DE508943C - Selbsttaetiges Wechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Wechselgetriebe zwischen einer treibenden und einer getriebenen Welle, bei welchen die Kraft zwischen diesen Wellen unter Zuhilfenähme von Elementen übertragen wird, die abwechselnd positive und negative Drehmomente erzeugen.

Die Erfindung ist insbesondere bei Automobilen oder anderen Kraftfahrzeugen verwendbar, wo sie große Vorteile in bezug auf die Bedienung des Wagens bietet, die es unter anderem dem Fahrer gestatten, seine volle Aufmerksamkeit allein auf die Umgebung zu richten, weil die sonst vorzunehmenden Schaltungen und das Bremsen des Wagens gemäß der Erfindung derart vereinfacht werden, daß sie kaum noch irgendwelcher besonderen Aufmerksamkeit bedürfen. Die Erfindung ermöglicht es, das Fahrzeug zu jeder Zeit vom Motor entkuppelt und umgekehrt den Motor im Leerlauf, vom stillstehenden Fahrzeug entkuppelt, laufen zu lassen, ohne daß besondere Einrichtungen hierfür, wie beispielsweise Reibungskupplungen o. dgl., erforderlich werden.

Außerdem wird durch die Erfindung der Motor mit der getriebenen Welle selbsttätig unmittelbar gekuppelt, sobald die Kraft des Motors für den unmittelbaren Antrieb des Fahrzeuges ausreicht. Das Getriebe gemäß der Erfindung ist ferner derart eingerichtet, daß es einen allmählichen und langsamen Rückwärtsgang des Fahrzeuges ermöglicht.

Außer für Kraftfahrzeuge kann die Erfindung überall Verwendung finden, wo mit einem Wechselgetriebe der eingangs erwähnten Art gearbeitet wird.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende selbsttätige Wechselgetriebe mit umlaufenden oder schwingenden exzentrischen Massen, deren abwechselnd positive oder negative Drehmomente mittels Freilaufgesperre eine fortlaufende Drehbewegung auf die getriebene Welle übertragen, kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß zwei Paare von in entgegengesetztem Drehsinn wirksamen Freilaufgesperren angeordnet sind, die abwechselnd durch eine gemeinsame Umsteuervorrichtung derart geschaltet werden können, daß entweder die positiven Drehmomente von der getriebenen Welle und die negativen von einem feststehenden Teil oder umgekehrt aufgenommen werden. Weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Auf den beiliegenden Zeichnungen sind einige Ausführungsformen eines Wechselgetriebes gemäß der Erfindung veranschaulicht. Abb. ι zeigt eine in axialer Richtung gesehene Ansicht auf eine Getriebeausführungsform und Abb. 2 den hierzu gehörigen

axialen Schnitt. Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der Abb. 2. Abb. 4 ist ein axialer Schnitt eines Wechselgetriebes, gemäß einer veränderten Ausführungsform. Abb. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie 8-8 der Abb. 4, und zwar von links gesehen. Abb. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie 9-9 der Abb. 4, von links gesehen. Abb. 7 ist ein Querschnitt längs der Linie 10-10 der Abb. 4, von rechts gesehen und Abb. 8 ist ein Querschnitt längs der Linie 11-11 der Abb. 4, und zwar auch von rechts gesehen. Abb. 9 zeigt im Querschnitt eine Einzelheit (Sperrvorrichtung) in größerem Maßstab. Abb. 10 ist ein axialer Schnitt eines Wechselgetriebes gemäß einer weiteren Ausführungsform. Abb. Ii ist ein Querschnitt nach der Linie 14-14 der Abb. 10, von rechts gesehen. Abb. 12 ist ein axialer Schnitt in größerem Maßstäbe der in Abb. 11 gezeigten Sperrvorrichtung. Abb. 13 ist ein Querschnitt in einem noch größeren Maßstäbe längs der Linie 16-16 der Abb. 12. Abb. 14 ist ein Querschnitt längs der Linie 17-17 der Abb. 12. Abb. 15 ist ein Querschnitt längs der Linie 18-18 der Abb. 16 eines Rollenhalters der Sperrvorrichtung, und Abb. 16 ist eine Seitenansicht davon. Abb. 17 ist eine Seitenansicht einer Einstellhülse für den Rollenhalter, und Abb. 18 ist eine Endansicht davon. Abb. 19 ist ein Schnitt eines Bruchstückes längs der abgesetzten Linie 22-22 der Abb. 20, und Abb. 20 zeigt in ihrem oberen Teil einen Querschnitt längs der abgesetzten Linie 23-23 und in ihrem unteren Teil einen Querschnitt längs der Linie 23-23 der Abb. 19.

Der Grundgedanke der Erfindung wird zuerst unter Bezugnahme auf die Abb. 1 bis 3 erläutert.

ι bezeichnet die treibende Welle des Getriebes, z. B. die Motorwelle eines Automobiles, und 2 bezeichnet ein -hohles Schwungrad, das auf dieser Welle befestigt ist. In dem Schwungrad sind drei Planetenräder 3 angeordnet, die durch Kugellager 4 von mit dem Schwungrad 2 verbundenen Zapfen 5 getragen werden, welche somit an der Umdrehung des Schwungrades teilnehmen. Zentrisch zum Schwungrad 2 ist ein durch geeignete Lageranordnungen getragenes Zentralrad 6 angeordnet. Die an den Planetenrädern 3 exzentrisch angeordneten Gewichte 7 nehmen am Umlauf des Schwungrades teil, und sie können sich außerdem um die Achsen der Planetenräder drehen, zu welchem Zwecke die Gewichte axial unterteilt sind, so daß sie auch bei gegenseitiger Überdeckung aneinander vorbeischlagen können. Wenn das Zentralrad 6 festgehalten wird, laufen die Planetenräder um das Rad 6 um, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch das Verhältnis von dem Durchmesser der Planetenräder zu dem des Zentralrades 6 gegeben ist. Wenn das Zentralrad zum Umlaufen in der einen oder anderen Richtung gebracht wird, so wird die Umlaufgeschwindigkeit der Planetenräder 3 entsprechend herabgesetzt bzw. erhöht. Die Schwerpunkte der Schwunggewichte beschreiben verlängerte Epizykloiden, denen zufolge die Gewichte Schleuderkräfte erzeugen, die stets rechtwinklig zur Kurventangente gerichtet sind.

Wenn die Planetenräder 3 und die exzentrisch angebrachten Gewichte 7 um das Zentralrad 6 umlaufen, erteilen die Planetenräder zufolge der erwähnten Schleudergewichte dem Rad 6 abwechselnd positive und negative Drehmomente. Eine äußere Hülse 8 einer Sperrvorrichtung, die unten näher beschrieben wird, ist fest mit dem Zentralrad 6 verbunden und wird somit abwechselnd positiven und negativen Drehmomenten ausgesetzt, die, wie weiter unten näher beschrieben wird, durch die erwähnten Sperrvorrichtungen der getriebenen Welle 9 eine Drehbewegung erteilen.

Es ist zu bemerken, daß, je nachdem die Drehgeschwindigkeit des Zentralrades vom Stillstand an aufwärts steigt, die einwärts gerichtete Kurvenbahn der Schwünggewichte in solcher Weise verändert wird, daß dieselbe, nachdem sie beim Stillstand (gleicher Raddurchmesser vorausgesetzt) eine halbe Drehung gebildet hat, bei halber Geschwindigkeit des Zentralrades eine ganze Drehung bildet und schließlich, wenn das Zentralrad mit derselben Geschwindigkeit wie das Planetensystem umläuft und wenn also ein synchroner Umlauf stattfindet, in eine kreisrunde Bahn übergeht, die konzentrisch mit der Achse des Planetensystems verläuft, wobei die Schwunggewichte dem jeweiligen Widerstandsmoment entsprechend beliebige Lagen zwischen den beiden Grenzlagen einnehmen.

Wenn die Schleuderkraft der Schwunggewichte dem gerade vorhandenen Belastungsmoment entspricht, hört die Drehbewegung der Planetenräder um das Zentralrad und um ihre eigenen Achsen auf, und das Getriebe wirkt als eine direkte Kupplung zwischen der treibenden Welle 1 und der getriebenen Welle 9.

In Abb. 2 bezeichnet 8 eine äußere Sperrhülse, welche das Zentralrad 6 trägt. Innerhalb der Hülse 8 sind zwei Sperrhülsen 10 und 11 angebracht, von denen die Hülse 10, die auch in Abb. 3 gezeigt ist, mit der getriebenen Welle 9 und die Hülse 11 mit einem äußeren feststehenden Gestell oder Gehäuse 12 iao fest verbunden ist. Zwischen den äußeren und inneren Hülsen 8 bzw. 10 und 11 sind vier

Gruppen von kegeligen Sperrollen 13, 14 bzw. 15, 16 vorgesehen, die in Taschen oder Aussparungen in den inneren Hülsen 10 und 11 liegen und durch Federn 17 in diesen Aussparungen, wie dies aus Abb. 3 ersichtlich ist, beeinflußt werden. Die Gruppen von Rollen 13 und 14 sind für Vorwärtsgang bestimmt und wirken mit entgegengesetzt gerichteten, geneigten Flächen in den Hülsen 11 und 10 zusammen, so daß, wenn ein positives Drehmoment dem Zentralrad 6, d. h. der gemeinsamen äußeren Hülse 8, erteilt wird, dieses Drehmoment auf die getriebene Welle durch die Gruppe von Rollen 14 und die innere Sperrhülse 10 übertragen wird, während die negativen Drehmomente von dem Gestell 12 durch c'ie Gruppe von Rollen 13 und die feststehende Sperrhülse 11 aufgenommen werden. Die bpitzen der Kegel der beiden anderen für Rückwärtsgang vorgesehenen Rollengruppen 15 und 16 sind nach links gekehrt, und die Rollen wirken in einander entgegengesetzten peripherischen Richtungen, wobei die Einstellung des Getriebes für entweder Vorwärtsgang oder Rückwärtsgang durch axiale Verschiebung der gemeinsamen äußeren Sperrhülse 8 erfolgt. Die Hülse 8 ist in Abb. 2 in einer mittleren, unwirksamen Lage gezeigt, in der sie mit keiner Gruppe von Sperrollen im Eingriff steht. Die Hülse 11 und die Gruppen von Rollen 13 und 15 sollen in der nachfolgenden Beschreibung als die »feststehende Sperrvorrichtung« und die Hülse 10 mit den Gruppen von Rollen 14 und 16 als die »bewegliche Sperrvorrichtung« bezeichnet werden. Bei Verschiebung der gemeinsamen äußeren Hülse 8 wird eine der Rollengruppen 13 oder 15 der feststehenden Sperrvorrichtung wirksam und gleichzeitig eine der Rollengruppen 14 bzw. 16 der beweglichen Sperrvorrichtung.

Wenn die gemeinsame äußere Hülse 8 nach einer Verschiebung' nach links nunmehr abwechselnd positiven und negativen Drehmomenten ausgesetzt wird, wie dies oben beschrieben worden ist, gestattet die feststehende Sperrvorrichtung 11, 13 eine Umdrehung der Hülse nur in der Richtung des Pfeiles P (Abb. 1). Zu gleicher Zeit verhindert die bewegliche Sperrvorrichtung 10, 14 eine Umdrehung der äußeren Hülse 8 in derselben Richtung P im Verhältnis zu der getriebenen Welle 9, und infolgedessen wird das auf die Hülse 8 ausgeübte positive Drehmoment auf die getriebene Welle 9 übertragen, wodurch die erwähnte Welle in der¹ Richtung des Pfeiles P in Umdrehung versetzt wird, während die negativen Drehmomente von der feststehenden Sperrvorrichtung aufgenommen werden, die eine Umdrehung der Hülse 8 in der entgegengesetzten Richtung verhindert. Mit der getriebenen Welle 9 ist ein Schwungrad 18 verbunden, welches die periodisch wirkende trerbende Kraft von der beweglichen Sperrvorrichtung in eine praktisch gleichförmige Umdrehung umwandelt, wobei die Welle 9 mit der Hülse 10 und den Gruppen von Rollen 14, 16 frei in der obenerwähnten Richtung P umlaufen kann. Wie ersichtlich, werden die Sperrollen 13 bis 16 von Teilen getragen, welche entweder gleichförmig umlaufen (Hülse 10) oder feststehen (Hülse 11). Infolgedessen werden die Rollen keinen schwingenden Bewegungen ausgesetzt, was einen Kraftverlust zur Folge haben und außerdem ungünstig auf die Sperrvorrichtungen einwirken würde.

Durch Verschiebung der gemeinsamen Hülse 8 in der Richtung von links nach rechts in Abb. 2 werden die Gruppen von Rollen 15 und 16 wirksam und verursachen einen Rückwärtsgang der Welle 9.

Zwecks Herbeiführung einer Umdrehung der getriebenen Welle 9 in der einen oder anderen Richtung muß die gemeinsame Hülse 8 abwechselnden Kräften in entgegengesetzten peripherischen Richtungen ausgesetzt werden, und die Umlauf richtung der Welle ist nur von der Lage der axial verschiebbaren Hülse 8 abhängig, welche entweder die Gruppen von Rollen 13, 14 für Vorwärtsgang oder die Gruppen von Rollen 15, 16 für Rückwärtsgang wirksam macht.

Solche abwechselnde Drehkräfte entstehen und beeinflussen das Zentralrad 6 und somit auch die äußere Hülse 8, wenn die die Gewichte 7 tragenden Planetenräder 3 zum Umlaufen um das Rad 6, wie oben beschrieben, gebracht werden.

Da die durch einen in einer gebogenen Bahn sich bewegenden Körper erzeugte Schleuderkraft zu dem Quadrat der Geschwindigkeit der Bewegung durch die gebogene Bahn direkt proportional ist, ist auch das von den Schwunggewichten erzeugte Drehmoment, welches von der Schleuderkraft abhängig ist, direkt proportional zu dem Quadrat der Geschwindigkeit der erwähnten Gewichte.

Wenn ein Wechselgetriebe nach obiger Be-Schreibung z. B. in einem Automobil verwendet wird, so ergibt sich, daß die treibende Kraft durch die Tourenzahl des Motors bestimmt ist.

Wenn die Belastung erhöht wird, was eine Verminderung der Geschwindigkeit des Automobils zur Folge hat, ist es nur nötig, die Geschwindigkeit des Motors durch weitere Gaszufuhr zu erhöhen, bis das erforderliche Drehmoment erreicht ist. Es soll bemerkt werden, daß, wenn das Automobil stillsteht, keine Kraft durch das Getriebe

übertragen wird, aber auf jeden Fall ist ein gewisses Drehmoment vorhanden, welches von der Geschwindigkeit des Motors abhängig ist. In solchem Falle läuft der Motor frei. Durch Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit des Motors kann das Drehmoment allmählich so weit gesteigert werden, daß das Fahrzeug in Gang gesetzt wird. Das oben beschriebene Getriebe bildet somit eine selbsttätige Vorrichtung, bei welcher die Verhältnisse zwischen den Geschwindigkeiten des Motors und der treibenden Räder des Automobils sich stets in der geeigneten Weise einstellen.

Ein mit einem Getriebe gemäß der Erfindung ausgerüstetes Fahrzeug kann somit auch ohne Schwierigkeit z. B. in einer steilen Steigung angehalten werden, wobei der Motor ohne Kraftlieferung weiterläuft und wobei die feststehende Sperrvorrichtung 11, 13 ein Rückwärtsfahren des Automobils verhindert. Wenn dann die Geschwindigkeit des Motors erhöht wird, wird auch das Drehmoment erhöht, und das Automobil fängt an, sich zu bewegen, wobei es zu diesem Zwecke nur nötig ist, die gewöhnliche Drosselung oder das Beschleunigungspedal zu bedienen. Wenn andererseits das Automobil auf horizontaler Bahn läuft, welche nur einen geringen Widerstand bietet, wird das erforderliche Drehmoment vermindert. Die Gewichte der Planetenräder nehmen in diesem Falle eine geeignete Zwischenlage zwischen dem Umkreis und der Mitte ein, und das Zentralrad läuft mit derselben Geschwindigkeit wie das PIanetensystem, was eine direkte Kupplung darstellt.

Um das Getriebe sowohl für Erhöhung der Geschwindigkeit als auch für Verminderung brauchbar zu machen, kann das Beschleunigungspedal oder irgendein anderes Pedal mit einer Bremsvorrichtung mechanisch verbunden werden, welche zweckmäßig das Schwungrad 18 der getriebenen Welle 9 beeinflußt, wie dies unten näher beschrieben werden soll.

Jedesmal, wenn sich die Gewichte von der Mitte nach dem Umkreis zu bewegen, wirken die Planetenräder gegen ein zufolge der feststehenden Sperrvorrichtung zum Stillstand gebrachtes Zentralrad, wobei den Schwunggewichten eine erhöhte peripherische Geschwindigkeit erteilt wird, die ihren Höchstwert im äußeren Umkreise des Planetensystems erreicht.

Wenn dann die Schwunggewichte dazu gebracht werden, sich von dem Umkreise nach der Mitte des Systemes zu bewegen, übertragen sie die somit von dem Motor erhaltene Kraft auf die getriebene Welle unter Zuhilfenahme der beweglichen Sperrvorrichtung, Die Schwunggewichte wirken somit als eine Art Kraftspeicher, welche außer der direkt vom Motor überführten Kraft abwechselnd Kraft empfangen und Kraft abgeben. Wenn der Motor aufhört zu kufen oder seine Geschwindigkeit unter diejenige sinkt, welche direkter Kupplung entspricht, läuft das Fahrzeug weiter, indem es unter Zuhilfenahme der Sperrvorrichtuügen vom Motor freigemacht ist.

Wenn das Planetensystem in einer der Drehrichtung des Zentralrades entgegengesetzten Richtung umläuft, d. h. beim Rückwärtsgang, wird das Drehmoment auf die getriebene Welle schnell herabgesetzt, und zwar bei Erhöhung der Geschwindigkeit des erwähnten Rückwärtsganges, so daß der Rückwärtsgang des Automobils ohne plötzliche Stöße o. dgl. erfolgt.

Infolge eines Fehlers oder sorgloser Handhabung kann es eintreffen, daß, um einen Rückwärtsgang zu bewirken, die Sperrvorrichtungen umgesteuert werden, wenn das Automobil noch vorwärts läuft. In solchem Fall würden die beweglichen Massen des Getriebes, d. h. das Planetensystem mit seinen Schwunggewichten und dem Schwungrad der getriebenen Welle, einem plötzlichen Anhalten ausgesetzt sein, wodurch das gesamte Getriebe unter Umständen gefährdet werden könnte.

Um dieses, d. h. ein Drehen der getriebenen Teile zur selben Zeit, wo die Sperrvorrichtungen umgesteuert oder ausgelöst werden, zu vermeiden, steht der Handgriff 19 (Abb. 2), welcher durch ein Zahnrad 20 einen Zahnring 21 verstellt, der drehbar, aber nicht gleitbar mit der gemeinsamen Sperrhülse 8 verbunden ist, vermittels des Rades 20 mit einer Zahnstange 22 in Eingriff, welche an ihrem freien Ende mit Zähnen 23 versehen ist, welche mit entsprechenden Zähnen 24 am inneren Umkreis des Schwungrades 18 in Eingriff stehen.

Wenn das Schwungrad sich in Bewegung befindet, können die Zähne. 23 und 24 nicht aneinander vorbeigeführt werden, und infolgedessen kann das Rad 20, durch welches die axiale Verschiebung der Hülse 8 bewirkt wird, nicht gedreht werden, und eine Umsteuerung oder eine Auslösung der Sperrvorrichtung wird verhindert, bis das Schwungrad 18 zum Stillstand gebracht worden ist. In derselben Weise ist die äußere Sperrhülse 8 mit einem Zahnkranz 25 versehen, welcher an einem Zahnkranz eines feststehenden ringförmigen Gliedes 26 vorbeigehen muß, wenn die Hülse 8 zwecks Herbeiführung einer Umsteuerung der Sperrvorrichtungen axial verschoben werden soll.

Da es geschehen kann, daß die Sperrhülse 8 sowie das Schwungrad 18 in einer Lage festgehalten worden sind, welche keinen Eingriff

der zusammenwirkenden Zähne und demnach keine axiale Verschiebung der Hülse 8 gestattet, ist das Zahnrad 20 des Handgriffes 19 in dem ringförmigen Glied 2"6 angebracht, das um einen mit Gewinde versehenen Teil 27 des Gestelles 12 gedreht werden kann.

Durch geringe Bewegung des Handgriffes 19 in peripherischer Richtung ist es somit möglich, dieLage der Zähne derart einzustellen, daß dieselben aneinander vorübergehen können. Zwecks Verhinderung eines Bruches der Zahnkränze besitzt das Gewinde 27 eine verhältnismäßig große Steigung, welche, wenn die Zähne der Kränze beim Umlaufen zum Anstoßen gegeneinandergebracht werden, durch eine geringe Drehung des Gliedes 26 eine axiale Bewegung bewirkt, die eine Beschädigung der Zähne verhindert. Um hierbei zu verhüten, daß der Griff 19 die Hand des Fahrers durch einen Ruck verletze, ist der Griff mit einer nachgiebigen Verbindung 28 (Abb. 2) versehen.

Eine Umsteuerung kann auch, falls erwünscht, durch ein besonderes Zahnradgetriebe, welches die getriebene Welle mit z. B. der Kardanwelle des Automobils verbindet, bewirkt werden. In solchem Falle kann von einer Umsteuerung der Sperrvorrichtungen abgesehen werden.

Die A-usführungsform gemäß den Abb. 4 bis 9 entspricht in Anordnung und Wirkung im wesentlichen der Ausführungsform gemäß den Abb. 1 bis 3, obwohl gewisse Unterschiede in bezug auf die Einzelausführungen vorhanden sind.

Auch in Abb. 4 und 5 bezeichnet 1 die treibende Welle und 2 das daran befestigte Schwungrad. 3 bezeichnet die Planetenräder, j welche die exzentrischen Gewichte 7 tragen

4» und durch das Schwungrad vermittels der Kugellager 4 und der Zapfen 5 getragen werden; 6 bezeichnet das Zentralrad, welches in die Planetenräder 3 eingreift und mit der äußeren, gemeinsamen Sperrhülse 8 verbun-

+5 den ist, welche die Sperrvorrichtungen und die getriebene Welle 9 umgibt. 10 bezeichnet die mit der getriebenen Welle verbundene bewegliche Sperrhülse, und 11 bezeichnet die feststehende Sperrhülse. 12 ist das Gestell oder feststehende Gehäuse, welches die verschiedenen Glieder des Wechselgetriebes umgibt, und 18 ist das mit der getriebenen Welle 9 venbundene Schwungrad.

Das Zentralrad 6 ist mit der gemeinsamen Sperrhülise 8 durch eine mit Flansch versehene Hülsen schraubenmutter 29 verbunden, welche das Rad gegen eine andere mit Gewinde versehene Hülse 30 preßt, die wiederum mit der Sperrhülse 8 verbunden ist.

fio Außerdem wird das Zentralrad 6 durch den äußeren Laufring eines Kugellagers 31 getragen, dessen innerer Laufring mit der getriebenen Welle 9 verbunden ist. Die Sperrhülse 8 ist auf Kugellagern 32 gelagert, deren innere Laufringe mit der beweglichen Sperrhülse 10 bzw. mit der feststehenden Sperrhülse 11 verbunden sind.

Bei diesem Getriebe besteht jede Sperrvorrichtung aus nur einer Gruppe von zylindrischen Sperrollen 33 bzw. 34, und die bewegliehe Hülse 10 sowie die feststehende Hülse 11 sind mit entgegengesetzt geneigten Reibungs- oder Sperrflächen 35 und 36, wie in Abb. 9 gezeigt, versehen. Die Rollen 33 und 34 sind in einem Halter 37 angebracht, weleher gegenüber den Hülsen 10, 11 bzw. 8 drehbar ist, und die Rollen stehen unter der Wirkung von Blattfedern 38, die sich längs der Zwischenrippen oder Zwischenwände 39 des Rollenhalters erstrecken und die gegen radiale Verschiebung zufolge Schleuderkraft durch Flanschen 40 der erwähnten Zwischenwände 39 gehalten werden. Die Federn 38 besitzen doppelte Keilform, wie dies durch gestrichelte Linien in Abb. 4 an der rechten unteren Rolle 34 gezeigt ist, und sie erstrecken sich mit ihren Enden in öffnungen 41 der Endwände des Halters, wie in Abb. 9 gezeigt wird. Die Wirkung der Federn gegen die Rollen, wenn sie sich in einer mittleren oder unwirksamen Lage befinden (oberer Teil der Abb. 9), ist durch die erwähnten Öffnungen begrenzt, wodurch eine Gegenwirkung der Federn untereinander auf die Rollen verhindert wird. Zwecks Herabsetzung von Reibungsverlusten können die Federn 38 der feststehenden Sperrvorrichtung 11, 34 zweckmäßig schwächer gemacht werden als diejenigen der beweglichen Sperrvorrichtung ^IO> 33> weil bei Verwendung des Wechselgetriebes in einem Automobil oder ähnlichem Kraftwagen, wo der Antrieb meistens unmittelbar erfolgt und infolgedessen keine negativen Drehmomente entstehen, die feststehende Sperrvorrichtung nicht wirksam zu »05 sein braucht oder überhaupt nicht wirksam ist.

Wie erwähnt, sind die Rollenhalter 37, welche die Gruppen von Rollen 33 und 34 tragen, und die Federn 38 im Verhältnis zu den Sperrhülsen 10 und 11 drehbar, wodurch die Sperrvorrichtungen in der einen ader anderen Richtung wirksam werden, und zwar abhängig von der Drehrichtung des Halters, wobei jede Sperrvorrichtung doppelt wirkend ist, was eine Einstellung des Getriebes entweder für Vorwärts- oder Rückwärtsgang ermöglicht. Eine Drehung des Halters 37 im Uhrzeigersinne, in die im unteren Teile der Abb. 9 gezeigte Lage, verhindert z. B. eine Drehung der äußeren Hülse 8 in derselben Richtung im Verhältnis zu der inneren Hülse

ίο (Ι ι), wobei die Rollen 33 (34) mit den geneigten Flächen 36 in Eingriff gebracht werden, und in derselben Weise verhindert eine Drehung des Halters 37 mit den Rollen 33 (34) in der entgegengesetzten Richtung eine Drehung der Hülse 8 in derselben Richtung, wobei die Rollen nun in Eingriff mit den entgegengesetzt geneigten Flächen 35 der Hülse 10 (11) gebracht werden. Da, wie in bezug auf Abb. ι bis 3 beschrieben worden ist, die zwei Sperrvorrichtungen 10, 33 und 11, 34 in entgegengesetzten Richtungen wirken müssen, müssen die Halter 37 in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden, wenn das Wechig selgetriebe entweder für Vorwärts- oder Rückwärtsgang eingestellt werden soll.

Zu diesem Zwecke wirken die Halter 37 mit Einstellvorrichtungen zusammen, welche aus axsial verschiebbaren Einstellhülsen 42 bzw. 43 bestehen, die mit zwei diametral entgegengesetzten, axial sich erstreckenden Nuten 44 versehen sind, in welche radiale Vorspritnge oder Zapfen 45, die an den Rollenhaltern befestigt sind, wie in Abb. 4 gezeigt, eingreifen. Außerdem sind zwei weitere diametral entgegengesetzte Nuten 46 in den Einstellhülsen 42 und 43 vorhanden (von welchen Nuten j eder Hülse nur eine in Abb. 4 sichtbar ist), wobei die erwähnten Nuten, wie gezeigt, entgegengesetzt gebogen sind und mit Zapfen 47 zusammenwirken, die mit der beweglichen Sperrhülse 10 bzw. mit der feststehenden Sperrhülse 11 verbunden sind, so daß beim Verschieben beider Einstellhülsen 42 und 43 axial in derselben Richtung die erwähnten Hülsen und somit auch die Rollenhalter 37 in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden. Die Hülse 42, welche durch den Zapfen 47 mit der beweglichen Sperrhülse 10 verbunden ist, nimmt an der Umdrehung der erwähnten Hülse 10 und der getriebenen Welle 9 teil, mit welcher die Hülse 10 verbunden ist, während die andere Einstellhülse 43, welche durch den Zapfen 47 mit der feststehenden Sperrhülse 11 verbunden ist, feststehend verbleibt, ausgenommen, wenn diese eingestellt wird. Infolgedessen besteht immer eine gegenseitige Drehbewegung der beiden Einstellhülsen 42 und 43.

Die axiale Verschiebung genannter Hülsen 42, 43 zwecks Herbeiführung einer Umsteuerung der Sperrvorrichtungen durch entgegengesetzte Drehung der Rollenhalter 37, wie beschrieben, wird jedoch durch eine einzige Vorrichtung bewirkt, die aus einem Laufring für zwei Reihen von Kugeln besteht, wobei die eine Reihe von Kugeln in einer Spur der Hülse 42 und die zweite Reihe von Kugeln in einer Spur der Hülse 43 läuft, wobei die somit gebildeten Kugellager auch zur Aufnahme von Axialdrücken gebaut sind. Mit dem erwähnten Laufring 48 sind an zwei diametral entgegengesetzten Stellen radial gerichtete Zapfen 49 verbunden (vgl. auch Abb. 6), welche sich durch längsgerichtete Aussparungen 50 in der gemeinsamen Sperrhülse 8 erstrecken und an ihrem äußeren Ende mit einem ringförmigen Glied 51 verbunden sind, welches den inneren Laufring eines weiteren Kugellagers bildet, dessen äußerer Laufring 52 einen Teil einer äußeren Einstell- oder Steuerhülse 53 bildet, die in dem Rahmen oder Gehäuse 12 des Wechselgetriebes verschiebbar angebracht ist. Auch das Kugellager 51, 52 ist zur Aufnahme axialer Drücke gebaut. Durch Verschiebung der Steuerhülse 53 in der einen oder anderen Richtung werden somit die inneren Einstellhülsen 42 und 43 in derselben Richtung bewegt, während sie gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen im Verhältnis zu der beweglichen bzw. der feststehenden Sperrhülse 10 bzw. 11 gedreht werden, und zwar infolge der gebogenen Nuten 46, wobei die erwähnte Drehbewegung auf die Rollenhalter 37 übertragen wird.

Um ein Drehen der gemeinsamen äußeren Sperrhülse 8 bei Herbeiführung solcher Umsteuerung der Sperrvorrichtungen zu vermeiden, ist die Hülse 8 mit einem Zahnkranz 54 «<> versehen, dessen Zähne während eines Teiles der axialen Verschiebung der Steuerhülse 53 mit entsprechenden Zähnen 55 an der Innenseite der erwähnten Steuerhülse eingreifen, so daß die Umsteuerung vollendet ist, ehe die Auslösung der Sperrhülse 8 von der Steuerhülse 53 geschieht. Um ein Drehen der getriebenen Teile des Wechselgetriebes, d. h. der Welle 9 mit dem Schwungrad 18, beim Umsteuern der Sperrvorrichtung zu vermeiden, ist die Steuerhülse 53 am äußeren Ende mit einem gezahnten Arm 56 versehen, dessen Zähne mit entsprechenden Zähnen 57 an dem inneren Umfang des Schwungrades 18 eingreifen. Die verschiedenen Sperrzähne können zweckmäßig schräg geschnitten sein, um eine trennende axiale Bewegung der Steuerhülse S3 im Verhältnis zu der Sperrhülse 8 und dem Schwungrad 18 während des Umsteuerns zu bewirken, wenn die Teile 8 und 18 sich noch in Bewegung befinden sollten. Um diese beweglichen Teile zum Stillstand zu bringen, kann die unten näher beschriebene Bremsvorrichtung benutzt werden.

Die axiale Verschiebung der Steuerhülse 53 wird durch eine vom Fahrer bedienbare Vorrichtung bewirkt, die aus einem Doppelhebel besteht, der mit der Hülse 53 durch ein Knochengelenk 59 und mit einem Einstellhebel 60 (Abb. 4 und 8) durch ein weiteres iao Knochengelenk 61 verbunden ist, wobei der Einstellhebel eine entsprechende Verbindung

62 mit einem Gehäuse 63 besitzt, das von dem Rahmen 12 des Wechselgetriebes getragen wird. Der Zapfen 64 des Doppelhobels 58 wird von einem Arm 65 getragen, der mit einem Schwingglied 66 drehbar verbunden ist, das in einem Sitz 67 im Gehäuse 63 angebracht und normalerweise in diesem Sitz durch ein keilförmiges Glied 68 festgehalten wird, das eine Reibungskupplung verstellt, wie dies unten näher beschrieben werden soll. Während normaler Verhältnisse, d. h. wenn das Schwingglied 66 und der Arm 65 festgehalten werden, kann somit der Zapfen 64 des Doppelhebels 58 als ein feststehender Schwingpunkt angesehen werden, und bei Verstellung des Hebels 60 wird der Hebel 58 entsprechend geschwungen und verursacht eine axiale Verschiebung der Steuerhülse 53 und somit eine Auslösung oder Umsteuerung der Sperrvorrichtungen, wie oben beschrieben.

Die Reibungskupplung, welche durch das

erwähnte keilförmige Glied 68 beeinflußt wird, besteht aus einer starken ringförmigen aufgeschnittenen Feder 69 (Abb. 4 und 8), welche die feststehende Sperrvorrichtung 11 umgibt und die in entsprechenden Nuten in der Sperrhülse 11 befindliche Bremsklötze 70 beeinflußt. Die Bremsklötze 70 sind, wie Abb. 8 zeigt, paarweise in je einer der Spuren der Hülse 11 angebracht und weiden durch die Feder 69 gegen eine innere feststehende Hülse Ji, die einen Teil des Rahmens 12 bildet, gepreßt. Das keilförmige Glied 68 drückt mit seinem unteren Ende gegen zwei Rollen 72, die an jeder Seite des erwähnten Gliedes angebracht und in einem Sitz 73 an der Teilungsstelle der aufgeschnittenen Feder 69 liegen, wobei die Rollen von einer Blattfeder 74 getragen werden. Infolge der Federwirkung der starken Feder 69 werden die Rollen 72 gegen die entgegengesetzt geneigten Flächen des keilförmigen Gliedes 68 gepreßt und sind bestrebt, dieses Glied aufwärts gegen das Schwingglied 66 zu drücken, welches somit gegen seinen Sitz 67 gepreßt wird. Infolge des Druckes des keilförmigen Gliedes 68 nach unten gegen die Rollen 72 wird die aufgeschnittene ringförmige Feder 69 etwas geöffnet, wodurch die feststehende Sperrhülse 11 freigegeben wird.

Ist beispielsweise ein mit einem Wechselgetriebe gemäß Abb. 4 bis 6 ausgerüstetes Automobil einen Berg hinaufgefahren und dort zum Stillstand gebracht worden, so wirkt die feststehende Sperrvorrichtung 8, 11, 34 als eine Bremse, weil sie, wenn sie für Vorwärtsgang eingestellt ist, einen Rückwärtsgang der getriebenen Welle 9 nicht gestattet. Wenn der Wagen nun rückwärts fahren soll, so müssen die Sperrvorrichtungen durch den Handgriff 60 umgesteuert werden, wie dies oben beschrieben worden ist. Es kann jedoch in diesem Falle eintreffen, daß infolge der vorhergehenden Bremswirkung der feststehenden Sperrvorrichtung 8, 11, 34 der Reibungswiderstand zwischen den erwähnten Teilen nicht überwunden und die gewünschte Umsteuerung nicht leicht genug ausgeführt werden kann. Dieser Widerstand übt jedoch eine Reaktionskraft auf den Arm 65 aus, wodurch das Schwingglied 66 umgekippt und eine Bewegung des keilförmigen Gliedes 68 nach unten gegen die Wirkung der aufgeschnittenen Feder 69 herbeigeführt wird. Dadurch wird die Feder 69, wie beschrieben, etwas geöffnet, und sie bewirkt eine Auslösung der feststehenden · Sperrhül'se 11, welche somit von den Reibungskräften der Rollen 34 befreit wird, so daß die ganze Sperrvorrichtung ausgelöst wird. In diesem Augenblick hört der Widerstand gegen die Umsteuerbewegung auf oder er wird -vermindert, und gleichzeitig wird auch die Reaktionskraft auf den Arm 65 vermindert, so daß der Arm 65 und das Schwingglied 66 durch die Wirkung der Kupplungsfeder 69 und des keilförmigen Gliedes 68 in ihre normale Lage zurückgeführt werden, wie aus Abb. 4 hervorgeht, wobei die Umsteuerung der Sperrvorrichtungen ohne Schwierigkeit ermöglicht wird. Die Wirkung des Schwinggliedes 66 auf das Glied 68 im Sinne einer Verschiebung nach unten zum Zwecke der Freigabe der Kupplung 69, 70 ist von der Richtung der Bewegung des Hebels 60 ganz unabhängig, gleichgültig ob der Hebel auf Rückwärts- oder Vorwärtsgang eingestellt wird.

Wie aus den Abb. 4 und 5 ersichtlich ist, sind die Schwunggewichte 7 durch die hohle Nabe 75 der Planetenräder 3 durch Blattfedern 76 getragen, und zwar zwecks Vermeidung oder Verminderung des Geräusches des Wechselgetriebes.

Die Wirkung des Wechselgetriebes gemäß Abb. 4 bis 8 ist grundsätzlich dieselbe wie diejenige des Getriebes gemäß Abb. 1 bis 3 und braucht daher nicht besonders erläutert zu wenden. Die positiven und negativen Drehmomente, welche durch die Gewichte 7 no auf die gemeinsame Sperrhülse 8 durch das Planetengetriebe ausgeübt werden, werden auf die getriebene Welle 9 bzw. den feststehenden Rahmen 12 vermittels der in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Sperrvorrichtungen 10, 33 bzw. 11, 34 übertragen. Der Unterschied im Betriebe besteht nur in verschiedenen Wirkungen der Sperrvorrichtungen und der dazu gehörenden Teile.

Die Ausführungsform gemäß den Abb. 10 bis 20, die eine vereinfachte, bevorzugte Konstruktion darstellt, unterscheidet sich von der-

jenigen nach den Abb. 4 bis 9 nur in bezug auf Einzelheiten. Die gleichen Teile in beiden Ausführungsformen haben dieselben Bezugszeichen.

Sämtliche durch die hohle Nabe 75 der Planetenräder getragene Schwunggewichte 7 sind in derselben radialen Ebene angebracht und bewegen sich in Bahnen, die sich bis in die Nähe der zentralen Achse des Planetensystems, jedoch nicht darüber hinaus, erstrekken. Das Zentralrad 6 des Planetengetriebes bildet ferner mit der gemeinsamen äußeren Sperrhülse 8 ein Stück und erstreckt sich zum Teil über die Sperrollen 33 der beweglichen Sperrvorrichtung, wodurch ein geschlossener Aufbau und eine geringere Länge des Wechselgetriebes in axialer Richtung ermöglicht werden. Die gemeinsame Sperrhülse bildet den inneren Laufring eines Kugellagers JJ, dessen äußerer Laufring durch einen Festhaltering 78 und durch Schrauben 79 mit einer Platte 80 verbunden ist, die einen Teil des hohlen Schwungrades 2 bildet, wobei das Kugellager JJ zur Aufnahme von Axialdruck, der durch die schräg geschnittenen Zähne der Getrieberäder 3, 6 ausgeübt wird, gebaut ist. Die Rollenhalter 37 (Abb. 12, 13 und 16) sind in vorliegendem Falle mit einem einwärts gerichteten Flansch 81 versehen, der an seinem inneren Umfang Zähne 82 aufweist, wie dies am besten aus Abb. 15 ersichtlich ist. Die Zähne 82 sind in Eingriff mit entsprechenden schräg gerichteten Zähnen 83 am äußeren Umfang der Einstellhülsen 42 und 43, so daß beim Verschieben dieser Hülsen in der Achsrichtung die Rollenhalter 37 mit den Rollen 33 und 34 gedreht werden und dadurch eine Umsteuerung der Wirkung der Sperrvorrichtungen herbeigeführt wird, wie dies im Zusammenhang mit Abb. 3 bis 9 beschrieben worden ist. Die Einstellhülsen 42 und 43 sind ferner mit axial gerichteten Zähnen 84 versehen, welche eine Fortsetzung der schräg gerichteten Zähne 83 bilden und mit entsprechenden Zähnen am inneren Umfang der beweglichen bzw. feststehenden Sperrhülse 10, 11 in Eingriff stehen und somit eine gegenseitige Drehung der Einstellhülsen 42, 43 bzw. der Sperrhülsen 10 und 11 verhindern, wobei die Einstellhülsen und Sperrhülsen sich indessen frei gegeneinander in axialer Richtung bewegen können. Die Vorrichtungen zur Herbeiführung einer axialen Verschiebung der Einstellhülsen 42 und 43 sind genau dieselben wie diejenigen gemäß Abb. 4 bis 9. Die Rollenhalter 37 wie auch die Sperrhülsen 10 und 11 sind mit Laufbahnen für Gruppen von kleinen Kugeln 85 versehen, die eine axiale Verschiebung der '-. Rollenhalter 37 verhindern, wenn die Hülsen 42 und 43 axial eingestellt werden. Die Zwischenwände 39 der Rollenhalter sind ferner, wie bei der Ausführungsform nach den Abb. 4 bis 9, mit äußeren Flanschen 40 versehen, welche eine Bewegung der die Rollen beeinflußenden Federn 38 nach außen zufolge Schleuderkraft verhindern. Die freien Enden der erwähnten Federn 38 liegen, wenn sie sich in einer mittleren Stellung befinden, gegen an der Innenseite der Endwände der Halter ausgebildete Anschläge 86 an, wie aus Abb. 16 ersichtlich ist, wobei diese Anschläge denselben Zweck haben wie die Öffnungen 41 in Abb. 9.

Die in Verbindung mit den Abb. 4 bis 9 beschriebeneReibungskupplung69, welche, wenn erforderlich, zum Auslösen der feststehenden Sperrhülse 11 bestimmt ist, ist in vorliegendem Falle durch eine Lamellenkupplung (Abb. 10) ersetzt, welche aus einer Mehrzahl von sehr dünnen, ringförmigen Blechplatten 87 besteht, von welchen jede zweite mit dem Rahmen 12 des Wechselgetriebes und die anderen mit einer mit der feststehenden Sperrhülse 11 verbundenen Hülse 88 fest verbunden sind, wobei die Platten 87 gegeneinander durch Reibung infolge axialen Druckes "·' auf die Plattenbündel gepreßt und bei Aufhebung des axialen Druckes infolge Federwirkung voneinander gelöst werden. Der axiale Druck wird durch ein ringförmiges Druckglied 89 (Abb. 10, 19 und 20) bewirkt, welches durch zwei diametral entgegengesetzte Schraubenfedern 90 (von denen nur eine in Abb. 19 und 20 sichtbar ist) beeinflußt wird, wobei diese Federn sich in Sitzen 91 in dem Rahmen 12 befinden. Das Druckglied 89, welches axial beweglich ist, ist außerdem schräg zur axialen Richtung beweglich und durch zwei diametral entgegengesetzte, geneigte Rippen 92 (von denen nur eine in Abb. 19 und ick· 20 sichtbar ist) geführt, welche an der inneren Seite von Klötzen 93 sitzen, die mit dem Rahmen 12 durch Schrauben 94 verbunden sind. Durch Ausübung eines radialen Druckes von oben auf das Glied 89 wird dieses in radialer Richtung nach unten und gleichzeitig auch zufolge der geneigten Führungsrippen 92 in axialer Richtung von der Lamellenkupplung 87 hinweg gegen die Wirkung der Schraubenfedern 90 bewegt, was eine Auslösung der n₀ Kupplung 87 und somit auch der Hülse 88 und der damit verbundenen Hülse 11 zur Folge hat. Ein solcher radialer Druck wird auf das Druckglied 89 beim Umkippen des Schwinggliedes 66 in derselben Weise, wie in bezug auf Abb. 4 bis 9 beschrieben, ausgeübt, wobei das Schwingglied 66 in vorliegendem Falle mit dem Druckglied 89 vermittels eines Zapfens 95 verbunden ist, welcher in Sitzen der beiden Glieder lose angebracht ist.

Um bei den Ausführungsformen gemäß Abb. ι bis 3, 4 bis 9 bzw. 10 bis 20 einen

hohen Wirkungsgrad zu erhalten, ist es anzustreben, die Massenwirkung der mit den Planetenrädern verbundenen umlaufenden Teile des Wechselgetriebes kleiner zu halten als die Hälfte der Massenwirkung der beweglichen Gewichte. Zu diesem Zwecke wird der Durchmesser der Planetenräder größer gewählt als der Halbmesser des Zentralrades. Das Wechselgetriebe kann zweckmäßig in

to zwei Endlagern gelagert sein, von denen das eine die treibende Welle ι und das andere die getriebene Welle 9 trägt.

Die Sperrvorrichtungen brauchen nicht unbedingt aus rein mechanischen Vorrichtungen zu bestehen, sondern es können hierfür auch andere Mittel verwendet werden, die eine Sperrwirkung in der einen Richtung und eine nicht sperrende Wirkung in der anderen Richtung ermöglichen.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   r. Selbsttätiges Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Umlaufrädergetriebe mit unilaufenden oder schwingbaren exzentrischen Massen, deren abwechselnd positive und negative Drehmomente mittels Freilaufgesperre eine fortlaufende Drehbewegung auf die getriebene Welle übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von in entgegengesetztem Drehsinn wirksamen Freilaufgesperren (13, 14 und 15, 16 oder 33, 34) angeordnet sind, die abwechselnd durch eine gemeinsame Umsteuervorrichtung (19, 20, 21) derart geschaltet werden können, daß entweder die positiven Drehmomente von der getriebenen Welle (9) und die negativen von einem feststehenden Teil (ri) oder umgekehrt aufgenommen werden.
2. 2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens je ein Paar entgegengesetzt wirkender Freilaufgesperre (13, 14 oder 15, 16) ein gemeinsames Sperrgetriebeglied (8) hat.
3. 3. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens je einem Paar entgegengesetzt wirkender Freilaufgesperre gemeinsame Sperrgetriebeglied (8) ein Teil der Umsteuervorrichtung ist.
4. 4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 mit Umschaltvorrichtung für die Freilaufgesperre, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung nur bei Stillstand der getriebenen Welle (9) erfolgen kann.
5. 5. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung nur bei Stillstand der getriebenen Welle (9) und gleichzeitigem völligem oder nahezu völligem Stillstand des gemeinsamen Sperrgetriebegliedes (8) erfolgen kann.
6. 6. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 und 4 mit Umschaltvorrichtung für die Freilaufgesperre bei stillstehender getriebener Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltbewegung nur bei gleichzeitiger Entkupplungsstellung des Freilaufgesperres erfolgen kann.
7. 7. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schaltvorrichtung (19, 20, 21) des je einem Gesperrpaar gemeinsamen Sperrgetriebegliedes (8) oder an diesem selbst Verriegelungsvorrichtungen (23, 25) angeordnet sind, die mit entsprechenden Einrichtungen (24, 26) an der getriebenen Welle bzw. an einem feststehenden Gehäuseteil zusammenarbeiten.
8. 8. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem gemeinsamen Sperrgetriebegliede (8) verbundene und mit einem feststehenden Gehäuseteil (26) zusammenarbeitende Verriegelungsvorrichtung (25) ein Drehen des Sperrgetriebegliedes (8) während des Umschaltens verhindert.
9. 9. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Teil des Freilaufgesperres bildende Sperrgetriebeglied (8) mit dem Zentralrad (6) des Umlaufrädergetriebes verbunden und als die getriebene Welle (9) umgebende Hülse derart ausgebildet ist, daß das Umschalten der Freilaufgesperre durch Verstellen ihrer Klemmglieder (13, 14, 15, 16) ermöglicht wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen