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Geschwindigkeitswechsel.getriebe mit mehrstufigen Planetenrädern und
Freilauf. Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, bei welchem
die verschiedenen Geschwindigkeiten ohne Stöße eingeschaltet werden können, so daß
der Übergang von einer Geschwindigkeit zu der nächst höheren allmählig erfolgen
kann. Das Getriebe unterscheidet sich von bekannten Wechselgetrieben hauptsächlich
dadurch, daß; obwohl nicht nachgiebige Kupplungen in dem Getriebe zur Herstellung
der für die verschiedenen Geschwindigkeiten notwendigen Schaltungen vorgesehen sind,
bei jeder eingeschalteten Gesch-vindigkeit ein freies Laufen des Getriebes möglich
wird. Hierdurch kann erreicht werden, daß man das anzutreibende Glied allmählich
mit dem für die gewünschte Geschwindigkeit geschalteten, sich drehenden Getriebe
durch eine Reibungskupplung kuppelt. Diese Reibungskupplung ist der Erfindung gemäß
als eine Bremseinrichtung ausgebildet, die eine an sich frei drehbar angeordnete
Kupplungshülse für das Planetengetriebe feststellen kann und durch ein Daumengetriebe
in Tätigkeit gesetzt -wird, das in eine solche Abhängigkeit von der Schaltvorrichtung
für die verschiedenen Ge= schwindigkeiten gebracht ist, daß -nährend des Einrückens
der Getriebekupplungen keine Bremswirkung durch die Reibungskupplung eintritt und
diese erst nach erfolgtem Einrücken hervorgerufen werden kann. Das Daumengetriebe
für die Bremseinrichtung ist mit der Vorrichtung zur Schaltung der Getrieberäder
vereinigt, so daß- beide nur zusammen verstellt werden können und zu ihrer Bewegung
nur ein einziges Hebelwerk gebraucht wird.
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In den Zeichnungen veranschaulicht beispielsweise Fig. i teilweise
einen Längsschnitt und teilweise eine Ansicht eines drei Geschwindigkeiten ermöglichenden
Getriebes für ein Zweirad, Fig. 2 zeigt eine Endansicht des Getriebes nach Fig.
i, während Fig. 3 die Bremse oder Reibungskupplung darstellt, von dem linken Ende
der Fig. i aus gesehen. Fig. 4. veranschaulicht die Bremsvorrichtung ähnlich wie
in Fig.3 nach Abnahme des Bremsringes: Fig. 5 zeigt im Schnitt den in Fig. ,4 veranschaulichten
Maschinenteil, während Fig.6 diesen '.Maschinenteil von der Rückseite aus darstellt.
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Dem dargestellten Ausführungsbeispiele gemäß ist das Antriebsrad i
finit Innenverzahnungen versehen. Auf der Nabe dieses Rades sitzt die Scheibe 2,
welche als Kettenrad ausgebildet sein kann. Die Scheibe 2 kann finit dem Rad i durch
eine geeignete Reibungskupplung verbunden sein, damit, -wenn der Drehung des Rades
i ein allzu großer Widerstand entgegengesetzt wird, an dieser Stelle ein Gleiten
stattfinden kann.
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Das Rad i ist auf der feststelzenden Achse 6
durch
ein Kugellager 15 gelagert, dessen Lagerring 16 in die Nabe des Rades i eingeschraubt
ist.
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Der Ring 16 ist am Außenumfang mit Zähnen versehen, in die Sperrzähne
eines Kupplungsringes 17 eingreifen können, der an beiden Stirnflächen mit Sperrzähnen
versehen ist, so daß ein Mitnehmen des Lagerringes 16 nur bei der Drehung des Ringes
17 in einer Richtung stattfindet. Die Zähne dieses Ringes 17
stehen
mit den Zähnen eines Kettenrades 18 in Eingriff, welches sowohl zum Anfahren mit
Hilfe der Pedale, als auch zum Anlassen des Motors Verwendung findet und durch eine
andere geeignete Scheibe ersetzt werden könnte. Die Achse des Getriebes trägt an
der Antriebsseite, also links Fig. i, einen Konus i9, der als Lagerkörper für das
Kugellager des angetriebenen Gliedes.23 ausgebildet ist.
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Das angetriebene Glied 23, das gehäuseartig das Getriebe iungibt und
mit Flanschen zur Anbringung der Radspeichen versehen ist, ist als Träger für die
Planetenradkörper 4 ausgebildet und besitzt zu diesem Zweck Zapfen 24. Auf je einem
Zapfen 24 ist das eine Ende eines Planetenrades 4 unter Vermittlung eines inneren
Kugellagers 25 gelagert. Letzteres ist so ausgebildet, daß bei Abnahme der Planetenradkörper
4 die Kugeln nicht herausfallen können.. Die Planetenradkörper 4 besitzen an dem
Antriebsende des Getriebes den größten Durchmesser und sind hier mit den Zahnkränzen
26 ausgestattet, die in den Innenzahnkranz i eingreifen. Außerdem sind die Planetenradkörper
4 noch mit den Zahnradkränzen 35, 33 und einem Zapfen 32 versehen, der einen Lagerhals
bildet. Letzterer wird von dem äußeren Kugellager 3o umgeben, das in einer Scheibe
29 untergebracht ist. Die Scheibe 29 ist fest mit dem angetriebenen Glied 23 vereinigt
und wird von der Achse 6 bzw. der auf dieser lose sitzenden Hülse 39 unter Vermittlung
des Kugellagers 3i, 4 1 getragen.
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Der Zahnkranz 33 eines jeden Planetenradkörpers 4 dient zur Übertragung
der niedrigsten Geschwindigkeit und greift zu diesem Zweck in die Zähne des Sonnenrades
40, das lose auf der Hülse 39 sitzt. Die mittlere Geschwindigkeit wird durch den
zwischen den Zahnkränzen 26, 33 der Planetenradkörper angeordneten Zahnkranz 35
vermittelt, der breite Zähne hat und mit dem schmale Zähne besitzenden Sonnenrad
36 ständig in Eingriff steht. Das verschiebbar auf der Getriebeachse 6 sitzende
Sonnenrad 36 besitzt an beiden Enden Kupplungsklauen 37, 38, von denen die Klauen
37 in Eingriff mit Klauen an dem Lagerring 7 des angetriebenen Gliedes 23 und die
Klauen 38 in Eingriff mit den an der Hülse 39 vorgesehenen Kupplungsklauen
5 gebracht werden können. Das Rad 36 kann auch eine Mittelstellung- einnehmen,
in der es weder mit 7 noch mit 39 gekuppelt ist. Die Verstellung des Rades 36 kann
durch eine in der Zeichnung flicht dargestellte Gleitstange erfolgen, die in einer
Längsrille .der Achse 6 angeordnet ist und mit einem Ansatz 3 in eine entsprechende
Aussparung des Zahnrades 36 eingreift. In einer konzentrischen Aussparung des Sonnenrades
40 ist ein Ring 34 drehbar und achsial verschiebbar gelagert, der einerseits mit
Sperrzähnen io, anderseits mit entgegengesetzt gerichteten Sperrzähnen ii ausgestattet
ist. Die Zähne io können im Innern des Rades 40 mit entsprechenden Zähnen des Rades
4o bei Drehung in der einen Richtung in Eingriff kommen, während sie über letztere
Zähne weggleiten, wenn die Drehung in der anderen Richtung erfolgt. Die Zähne i
i stehen mit Zähnen 13 der frei auf der Achse 6 drehbaren Hülse 39 in Eingriff.
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Am rechten Ende der Hülse 39 sind Kupplungsklauen 12, angebracht,
die in entsprechende Klauen an der Bremstrommel 4:2 ständig greifen; letztere wird
auf der Hülse 39 durch eine Scheibe 43 gehalten. Außerhalb des Bereiches der Hülse
39 sitzt auf der Achse 6 eine Scheibe 44, die am Gestell des Fahrrades befestigt
ist. Die Nabe der Scheibe 44 trägt eine drehbare Daumenscheibe 45, deren Daumenflächen
45a, 45b, 45° auf einen Doppelhebel 46 einwirken. Letzterer ist in Böcken 6 i an
der Scheibe 44 (Fig 2) gelagert und ragt mit dem einen Arm vor das Außenende der
Achse 6, aus welcher die mit dem Sonnenrade 36 verbundene Stange vorsteht. Diese
Stange ist mit einem Ansatz ausgestattet, welcher in das Gabelende des Hebels 46
eingreift oder in anderer Weise mit diesem verbunden ist. Der Hebel 46 kann die
erwähnte Stange vor- und rückwärts oder auch nur in der einen Richtung der Wirkung
einer -Feder entgegen verschieben. Daumenflächen 47, 22 der Scheibe 45 wirken auf
einen zweiten Hebel 48 ein, der an der Scheibe 44 durch Zapfen 6o angelenkt ist
und sich mit zwei Nasen 49, 5o an die Daumenscheibe 45 anlegt. Der Zapfen 6o des
Hebels 48 ist mit Daumen 62 ausgestattet (Fig. 3), der einen auf dem Flansch 52
der Scheibe 44 sitzenden und sich gegen die Bremstrommel 42 anlegenden Spreizring
5 i bei Schwingung des Hebels 48 gegen die Trommel 42 drücken kann.
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Damit das Getriebe die Stellung gemäß Fig. i einnehmen kann, in der
die Kupplungsklauen 37 mit dem Lagerring 7 und somit auch-mit dem angetriebenen
Glied=23 in Eingriff stehen, mußte_ das Sonnenrad 36 ganz nach links geschoben
werden, was bei Drehung der Daumenscheibe 45 mittels des Hebels 63 und einer geeigneten
=Schaltvorrichtung
vom Führersitz aus durch die Fläche 45' geschieht.
Bei der Stellung der Teile gemäß Fig. 2 müßte die Scheibe 45 zwecks Verschiebung
des Rades 36 ganz nach links etwa um 9o° in der Pfeilrichtung X gedreht werden,
damit die Daumenfläche 45a den Hebel 46 einwärts schwingen kann. Nach Ausführung
dieser Drehung wirkt weder der Daumen 47 auf die Nase 49 noch der Daumen 22 auf
die Nase 5o ein, so daß auch der Spreizring 51
nicht gegen die Trommel 42
gedrückt wird und diese also auch nicht festgestellt ist. Infolgedessen ist auch
die Hülse 39 frei. Wird dann das antreibende Rad i durch das Kettenrad 2 oder durch
das Anlaßgetriebe 18 in Umdrehung gesetzt, so nimmt der Zahnkranz i die Planetenräder
26 mit und da das in ständigem Eingriff mit dem Zahnkranz 35 sich befindende Sonnenrad
36 durch die Klauen 37 mit dem Lagerring 7 und somit auch mit dem Glied 23 gekuppelt
ist, so wird letzterer mit der -höchsten Geschwindigkeit angetrieben. Hierbei nimmt
der Zahnkranz 33 das Sonnenrad 40 frei laufend mit, da die Hülse 39 frei ist und
somit auch deren Zähne nicht den Ring 34 sperren.
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Sobald die Daumenscheibe 45 in die Stellung Fig. 2 gedreht wird, in
der die Daumenfläche 45b den Hebel 46 und somit das Sonnenrad 36 in die mittlere
Stellung verschoben hat, in der also weder- die Kupplungen 37, 7 noch die Kupplungen
38, 5 in Eingriff stehen, findet Freilauf statt. Wenn aber dann die Scheibe 45 so
weiter gedreht wird (entgegen der Pfeilrichtung X), daß die Nase 22 den Hebel48
nach außen drückt, dann wird die Bremse 51 angezogen und dadurch die Hülse 39 festgestellt.
Infolgedessen wird auch durch die Zähne 13, i i der Ring 34 und durch dessen Zähne
io das Sonnenrad 40 festgehalten, was zur Folge hat, daß der durch die Zahnkränze
1, 26 angetriebene Planetenradkörper sich nur auf dem Rad 4o abwälzen kann und somit
wird der Planetenradträger 23 nur mit der kleinsten Geschwindigkeit in Umdrehung
gesetzt.
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Die Daumenfläche 45b ist lang genug, um ohne das Sonnenrad.36 zu verstellen,
die erwähnte Drehung der Scheibe 45 in dem Sinne zu gestatten, daß die Bremse nicht
fest angezogen wird, damit sich Hülse 39 und Rad 4o drehen können. In dieser Stellung
wäre das freie Laufen des Getriebes möglich ohne das Glied 23 mitzunehmen.
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Wird die Daumenscheibe 45 aus der Stellung Fig. 2 in der Pfeilrichtung
X so- gedreht, daß die Daumenfläche 45a auf den Hebel 46 einwirkt, so wird das Sonnenrad
36 ganz nach rechts verschoben, so daß die Kupplungsklauen 38 mit den Klauen 5 gekuppelt
werden. Nachdem diese-. Kupplung bewirkt wurde, wird bei Weiterdrehung der Scheibe
45 die Daumenfläche 47 so auf die Nase 49 des Hebels 48 einwirken, daß die Bremse
5 i angezogen und somit die Hülse 39 festgestellt wird. Infolgedessen steht auch
das Sonnenrad 36 still und da dann das Sonnenrad 40 vermöge des Ringes 34 gleiten
kann, wird somit der Planetenradträger 23 mit verminderter, d. h. der mittleren
Geschwindigkeit angetrieben. Auch die Daumenfläche 45c ist groß genug, um eine solche
Verschiebung der Scheibe 45 zu gestatten, däß der Daumen 47 die Bremse nicht fest
anzieht, und daß dann vermöge des Ringes 34 ein Freilauf stattfinden kann.
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Bei -der weiteren Drehung der Scheibe 45 in der Pfeilrichtung gelangt
die Daumenfläche 47 an der Nase 49 vorbei, wodurch der Hebel 48 freigegeben und
somit die Bremseinrichtung ausgelöst wird. Es kommt schließlich bei Weiterdrehung
die Daumenfläche 45' zur Wirkung auf den Hebel 46, wodurch, wie oben erwähnt, die
höchste Geschwindigkeit eingeschaltet wird. Dreht man die Scheibe 45 weit genug
in der Pfeilrichtung X, so daß die Daumenfläche 47 gegen die Nase 5o des Hebels
48 stößt, so kann hierdurch wiederum die Bremseinrichtung in Wirkung gebracht werden.
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Die Anordnung der Daumenflächen 45a, 45b, 45c im Verhältnis zu den
Daumen 47, 22 ist so getroffen, daß die Kupplungen eingerückt sein können, ohne
daß die Bremstrommel festgestellt ist und dadurch wird es möglich, die Maschine
anzulassen, d. h. das Getriebe in Umdrehung zu versetzen, nachdem das Sonnenrad
36 für die gewünschte Geschwindigkeit eingestellt wurde, ohne daß hierbei schon
der anzutreibende Körper 23 mitgenommen wurde. Wird dann die Bremse angezogen und
dadurch die Hülse 39 allmählich festgestellt, so findet erst dadurch die Übertragung
der Drehung des Getriebes auf das anzutreibende Glied 23 statt. Anstatt daß die
Daumenscheibe 45 konzentrisch zum Körper 44 ist, könnte sie auch exzentrisch angebracht
sein, wodurch eine direkte Betätigung der auf das Rad 36 einwirkenden Stange möglich
wäre. Anstatt daß man die Daumenscheibe 45 drehbar macht, könnte sie auch verschiebbar
sein, und dann würde man sie an einem geeigneten Träger an dem Körper 44 oder an
einem anderen Maschinenteil anbringen.
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An Stelle des Spreizringes 51 könnte man auch zusammenziehbare Bremsbänder
oder eine andere geeignete Bremseinrichtung verwenden, in welchem Fall dann natürlich
die Hebel- und Daümenscheibenanordnung entsprechend geändert werden müßte. Wenn
man das Sonnenrad 4o und die selbsttätige Gleitkupplung 34 wegläßt, würde man ein
Getriebe
für zwei Geschwindigkeiten erhalten. Um ein Getriebe für
vier Geschwindigkeiten zu bekommen, brauchte man nur noch ein weiteres Sonnenrad
mit automatischer Gleitkupplung anzubringen, wobei man jedoch natürlich auch noch
die sonstigen für dieses Sonnenrad benötigten Planetenräder anbringen müßte. Bei
einem solchen Getriebe wären dann also zwei Sonnenräder mit automatischen Kupplungen
vorgesehen, welche einen Freilauf in einer Richtung ermöglichen. Eine dieser automatischen
Kupplungen ist dann mit Vorkehrungen ausgestattet, welche es ermöglichen, daß das
Rad in beiden Richtungen freiläuft. Bei manchen Getriebekonstruktionen für drei
Geschwindigkeiten kann es wünschenswert sein, das anzutreibende Glied 23, welches
die Nabe eines Fahrrades sein kann, am Antriebsende durch ein Rohr o. dgl. zu tragen,
welches sich einwärts erstreckt und einen starren Teil der scheibenartigen Wandung
bildet, die mit dem Lager am anderen Ende der Nabe vorgesehen ist, so daß das Antriebsende
der Nabe nicht direkt, sondern unter Vermittlung dieses Rohres getragen wird, welches
mit der Scheibe verbunden, in der Nabe angeordnet ist. In diesem Fall ist das Rohr
mit Löchern versehen, um die Getrieberäder einstellen zu können und ferner besitzt
es an dem Antriebsende der Nabe einen Lagerkonus, der zusammen mit dem Lagerkörper
an der Achse des Getriebes das Kugellager umschließt.