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Übersetzungsgetriebe für Kraftfahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich
auf ein Umlaufräderwechsel und -wendegetriebe mit auf der Welle lose drehbaren bzw.
mit einem äußeren, feststehenden Gehäuse kuppelbaren Trägern von Planetenräderpaaren,
welche in auf der Welle angebrachte Sonnenräder einfassen.
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Von bekannten Getrieben dieser Art unterscheidet sich das Getriebe
nach der Erfindung dadurch, daß die Träger der Planetenräderpaare sowie ein mit
dem ersten Sonnenrad verbundenes, auf der Welle lose drehbares Kupplungsglied auch
mit der Welle gekuppelt werden können, indem die die Träger sowie die Scheibe umfassenden
verschiebbaren Kupplungsscheiben mit für die auf der Welle festsitzenden Kupplungshälften
passenden Aussparungen versehen sind, wobei die inneren Räder der Planetenräderpaare
in ein gemeinsames Sonnenrad eingreifen, das auf der Welle lose drehbar angebracht
ist.
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Dies hat den Vorteil, daß durch wahlweises Kuppeln des ersten Sonnenrades
und der Planetenradträger die verschiedensten Geschwindigkeiten erzielt werden,
indem die feststehenden Planetenradträger bzw. die nicht in Wirksamkeit stehenden
Rädergetriebe die Geschwindigkeiten der wirksamen Rädergetriebe in eine andere Bewegungsgröße
bzw. Geschwindigkeit als Glied einer geometrischen Reihe umsetzen und weiterleiten.
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Man kann also durch verschiedene Schaltung bzw. Kupplung der Planetenradträger,
teils mit der Welle, teils mit dem festen Gehäuse, alle möglichen Geschwindigkeiten
sowohl in der einen als auch in der anderen Drehrichtung herausholen, ohne die eingeleitete
Drehrichtung zu ändern.
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Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
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Abb. i ist ein Längsschnitt.
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Abb. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B des ersten Ausführungsbeispielen.
Abb. 3 und 4 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel in derselben Darstellungsweise.
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Auf der treibenden Motorwelle i sind die Mitnehmerscheiben i2, 12,
, i2" ... fest aufgekeilt, so :daB diese ständig an der gleichbleibenden Drehbewegung
der Motorwelle teilnehmen. Die Sonnenräder 2, 5, 8 ... sitzen lose auf der Motorwelle
i, wovon das erste Sonnenrad :z mit dem Kupplungsglied ix fest verbunden ist, während
das letzte Sonnenrad 8 (Abb. x) bzw. 5 (Abb. 3) durch die Lagerhülse 18 mit der
anzutreibenden Welle 15 fest verbunden ist, welche im Lager 17 des Gehäuses 14 gelagert
ist. Die Motorwelle x ist im Gehäuselager 16 und in der Lagerhülse 18 gelagert.
Die Planetenradträger ii', ix" . . . sitzen ebenfalls lose auf der treibenden Welle
i und haben eine ähnliche Form wie das Kupplungsglied ii, welches ebenfalls lose
auf der treibenden Welle i sitzt und mit dem ersten Sonnenrad 2 ein Ganzes bildet.
Die Planetenradträger ii', ii" ... haben außen Lagerköpfe io', io" ..., in welchen
die Wellen g', g" ... der Planetenräderpaare 3-4, 6-7 ... beweglich gelagert
sind. Letztere sind auf den Wellen g', g" ... festgekeilt und umkreisen in bekannter
Weise die Sonnenräder 2, 5, 8 ....
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Das Kupplungsglied ii und die Umlaufräderträger ii', ii" ... sind
am äußeren Umfang schlittenförmig ausgebildet und dienen zugleich als Träger der
Kupplungsscheiben 13, i3', 13" . . .. Letztere haben Ausnehmungen 23, 23', 23" .
. . (Abb> i und 2), welche als Führungen für die schlittenförmigen Träger iz, zi',
ii" ... dienen, so daß die Kupplungsscheiben 13, i3', i3"' . . . undrehbar,
jedoch achsial verschiebbar auf ihren Trägern ii, ii', ii" ... angeordnet
sind.
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Die Mitnehmerscheiben 12, iz', Z2" . . . haben an ihrem äußeren Umfang
Aussparungen ig, ig', ig" , . ., in welche die inneren Klauen 20, 20', 2o" . . ,
der Kupplungsscheiben bei achsWer
Verschiebung eingreifen und ;somit
die Träger __, ii', ii" ... mit der Motorwelle:i kuppeln, so-daß in dieser Schaltstellung-das
erste Sonnenrad 2 und die Planetenräderpaare 3-4, '6=7 . . an der Bewegung der treibenden
Motorwelle z teilnehmen. Ebenso hat das feste Gehäuse 14 am inneren Umfang vorstehende
--Klauen 21, ?1 ', 21" ..., welche bei entgegengesetzter Verschiebung der Kupplungsscheiben
in deren A usnehmungen 22, 22', 22". . , . eingreifen und somit das erste
Sonnenrad 2 und die Planetenräderpaare 3-4, 6=7 -.. -sperren bzw. stillsetzen, wobei
die einzelnen Urnlaufrädergetriebe und das erste Sonnenrad unabhängig voneinander
geschaltet werden können.
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Die Rädergetriebe .arbeiten daher entweder als Umlaufrädergetriebe;
sobald, sie mit den Mitnehmerscheiben 12', 12" . . . 'gekuppelt werden,, oder als
gewöhnliche Stirnrädergetriebe zwecks Übersetzung der Geschwindigkeiten, sobald
sie im festen Gehäuse 14 stillgesetzt werden. Ebenso wird das erste Sonnenrad wechselweise
mit der Motorwelle gekuppelt oder stillgesetzt. . Durch wahlweise Schaltung der
Kupplungsscheiben können die verschicdensten Geschwindigkeiten oder selbst Umkehrungen
der getriebenen Welle erzielt werden.
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Die zwischen dem ersten Sonnenrad 2 und. dem. letzten Sonnenrad 8
(Abb. i und 2) liegenden Sonnenräder 5 . .. . sind .doppelt breit, so daß in diese
die inneren Planetenräder q., 6 zweier benachbarter Planetenräderpaare 3-4, 6-7
eingreifen. Durch: die gemeinsamen Sonnenräder g - . . werden die Umlaufrädergetriebe;
deren Zähl beliebig sein kann, fortlaufend in Eingriff gebracht, ,so daß bei wahlweiser
Schaltung -der Planetenräderpaare dieselben als Umlaufräder oder als feststehende
Stirnräder wechselweise. arbeiten können, wodurch auf der treibenden Welle
15 die verschiedensten. Geschwindigkeiten :erzielt werden, welche im. Verhältnis:
einer geometrischen Reihe zueinander stehen.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Abb. 3 und 4) fehlen dagegen die
doppelten Sonnenräder, wobei das :zweite Planetenrad 4 des einzigen Planetenräderpaares
3-4 unmittelbar mit dem letzten Sonnenrad 5 kämmt; welches durch die Lagerhülse
18 mit der anzutreibenden Welle. 15 in fester Verbindung steht. Das Getriebe gemäß
Abb. 3 und 4 ist daher nur für drei Geschwindigkeiten verwendbar.
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Die Schaltung der -einzelnen Getriebe .erfolgt in bekannter Weise
durch Schalthebel, welche auf der Zeichnung nicht dargestellt sind. Letztere. sind
mit achsial verschiebbaren Zangen 25, 25, 25" . . . versehen,, in deren.
Klauen die Kupplungsscheiben 13,13'; 13" . ..: geführt werden.
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Um beim Ein- und Ausrücken dieser Kupplungen gegebenenfalls auftretende
Stöße zu -vermeiden; können . dieselben - vorteilhaft als elastische Kupplungen
ausgebaut werden, unter Verwendung von' Gummi oder- Ledereinlagen. Auch können-
:besonders :geformte, federnde Klauen angewendet werden, deren Federn die Stöße
im Getriebe: in .sich aufnehmen. Außer den elastischen Kupplungen können auch Reibungskupplungen
u. dgl: Verwendung finden. Durch die Möglichkeit der Wahl solcher Kupp= hingen sowie
den ständigen Eingriff der Zahnräder beim Geschwindigkeitswechsel wird-, ein vollständig
geräuschloser Gang des Getriebes gewährleistet.
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Die Wirkungsweise -des neuen Zahnräderwechsel und -wendegetriebes
ist folgende: _ Sobald. alle Kupplungsscheiben 13,13', 13"
. . . mit dein
festen Gehäuse 14 gekuppelt sind, stehen die: Getriebe still, weil alle Mitnehmerscheiben
12, 12', iz" #... : leer laufen. Die Kupplungen-befinden: sich hierbei in Ausrückstellung
Durch Einrücken der ersten Kupplung, z3- in die Mitnehmerscheibe z2 wird.das.erste-
Sonnenrad 2 mit der Motorwelle gekuppelt, während alle: anderen Umläufrädergetriebe
noch. gesperrt sind. In dieser: Schaltstellung wird die Geschwindigkeit der Motorwelle
durch die als festgestellte: Stirnrädergetriebe:arbeitenden Umlaufrädergetriebe
entsprechend: übersetzt: und auf die anzutreibende Welle 15: -übertragen. . -Wenn
dagegen das erste Sonnenrad a- durch seine Kupplung 13 festgestellt und die nächste
Kupplung 13' mit der Mitnehmerscheibe: z2' gekuppelt wird; wälzen sich die Planetenräder
des eingeschalteten Umlaufrädergetriebes :auf dem festgestellten ersten Sonnenrad
2 ab,- und die Differenzgeschwindigkeit wird. -durch die folgenden, als Stirnräder
arbeitenden Getriebe auf. die. anzutreibende Welle übersetzt.. Sobald ein weiteres
Umlaufrädergetriebe: eingerückt d. h: mit-.der- Motorwelle gekuppelt wird, so addieren
- sich die 'Differenzgeschwindigkeiten der in Drehung versetzten Umläufrädergetriebe;
deren resultierende Geschwindigkeit noch durch die als Stirnrädergetriebe arbeitenden
Umlaufrädergetriebe auf die Welle .r5 übersetzt wird.
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Da die unmittelbare Ubersetzungsgeschwindigkeit, welche aus dem Stillsetzexi
des Umlaufrädergetriebes _ resultiert, - von -der Differenzgeschwindigkeit des in
Umlauf esetzten gleichen Getriebes verschieden ist, so, e,rgi$t dieser einfache
Wechsel der Kupplungsscheibe 13 -von: der Feststellung -. in die .Einrückstellung
zweiverschiedene Übersetzungsgeschwindigkeiterifür jedes Umlaufrädergetriebe. .
-Wenn marx als .»eis fr, die Azalff.dr Üher-3etzungsgeschwindigkeiten des Wechselgetriebes
nach einer, geometrischen Reihe die.Zahl 2 annimmt, welche dem obigen, zweimaligen
Ge-3chwindigkeitswechsel jedes- einzelnen. Umlaufrädergetriebes entspricht und -n
die Anzahl- der verwendeten Sonnenräder bezeichnet. .so, ergeben
::.sich
.die übersetzungsm6glichkeiten:.ü durch die Beziehung. -ü = 2n -1.
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::Ebenso müssen ,die: Abstufungen--In .den Zähnezahlen der ineinandergreifenden
ünd'aufeinanderfolgenden Ümlaufrädergetriebe je nach der Zunahme oder Abnahme der
zu erzielenden Geschwindigkeiten mit obiger Beziehung in Einklang stehen, wie aus
nachstehendem zahlenmäßigen Beispiel zu ersehen ist
.Hierbei nehmen die Geschwindigkeiten der ineinandergreifenden Umlaufrädergetriebe
ständig zu, da sich die Einzelgeschwindigkeiten addieren. Sobald die Anzahl der
ineinandergreifenden Einzelgetriebe erhöht wird, nehmen die Geschwindigkeiten im
obigen Pötenzverhältnis zu, so daß beispielsweise bei sieben Einzelgetrieben, die
ineinandergreifen, 127 verschiedene Geschwindigkeiten erzielt werden.
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Soll das Wechselgetriebe auch als Wendegetriebe arbeiten, wie es bei
Kraftfahrzeugen erforderlich ist, so müssen die Abstufungen in den Zähnezahlen der
ineinandergreifenden Umlaufrädergetriebe derart bemessen werden, daß die ersten
Getriebe addierend und die letzten Getriebe subtrahierend wirken, so daß das letzte
Sonnenrad 8 (Abb. i und 2) bei den Schaltstellungen für die Umkehrbewegungen zurückgedreht
wird.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Abb. i und 2 sind die Sonnenräder im
Verhältnis 4 : 6 : 5 abgestuft, so daß das letzte Sonnenrad 8 Zähne weniger hat
als das mittlere Sonnenrad 5. Daher arbeitet das erste Umlaufrädergetriebe 2-3-4-5
addierend und das letzte Getriebe 5-6-7-8 subtrahierend. zur eingeleiteten Drehgeschwindigkeit,
so daß hierdurch eine Umkehrbewegung der getriebenen Welle 15 erfolgt.
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Diese Abstufungen in den Zähnezahlen der Sonnenräder können ebensogut
die Planetenräder erhalten, da es bei den ineinandergreifenden Getrieben gleichgültig
ist, welche Räder innerhalb eines Einzelgetriebes die nach der geometrischen Reihe
2n- i abgestuften Zähnezahlen erhält, bei entsprechender Berücksichtigung des Drehsinnes-
der einzelnen Sonnenräder. Es würden dann einzelne Sonnenräder teils Rechts-, teils
Linksdrehung erhalten, und durch wahlweises Einrücken der betreffenden Kupplungen
kann nicht nur der zweifache Geschwiriäigkeitswechsel eines -jeden- einzelnen Getriebes
zu einer -Summe' von. GeschwindigkeitenimrSinne -der vorerwähnten.geöxnetrischen
Reihe ausgenutzt-werden, sondern es kann auch der doppelte' Geschwindigkeitswechsel
eines jeden Umlaufgetriebes -bei Zusammenwirken mehrerer solcher Getriebe durch
wahlweisen Richtungswechsel zu Differenzgeschwindigkeiten bzw. Umkehrbewegungen.,
mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen - zunutze gemacht werden.
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Da bei Kraftfahrzeugen zumeist drei Geschwindigkeiten genügen, so
wird für dieselben das Wechselgetriebe gemäß Abb. 3 und. 4 vorteilhafte Verwendung
finden, da hierbei nur zwei Schalthebel notwendig sind, um alle drei Geschwindigkeiten
zu schalten. .Ein Verschieben von- Zahnkränzen -ist hierbei vermieden, wodurch eine
besonders einfache Schaltungsweise gewährleistet wird. _ Durch Verwendung einer
größeren Anzahl von ineinandergreifenden Umlaufrädergetrieben gemäß Abb. i und a,
welche paarweise mit gemeinsamen @ Sonnenrädern 5 . . . kämmen, um beliebig viele
Übersetzungsverhältnisse. zu erzielen, -kann das neue Getriebe vorzugsweise bei
Transmissionen, Winden und besonders vorteilhaft für Werkzeugmaschinen jeder Art
Verwendung finden, wobei die Anzahl der ständig in Eingriff stehenden Zahnräder
auf das äußerste Minimum beschränkt wird.