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Mittels elektromagnetischer Kupplungen schaltbares Umlaufräder-Wechselgetriebe, insbesondere für
Motorwagen.
Die Erfindung bezieht sich auf Umlaufräder-Wechselgetriebe mit elektromagnetischen Kupplungen und bezweckt die Anordnung von Mitteln, durch welche die Verwendung des elektrischen Stromes zu Triebzwecken vermieden wird, wenn der Wagen mit direktem Antrieb bzw. höchster Geschwindigkeit läuft.
Gemäss der Erfindung wird die Kraftübertragung von der Antriebswelle auf die angetriebene Welle bei direktem Antrieb bzw. höchster Geschwindigkeit mechanisch bewirkt. Die Antriebswelle und die getriebene Welle sind elektromagnetisch gekuppelt und durch Zahnräder verbunden, um die verschiedenen Geschwindigkeitsstufen innerhalb der Grenzen des verwendeten Getriebes zu erzeugen ; die erwähnten mechanischen Mittel sind nun so angeordnet, dass der zur Hervorrufung der elektromagnetischen Kupplung verwendete elektrische Strom benutzt werden kann, um sie ausser Tätigkeit zu versetzen, d. h. so auf dieselben einzuwirken, dass er sie aus der Eingriffsstellung auslöst.
Die Fig. i und 2 stellen in Horizontalschnitten zwei Ausführungsformen der Erfindung dar.
Die treibenden Teile 1, 2 (Fig. i), welche aus einem Stücke bestehen oder derart verbunden sein können, dass sie miteinander rotieren, sind mit beweglichen Teilen 3, 4 versehen, deren Vorsprünge 5 und 6 in Vertiefungen 7 und 8 der angetriebenen Teile 9 und 10 eingreifen können ; der angetriebene Teil 9 ist auf einer Hülse 11 festgekeilt oder in sonstiger Weise befestigt, welche Hülse von einem Kegelrade 12 vorspringt, das lose auf der angetriebenen Welle 13 gelagert ist ; letztere ist bei 14 ausgeschnitten, so dass sie ein Lager für das Ende der treibenden Welle 15 bildet. Der angetriebene Teil 10 sitzt lose auf der Büchse oder Hülse 11 und ist mit einem Kegelrade 16 versehen ; die Kegelräder 12 und 16 bilden die treibenden Räder des Getriebes und dieselben werden im späteren Verlaufe der Beschreibung als die treibenden Sonnenräder bezeichnet.
In der in Fig. i dargestellten
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Stücke hergestellt (müssen aber nicht unbedingt so gebildet sein) und sind mit ringförmigen Ausnehmungen versehen, in welchen Spulen 17, 18 aus vorzugsweise Kupferdraht gelagert sind. Die Kontaktpole 19 und 20 sind an dem Gehäuse des Getriebes befestigt und der elektrische Strom wird diesen durch geeignete, bekannte Mittel und aus irgendeiner entsprechenden Quelle zugeführt. Die Kontaktpole 19, 20 drücken gegen die Kontakte 22, 23 der Teile 1 und 2 und Drähte führen von ihnen zu den Spulen 17 bzw. 18. Die beweglichen Teile 3, 4 sind mit vorspringenden Stiften 25, 26 versehen, welche in Löcher 27 in den treibenden Teilen 1, 2 eintreten ; diese beweglichen Teile werden in der wirksamen Stellung für direkten Antrieb durch Federn 28 erhalten, die in den Löchern 27 der treibenden Teile 1 und 2 angeordnet sind.
Wenn die Spulen 17, 18 erregt werden, wirken die beweglichen Teile 3,4 wie die Anker von Elektromagneten, die von den benachbarten Flächen der antreibenden Teile 1. und 2 gebildet werden. Der angetriebene Teil 10 ist mit einem
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ähnlich wie jene 47 sind) ; diese Stifte sind in der Scheibe 29 befestigt und können entgegen der Wirkung von Federn 73 in Löchern des angetriebenen Teiles 10 unter der Wirkung der elektromagnetischen Kraft sich verschieben, die durch einen durch die Spule 30 gehenden Strom erzeugt wird. Letztere ist fix und in einem ringförmigen Ausschnitte 31 eines geeigneten Tragstückes 32 angeordnet, welches durch die Stifte 24 an das Gehäuse 21 des Getriebes befestigt ist.
Das Tragstück 32 trägt eine andere fixe Spule 33 und der elektrische Strom wird den Spulen 30 und 33 durch Drähte 34, 35 zugeführt, die mit Kontaktpolen 36, 37 verbunden sind, denen der Strom von irgendeiner geeigneten Quelle, beispielsweise von einer Batterie oder von einem oder mehreren Akkumulatoren oder von einer Dynamo, geliefert wird. Die Pole 19, 20, 36,37 sind von dem Gehäuse 21 durch Vulkanit, Fiber oder einem anderen geeigneten Materiale isoliert.
Die treibenden Sonnenräder 12 und 16 stehen mit einem inneren Planetenrad 38 und mit einem äusseren Planetenrad 39 in Eingriff, welche beiden letztgenannten Räder auf einer Welle 40 sitzen, die einen rechten Winkel mit der angetriebenen Welle 13 bildet und mit
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derselben in starrer Verbindung steht.
Wenn gewünscht, können auch mehr als ein Satz von inneren und äusseren Planetenrädern verwendet werden, wobei stets ein inneres Planetenrad und ein äusseres Planetenrad jedes Satzes ein Ganzes bilden oder starr miteinander verbunden sein und auf Kugellagern entsprechend aufruhen müssen, wie die Fig. I der Zeichnung es zeigt.
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Jede der Scheiben 43, 44 ist mit einem Scheibenanker 45, 46 versehen, welche Stifte 47 und 59 tragen, die entgegen der Wirkung von Federn 61, 62 in Löchern 48 und 60 sich verschieben können ; nur die Stiften und Bohrungen in den Scheiben 45 und bzw. 44 sind in der Zeichnung dargestellt.
Die Scheibenanker 45, 46 sind in der Nähe der Spulen 33 und bzw. 49 angeordnet ; letztere wird entsprechend in einem Ringe 50 getragen, der durch Stiften 51 in seiner Lage am Gehäuse 21 festgehalten wird. Durch den Draht 53 wird Strom von dem Kontaktpole 52 der Spule 49 zugeführt.
Bei Beschreibung der Wirkung des Getriebes ist zu bemerken, dass die Teile 3,4, 29, 45 und 46 unter der elektromagnetischen Wirkung beweglich sind, während die Spulen 30, 33 und 49 stets fix sind.
Um die erste Geschwindigkeit zu erhalten, werden die Spulen 18 und 33 erregt, wodurch der Teil 4 und jener 10 ausgelöst und der Scheibenanker 45 festgehalten oder in seiner Bewegung verzögert wird, so dass das Sonnenrad 12 als Antrieb wirkt und die Welle 40 veranlasst, sich zu drehen, wodurch auch die getriebene Welle 13 angetrieben wird.
Um die zweite Geschwindigkeit zu erhalten, werden die Spulen 17 und 33 erregt, wodurch der Teil 3 und jener 9 ausgerückt werden und der Scheibenanker 45 festgehalten oder in seiner Bewegung verzögert wird. Das Sonnenrad 16 wirkt nun als Antrieb und das Sonnenrad 42 verbleibt fix, so dass die Welle 40 gedreht wird und die Welle 13 antreibt.
Die dritte Geschwindigkeit wird durch Erregen der Spulen 17 und 49 erhalten, wodurch der Teil 3 und jener 9 ausgerückt und das Sonnenrad 41 festgehalten oder in seiner Bewegung verzögert wird.
Die vierte Geschwindigkeit oder der direkte Antrieb wird dadurch erhalten, dass alle Spulen enterregt werden und dass man die Sonnenräder oder Planetenräder zusammen rotieren lässt. Der entgegengesetzte Antrieb wird hervorgerufen, indem man die Spulen 18 und 30 erregt, wodurch der Teil 4 und jener 10 ausgerückt werden und letzterer und dadurch auch das Sonnenrad 16 festgehalten wird, so dass die Planetenachse 40 und demzufolge auch die angetriebene Welle 13 in entgegengesetzter Richtung zu jener der antreibenden Welle gedreht wird.
In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Spulen 17, 18 in den angetriebenen Teilen 9 und 10 untergebracht und die beweglichen Teile 3,4 sind zwischen den genannten angetriebenen Teilen und den antreibenden Teilen 1, 2 gelagert ; in diesem Falle treten die Vorsprünge 5 und 6 in Ausnehmungen 7 und 8 in den antreibenden Teilen 1 und 2 ein. In dieser Figur sind nur die Stiften 25 dargestellt, da die Darstellung auch der Stiften 26, welche genau so wie jene 25 sind, sich als unzweckmässig ergibt. Die beweglichen Teile 3, 4 werden in Eingriff mit den antreibenden Teile 1, 2 durch Federn 54,55 erhalten, welche bzw. an den beweglichen Teil 3 und auf den angetriebenen Teil 9 und bzw. an den beweglichen Teil 4 und den angetriebenen Teil 10 sich anlegen.
Der elektrische Strom kann den Spulen 17, 18 zugeführt werden, und zwar : von dem Kontaktpol 56 zur Spule 18 und zum Kontakt 57, welch letzterer mit dem Pole 58 in Reibungskontakt steht und von welch letzterem eine Verbindung zur Spule 17 hergestellt ist. Die Wirkung dieses Getriebes ist die folgende : Durch Erregung der Spulen 18, 33 wird der bewegliche Teil 4 aus dem antreibenden Teile 2 ausgerückt, wodurch der Scheibenanker 45 und demzufolge das Sonnenrad 42 gegen Drehung abgehalten werden, so dass die Welle 40 gezwungen ist, sich zu drehen und so die Welle 13 anzutreiben, wodurch die erste Geschwindigkeit erhalten wird.
Um die zweite Geschwindigkeit zu erhalten, werden die Spulen 17 und 33 erregt, so dass der bewegliche Teil 3 aus dem antreibenden Teile 1 ausgerückt wird, demgemäss der
Scheibenanker 45 und das Sonnenrad 42 gegen Drehung festgehalten und dadurch die Welle 40 gedreht wird. Die dritte Geschwindigkeit wird bewirkt durch Erregung der
Spulen 17 und 49, demzufolge die Teile 1 und 3 ausgerückt und der Scheibenanker 46 und das Sonnenrad 41 festgehalten werden, wodurch die Welle 40 sich drehen muss. Die direkte oder höchste Geschwindigkeit (Motorgeschwindigkeit) wird dadurch erhalten, dass alle Spulen enterregt werden und dem Getriebe gestattet wird, en bloc zu rotieren.
Durch Erregung der
Spulen 18, 30 und dadurch bewirktes Ausrücken der Teile 2 und 4, sowie Festhaltung des Teiles 10 und des Sonnenrades 16 gegen Drehung wird die angetriebene Welle 13 gezwungen, in entgegengesetzter Richtung zu jener der antreibenden Welle 15 sich zu drehen.
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By means of electromagnetic clutches shiftable epicyclic gears, especially for
Motor vehicle.
The invention relates to epicyclic gears with electromagnetic clutches and aims to provide means by which the use of electric current for driving purposes is avoided when the car is running at direct drive or at maximum speed.
According to the invention, the power transmission from the drive shaft to the driven shaft is effected mechanically with direct drive or maximum speed. The drive shaft and the driven shaft are electromagnetically coupled and connected by gears to produce the various speed levels within the limits of the transmission used; the mentioned mechanical means are now arranged in such a way that the electrical current used to produce the electromagnetic clutch can be used to render it inoperative, i. H. to act on them in such a way that it releases them from the engaged position.
FIGS. I and 2 show two embodiments of the invention in horizontal sections.
The driving parts 1, 2 (Fig. I), which consist of one piece or can be connected in such a way that they rotate with each other, are provided with moving parts 3, 4, the projections 5 and 6 of which in recesses 7 and 8 of the driven parts 9 and 10 can intervene; the driven part 9 is wedged or otherwise fastened on a sleeve 11, which sleeve protrudes from a bevel gear 12 which is loosely mounted on the driven shaft 13; the latter is cut out at 14 so that it forms a bearing for the end of the driving shaft 15. The driven part 10 sits loosely on the sleeve or sleeve 11 and is provided with a bevel gear 16; the bevel gears 12 and 16 form the driving gears of the transmission and they are referred to as the driving sun gears in the later course of the description.
In the one shown in Fig. I
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Pieces produced (but need not necessarily be so formed) and are provided with annular recesses in which coils 17, 18 are stored, preferably made of copper wire. The contact poles 19 and 20 are attached to the housing of the transmission and the electrical current is supplied thereto by suitable known means and from any suitable source. The contact poles 19, 20 press against the contacts 22, 23 of parts 1 and 2 and wires lead from them to the coils 17 and 18, respectively. The moving parts 3, 4 are provided with protruding pins 25, 26 which are inserted into holes 27 in the driving parts 1, 2 enter; these moving parts are kept in the operative position for direct drive by springs 28 placed in the holes 27 of the driving parts 1 and 2.
When the coils 17, 18 are excited, the moving parts 3, 4 act like the armatures of electromagnets which are formed by the adjacent surfaces of the driving parts 1 and 2. The driven part 10 is with a
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similar to those 47 are); these pins are fixed in the disc 29 and can move against the action of springs 73 in holes of the driven part 10 under the action of the electromagnetic force generated by a current passing through the coil 30. The latter is fixed and arranged in an annular cutout 31 of a suitable support piece 32, which is fastened to the housing 21 of the transmission by the pins 24.
The support piece 32 carries another fixed coil 33 and the electrical current is supplied to the coils 30 and 33 by wires 34, 35 connected to contact poles 36, 37 which receive the current from any suitable source, for example from a battery or from a or several accumulators or from a dynamo. The poles 19, 20, 36, 37 are isolated from the housing 21 by vulcanite, fiber or another suitable material.
The driving sun gears 12 and 16 are in engagement with an inner planetary gear 38 and an outer planetary gear 39, which two last-mentioned gears sit on a shaft 40 which forms a right angle with the driven shaft 13 and with
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the same is rigidly connected.
If desired, more than one set of inner and outer planetary gears can be used, an inner planetary gear and an outer planetary gear of each set always forming a whole or being rigidly connected to one another and having to rest on ball bearings, as shown in FIG. I of the drawing it shows.
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Each of the disks 43, 44 is provided with a disk anchor 45, 46 which carry pins 47 and 59, which can move against the action of springs 61, 62 in holes 48 and 60; only the pins and holes in the disks 45 and 44 are shown in the drawing.
The disk anchors 45, 46 are arranged in the vicinity of the coils 33 and 49, respectively; the latter is correspondingly carried in a ring 50 which is held in place on the housing 21 by pins 51. Current is supplied from the contact pole 52 to the coil 49 through the wire 53.
When describing the action of the gearbox, it should be noted that the parts 3, 4, 29, 45 and 46 are movable under the electromagnetic effect, while the coils 30, 33 and 49 are always fixed.
In order to obtain the first speed, the coils 18 and 33 are energized, whereby the part 4 and that 10 triggered and the disk armature 45 is held or decelerated in its movement, so that the sun gear 12 acts as a drive and causes the shaft 40 to move to rotate, whereby the driven shaft 13 is also driven.
In order to obtain the second speed, the coils 17 and 33 are energized, whereby the part 3 and that 9 are disengaged and the disc armature 45 is fixed or retarded in its movement. The sun gear 16 now acts as a drive and the sun gear 42 remains fixed, so that the shaft 40 is rotated and drives the shaft 13.
The third speed is obtained by energizing the coils 17 and 49, whereby the part 3 and that 9 are disengaged and the sun gear 41 is fixed or decelerated in its movement.
The fourth speed or direct drive is obtained by de-energizing all the coils and allowing the sun gears or planet gears to rotate together. The opposite drive is produced by energizing the coils 18 and 30, whereby the part 4 and that 10 are disengaged and the latter and thereby also the sun gear 16 is held, so that the planetary axis 40 and consequently also the driven shaft 13 in the opposite direction is rotated to that of the driving shaft.
In the embodiment shown in Fig. 2, the coils 17, 18 are accommodated in the driven parts 9 and 10 and the moving parts 3, 4 are mounted between said driven parts and the driving parts 1, 2; in this case the projections 5 and 6 enter recesses 7 and 8 in the driving parts 1 and 2. In this figure, only the pins 25 are shown, since the illustration of the pins 26, which are exactly like those 25, also turns out to be inexpedient. The moving parts 3, 4 are obtained in engagement with the driving parts 1, 2 by springs 54, 55 which are attached to the moving part 3 and to the driven part 9 and / or to the moving part 4 and the driven part 10 lay on.
The electrical current can be fed to the coils 17, 18, namely: from the contact pole 56 to the coil 18 and to the contact 57, which latter is in frictional contact with the pole 58 and from which a connection to the coil 17 is established. The effect of this gear is as follows: By energizing the coils 18, 33, the moving part 4 is disengaged from the driving part 2, whereby the disk armature 45 and consequently the sun gear 42 are prevented from rotating, so that the shaft 40 is forced to move to rotate and so drive the shaft 13, whereby the first speed is obtained.
In order to obtain the second speed, the coils 17 and 33 are energized so that the moving part 3 is disengaged from the driving part 1, accordingly
Disk armature 45 and the sun gear 42 held against rotation and thereby the shaft 40 is rotated. The third speed is caused by the excitation of the
Coils 17 and 49, as a result of which parts 1 and 3 are disengaged and the disc armature 46 and the sun gear 41 are held, whereby the shaft 40 must rotate. The direct or top speed (motor speed) is obtained by de-energizing all coils and allowing the gearbox to rotate en bloc.
By exciting the
Coils 18, 30 and thereby caused disengagement of parts 2 and 4, as well as holding part 10 and sun gear 16 against rotation, the driven shaft 13 is forced to rotate in the opposite direction to that of the driving shaft 15.