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Wechselgetriebe Blei der vorliegenden Erfindung handelt es, sich um
ein, Wechselgetriebe mit vier verschiedenen Vorwärtsgängen. Dieses Wechselgetriebe
besteht darin, daß die Triebwelle mit der Arbeitswelle durchs zwei ständig miteinander
im Eingriff befindliche epizykloidale Getriebesätze verbunden ist, die jeder aus
zwei koaxialen Zahnrädern mit Außen- bzw. Innenverzahnung bestehen und Planetenritzel
oder Zwischenräder besitzen, die von einem beiden Getriebesätzen gemeinsamen, zur
Wellenachse koaxialen Lagerkörper getragen werden, der, wie auch die beiden nicht
mit der Trieb- bzw. Arbciiswelle fest verbundenen koaxialen Zahnräder, frei drehbar
ist, so daß wahlweise entweder der Lagerkörper der Zwischenräder oder eines. der
beiden frei drehbaren koaxialen Zahnräder bzw. mit diesen Zahnrädern fest verbundene
Scheiben od. dgl. an einer Drehung gehindert werden können, wodurch drei verschiedene
Geschwindigkeitsgänge eingestellt werden, während der direkte Gang durch Kupplung
zweier von den fünf koaxialen Organen erzielt wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand der
Zeichnung besprochen, auf der eine Anzahl von Ausführungsbeispielen veranschaulicht
sind.
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Bei allen folgenden Beispielen, das, sei. vorweg bemerkt, ist immer
nur ein einziger Satz Zwischenräder dargestellt worden; doch können natürlich
auch
mehrere in geeigneter Weise verteilte Sätze Zwischenräder zum Ausgleich der Mässen
und Kräfte vorgesehen werden.
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Nach dem in Eig. i gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf dem Ende
der Triebwelle M der Achse X-X ein Kegelrad m als. Teil eines ersten Differentialgetriebes:
m-al-c befestigt. Mit dem m gegenüberliegenden Rade e, dass auf der Welle
Ill lose aufsitzt; ist fest eine Bremsscheibe C verbunden. Ein Körper A, der als
weitere Brems,s.che#ibe ausgebildet ist; trägt die Welle g eines Zwischenrades al-a2
derart, daß a1 in c und m eingreift und a2 einerseits mit einem fest mit der getriebenen
Welle R verbundenen ' Zähnrade r und andererseits mit einem mit einer Bremsscheibe
B versehenen Zahnrede b im Eingriff steht. Der Radsatz ba2-r bildet ein zweites.
Differentialgetriebe.
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Die fünf" beschriebenen: Organe m, e, A, b und r
sind
sämtlich konzentrisch zur- Achse X-X angeordnet.
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Um einen direkten Gang zu verwirklichen, kann man zwei der fünf Organe
m, c, A, B und r der beiden Differentialgetriebe fest miteinander verbinden.
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In der Zeichnung ist ein Kupplungskegel h dargestellt, der auf der
Triebwelle M längs der Keile p gleiten kann. Eine Feder k, deren eines Ende sich
gegen h und deren anderes Ende sich gegen eine fest mit dem Rade c verbundene Backe
l abstützt (vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Kugeldrucklagers j1), sorgt
für eine Kupplung von C durch h.
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Das Ein- und Ausrücken von h wird durch eine sich gegen ein Kugeldrucklager
j2 legende Gabel z bewirkt.
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Biremsorgane s, t und u irgendeiner bekannten Bauart dienen diazu,
die Scheiben A, B und C j e nach Erfordernis zu arretieren.
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Die Arbeitsweise des Getriebes. nach Fig. i ist folgende: Wird die
Verbindung zwischen Kegel h und Scheibe C gelöst, .so wird durch Bremsen der die
Welleg der Zwischenräderal-a2 tragenden ScheibeA mittels des Bremsorgans der erste
Gang eingestellt.
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Das Reduktionsverhältnis zwischen der treibenden Welle M und der getriebenen
Welle R isst durch das Verhältnis- der- Zähnezahlen von na; s1, a2 und y gegeben.
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Beispielsweise wird das für den ersten Gang gewählte Reduktionsverhältnis
gleich o,2i arigenommen.
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Den zweiten Gang erhält man durch Bremsen. der fest mit dem Zahnkranz
b verbundenen Scheibe B durch das Bremsorgan t. Bei dem oben angenommenen Wert von
o,2,i als Reduktionsverhältnis für den ersten Gang wird das Reduktionsverhältnis
für den zweiten Gang gleich 0,35 sein, wie auch im einzelnen die Getriebeverhältnisse
von m oder e zu a1 und von a2 zu r oder b sein mögen.
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Um den dritten Gang zu erhalten, wird mit Hilfe des Organas u die
fest mit dem Rade c verbundene Scheibe C gebremst. Unter diesen, Uriständen wird
das Reduktionsverhältnie für den dritten Gang gleich o;61. Wird schließlich durch
Vermittlung der .Gabel z die Kupplung zwischen der Triebwelle I11 und der Scheibe
C vorgenommen, so wird das, gesamte Räderwerk gesperrt und der direkte (der vierte)
Gang eingeschaltet: Es sei bemerkt, daß man auch ungleiche Räder für m und c, r
und b vorsehen kann, was jeden Spielraum für eine Staffelung der Geschwindigkeiten
gestiattet. In diesem Falle steht die Welle bzw. stehen die Wellen für die Zwischenräder
schräg zur Triebwelle 1h1.
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Beim vorstehenden Beispiel sind Kegelräder benutzt; man kann aber
auch Stirnräder benutzen, wie in den folgenden Beispielen gezeigt werden wird.
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Bei dem Beispiel gemäß Fig. 2 bifs q. der Zeichnung ist mit der Welle
Ild ein Zahnrad m verkeilt, das den Teil eines ersten Differentialgetriebes m-al-ä3-c
bildet. Das Ritzel a1 sowie das hintrer der Zeichenebene liegende Ritzel a3 besitzen
Wellen g1 und gs (Fig. 2 und 3), die in dem Lagerkörper A gelagert sind. Mit dem
Rade c desi Differentialgetriebes m-äl-a3-c ist fest eine Bremsscheibe C verbunden.
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Die getriebene Welle R (Rig.2 und q.) ist fest mit einem Rade r verbunden,
das einem zweiten Differentialgetriebe r-a2-a4-b angehört.
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Das Zwischenrad a2 dieses zweiten Differentialgetriebes bildet mit
dem Zwischenrad a1 des ersten Differentialgetriebes einen gemeinsamen Körper, -dreht
sich also auf derselben Welle g1.
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Es ist zu beachten, daß in Fig.2 die Nebenzwisehenräder a3 und a4
hinter der Zeichenebene liegen. Der Deutlichkeit wegen. ist aber die Lage-' rang
des einen von ihnen, a4, in Fig. 2 unten rechts nochmals besonders im Schnitt dargestellt
worden. Es ist ferner zu beachten, daß die Nebenzwischenräder a3 und a4, da sie
nur Zwischenorgane sind, eine beliebige Anzahl von Zähmen haben können.
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Der Lagerkörper A kann, wie die Fig. 2 zeigt, als beide Getriebe umschließendes
Gehäuse ausgebildet -sein.
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Um eine direkte Verbindung zwischen treibender Welle M und getriebener
Welle R herzustellen.., kann ein Schaltmechanismus vorgesehen werden entweder auf
der Motorseite zwischen M und C oder auf der Seite der getriebenen Welle zwischen
R und B. Beim dargestellten Beispiel ist dieser Schaltmechanismus
zwischen M und C angeordnet, was den Vorzug hat, diejenigen Teile zu verbinden,
die ein sehr geringes Kraftmoment zueinander haben.
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Während beim Beispiel nach Fig. i eine Kegelkupplung dargestellt wurde,
wird beim vorliegenden Beispiel die Kupplung durch eine fest mit der Welle M verbundene
Reibscheibe ml sowie durch eine fest mit dem Rade c verbundene Scheibe h und eine
als Backe ausgebildete Scheibe 12 bewirkt. Federn k besorgen den Druck zum Einspannen
der Scheibe ml zwischen die Seheiben h und 12; ein Nockenhebel x ermöglicht die
Ein- und Ausschaltung dieser Kupplung.
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Nach diesem Beispiel kann die Triebwelle 1111 durch die Klauen
v, w1, w2 in Verbindung gebracht werden entweder mit M, d. h. mit einem Rade
m, oder mit C, d. h. inne dem Rade c.
Die Arbeitsweise des eben
beschriebenen Ausführungsbeispiels ist folgende: Für den Vorwärtsgang kuppelt; man
lYll und i17 miteinander. Nimmt man als Reduktionsverhältnis zwischen 117 und R
wiederum den Wert von 0,21 an und arretiert man` das Gehäuse A durch das Bremsorgans,
so ergibt sich für den ersten Gang ein Geschiwindigkeitisverhältnis von o,21. Arretiert
man die Scheibe B durch A, ergibt sich für den zweiten Gang ein Verhältnis von o,35.
Arretiert man C durch 2t, so ergibt sich für den dritten Gang ein Verhältniis von
o,61.
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Kuppelt man 111 und C, so ergibt sich für den direkten (den vierten)
Gang das Verhältnis i. -Für den: Rückwärtsgang genügt es in vielen Fällen, 1111
und C zu kuppeln und A zu arretieren; das Geschwindigkeitsverhältnis ist danni o,21.
Dieser Verbindungswechsel durch Klauen, die diesem Mechanismus einen Teil seiner
Vorteile nehmen würde, stellt, wenn man ihn zwischen zwei Vorwärtsgängen vornehmen
müßte, keine Bewegung dar, wenn man vom Totpunkt ausgeht. .
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Hält man es für ratsam, die Staffelung der Geschwindigkeiten zu ändern,
so kann man den Rädern in und c und den Rädern r und b eine verschiedene
Anzahl von Zähnen geben, wodurch man übrigens Raum sparen kann, da dann die Räder
rtt und c einerseits und r und b andererseits Seite an Seite angebracht werden können,
wenn man für c und b den Durchmesser so wählt, daß sie unter den Zwischenrädern
a1 und a2 hindurchlaufen können, ohne sie zu berühren. In diesem Fall hängt nicht
mehr die eine Geschwindigkeit von der anderen ab, sondern sie variieren jetzt entsprechend
der Anzahl der für das Mittelrad gewählten Zähne.
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An Hand der Fig. 5 wird eine Variante des Rückwärtsganges gezeigt..
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Die getriebene Welle R1, die normalerweise mit dem Rade r entweder
durch Klauen oder durch eine Reibungskupplung (z. B. durch Kegel z1 und z2) gekuppelt
ist, kann von, dem kade r getrennt und mit dem Rade b verbunden werden, z. B.. durch
die Kegel z3 und z4. Man arretiert dann A, um den Rückwärtsgang zu bewirken.
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Bei anderen Geschwindigkeitskombinationen i könnte man nach dieser
Ausführungsart noch folgende Verhältnisse erhalten:
Die Fig. 6 bis 9 beziehen sich auf ein Wechselget,riebe für vier Geschwindigkeiten
mit drei untersetzten Geschwindigkeiten und evtl. einem direkten Gang und einem
Rückwärtsgang.
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Es enthält zwei epizykloidale Getriebe mit Stirnrädern, die einfacher
als die beiden. Differentialgetriebe der vorigen Abbildungen sind, da sie jedes
nur drei Räder haben: ein: Mittelrad m oder e mit äußerer Verzahnung und ein innen
verzahntes Rad b oder r, also insgesamt sechs Räder. Die vier Räder m, c, b
und r sind koaxial ebenso wie der Lagerkörper A für die Wellen =l und ä2
der Zwischenräder cxl und a2: dieses Ganze bildet die fünf Organe eines zusammellges°tzten
epizyl:loidalen Getriebes.
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Es ist zu bemerken, daß die beiden Getriebesätze derart sind, daß
die koaxialen Zahnräder ein und des, selben Getriebesatzes, wenn der Körper A feststeht,
Geschwindigkeiten in entgegengesetzter Richtung haben, d. h. daß: der Satz von negativem
geometrischem Verhältnis ist.
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Eines der Zwischenräder, z. B. a1, hat eine genügende Länge, um in
das Zwischenrad a2 des anderen Getiriebesatzes einzugreifen.
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Diese Anordnung, welche die in Fig. i und 2 gezeigten Zwischenräder
mit zwei Zahnkränzen. nicht mehr benötigt, ist. sehr vorteilhaft für die Anbringung
von vielfachen, um die Mittelräder verteilten Zwischenrädern; denn der Gebrauch
von Zwischenrädern mit zwei Verzahnungen verlangt eine sehr sorgfältige Ortung der
Verzahnungen untereinander und der Zwischenräder untereinander.
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Der in Fig. 6 gezeigte Mechanismus entspricht dem Fall, wo die Bewegung
auf eine parallel zur Welle des Getriebesatzes stehende Welle lT-' übertragen werden
muß.
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Der erste Getriebesatz enthält ein Mittelrad tit, das mit der Triebwelle
37 verbunden ist, ein Zwischenrad a1, montiert auf einer Welle il des Lagerkörpers
A, der arretiert wird, um den ersten Gang ,einzustellen, sowie einen innen verzahnten
Kranz b, de Arretierung den zweiten Gang ergibt.
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iser zIveite epizykloidale Getriebesatz enthält ein Mittelrad c, fest
verbunden mit der Scheibe C, die. arretiert wird, um den dritten Gang einzustellen,
ein Zwischenrad a2, das sich um die Welle g2 des Lagerkörpers A dreht, sowie
einen Zahnkranz r, der das getriebene Organ bildet.
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Das Zwischenrad a1 ist genügend lang, um gleichzeitig einerseits in
das Mittelrad 3n und den Kranz b
und andererseits in das Zwischenrad a2 einzugreifen
(Fig. 7).
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Die Anzahl der Zähne kann derart gewählt werden, daß die Geschwindigkeiten
eine Steigerung erfahren, die den bei Automobilen üblichen Geschwindigkeiten entspricht.
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Man kann: die Anzahl der Zähne folgendermaßen annehmen Erstes Getriebe:
für 7,11 = 22 Zähne, für a1 = 22 Zähne und für b = 66 Zähne zweites Getriebe:
für c = 18 Zähne, für a2 = 29 Zähne und schließlich für i- - 76 Zähne. Man erhält
dann, wenn --1, B, C nacheinander arretiert und dann zwei Glieder des Mechanismus
miteinander gekuppelt werden, um den direkten Gang einzuschalten, folgende verschiedene
Geschwindigkeitsverhältnisse: o,289, o,465, o,68 und 1.
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Man sieht, daß in dieser mechanischen: Vorrichtung, die es gestattet,
drei verringerte Geschwindigkeiten und einen direkten Gang zu verwirklichen, die
Getriebe im ganzen, zwei Radstärken ausmachen.
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Es wird daran erinnert, daß man wegen des Ausgleichs und der Länge
der Verzahnungen eine gewisse
Anzahl von: Zwischenrädern im Umkreis
verteilen kann, wenn man dies für nützlich erachtet.
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Der direkte Gang kann verwirklicht werden, indem man z. B,. die Organe
m und b vermittels der Kegelradkupplung hl und h2 gegeneinander arretiert.
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Die Bewegung kann auf die parallel zur ersten stehende Welle W durch
ein Getrieberad übertragen werden, z. B. durch das Rad ei, das fest mit dem Kranz
r verbunden ist und reit einem Rade e2 kämmt, das mit der getriebenen Welle
W fest verkeilt ist.
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Den Rückwärtsgang kann man auf verschiedene Weise erreichen. Man kann
z. B. das Rad e2 axial verschiebbar machen und zwischen ei und e2 ein Zwischenrad
einschalten. Hierdurch erreicht man ebenso viele Rückwärts- wie Vorwärtsgänge.
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Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung würde sich besonders gut für bestimmte
Maschinen eignen, z. B. für Werkzeugmaschinen, Drehbänke usw.
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Im diesem Fall wird man hauptsächlich Mitnehmer gebrauchen, statt
Reibungswiderstände zu benutzen, um die einzelnen Getriebeteile zu arretieren.
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Bei dien in Fig. 8 gezeigten Beispiel würden die Lagen der Mittelräder
m und c vertauscht. Das Rad m befindet seich bezüglich des Rades c auf der denn
Motor entgegengesetztem, Seite.
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Diese Bauweise erlaubt es dank einer besonderen Anordnung des- Zwischenrades
a1, die getriebene Welle R in die Achse der Triebwelle M zu verlegen.
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Diese Anordnung des Zwischenrades a1, das, um die Räder rn und
b zu verbinden, frei zwischen den beiden Rädern c und r umläuft, ohne sie
zu berühren, ist einest der wesentlichere Merkmale der Erfindung für den Fall, wo
die getriebene Welle R in der Achse der Triebwelle M liegt: Um den Rückwärtsgang
zu erreichen, kann: man in verschiedener Weise vorg=ehen. Wenn man bei der in Fng.
8 gezeichneten Ausführungsform das Trieb-Organ M1 durch die Klauen v-w2 mit dem
Organ C verbindet, anstatt es durch die Klauen v-wl mit dem Organ M zu verbinden,
so erhält man, bei, Arretierung von A einen Rückwärtsgang, dessen Reduktionsverhältnis
gleich (-o,24) ist.
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Man sieht, daß bei dieser Ausführungsform die Getriebe ;insgesamt
drei Radbreiten benötigen und sechs Getrieberäder für alle Kombinationen genügen.
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Um« bestimmte Geschwindigkeitsverhältnisse zu erzielen, kann es nötig
sein, ein Zwischenrad a1 von solchem Durchmesser zu benützen, daß, es nicht frei
zwischen den Rädern c und r umlaufen kann., ohne sie zu berühren. Auch in solchen
Fällen kann man ganz im Rahmen der Erfindung bleiben; indem man das Zwischenrad,
wie es Fig. 9 zeigt, in der Zone der Räder c und r mit einer halsartigen Einschnürung
versieht.
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Bei dieser Ausführung sind die Mittelräder unddie Zwischenräder gleich
2,::2, was für Krä_nze,=die z. B. viermal so viel Zähne haben, wie die Mittelräder
bei Arretierung der Teile A, B und C in der" angegebenen Reihenfolge, die
Reduktionsverhaltnisse (-i- o,2,5), (+ 0,40) und (+o,625) ergibt.
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Wenn man C zum Trieborgan macht und dabei A arretiert, würde man einen
Reduktionsrückwärtsgang (-o;25) erhalten Die die Zwischenradwellen g1 und g2 tragenden
Konstruktionsteile sind in Fig. 9 nicht dargestellt worden.
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Fig. zo stellt einte andere Variante dar, in der man die beidem epizykloidalen
Getriebesätze von negativen geometrischen Verhältnissen wiederfindet, die je folgendes
umfassen: ein außen verzahntes Mittelrad b bzw. c; einen innen verzahnten Kranz
m bzw. a und ein Zwischenrad a1 bzw. a2, wobei die Zwischenräder mit einfacher Verzahnung
von demselben Lagerkörper R getragen werden und untereinander gemäß Fig. 7 der Zeichnung
im Eingriff sind. Um nun.zwei untersetzte Geschwindigkeiten, eine dritte direkte
und eine vierte übersetzte Geschwindigkeit zu erhalten, hat man zur Antriebswelle
und zur getriebenen Welle Verbindungen hergestellt wie in Fig. 7. Die Antriebswelle
wurde mit einem innen verzahnten .Kranz m verbunden; und die fest mit der getriebenen
Welle verbundene Stütze R für alle Vorwärtsgänge wird für die Rückwärtsgänge fest
mit einem der Mittelräder b verbunden.
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Der innen verzahnte Kranz a, d. h. der nicht mit der Antrsebswelle.verbundene
Kranz, bildet das unbeweglich zu machende Organ, um Gang einzustellen. Der zweite
Gang ergibt sich durch Arretierung des Mittelrades b und der vierte durch Arretierung
des dritten kleineren Mittelrades c.
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Es ist zu beachten, daß diese Vorrichtung nur zwei Radbreiten einnimmt.
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Wenn man den Rädern die folgenden beispielsweisen Zähnezahlen gibt:
so erhält man die unten angeführten. Geschwindigkeiten. Dieerste Kolonne gibt das
Geschwindigkeitsverhältnis der getriebenen Welle zur Triebwelle und die zweite das
Verhältnis der veranschlagten Geschwindigkeit der getriebenen Welle zu jener, die
sie im vierten Gang (dem übersetzten) hat, an:
I. Gang . . . . o;45 0,313 |
2. Gang . . . o;662 0,44 |
3, Gang . . . . 1 o;695 |
4. Gang . . . . 444 |
Wenn man den Rückwärtsgang verwirklicht, indem man b als-getriebenes Organ annimmt
und a unbeweglich-macht, so erhält man die Verhältnisse: Rückwärtsgang: (-0,495)
(-0,344).
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,-Es ist zu beachten, daß@ man, ohne dem dargestellten Mechanismus
ein einziges Stück hinzuzufügen, einen fünften Gang verwirklichen kann, indem man
wie für den Rückwärtsgang das Organ b als getriebenes Organ benutzt, aber dabei
das - Organ c arretiert.
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Die der Tabelle hinzuzufügenden Geschwindigkeitsverhältnisse sind
dann; folgende: 2,2, 1,53.
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Wie bei f gezeigt, kann man alle Getriebeorgane in einem Gehäuse unterbringen,
um sie vor evtl. vom
Bremsen der Scheiben A, B und C herrührendem
Metallstaub zu schützen, was. außerdem ermöglicht, trocken arbeitende Bremsmittel
anzuwenden.
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Endlich ist es möglich, wie an Fig. i i gezeigt, bei Gebrauch eines
Wechselgetriebes gemäß der Erfindung zur Verwirklichung der verschiedenen positiven
Geschwindigkeitsverhältnisse den Gangwechsel durch Anhalten eines Teiles eines zusätzlichen
epizykloidalen Getriebesatzes zu erreichen, ohne ein Wechseln der Verbindung mit
der Antriebswelle oder der getriebenen Welle vorzunehmen.
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Das Getriebe nach Fig. 8 könnte, beispielsweise zwischen Triebwelle
und Organ C, mit einem Wendemechanismus versehen werden. Das. Organ M trüge in solchem
Fall nach Fig. i i einen innen verzahnten Kranz ml, ein Mittelrad cl, das auf C
befestigt ist, und die Scheibe D, welche die Welle eines Zwischenrades a5 trägt.
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Für die Anzahl der für Fig. 8 vorgesehenen Zähme und für ein geometrisches
Verhältnis (-3) zwischen cl und ml hätte man hier ein Reduktionsverhältnis gleich
(-o,238) von der Antriebswelle zur getriebenen Welle.
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Die Fig. i i könnte die Verlängerung der Fig. 8 nach links sein. Die
Scheibe C nachi Fig. 8 wird in diesem Fall durch die Scheibe C nach Fig. i i ersetzt.
Die Klauen nach Fig. 8 kommen in Fortfall. Die Wellenteile M und Ml fallen zusammen.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten und beschriebenen
Ausführungsarten beschränkt; die nur als Beispiele ausgewählt wurden.
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Man kann daher unterschiedslos, ohne die Natur der Erfindung zu verändern.,
alle möglichen Arretiervorrichtungen verwenden: Scheibenkupplungen und -bremsen,
magnetische Kupplungen und Bremsen, dehnbare Segmente, Mitnehme< u. dgl.