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Umlaufräder-Wechselgetriebe mit zwei Umlaufrädersätzen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Umlaufräder-Wechselgetriebe mit zwei Umlaufrädersätzen, deren
Umlaufräder in einem gemeinsamen Umlaufräderträger gelagert sind, bei dem das äußere
Zentralrad des ersten Umlaufrädersatzes und das innere Zentralrad des zweiten Umlaufrädersatzes
mit der treibenden Welle verbunden sind und bei dem das innere Zentralrad des ersten
Umlaufrädersatzes durch eine erste Bremse und das äußere Zentralrad des zweiten
Umlaufrädersatzes durch eine zweite Bremse wahlweise feststellbar sind.
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Die bisher bekanntgewordenen Wechselgetriebe dieser Art sind mit Umlaufrädersätzen
ausgerüstet, deren einzelne Bestandteile in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.
So sind z. B. bei einem Getriebe das innere Zentralrad und das äußere-.Zentralrad
eines zweiten Umlaufrädersatzes auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Umlaufrädersatzes
angeordnet, so daß für den zweiten Umlaufrädersatz zwei Umlaufräder erforderlich
werden, die das Umlaufrad des ersten Umlaufrädersatzes zwischen sich einschließen.
Auch ist bei diesem Getriebe das innere Zentralrad des ersten Umlaufrädersatzes
fest mit der getriebenen Welle verbunden.
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Weiter ist ein Getriebe bekanntgeworden, bei welchem auf einer Welle
zwei verschieden große innere Zentralräder frei drehbar gelagert sind, die unabhängig
voneinander feststellbar sind. Mit diesen inneren Zentralrädern stehen zwei verschieden
große Umlaufräder im Eingriff, die außerdem miteinander im Eingriff stehen, wobei
das größere Umlaufrad mit dem einzigen äußeren Zentralrad kämmt. Der Umlaufräderträger
ist mit der genannten Welle verbunden und kann durch eine Bremse festgestellt werden.
Die Welle oder die Hohlwelle, die das kleinere innere Zentralrad trägt, kann wahlweise
mit dem Antriebsmotor gekuppelt werden. Der Abtrieb erfolgt über eine Kupplung,
die wahlweise mit dem äußeren Zentralrad oder mit der Welle, die starr mit dem Umlaufräderträger
verbunden ist, kuppelbar ist.
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Schließlich ist noch ein Reibrollen-Wechselgetriebe bekanntgeworden,
das ebenfalls mit zwei Umlaufrädersätzen ausgerüstet ist. Die Umlaufräderträger
dieses Getriebes sind jedoch nicht ständig bei allen Übersetzungen fest miteinander
verbunden. Ferner ist bei diesem Getriebe das nicht als Antriebseingang dienende
innere Zentralrad frei drehbar auf einem Umlaufräderträger gelagert.
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Die Erfindung bezweckt nun eine Verbesserung der eingangs geschilderten
Getriebeart durch eine möglichst einfache bauliche Gestaltung, die außerdem zu -verbesserten
Betriebsbedingungen führen soll. Dieses Ziel wird nach der Erfindung durch eine
neuartige Kombination der Bauteile erreicht, die sich dadurch auszeichnet, daß die
Räder eines jeden Umlaufrädersatzes in einer einzigen Ebene angeordnet sind, daß
das innere, durch die erste Bremse feststellbare Zentralrad des ersten Umlaufrädersatzes
frei drehbar auf einer Nabe des raumfesten Getriebegehäuses gelagert ist, während
eine dritte Bremse zur wahlweisen Feststellung des gemeinsamen Umlaufräderträgers
dient, und daß auf der getriebenen Welle eine Doppelkupplung befestigt ist, die
wahlweise mit dem Umlaufräderträger und/oder dem äußeren Zentralrad des zweiten
Umlaufrädersatzes kuppelbar ist, wobei durch wahlweises Betätigen der Bremsen und
der Doppelkupplung vier Übersetzungsstufen im Vorwärtsgang und eine Übersetzungsstufe
im Rückwärtsgang schaltbar sind. Diese Kombination ermöglicht eine verhältnismäßig
einfache und billige Herstellung, die sich für eine bevorzugte Ausführungsform noch
dadurch weiter vereinfacht, daß die äußeren Zentralräder des ersten und zweiten
Umlaufrädersatzes gleiche Zähnezahlen und die inneren Zentralräder die halben Zähnezahlen
der äußeren Zentralräder aufweisen.
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Als betrieblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes ist besonders
zu erwähnen, daß die Reibung vermindert wird, die beim Lösen der Kupplungen infolge
des Schleppens der in Öl laufenden Kupplungsscheiben auftritt. Dies wird dadurch
erreicht, daß die Kupplungen jetzt an der Abtriebsseite des Getriebes angeordnet
sind. Die Differentialgeschwindigkeiten der Kupplungsscheiben sind daher in allen
Geschwindigkeitsstufen sehr niedrig. Die Kupplungen sind als Doppelkupplung Rückseite
an Rückseite in einem einzigen Kupplungsgehäuse angeordnet, wodurch nicht
nur
die Herstellung verbilligt wird; sondern auch ein leichter Zugang zu dem Flüssigkeitsdruck
durch die Anordnung am Ende der Einheit gewährleistet ist, ohne daß mehrfach Stopfbuchsen
verwendet zu werden brauchen.
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Nach der Erfindung ergibt sich eine angemessene Zahl von übersetzungsverhältnissen
trotz der Verwendung von verhältnismäßig kleinen Umlaufrädersätzen, die hinsichtlich
ihrer Zähnezahl identisch sein können, wie bei der bevorzugten Ausführungsform.
Wenn z. B. die äußeren Zentralräder in den gezeigten Ausführungsformen gleiche Zähnezahlen
aufweisen und beide inneren Zentralräder die Hälfte dieser Anzahl haben, dann ist
das Übersetzungsverhältnis im langsamen, zweiten, dritten und vierten Gang 3 : 1,
2 : 1, 1,5: 1 bzw. 1 : 1 und beim Rückwärtsgang 2 : 1. Die beiden
Getriebesätze brauchen hinsichtlich ihrer Zähnezahl nicht unbedingt gleich zu sein,
jedoch muß jedes innere Zentralrad die Hälfte der Zähne des entsprechenden äußeren
Zentralrades aufweisen, um die obigen Übersetzungsverhältnisse zu erzeugen.
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Auf Grund der Erfindung läßt sich ferner eine Flüssigkeitskupplung
mit dem Getriebe in solcher Weise verbinden, daß für einen Geschwindigkeitsbereich
der Antrieb von der Kraftquelle aus die Flüssigkeitskupplung umgeht und damit ein
Flüssigkeitsschlupf vermieden wird.
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Als Vorteil ist außerdem zu erwähnen, daß bei dem neuen Getriebe die
Zahnräder sowohl beim Leerlauf als auch in der Arbeitsstellung mit gemäßigten Geschwindigkeiten
umlaufen. Die Bremsbänder werden von dem festen Gehäuse getragen, wodurch eine Reibung
auf den umlaufenden Teilen verhindert wird.
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Weitere Eigenschaften der Erfindung sind aus den Zeichnungen und der
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ersichtlich. Fig. 1 bis 5 sind 'schematische
Teilschnitte eines ersten, zweiten, dritten und vierten sowie eines Rückwärtsganges,
wobei die im Betrieb befindlichen Teile in voll ausgezogenen Linien und im Schnitt,
dagegen die nicht arbeitenden Teile gestrichelt gezeichnet sind. Die Wege des Drehmomentes
sind durch Pfeile angedeutet; Fig. 6 ist ein Teilschnitt mit einem kombinierten
Flüssigkeitsdrehmomentenwandler; Fig. 7 ist eine schematische Darstellung mit einer
kombinierten Flüssigkeitskupplung; Fig. 6 bis 7 zeigen eine neutrale Stellung, wobei
die Bremsen und Kupplungen gelöst sind. In der Zeichnung sind Teile, die nicht zur
Darstellung der wesentlichen Merkmale der neuen Konstruktion erforderlich sind,
ausgelassen. Ebenfalls sind die Kupplungen nur mit einer Antriebsplatte dargestellt,
obwohl mehrere verwendet werden können.
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Bei der Darstellung der Fig. 6 besitzt die Motorwelle 10 einen Flansch
19, der an einer Pumpe 12 eines in einem glockenförmigen Gehäuse 20 befindlichen
Wandlers 11 befestigt ist. Die Turbine 13 ist durch Keilnutenverzahnung an der Antriebswelle
18 angeordnet, und der Stator 14 läuft frei auf der Buchse 16 der Platte 17 um,
Wird jedoch durch eine Freilaufkupplung 15 an einer Rückwärtsbewegung gehindert.
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Der Getriebesaiz A besteht aus einem äußeren Zentralrad 21, das mit
cler Antriebswelle 18 aus einem Stück gebildet ist, einem inneren Zentralrad 25,
welches frei auf der Nabe der Platte 27 umlaufen kann und mit der Bremstrommel 46
aus einem Stück gebildet ist, und Umlaufrädern, von denen eines, 22, als auf Rollen
auf dem Bolzen 23 gelagert gezeigt ist, welcher in einem Träger 24 befestigt ist.
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Der Getriebesatz B besteht aus einem inneren Zentralrad 29, das auf
der Antriebswelle 18 keilverzahnt ist, einem äußeren Zentralrad 30, das auf der
Kupplungstrommel 42 keilnutenverzahnt ist, und Umlaufrädern, von denen eines, 31,
als auf Rollen auf dem Bolzen 32, der in dem Träger 36 befestigt ist, gelagert gezeigt
ist. Der Träger'36 ist mit der Bremstrommel 28 aus einem Stück gearbeitet und durch
Keilnutenverzahnung mit dem Träger 24 verbunden.
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Die Nabe 26 des Trägers 36 ist in der Nabe 33 der Platte 27, welche
in dem Gehäuse 45 befestigt ist, gelagert und kann sich ebenfalls frei auf der Welle
18 drehen. Die Kupplungstrommel 42 wird mittels eines Sprengringes 43 gehalten.
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Die Kupplungen C und D haben ein gemeinsames Gehäuse 34, das mittels
Keihmtenverzahnungen auf der Antriebswelle 44 angeordnet ist. Die Antriebswelle
44 ist in dem an dem Gehäuse 45 befestigten Pumpengehäuse 53 gelagert.
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Wenn Öl unter Druck in den Kanal 52 eintritt und den Kolben 38 veranlaßt,
die Kupplungsscheiben 35 gegen die an dem Gehäuse 34 befestigte Druckplatte 37 zu
pressen, verbinden die Kupplungsplatten 35 den Träger 36 mit der Abtriebswelle 44.
Die Kupplungsscheiben 41 verbinden den Zahnkranz 30 mit der Abtriebswelle
44, wenn öl unter Druck in den Kanal 50
eintritt, und bewegt
den Kolben 39 derart, daß die Kupplungsscheibe 41 gegen die an dem Kupplungsgehäuse
34 befestigte Scheibe 40 gepreßt wird. Öl für Schmierzwecke und zur
Versorgung des Wandlers tritt durch den Kanal 51 ein.
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Die Pumpe E weist ein durch die Abtriebswelle 44
betriebenes
Zahnrad 54 auf, das mit dem Zahnrad 55 im Eingriff steht. Die Bremsbänder 47, 48
und 49 hindern das innere Zentralrad 25, den Träger 36 bzw. das äußere Zentralrad
30 an einem Umlauf.
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Die Zahnräder 58 .und 59 dienen zum Antrieb des Geschwindigkeitsreglers
und des Tachometers. Das Leerlaufgetriebe 56 kann mit der Einrastvorrichtung 57
in Eingriff kommen, um die Abtriebswelle 44 mit dem Gehäuse 45 festzuhalten.
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Die in Fig. 7 gezeigte Motorwelle 70 treibt das Pumpenrad 71
an, das mit dem äußeren Zentralrad 75 verbunden ist. Die Turbine 72 und die Welle
73 treiben das innere Zentralrad 77. Die Umlaufräder 74 stehen mit dem äußeren Zentralrad
75 und dem inneren Zentralrad 76 im Eingriff, welches durch das Bremsband 80 gehalten
werden kann. Die miteinander verbundenen Träger 84 und 85 können durch das Bremsband
81 gehalten oder mittels einer Kupplung G mit der Abtriebswelle 83 gekuppelt werden.
Die Umlaufräder 78 stehen mit dem inneren Zentralrad 77 und dem äußeren Zentralrad
79 im Eingriff, welches durch eine Kupplung H mit der Abtriebswelle 83 gekuppelt
werden kann. Das Bremsband 82 kann das äußere Zentralrad 79 halten.
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Wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, treibt die Antriebswelle 1.8 im
Langsamgang das innere Zentralrad 29. Das durch das Bremsband 49 gehaltene äußere
Zentralrad 30 veranlaßt das Umlaufrad 31, den Träger 36 bei langsamer Geschwindigkeit
in Umlauf zu versetzen, und die Kupplung C verbindet ihn mit der Abtriebswelle 44.
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In der Fig. 2, die den zweiten Gang zeigt, stehen die Zahnräder durch
Zusammenwirkung mit dem Bremsband
47 und der Kupplung D in entgegengesetzter
veränderlicher Beziehung. Das äußere Zentralrad 21 ist das Antriebszahnrad. Der
davon angetriebene Träger 24 läuft mit einer gegenüber dem Rad 21 verminderten Geschwindigkeit;
da jedoch die Träger 24 und 36 verbunden sind, würde das äußere Zentralrad 30 schneller
umlaufen als der Träger 36, wenn das innere Zentralrad 29 feststehend wäre. Da jedoch
das innere Zentralrad 29 mit der Antriebsgeschwindigkeit umläuft, vermindert es
die Drehzahl des äußeren Zentralrades 30, so daß sie geringer ist als diejenige
des Trägers 36. Die Kupplung D überträgt dann diese verhältnismäßig noch geringe
Geschwindigkeit auf die Antriebswelle 44.
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Gemäß der Fig. 3, die die Schaltung des dritten Ganges darstellt,
verleiht das äußere Zentralrad 21 dem Träger 24 die gleiche gegenüber dem
Rad 21 verminderte Drehzahl wie in der Fig. 2. Da jedoch die Kupplung C jetzt
eingekuppelt und die Kupplung D gelöst ist, wird der Träger 24 mit der Abtriebswelle
verbunden, ohne daß seine Geschwindigkeit und sein Drehmoment durch den Durchgang
durch ein zusätzliches Getriebe verändert werden. Das Bremsband 47 hält das innere
Zentralrad 25, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, fest.
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Fig. 4 zeigt einen unmittelbaren Antrieb, wobei die Zahnräder durch
Eingriff beider Kupplungen C und D festgestellt werden.
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In der Fig. 5, die den Rückwärtsgang zeigt, ist der Träger 36 durch
ein Bremsband 48 gehalten, welches es dem inneren Zentralrad 29 gestattet, den Zahnkranz
30 und die Abtriebswelle 44 bei verminderter Geschwindigkeit rückwärts zu treiben,
da die Kupplung D sich in Eingriffsstellung befindet.
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In der Fig. 7 wird bei dem ersten, vierten und Rückwärtsgang kein
Drehmoment auf das äußere Zentralrad 75 übertragen. Jedoch beim dritten Gang wird
das Drehmoment der Motorwelle 70 unmittelbar auf das äußere Zentralrad 75 übertragen,
um einen Flüssigkeitsschlupf zu vermeiden, wodurch Brennstoff eingespart wird.
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Beim zweiten Gang wirkt ebenfalls ein Drehmoment des Motors auf das
äußere Zentralrad 75. Da dies jedoch das innere Zentralrad 77, die Welle 73 und
die Turbine 72 zwingt, das Pumpenrad 71 zu überholen, entsteht ein Flüssigkeitsschlupf
von etwa demselben Ausmaß wie bei der Anordnung nach Fig. 6 bei Einschaltung des
zweiten Ganges. Dies ermöglicht die gewünschte sanfte Betätigung des verhältnismäßig
großen Untersetzungsverhältnisses des zweiten Ganges. ; Die in Fig. 7 gezeigte Kombination
eignet sich zur Verwendung in einem Lastzug, welcher meistens im dritten Gang angetrieben
wird, da dies die Geschwindigkeit ist, in welcher die Flüssigkeitsverbindung umgangen
wird. In einem solchen Fahrzeug wird der vierte Gang angewendet, um bei geringer
Belastung oder bei Überlandfahrten die Motordrehzahl zu vermindern.