DE915639C

DE915639C - In zwei UEbersetzungsstufen selbsttaetig schaltbares Umlaufraedergetriebe

Info

Publication number: DE915639C
Application number: DEM1872A
Authority: DE
Inventors: Albert Arthur Miller
Original assignee: M & W Patents Ltd
Current assignee: M & W Patents Ltd
Priority date: 1949-02-10
Filing date: 1950-02-11
Publication date: 1954-07-26

Description

In zwei Ubersetzungsstufen selbsttätig schaltbares Umlaufrädergetriebe Die Erfindung betrifft ein in zwei übersetzungsstufen selbsttätig schaltbares Umlaufrädergetriebe, das ein Reaktionsglied enthält, das gegen Rückwärtsdrehung gesperrt ist, sich jedoch vorwärts drehen kann.
Getriebe dieser Art sind vornehmlich für motorisch angetriebene Straßen- und Schienenfahrzeuge bestimmt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung des vorstehend bezeichneten Getriebes. Erfindungsgemäß wird das erwähnte Reaktionsglied innerhalb des Getriebes derart angeordnet bzw. gestaltet, daß es beim Arbeiten des Getriebes in die Getriebestufe mit größerem Übersetzungsverhältnis ein nach rückwärts wirkendes Drehmoment ausübt und dadurch eine Kupplung außer Eingriff hält, während bei eingerückter Kupplung die Getriebestufe mit kleinerem Übersetzungsverhältnis eingeschaltet ist.
Es ist bereits ein Umlaufrädergetriebe insbesondere für Kraftfahrzeuge bekanntgeworden, bei welchem zwischen dem mit der getriebenen Welle verbundenen Umlaufräderträger und einem lose drehbaren Zentralrad eine Fliehkraftkupplung angeordnet ist und der Umlauf dieses Zentralrades z. B. durch ein Gesperre sperrbar ist. Dabei ist das Sperrglied auf einem bremsbaren und gegenüber dem Getriebegehäuse feststellbaren Umlaufglied angeordnet.
Weiterhin ist ein Zweigangumlaufrädergetriebe bekanntgeworden, dessen Sonnenräder auf der treibenden und getriebenen Welle befestigt sind und dessen Umlaufräder bei direktem Gang durch eine federbelastete Reibkupplung mit der getriebenen Welle verbunden ist, während der Umlaufräderträger bei durch das Drehmoment der Abtriebswelle gelöster Kupplung sich mittels eines Gesperres am Fundament abstützt. Dabei besteht die vom Drehmoment abhängige Vorrichtung zum Lösen der Kupplung aus Hebeln, die auf einem Querjoch der als Zwischenwelle ausgebildeten getriebenen Welle des Umlaufrädergetriebes schwenkbar sind und mit in axialer Richtung sich erstreckenden Ansätzen in Rasten eines Querjoches der Abtriebswelle eingreifen.
Weiterhin kann bei dieser bekannten Einrichtung das auf der Zwischenwelle angeordnete Querjoch zum Flansch ausgebildet sein und die Hebel in einer zu den Wellen senkrechten Ebene schwenken und Bremsbacken bilden, die auf einem Teil des Umlaufräderträgers wirken.
Demgegenüber stellt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine wesentliche Vereinfachung dar und ermöglicht den Geschwindigkeitswechsel mit erhöhter Betriebssicherheit, sobald das übertragene Drehmoment einen gegebenen veränderlichen Wert um einen Betrag übersteigt, der von der Geschwindigkeit selbst abhängig ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung seien an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. i einen senkrechten Schnitt einer Getriebeeinheit gemäß den Linien I-I in Fig, 2 darstellt; Fig. 2 ist ein Querschnitt der gleichen Einheit gemäß Linie II-II in Fig. i ; Fig. 3 ist ein weiterer Querschnitt gemäß Linie III-111 in Fig. i ; Fig.4 ist ein teilweiser Querschnitt gemäß Linie IV-IV der Fig. 2; Fig. 5 ist ein Aufriß, teilweise im Schnitt des gesamten Getriebes, welcher aus einer Reihe der in den vorhergehenden Figuren veranschaulichten Einheiten besteht; Fig. 6 stellt einen Aufriß im Schnitt einer abgeänderten.Ausführungsform einer Einheit dar. Die in Fig. i bis 4. dargestellte Einheit stellt ein Umlaufrädergetriebe dar, welches aus einem zentralen Zahnrad i, einer mit Innenzahnung versehenen Trommel :2 und drei Umlaufrädern 3 besteht, welche sowohl mit dem zentralen Zahnrad als auch mit der Zahnung der Trommel im Eingriff stehen und in gleichen Winkelabständen um das zentrale Zahnrad angeordnet sind. Die Umlaufräder 3 sind auf einem Umlaufräderträger .4 angeordnet. Der Antrieb erfolgt auf die Trommel :2 und der Abtrieb vom Umlaufräderträger 4. Wenn das Umlaufrädergetriebe als solches arbeitet, wirkt das Zentralrad i als Reaktionsglied. Zur Verhinderung einer Rückwärtsdrehung des zentralen Rades i ist ein Sperrmechanismus vorgesehen, welcher in später zu beschreibender Weise arbeitet und eine Drehung des Zentralrades entgegengesetzt der Drehrichtung der Trommel e verhindert, jedoch die freie Vorwärts-Bewegung des Zentralrades in der Richtung der Drehbewegung der Trommel ermöglicht. Das Umlaufrädergetriebe kann Kraft von der Trommel 2 auf den Umlaufräderträger 4 mit einem Untersetzungsverhältnis übertragen, wobei dieser auf das Zentralrad i eine Kraft entgegen dem Drehsinn ausübt, aber durch die Wirkung des Sperrmechanismus festgehalten wird.
Zusätzlich ist eine Kupplung vorgesehen, welche aus einem Paar von Reibbacken 5 und einem äußeren Teil besteht, welches durch die Trommel 2 selbst gebildet wird. Die Kupplungsbacken 5 sind, wie später beschrieben werden wird, mit dem Zentralrad i so gekuppelt, daß sie sich mit diesem drehen und nach außen durch Federn 6 in Reibungsschluß mit der Trommel 2 gedrückt werden. Wenn diese Reibungsbacken sich mit dem Zentralrad drehen, sind sie außerdem der Zentrifugalkraft unterworfen, die sie nach außen drückt und damit in Eingriff mit der Trommel bringt. Andererseits werden diese Reibbacken, wie im folgenden beschrieben wird, von einer Kraft nach innen gezogen, welche dem durch das Zentralrad i auf' den Sperrmechanismus ausgeübten rückwärtigen Drehmoment proportional ist.
Während des Betriebes wird daher, wenn das Getriebe sich im Ruhezustand befindet, d. h. unbelastet ist, die einzige auf die Reibbacken 5 einwirkende Kraft durch die Federn 6 ausgeübt, so daß die Reibbacken mit der Trommel im Eingriff stehen. Diese Federkraft ist nur gering, und wenn sie nicht erhöht wird, kann die Trommel relativ zu den Reibbacken gleiten, sobald das eingeleitete Drehmoment einen vorbestimmten Wert der Leistung des Hauptantriebes übersteigt. Wenn daher der Hauptantrieb zunächst mit der Trommel 2 gekuppelt wird, gelangen die Reibbacken 5 in Eingriff mit dieser und sind bestrebt, auf den Umlaufräderträger 4 einen direkten Antrieb zu übertragen, wobei das Umlaufrädergetriebe verriegelt ist. Wenn jedoch das durch den Hauptantrieb ausgeübte Drehmoment diesen vorbestimmten Wert übersteigt, so beginnt die Trommel e relativ zu den Kupplungsbacken zu gleiten, und es beginnt eine Kraftübertragung in der oben beschriebenen Weise auf den Umlaufräderträger, wobei das Umlaufrädergetriebe als solches und das Zentralrad als Reaktionsglied wirkt. Auf das Zentralrad i wird ein rückwärtiges Drehmoment auf den Sperrmechanismus ausgeübt. Die Kupplungsbacken 5 werden demgemäß entgegen der Wirkung der Federn 6 nach innen außer Eingriff mit der Trommel gezogen. Es erfolgt daher lediglich ein augenblickliches Gleiten zwischen der Trommel und den Kupplungsbacken, worauf die Kupplungsbacken völlig außer Eingriff mit der Trommel kommen und die übertragung mit dem verringerten Geschwindigkeitsverhältnis erfolgt.
In diesem Augenblick unterliegen die Kupplungsbacken 5 lediglich der durch die Federn 6 ausgeübten Eingriffskraft und der vom Drehmoment des Zentralrades ausgeübten, im entgegengesetzten Sinne wirkenden Kraft, welch letztere dem übertragenen Drehmoment proportional ist. Sobald dieses Drehmoment auf einen gegebenen Wert abfällt, überwiegt die Wirkung der Federn 6, und die Reibungsbacken 5 greifen in die Trommel ein; wenn das übertragene Drehmoment gering ist, werden die Reibungsbacken durch die Trommel vorwärts gedreht und gleichzeitig mit den Reibungsschuhen des Zentralrades i mit in die Laufrichtung gedreht, was der Sperrmechanismus zuläßt.
Hierdurch ergibt sich ein direkter Antrieb, wobei die Trommel 2, das Zentralrad i und die Umlaufräder 3 mit ihrem Träger q. sich gemeinsam als ein einziger Körper drehen. Sobald dieser Zustand einsetzt, addiert sich zu der durch die Feder 6 ausgeübten Kraft die Zentrifugalkraft mit dem Ergebnis, daß die Reibbacken 5 im festen Eingriff mit der Trommel gehalten werden.
Da die durch die Federn 6 ausgeübte Kraft konstant ist, hängt die Aufrechterhaltung des direkten Antriebes von dem Verhältnis zwischen dem übertragenen Drehmoment und der Zentrifugalkraft ab, welche bestrebt ist, die Reibbacken 5 im Eingriff mit der Trommel 2 zu halten, oder mit anderen Worten, von dem Verhältnis zwischen dem übertragenen Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit. Ist das übertragene Drehmoment für eine gegebene Geschwindigkeit zu hoch, so beginnt die Trommel 2 relativ zu den Reibbacken 5 zu gleiten, so daß die eintretende Verlangsamung der Drehung dieser Reibbacken eine Verringerung der Zentrifugalkraft hervorruft und die Kupplung noch mehr gleitet und nach sehr kurzer Zeit die Übertragung mit dem herabgesetzten Geschwindigkeitsverhältnis erfolgt, wobei das Umlaufrädergetriebe als solches wirkt, das Zentralrad feststeht und als Reaktionsglied wirkt und die Reibungsbacken sich ebenfalls in Ruhe befinden. Dabei wirkt das durch das Zentralrad i auf den Sperrmechanismus ausgeübte Reaktionsmoment in dem Sinne, daß die Reibungsbacken entgegen der Wirkung der Federn 6 völlig außer Eingriff mit der Trommel 2 gezogen werden. Das Getriebe arbeitet daher nun mit verringertem Geschwindigkeitsverhältnis als vorher, wobei die Kupplung völlig außer Eingriff steht.
Es ist hieraus ersichtlich, daß der Wechsel vom direkten Antrieb zu dem verringerten Geschwindigkeitsverhältnis von der Beziehung zwischen dem übertragenen Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit abhängt und daß, je größer die Geschwindigkeit ist, um so größer auch das Drehmoment ist, welches ohne ein Herunterschalten übertragen werden kann. Es ist ferner zu bemerken, daß in dem Augenblick, in welchem das Drehmoment zu groß für die Geschwindigkeit wird und die Trommel relativ zu den Reibungsbacken zu gleiten beginnt, die Arbeitsbedingungen unbeständig werden und das Herunterschalten sehr schnell erfolgt.
Andererseits hängt der Wechsel nach oben von einem verringerten Geschwindigkeitsverhältnis zu dem normalen Vollantrieb lediglich von dem übertragenen Drehmoment ab. Wenn dieses unter einen gegebenen konstanten Wert absinkt, greifen die Kupplungsbacken 5 in die Trommel 2 ein, und der direkte Antrieb beginnt. In diesem Falle erfolgt wieder der Wechsel unter unstabilen Verhältnissen, weil in dem Augenblick, in welchem die Reibungsbacken sich zu drehen beginnen, die durch die Federn 6 ausgeübte Kraft, die die Kupplung im Eingriff hält, um die Zentrifugalkraft vergrößert wird. Praktisch tritt, wenn das Drehmoment der Maschine allmählich verringert wird; ein Augenblick ein, in welchem die Federn 6 ein Schleifen der stillstehenden Reibungsbacken auf der sich drehenden Trommel bewirken, jedoch ist eine immerhin erhebliche weitere Verringerung der Reaktionskraft des Zentralrades notwendig, bevor eine ausreichende Reibung vorhanden ist, um das Zentralrad gegen die verbleibende Reaktionskraft nach vorwärts zu drehen. Solange diese Bedingung nicht überschritten ist, ist keine freie. Zentrifugalkraft verfügbar; ein Fortbestehen dieses Zustandes würde zu einer Überhitzung der Kupplung führen. Tatsächlich geht jedoch, sobald überhaupt eine Reibung zwischen den Backen und der Trommel eintritt, ein entsprechender Anteil des Drehmoments für den eigentlichen Antrieb verloren, und es erfolgt daher unmittelbar eine entsprechende Verringerung des Reaktionsmoments, welches von dem Zentralrad auf den Sperrmechanismus einwirkt. Als Folge hiervon tritt eine Vergrößerung der im Sinne des Eingriffs der Kupplung wirkenden Kraft auf. Die Nockenschlitze 15 sind so angeordnet und geneigt, daß diese Vergrößerung ausreicht, um eine progressive Wirkung zu erzielen. Sobald der Wechsel nach oben vollzogen ist; muß das übertragene Drehmoment auf einen erheblich höheren Wert ansteigen, um das Herunterschalten zu bewirken.
Weitere Einzelheiten der Konstruktion des Getriebes seien nachfolgend beschrieben: Die Kupplungsbacken 5 liegen einander gegenüber und erstrecken sich je über beispielsweise i2o°. Die Kupplungsbacken 5 tragen an ihren Enden ein Paar quer gerichtete Zapfen oder Rollen 7a, 7b. Die Federn 6 sind Spiralfedern und in den Zwischenräumen zwischen den Enden der Backen gelagert. Sie werden zwischen den Zapfen 7a, 7b an den Enden der Backen, zwischen denen die betreffende Feder liegt, zusammengedrückt. Auf diese Weise werden die Backen nach außen auf die Trommel verschwenkt.
Das Zentralrad i ist fest auf eine Nabe 8 aufgekeilt, welche zwei entgegengesetzt sich nach außen erstreckende Ansätze 9 aufweist, mit einander gegenüberliegenden Löchern io, in welchen die einander entgegengesetzt gerichteten Zapfen 7a drehbar gelagert sind. Der Sperrmechanismus, dessen Einzelheiten später beschrieben werden, besteht aus einem festen inneren Glied i i, einem äußeren Glied 12 und einer selbstsperrenden Rollenkupplung zwischen dem inneren und dem äußeren Glied, welche eine Vorwärtsdrehung des äußeren Gliedes ermöglicht, seine Rückwärtsdrehung jedoch verhindert. Die Kupplungsbacken 5 tragen ferner an einem zwischen ihren Enden gelegenen Punkt einen dritten Querzapfen oder eine Walze 13. Das äußere Glied 12 weist zwei einander entgegengesetzt gerichtete Ansätze 1q. mit einander entgegengesetzt gerichteten Schlitzen 15 auf, in welche die Zapfen 13 eingreifen. Sobald daher das Zentralrad i beim Gleiten der Trommel 2 gegenüber den Kupplungsbacken 5 beginnt, als Reaktionsglied für das Umlaufrädergetriebe zu wirken, führe es eine leichte rückwärtige Drehbewegung aus une wirkt über die Zapfen 7 so, daß die beiden Kupplungsbacken 5 etwas mit ihm rückwärts gezogen werden. Das äußere Glied 12 des Sperrmechanismus zusammen mit seinen Ansätzen 14 kann jedoch keinerlei rückwärtige Bewegung ausführen; deshalb bewirkt jede kleine rückwärtige Bewegung des Zentralrades i und der Kupplungsbacken 5 eine Rückwärtsbewegung der Zapfen 13 dieser Kupplungsbacken in den Schlitzen 15 der Ansätze 14. Die Neigung dieser Schlitze 15 ist so bemessen, daß hierdurch die Zapfen 13 und damit die Kupplungsbacken 5 selbst nach innen gezogen werden. Mit anderen Worten wirkt ein rückwärtiges Drehmoment, welches durch das Zentralrad über die Kupplungsbacken ausgeübt wird, in dem Sinne, daß die Kupplungsbacken nach innen bewegt und außer Eingriff mit der Trommel 2 gehalten werden. Damit ist der eben beschriebene Zustand hergestellt.
Wenn andererseits das Drehmoment zu gering ist, so bewegen die Federn 6 die Kupplungsbacken nach außen. Hierdurch werden infolge der Neigung der Schlitze 15 die Kupplungsbacken und das Zentralrad etwas in Laufrichtung gegenüber den Ansätzen 14 und dem äußeren Sperrelement 12 gedreht. Sobald die Kupplungsbacken 5 in die Trommel eingreifen, wird der direkte Antrieb bewirkt, wobei die Kupplungsbacken, das Zentralrad und das äußere Glied 12 sich gemeinsam drehen und das äußere Glied 12 das feste innere Glied i i überläuft.
Es ist ersichtlich, daß die Löcher io in den Flanschen 9 nicht völlig der Größe der Zapfen 7" entsprechen, sondern etwas verlängert sind, und zwar so, daß eine kleine Rückwärtsbewegung des Zentralrades i und der Flansche 9 gegenüber den Bremsbacken 5 möglich wird. Infolge dieser kleinen Rückwärtsbewegung erfolgt eine leichte Innenbewegung der Brem:sbackenzapfen 7a in den Löchern i o. Wenn die Bremsbacken 5 durch die Rückwärtsbewegung des Zentralrades i derart in die gelöste Stellung gezogen werden, so werden durch die erste kleine Rückwärtsbewegung die Zapfen 7a etwas nach innen gezogen, und die folgende Rückwärtsbewegung zieht die Zapfen 13 und damit die Bremsbacken als Ganzes in radialer Richtung nach innen.
Nunmehr soll der Sperrmechanismus im einzelnen beschrieben werden, welcher dafür sorgt, daß das äußere Glied i2 sich vorwärts, jedoch nicht gegenüber dem inneren Glied i i rückwärts drehen kann. Letzteres weist, wie in Fig. 2 zu erkennen ist, einen polygonalen Querschnitt auf und wird von zwei ringförmigen Teilen 16 und 17 umgeben, die seitlich in axialem Abstand angeordnet sind. Das Teil 16 ist verdrehungssicher auf das Glied i i aufgepreßt. Das Teil 17 ist nicht mit dem Glied i i verbunden und drehbar. Zwischen den Teilen 16 und 17 ist eine Anzahl von Walzen 18 vorgesehen, die das Glied i i umgeben. Aus einem Stück mit dem Teil 17 bestehend sind an diesem eine Anzahl von Vorsprüngen ig vorgesehen, welche sich in der Längsrichtung auf das Teil 16 zu, an diesem an-' liegend, erstrecken und zwischen den Rollen liegen. Die Vorsprünge ig sind, wie aus Fig. a ersichtlich ist, so gestaltet, daß sie die Lage der Walzen 18 bestimmen. Wegen dieser Vorsprünge müssen die Rollen sich mit dem Teil 17 um das Glied i i bewegen. Längszapfen 2o sind in die Vorsprünge i9 eingeschraubt und springen in bogenförmige Schlitze 21 im Teil 16 ein. Diese bogenförmigen Schlitze 21 besitzen eine solche Länge, daß sie nur eine begrenzte Drehbewegung des Teiles 17 um das Glied i i zulassen. Das äußere Glied 12 des Sperrmechanismus umgibt die Teile 16 und 17, wobei sein Innenumfang die Walzen 18 dicht umgibt, welche derart völlig in einer Ringführung zwischen den Teilen und Gliedern i i, 16, 17 und 12 eingeschlossen sind.
Die Zahl der Walzen 18 ist dabei gleich der Zahl der Abflachungen an der Oberfläche des Gliedes i i. Am Ende der Drehbewegung des Teiles 17 in Laufrichtung nehmen die Walzen die aus Fig. 2 ersichtliche Stellung ein, d. h. jede Walze liegt im Mittelpunkt einer zugeordneten Abflachung der Oberfläche des Gliedes i i. In dieser Stellung liegen die Walzen zwischen dem Glied i i und dem Glied 12 frei. Wenn jedoch das Teil 17 sich am Ende seiner Drehmöglichkeit entgegen der Laufrichtung befindet, so liegt jede Walze nahe einem Ende einer zugeordneten Abflachung der Oberfläche des Gliedes i i. In dieser Lage werden die Walzen fest zwischen die Glieder ii und 12 eingeklemmt. Das Teil 17 wird durch Federwirkung gegen die Begrenzung seiner Drehung in der letzteren Richtung, d. h. in die eingeklemmte Stellung der Walzen verschwenkt. Diese Verschwenkung wird durch zwei Drähte 22 bewirkt, die in einem Schlitz 23 im Teil 16 liegen und die je an einem Ende mit einem der Zapfen 2o verbunden sind, während die anderen Seiten in je einer Spiralfeder 24 enden, die unter Druck an einem Bund des Teiles 16 anliegt.
Damit ist die Wirkungsweise klar. Normalerweise werden die Walzen 18 in der eingeklemmten Stellung gehalten, jedoch nur mit geringer Klemmwirkung, da die Federn 24 schwach sind. Wenn ein Drehmoment entgegen der Laufrichtung auf das Glied 12 einwirkt, ist dieses, bestrebt, die Walzen noch weiter in die Klemmstellung zu drücken. Dabei wird der Rückwärtsbewegung des Gliedes 12 entgegengewirkt. Ein Drehmoment in Laufrichtung auf das Glied 12 bewegt die Walzen aus ihrer eingeklemmten Stellung; das Glied dreht sich frei in Laufrichtung, wobei die Walzen in ihrer freien Lage verbleiben, bis die Drehbewegung des Gliedes 12 aufhört, worauf die Walzen in die schwach eingeklemmte Stellung zurückgleiten.
Fig. 5 stellt ein vollständiges Geschwindigkeitswechselgetriebe beispielsweise für Kraftfahrzeuge dar, welches aus einer Mehrzahl von in Reihe angeordneten Einheiten besteht, die denen gemäß Fig. i bis 4 entsprechen. Bei diesem Geschwindigkeitswechselgetriebe ist die Maschinenwelle durch die Fahrzeugkupplung mit der Trommel der .ersten Einheit gekuppelt, der Umlaufräderträger dieser °rsten Einheit mit der Trommel der zweiten Einheit, der Umlaufräderträger dieser Einheit wieder mit der Trommel der dritten Einheit usw. Die Einheiten sind so ausgebildet, daß sie auf verschiedene Drehmomente beim Schalten nach oben und auf verschiedene Drehmoment-Geschwindigkeits-Charakteristiken beim Schalten nach unten ansprechen. Deshalb erfolgt, wenn sich sämtliche Einheiten, z. B. im Zustand bei Abwärtsfahrt befinden und deshalb die niedrigste Übersetzung arbeitet und der Fahrer nunmehr das Beschleunigungspedal hebt und derart das Drehmoment verringert, ein aufeinanderfolgendes Schalten der Einheiten bis zu dem direkten Antrieb, bis dieser für den ganzen Mechanismus erreicht ist. In gleicher Weise erfolgt, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit läuft, bei welcher alle Einheiten sich im direkten Antrieb befinden und beispielsweise eine Steigung erreicht wird, welche ein Ansteigen des Drehmoments und/oder Abfallen der Geschwindigkeit bewirkt, ein aufeinanderfolgendes Schalten bis zur Erreichung des umgekehrten Zustandes, bis sich, wenn der Berg genügend lang und steil ist, alle Einheiten in diesem Zustand befinden und das niedrigstmögliche Übersetzungsverhältnis erreicht ist.
Im einzelnen besteht das angetriebene Glied der ganzen Anordnung aus einer Welle 25 und das Antriebsglied aus einem hohlen zylindrischen Gehäuse 26, welches um die Achse dieser Welle drehbar ist. Das feste innere Sperrglied i i ist allen Einheiten gemeinsam und besitzt die Form einer die Welle 25 umgebenden Muffe. Die Einheiten sind koaxial in einer Linie innerhalb des Hauptgehäuses 26 untergebracht. Die Trommele der ersten Einheit der Reihe (nämlich der in Fig. i dargestellten Einheit) ist mit dem Hauptgehäuse 26 fest verbunden. Der Umlaufräderträger 4 der ersten Einheit ist fest mit der Trommel 2a der zweiten Einheit verbunden oder besteht mit ihr aus einem Stück (wie am besten aus Fig. i ersichtlich ist). Das Umlaufrädergehäuse der zweiten Einheit ist auf der Trommel 2b der dritten Einheit fest oder besteht mit ihr aus einem Stück usw. Das Umlaufrädergehäuse 4d der letzten Einheit ist fest mit der Welle 25 verbunden.
Im folgenden sollen nunmehr unter besonderer Bezugnahme auf Fig. i gewisse konstruktive Einzelheiten der Einheiten beschrieben werden. Mit 28 ist eine feste Büchse bezeichnet, weiche das Glied 11 umgibt. Am rechten Ende der Tromme12 befindet sich eine mit dieser aus einem Stück bestehende, sich nach innen erstreckende ringförmige Scheibe 29, welche mittels Niete 29a mit einer ringförmigen Scheibe 3o bündig vernietet ist; deren äußere Kante ist am äußeren Gehäuse 26 befestigt. Auf diese Weise ist die Trommel mit dem äußeren Gehäuse verbunden.
Wie oben beschrieben, ist das Teil 16 fest. Das äußere Glied 12 der Sperre liegt diesem Teil 16 an. Die Nabe 8 liegt ihrerseits am Glied 12 an, und das Zentralrad i ist auf die Nabe 8 aufgekeilt.
Die Reibungsbacken 5 bestehen je aus zwei Teilen 31 und 32, die miteinander Seite an Seite liegend mittels Schrauben oder Niete 32a mit Zwischenraum verbunden sind, wobei das Teil 31 eine Distanzzunge 33 aufweist, die in einen Schlitz des Teiles 32 eingreift. Am Außenumfang der Reibungsbacke ist ein Reibungsbelag 34 angeordnet, der mit diesem durch Niete 35, welche durch die Zunge 33 hindurchgehen, vernietet ist.
Die Zapfen 7a, 7b und 13 erstrecken sich durch die beiden Teile 31 und 32 jedes Reibungsbackens 5 ; diese Zapfen weisen ein verbreitertes mittleres Teil auf, welches im Zwischenraum zwischen diesen Teilen liegt. Die Ansätze 9 und 14 springen in den Zwischenraum zwischen den Teilen 31 und 32 ein, und die verbreiterten mittleren Teile der Zapfen 7a und 13 liegen in den betreffenden Löchern io und den Schlitzen 15.
Die Federn 6 umfassen je einen Hohlstab 36, in welchem teleskopartig verschiebbar ein Innenstab 37 angeordnet ist. Beide Stäbe besitzen an ihren äußeren Enden Köpfe 38 und 39, und die Feder 6 wird zwischen diesen beiden Köpfen zusammengepreßt. Jeder Kopf ist gabelförmig ausgebildet und umfaßt so den Reibungsbacken 5. Die Gabelzinken an jeder Seite des Reibungsbackens sind selbst wieder gegabelt und umfassen ihrerseits die Enden der Zapfen 7a und 7b, wie dies deutlich aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht.
Die Umlaufräderträger 4 bestehen je aus zwei einander parallelen, im Abstand voneinander angeordneten Platten 40 und 41, die mittels Niete 42 und 43 miteinander vernietet sind. An diesen Nieten q:2 und 43 sind Distanzringe 44 angeformt. Die Umlaufräder 3 sind auf den Distanzelementen 44 mittels Rollenlager 45 drehbar befestigt. Der dargestellte Umlaufräderträger dreht sich auf dem Teil B.
Es ist ersichtlich, daß die Platte 4o aus einem Stück mit der Trommel 2a der nächsten Einheit besteht. Die Bezugszeichen 31a, 13a und 16a bezeichnen die Teile der nächsten Einheit, die den Teilen 31, 13 und 16 entsprechen.
Die Platte q.od des letzten Umlaufräderträgers q: d endet an ihrer inneren Kante in einer Nabe, die auf der getriebenen Welle 25 aufgekeilt ist.
Das Außengehäuse 26 läuft an seinem rechten Ende in Kugellagern 46, welche von einem festen Vorsprung oder Wellenstumpf 47, der an einem an der Fahrkonstruktion festen Teil 48 befestigt ist, getragen werden. Dieser feste Vorsprung oder Wellenstumpf 47 trägt ferner das Glied i i. An dem linken Ende des Außengehäuses 26 ist ein Achsstumpf 49 angeordnet, der in einem Lager 5o läuft.
Die Welle 25 läuft an ihrem rechtsseitigen Ende in einem Lager 51; das in dem hohlen Innern des Gliedes i i befestigt ist und an ihrem linksseitigen Ende in einem Lager 52 im hohlen Innern des Achsstumpfes 49.
Fig.6 veranschaulicht eine Wechselgetriebeeinheit, welche statt einer in radialer Richtung wirkenden Backenkupplung mit einer in axialer Richtung wirkenden Scheibenkupplung ausgerüstet ist.
Diese Scheibenkupplung enthält einen Satz von Kupplungsscheiben 53, 54, 55, welche mit ihren Innenkanten an dem Außenumfang eines Ringvorsprungs 56 unverdrehbar befestigt sind, der sich, aus einem Stück mit dem Zentralrad bestehend, von diesem, beispielsweise nach rechts, erstreckt, ferner einen Satz von Kupplungsscheiben 57, 58, die zwischen den Scheiben 53, 54 55 liegen und nicht drehbar mit ihren Außenkanten an dem Innenumfang der mit Innenzahnung versehenen Trommele befestigt sind. Die Endplatten 53, 55 des ersten Satzes bilden die Endplatten der ganzen Reihe. Die Endplatte 53, welche dem Zentralrad i am nächsten liegt, ist fest gegen axiale Bewegung nach links angeordnet, jedoch sind sämtliche anderen Platten der beiden Sätze in axialer Richtung verschiebbar. Die Endplatte 55 an der rechten Seite weist eine Muffe 59 auf, die sich in axialer Richtung von ihr nach rechts erstreckt. Der Sperrmechanismus, welcher ein festes Glied i i und ein äußeres Glied 12, welches sich nur in der gleichen Richtung wie die Trommel e frei drehen kann, aufweist, ist in der axialen Verlängerung rechts der Muffe 59 angeordnet. Das äußere Sperrglied 12 erstreckt sich nach links, und sein linker Teil umgibt den rechten Teil der Muffe 59, wobei diese Teile bei 6o ineinander eingreifen, und zwar mittels eines steilen Schraubengewindes. Dieses äußere Sperrglied 12 ist nicht axial beweglich.
An der Außenseite der Muffe 59 ist ein Druckglied 61 in einer Nutverbindung gehalten. Ein Kugeldrucklager 62 ist zwischen diesem Druckglied 61 und dem linken Ende des äußeren Sperrgliedes 12 vorgesehen, und Druckfedern 63, von denen lediglich eine dargestellt ist, sind zwischen das Druckglied 61 und die Rahmenendplatte 55 eingeschaltet. Schließlich ist eine Anzahl von gewichtsbelasteten Armen 64, von denen in der Figur lediglich einer erkennbar ist, schwenkbar auf Ansätzen 65 am Außenumfang der rechten Endplatte 55 befestigt. Diese weisen Verlängerungen 66 jenseits ihrer Zapfen auf, deren Enden, wenn die Arme unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen schwingen, gegen die linke Stirnfläche des Druckgliedes 61 gedrückt werden, hierdurch diese rechte Endplatte 55 nach links drücken und damit den Eingriff der Kupplung herbeiführen.
Wie bei der vorherigen Ausführungsform stehen die Umlaufräder 3 im Eingriff mit dem Zentralrad i und der Innenverzahnung der Trommel 2 und sind auf einem Umlaufräderträger 4 befestigt, welcher fest auf der abgetriebenen Welle 25 sitzt. Die Einleitung der Kraft erfolgt über die Trommel z.
Weitere Einzelheiten gehen klar aus den Figuren hervor. Es ist ersichtlich, daß .die beschriebene Einheit im wesentlichen in der gleichen Weise arbeitet, wie die in den Fig. i bis 5 dargestellten. Wenn das Getriebe sich im Stillstand befindet, d. h. unbelastet ist, halten die Druckfedern 63 die Kupplung unter schwachem Druck in der Eingriffsstellung. Wenn daher der Hauptantrieb mit der Trommel 2 gekuppelt wird, gelangt die Kupplung in Eingriff und wirkt auf den Umlaufräderträger 4 und die Welle 25 im direkten Antrieb. Wenn jedoch das Drehmoment des Hauptantriebes einen vorbestimmten Wert übersteigt, beginnt die Kupplung zu schleifen, und die Übertragung auf den Umlauf räderträger 4 und die Welle 25 beginnt mit einem verringerten Übersetzungsverhältnis zu erfolgen, wobei die Übertragung durch das Umlaufrädergetriebe vor sich geht und das Zentralrad i als Reaktionsglied wirkt. Dabei wird durch das Zentralrad ein rückläufiges Drehmoment ausgeübt und dieses auf die Muffe 59 übertragen und, da das äußere Sperrglied 12 sich weder rückwärts drehen noch in axialer Richtung verschieben kann, bewirkt dieses rückläufige Drehmoment des Zentralrades i eine geringe augenblickliche Rückwärts-Bewegung dieses Zentralrades i und der :Muffe 59. Dieses bewirkt infolge des Steilgewindes bei 6o eine geringe Bewegung der Muffe 59 und der rechten Endplatte nach rechts, entgegen der Wirkung der Druckfedern 63, durch welche die Kupplung gelöst wird. Die Kupplung ist nun also völlig außer Eingriff; und die Einheit überträgt mit einem verringerten Geschwindigkeitsverhältnis.
Wie vorher steht die Kupplung nun lediglich unter der Wirkung der Feder 63 und der entgegengesetzt gerichteten Kraft des übertragenen Drehmoments, da die belasteten Arme 64 sich nicht drehen. Wenn die letztere Kraft auf einen gegebenen Wert absinkt, überwiegt die der Federn 63; diese bewegen die Kupplungsplatte 55 nach links mit dem Ergebnis, daß die Kupplung in Eingriff gelangt und der direkte Antrieb beginnt. Unmittelbar hierauf werden die gewichtsbelasteten Arme 64, die sich nun in Drehbewegung befinden, durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, ihre Verlängerungen 66 drücken gegen die linke Stirnfläche des Druckgliedes 61, wodurch sie die Platte 55 nach links drücken und die Federkraft, welche die Kupplung in der Eingriffsstellung hält, vergrößern.
Es ist ersichtlich, daß diese Antriebsweise genau analog der der in den Fig, i bis 5 dargestellten Ausführungsform der neuen Vorrichtung ist, und daß die Beibehaltung des direkten Antriebes von der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem übertragenen Drehmoment abhängt. Dieselben Bedingungen der Unstabilität wie vorher treten während des Schaltens in beiden Richtungen auf, und es ist in jedem Falle nur ein kleines Zeitintervall des Schleifens der Kupplung möglich.
Es ist ferner ohne weiteres ersichtlich, daß die Erfindung auch die Verwendung von anderen Kraftübertragungen als Umlaufrädergetriebe um.faßt und daß jede andere Art der Kraftübertragung angewendet werden kann, bei welcher ein Antriebselement, ein getriebenes Element und ein Reaktionselement vorhanden ist, welches in Laufrichtung frei drehbar, jedoch durch einen Sperrmechanismus oder eine andere selbstsperrende Kupplung an der Rückwärtsdrehung gehindert ist.
Es ist noch zu bemerken, daß ein wichtiges Merkmal der Erfindung darin besteht, daß die federnden Mittel, welche die Kupplung in die Eingriffsstellung drücken und dadurch die Vorbedingungen für den direkten Antrieb herbeiführen, durch eine Kraft unterstützt werden, welche eine Funktion der Drehgeschwindigkeit des Reaktionsgliedes ist, während ferner eine Kraft vorhanden ist, die bestrebt ist, die Kupplung in die gelöste Stellung zu verbringen und die von dem Reaktionsdrehmoment abhängt, welches auf die Sperrvorrichtung oder die selbstsperrende Kupplung vom Reaktionsglied übertragen wird. Auf diese Weise hängt das Schalten nach unten von dem Verhältnis zwischen dem Drehmoment und der Geschwindigkeit ab, während das Schalten nach oben lediglich von dem Drehmoment und nicht von der Geschwindigkeit abhängig ist, weil im Beginn des Wechsels nach oben das Reaktionsglied sich nicht dreht und die Federwirkung deshalb nicht erhöht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. In zwei Übersetzungsstufen selbsttätig schaltbares Umlaufrädergetriebe, von dessen Getriebegliedern eines gegen fest abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsübertragung in der ein größeres Übersetzungsverhältnis herstellenden Getriebestufe über die Getriebeglieder (1, 2, 3, q.) unter Ausübung eines nach rückwärts wirkenden Drehmoments durch das Zentralrad (i), durch welches in dieser Phase eine Schaltkupplung (2, 5) außer Eingriff gebracht wird, erfolgt und die zweite Getriebestufe mit kleinerem Übersetzungsverhältnis eingeschaltet wird, sobald die Kupplung (2, 5) eingerückt ist.
2. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung von der höheren zu der niedrigeren Geschwindigkeitsstufe durch die Einwirkung des Drehmoments erfolgt, sobald dieses auf einen Wert ansteigt, der größer oder kleiner ist, je nach dem, ob die Geschwindigkeit größer oder kleiner ist. , 3.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (2,5) von der Drehzahl abhängig arbeitet, indem die Kupplungsglieder durch die Einwirkung der Fliehkräfte bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl in die die Getriebestufe mit .kleinerem Übersetzungsverhältnis schaltende Stellung verbracht werden. q..
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2, 5) bei Einschaltung der Getriebestufe mit kleinerem Übersetzungsverhältnis durch die Zentrifugalkraft, die durch ein oder mehrere Glieder (5) erzeugt wird, die mit dem Reaktionsglied (i) umlaufen, in die Eingriffstellung gedrückt wird.
5. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch i und d., dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (2, 5) so ausgebildet ist, daß sie beim Überschreiten eines bestimmten Wertes des Drehmoments gleiten kann, derart, daß dieses Gleiten bei eingeschalteter Getriebestufe mit kleinerem Übersetzungsverhältnis eintritt, sobald das übertragene Drehmoment einen Wert überschreitet, der größer oder kleiner ist, je nachdem die Geschwindigkeit größer oder kleiner ist und darauf der Wechsel auf die Getriebestufe mit größerem Übersetzungsverhältnis erfolgt, wobei das Zentralrad (i) durch das von ihm ausgeübte rückwärtige Drehmoment die Schaltkupplung (2, 5) außer Eingriff hält.
6. Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (2, 5) durch eine Feder (6) in die Eingriffsstellung gedrückt wird.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (2, 5) als eine unter dem Druck einer Feder stehende Reibungskupplung ausgebildet ist, die beim Überschreiten eines bestimmten Wertes des Drehmoments gleitet und entgegen der Wirkung der Feder (6) ausgerückt wird, so daß nunmehr die Getriebestufe mit dem größeren Übersetzungsverhältnis eingeschaltet ist. B.
Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß d'er Übergang von ,der niedrigeren zu der höheren Geschwindigkeitsstufe unabhängig von der Drehzahl lediglich durch die Kraft der Federn (6) erfolgt, sobald das Drehmoment unter einen bestimmten Wert fällt, der es der Feder (6) erlaubt, die Kupplung (2, 5) in die Eingriffsstellung zu drücken. g.
Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung des Zentralrades (i) gegen fest dadurch erfolgt, daß dieses über eine nachgiebige Verbindung (13, 15) mit einem Glied (12) verbunden wird, welches sich wohl vorwärts jedoch nicht rückwärts drehen kann, und die Schaltkupplung (2, 5) durch ein Nachgeben dieser nachgiebigen Verbindung (13, 15) außer Eingriff gehalten wird; welche in der Getriebestufe mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis unwirksam wird. io.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Verbindung (13,15) so angeordnet ist, daß sie das auf das Zentralrad (i) ausgeübte rückwärtige Drehmoment während der höheren Geschwindigkeitsstufe nicht unterstützt. i i.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch oder io, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrad (i) mit dem in einer Richtung drehbaren Glied (12) über ein Steuerglied (Teil des Gliedes 5) verbunden ist und die nachgiebige Verbindung (13, 15) so ausgebildet ist, daß dieses Steuerglied eine begrenzte Drehbewegung relativ zu dem in einer Richtung drehbaren Element (12) ausführen kann, wobei das Steuerglied (Teil von 5) in Abhängigkeit von einer solchen relativen Drehbewegung eine die Kupplung steuernde Bewegungskomponente in anderer als der Drehrichtung derart erzeugt; daß, sobald das Zentralrad (i) in der Getriebestufe mit dem größeren Übersetzungsverhältnis als Reaktionsglied wirkt, sein rückwärtiges Drehmoment das Steuerglied in einer rückwärtigen Drehstellung relativ zu dem nur vorwärts drehbaren Element (12) und damit die Schaltkupplung (2, 5) außer Eingriff hält.
12. Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (2, 5) in Eingriffstellung eine Mitnahme des Gesamtgetriebes (1, 2, 3, 4) derart bewirkt, daß das Zentralrad (i) mit den anderen Gliedern (2, 3, 4) des Getriebes ohne gegenseitige Bewegung umläuft.
13. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement des Getriebes (1, 2, 3, 4) aus einem äußeren, ringförmigen Glied (2) besteht, das gleichzeitig das äußere Teil der Kupplung (2, 5) bildet, deren Kupplungsglied aus Reibbacken (5) besteht, die mit dem Zentralrad (i) und einem Glied (12) eines Sperrades oder einer selbstsperrenden Kupplung (11,12) verbunden sind, das vorwärts, jedoch nicht rückwärts umlaufen kann.
14. Umlaufrädergetriebe nach einem- der Ansprüche i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder (53, 54, 55, 57, 58) (Fig.6) aus einer axial wirkenden Scheibenkupplung bestehen, die durch axiale Bewegung eines Steuergliedes (59), das am Zentralrad (i) gegen Drehung gesichert befestigt ist, in der einen oder anderen Richtung in oder außer Eingriff gebracht wird.
15. Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch Umlaufräder (3), welche im Eingriff mit dem treibenden Rad (2) und dem Zentralrad (i) stehen, wobei der Umlaufräderträger (4) das getriebene Glied des Getriebes bildet.
16. Mehrstufiges automatisches Umlaufräderwechselgetriebe nach einem der Ansprüche i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Umlaufrädergetrieben besteht, die derart bemessen sind, daß die Geschwindigkeitsübergänge der einzelnen Getriebe bei verschiedenen Werten nacheinander erfolgen (Fig. 5). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 575 645, 700 779, 7o i 684.