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Durch Elektromagnete schaltbares Umlaufräderwechselgetriebe Die elektromagnetischen
Kupplungen und Geschwindigkeitswechselgetriebe besitzen den Vorteil, daß man ohne
Mühe sehr schnell von einem Gang zum andern übergehen kann.
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Diese Apparate sind im allgemeinen mit Verzahnungen vorgesehen, die
beständig miteinander in Eingriff stehen. Sie arbeiten sehr geschmeidig und lautlos,
und ihr Wirkungsgrad ist höher als der aller anderen Vorrichtungen mit mechanischer
Betätigung.
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Immerhin weisen sie gewisse Nachteile auf, die der Verallgemeinerung
ihrer Anwendung schaden. Diese Nachteile sind insbesondere folgende: Sie sind schwer.
Jedes Element wird durch zwei Elektromagnete betätigt, von denen der eine beweglich
ist, und durch eine Bürste gespeist wird, die beständig mit dem Öl in Berührung
steht, welches nach einer gewissen Betriebszeit sich mit Metallteilchen belädt,
und so leitend wird, was einen Stromverlust und eine Erwärmung zur Folge hat. Außerdem
ist für jedes in dem Geschwindigkeitswechselgetriebe enthaltene Element stets ein
Elektromagnet unter Spannung, was eine zweite Quelle der Erwärmung und einen ziemlich
erheblichen Stromverbrauch zur Folge hat.
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Die vorliegende Erfindung hat die Überwindung dieser Übelstände zum
Zweck.
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Sie beabsichtigt die Schaffung einer elektromagnetischen Kupplung
gängigen Typs, welche mit mehreren Umlaufrädergetrieben zusammenarbeiten kann, aber
ein weit kleineres Gewicht aufweist, Stromverluste durch Berührung des Öls mit dem
Stromkreis vermeidet, und möglichst wenig Strom verbraucht, was auf dem Gebiet des
Kraftfahrzeugwesens wertvoll ist, da die Fassungskraft der Akkumulatorenbatterien
begrenzt ist.
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Erfindungsgemäß besitzt jeder Umlaufrädertrieb der Kupplung nur Elektromagnete,
die gegenüber dem Gehäuse der Kupplung feststehen.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung
umfaßt
ein solches Umlaufrädergetriebe insbesondere die Kombination wenigstens eines ringförmigen,
gegenüber dem Gehäuse festen Elektromagneten und eines durch diesen Elektröntagneten
gesteuerten Umlaufrädergetriebes, dessen Planetenrad, die die Planetenräder tragende
Scheibe oder der Zahnkranz mit Innenverzahnung mit einem Kupplungskonus und einer
Kupplungsscheibe zusammenarbeiten, wobei der Konus in Kupplungsstellung mit einem
anderen Organ des Umlaufrädergetriebes durch einen Anschlag gehalten wird, der normalerweise
durch eine Feder vorgetrieben und durch die Anziehungskraft des Elektromagneten
zurückgezogen wird.
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Zwischen dem Elektromagneten und der Kupplungsscheibe oder dem Anker
ist ein- Spiel von einigen Zehntelmillimetern vorgesehen.
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Dank dieser Anordnung treiben, wenn der Elektromagnet unerregt ist,
die Kupplungskonusse mit Hilfe des Anschlags zwei Räder des Umlaufrädergetriebes
mit der gleichen Geschwindigkeit an, so daß keine Untersetzung auftritt.
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Wenn dagegen der Elektromagnet unter Spannung steht, so hebt seine
Zugkraft die Druckkraft des Anschlags auf, wodurch die Kupplungskonusse freigegeben
werden, während die Scheibe mit dein Elel«gQmagneten in Berührung kommt und durch
die Anlage gegen diesen festgehalten wird. Da das Untersetzungsrad - des- Getriebes
in Umdrehung bleibt, tritt eine Untersetzung entsprechend dem Getriebeverhältnis
auf.
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Die Vereinigung mehrerer derartiger Umlaufrädergetriebe gestattet,
eine gewünschte Reihe von Geschwindigkeiten zu erhalten.
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Die Erfindung soll nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben werden, welche als rein erläuterndes Beispiel zwei Ausführungsformen
darstellt.
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Fig. i stellt im Schnitt eine erste Ausführungsform dar, welche ein
einfaches Umlauf rädergetriebe mit vier Gängen betrifft.
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Fig. 2 zeigt im Schnitt eine zweite Ausführungsform, welche ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
für ein Kraftfahrzeug mit Vorderradantrieb bekannter Bauart darstellt.
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Es sei zunächst auf -die Bauart der Fig. i eingegangen. Man sieht,
daß bei diesem Untersetzungsgetriebe die Richtungsurrisfeuerung durch Umkehrung
des Drehsinns des Motors erhalten wird, wodurch man vier Gänge für Vorwärtslauf
und Rückwärtslauf erhält. Dieses Element enthält eine Antriebswelle i, eine Übertragungswelle
2, zwei Elektromagnete 3 und 4; -die gegenüber dem Gehäuse c feststehen, sowie zwei
bewegliche Scheiben 7, 8, die mit zwei Zahnkränzen mit .Innenverzahnung io, i i
starr verbunden sind.
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Eine auf der Antriebswelle .i verkeilte Scheibe 23 bildet über einen
Konus 21 eine Kupplung mit dem Zahnkranz io und einem Zahnrad 26.
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Auf dieser Welle sind lose drehbar angebracht: eine Planetenräder
tragende Scheibe 16, die Planetenräder 17; und ein mit dieser Scheibe 16 verkeiltes
Zahnrad 27, söwie eine Planetenräder tragende Scheibe 24, welche über einen Konus
22 mit dem Zahnkranz i i eine Kupplung bildet und mit 1 der Übertragungswelle 2
starr verbunden ist, ferner Planetenräder 28. Die Zahnkränze werden durch zwei unter
der Einwirkung von Federn stehende Anschläge 32 bis 33 in der eingekuppelten Stellung
gehalten.
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Diese Bauart arbeitet folgendermaßen: Es bedeuten n die Zähnezahl
des Zahnrades 26, N die Zähnezahl des Zahnkranzes io, ;a' die Zähnezahl des Zahnrades
27, N' die Zähnezahl des Zahnkranzes i i.
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Erster Gang: Die Elektromagnete 3, .4 stehen unter Spannung, die Scheiben
7, 8 werden durch deren Einwirkung angezogen und festgehalten, die Konusse sind
freigegeben, und die Zahnkränze io und i i stehen so gegenüber dem Gehäuse fest.
Die Antriebswelle i überträgt dann ihre Bewegung auf das#Zahnrad 26, welches die
um den Zahnkranz io kreisenden Planetenräder 17 antreibt. Die die Planetenräder
tragende Scheibe 16 erhält eine Drehbewegung in demselben Sinn wie die Antriebswelle,
und zwar im Verhältnis von
Das Zahnrad 27 überträgt diese Bewegung auf die Planetenräder 28, die um den Zahnkranz
i i kreisen, wodurch der die Planetenräder tragenden Scheibe 24 eine Drehbewegung
erteilt wird, die die gleiche Richtung hat, wie die der Antriebswelle, und zwar
mit einer Übersetzung von
Zweiter Gang: Der Elektromagnet 3 steht unter-Spannung, während der Elektromagnet
,4 unerregt ist, und die Federanschläge 32 bis 33 drücken den Zahnkranz i i kräftig
gegen die die Planetenräder tragende Scheibe 24.
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Wie bei dem ersten Gang überträgt das Zahnrad 27 eine Bewegung der
gleichen Richtung wie die der Antriebswelle im Verhältnis
die vollständig auf die angetriebene Welle übertragen wird.
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Dritter Gang: Der Elektromotor-3 ist unerregt; der Elektromagnet 4
steht unter Spannung. Das Zahnrad 27 überträgt eine der Drehbewegung der Aqtriebswelte
gleiche Bewegung, wobei der Zahnkranz io durch die Federanschläge 32, 33 kräftig
gegen die Scheibe 23- gedrückt wird. Das Untersetzungsverhältnis ist hier
Vierter Gang: Die Elektromagnete 3 und 4 sind unerregt. Es findet keine Untersetzung
statt. Die Federanschläge 32, 33 kuppeln die Zahnkränze io und i i mit den Scheiben
23 und 24, die mit den Wellen i bzw. 2 starr verbunden sind.
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Bei Betrachtung der Bauweise der Fig.2 sieht man, daß dieses Untersetzungsgetriebe
hier als Geschwindigkeitswechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit Vorderradantrieb
bekannter Bauart dient, wobei dieses Getriebe die Eigenheit aufweist, daß die angetriebene
Welle sich auf der gleichen Achse und auf derselben Seite wie die :Antriebswelle
befindet.
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Dieses Getriebe umfaßt eine Antriebswelle i'; drei Elektromagnete
3', 4', 5, welche gegenüber dem Gehäuse feststehen, und drei Scheiben 7', 8'; 9,
die rnit
den Zahnkränzen iö bzw. i i' bzw. mit der Planetenräder
tragenden Scheibe 12 starr verbunden sind. Eine auf der Welle i' angebrachte Klauenkupplung
46 wird durch eine Gabel 47 betätigt.
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Auf dieser Welle i' drehen sich lose ein Antriebszahnrad 42, auf welchem
sich die Planetenräder tragende Scheibe 12 dreht und auf welchem ein Zahnrad 4o
verkeilt ist, welches mit den Planetenr ädern 37 in Eingriff steht, ein Zahnkranz
mit Innenverzahnung 35, der mit einem Zahnrad 26' starr verbunden ist und mit der
Planetenräderscheibe 12 bzw. dem Zahnkranz io' eine Kupplung bildet, ferner eine
Planetenräder tragende Scheibe 16, Planetenräder 17 und ein mit dieser Scheibe verkeiltes
Zahnrad 27' und schließlich eine Planetenräder tragende Scheibe 2-l', welche mit
dem Zahnkranz i i' über einen Konus 22 eine Kupplung bildet, Planetenräder 28',
und die mit diesem Planetenradträger verkeilte und in einem Gehäuse B zentrierte
Betätigungsschnecke 2a des Übertragungsgetriebes. Die Einkupplungen werden durch
die Federanschläge 32 und 43 bewirkt.
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Die Arbeitsweise dieser Bauart ist folgende, wenn bedeuten: ii die
Zähnezahl des Zahnrades 4o, N die Zähnezahl des Zahnkranzes 35, n' die Zähnezahl
des Zahnrades 26', \'' die Zähnezahl des Zahnkranzes io', n" die Zähnezahl des Zahnrades
27' und \'" die Zähnezahl des Zahnkranzes i i'.
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Der Leergang kann mechanisch oder elektromagnetisch erhalten werden.
Die Gabel 47 wird mittels eines, nicht auf der Zeichnung dargestellten, Zahnrades
und einer Zahnstange betätigt, und verschiebt die Klauenkupplung 46 seitlich nach
dem Vorderteil des Getriebes, wodurch das Antriebszahnrad 42 frei gemacht wird.
Die Welle i' läuft leer.
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Vorwärtsgang: Die Gabel 47, auf welche eine Feder einwirkt, treibt
die Klauenkupplung 46 vorwärts und bringt sie mit dem Antriebszahnrad 42 zum h:ingriff,
welches die Bewegung auf die Organe des Getriebes überträgt.
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Rückwärtsgang: Die Elektromagnete 3' und 4 stehen unter Spannung,
während der Elektromagnet 5 unerregt ist. Das Zahnrad 42 überträgt seine Bewegung
auf <las Zahnrad 4o. Die Planetenradscheibe 12 wird durch den Elektromagneten
3' festgehalten- Die Planetenräder 37 übertragen die Bewegung auf den Zahnkranz
35, wobei der Konus 3?; freigegeben ist. Das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten
ist hier gleich
und der Drehsinn dem des \lotors entgegengesetzt. Das Zahnrad 26' ül>ertr;igt diese
l@ewegung
entgegengesetzter Richtung auf die Planetenräder 17. ,welche um den Zahnkranz to'
kreisen, der durch den Elektromagneten 3' festgehalten ,wird, wobei der Konus 21'
freigegeben ist. Der 1'latietenradträger 16 überträgt also über das "Zahnrad 27'
und den Planetenradtriiger 24'. ,welcher durch die um den feststehenden Zahnkranz
i t umlaufenden Planetenräder 21;' mitgenommen wird, eine Bewegung
deren Sinn dem Drehsinn des Motors entgegengesetzt ist, und die infolge der Einwirkung
des Federanschlags 32 vollständig auf die Schnecke 2a übertragen wird.
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Erster Gang: Die Elektomagnete 4' und 5 stehen unter Spannung. Der
Elektromagnet 3' ist unerregt. Die Bewegung der Welle i' wird vollständig durch
die Wirkung des Federanschlags 43 auf das Zahnrad 26' übertragen.
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Hinsichtlich der durch die Elektromagnete und 5 betätigten Epizykloidengetriebe
ist die Arbeitsweise die gleiche wie bei der Bauart der Abb. i. Die Drehgeschwindigkeit
beträgt
und hat den gleichen Sinn wie die der Antriebswelle.
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Zweiter Gang: Die Elektromagnete 3' und 5 sind unerregt. Der Elektromagnet
4 steht unter Spannung. Das Geschwindigkeitsverhältnis beträgt
und die Bewegung ist mit der der Antriebswelle gleichsinnig.
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Dritter Gang: Die Elektromagnete 3' und sind unerregt. Der Elektromagnet
5 steht unter Spannung. Das Geschwindigkeitsverhältnis beträgt
und die Bewegung hat gleiche Richtung wie die der Antriebswelle.
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Vierter Gang: Die Elektromagnete 3', 4 und 5 sind unerregt. Das Geschwindigkeitsverhältnis
beträgt i : i.
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Es ist zu bemerken, daß nur für den Fall des ersten Ganges und des
Rückwärtsganges der Stromverbrauch gleich dem eines elektromagnetischen Geschwindigkeitswechselgetriebes
üblicher Bauart ist. Im zweiten und dritten Gang ist der Verbrauch halb so groß
und im vierten Gang gleich Null.