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Räderwechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätiges
Wechselgetriebe, bei dem die abtreibende Welle und die hierzu gleichachsigen Hohlwellen
der verschiedenen Stufenräder zur selbsttätigen Umkupplung an die treibende Welle
herangeholt und die auf der Vorgelegewelle angeordneten Räder mit Überholungskupplungen
versehen sind. Gegenüber den bekannten selbsttätigen Getrieben dieser Art hat der
Erfindungsgegenstand die Vorteile geringeren Gewichtes, geringerer Abmessungen und
geringerer Herstellungskosten. -Vorliegende Erfindung kann bei Zahnrad-, Reibrad-,
Riemen- oder Kettengetrieben sowie auch bei hydraulischen Getrieben Anwendung finden.
In den Abbildungen ist ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes, in seiner Anwendung
als Dreigangzahnradwechselgetriebe, dargestellt und im nachstehenden näher erläutert.
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Es zeigt: Abb. i einen Längsschnitt durch die Getriebemitte entsprechend
der Linie C-D der Abb. 2; Abb. 2 einen Querschnitt durch die selbsttätige Schaltanordnung
entsprechend der Linie A-B der Abb. i ; Abb. 3 bis 6 die schematische Darstellung
der Wirkungsweise der Schaltanordnung in verschiedenen Betriebsstellungen. Mit der
antreibenden Welle i ist ein Arm, der auch als ein Gehäuse 2 ausgebildet sein kann,
starr verbunden. Mit dem Teil :2 sind an der Stelle 3 Hebel q. drehbar vereinigt,
welche Rollen 5 oder Mitnehmernocken tragen. Mittels der Federn 6 werden die Rollen
5 gegen den Umfang der als Scheiben 8, 12 und 17 ausgebildeten Kupplungsglieder
gepreßt. Die Rollen können auch an irgendwelchen Gestängen angebracht sein und mittels
Druck-oder Zug-Spiral- oder Blattfedern an die Kupplungsglieder gepreßt werden.
Auf jeden Mitnehmerhebel können eine oder mehrere neben- oder hintereinander angeordnete
Federn wirken. In dem dargestellten Beispiel (Abb. 2) sind pro Rolle zwei hintereinanderliegende
Zugfedern 6 verwendet. Auf der angetriebenen Welle 7 ist eine Scheibe 8 undein Zahnrad
9 starr befestigt. Das Zahnrad i o, welches einen hohlwellenartigen Ansatz iI trägt,
ist auf der angetriebenen Welle 7 drehbar gelagert. Mit der Hohlwelle ii ist eine
Scheibe 12 starr. verbunden. Auf der Hohlwelle i i ist das Zahnrad 15, welches einen
hohlwellenartigen Ansatz 16 hat, drehbar gelagert. Mit der Hohlwelle 16 ist die
Scheibe 17 starr verbunden. Die Hohlwellen ii und 16 sind in Abbildung i als Zahnradnabenansätze
gezeichnet; sie können auch als selbständige Wellen o. dgl. ausgebildet und mit
den Zahnrädern io und 15 z. B. durch Verkeilen
starr verbunden
sein. Auf - einer im Gehäuse 18 angebrachten Vorgelegewelle I9 sind die Zahnräder
2o, 21 und 22, die mit den Zahnrädern 9, Io und 15 in Dauereingriff stehen, gelagert.
Zahnrad 20 ist mit Welle I9 bzw. mit Zahnrad 21- durch eine Überholungskupplung
23 und Zahnrad cri ist mit Welle 19 bzw. mit Zahnrad 22 durch eine Überholungskupplung
2q. verbunden. Es können auch die Zahnräder 20, 21 und 22 starr miteinander verbunden
und je eine Überholungskupplung zwischen dem Zahnrad Io und der Scheibe 12 sowie
zwischen dem Zahnrad 15 und der Scheibe 17 angeordnet sein.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Im Ruhezustand sind die Rollen 5 durch
die Federn 6, soweit als möglich, nach der Mitte zu gedrückt, wie in Abb. 2 strichpunktiert
und in Abb. 3 schematisch dargestellt ist. Die Pfeilrichtung 25 gibt den Drehsinn
an. Beim Anfahren, also bei der größten Drehmomentbeanspruchung, bleibt zunächst
Welle 7 gegenüber Welle i stehen bzw. sie setzt sich langsamer als Welle i in Drehung.
Dabei gleiten die Mitnehmer mit den Rollen 5 am Umfang der Scheiben 8, 1 2 und 17
entlang, wobei die Federn 6 gespannt werden, bis die Mitnehmer über die äußersten
Kanten der Scheibe 12 hinausgehen und in die Aussparungen 27 der Scheibe 17 gelangen,
wonach sie die Scheibe 17 mitnehmen (Abb. :2 und Abb. 6). Mit der Scheibe 17 wird
das kleine Zahnrad 15, welches in das große Zahnrad 22 eingreift, in Drehung versetzt.
Das Zahnrad 22 überträgt die Drehbewegung auf die Zahnräder -21 und 2o. Das
kleine Zahnrad 2o überträgt die Drehbewegung auf das große Zahnrad g und auf Welle
7. Es ist somit die größte Untersetzung eingeschaltet. `'Felle 7 dreht sich mit
geringerer Tourenzahl und mit größerem Drehmoment als Welle i. Die Scheiben 8 und
12 drehen sich dabei langsamer als die Scheibe 17, jedoch ohne die Mitnehmer bzw.
die Rollen 5 zu berühren und somit ohne das Getriebe zu beeinflussen.
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Da die bei dieser Rollenstellung erhöhte Federkraft die Rollen nach
der Mitte zu drückt, müssen die Aussparungen 27 auf der Scheibe 17 derartig abgeflacht
sein, daß sie den erhöhten Federdruck aufnehmen, dergestalt, daß eine Bewegung der
Rollen nach der Mitte zu erst dann eintritt, wenn die Drehmomentbeanspruchung an
Welle 7 geringer wird als die dreifache Drehmomentbeanspruchung an Welle i. Das
heißt, die Aussparungen 27 müssen derartig abgeflacht sein, daß - wenn erst einmal
die Rollen sich in den Aussparungen 27 befinden - das normale Drehmoment an Welle
i genügt, um die Federspannung soweit zu überwinden, daß die Rollen in den Aussparungen
bleiben. Geht die Beanspruchung an der angetriebenen Welle 7 zurück, also kurz nach
dem Anfahren, so wird auch die antreibende Welle i mit einem kleineren als dem normalen
Drehmoment beansprucht. Dabei verlassen die Rollen die Aussparungen 27 und gelangen
auf der Scheibe 12 in die Aussparungen 28 (Abb. 5). Diese Aussparungen 28 sind wiederum
derartig abgeflacht, daß die Rollen so lange in ihnen verbleiben, bis die Beanspruchung
an Welle i kleiner als normal und an Welle 7, wenn z. B. das Übersetzungsverhältnis
im zweiten Gang 1:2 ist, kleiner als die doppelte normale Drehmomentbelastung von
Welle i wird.
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Bei dieser Schaltstellung wird durch den Freilauf 2.4 von dem Zahnrad
2i auf das Zahnrad 22 kein Antrieb ausgeübt, so daß die Scheibe 17 leer von den
Rollen mitgenommen wird und Zahnrad 22 langsamer umläuft als Zahnrad 2r. Die Scheibe
8 wird dabei von den Mitnehmern bzw. Rollen nicht berührt, da die Rollen außerhalb
des Umfanges der Scheibe 8 umlaufen. Die Scheibe 8 läuft also bei dieser Schaltstellung
leer und dreht sieh langsamer als Scheibe 12. Wird nun die Beanspruchung an Welle
7 geringer als die doppelte normale Drehmomentbeanspruchung an Welle i, so verlassen
die Rollen 5 unter dem Druck der Federn 6 die Aussparungen 28 und berühren zunächst,
wie es in Abb.4 dargestellt ist, die äußersten Kanten der Scheibe B. Die Scheiben
können elliptisch, quadratisch oder rhomboidförmig ausgeführt sein. Die Drehbewegung
wird jetzt von den Rollen 5 auf die Scheibe 8 und auf Welle 7 übertragen, so daß
der direkte Gang (dritter Gang) eingeschaltet ist. Dabei dreht das Zahnrad 9 das
Zahnrad 20, welches jedoch über den Freilauf 23 keine Drehbewegung auf die langsamer
als 2o laufenden Zahnräder 21 und 22 überträgt. Die Scheiben 12 und 17 werden in
dieser Schaltstellung leer von den Rollen 5 mitgenommen.
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Geht die Beanspruchung an der Welle 7 noch weiter zurück, so stellen
sich die Rollen 5 wieder in die in Abb. 3 dargestellte Lage ein, wodurch der Getriebemechanismus
und das Übersetzungsverhältnis aber nicht beein- , fluß t werden.
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Bei einer Lasterhöhung, z. B. beim Befahren einer Steigung, wenn der
Erfindungsgegenstand als Kraftfahrzeuggetriebe verwendet wird, treten die selbsttätigen
Schalt- , vorgänge in umgekehrter Reihenfolge wie vorstehend beschrieben ein.
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Es können auch die An- und Abtriehswelle miteinander vertauscht sein,
wobei das Zahnrad 1 5 mit dem Zahnrad g und das Zahnrad i 22 mit dem Zahnrad 2o
zu vertauschen ist. Ferner können beliebig viele Übersetzungsstufen
mit
einer entsprechenden Anzahl Scheiben und damit beliebig viele Übersetzungsverhältnisse,
die sich selbsttätig nach der jeweiligen Belastung einstellen, vorgesehen werden.
Bei entsprechender Ausbildung der Scheiben kann auch nur eine Rolle oder bei entsprechender,
etwa sternförmiger Scheibenausbildung können auch mehr als 2 Rollen angeordnet sein.
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Die in Pfeilrichtung 32 an den Federn auftretenden Fliehkräfte und
die an den Hebeln 4 entstehenden Fliehkräfte können ausgeglichen oder für die Einstellung
des richtigen Übersetzungsverhältnisses ausgenützt werden dadurch, daß Gewicht,
Gestalt oder Anordnung der Hebel 4 entsprechend gewählt wird oder daß an den Hebeln
4 entsprechende Zusatzgewichte angebracht werden. Eine Beeinflussung des Rollendruckes
durch die an den Federn auftretenden Fliehkräfte kann auch dadurch vermieden werden,
daß die Federn mit rohrartigen Umhüllungen 30 versehen werden, die sich entsprechend
der jeweiligen Federlänge teleskopartig ineinanderschieben. Erfolgt der Antrieb
durch eine Maschine, die bei größerer Drehzahl auch ein größeres Drehmoment abgibt,
z. B. durch eine Verbrennungskraftmaschine, so können die Hebel 4 derartig ausgebildet
oder mit hinter den Drehpunkten 3 an den Hebeln 4 angebrachten Gegengewichten versehen
werden, daß bei erhöhter Drehzahl der Rollendruck erhöht wird, so daß mit jeder
Übersetzungsstufe ein größeres Drehmoment bei größerer Drehzahl übertragen werden
kann als bei geringer Drehzahl.
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Damit bei einem eintretenden Federbruch keine gebrochenen Teile zwischen
die Scheiben und Rollen gelangen können, kann noch eine Schutzwand zwischen den
Federn und den Hebelarmteilen, an denen die Federn hängen, und der Kreisbahn 34
welche die äußerste Kante der größten Scheibe beschreibt, angebracht werden. Diese
Schutzwand ist in den Abbildungen weggelassen.
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Soll das Getriebe auch von Hand schaltbar sein, so können die Zahnräder
2o, 21 und 22 einzeln miteinander oder mit Welle i9 derart