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Umlaufräderwechselgetriebe Die Erfindung betrifft ein Umlaufräderwechselgetriebe,
das aus zwei in Kraftflußrichtung hintereinanderliegenden Umlaufzahnrädersätzen
besteht, die zur Herstellung eines direkten Ganges dienen und ferner derart verwendbar
sind, daß durch den einen Umlaufzahnrädersatz das Übersetzungsverhältnis des anderen
geändert werden kann. Dabei ist die Anordnung vorteilhaft so, daß der hintere Umlaufzahnrädersatz
dazu benutzt wird, das übliche Übersetzungsverhältnis des vorderen Umlauf zahnrädersatzes
zu ändern.
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Gegen überbekannten Getrieben ähnlicher Art unterscheidet sich die
Erfindung vor allen Dingen dadurch, daß das innere Zentralrad des in Kraftflußrichtung
zuerst liegenden Umlaufzahnrädersatzes finit einem feststehenden Glied über axial
verschiebbare Klauenkupplungen gekuppelt wird, während gleichzeitig eine andere
Gleitklaue von dem inneren Zentralrad des zweiten Umlaufzahnrädersatzes oder von
dem Umlaufräderträger desselben abgekuppelt wird, so daß die Leistungsübertragung
von einem treibenden Glied auf ein getriebenes Glied bei leer umlaufendem zweiten
Zahnrädersatz lediglich über den in zwei Übersetzungsstufen schaltbaren ersten Umlaufrädersatz
erfolgt.
Nähere Einzelheiten und die Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Umlaufräderwechselgetriebes
nach der Erfindung; Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine abweichende Ausführung
der in der Achse des Getriebes befindlichen Schaltvorrichtung; Fig. 3 stellt einen
Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Getriebes dar; Fig. 4 ist ein
Querschnitt nach Linie 4-4 durch das Getriebe der Fig. i; Fig. 5 zeigt einen Querschnitt
nach Linie 5-5 durch (las Getriebe der Fig. i, und Fig. 6 gibt in schaubildlicher
Ansicht eine Sperrklinke wieder.
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Das Getriebe nach Fig. i ist als Viergeschwindigkeitsgetriebe gebaut,
das einen direkten Antrieb, eine in der Nähe dieses Antriebes liegende Übersetzung,
eine kleinere Untersetzung und schließlich eine größere Untersetzung ermöglicht.
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Bei der Verwendung der in F ig. 2 dargestellten Schaltvorrichtung
besteht ferner die Möglichkeit, eine fünfte oder größere Übersetzung einzustellen.
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Gemäß Fig. i besteht das Getriebe aus zwei Getriebesätzen
A, B. Davon liegt der Getriebesatz B in Kraftflußrichtung vor dem
Getriebesatz _A.
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Der Getriebesatz B besteht aus dem inneren Zentralrad 23, den Umlaufräderpaaren
15 und dem äußeren Zentralrad ii. Der Getriebesatz A besteht aus dem inneren Zentralrad
25, den Umlaufrädern 21 und dem äußeren Zentralrad i9. Dieses äußere Zentralrad
i9 ist die Fortsetzung des Trägers 17, der die Umlaufräderpaare 15 des Getriebesatzes
B mittels Bolzen 16 trägt, die in dem Träger 17 gelagert sind.
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Der Umlaufräderträger 22 des Getriebesatzes A ist bei 2211, 22b drehbar
im Umlaufräderträger 17 des Getriebesatzes B und außerdem auf dem Umfang.von am
inneren Zentralrad 25 des Getriebesatzes A befindlichen Klauen 5o drehbar gelagert.
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Das äußere Zentralrad ii des Getriebesatzes B ist auf seiner Rückseite
nabenartig ausgebildet und besitzt hier eine Nut, in der Abtriebsklinken 12 angeordnet
sind. Ferner sind auf der Innenseite dieser Nabe Klauen 13, 14 vorgesehen, die in
gegeneinander versetzten Ebenen liegen und beim Schalten der verschiedenen Gänge
in Tätigkeit treten.
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In die Rückwand des äußeren Zentralrades ii ragen die Enden der Bolzen
16 hinein, die die Umlaufrädersätze 15 tragen. Diese Bolzen 16 sind auf ihrer, der
Nabe des äußeren Zentralrades ii zugekehrten Seite mit Antriebsklauen 18 versehen.
Die Klauen i8 liegen in einer zu den Klauen 13, 14 versetzten Ebene. Die Bolzen
16 sind in dem Umlaufräderträger 17 gelagert, der Antriebsklinken 2o trägt.
Die Klinken 2o greifen in einen Sperring 27 ein, der in dem Gehäuse 33 eingeschraubt
ist.
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Das Getriebe sitzt auf einer Achse 24., die das innere Zentralrad
25 des GetriebesatzesA trägt. Dieses Rad 25 ist auf seiner innenliegenden Seite
mit Klauen 50 versehen. Die Achse 24 ist ihrerseits mit Klauen 52 ausgerüstet.
Ferner ist auf der Achse 24 eine Gleitklaue 51 vorgesehen, die so verschoben werden
kann, daß sie in die Klauen 5o eingreift und dadurch das Rad 25 mit der Achse 24
kuppelt.
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Ferner sind in der Bohrung des Umlaufräderträgers 22 Klauen 53 vorgesehen,
die ebenfalls mit der Gleitklaue 51 gekuppelt werden können, wodurch der Umlaufräderträger
22 mit dem inneren Zentralrad 25 verbunden wird. Die Gleitklaue 51 wird über einen
in der Achse 24 geführten Querkeil 61 verschoben, der von der Schulter 54c einer
in der Achse 24 verschiebbar gelagerten Stange 54 mitgenommen wird. Diese Stange
54 ist in eine Stange 36 eingeschraubt, welche mit einer Kette 37 in Verbindung
steht, über die die ganze Anordnung verschoben wird. Die Stange 54 ist mit drei
Schultern 54a, 54b, 54° versehen.
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Die Schulter 54a liegt gegen die Stange 36, während die Schulter 54b
sich gegen eine Scheibe 55 legt. Zwischen dieser Scheibe 55 und einem Keil 35 liegt
eine Schraubenfeder 56, deren Spannung in teilweise zusammengepreßtem Zustand größer
ist als die der Feder 38, wenn letztere vollkommen zusammengedrückt ist.
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Ferner ist eine Feder 57 vorgesehen, die die Gleitklaue 51 im Eingriff
mit den Klauen 5o des inneren Zentralrades 25 hält. Auf der Außenseite des inneren
Zentralrades 25 liegt eine Scheibe 25a, gegen die sich eine Feder 25b stützt und
eine Verschiebung dieses Rades verhindert, wenn die Gleitklaue 51 unter der Wirkung
der Feder 57 in die Klauen 5o des Rades 25 eingreift. Diese Feder hält auch die
anderen Teile des Getriebes in ihrer richtigen Stellung.
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Die Betätigung des Getriebes erfolgt einmal über die Klinken 2o und
die am Gehäuse 33, 33' sitzenden, in Vorwärtsrichtung arbeitenden Sperrzähne
27 und zum anderen von der anderen Getriebeseite über die Klinken 12 und die die
Sperrzähne tragende Stirnkappe 29. Diese Sperrzähne arbeiten ebenfalls in Vorwärtsrichtung
(Fig. 5). In dieser Stirnkappe 29 ist ein Antriebsglied 31 gelagert, das auf einem
Kugellager. läuft, welches von einem Konus 32, der auf die Achse aufgeschraubt ist,
gehalten wird. Der Antriebsteil 31 ist bei 3ia drehbar in der Nabe des äußeren Zentralrades
ii gelagert, so daß er konzentrisch zur Achse der ganzen Anordnung liegt. Das Gehäuse
33, 33b liegt zwischen den beiden Stirnkappen 26, 29 und hat die Flansche 33,a 35a
für die Radspeichen.
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Auf der Achse 24 ist eine verschiebbare Buchse 34 angeordnet, durch
die ein Querkeil 35 hindurchgeführt ist, der' auf der Stange 36 sitzt und gegen
den sich die Feder 56 abstützt. Die Buchse 34 steht ferner unter der Wirkung der
Feder 38, die mit der einen Seite gegen eine Buchse 59 und mit der anderen Seite
gegen eine Kappe 6o liegt. Die Buchse 34 ist mit einem Flansch 39 versehen, zwischen
dem und dem Keil 35 eine Gleitklaue 4o drehbar liegt, die in das Antriebsglied 31
eingreift. Die Gleitklaue 4o kann seitlich mittels der Buchse 34 und dem Keil 35
verschoben werden.
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Auf dem Antriebsglied 31 kann ferner ein Kettenrad 41 sitzen, das
durch Klauen mit dem Teil 31 verbunden ist, so daß die Kraft auf diesen Teil 31
von dem üblichen (nicht dargestellten) Kettenrad mittels einer Kette übertragen
werden kann.
In der normalen Stellung ist die Gleitklaue 51 mit
den Klauen 5o des inneren Zentralrades gekuppelt, wahrend die Klaue 40 mit den Antriebsklauen
18 verwunden ist. Dadurch wird einmal das innere Zentralrad 25 mit der Achse 24
verbunden und zum anderen (las Antriebsglied 31 mit dem Umlaufräderträger 17 gekuppelt.
Die Gleitklaue 4o kann durch Zug an der Kette 37 nach rechts bewegt werden, so daß
sie in die Klauen 13 eingreift. Bei weiterem Zug an der Kette 37 gelangt die Klaue
40 mit den Klauen 14 in Eingriff. Bei dieser Stellung gelangt die Kappe 6o mit der
Buchse 5g in Berührung und verhindert jede weitere Bewegung der Gleitklaue 40 nach
rechts. Weiter stößt die Schulter 54", die 'auf der Stange 54 sitzt gegen den Keil
61, so daß bei weiterem Zug an der Kette 37 die Feder 56 zusammengedrückt wird und
der Keil 61 und mit ihm die Klaue 51 sich nach rechts bewegen. Dabei wird die Klaue
51 von den Klauen 5o entkuppelt und in die Klauen 53 des Umlaufräderträgers 22 eingedrückt,
der auch das innere Zentralrad 23 trägt, während die Klaue 4o noch immer in die
Klauen 14 des äußeren Zentralrades ii eingreift.
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Das Umlaufräderwechselgetriebe ist so durchgebildet, daß, wenn eine
Drehkraft auf die Klauen 18 des Umlaufräderträ gers 17 ausgeübt wird, sich das äußere
Zentralrad ii in der gleichen Richtung mit größerer Geschwindigkeit dreht, die von
der Zähnezahl des Rades ii und der des inneren Zentralrades 23 sowie von der Tatsache
abhängt, daß das Rad 23 sich unter der Wirkung des äußeren Zentralrades ig in derselben
Richtung dreht. Das äußere Zentralrad ig, das einen Teil des Umlaufräderträgers
17 darstellt, dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie letztere und treibt über
die Umlaufräder 21 den Umlaufräderträger 22 an. Diese Umlaufräder 21 treiben ihrerseits
das innere Zentralrad 25, das mit derAchse 24 über die Klauen 5o, 5i verbunden ist.
Da sich das Gehäuse 33, 33" schneller als der Umlaufräderträger 17 dreht, gleiten
die Sperrzähne 27 über die Sperrklinken 2o, so daß keine Verbindung zwischen dein
äußeren Zentralrad ig oder dem Umlaufräderträger 17 und dem Gehäuse 33 vorhanden
ist. Bei dieser Stellung des Getriebes ergibt sich ein großes Cbersetzungsverhältnis.
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Bei direktem Antrieb greift die Klaue 40 in die Blauen 13 des äußeren
Zentralrades ii ein. Die Kraft wird dabei durch den Teil 31 mittels der Klaue 4o
auf (las äußere Zentralrad ii übertragen. Da dieses sich ständig schneller als der
Umlaufräderträger dreht, wird die Antriebskraft durch die Klinken 12 des äußeren
Zentralrades auf die Stützteile 29 und so auf das Gehäuse 33 übertragen. Dabei arbeiten
die Räder nicht und das Sperrad 27 gleitet über seine Sperrklinken 20.
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Wenn jedoch die Drehkraft auf das äußere Zentralrad ii von den Klauen
14 übertragen wird, und die Klinken 12 von den Sperrzähnen 30 freigegeben
sind, dann dreht sich der Umlaufräderträger 17 in derselben Richtung mit verminderter
Geschwindigkeit, die von der Zähnezahl des äußeren Zentralrades ii und der des inneren
Zentralrades 23 abhängt, und auch von der Tatsache, daß dieses Rad sich unter der
Wirkung des äußeren Zentralrades ig mit derselben Geschwindigkeit und in derselben
Richtung wie dieses dreht und den Umlaufräderträger 22 durch die Umlaufräder 21
antreibt, welche in das äußere Zentralrad ig und das innere Zentralrad 25 eingreifen,
das über Klauen mit der Achse 24 gekuppelt ist. Bei dieser Stellung der Getriebeteile
ergibt sich eine kleine Übersetzung.
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Wenn hierbei das innere Zentralrad 25 von der Achse abgekuppelt wird,
der Umlaufräderträger 22 und das innere Zentralrad 23 dagegen mit der Achse über
die Gleitklaue 51 gekuppelt werden, dann wird der Umlaufräderträger 17 und mit ihm
der angetriebene Teil sich in derselben Richtung und mit verminderter Geschwindigkeit
drehen, die nun nur von der Zähnezahl des äußeren Zentralrades ii, des inneren Zentralrades
23 und der Umlaufräderpaäre 15 abhängt. Der Getriebesatz A arbeitet jetzt nicht
und das innere Zentralrad 25 läuft leer auf der Achse 24.
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Bei dieser Stellung der Schaltteile ergibt sich eine zweite kleine
Geschwindigkeit, die weiter von dem direkten Antrieb entfernt ist.
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Bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Umlaufräder als
Doppelräder oder Räderpaare ausgebildet; sie können aber, wenn nötig, Einzelräder
sein. Doppelräder werden verwendet, um ein besonderes Übersetzungsverhältnis zu
erreichen. Es können die Zahnräder 21, falls erforderlich, als Doppelräder oder
Räderpaare ausgebildet sein, um jedes andere gewünschte Übersetzungsverhältnis zu
erzielen.
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Damit ersichtlich wird, welche kleinen und großen Übersetzungsverhältnisse
gemäß der Erfindung erreicht werden können, wenn ganz gewöhnliche Zahnräder verwendet
werden, sei auf folgende Einzelheiten verwiesen: Wenn z. B. das äußere Zentralrad
ii und das innere Zentralrad 23 sechsundfünfzig bzw. zwanzig Zähne aufweisen, während
die Räderpaare 15 mit vierzehn bzw. zwanzig Zähnen versehen sind und das äußere
Zentralrad ig, die Umlaufräder 21 und das innere Zentralrad 25 sechzig, fünfzehn
bzw. dreißig Zähne haben, dann ergibt sich bei der größten Übersetzung eine Erhöhung
von o,2'' " gegenüber dem direkten Antrieb. Die erste kleine Untersetzung ergibt
7,65";-'" Verminderung und die zweite kleine Untersetzung 2o"'" Abnahme.
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Die Übersetzungsverhältnisse werden ungefähr unter Verwendung der
üblichen Bezeichnung 8o, g21/2, ioo und 109,2 sein. Beim Schalten des Getriebes
erfolgt die Freigabe der Sperrklinken 12 folgendermaßen: Wenn die Klauen 13 freigegeben
sind, dann bewegt sich die Klaue 40 zuerst in einer Stellung hinter den Klinken
12 und wird durch die vom Antriebsglied 31 übertragene Kraft in Drehung versetzt,
bis sie in die Klauen 14 eingreift. Während dieser kleinen Drehung wird keine Kraft
von dem Antriebsglied 31 auf das Antriebsglied mit übertragen. Die Klinken
12
stehen also nicht unter Belastung. Diese Klinken, die bisher den Antrieb
auf das Gehäuse 33 übertragen haben, weisen abgeschrägte Kanten auf (Fig.6), in
die die Gleitklaue 40 während der kurzen Drehung eingreifen kann und dieses Ende
der Klinken anhebt, wodurch das andere Ende niedergedrückt und von den Sperrzähnen
des Stützteiles 29 entfernt wird. Darauf greift die Klaue 40 in die Klauen 14 ein,
wodurch der Antrieb direkt auf das äußere Zentralrad ii
übertragen
wird. Die Beziehung zwischen den Drehzapfen der Klinken 12, den Klauen 14 und der
Weite der Klaue 40 ist so, daß, wenn die Klaue q0 in die Klauen 14 eingreift, die
Klinken 12 von den Zähnen 30 des Stützteiles frei sind. Wird nun von direktem Antrieb
auf eine kleine Übersetzung übergegangen, während das Antriebsglied 31 feststeht
und das Gehäuse 33 sich dreht, sowie beide Klinken 12 und 20 gleiten, dann wird
der Widerstand der Teile die Gleitklaue 40 in eine Stellung zur Nichtantriebsfläche
der Klauen 13 bringen, in der die Gleitklaue 4o direkt neben den Kanten der Klinke
12 liegt. Durch den abgeschrägten Teil 42 werden die Klinken durch direkte seitliche
oder axiale Bewegung gehoben und fallen, wenn sie von den Klauen 13 frei sind, auf
die Nichtantriebsfläche der Klauen 14. Wenn die Gleitklaue 40 wieder den Antrieb
bewirkt, hebt sie die Klinken 12 an ihren äußersten Enden, bevor sie die Klauen
14 und 2o ermöglichen antreibt. Die Klinken 12 einen Freilaufantrieb bei allen Übersetzungsverhältnissen.
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Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die Schaltvorrichtung auf der rechten
Seite dieselbe wie bei der nach Fig. i. Der Keil 35 ist zwangsläufig mit der Stange
36 verbunden. An Stelle der Verlängerung der Stange 54 ist aber eine andere Stange
62 vorgesehen, die am Keil 61 befestigt ist. Um die Stange 62 ist eine Schraubenfeder
63 angeordnet, die sich gegen eine eingeschraubte Scheibe 64 legt. Die Stange ist
mit der üblichen Schaltkette verbunden. Die Feder 63 ist stärker als die Feder 57
und hält daher gewöhnlich die Verbindung zwischen den Klauen 51 und 53 aufrecht,
wodurch der Umlaufräderträger 22 mit der Achse verbunden ist. Wenn nun die Stange
62 nach links gezogen wird, dann wird die Klaue 51 von dem Teil 22 abgekuppelt und
greift in die Klauen 5o ein, wodurch das innere Zentralrad 25 fest mit der Achse
24, verbunden wird. Die so erhaltene fünfte Übersetzung, die direkt vom Getriebesatz
A ausgeht, ergibt eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses um 25",'" auf 125.
Die Schaltstange 36 kann also so eingestellt werden, daß sich eine große, eine direkte
oder eine kleine Übersetzung ergibt, während durch die Lage der Schaltstange 62
bestimmt wird, ob die große oder die kleine Übersetzung ein kleines oder ein großes
Verhältnis sein soll, je nachdem, ob das innere Zentralrad 25 oder der Umlaufräderträger
22 und das innere Zentralrad 23 festgehalten werden.
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Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind viele Teile entsprechend den Fig.
1, 4, 5 und 6 ausgebildet und haben daher die gleichen Bezugszeichen. Hier sind
die hauptsächlichen Unterschiede: i. Das innere Zentralrad 25 ist dauernd mittels
Klauen 24a und einer Mutter 24b auf der Achse 24 befestigt. Es fehlen hier die Klauen
5o der Ausführung nach Fig. i.
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2. Der Umlaufträger 22 ist vom inneren Zentralrad 23 getrennt. Der
scheibenförmige, sich nach innen erstreckende Teil dieses Trägers ist mit einem
inneren Zahnkranz versehen. Das innere Zentralrad 23 hat lange Klauen 53a, die den
Klauen nach Fig. i gleichen. Sie dringen etwas in den Ring der Zähne 22c des Trägers
22 ein. Das innere Zentralrad 23 hat einen Flansch 23a, gegen den sich die Feder
53b legt, die auf den Klauen 53" sitzt und sich außerdem gegen die Klauen
67 legt.
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3. An Stelle des Gleitkeils 61 ist ein Gleitkeil 65 vorgesehen, der
in der Achse 24 sitzt und eine Gleitklaue 66 trägt, die auf der Achse 24 gelagert
und mit äußeren Klauen 67 versehen ist, welche dauernd mit den langen Klauen 53a
im Eingriff sind und in die Zähne 22c des Trägers 22 eingreifen bzw. sich von innen
lösen lassen. Zwischen der Gleitklaue 66 und dem Keil 65 liegt ein Ring 65a, der
an seiner' einen Fläche gerillt ist, um die Enden des Keiles aufzunehmen, während
die andere Fläche ein Drucklager für die Gleitklaue bildet. Diese Gleitklaue 66
hat ferner innenliegende Klauen 68, die in auf der Achse 24 sitzende Klauen 69 eingreifen
können, welche direkt neben dem inneren Zentralrad 23 liegen.
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Der Gleitkeil 65 kann von der Stange 36 in derselben Weise wie die
Gleitklaue der Fig. i betätigt werden. Die gleitenden Teile werden gewöhnlich so
eingestellt, daß der Träger 22 mit dem inneren Zentralrad 23 mit Hilfe der Feder
53' zwecks gemeinsamer Drehung verbunden ist.
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Die Schaltvorrichtung arbeitet genau wie bei der Ausführung nach Fig.
i. Für kleine Änderungen des Übersetzungsverhältnisses bleibt der Gleitkeil 65 in
einer Stellung, in welcher der Träger 22 mit dem inneren Zentralrad 23 verbunden
ist.
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Für die 4. oder besonders kleine Übersetzung wird der Gleitkeil 65
durch die Stange 36 so verschoben, daß die äußeren Klauen 67 der Gleitklaue 66 die
Zähne 22c freigeben, während die inneren Klauen 68 in die auf der Achse 24 befindlichen
Klauen 69 eingreifen, so daß der Träger 22 nunmehr freigegeben ist, während das
innere Zentralrad 23 so lange stillsteht, bis die langen Klauen 53a noch in die
äußeren Klauen 67 der Gleitklaue 66 eingreifen.
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Wenn man eine fünfte Geschwindigkeitsstufe erhalten will, dann wird
am besten eine getrennte Vorrichtung benutzt, um den GlBitkeil 65 nebst Gleitklaue
66 in derselben Weise zu verschieben wie die Gleitklaue 51 (Fig. 2), so daß, während
die Gleitklaue 66 das innere Zentralrad 23 festhält, die Gleitklaue 40 in die Stellung
nach Fig. 3 verschoben werden kann, die vorher für die große Übersetzung benötigt
wurde.
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Die Ausführung nach Fig. 3 weist noch einige kleinere weitere Merkmale
auf. So sind z. B. die Klinken des Freilaufs in einer Nut 20a untergebracht, und
der Träger 22, der zum Getriebesatz A gehört, ist mit einem Ringflansch 22d versehen,
mit dem er sich gegen eine Kante der Nut, die für die danebenliegenden Klinken dient,
abstützt. Statt der Doppelumlaufräder 15 werden einfache Umlaufräder i5a verwendet,
wodurch Platz für die Feder 53' geschaffen wird, welche die Gleitscheibe
66 zurückdrückt. Diese Abänderungen haben aber keinen Einfluß darauf, daß die Zunahme
der Übersetzung größer als die Abnahme der Untersetzung ist. So werden bei einer
Ausführungsform die folgenden Übersetzungen ungefähr erreicht: erste: 25" '" Verminderung,
zweite: io";@" Verminderung, dritte: direkter Antrieb, vierte: ii,i" ;, Erhöhung,
fünfte: 33',''3" ''" Erhöhung.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten
und beschriebenen Einzelheiten beschränkt, die auch im Rahmen des Erfindungsgedankens
in anderen Formen Verwendung finden können.