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Umlaufräderwechsel- und -wendegetriebe. Die Erfindung bezieht sich
auf ein Umlaufräderwechsel- und -wendegetriebe mit selbsttätig sich einstellendem
Übersetzungsverhältnis mittels einer Hemmvorrichtung. Nach der Erfindung soll der
Widerstand der angetriebenen Welle auf eine in einem Gehäuse sitzende Feder einwirken,
durch deren Spannung oder Entspannung das Steuerglied der in bekannter Weise als
Zahnradpumpe ausgebildeten Hemmvorrichtung geschlossen wird. Ein weiteres Merkmal
der Erfindung besteht darin, daß das Federgehäuse auf einer Zwischenwelle befestigt
ist, die in ein Stirnrad endigt, und daß die angetriebene Welle mittels eines Doppelarmes
Um-Laufräder trägt, die einerseits in das Sonnenrad und anderseits in die Innenverzahnung
einer Trommel eingreifen, die mit dem eigentlichen Umlaufrädergetriebe in Verbindung
steht, so daß bei normaler Belastung das Stirnrad mit der Trommel starr verbunden
ist, während bei wachsender Belastung ein Drehmoment auftritt, welches die Feder
spannt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer Ausführungsform
beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i das Getriebe im Längsschnitt;
die Abb. 2, 3, q. und 5 stellen Querschnitte dar nach den Linien a-b, c-d,
e- f und g-h in Abb. 1, und Abb. 6 zeigt das Getriebe teilweise im Schnitt
nach den Linien i-k in der Pfeilrichtung der Abb. 2 gesehen.
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Die treibende Welle i wird durch eine Klauenkupplung 2 mit der Motorwelle
3 gekuppelt und trägt innenseits ein Stirnrad q:. Dieses treibt unter Zwischenschaltung
von Stirnrädern 5, 6 (Abb. 3) den Innenzahnkranz 7 einer Trommel 8.
Auf den
Wellen 5', 6' der Zahnräder 5, 6 sind die Förderzahnräder g (Abb. 2) von Zahnradölpumpen
g, io aufgekeilt. In diesen Pumpen wird das Öl in bekannter Weise durch die
Zahnräder g aus einem Kanal ix in einen Hemmkanal =2 gedrückt, von wo es über einen
Drosselhahn 13 in den Kanal ii zurückfließt. Die beiden Zahnradölpumpen g, io sind
diametral einander gegenüberliegend angeordnet und von einem Ringgehäuse io' umfaßt,
das durch einen mit Kugellagern 14 für die Wellen 5', 6' versehenen Deckel 15 abgedeckt
und mittels Bolzen 16 (Abb. 3 und 6) an einer Scheibe 17 befestigt ist, in welcher
in Kugellagern 18 die Wellen 5', 6' mit ihrem anderen Ende lagern. - Die Scheibe
17 weist eine Nabe 17' auf, mit welcher sie, um 6o' lose drehbar, auf einer mit
der Antriebswelle i gleichachsigen Welle ig sitzt. Diese ist in Kugellagern 2o drehbar
gelagert und endigt in ein Stirnrad 21, das mit Stirnrädern 22 (Abb. i und 5) k_
ämmt, die in Kugellagern 23 eines radialen Doppelarmes 24 laufen. Der Lagerarm 2q:
trägt die eigentliche angetriebene Welle 25 des Getriebes, die einerseits in den
Kugellagern 2o und anderseits in einem Kugellager 26 des Gehäuses läuft. Die Stirnräder
22 sind im Eingriff mit einem zweiten Innenzahnkranz 27 der Trommel B. Auf der Welle
ig sitzt fest ein Federgehäuse 28, in dem ein als Schneckenrad ausgebildeter Ring
29 eingesetzt ist, der durch eine Schnecke 30 gedreht werden kann. An dem
Ring 29 ist das eine Ende einer Spiralfeder 31 festgelegt, die mit ihrem anderen
Ende an der Nabe 17' der Scheibe 17 befestigt ist (s. Abb..4)
und
durch Drehen der Schnecke 3o auf das durch die Zugkraft des jeweiligen Motors gegebene
Maß gespannt werden kann. Das Federgehäuse 28 trägt in achsialer Richtung Bolzen
32 (Abb. 4 und 6), die durch Hebelarme 33 mit den Hahnküken 13 verbunden sind, ;o
daß beim Drehen des Federgehäuses 28 die Hähne geöffnet oder geschlossen werden.
Die Trommel 8 läuft mittels einer Nabe 8' auf Rollen 34 (Abb. i) und ist mit einer
Bremsvorrichtung versehen, durch welche sie vollkommen abgebremst werden kann. Die
Bremse besteht aus mehreren an dem Trommelumfang vorgesehenen Rillen 35, in welche
Bremsdaumen 36 eingreifen können. Diese sitzen auf Spindeln 37, die durch ein Gestänge
von Hand aus drehbar sind. An den Enden der Achsen 37 sind Sperrklinken 38
(Abb.2) aufgekeilt, die in einem Sperrzahnkranz 39 des Ringgehäuses io' der
Zahnradölpumpen g, io eingreifen.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende Die gespannte Spiralfeder
31 hat das Bestreben, die Hähne 13 stetig in Schließstellung zu halten. Hierbei
ist die Spannung der Feder 31 gleich jenem Drehmoment gesetzt, bei dem das Getriebe
von der höchsten Geschwindigkeitsstufe in die nächstniedere gehen soll.. Solange
dieses Drehmoment nicht .eintritt, bleiben die Hähne 13 geschlossen, wodurch das
im Kanal i2 der Pumpen angestaute Öl ,die Zahnräder und mithin die Zahnräder 5,
6 in der Drehung um ihre eigene Achse hemmt. Diese bilden dadurch ein starres Verbindungsglied
zwischen dem Stirnrad 4 und der Trommel B. Ferner bleibt bei diesem Belastungszustand
des Getriebes das Stirnrad 21 von der Reaktionswirkung der anzutreibenden Welle
25 unbeeinflußt, und ist daher durch die Stirnräder 22 mit der Trommelverzahnung
27 starr verbunden. Es werden demnach alle diese Zahnräder um die Trommelachse sich
drehen, wobei sie mit ihren Massen wie ein Schwungrad wirken. Die getriebene Welle
25 läuft jetzt mit dergleichen Drehzahl. wie die treibende Welle x. Dies entspricht
dein größten Übersetzungsverhältnis des Getriebes.
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Wächst die Belastung der getriebenen Welle 25 in dem Maße, daß an
dem Stirnrad 21 ein größeres Drehmoment auftritt, so wird durch dieses die Feder
31 mehr gespannt und das Federgehäuse 28 um einige Grad gegenüber der Scheibe 17
verdreht.
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Diese Verdrehung öffnet die Hähne 13 und steilt so den Kreislauf des
Öles wieder her. je größer die Verdrehung des Federgehäuses 28 gegenüber der Scheibe
17 ist, desto größer ist auch die Öffnung der Hähne 13. Sind :diese ganz offen,
so ist der Öldruck gänzlich aufgehoben, und die Zwischenräder 5, 6 können sich nunmehr
ungehemmt mit ihre eigene Achse, d. h. mit ihren Wellen 5`, fi' :drehen. In diesem
Falle haben die Zahnräder 6 das Bestreben, samt ihrer Lagerung sich entgegengesetzt
der Drehrichtung des Motors um die Welle ig zu bewegen bzw, sich auf dem Zahnkranz
7 der Trommel 8 abzuwälzen. In dieser Bewegung werden sie aber durch das Gesperre
38, 39 gehindert und müssen nun die vom Zahnrad 4 aufgenommene Arbeit auf
den Zahnkranz 7 übertragen. Die nunmehr durch die Zwischenräder 5, 6 bewegte Trommel
8 treibt die Zwischenräder 22, die sich auf dem Zahnrad 21 abwälzen, wobei die Welle
25 mit der kleinsten Geschwindigkeit angetrieben wird. Bei dieser Geschwindigkeitsstufe
wird das Zahnrad 21 durch das Gesperre 38, 39 verhindert, daß es durch die
Zahnräder 22 eine Drehung erfährt.
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Die Drehbewegung der Zahnräder 5, 6 um die Getriebewelle würde beim
Einschalten der größten Übersetzung in Richtung des Pfeiles g, (Abb. 2) stattfinden,
wird aber durch das Gesperre 38, 39 gehindert; wäre dies nicht der Fall,
so wäre Freilauf. Bei jeder höheren Geschwindigkeitsstufe findet die Drehbewegung
in Richtung des Pfeiles x (Abb. 2) statt.
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Sobald nun das zwischen dem Zahnrad?,:[ und der Scheibe 17 auftretende
Reaktionsmoment, welches früher die Feder 31 weiter gespannt hatte, an Größe abnimmt,
entspannt sich die Feder 31 auf ihren tusprünglichen Grad, und dies um so mehr,
je kleiner die Beanspruchung des Getriebes wird. Durch das Entspannen der Feder
31 und die sich daraus ergebende Verdrehung des Federgehäuses 28 gegenüber der Scheibe
17 werden die Hähne ig immer mehr und mehr geschlossen, der Ölkreislauf gehemmt
ünd die Zahnräder 5, .6 wieder teilweise in der Drehung um die Getriebeachse mitgenommen,
wodurch eine immer höhere Geschwindigkeitsstufe erreicht wird.
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Um sich ein Bild der Wirkung des Getriebes zu geben, seien im folgenden
drei besonders kennzeichnende Phasen der Arbeitsweise herausgegriffen, wie folgt:
i. Treibende Welle 3 und getriebene Welle 25 laufen mit derselben Umlaufzahl (kein
Übersetzungsverhältnis).
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2. Zwischen treibender und getriebener Welle ist das größtmögliche
Übersetzungsverhältnis, wie es der Anordnung zugrunde liegt, eingeschaltet (kleinste
Geschwindigkeitsstufe').
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3. Der Zustand des Getriebes zwischen, der grmßten und kleinsten Übersetzung.
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Zu i. Die höchste Geschwindigkeitsstufe, der unmittelbare Eingriff.
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Bei dieser Phase sind die Zahnräder 5 und b dadurch, daß das Steuerglied
13 abgesperrt ist, in der Drehung um ihre eigene Achse gehindert und müssen sich
deshalb, da sie sich aufeinander nicht abwälzen können, -die Getriebehauptweile
im Sinne der Drehrichtung des Motors bewegen (vgl. Pfeil w). Bei: dieser Phase istdie
Feder
im Federgehäuse nicht zusammengedrückt, da das Drehmoment, auf welches sie eingestellt
ist, noch nicht überschritten wurde.
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Zu 2. Die Phase, bei der zwischen treibender Welle und getriebener
Welle das größte der Anordnung zugrunde liegende Übersetzungsverhältnis eingestellt
ist. Bei dieser Phase ist das Sperrglied 13 geöffnet, die Räder 5 und 6 können sich
um ihre Achse abwälzen. Das Gesperre 38 ist im Eingriff, wodurch die Lagerung (die
Scheibe 17) der Räder 5 und 6 im Raume festgehalten wird und diese nunmehr als Zwischenräder
wirken müssen.
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Die Feder im Federgehäuse 28 ist jetzt vollständig gespännt und hält
dadurch das Absperrglied offen. Das Zahnrad 2i der hinteren Zahnrädergruppe wird
auch durch das Gesperre 38 im Raum festgehalten und kann deshalb keine Bewegung
ausführen, wodurch die beiden Zahnräder 22 gezwungen werden, sich auf dem Zahnrad
21 abzuwälzen.
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Zu 3. Nimmt der Widerstand ab, so entspannt sich die Feder im Federgehäuse
28, wirkt dadurch auf das Steuerglied 13o durch welches die Zahnräder in der Drehung
um ihre Achse gehemmt werden, und diese müssen sich nun außer um ihre eigene Achse
auch um die Hauptwelle des Getriebes bewegen. Je mehr nun der Widerstand der getriebenen
Welle abnimmt, desto mehr werden die Zahnräder 5 und 6 in ihrer Bewegung um die
eigene Achse gehemmt und um so mehr drehen sie sich um die Hauptwelle des Getriebes,
bis wieder das kleinste Übersetzungsverhältnis hergestellt ist, -d. h. die treibende
und die getriebene Welle laufen mit derselben Umlaufzahl.
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Die Umsteuerung, d. h. der Rücklauf des Getriebes, erfolgt durch Abbremsen
der Trommel 8 mittels der Rillenbremse 35, 36. Ist dies geschehen, so wälzen sich
die vom Zahnrad 4 getriebenen Zwischenräder 5, 6 entgegengesetzt der Drehrichtung
w der treibenden Welle i (d. h. in Richtung des Pfeiles z) an dem Zahnkranz 7 ab,
wobei die Scheibe 17 und durch die Spiralfeder 31 das Federgehäuse 28 sowie die
Welle =g mit dem Zahnrad 21 mitgenommen werden. Beim Umlauf dieses Zahnrades wälzen
sich die Zwischenräder 22 am Zahnkranz 27 ab und erteilen der angetriebenen Welle
25 eine der treibenden Welle i gleiche Drehung.
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Es bleibt noch zu erwähnen, daß statt der Zahnräderölpumpe auch eine
andere Hemmvorrichtung, beispielsweise eine Reibungshemmung Anwendung finden kann.
Ferner können statt der Hähne 13 Ventile oder Schieber treten. Auch kann die Anzahl
der Zwischenrädergruppen beliebig gewählt werden.
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Das Getriebe eignet sich insbesondere für den Antrieb von Maschinen
mit stark wechselnder Belastung der angetriebenen Welle, so bei Kraftwagen, Kranen
u. dgl.