
.dargestellt, wobei der Kolben 61 desselben zwei mit Abstand voneinander üngeordnete
Steuerbunde 62, 63 aufweist. Eine Druckzuführungsöffnung 64 mündet in den Ventilkörper
in der Mitte seiner Längsabmessung, so daß sie zwischen den Steuerbunden 62, 63
liegt, wenn der Kolben sich m einer Mittelstellung befindet, und Durchgänge 65 und
66, die jeweils nach den Druckkammern der Kupplungen 37 bzw. 36 führen, münden in
den Ventilkörper, und zwar jeweils einer auf jeder Seite der Öffnung 64, wobei sie
einen größeren Abstand voneinander haben als .die Steuerbunde 62, 63, so daß beide
von der Öffnung 64 getrennt sind, wenn der Kolben sich in der Mittelstellung befindet.
Durchlässe 67 und 68 sind je ,an einem Ende des Ventilkörpers . des Ventils 59 angeschlossen,
wobei der Durchlaß 67 u nmi, ittelbar nach einem ölstimpf bzw. einer ölwanne oder
einem Niederdruckbehälter führt, während der Durchgang 68 nach einem aasderen, nachfolgend
beschriebenen Ventil 69 führt, jedoch normalerweise als ein Ablaßdurchgangdient.
Der Durchlaß 66 ist mit der Druckkammer der Kupplung 36 über ein Rohr 70 verbunden,
welches sich .in eine Mittelbohrung der Welle 12 hinein und durch diese Bohrung
hindurch erstreckt, während der Durchlaß 65 mit der Druckkammer der Kupplung 37
über einen um dieses Rohr herum angeordneten ringförmigen Durohlaß 70 a verbunden
ist. Der Ventilkolben 61 ist in beide Richtungen von seiner Mittelstellung aus durch
irgendeine herkömmliche manuelle Einrichtung zu bewegen, wobei die Bewegung in der
einen Richtung den Durchlaß 65 vom Ablaßdurchgang 67 trennt und ihn mit dem Druckzuführungsdurchlaß
64 verbindet, während die Bewegung in er anderen Richtung den Durchlaß 66 vom Durchlaß
68 trennt und ihn mit dem Druckzuführungsdurohlaß 64 verbindet.
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Das Ventil 69 weist einen Kolben 71 auf, der in einer Bohrung im Ventilkörper
72 verschiebbar derart angeordnet ist, daß er den Durchlaß 68 mit einem
Ablaßdurchlaß
73 oder mit einem Druckzuführungsdurchlaß 74 verbindet, wobei sich ein Bund 75 an
diesem Kolben über die Mündung des Durchlasses 68 hinwegbewegt, um dadurch die Verbindungen
zu wechseln. Der Kolben 71 wird durch einen Fliehkraftregler 76 betätigt, der durch
die Ausgangswelle des Getriebes angetrieben wird, wobei er in der in der Zeichnung
dargestellten Stellung den Durchlaß 68 mit dem Ablaßdurchlaß 73 verbindet, wenn
sich die Ausgangswelle mit relativ niedriger Geschwindigkeit dreht, während er bei
zunehmender Geschwindigkeit vom Fliehkraftregler so bewegt wird, daß er die Verbindung
des Durchlasses 68 mit dem Ablaßdurchgang 73 unterbricht und den ersteren mit dem
Druckzuführungsdurchgang 74 verbindet. Dem Fliehkraftregler kann -ein Widerstand
entgegengesetzt werden, und zwar durch eine Feder, deren Spannung in übereinstimmung
mit der Stellung,der Drosselklappe der Fahrzeugmaschine verändert wird, so daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit, bei welcher er in Tätigkeit tritt, sich mit der Drosselöffnung
verändert.
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Es ist ,ersichtlich, daß bei Betätigung des Ventils 69 durch den Fliehkraftregler
76 und dann, wenn sich das Ventil 59 in einer solchen Stellung befindet, daß es
die Druckkammer der Kupplung 36 mit der Drücklieferquelle verbindet, beide Kupplungen
36 und 37 gleichzeitig eingerückt werden, und die Elemente des Getriebes werden
miteinander verriegelt, so daß die Ausgangswelle 13 sich mit der gleichen Geschwindigkeit
und der gleichen Richtung wie der Eingangsbauteil 10 dreht.
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Die Hülse 39, die den Antriebsteil der Kupplung 36 bildet, weist ein
zylindrisches Teilstück .ihrer äußeren Oberfläche auf, welches eine Bremstrommel
78 bildet, mit der ein Bremsband 79 zusammenwirkt, das dazu dient, diese Hülse gegen
Drehung zu sichern.
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Zwecks übertragung des Vorwärtsantriebes über das Getriebe wird die
Kupplung 37 durch entsprechendes Einstellen des Ventilkolbens 61 eingerückt, wobei
das Kegelrad 18 die Drehung auf das Kegelrad 23 überträgt, so daß das Umlaufkegelrad
24,die Zentralräder 25 und 26 in entgegengesetzten Richtungen zu drehen sucht. Die
Halterung 21 wird gegen Ausführen einer Rückwärtsdrehung durch die Freilaufvorrichtung
28 festgehalten.
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Solange nur die Kupplung 37 eingerückt ist, liefert der Untersetzungsgetriebesatz
18, 22, 24, 25 :eine Untersetzung; wenn jedoch die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl
und die Drosselöffnung solcherart sind, daß das Ventil 69 betätigt wird, um Flüssigkeit
über das Ventil 59 nach .der Druckkammer der Kupplung 36 zu fördern, dann wird diese
Kupplung ebenfalls eingerückt, und das Getriebe wird verriegelt, um so die Drehung
ohne jegliche Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlminderung zu übertragen.
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Ein Zwischenübersetzungsverhältnis wird durch In-Eingriff-Bringen
des Bremsbandes 35 mit der Trommel 34 ,erzielt, während die Kupplung 36 ausgerückt
und die Kupplung 37 eingerückt ist, so daß das Zentralrad 26 gegen Rückwärtsdrehung
festgehalten wird und sich die Halterung 21 um die Welle 12 dreht, wobei das Zentralrad
25 relativ zum Eingangsbauteil 10 mit einer höheren Geschwindigkeit gedreht
wird, als es der Fall sein würde, wenn sich das Zentralrad 26 frei drehen könnte.
Das Bremsband 79 kann auf die Hülse 39 zur Einwirkung gebracht werden, während das
Zwischenübersetzungsverhältnis wirksam ist, um das Zentralrad 26 gegen Ausführen
einer Vorwärtsdrehung festzuhalten und auf diese Weise der Maschine .des Fahrzeuges
die Möglichkeit zu geben, die Bewegung des Fahrzeuges zu verzögern, falls die Antriebsräder
sich schneller als die Maschine zu drehen suchen.
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Der Rückwärtsgang wird durch Einrücken der Kupplung 36 infolge Betätigung
des Ventils 59 und durch gleichzeitiges Angreifen des Bremsbandes 31 an der Halterung
21 erzielt, so daß die Halterung gegen Vorwärtsdrehung festgehalten wird, während
die Umlaufkegelräder 24 das Zentralrad 26 in Lentgegengesetzter Richtung zum Eingangskegelrad
18 antreiben, wobei die Kupplung 36 die Drehbewegung von der Buchse 27 auf die Ausgangswelle
13 überträgt.
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Die in F i g. 2 dargestellte Reibungskupplungseinheit führt die gleiche
Funktion aus wie die beiden in F i g. 1 dargestellten separaten Kupplungen, wobei
sie entweder .eine Zwischenwelle 81- entsprechend der Welle 12 in F i g. 1 - oder
eine koaxiale Zwischenwelle 82 - entsprechend der Buchse 27 in F i g. 1-mit einer
Abtriebswelle 83 verbindet und wobei die Welle 81 und die Welle 82 über einen Kegelrädersatz,
ähnlich demjenigen in F i g. 1, angetrieben werden.
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Die Abtriebswelle 83 trägt einen angetriebenen Kupplungsbauteil 84,
an welchem eine Abtriebsbuchse 85 mit inneren und äußeren kegelstumpfartigen Reibflächen
86 und 87 starr befestigt ist, wobei die Buchse 85 bei 88 in Keilnuten an :einer
zylindrischen Fläche des Bauteils 84 eingreift und gegen axiale Verschiebung durch
einen Sicherungsring 89 -gehalten wird. Ein Kupplungskolben 91, der zwischen einer
zylindrischen Fläche 92 am Bauteil 84 und einer zylindrischen Fläche 93 an .der
Abtriebsbuchse 85 axial verschiebbar gelagert ist und Kolbenringe trägt, die mit
beiden Flächen in Wirkverbindung stehen, ist mit einer kegelstumpfartigen Verlängerung
94 versehen, und ein Kupplungszylinder 95, der außen auf der Abtriebsbuchse 85 gleitet,
weist. einen inneren kegeligen Kupplungsteil 96 gegenüber der Reibfläche 87 auf.
Zwischen dem Kupplungszylinder 95 und einer zylindrischen Fläche 97 am Bauteil 84
ist ein ringförmiger Kolben 98 gelagert, der mit Nuten versehen ist, um - Kolbenringe
an seinen beiden Umfangskanten aufzunehmen, wobei ein Sicherungsring 99, der in
einer Nut des Kupplungszylinders 95 sitzt, einen Anschlag für den Kolben 98 bildet.
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Eine Kupplungsschale 100 mit einem kageligen Rand 101, welcher sich
zwischen der Reibfläche 86 und :der Verlängerung 94 erstreckt und auf beiden Seiten
Reibungsbeläge 102 aufweist, wird mittels Keilnuten bei 103 auf der Zwischenwelle
81 gehalten, und eine ähnliche Kupplungsschale 104, deren kegelger Rand 105 Iden
kegeligen Rand 101 der Kupplungsschale 100 :umgibt und die auf beiden Seiten mit
Reibungsbelägen 106 versehen ist und sich zwischen der Rebfläche 87 und dem kegelgen
Kupplungsteil 96 erstreckt, wird mittels Keilnuten 107 auf der Zwischenwelle 82
gehalten.
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Eine Schraubendruckfader 108 sucht den Kupplungskolben 91 nach rechts
(F i g. 2) zu bewegen, und der Kupplungszylinder 95 wird nach links in F i g. 2
durch eine flache Tellerfader 109 gedrückt, wobei die Federn den Kupplungskolben
91 und -den Kupplungszylinder 95 in solche Richtungen zu bewegen suchen, daß die
Spalte zwischen dendaran befindlichen kegeligen Flächen und deri mit diesen zusammenwirkenden
kegeligen
Flächen am Bauteil 84 vergrößert und dadurch die entsprechenden Kupplungsschalen
100 und 104 ausgerückt werden. Druckflüssigkeit wirkt in den Kammern 111 und 112
auf den Kupplungskolben 91 und auf d-en ringfömigen Kolben 98 ein, um diese in Richtungen
zu zwingen, die den Richtungen; welche durch die Federn bedingt .sind, entgegengesetit
sind, so daß die jeweiligen Antriebsbaufeile zwischen d en kegeligen Flächen, mit
denen sie zusammenwirken, mitgenommen werden und,die Kupplungseinheit auf diese
Weise eingerückt wird. Flüssigkeit wird unter Druck jeweils den Kammern 111 Bund
112 über Durchlässe 113 und 114 im Bauteil 84 zugeführt, wobei .der Durchlaß 113
mit der Bohrung 115 eines Rohres 116 verbunden ist, wel--ches in einer axialen Bohrung
.der Abtriebswelle 83 angeordnet ist, und,der Durchlaß 114 mit einer ringförmigen
Aussparung 117 um das Rohr 116 in der Abtriebswelle herum verbunden ist. Die Bohrung
115 und die Aussparung 117 sind über Ausnehmungen 118 und 119 mit Durchlässen 121
und 122 im Gehäuse 123 des Getriebes verbunden, wobei .die Durchlässe mit einer
Flüssigkeitsdruck-Lieferquelle über Ventile; die denjenigen der F i g. 1 entsprechen,
in Verbindung stehen.