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Selbsttätig sich einstellendes Umlaufrädergetriebe, insbesondere für
Kraftfahrzeuge Gegenstand der Erfindung ist ein insbesondere für Kraftfahrzeuge
bestimmtes Umlaufrädergetriebe mit einem durch Fliehkraft betätigten Kupplungsglied,
welches radial verschiebbar an einem an der getriebenen. Welle sitzenden Träger
angeordnet ist und bei seinem Ansprechen den übersetzten Getriebegang einschaltet,
während der Umlaufräderträger mit der treibenden Welle gekuppelt ist und die Umlaufräder
an einem feststehenden Zentralrad abrollen.
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Die bekannten Umlaufrädergetriebe dieser Art sind derartig ausgebildet,
daß sie von Hand aus geschaltet werden müssen, um wahlweise den unmittelbaren Antrieb
zwischen der treibenden und getriebenen Welle einzuschalten bzw. um die treibende
Welle mit einer Überlaufkupplung oder über eine Fliehkraftkupplung mit dem Umlaufräderträger
des Umlaufrädergetriebes zu kuppeln. Gemäß der Erfindung wird aber die Einstellung
bzw. Kupplung des Umlaufrädergetriebes selbsttätig vorgenommen, und zwar derart,
daß das durch Fliehkraft beeinflußte Kupplungsglied für gewöhnlich im Kupplungseingriff
mit einer am Umfang des mit der treibenden Welle starr verbundenen Umlaufräderträgers
angeordneten Aussparung steht und so einen unmittelbaren Antrieb zwischen treibender
und getriebener Welle herstellt, bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl
jedoch
außer Eingriff mit dem Umlaufräderträger tritt und in an sich bekannter Weise in
Eingriff mit einer Aussparung in dem von den Umlaufrädern getriebenen Zahnkranz
gelangt, der dann in bekannter Weise die getriebene Welle mit höherer Drehzahl als
der der treibenden Welle antreibt. Für gewöhnlich wird das radial verschiebbare
Kupplungsglied durch Federkraft im Kupplungseingriff mit dem an der treibenden Welle
sitzenden Umlaufräderträger gehalten. Die Fliehkraftkupplung der Erfindung hat demnach
zwei Aufgaben zu erfüllen. Befindet sich das radial verschiebbare Kupplungsglied
in seiner inneren Lage, so kuppelt es unmittelbar die treibende Welle mit der getriebenen
Welle, während es in seiner äußeren Lage unter Vermittlung des Umlaufrädergetriebes
einen Gang mit Übersetzung ins Schnelle herstellt.
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Mit dem Umlaufrädergetriebe ist eine an sich bekannte Freilaufkupplung
gemäß der Erfindung in der Weise vereinigt, daß der innere Kupplungsteil der Freilaufkupplung
an der treibenden Welle unverschiebbar befestigt ist und an sich bekannte Klemmrollen
zwischen dem Umfang des inneren Kupplungsteiles und der zylindrischen Wandung einer
Ausdrehung des an der getriebenen Welle sitzenden flanschartigen Trägers angeordnet
sind, so daß bei Versagen des durch Fliehkraft betätigten Kupplungsgliedes selbsttätig
ein unmittelbarer Antrieb zwischen der treibenden Welle und der getriebenen Welle
hergestellt wird, wobei jedoch ein Überlaufen der getriebenen Welle möglich ist.
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Das Umlaufrädergetriebe der Erfindung zeichnet sich ferner durch geringe
Herstellungskosten aus und weist gegenüber bekannten Vorrichtungen ähnlicher Art
eine bedeutend geringere Anzahl von Bauteilen auf.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt: Abb. I stellt eine Seitenansicht des neuen Getriebes teilweise im Schnitt,
Abb. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Abb. I dar; in Abb. 3 sind Einzelteile
der Einstellvorrichtung veranschaulicht, durch welche die Geschwindigkeit verändert
werden kann, bei welcher das Getriebe in Tätigkeit tritt; Abb. 4 und 5 enthalten
Teilschnitte nach Linie 4-4 bzw. 5-5 der Abb. I, und in Abb.6 ist ein Querschnitt
einer abgeänderten Ausführungsform ähnlich der Abb. 2 gezeigt.
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In dem Getriebegehäuse I wird die treibende Welle 2 und die getriebene
Welle 3 in den Lagern 6 bzw. 7 gleichachsig gelagert. Die getriebene Welle 3 ist
mit einem abgedrehten Ende 4 im Innern einer Ausbohrung der treibenden Welle unter
Einschaltung eines Rollenlagers 5 gelagert. Die getriebene Welle 3 ist an ihrem
einen Ende mit einer Kupplung 8 versehen, mit welcher sie mit den zu den Rädern
des Fahrzeuges führenden Wellen verbunden wird.
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Im Innern des Gehäuses I ist an der Welle 3 durch einen Keil to der
Körper 9 befestigt, welcher einen Flanschteil II hat, der mit einer Ausdrehung versehen
ist und den äußeren Teil I2 der Freilaufkupplung bildet. An dem Außenumfang des
Körpers 9 ist ein Ring I3 mittels eines Rollenlagers I4 drehbar angeordnet, und
federnde Stellringe 15 sorgen dafür, daß der Ring 13 gegen axiales Verschieben gesichert
ist. Ein axial nach auswärts ragender Teil des Ringes I3 ist als innen verzahnter
Kranz I6 ausgebildet, der einen Teil des Umlaufrädergetriebes bildet. Ferner ist
dieser Ring I3 mit einer Anzahl von Öffnungen I7 versehen, in die die Glieder 32
der Fliehkraftkupplung eindringen können.
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Die Freilaufkupplung besteht aus einem mit Klemmflächen versehenen
Glied I8, welches mittels Nut und Federn bei I9 an der treibenden Welle 2 befestigt
ist. Zwischen den Teilen 12 und 18 sind Klemmrollen 2o angeordnet, und zwar ist
die Anordnung der Klemmflächen an dem Teil I8 derart, daß die getriebene Welle 3
sich mit größerer Geschwindigkeit drehen kann als die treibende Welle 2. Wenn aber
die treibende Welle 2 sich schneller dreht als die getriebene Welle, dann wird durch
diese Kupplung eine treibende Verbindung zwischen den Wellen 2 und 3 hergestellt.
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Der Zahnkranz I6 liegt gleichmittig zu dem Zentralrad 2I des Umlaufrädergetriebes,
welches die treibende Welle 2 umgibt. Das Zentralrad 2I steht bei 22 im Zahneingriff
mit der Vorderwand des Gehäuses 1. Zu beiden Seiten der Zähne des Zentralrades befinden
sich federnde Stellringe 24, welche ein axiales Verschieben des Zentralrades gegenüber
der Wand 23 verhüten.
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Zwischen dem Zentralrad 2I und denn Zahnkranz I6 sind mehrere Umlaufräder
25 angeordnet, welche mit den Zähnen des Zentralrades bzw. den Zähnen des Zahnkranzes
kämmen. Die Umlaufräder 25 sitzen drehbar auf den Achsen 26, welche mit dem einen
Ende in dem Umlaufräderträger 27 und mit dem anderen Ende in einem Ring 28 dieses
Trägers befestigt sind.
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Dieser Umlaufräderträger ist durch Nuten und Federn bei 29 mit der
treibenden Welle 2 verbunden. Am äußeren Umfang der Nabe dieses Trägers befinden
sich eine Anzahl Aussparungen 3o zur Aufnahme der Kupplungsglieder 32, wie im folgenden
noch näher erläutert wird.
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Die Vorderfläche des flanschartigen Teiles II ist mit einer radialen
Aussparung oder Nut 3I versehen, weiche in radialer Richtung mit den Öffnungen I7
in dem Ring I3 und mit den Aussparungen 3o in der Nabe des Umlaufräderträgers 27
fluchtet. In dieser Nut 31 befindet sich das radial verschiebbare Kupplungsglied
32, dessen äußeres Ende 33 und dessen inneres Ende 3¢ in entgegengesetzter Richtung
des Uhrzeigers etwas exzentrisch gekrümmt sind. Dieses Kupplungsglied wird durch
eine Feder 35 für gewöhnlich in seiner zurückgezogenen Lage gehalten, und zwar im
Eingriff mit einer der Aussparungen 3o. Die Feder 35 ist um einen ortsfesten Zapfen
36 herumgewunden, welcher in einer Aussparung des Körpers 9 befestigt ist. Ein Ende
37 der Feder 35 ragt in eine Öffnung 38 des Kupplungsgliedes 32 hinein, und das
andere
Ende dieser Feder liegt in einer Kerbe an einem Ende eines
Stiftes 39. Das entgegengesetzte Ende 4o dieses Stiftes ist angespitzt und liegt
in der Pfanne einer Verstellschraube 4I. Durch Verstellen dieser Schraube 4I läßt
sich die Spannung der Feder 35 ändern.
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Für gewöhnlich befindet sich, wie bereits erwähnt, das Kupplungsglied
32 in einer Lage, in welcher es sich im Eingriff mit einer der Aussparungen 3o befindet.
Hierdurch wird ein unmittelbarer Antrieb zwischen der treibenden Welle 2 und der
getriebenen Welle 3 hergestellt, und zwar über den Umlaufräderträger 27, das Kupplungsglied
32 und den Körper 9. Unter diesen Verhältnissen ist der Zahnkranz I6 außer Antriebsverbindung
mit der getriebenen Welle 3. Wenn jedoch die Drehzahl der getriebenen Welle eine
bestimmte Höhe erreicht, bei welcher durch die Fliehkraft das Kupplungsglied 32
radial nach auswärts verschoben wird, entgegen der Kraft der Feder 35, so tritt
zunächst das Kupplungsglied 32 aus der Aussparung 3o heraus und gerät in eine Lage,
in welcher es in eine der Öffnungen I7 des Zahnkranzes I3 eintreten kann. Infolge
der Antriebswirkung der Welle 2 auf den Zahnkranz unter diesen Verhältnissen wird
der Zahnkranz I6 mit größerer Geschwindigkeit als der Körper 9 angetrieben. Infolge
der exzentrischen Krümmung des äußeren Endes des Kupplungsgliedes 32 wird zunächst
das Kupplungsglied sich an den Öffnungen I7 vorbeibewegen und nicht in diese eindringen
können. Sobald aber die Geschwindigkeit der treibenden Welle 2 verringert wird,
und zwar so weit, daß die Drehzahl des Zahnkranzes I6 ungefähr mit der des Körpers
9 übereinstimmt, wird das Kupplungsglied 32 in eine der Öffnungen I7 eintreten können
und dadurch eine Antriebsverbindung zwischen der treibenden Welle und der getriebenen
Welle 3 über das Umlaufrädergetriebe hergestellt, wobei die treibende Welle 2 mit
geringerer Drehzahl umläuft als die getriebene Welle 3.
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Will man zu irgendeinem Zeitpunkt die unmittelbare Verbindung zwischen
der Welle 2 und der Welle 3 wiederherstellen, so ist es lediglich notwendig, die
Drehzahl der Welle 2 so zu verringern, daß die Fliehkraft nicht mehr ausreicht,
die Kraft der Feder 35 zu überwinden, und das Kupplungsglied 32 infolgedessen unter
dem Einfluß der Feder 35 in eine Lage zurückbewegt wird, in welcher es in irgendeine
der Aussparungen 3o eintreten kann, sobald die beiden Wellen 2 und 3 ungefähr gleichlaufen.
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Dies ist unter gewöhnlichen Umständen die Arbeitsweise des Getriebes
nach der Erfindung, jedoch kann es auch vorkommen, daß das Kupplungsglied 32 unter
dem Einfluß der Fliehkraft nach auswärts bewegt wird und außer Eingriff mit dem
Umlaufräderträger 27 gerät. Unter diesen Umständen würde keine Antriebsverbindung
zwischen der treibenden und getriebenen Welle hergestellt, wenn nicht die Freilaufkupplung
angeordnet wäre. Die Freilaufkupplung dient daher als Hilfsantriebsverbindung zwischen
der treibenden und getriebenen Welle, wenn aus irgendeinem Grunde das Kupplungsglied
32 nicht in eine der Öffnungen I7 eintreten sollte.
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In der Ausführungsform nach der Abb. 6 ist ein zusätzliches Kupplungsglied
42 vorgesehen, welches dieselbe Ausbildung und Arbeitsweise wie das Kupplungsglied
32 hat und in gleicher Weise wie dieses über die Feiler 43 und den Stift 45 an dem
Flanschteil II abgestützt ist. Es hat sich als praktisch herausgestellt, daß eine
der beiden Federn 37 oder 43 verschieden eingestellt ist, so daß eins der beiden
Kupplungsglieder früher nach auswärts bewegt wird als das andere. Die Feder 43 kann
beispielsweise so eingestellt sein, daß sie eine Auswärtsbewegung des Kupplungsgliedes
bei einer Geschwindigkeit von 65 km pro Stunde gestattet, während die Feder 37 derart
gespannt ist, daß das Kupplungsglied 32 bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 72
km pro Stunde nach auswärts bewegt wird. Es ist hierbei zu berücksichtigen, daß
das Kupplungsglied 42 nicht sofort in eine Öffnung I7 eintritt, sondern dann, wenn
das Kupplungsglied 32 bereits aus seiner Aussparung herausbewegt worden ist, und
zwar infolge der Tatsache, daß ein verhältnismäßig großer Unterschied in der relativen
Geschwindigkeit zwischen dem Ringteil I3 und dem Kupplungsglied vorhanden ist, und
nur dann, wenn die Drehzahlen des Kupplungsgliedes oder des Körpers 9 und des Ringes
I3 sich dem Gleichlauf nähern, werden die Kupplungsglieder eingerückt. In ähnlicher
Weise findet infolge der Tatsache, daß die Spannung der Feder 37 größer ist als
die Spannung der Feder 43, ein Ausrücken des Kupplungsgliedes 32 etwas früher als
die Ausrückung des Kupplungsgliedes 42 statt. Infolge der Ausbildung der inneren
Enden des Kupplungsgliedes wird jedoch das Kupplungsglied 32 nicht in Eingriff mit
dem Träger 27 und dem Körper 9 treten, bis im wesentlichen diese Teile gleich umlaufen,
und wenn dieses der Fall ist, ist bereits das Kupplungsglied 42 außer Eingriff gerückt
worden: