Reibradwechselgetriebe mit selbsttätiger Übersetzungsänderung. Für -die verhältnismässig hohen Motor leistungen der Kraftfahrzeuge oder gar Triebwagen gelangten bisher Reibradwech selgetriebe praktisch als Kraftübertragungs getriebe nicht zur Anwendung, da die gro ssen Übertragungskräfte an den Eingriffs stellen der Reibräder sehr hohe Anpressungs drucke erfordern, die eine starke Abnützung zur Folge haben. Um .die Abnützung herab zusetzen, sind Reibradgetriebe bekannt ge worden, die den Anpressungsdruck selbst tätig nur dann erhöhen, wenn dies durch steigende Belastung notwendig wird. Hier durch wird die Abnützung wohl etwas ver mindert.
Da aber auch während der Zeit ge ringerer Beanspruchung die Reibräder in Eingriff und damit einer Abnützung unter worfen sind, ist die Verschleissminderung nicht so gross, dass diese bekannten Ausfüh rungen für die grossen Übertragungsleistun gen von Fahrzeugen Anwendung gefunden hätten. Ausserdem wurde bei diesen Getrie ben die Übersetzung nur von Hand geändert. Der heutige Verkehr stellt aber an die Aufmerksamkeit des Fahrers so hohe An forderungen, dass unbedingt Wechselgetriebe angestrebt werden müssen, welche das not wendige Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Fahrzeugachsen vollkommen selbsttätig einstellen.
Es ist selbstverständ lich, dass diese Forderung der selbsttätigen Übersetzungsänderung die bauliche Ausfüh rung der Reibradwechselgetriebe noch mehr kompliziert, und dass, um in den bei Fahr zeugen gegebenen Raum- und Gewichts grenzen zu bleiben, die Beanspruchungen an den Eingriffsstellen der Reibräder noch höher getrieben werden müssen, wodurch aber deren Abnützung noch mehr verstärkt wird.
Um die der Anwendung der selbsttätigen Reibradwechselgetriebe, die alle übrigen For- derungen an ein stufenloses Getriebe von hohem Wirkungsgrad bestens erfüllen, ent gegenstehende Abnützungs- und Lebens dauerfrage entscheidend zu verbessern, sind bei dem selbsttätigen Reibradwechselgetriebe gemäss der Erfindung zwei Zweige für die Kraftübertragung vorgesehen, von denen einer das eigentliche Reibradgetriebe mit selbsttätiger Übersetzungsänderung enthält, um die Kraftübertragung über den das Reib radgetriebe enthaltenden Zweig nur dann er folgen zu lassen, wenn dies erforderlich ist. Vorteilhaft ist der andere (direkte) Zweig immer dann eingeschaltet, wenn z.
B. das erforderliche Abtriebsdrehmoment nicht grö sser als das Antriebsdrehmoment ist. Die wechselweise Einschaltung der beiden Zweige kann, wie in folgendem an Hand von Aus führungsbeispielen gezeigt wird, in verschie dener Weise erfolgen, wobei besonders die Lösung der selbsttätigen Umschaltung einen wesentlichen Fortschritt ergibt.
In der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt der ersten Aus führungsform; Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt und Fig. 4 und 5 zeigen Querschnitte eines Teils der selbsttätigen Umschaltvorrichtung der zweiten Ausführungsform; Fig. 6 zeigt den Längsschnitt der dritten und Fig. 7 den Längsschnitt der vierten Aus führungsform.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 erfolgt die Umschaltung durch eine entweder unmittelbar oder servomotorisch von Hand oder selbsttätig arbeitende Kupp lung mit zwei Einschaltstellungen. Bei der Ausbildung nach Fig. 3 bis 5 ist als Kupp lung für den einen Zweig das Reibradge triebe selbst verwendet, indem zur Entkupp- lung die Reibscheiben ausser Eingriff ,ge bracht werden, während die Einschaltung des direkten Zweiges durch eine beispiels weise selbsttätige Kupplung erfolgt. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 6 und 7 wird die Umschaltung der beiden Zweige selbst tätig durch ein vor das Reibradgetriebe ein gebautes Planetenzahnradgetriebe bewirkt.
Bei dem in den erwähnten vier Ausfüh rungsformen angewendeten Reibradgetriebe sind zwecks Unterbringung zahlreicher Ein- ; griffsstellen auf geringem Raume auf der mittleren Keilwelle a als Reibräder mehrere Kegelscheiben b verschiebbar aufgereiht, während als Gegenreibräder zur Verringe rung des relativen Gleitens mit einem schma len Laufrand versehene Randscheiben c auf mehreren (gezeichnet sind drei) Keilwellen d gleichfalls verschiebbar angeordnet sind. Die Keilwellen d sind in Schwenkhebeln e drehbar gelagert, die auf durchgehende Achsen f aufgekeilt sind. Werden die Schwenkhebel e um die Achsen f im Pfeil sinne (volle Pfeile in Fig. 2) gedreht, so nähern sich die äussern Keilwellen d (Aussen wellen) der Keilwelle a (Mittelwelle).
Die Randscheiben c tauchen tiefer zwischen die Kegelscheiben b, wodurch die Übersetzung zwischen der Mittelwelle a und den Aussen wellen d vergrössert wird. Dabei werden die Kegelscheiben b axial entgegen der Kraft der Feder g auseinandergeschoben, die den zur Mitnahme notwendigen Anpressungs druck erzeugt. Dieser kann durch entspre chende Ausbildung der Feder g in jede ge wünschte Abhängigkeit von der Übersetzung gebracht werden. Aber auch von andern Zu standsgrössen, wie z. B. der Antriebsdreh zahl, kann der Anpressungsdruck durch die Feder g in einfacher Weise in Abhängigkeit gebracht werden, wie dies z. B. in Fig. 1 durch die Fliehkraftgewichte h angedeutet wird.
Damit die Aussenwellen d bei allen Übersetzungen den gleichen Abstand von der Mittelwelle a aufweisen, können die Schwenk bewegungen der Schwenkhebel e zwang läufig, z. B. durch den Ring i gleichgehalten werden. Die Verdrehung dieses Kuppelringes von aussen durch den Hebel k gestattet die Einstellung eines beliebigen Übersetzungs verhältnisses.
Die selbsttätige Anderung der Übersetzung erfolgt durch den Zahndruck Z zwischen den auf den Keilwellen d sitzenden Zahnrädern l und den auf den Schwenk achsen f lose drehbar sitzenden Zahnrädern na dadurch, dass seine gleich grosse, entgegen- gesetzt gerichtete Reaktionskraft g an den Lagerpunkten der Aussenwellen d im Pfeil sinne angreift und die Randscheiben c so tief zwischen die Kegelscheiben b drückt, bis die Summe der radial nach aussen wirken den Kraftkomponenten herrührend vom Axialdruck der Feder g der Kraft K das Gleichgewicht hält. Durch die oben erwähnte Ausbildung der Feder g kann z.
B. erreicht werden, dass bei doppelt so hohem Abtriebsdrehmoment die Übersetzung auf den doppelten Wert steigt, d. h. die Abtriebsdrehzahl auf den halben Wert sinkt, somit die Abtriebs- und damit auch die Antriebsleistung gleich blei ben, wobei auch Antriebsdrehzahl und An triebsdrehmoment urgeändert bleiben. Die besondere Ausbildung und Wirkungs weise des Reibradwechselgetriebes nach Fig. 1 und 2 sind folgende: Die Mittelwelle a des eigentlichen Reibradgetriebes wird - ins Schnelle übersetzt - über die Zahnräder z' und z" von der rechten Kupplungsscheibe K' der Zweischaltstellungskupplung angetrie ben, wenn deren Mittelscheibe I<B>7</B> gegen sie angepresst wird.
Die Kraftübertragung von den Zahnrädern m auf die Abtriebswelle o erfolgt über die Zahnräder m',<I>m',</I> n' und J, welch letzteres die Abtriebswelle über den Freilauf u antreibt, der so ausgebildet ist, dass das Rad e die Welle o mitnimmt, so lange diese langsamer laufen will als das Rad n". Will man das Getriebe auch dadurch zur stufenlosen Bremsung heranziehen, dass man den Motor von der Fahrzeugachse aus ins Schnelle übersetzt antreibt, so muss der Freilauf u in bekannter Weise sperrbar ein gerichtet sein,
damit die Welle o ihr Dreh moment auf das Rad n'' und - durch das Reibradgetriebe ins Schnelle übersetzt über die Kuppelscheibe IC an den Motor ab gibt. Die Randscheiben werden dabei von Hand durch den Hebel kc mehr oder weniger tief zwischen die Kegelscheiben b gedrückt. Die Abtriebswelle ist an ihrem vordern Ende starr mit der linken Kupplungsscheibe I<B>C</B> verbunden, gegen welche die Mittelscheibe von Hand oder selbsttätig verschoben wird, wenn das notwendige Abtriebsdrehmoment kleiner wird als das Antriebsdrehmoment des Motors. Der direkte Zweig besteht also bei dieser Ausführung aus der Kupplungsscheibe K' und der Abtriebswelle o. Statt einer Kupplung mit zwei Einschaltstellungen könnten auch zwei ,getrennte Kupplungen vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 bis 5 erfolgt die Kraftübertragung von dem Schwungrad s des Motors entweder über die Zahnräder z', z', die Mittelwelle a, die Reib scheiben b, c, die Aussenwellen d und die Zahnräder<I>1,</I> m, <I>n', n"</I> auf das Zahnrad n"', wobei das Rad n"' die Abtriebswelle o über die Klauenkupplung o' antreibt, oder über den direkten Zweig, bestehend aus dem Ge winde G', der Kuppelwelle y und der Kupp lung K4 gleichfalls auf das Rad n"'.
Die Übersetzung des Reibradgetriebes und die Umschaltung von einem Kraftüber tragungszweig auf den andern erfolgt hier bei in Abhängigkeit vom Drehmomenten verhältnis; in der Antriebs- und Abtriebs welle. Dieses Verhältnis wird in einem oder beiden Zweigen auf eine Vorrichtung zur Wirkung gebracht,. die bei einem bestimm ten Wert des Verhältnisses die Umschaltung von einem Kraftübertragungszweig auf den andern selbsttätig vornimmt. Im folgenden ist die Wirkungsweise einer solchen Vor richtung näher erläutert.
Solange das verlangte Abtriebsdreh- moment grösser ist als das Motordrehmoment, tauchen die Randscheiben c zwischen die Kegelscheiben b. Sinkt das Abtriebsdreh- moment dagegen, so entfernen sich die Aussenwellen<I>d</I> von der Mittelwelle<I>a</I> immer mehr, bis die Kegelscheiben b gegenseitig aufsitzen und die Randscheiben c ausser Ein griff gelangen. In diesem Augenblick wird der Kuppelring <I>i</I> von dem Hebel 1c dadurch noch etwas weiter gedreht, dass die Tot punktsfeder k' über den Drehpunkt des Hebels k gelangt und diesen im Pfeilsinne weiter verdreht.
Die Randscheiben werden hierbei aus den Kegelscheiben gehoben und die Kraftübertragung über den Zweig des Reibradgetriebes ist dadurch unterbrochen.
Bei dieser letzten Drehung des Kuppel ringes<I>i</I> wird durch dessen Aussparung<I>j</I> (siehe Fig. 5) die Rolle p und damit über die Verstellscheibe y' die Kuppelwelle y zur Verschiebung nach rechts unter dem Druck der Federn h' freigegeben, wodurch die Kupplung K' zum Eingriff gelangt, so dass jetzt die Kraftübertragung über den direk ten Zweig stattfindet. Steigt dann das Ab triebsdrehmoment wieder über das Motor drehmoment, so werden durch den Axial- sehub des Gewindes G' die Federn h' zu sammengedrückt, und die Welle y mit der Kuppelscheibe wird nach links verschoben und dadurch die Kupplung K' des direkten Zweiges gelöst.
Gleichzeitig wird über die Verstellscheibe y' und die Rolle p der Kup pelring i über seine Schrägfläche j' so weit verdreht, dass dadurch die Totpunktsfeder <I>k'</I> über den Drehpunkt des Hebels<I>k</I> zurück gehoben wird und den Hebel k im Pfeil sinne weiterdreht, wodurch die Reibschei ben b und c wieder zum Eingriff gelangen. Damit erfolgt die Kraftübertragung wieder über den Zweig mit dem Reibradgetriebe.
Auch bei dieser Ausführungsform kann der Motor über das Reibradgetriebe ins Schnelle angetrieben und als stufenlose Bremse dadurch benutzt werden, dass die Randscheiben c durch den Hebel k von Hand mehr oder weniger tief zwischen die Kegelscheiben b gedrückt werden. Ferner kann auch hier die Übersetzungsänderung und die Umschaltung statt in Abhängigkeit vom Drehmomentenverhältnis in der An triebs- und Abtriebswelle in Abhängigkeit von der Drehzahl in einer dieser Wellen erfolgen.
Wird die Klauenkupplung o' nach rechts verschoben, so wird über die Räder n4, n', n' die Abtriebswelle o im Rückwärtsgang angetrieben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 werden die Aussenwellen d und die Schwenk hebel e mit ihren Achsen f von einer Trom- mel q getragen, die mit den Lagern r und r' im Getriebegehäuse q' gelagert ist. In diese Trommel ist das Aussenrad s eines Planeten getriebes eingebaut, dessen Planetenräder s' durch den Wellenstumpf t angetrieben wer den, während sein Sonnenrad s" auf der Mittelwelle a fest verkeilt ist und diese mit Übersetzung ins Schnelle antreibt.
Solange das Abtriebsdrehmoment an der Abtriebswelle o grösser ist als das Antriebs drehmoment am Wellenstumpf t, ist gegen über der oben beschriebenen Ausführungs- form kein Unterschied; denn die Trommel q wird durch den Drehmomentunterschied (Re aktionsdrehmoment) entgegen der Antriebs drehrichtung gegen den Freilauf u gedrückt, steht also still. Erst wenn mit sinkendem Abtriebsdrehmoment die Randscheiben so weit aus den Kegelscheiben herausgetreten sind, dass die Gesamtübersetzung vom An triebswellenstumpf t zur Abtriebswelle o den Wert 1 erreicht, d. h. Antriebs- und Ab triebsdrehmoment sowie Antriebs- und Ab triebsdrehzahl gleich sind, beginnt die Trom mel g gleichzeitig in der Antriebsdrehrich tung umzulaufen.
Dadurch sinkt der Dreh zahlunterschied zwischen dem Antriebs wellenstumpf t und dem Aussenrand s, somit auch die Drehzahl der Planetenräder s', des Sonnenrades s" und der Mittelwelle a. Die Trommel q läuft schneller um, da an ihr nur beschleunigende Kräfte auftreten. Schliess lich stehen die Planetenräder s' auf ihren Zapfen still, und die Drehzahl des Sonnen rades s" und der Mittelwelle a wird gleich der Antriebsdrehzahl bezw. wegen der Be dingung, dass die Übersetzung gleich 1 ist, gleich der Abtriebsdrehzahl.
Dann wird ein weiteres Steigen der Trommeldrehzahl, die in diesem Augenblick auch gleich der An triebs- bezw. Abtriebsdrehzahl ist, und da mit ein weiteres Sinken der Drehzahl des Sonnenrades und der Mittelwelle a unter diese allen übrigen umlaufenden Teilen ge meinsame Drehzahl durch den Freilauf v verhindert, der eine gegensinnige Drehung der Mittelwelle a und der Abtriebswelle o sperrt. Damit laufen jetzt alle Teile des Ge- triebes mit gleicher Drehzahl um, und die Reibscheiben sind gegenseitig in Ruhe. Um das Moment der Fliehkraft der Randscheiben c um die Schwenkachsen f aufzuheben, sind an den Schwenkhebeln Gegengewichte w an gebracht.
Die gleiche Wirkung wie durch den Freilauf v kann auch dadurch erreicht wer den, dass sich die Randscheiben c, wie in Fig. 6 gestrichelt angedeutet ist, in ihrer äussersten Stellung reibschlüssig gegen die innere Seite der Trommel q legen und da durch das Kuppeln aller umlaufenden Teile bewirken.
Um bei höheren Getriebeleistungen in dem eben beschriebenen Kupplungszustand nicht auch die schweren Randscheiben mit voller Motordrehzahl umlaufen zu lassen, kann nach Fig. 7 das Getriebe so ausgebildet sein, dass dann die Reibscheiben nicht nur gegenseitig, sondern. auch im Raum still stehen.
Um dies zu erreichen, ist auch auf der Abtriebsseite ein Planetenzahnradgetriebe eingebaut, dessen Aussenrad x mit dem Aussenrad s des Planetenzahnradgetriebes auf der Antriebsseite über die Zahnräder x2 und s2 durch die im Gehäuse q' gelagerte Welle<I>y</I> gekuppelt ist. Das Sonnenrad<I>x"</I> wird von den auf den Schwenkachsen f ge lagerten Zahnrädern m über das gemeinsame Zahnrad n angetrieben. Die Planetenräder x' treiben über ihre Lagerzapfen die Abtriebs welle o an.
Solange das Abtriebsdrehmoment an der Welle o grösser ist als das Antriebs drehmoment am Wellenstumpf t, d. h. so lange die, Gesamtübersetzung kleiner ist als 1, ist gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 6 kein Unterschied; denn die Welle y und das Aussenrad x werden durch den Drehmomentunterschied (Reaktionsdrehmo ment) - wie bei Fig. 6 die Trommel q gegen den Freilauf u gedrückt, stehen also still.
Erst wenn, wie dort, die Randscheiben c so weit aus den Kegelscheiben b heraus getreten sind, dass die Gesamtübersetzung den Wert 1 erreicht, beginnen die Räder x', x2, s und s2 sowie die Welle y gleichsinnig in der Antriebsdrehrichtung immer schneller umzulaufen, während die Drehzahl der Son nenräder s" und x" bis zum Stillstand sinkt, ja, diese sogar ihre Drehrichtung umkehren würden, wenn sie nicht durch den Freilauf v gesperrt würden.
Selbstverständlich können die einzelnen Teile der Planetenzahnradgetriebe ihre Rolle vertauschen, d. h. es könnten z. B. die Pla netenräder<I>x'</I> durch das Zahnrad n und die Abtriebswelle o durch das Sonnenrad x" an getrieben werden.
Die Wirkungsweise der Ausführungs form nach Fig. 7 ist also die gleiche wie die nach Fig. 6, nur stehen jetzt im Kuppel zustand die Planetenräder nicht auf ihren Zapfen still, da diese mit der Antriebsdreh zahl umlaufen und die Planetenräder sich auf den stillstehenden Sonnenrädern s" und x" abwälzen. Weiter laufen die Aussenräder hier nicht mit der Antriebsdrehzahl um, son dern entsprechend den Zähnezahlverhältnis sen in den Planetenradgetrieben schneller.