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Kraftübertragungseinrichtung, insbesondere zum Antrieb von Fahrzeugen,
bestehend aus Wechsel- und Umlaufrädergetrieben und Einrichtungen zur Fahrtwendung
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Kraftül)ei-traguiigs-einrichtutigen,
die insbesondere zum :lntriel> von Fahrzeugen geeignet sind. Sie kommt in Betracht
für solche Fälle, bei denen mehrere Treibachsen oder Treibräder oder Achsgruppen
von einem Motor aus so angetrieben werden sollen, dat3 die einz-eln:n ,ochsen bzw.
die einzelnen Räder oder die Achsgruppen unabhängig voneinander umlaufen können.
13ei Straßenfahrzeugen koinint <ler Antrieb der eilizelnen Räder mit Rücksicht
auf das Durchfahren von Krümmungen in Betracht, hei Schienenfahrzeugen der Antrieb
der einzelnen Achsen mit Rücksicht auf Unterschiede iin Durchmesser der Radreifen.
Die Erfindung verbindet mit der Lösung dieser Aufgabe durch ein Umlaufgetriebe die
Verwendung desselben Umlaufgetriebes zur Gangschaltung. Demgemäß besteht die erfindungsgemäße
Kraftübertragungseinrichtung aus einem Wechselgetriebe (einem Strömungsgetriebe,
einem Zahnradgetriebe oder einem hydromechanischen Verbundgetriebe), aus einem Umlaufrädergetr
iebe, das einerseits als Ausgleichsgetriebe zum Antrieb zweier Treibachsen (oder
Treibräder oder Achsgruppen) und andererseits als Übersetzungsgetriebe wirkt, wobei
im letzteren Falle eine Abtriebswelle dA Umlaufrädergetriebes festgehalten wird,
während die Verbindung zwischen dieser Abtriebswelle und der
dazugehörigen
Treibachse gelöst wird" und aus Einrichtungen zur Fahrtwendung, die im Leistungsfluß
vor dem Umlaufrädergetriebe angeordnet sind, mit dem Kennzeichen, daß eine Freilaufkupplung
mit einstellbarer Wirkungsrichtung zur Trennung der festbremsbaren Abtriebswelle
von ihrer Treibachse vorgesehen. ist.
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Es sind zwar Kraftübertragungseinrichtungen bekannt, die einerseits
als Ausgleichsgetriebe und andererseits als Übertragungsgetriebe wirken und bei
denen Freilaufkupplungen zwischen Abtriebswelle und den zugehörigen Treibrädern
verwendet werden, doch muß bei den bekannten Einrichtungen die Freilaufkupplung
in der einen. Richtung, und zwar im Rückwärtsgang, gesperrt werden. Diesen Nachteil
vermeidet die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch, daß die Freilaufkupplung wahlweise
in der einen oder anderen Drehrichtung greift bzw. in der jeweils entgegengesetzten
Drehrichtung als Freilauf wirkt; sie arbeitet also bei Rückwärtsfahrt in genau der
gleichen Weise wie hei der Vorwärtsfahrt; es läßt sich also mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung auch bei Rückwärtsfahrt eine Gangschaltung durchführen, die bei der
bekannten Einrichtung nicht möglich ist, da bei ihr im Rückwärtsgang nur ein einziger
Gang vorhanden ist.
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Bei in Verbindung mit einem Ausgleichsgetriebe stehenden Klemmgesperren
ist es bekannt, dieses so auszubilden, daß es bei Vor- und Rückwärtsantrieb selbsttätig
in Wirkung tritt. Bei den bekannten Einrichtungen kann aber keinesfalls nur ein
Rad mit Übersetzung angetrieben werden, weil die die zweisinnig wirkende Freilaufkupplung
enthaltende Einrichtung parallel zum Umlaufrädergetriebe geschaltet ist und nicht
das Abschalten der einen Welle, sondern gerade eine Drehzahlabhängigkeit zwischen
den beiden Wellen bewirkt. Will man bei der bekannten Einrichtung die eine Welle
stillsetzen, wodurch allein über das Umlaufrädergetriebe eine Übersetzung der anderen
Welle erreicht würde, so bleibt auch die andere Welle stehen. Dieser Nachteil wird
erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Freilaufkupplung hinter dem Umlaufrädergetriebe
in dem Antrieb zum einen Rad sitzt und so eine Lostrennung dieses Rades bei festgebremster
Welle herbeiführt.
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Gemäß der Erfindung wird also eine Freilaufkupplung verwendet, die
eine Umkehrung der Freilaufrichtung gestattet, so daß sie für beide Drehrichtungen
verwendbar ist. Dadurch ist es möglich, die Fahrtwendung an. beliebiger Stelle des
Energieflusses vorzunehmen, vor allem an einer solchen Stelle, an der die Leistung
noch nicht auf zwei Zweige verteilt ist. Man kann dann etwa zwischen Wechselgetriebe
und Umlaufrädergetriebe ein mechanisches Wendegetriebe einbauen oder auch im Falle
der Verwendung eines Strömungswechselgetriebes dort einen Rückwärtswandler anordnen.
Die erfindungsgemäße Ausführung hat somit den Vorteil, daß die gesamte Kraftübertragung
bedeutend eifacher wird, da ein Fahrtwendegetriebe wegfallen kann. Bei einem Schienenfahrzeug
kann die Fahrtwendung außerdem in das Gehäuse des Wechselgetriebes hereingenommen
werden. Die Achsantriebe, selbst enthalten nur je ein Kegelradpaar, so daß die unabgefederten
Gewichte wesentlich verringert werden und auch die weitläufige Bedienungseinrichtung
der beiden Fahrtwendegetriebe wegfällt.
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Eine besondere vorteilhafte Einrichtung ergibt sich,, wenn die Einstellung
der Wirkungsrichtung der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung in an sich bekannter
Weise mit der Einstellung der Fahrtwendeeinrichtung gekuppelt wird.
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Statt der beschriebenen zweisinnig wirkenden Freilaufkupplung kann
auch jede andere Freilaufkupplung, deren Wirkungsweise derjenigen der erfindungsgemäßen
Freilaufkupplung gleichartig ist, verwendet werden, insbesondere solche, bei denen
sich die Wirkungsrichtung selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehrichtung der betreffenden
Betriebswelle des Umlaufrädergetriebes einstellt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung im einzelnen dargestellt, und zwar
zeigt Abb. i die Gesamtanordnung einer Kraftübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung,
Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel einer zweisinnig wirkenden Freilaufkupplung, Abb.
3 einen Schnitt gemäß Linie A-A in Abb. 2, Abb. 4 ,einen Schnitt gemäß Linie B-A
in Abb. 2. In Abb. i bedeutet i den Antriebsmotor, 2 ein Wechselgetriebe beliebiger
Bauart, das etwa als Zahnradwechselgetriebe, Strömungsgetriebe oder hydromechanisches
Verbundgetriebe ausgebildet sein kann. Das Fahrtwendegetriebe 3 ist als Stirnradgetriebe
vorgesehen. Die Abtriebswelle 4 des Wechselgetriebes 2 kann durch die Schaltmuffe
5 entweder mit dem Zahnradersatz 6, 7 oder dem Rädersatz 8, 9, io mit Zwischenrad
gekuppelt werden. Die Stirnräder 7 und io sitzen auf der Hohlwelle i i, die außerdem
den Planetenstern 12 trägt. Mit den Rädern des Planetensterns kämmen das Sonnenrad
13 und der Außenkranz 14. Der letztere treibt unmittelbar auf die Gelenkwelle 15
und über das Kegelradpaar 16 auf die Treibachse i7; es ist also in der Abbildung
an den Antrieb etwa eines Triebwagens gedacht. Auf der Welle 18 des Sonnenrades
13 sitzt die Bremsscheibe i9, die von dem Gestänge 2o aus festgebremst werden kann.
Am Ende der Welle 18 sitzt ferner die eine Kupplungshälfte der zweisinnig wirkenden
Freilaufkupplung 21, deren Wirkungsrichtung über die Muffe 22 durch das Gestänge
23 eingestellt wird, das mit dem Verstellgestänge 24 der Schaltmuffe 5 gekuppelt
ist. Die zweite Hälfte der Kupplung 21 ist mit der Gelenkwelle 25 verbunden, die
über das Kegelradpaar 26 auf die Achse 27 treibt.
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Die zweisinnig wirkende Freilaufkupplung 21 muß so ausgebildet sein,
daß sie bei der einen Stellung der Muffe 22 beispielsweise treibt, wenn die Welle
18 in Richtung des Pfeils 28 umläuft, während die Gelenkwelle 25 dahinter zurückbleiben
will, daß sie aber frei wird, wenn 18 festgebremst wird, d. h. wenn 25 schneller
läuft als i8. In der anderen Stellung der Muffe 22 nimmt die Kupplung
die
Welle 25 in der Richtung des Pfeils 29 mit und läßt sie in derselben Richtung frei
umlaufen, wenn 18 langsamer läuft als 25 bzw. wenn 18 stillsteht.
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Bei gelöster Bremse i9 wird die vom Wechselgetriebe z abgegebene und
durch das Wendegetriebe 3 übertragene Leistung von dem Um,laufrädergetriebe 12.
r3, 14 auf die beiden Achsen 17 und 27 verteilt. In welchem Verhältnis die Aufteilung
geschieht, hängt von den Durchmesserverhältnissen des Planetengetriebes und den
Übersetzungsverhältnissen der Kegelradpaare 16 und 26 a1>. Wird nun die Bremse i9
festgezogen, so bleibt die Welle 18 stehen; die Kupplung 21 löst sich, die Welle
25 läuft von der Achse 27 aus angetrieben leer mit. Zwischen der Welle ii und der
Welle 15 ergibt sich eine Übersetzung ins Schnelle.
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Freilaufkupplungen, wie sie für die Kupplung 21 benötigt werden, sind
in verschiedenen Ausführungen bekanntgeworden, die jedoch teilweise nur für sehr
geringe Drehmomente geeignet sind. Eine neuartige Einrichtung dieser Art, die für
Drehmomente jeder Größe gebaut werden kann, wird zur Erläuterung im folgenden beschrieben
(Abb. 2 bis 4). An der Antriebswelle 18 befindet sich ein Hohlzylinder 40" der zwei
Klauenkränze 41 und 42 trägt. Auf der Abtriebswelle 25 befindet sich ein steilgängiges
Gewinde 43, das beispielsweise als Rechtsgewinde geschnitten sei und auf dem sich
die Muffe 44 verschieben kann. Diese trägt einen Klauenkranz 45, der mit den Kränzen
41 und 42 zusammenpaßt. Zwischen 41 und 42 sind auf der Welle 46 die beiden Sperrklinken
47 und 48 gelagert, deren Spitzen durch die Federn 49 und 50 stach innen gedrückt
werden. Sie sind mit rückwärtigen Fortsätzen 51 und 52 versehen, die sich gegen
die Anschläge 53 und 54 legen, wodurch der Winkelausschlag der Sperrklinken begrenzt
wird. Andererseits können die Fortsätze 51 und 52 durch die Ausnehmungen 55 und
56 in der Muffe 22 bei entsprechender Lage der Muffe niedergedrückt werden, so daß
die Klinken außer Wirkung kommen, wie in Abb. 4 dargestellt.
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Steht die Muffe 22 in der in Abb. 2 gezeichneten Lage, so ist die
Klinke 48 abgehoben, und die Klinke 47 ist in Tätigkeit. Dreht sich Welle 18 nun
in Richtung des Pfeils 29, so stößt die Klinke 47 gegen irgendeinen Zahn des Kranzes
45 und nimmt diesen in derselben Pfeilrichtung mit, das heißt aber, der Kranz 45
verdreht sich mit der Muffe 44 auf dem Gewinde 43 und verschiebt sich dabei nach
links, so daß die Klauenkränze 41 und 45 miteinander in Eingriff kommen. Hat die
Muffe 44 ihre linke Endlage an dem Anschlag 57 erreicht, so wird auch die Welle
23 in Richtung des Pfeils 29 mitgenommen. Bremst man nun durchAnziehen von i9 und
2o die Welle 18 (Abb. i) bei weiterfahrendem Fahrzeug ab, so schraubt sich die Muffe
44 auf dem Gewinde der weiterlaufenden Welle 25 nach rechts, bis 41 und 45 außer
Eingriff sind. Die Klinke 47 ratscht nun auf den Zähnen 45. Damit das dadurch auf
die Muffe 44 ausgeübte verhältnismäßig kleine Drehmoment die Muffe nicht nach rechts
zieht, wodurch 45 mit 42 in Eingriff käme, wird die Muffe 44 durch die Federn 58
m,it deen Hubbegrenzung,shülsen 59 mit endlichen Federkräften in ihrer Mittellage
festgehalten.
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Bei umgekehrter Drehrichtung der Welle 18, also Richtung 28, die ja
durch das Wendegetriebe 3 durch Umstellen des, Hebels 24 erreicht wird, wird die
Muffe 22 durch den mit Hebel 24 gekuppelten Hebel 23 (Abb. i) so umgestellt, daß
die Sperrklinke 47 abgehoben und die Sperrklinke 48 freigegeben wird. Sucht nun
Welle 25 hinter Welle 18 zurückzubleiben, so geht die Muffe 44 nach rechts und die
Klauenkränze 42 und, 45 kommen in Eingriff. Wird jetzt Welle 18 festgebremst, so
geht auch hier Muffe 44 in ihre Mittellage zurück.
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Bei der nicht gezeichneten Ausführung, bei der sich die Wirkungsrichtung
der Freilaufkupplung selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehrichtung der antreibenden
Welle 18 umstellt, könnte das Gestänge 23 wegfallen, was eine weitere Vereinfachung
bedeutet, Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf die in Abb. i dargestellte Ausführung;
es. können auch Wendegetriebe und Umlaufrädergetriebe anderer Ausführung und Anordnung,
insbesondere solche mit Kegelrädern, verwendet werden.