DE857387C

DE857387C - Power transmission device, in particular for driving vehicles, consisting of change and epicyclic gears and devices for turning around

Info

Publication number: DE857387C
Application number: DEV1184D
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl-Ing Benz
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1941-03-25
Filing date: 1941-03-25
Publication date: 1952-11-27

Description

Kraftübertragungseinrichtung, insbesondere zum Antrieb von Fahrzeugen, bestehend aus Wechsel- und Umlaufrädergetrieben und Einrichtungen zur Fahrtwendung Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Kraftül)ei-traguiigs-einrichtutigen, die insbesondere zum :lntriel> von Fahrzeugen geeignet sind. Sie kommt in Betracht für solche Fälle, bei denen mehrere Treibachsen oder Treibräder oder Achsgruppen von einem Motor aus so angetrieben werden sollen, dat3 die einz-eln:n ,ochsen bzw. die einzelnen Räder oder die Achsgruppen unabhängig voneinander umlaufen können. 13ei Straßenfahrzeugen koinint <ler Antrieb der eilizelnen Räder mit Rücksicht auf das Durchfahren von Krümmungen in Betracht, hei Schienenfahrzeugen der Antrieb der einzelnen Achsen mit Rücksicht auf Unterschiede iin Durchmesser der Radreifen. Die Erfindung verbindet mit der Lösung dieser Aufgabe durch ein Umlaufgetriebe die Verwendung desselben Umlaufgetriebes zur Gangschaltung. Demgemäß besteht die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinrichtung aus einem Wechselgetriebe (einem Strömungsgetriebe, einem Zahnradgetriebe oder einem hydromechanischen Verbundgetriebe), aus einem Umlaufrädergetr iebe, das einerseits als Ausgleichsgetriebe zum Antrieb zweier Treibachsen (oder Treibräder oder Achsgruppen) und andererseits als Übersetzungsgetriebe wirkt, wobei im letzteren Falle eine Abtriebswelle dA Umlaufrädergetriebes festgehalten wird, während die Verbindung zwischen dieser Abtriebswelle und der dazugehörigen Treibachse gelöst wird" und aus Einrichtungen zur Fahrtwendung, die im Leistungsfluß vor dem Umlaufrädergetriebe angeordnet sind, mit dem Kennzeichen, daß eine Freilaufkupplung mit einstellbarer Wirkungsrichtung zur Trennung der festbremsbaren Abtriebswelle von ihrer Treibachse vorgesehen. ist.Power transmission device, in particular for driving vehicles, consisting of change gears and epicyclic gears and devices for turning the journey The invention relates to an improvement of Kraftül) egg-traguiigs-einrichtutigen, which are particularly suitable for: entering vehicles. She comes into consideration for those cases where several driving axles or driving wheels or groups of axles are to be driven by a motor in such a way that the individual: n, ox or the individual wheels or the axle groups can rotate independently of one another. In the case of road vehicles, the individual wheels must be driven with consideration on driving through curves, in rail vehicles the drive of the individual axles, taking into account differences in the diameter of the wheel tires. The invention connects with the solution of this problem by an epicyclic gear Use of the same epicyclic gear for gear shifting. Accordingly, there is the invention Power transmission device from a change gear (a fluid transmission, a gear transmission or a hydromechanical compound transmission), from a planetary gear iebe, which is used on the one hand as a differential gear to drive two driving axles (or Driving wheels or axle groups) and on the other hand acts as a transmission gear, whereby in the latter case an output shaft of the epicyclic gear is held, while the connection between this output shaft and the associated Drive axis is solved "and from facilities for turning the drive in the power flow are arranged in front of the planetary gear, with the indication that a one-way clutch with adjustable direction of action for separating the lockable output shaft provided by their driving axis. is.

Es sind zwar Kraftübertragungseinrichtungen bekannt, die einerseits als Ausgleichsgetriebe und andererseits als Übertragungsgetriebe wirken und bei denen Freilaufkupplungen zwischen Abtriebswelle und den zugehörigen Treibrädern verwendet werden, doch muß bei den bekannten Einrichtungen die Freilaufkupplung in der einen. Richtung, und zwar im Rückwärtsgang, gesperrt werden. Diesen Nachteil vermeidet die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch, daß die Freilaufkupplung wahlweise in der einen oder anderen Drehrichtung greift bzw. in der jeweils entgegengesetzten Drehrichtung als Freilauf wirkt; sie arbeitet also bei Rückwärtsfahrt in genau der gleichen Weise wie hei der Vorwärtsfahrt; es läßt sich also mit der erfindungsgemäßen Einrichtung auch bei Rückwärtsfahrt eine Gangschaltung durchführen, die bei der bekannten Einrichtung nicht möglich ist, da bei ihr im Rückwärtsgang nur ein einziger Gang vorhanden ist.Although there are power transmission devices known on the one hand act as a differential gear and on the other hand as a transmission gear and at those overrunning clutches between the output shaft and the associated drive wheels be used, but the overrunning clutch must be used in the known devices in one. Direction, in reverse, are locked. This disadvantage avoids the device according to the invention in that the overrunning clutch is optional engages in one or the other direction of rotation or in the opposite direction Direction of rotation acts as a freewheel; so it works in exactly that when reversing same way as when driving forward; So it can be with the invention Device also carry out a gear shift when reversing, which is the case with the known device is not possible, since only a single one in reverse gear with her Gear is present.

Bei in Verbindung mit einem Ausgleichsgetriebe stehenden Klemmgesperren ist es bekannt, dieses so auszubilden, daß es bei Vor- und Rückwärtsantrieb selbsttätig in Wirkung tritt. Bei den bekannten Einrichtungen kann aber keinesfalls nur ein Rad mit Übersetzung angetrieben werden, weil die die zweisinnig wirkende Freilaufkupplung enthaltende Einrichtung parallel zum Umlaufrädergetriebe geschaltet ist und nicht das Abschalten der einen Welle, sondern gerade eine Drehzahlabhängigkeit zwischen den beiden Wellen bewirkt. Will man bei der bekannten Einrichtung die eine Welle stillsetzen, wodurch allein über das Umlaufrädergetriebe eine Übersetzung der anderen Welle erreicht würde, so bleibt auch die andere Welle stehen. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Freilaufkupplung hinter dem Umlaufrädergetriebe in dem Antrieb zum einen Rad sitzt und so eine Lostrennung dieses Rades bei festgebremster Welle herbeiführt.With clamping locks in connection with a differential gear it is known to train this so that it is automatic with forward and reverse drive comes into effect. In the case of the known facilities, however, it is by no means only possible for one Wheel with translation driven because the two-way acting overrunning clutch containing device is connected in parallel to the planetary gear and not the switching off of one shaft, but just a speed dependency between causes the two waves. If you want one wave with the known device shut down, which translates the others through the epicyclic gearbox alone Wave would be reached, the other wave also stops. This disadvantage will avoided according to the invention that the overrunning clutch behind the planetary gear seated in the drive to a wheel and so a loose separation of this wheel when braked Wave brings about.

Gemäß der Erfindung wird also eine Freilaufkupplung verwendet, die eine Umkehrung der Freilaufrichtung gestattet, so daß sie für beide Drehrichtungen verwendbar ist. Dadurch ist es möglich, die Fahrtwendung an. beliebiger Stelle des Energieflusses vorzunehmen, vor allem an einer solchen Stelle, an der die Leistung noch nicht auf zwei Zweige verteilt ist. Man kann dann etwa zwischen Wechselgetriebe und Umlaufrädergetriebe ein mechanisches Wendegetriebe einbauen oder auch im Falle der Verwendung eines Strömungswechselgetriebes dort einen Rückwärtswandler anordnen. Die erfindungsgemäße Ausführung hat somit den Vorteil, daß die gesamte Kraftübertragung bedeutend eifacher wird, da ein Fahrtwendegetriebe wegfallen kann. Bei einem Schienenfahrzeug kann die Fahrtwendung außerdem in das Gehäuse des Wechselgetriebes hereingenommen werden. Die Achsantriebe, selbst enthalten nur je ein Kegelradpaar, so daß die unabgefederten Gewichte wesentlich verringert werden und auch die weitläufige Bedienungseinrichtung der beiden Fahrtwendegetriebe wegfällt.According to the invention, a one-way clutch is used that a reversal of the freewheeling direction is allowed, so that it works for both directions of rotation is usable. This makes it possible to apply the turnaround. any place in the Make the energy flow, especially at such a point where the power is not yet split into two branches. You can then choose between change gears and epicyclic gears install a mechanical reversing gear or in the case the use of a flow change gear there arrange a reverse converter. The embodiment according to the invention thus has the advantage that the entire power transmission becomes significantly easier because a reversing gear can be omitted. With a rail vehicle the turnaround can also be taken into the housing of the gearbox will. The axle drives themselves contain only one pair of bevel gears, so that the unsprung Weights are significantly reduced and so is the extensive operating device the two reversing gears are omitted.

Eine besondere vorteilhafte Einrichtung ergibt sich,, wenn die Einstellung der Wirkungsrichtung der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung in an sich bekannter Weise mit der Einstellung der Fahrtwendeeinrichtung gekuppelt wird.A particularly advantageous device results, when the setting the direction of action of the overrunning clutch according to the invention in known per se Way is coupled with the setting of the turnaround device.

Statt der beschriebenen zweisinnig wirkenden Freilaufkupplung kann auch jede andere Freilaufkupplung, deren Wirkungsweise derjenigen der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung gleichartig ist, verwendet werden, insbesondere solche, bei denen sich die Wirkungsrichtung selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehrichtung der betreffenden Betriebswelle des Umlaufrädergetriebes einstellt.Instead of the described two-way overrunning clutch can also any other one-way clutch whose mode of operation is that of the one according to the invention One-way clutch is similar, can be used, especially those in which the direction of action is automatically dependent on the direction of rotation of the relevant Adjusts the operating shaft of the planetary gear.

In der Zeichnung ist die Erfindung im einzelnen dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Gesamtanordnung einer Kraftübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung, Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel einer zweisinnig wirkenden Freilaufkupplung, Abb. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-A in Abb. 2, Abb. 4 ,einen Schnitt gemäß Linie B-A in Abb. 2. In Abb. i bedeutet i den Antriebsmotor, 2 ein Wechselgetriebe beliebiger Bauart, das etwa als Zahnradwechselgetriebe, Strömungsgetriebe oder hydromechanisches Verbundgetriebe ausgebildet sein kann. Das Fahrtwendegetriebe 3 ist als Stirnradgetriebe vorgesehen. Die Abtriebswelle 4 des Wechselgetriebes 2 kann durch die Schaltmuffe 5 entweder mit dem Zahnradersatz 6, 7 oder dem Rädersatz 8, 9, io mit Zwischenrad gekuppelt werden. Die Stirnräder 7 und io sitzen auf der Hohlwelle i i, die außerdem den Planetenstern 12 trägt. Mit den Rädern des Planetensterns kämmen das Sonnenrad 13 und der Außenkranz 14. Der letztere treibt unmittelbar auf die Gelenkwelle 15 und über das Kegelradpaar 16 auf die Treibachse i7; es ist also in der Abbildung an den Antrieb etwa eines Triebwagens gedacht. Auf der Welle 18 des Sonnenrades 13 sitzt die Bremsscheibe i9, die von dem Gestänge 2o aus festgebremst werden kann. Am Ende der Welle 18 sitzt ferner die eine Kupplungshälfte der zweisinnig wirkenden Freilaufkupplung 21, deren Wirkungsrichtung über die Muffe 22 durch das Gestänge 23 eingestellt wird, das mit dem Verstellgestänge 24 der Schaltmuffe 5 gekuppelt ist. Die zweite Hälfte der Kupplung 21 ist mit der Gelenkwelle 25 verbunden, die über das Kegelradpaar 26 auf die Achse 27 treibt.In the drawing, the invention is shown in detail, namely Fig. i shows the overall arrangement of a power transmission device according to the invention, Fig. 2 an embodiment of a two-way acting overrunning clutch, Fig. 3 shows a section along line A-A in Fig. 2, Fig. 4, a section along line B-A in Fig. 2. In Fig. i, i means the drive motor, 2 any change gear Type, which can be used as a gear change transmission, fluid transmission or hydromechanical Compound transmission can be formed. The reversing gear 3 is a spur gear intended. The output shaft 4 of the gearbox 2 can through the shift sleeve 5 either with the gear set 6, 7 or the gear set 8, 9, io with an intermediate gear be coupled. The spur gears 7 and io sit on the hollow shaft i i, which also carries the planet star 12. The sun gear meshes with the wheels of the planet star 13 and the outer rim 14. The latter drives directly onto the cardan shaft 15 and via the bevel gear pair 16 on the drive axis i7; so it is in the picture thought of the drive of a railcar, for example. On the shaft 18 of the sun gear 13 sits the brake disc i9, which can be braked from the linkage 2o. At the end of the shaft 18 there is also one half of the coupling that acts in two directions Overrunning clutch 21, whose direction of action via the sleeve 22 through the linkage 23 is set, which is coupled to the adjusting rod 24 of the shift sleeve 5 is. The second half of the coupling 21 is connected to the propeller shaft 25, which Drives on the axle 27 via the bevel gear pair 26.

Die zweisinnig wirkende Freilaufkupplung 21 muß so ausgebildet sein, daß sie bei der einen Stellung der Muffe 22 beispielsweise treibt, wenn die Welle 18 in Richtung des Pfeils 28 umläuft, während die Gelenkwelle 25 dahinter zurückbleiben will, daß sie aber frei wird, wenn 18 festgebremst wird, d. h. wenn 25 schneller läuft als i8. In der anderen Stellung der Muffe 22 nimmt die Kupplung die Welle 25 in der Richtung des Pfeils 29 mit und läßt sie in derselben Richtung frei umlaufen, wenn 18 langsamer läuft als 25 bzw. wenn 18 stillsteht.The two-way overrunning clutch 21 must be designed in such a way that that it drives in the one position of the sleeve 22, for example, when the shaft 18 rotates in the direction of arrow 28, while the cardan shaft 25 remains behind wants it to be free when 18 is braked, d. H. if 25 faster runs as i8. In the other position of the sleeve 22, the coupling takes the Shaft 25 in the direction of arrow 29 and lets them free in the same direction rotate when 18 is running slower than 25 or when 18 is at a standstill.

Bei gelöster Bremse i9 wird die vom Wechselgetriebe z abgegebene und durch das Wendegetriebe 3 übertragene Leistung von dem Um,laufrädergetriebe 12. r3, 14 auf die beiden Achsen 17 und 27 verteilt. In welchem Verhältnis die Aufteilung geschieht, hängt von den Durchmesserverhältnissen des Planetengetriebes und den Übersetzungsverhältnissen der Kegelradpaare 16 und 26 a1>. Wird nun die Bremse i9 festgezogen, so bleibt die Welle 18 stehen; die Kupplung 21 löst sich, die Welle 25 läuft von der Achse 27 aus angetrieben leer mit. Zwischen der Welle ii und der Welle 15 ergibt sich eine Übersetzung ins Schnelle.When the brake i9 is released, the output from the gearbox z and Power transmitted by the reversing gear 3 from the rotating gear train 12. r3, 14 distributed over the two axes 17 and 27. In what proportion the division happens depends on the diameter ratios of the planetary gear and the Gear ratios of the bevel gear pairs 16 and 26 a1>. If the brake is now i9 tightened, the shaft 18 stops; the coupling 21 is released, the shaft 25 is driven by the axis 27 and runs along empty. Between wave ii and the Wave 15 results in a speedy translation.

Freilaufkupplungen, wie sie für die Kupplung 21 benötigt werden, sind in verschiedenen Ausführungen bekanntgeworden, die jedoch teilweise nur für sehr geringe Drehmomente geeignet sind. Eine neuartige Einrichtung dieser Art, die für Drehmomente jeder Größe gebaut werden kann, wird zur Erläuterung im folgenden beschrieben (Abb. 2 bis 4). An der Antriebswelle 18 befindet sich ein Hohlzylinder 40" der zwei Klauenkränze 41 und 42 trägt. Auf der Abtriebswelle 25 befindet sich ein steilgängiges Gewinde 43, das beispielsweise als Rechtsgewinde geschnitten sei und auf dem sich die Muffe 44 verschieben kann. Diese trägt einen Klauenkranz 45, der mit den Kränzen 41 und 42 zusammenpaßt. Zwischen 41 und 42 sind auf der Welle 46 die beiden Sperrklinken 47 und 48 gelagert, deren Spitzen durch die Federn 49 und 50 stach innen gedrückt werden. Sie sind mit rückwärtigen Fortsätzen 51 und 52 versehen, die sich gegen die Anschläge 53 und 54 legen, wodurch der Winkelausschlag der Sperrklinken begrenzt wird. Andererseits können die Fortsätze 51 und 52 durch die Ausnehmungen 55 und 56 in der Muffe 22 bei entsprechender Lage der Muffe niedergedrückt werden, so daß die Klinken außer Wirkung kommen, wie in Abb. 4 dargestellt.Overrunning clutches, as they are required for the clutch 21, are has become known in various versions, but some of them only for a great deal low torques are suitable. A novel device of this kind, which for Torques of any size can be built is described below for illustrative purposes (Fig. 2 to 4). On the drive shaft 18 there is a hollow cylinder 40 ″ of the two Claws 41 and 42 wears. On the output shaft 25 there is a steep one Thread 43, which was cut, for example, as a right-hand thread and on which the sleeve 44 can move. This wears a claw wreath 45 with the wreaths 41 and 42 match. Between 41 and 42, the two pawls are on the shaft 46 47 and 48 stored, the tips of which are pressed by the springs 49 and 50 stabbed inside will. They are provided with rear extensions 51 and 52, which are against the stops 53 and 54 place, whereby the angular deflection of the pawls is limited will. On the other hand, the extensions 51 and 52 through the recesses 55 and 56 are depressed in the sleeve 22 with the corresponding position of the sleeve, so that the pawls come out of action, as shown in Fig. 4.

Steht die Muffe 22 in der in Abb. 2 gezeichneten Lage, so ist die Klinke 48 abgehoben, und die Klinke 47 ist in Tätigkeit. Dreht sich Welle 18 nun in Richtung des Pfeils 29, so stößt die Klinke 47 gegen irgendeinen Zahn des Kranzes 45 und nimmt diesen in derselben Pfeilrichtung mit, das heißt aber, der Kranz 45 verdreht sich mit der Muffe 44 auf dem Gewinde 43 und verschiebt sich dabei nach links, so daß die Klauenkränze 41 und 45 miteinander in Eingriff kommen. Hat die Muffe 44 ihre linke Endlage an dem Anschlag 57 erreicht, so wird auch die Welle 23 in Richtung des Pfeils 29 mitgenommen. Bremst man nun durchAnziehen von i9 und 2o die Welle 18 (Abb. i) bei weiterfahrendem Fahrzeug ab, so schraubt sich die Muffe 44 auf dem Gewinde der weiterlaufenden Welle 25 nach rechts, bis 41 und 45 außer Eingriff sind. Die Klinke 47 ratscht nun auf den Zähnen 45. Damit das dadurch auf die Muffe 44 ausgeübte verhältnismäßig kleine Drehmoment die Muffe nicht nach rechts zieht, wodurch 45 mit 42 in Eingriff käme, wird die Muffe 44 durch die Federn 58 m,it deen Hubbegrenzung,shülsen 59 mit endlichen Federkräften in ihrer Mittellage festgehalten.If the sleeve 22 is in the position shown in Fig. 2, then the The pawl 48 is lifted and the pawl 47 is in operation. Shaft 18 is now turning in the direction of arrow 29, the pawl 47 strikes against any tooth of the ring 45 and takes it along in the same direction of the arrow, but that means the wreath 45 rotates with the sleeve 44 on the thread 43 and shifts in the process left, so that the claw rims 41 and 45 come into engagement with one another. Has the If the sleeve 44 reaches its left end position at the stop 57, the shaft will too 23 taken in the direction of arrow 29. If you now brake by tightening i9 and If the shaft 18 (Fig. I) is removed while the vehicle continues, the sleeve unscrews 44 on the thread of the continuing shaft 25 to the right, to 41 and 45 except Are engaging. The pawl 47 now ratchets on the teeth 45. This opens it up relatively small torque exerted by sleeve 44 did not turn the sleeve to the right pulls, whereby 45 would come into engagement with 42, the sleeve 44 is supported by the springs 58 With the stroke limiter, sleeves 59 with finite spring forces in their central position held.

Bei umgekehrter Drehrichtung der Welle 18, also Richtung 28, die ja durch das Wendegetriebe 3 durch Umstellen des, Hebels 24 erreicht wird, wird die Muffe 22 durch den mit Hebel 24 gekuppelten Hebel 23 (Abb. i) so umgestellt, daß die Sperrklinke 47 abgehoben und die Sperrklinke 48 freigegeben wird. Sucht nun Welle 25 hinter Welle 18 zurückzubleiben, so geht die Muffe 44 nach rechts und die Klauenkränze 42 und, 45 kommen in Eingriff. Wird jetzt Welle 18 festgebremst, so geht auch hier Muffe 44 in ihre Mittellage zurück.When the direction of rotation of the shaft 18 is reversed, that is, direction 28, which is yes is achieved by the reversing gear 3 by moving the lever 24, the Sleeve 22 adjusted by lever 23 coupled to lever 24 (Fig. I) so that the pawl 47 is lifted and the pawl 48 is released. Search now To stay behind shaft 25 behind shaft 18, the sleeve 44 goes to the right and the Claw rims 42 and 45 come into engagement. If shaft 18 is now braked, so Here too, sleeve 44 goes back to its central position.

Bei der nicht gezeichneten Ausführung, bei der sich die Wirkungsrichtung der Freilaufkupplung selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehrichtung der antreibenden Welle 18 umstellt, könnte das Gestänge 23 wegfallen, was eine weitere Vereinfachung bedeutet, Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf die in Abb. i dargestellte Ausführung; es. können auch Wendegetriebe und Umlaufrädergetriebe anderer Ausführung und Anordnung, insbesondere solche mit Kegelrädern, verwendet werden.In the version not shown, in which the direction of action the overrunning clutch automatically depending on the direction of rotation of the driving Shifting shaft 18, the linkage 23 could be omitted, which is a further simplification means, The invention relates not only to the embodiment shown in Fig. i; it. Reversing gears and epicyclic gears of a different design and arrangement can also be used, especially those with bevel gears can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Power transmission device, in particular for Drive in front of vehicles, consisting of a change gear (fluid transmission, Gear transmission or hydromechanical compound transmission), consisting of a planetary gear transmission, on the one hand as a differential gear when driving two driving axles (or driving wheels or axle groups) and on the other hand acts as a transmission gear, in the latter Case an output shaft of the planetary gear is held while the Connection between this output shaft and the associated drive axle released is, and from devices for driving turn, which in the power flow in front of Umlaufrädergetrielae are arranged, characterized in that an overrunning clutch (21) with adjustable Direction of action to separate the brakable output shaft (18) from its drive axis (27) is provided.

2. Power transmission device according to An, claim i, thereby characterized in that the setting (23) of the direction of action of the overrunning clutch (21) is coupled with the setting (24) of the drive turning devices (5 to io).

3. Power transmission device according to An # -spruch i, characterized by an overrunning clutch, in which the direction of action is automatically dependent on the direction of rotation the relevant output shaft of the epicyclic gear set.