-
Schaltgetriebe, insbesondere für Motorfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf Schaltgetriebe, insbesondere für Motorfahrzeuge. Bei den bekannten Getrieben
dieser Art wird im allgemeinen die Verbindung von An- und Abtriebswelle durch Getrieberäder
hergestellt, die auf ihrer Welle längs verschiebbar angeordnet und durch ein Hebelgestänge
in oder außer Eingriff mit ihren Gegenrädern zu bringen sind. Es ist auch schon
vorgeschlagen worden, Planetenrädergetriebe als Schaltgetriebe für Motorfahrzeuge
zu verwenden, ohne jedoch von der Längsverschiebbarkeit der Getriebeteile, in diesem
Fall der Reibungskupplungen, abzugehen.
-
Demgegenüber bezweckt die Erfindung, ein Schaltgetriebe zu schaffen,
das ständig miteinander im Eingriff stehende Getrieberäder ohne jegliche Längsverschiebbarkeit
aufweist und voll- oder halbautomatisch oder willkürlich von Hand zu betätigen ist.
Sie besteht im wesentlichen darin, daß auf der Abtriebswelle mehrere drehbare und
einzeln stillzusetzende Planetenräder enthaltende Gehäuse hintereinander angeordnet
sind, wobei die Planetenräder jedes Gehäuses mit zwei gegenüberliegenden Sonnenrädern
im Eingriff stehen, und zwar die des ersten Umlaufgehäuses mit je einem auf der
An- bzw. Abtriebswelle starr befestigten Sonnenrad, die Planetenräder der übrigen
Umlaufgehäuse dagegen einerseits mit der als Sonnenrad dienenden Außenverzahnung
des vorhergehenden Umlaufgehäuses und andererseits auf ihrer Gegenseite mit einem
auf der Abtriebswelle nur in Drehrichtung der Antriebswelle frei laufenden Sonnenrad.
Die einzelnen Räder bzw. die Außenverzahnungen der Umlaufgehäuse sind dabei so ausgebildet,
daß bei Stillsetzen eines Gehäuses durch eine geeignete Bremsvorrichtung das gegebene
-Über- bzw. Untersetzungsverhältnis
zwischen den Umdrehungszahlen
der An- und Abtriebswelle erreicht wird. Da samtliehe Getrieberäder ständig miteinander
im Eingriff stehen, gibt es auch kein ruckartiges Einschalten der Gänge wie bei
den bekannten Getrieben. Durch beliebig langsames Anziehen der betreffendenBrems
vorrichtung kann vielmehr jeder Gang ganz allmählich und weich eingeschaltet werden.
-
,Zur vollautomatischen Schaltung des Getriebes sieht man zweckmäßig
einen Regler vor, der in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle
die Bremseinrichtung des einen oder anderen Umlaufgehäuses auslöst. Hierbei kann
die Antriebswelle als Motorwelle selbst ausgebildet sein oder mit dieser über ein
ausrück- oder umschaltbares Vorgelege in Verbindung stehen: Als solche Steuerregler
kommen mechanisch wirkende Fliehkraft- oder auf elektromagnetischem. Wege die Bremseinrichtungen
auslösende Umlaufregler in Betracht, auch eine hydraulische Steuerung der Bremseinrichtung
ist ohne weiteres möglich.
-
Bei halbautomatischer Steuerung kann ein Vorwählen bekannter Bauart
vorgesehen werden, der durch willkürliches Auslösen oder ebenfalls in Abhängigkeit
von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle die betreffende Bremseinrichtung
betätigt. Das willkürliche Einschalten bzw. Ausrücken der Bremseinrichtungen. der
einzelnen Umlaufgehäuse endlich kann mittels eines üblichen Schaltgestänges oder
auch in Abhängigkeit von den Bewegungen des Gas- oder Bremspedals erfolgen. Ein
Heraufschalten in den direkten Gang läßt sich durch die besondere Arbeitsweise des
Getriebes ohne großen Energieaufwand und unter ,geringster Materialbeanspruchung
folgendermaßen erreichen: Der Wagen wird in einem kleinen Gang auf die nötige Geschwindigkeit
gebracht und die Motordrehzahl durch Gaswegnehmen herabgemindert. Dabei dreht sich
dann das Sonnenrad der Antriebswelle langsamer als das sich gegenläufig drehende
Sonnenrad der Abtriebswelle, wodurch die Drehrichtung der Umlaufgehäuse gewendet
wird. Sobald der Wende- oder Nullpunkt erreicht ist, müssen die Bremsvorrichtungen
ausgelöst werden, die nur auf diese gewendete Drehung der Umlaufgehäuse ansprechen.
Da in diesem Punkte die Drehung der Umlaufgehäuse gleich Null ist, erspart man die
sonst zum Abbremsen erforderliche Energie und schont das Material. Darüber hinaus
entsteht keine überflüssige Wärme.
-
Wenngleich das erfindungsgemäße Schaltgetriebe in erster Linie für
Motorfahrzeuge bestimmt ist, so kann es vorteilhaft auch überall da angewandt werden,
wo man das Drehmoment einer Motorwelle in bestimmtem, aber stufenweise veränderlichem
Über- bzw. Untersetzungsverhältnis auf eine Abtriebswelle übertragen will; und wo
es darauf ankommt, die einzelnen Getriebegänge besonders weich ein- und ausschalten
zu können.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand des in der Zeichnung
im Längsschnitt schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels eines Schaltgetriebes
für Motorfahrzeuge näher erläutert. Auf einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Welle
i sitzt starr befestigt ein Schwungrad 2; das auf der dem Motor abgekehrten Seite
einen kegelförmigen Zahnkranz 3 trägt. In einer zentralen Aussparung 4 des Rades
2 ist das eine Ende der Abtriebswelle 5 gelagert, die an ihrem anderen Ende in Lagern
des feststehenden Getriebegehäuses 6 ruht. Mit dem als iSonnenrad dienenden Zahnkranz
3 kämmen Planetenräder 7 und 8 eines auf der Welle 5 frei umlaufenden Gehäuses 9.
Auf ihrer Gegenseite greifen die Räder 7 und 8 in ein auf der Welle 5 starr befestigtes
Sonnenrad io ein. In ähnlicher Weise stehen die Planetenräder i i und 12 eines zweiten
Umlaufgehäuses 13 mit einem als Außenverzahnung des Gehäuses g ausgebildeten Sonnenrad
14 und auf der Gegenseite mit einem auf der Welle 5 nur in ;Drehrichtung der Antriebswelle
i freilaufenden Sonnenrad- 15 im Eingriff.
-
Je nachdem, wieviel -Gänge vorgesehen werden sollen, wiederholt sich
die Anordnung his zum letzten Umlaufgehäuse; das aus einer Scheibe 16 .
-
besteht und Planetenräder 17 und 18 enthält. Diese greifen
in die als Sonnenrad dienende Außenverzahnung ig des vorherggehendenUmlaüfgehäuses,
in der Zeichnung Gehäuse 13, und auf -der Gegenseite in ein dem Sonnenrad 15 entsprechendes
Sonnenrad 2o ein. Die Abtricbswelle 5 ist über ein ausrückbares Umschaltgetriebe
21 bekannter Bauart mit der Kardanwelle 2a verbunden. Je nach der Stellung des Umschaltgetriebes
greift entweder ein Stirnrad 23 dieses Getriebes unmittelbar in ein Gegenrad 24
der Welle 5 oder ein anderes Stirnrad 25 unter Einschaltung eines Zwischenrades
26 in ein Gegenrad 27 der Welle 5 ein. Bei der gezeichneten Stellung des Getriebes
2i dreht sich also die Kardanwelle 22 in umgekehrter Richtung wie die Abtriebswelle
5. Die zu den einzelnen Umlaufgehäusen gehörenden und zum getrennten Stillsetzen
dieser Gehäuse dienenden Einrichtungen 28 bis 3o, die vorzugsweise als Band- oder
Backenbremsen ausgeführt werden können, sind der Übersicht halber in der Zeichnung
fortgelassen.
-
Die Wirkungsweise des beschriebenen Schaltgetriebes gestaltet sich
wie folgt: Leerlauf: Bei laufendem Motor drehen sich die Antriebswelle i und damit
das Schwungrad 2 und dessen als Sonnenrad dienender Zahnkranz 3. Alle Bremseinrichtungen
28 bis 30 sind gelöst. Bei stillstehendem und durch Handbremse gesichertem
Fahrzeug ist die Welle 5 durch den Reibungswiderstand der mit der Welle 22 verbundenen
Fahrzeugräder blockiert. Damit steht auch das Sonnenrad io still. Die von Rad 3
mitgenommenen Planetenräder 7 und 8 rollen auf dem Rad io ab und versetzen das Gehäuse
g in Umdrehung. Dessen Außenverzahnung 14 nimmt die Planetenräder des nächsten Umlaufgehäuses
mit und so weiter bis zum letzten scheibenartigen Umlaufgehäuse 16. Die Planetengetriebe
wirken dabei als einfache Vorgclege. Die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Umlaufgehäuse
bzw. angetriebenen Sonnenräder richtet sich nach dem gewählten Über- bzw. Untersetzungsverhältnis
zur Antriebswelle i. Zweckmäßig macht
bei einer Umdrehung von der
Welle i zum Sonnenrad 3 das Gehäuse 9 1/2, das Gehäuse 13 1/4 und das Gehäuse 16
1/8 Umdrehung.
-
Erster Gang: Durch Anziehen der zugehörigen Bremseinrichtung
30 wird beim laufenden Motor das letzte Umlaufgehäuse, die Scheibe 16, stillgesetzt.
Ihre Planetenräder 17 und 18 werden durch das sich drehende Sonnenrad i9 in Drehung
versetzt und treiben das Sonnenrad 2o an, aber im umgekehrten Drehsinne wie die
Welle i. Da das Rad 2o in dieser Drehrichtung als Festrad wirkt, nimmt es die Welle
5 und damit auch die Kardanwelle 22 entsprechend mit. Und zwar wird über die Stirnräder
24 und 25 die Kardanwelle im gleichen Drehsinne wie die Welle i angetrieben. Es
sei angenommen, daß dabei eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges erfolgt.
-
Zweiter und weitere Gänge: Durch Stillsetzen des Gehäuses 13 mittels
Anziehens der zugehörigen Bremseinrichtung 29 wird bei weiterlaufendem Motor das
Rad 1.5 in der gleichen Weise entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle i angetrieben
wie im ersten Gang das Rad 2o. Da dieses in Drehrichtung der Welle i frei laufend
auf der Antriebswelle 5 gelagert ist; kann sich die Abtriebswelle unter der Einwirkung
von dem Rad 15 im entgegengesetzten Drehsinne von der Welle i frei unter dem Rad
2o drehen. Die durch die Abbremsung des Gehäuses 13 bewirkte Stillsetzung des Rades
2o bleibt also auf den Antrieb der Welle 5 ohne Einfluß.
-
Der gleiche Vorgang vollzieht sich beim Einschalten weiterer Gänge
entsprechend der Anzahl von Planetengetrieben, die sich zwischen dem ersten und
letzten Getriebe befinden.
-
Direkter Gang: Bei weiterlaufendem Motor wird durch Stillsetzen des
Gehäuses 9 mittels der zugehörigen Bremseinrichtung 28 das Drehmoment des Sonnenrades
3 über die Planetenräder 7 und 8 auf das Festrad io der Abtriebswelle 5 übertragen
und diese im gegebenen Übersetzungsverhältnis und im entgegengesetzten Drehsinne
wie die Welle i angetrieben. Sie dreht sich dabei frei unter den stillstehenden
Sonnenrädern 15 und 20. Der Kraftfluß erfolgt also nur durch das erste Planetengetriebe.
-
Rückwärtsgang: Durch Umschalten des Getriebes 21, nämlich Ausrücken
des Stirnrades 23 und Einrücken des Stirnrades 25, das über .das Zwischenrad 26
mit dem Stirnrad 27 der Welle 5 zusammenarbeitet, wird die Drehrichtung der Kardanwelle
22 umgekehrt. Wie ersichtlich, kann das in jedem Gang erfolgen, zweckmäßig nur in
den kleineren Gängen. Empfehlenswert ist, vor der Umschaltung des Getriebes 21 das
eigentliche Schaltgetriebe durch kurzes Lösen der betreffenden Bremseinrichtung
auf Leerlauf einzustellen.
-
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Abbremsen der Abtriebswelle
mit Motorkraft nur bei Einschaltung des direkten Ganges möglich. Man kann im Notfall,
wenn das Fahrzeug stark schiebt, durch Umschalten auf Rückwärtsgang das Fahrzeug
auf kürzeste Strecke zum Stehen bringen, allerdings unter entsprechend übermäßiger
Belastung des Schaltgetriebes.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung bezweckt, eine wirksame Motorbremse
zu schaffen, die insbesondere bei schweren und Lastfahrzeugen von größter Wichtigkeit
ist. Zu diesem Zweck wird das angetriebene Sonnenrad eines der kleineren Gänge,
beispielsweise das Rad 15, starr auf einer Hohlwelle befestigt, die aus dem zugehörigen
Umlaufgehäuse herausragt und deren Freilauf um die Abtriebswelle 5 im Drehsinne
der Antriebswelle i durch eine geeignete Reibungskupplung od. dgl. auszuheben ist.
Bei Einrücken dieser Kupplung kann sich die Welle 5 dann nur mit der gleich geringeren
Geschwindigkeit wie das durch den Motor gebremste Sonnenrad drehen. An Stelle einer
Reibungskupplung kann jede andere geeignete Einrichtung, mit der willkürlich eine
kraftschlüssige Verbindung zwischen dem betreffenden Sonnenrad und der Abtriebswelle
herzustellen ist, Verwendung finden.
-
Das Umschaltungsgetriebe 21 wird zweckmäßig an der sich langsamer
drehenden Welle, also bei Untersetzung an der Antriebs- und bei Übersetzung an der
Abtriebswelle angeordnet.