DE643485C - Selbsttaetig sich einstellendes Zahnraederwechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätig sich einstellende Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Es ist bei derartigen Getrieben bereits bekannt, Reibungskupplungen zu verwenden, die derart mit Steuergliedern verbunden sind, daß beim. Voreilen des einen Kupplungsteiles die Kupplung ausgerückt und beim Voreilen des anderen Kupplungsteiles die Kupplung eingerückt wird. Hierbei werden auch Kugeln und Schrägflächen als Steuerungsglieder benutzt.

Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein selbsttätig sich einstellendes Zahn-

•5 räderwechselgetriebe mit einer durch Fliehgewichte gesteuerten Kupplung für den direkten Gang und mit zwei weiteren Gängen mit je einer Überholungskupplung, von denen die Kupplung für den mittleren Gang zusammen mit den Fliehgewichten außer Tätigkeit gesetzt wird, wenn der erste Gang in Tätigkeit ist. Dieses Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung für den. direkten Getriebegang mit Steuerungsgliedern verbunden ist, welche beim Voreilen des treibenden Kupplungsteiles die Kupplung ausrücken, beim Voreilen des getriebenen Kupplungsteiles aber ein Einrücken der Kupplung bewirken.

Bei dieser Ausbildung des Getriebes wird ein plötzliches Eingreifen der Reibungskupplung für den direkten Gang unmöglich gemacht, wenn vom mittleren auf den höchsten Gang umgeschaltet wird.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Reibungskupplung ausgerückt wird, sobald sie zu rutschen beginnt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch das Getriebe gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Steuerungsverbindung zwischen der Kupplung des direkten Ganges und der Drosselklappe der Maschine.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. i.

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. i.

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. i.

Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. r.

Fig. 7 ist eine Endansicht eines der Nokken, welche das Ausrücken der Kupplung des direkten Ganges bewirken, und zwar gemäß Linie 7-7 in Fig. 1.

Fig. 8 ist eine Ansicht des anderen Nokkens gemäß Linie 8-8 in Fig. 1.

Fig. 9 und 10 sind Abwicklungen der Nokken nach Fig. 7 und 8, wobei Fig. 9 die Stellung der Nocken beim Eingriff der Kupplung zeigt, Fig. 10 die Stellung bei ausgerückter Kupplung.

Fig. Ii ist eine Endansicht des einen Nokkens, welcher das Getriebe für den mittleren Gang ausrückt, gemäß Linie ii-ii in Fig. i.

Fig. 12 ist eine Ansicht des anderen Nok-· kens gemäß Linie 12-12 in Fig. 1.

Fig. ι zeigt das Getriebe in der neutralem. Stellung mit den Fliehgewichten in der Lage bei stillstehender Maschine. Die Treibwelle io, die an die nicht gezeichnete Maschine angeschlossen ist, ist im Getriebegehäuse 11 auf Kugellagern 12 drehbar gelagert und trägt die mit 13 bezeichnete Kupplung für den direkten Gang. Diese Kupplung besteht aus einer Reihe von mit der Treibwelle 10 verkeilten Reibscheiben 14 und aus einer Reihe dazwischenliegender, getriebener Scheiben 16, die an der Kupplungshülse 17 sitzen, welche ihrerseits mit der getriebenen Welle

18 verkeilt und in ein Kupplungsgehäuse 19 ao eingeschraubt ist, während ein Federstift 21 durch Eingriff in eine Öffnung des Gehäuses

19 eine weitere Sicherung gibt. Die Scheiben 14 und 16 werden in gegenseitige Berührung durch eine Druckplatte 22 gebracht, die in der Hülse 17 liegt und durch das Ausschwingen von Fliehgewichten 23, welche mit Nasen gegen ein Ringglied 24 anliegen, gegen die Scheiben 14 und it> bewegt werden kann. Zwischen dem Ring 24 und der Druckplatte 22 liegen Federn 26, die beim Ausschwingen der Gewichte 23 zusammengedrückt werden und somit die Scheiben 14 und 16 entsprechend gegeneinanderdriicken.

Zweckmäßig werden drei oder auch mehr Gewichte 23 vorgesehen, zwischen denen andere Gewichte 2~j liegen, deren Zweck später noch beschrieben wird. Alle diese Fliehgewichte sitzen gelenkig an der Kupplungshülse 17, und ihre Auswärtsbewegung wird durch das Gehäuse 19 begrenzt. Die Kupplungsfedern 26 sind so bemessen, daß bei der größtmöglichen Auswärtsbewegung der Gewichte 23 der auf die Scheiben 14 und 16 ausgeübte Druck hoch genug ist, um das

Ί5 höchste von der Treibwelle erzeugte Drehmoment zvi übertragen. Die Bewegung des" Ringes 24 in der Richtung auf die Gewichte zu wird durch Schrauben 28 begrenzt, deren Köpfe gegen einen Flansch 29 der Druckplatte 22 anliegen. Die Federn 26 sind ebenso wie die Schrauben 28 über den Umfang der Kupplung 13 verteilt. In der Druckplatte 22 ist ein Nockenring 31 befestigt, dessen axial stehende Nockenflächen 32 (Fig. 9 und 10) über Kugeln 33 mit einem zweiten Nockenring 34 mit Nockenflächen 36 zusammenarbeiten, um die Kupplung auszurücken.

Der Nockenring 34 kann sich in bezug auf

die treibende Welle 10 drehen, weil er auf einem Kugellager 37 sitzt, dessen innerer Laufring 38 gleitbar auf der Welle 10 angeordnet ist. Ferner ist ebenfalls gleitbar auf der Welle 10 ein außen schräger Reibring 39 vorgesehen, der gewöhnlich durch eine Ffd^r 41, die sich gegen den Laufring 38 stufet, nach links gegen Stifte 42 gehalten wi'TO, die durch die Kupplungsscheiben hindurchgehen bis zu einem Lager 43, von dem aus der Reibring 39 in Reibungseingriff mit einem ähnlichen Reibring 44 gebracht werden kann, welcher, wie in Fig. 4 angedeutet, bei 46 mit dem Nockenring 34 verbunden ist. Der Reibring 44 wird durch eine Feder 47 nach links gedrückt, jedoch wird durch einen Ring 48 diese Bewegung begrenzt. Das Lager 43 kann mit Hilfe eines Joches 49 hin und her bewegt werden, welches gelenkig im Gehäuse 11 gelagert ist und mit dem Gasfußhebel 50 der Maschine über einen Hebel 52, eine Stange 53, eine darauf aufgeschraubte Hülse 51 und eine darin gleitende Stange 54 sowie über die Gelenkstangen 57 und 58 in Verbindung steht. Zwischen die Stangen 53 und 54 ist eine Feder 59 eingeschaltet, welche genügend stark ist, um die Stifte 42 entgegen der Kraft der Federn 41 nach rechts zu schieben, um die Reibringe 39 und 44 mit genügender Reibung aufeinanderzudrücken.

Die Druckplatte 22 kann sich mit den Nockenringen 31 und 34 auf dem Lager 38 nach rechts bewegen, wodurch der Druck auf die Reibscheiben 14 und 16 vermindert oder ganz aufgehoben wird; jedoch drückt sich die Feder 59 leichter zusammen als die Federn 26, und deshalb erfolgt so lange keine Bewegung der Druckplatte 22, bis der Bund an der Stange 58 (Fig. 2) gegen den oberen Rand der Hülse 51 zur Anlage kommt. Erfolgt dann noch eine weitere Bewegung des Gasfußhebels 50, dann ergibt sich die Bewegung des Joches 49 und die Verschiebung der Stifte 42 sowie ein Zusammendrücken ^-der Federn 26, so daß der Druck auf die Reibscheiben 14 und 16 der Kupplung so weit vermindert wird, daß eine Übertragung des von der Maschine erzeugten Drehmoments nicht mehr erfolgt.

Das Zahnrad 55 für den mittleren Gang, welches vom Zahnrad 60 auf der treibenden Welle 10 über die Zahnräder 153 und 154 auf der Vorgelegewelle 156 getrieben wird, sitzt drehbar auf der getriebenen Welle 18 unter Zwischenschaltung von Kugellagern und ist mit der getriebenen Welle 18 durch eine nur in einer Richtung arbeitende Kupplung verbunden, die am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist. Die Nabe 158 ist bei auf die getriebene Welle aufgekeilt und mit einer Anzahl radialer Nockenbahnen versehen, die mit Rollen 61 zusammen einen An- iac trieb der Welle 18 durch das Zahnrad 55 in der L^Thrzeigerrichtung zulassen, aber auch ein

Überholen des Zahnrades 55 durch die Welle 18 in der gleichen Richtung.

Um die Überholungskupplung unwirksam zu machen, ist ein Käfig 62 vorgesehen, der in der an sich bekannten Weise gedreht werden kann und dann die Rollen 61 entgegengesetzt der Uhrzeigerdrehung in die vertieften Stellen zwischen den Nocken bewegt. Die Drehung des Käfigs 62 erfolgt durch eine Hülse 64, die bei 66 in Schraubverbindung mit der Nabe 158 steht und bei 67 einen Schraubenzahneingriff mit dem Käfig 62 besitzt. Die Hülse 64 wird durch Federn 68 nach links (Fig. 1) gedruckt, um den Käfig entgegengesetzt der Uhrzeigerdrehung in die unwirksame Stellung zu bringen, und sie wird durch die Gewichte 27 nach rechts gedrückt, um den Käfig in der Uhrzeigerdrehung in die in Fig. 1 und 6 gezeigte Überholungsstellung zu bewegen. Die Gewichte 27 und die Federn 68 sind so bemessen, daß, wenn die Welle 18 mit einer der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit umläuft, die Gewichte heruntergedruckt werden und der Käfig in die Ruhestellung bewegt wird, daß aber bei allen höheren Geschwindigkeiten die Überholungskupplung sich in der Eingriffsstellung befindet.

Das Zahnrad 71 für den ersten Gang ist an die Welle 18 durch eine Überholungskupplung 72 angeschlossen, welche am besten aus Fig. 6 zu erkennen ist. Rollen 73 können zwischen der Nabe 74 und dem Zahnrad 71 festgeklemmt werden, wenn das Rad 71 in der Richtung des Uhrzeigers gedreht wird, während sie gleichzeitig ein Überholen des Rades durch die Welle 18 in der gleichen Richtung zulassen.

Um nun ein Ausrücken der Kupplung des zweiten Ganges herbeizuführen, wenn der erste Gang arbeitet, ist ein Nockenring 76 vorgesehen, welcher eine gezahnte Verbindung mit dem Zahnrad 55 hat, während ein zweiter Nockenring 78 mit der Welle 18 durch einen Federring 79 verbunden ist, der mit einem nach innen ragenden Flansch 81 an der Welle 18 befestigt ist und durch eine Drehung des Zahnrades 55 in bezug auf die Welle 18 in der Drehrichtung des Uhrzeigers ausgedehnt wird. Die Nockenringe 76 und 78 sind mit Nockenflächen 82 und 83 versehen, zwischen denen Kugeln 84 liegen. Die Ausbildung und Anordnung ist derart, daß eine Drehung des Zahnrades 55 gegenüber der Welle 18 ein Auseinanderführen der Nocken in etwa der gleichen Weise bewirkt, wie es bereits oben bei der Kupplung für den direkten Gang beschrieben worden ist.' Bei diesem Auseinanderbewegen der Nocken wird die Hülse 64 durch einen Stift 86 nach links in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung bewegt, so daß die Gewichte 27 niedergedrückt werden, während der Käfig 62 die Kupplung des zweiten Ganges in die neutrale Stellung dreht, wobei die Rollen in den erweiterten Stellen der Nockenbahnen liegen. Ein Kupplungsglied 92, welches in Fig. 1 in der neutralen Stellung angedeutet ist, dient zum Anschluß der Welle 18, die ja bei diesem Ausführungsbeispiel nur eine Zwischenwelle ist, an die endgültig getriebene Welle 93. Es sind zwei Eingriffsstellungen für den Vorwärtsantrieb vorgesehen, und zwar eine für die selbsttätige Schaltung innerhalb des Getriebes und die andere für eine unmittelbare Verbindung der Welle 93 mit der Vorgelegewelle 94, wobei dann die Antriebsmaschine als Bremse benutzt werden kann. Das Kupplungsglied 92 sitzt gleitbar bei 96 auf einer Nabe 97, die ihrerseits mit der Welle 93 verbunden ist und darauf eine geringe Axialbewegung hat. Ein Federstift 98 hält das Kupplungsglied gewöhnlich in der Mittelstellung, läßt aber eine Bewegung in beiden 8g Richtungen zu, wenn genügend Kraft auf die Schaltstange ιοί vom Handhebel 102 aus ausgeübt wird. Eine Bewegung des Kupplungsgliedes 92 nach links bewirkt einen Eingriff der Zähne 96 in die Zähne 103 des Ra- go des 104, welches auf der Welle 18 befestigt ist. In dieser Stellung ist das Getriebe auf selbsttätig schaltenden Vorwärtsantrieb eingestellt. Eine Bewegung des Kupplungsgliedes nach rechts dagegen bewirkt einen Eingriff der Zähne 96 in die Zähne 105 des Zahnrades 106, welches mit dem Zahnrad 107 auf der Vorgelege welle 94 in Eingriff steht. Der Rückwärtsantrieb wird durch eine Verschiebung· des leer laufenden Rades 108 nach rechts bewirkt, bis seine Zahne mit den Zähnen 109 des Kupplungsgliedes 92 in Eingriff kommen. Diese Bewegung des Zahnrades 108 erfolgt mittels des Armes in, der durch den Handhebel 102 bewegt werden kann.

Die Arbeitsweise des Getriebes ist folgende :

Wenn die mit der Welle 10 verbundene Maschine läuft, wird zunächst das Kupplungsglied 92 nach links bewegt, um die WeI-len 18 und 93 miteinander zu verbinden. Wird dann der Gasfußhebel 50 etwas heruntergedrückt, dann wird die Gelenkstange 57 in der Uhrzeigerrichtung gedreht, die Feder 59 wird zusammengedrückt, und das Joch 49 wird ebenfalls in der Uhrzeigerrichtung geschwenkt, so daß die Reibringe 39 und 44 miteinander in Eingriff kommen. Wenn nun die Maschine langsam läuft, wird die Fliehkraftkupplung 13 des direkten Ganges etwas rutschen, was zur Folge hat, daß sich die Nockenringe 31 und 34 gegeneinander be-

wegen. Hierdurch wird die Druckplatte 22 nach rechts verschoben, so daß die Kupplung des direkten Ganges ganz außer Eingriff kommt. Die Hülse 64 befindet sich in der in Fig. ι gezeichneten Stellung, weil die Gewichte 27 noch nicht genügend Fliehkraft haben, um die Kraft der Feder 68 zu überwinden, und der Käfig 62 hat die Kupplung des zweiten Ganges in die Ruhestellung bewegt. Das Fahrzeug wird sich dann also im niedrigsten Gang vorwärts bewegen, und die Welle 93 wird durch die Zahnräder 60, 153, 112 und 71 bewegt.

Wenn das Fahrzeug eine gewisse Geis schwindigkeit im ersten Gang erreicht hat, wird der Gasfußhebel 50 kurz losgelassen, so daß die Welle 18 das Zahnrad 55 des zweiten Ganges überholt, und die Feder 68 führt die Nockenringe 76 und 78 in eine Stellung zurück, in welcher die Kugeln die niedrigen Teile jedes Nockens berühren. Die Kupplung des zweiten Ganges kann dann auf die Treibstellung gebracht werden, wenn die Fliehkraft der Gewichte 27 groß genug ist. Die Hülse 64 wird dann auf dem Schraubengang nach rechts gedrückt, und der Käfig 62 führt die Überholungskupplung des zweiten Ganges in die Treibstellung. Wenn dann der Gasfußhebel wieder niedergetreten wird, wird die Welle 93 im zweiten Gang durch die Zahnräder 60, 153, 154 und 55 getrieben. Wenn dann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges weiter zunimmt, wird der Gasfußhebel losgelassen, worauf der Reibring 39 außer Eingriff mit dem Gegenring 44 kommt, und da in dieser Stellung der Reibringe der Nockenring 34 sich in bezug auf den Nokkenring 31 frei bewegen kann, kehren die Federn 26 in ihre ursprüngliche Stellung zurück, so daß die Druckplatte 22 die Reibscheiben 14 und 16 der Kupplung zusammendrückt. Wenn dann der Gasfußhebel, wieder niedergedrückt wird, schwingen die Gewichte 23 nach außen, und die Welle 18 wird nun mit der Geschwindigkeit der Welle 10, also im direkten Gang, getrieben, wobei die Getriebe des ersten und des zweiten Ganges überholt werden.

Sollte nun die an der Welle 18 angreifende Last so viel größer werden, daß die Kupplung:^ nicht mehr imstande ist, das volle Drehmoment zu übertragen, weil ja dann die Fliehkraft der Gewichte 23 abnimmt, dann rutschen die Kupplungsplatten 14 und 16 etwas aufeinander. Wenn dann der Gasfußhebel immer noch niedergedrückt gehalten wird, dann steht der Reibring 44 in Reibverbindung mit der treibenden Welle, und die gegenseitige Bewegung der Kupplungsteile bewirkt eine Bewegung des Nockenringes 34 in bezug auf den Nockenring 31, so daß der Druck auf die Platte 22 aufhört und damit die Kupplung 13 ganz entlastet wird. Da die Kupplung 13 sich mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit gedreht hat, werden die Gewichte 27 den Käfig 62 auf die Treibstellung der Kupplung des zweiten Ganges eingestellt haben, und der Antrieb erfolgt dann über das Zahnrad 55·

Wenn die Belastung der Welle 18 noch weiter zunimmt, und wenn demzufolge die Geschwindigkeit des Fahrzeuges abnimmt, wird nach dem Loslassen des Gasfußhebels 50 die Feder 68 die Gewichte in ihre innere Stellung drücken, und die Hülse 64 wird den Käfig 62 so verdrehen, daß die Überholungskupplung des zweiten Ganges vollkommen ausgeschaltet wird. Wenn dann der Gasfußhebel wieder niedergedrückt wird, wird das Zahnrad 55 mit größerer Schnelligkeit getrieben als die Welle 18, und die Nockenringe 78 und 76 werden auseinandergedrückt, so daß sie die Hülse 64 in der in Fig. 1 angedeuteten Stellung halten. Der Antrieb von der Maschine her erfolgt dann über die Räder 60, 153, 112 und 71.

Der zweite Gang kann aber auch zu,jeder anderen Zeit dadurch eingeschaltet werden, daß der Gasfußhebel 50 ganz heruntergedrückt wird, so daß die Stange 58 mit der Hülse 51 in Berührung kommt, wodurch das Joch 49 in der Richtung der Uhrzeigerdrehung geschwenkt wird. Diese Bewegung des Joches zwingt die Stifte 42 nach rechts und damit die Nockenringe 34 und 31 gegen die Schulter der Druckplatte 22, wodurch die Reibungsplatten genügend entlastet werden, um eine gegenseitige Bewegung zuzulassen, welche dann wiederum die Gegeneinanderbewegung bzw. Drehung der Nockenringe 34 und 31 be wirkt und damit ein vollständiges Ausrücken dieser Kupplung. Nach diesem Ausrücken kann dann aber der Antrieb durch die Kupplung des zweiten Ganges übertragen werden. Ein vollständiges Frei- ^lo5 gellen des Gasfußhebels 50 trennt die Reibringe 39 und 44 und löst auch den Nockenring 34 von der treibenden Welle. Die Feder bringt dann die Ausrücknocken für die Kupplung 13 in ihre normale Stellung zu- no rück, in welcher ein Wiedereingreifen dieser Kupplung beim Niederdrücken des Gasfußhebels möglich wird.

Obwohl also das Getriebe selbsttätig arbeitet, steht es doch jederzeit über den Gasfußhebel unter der Überwachung des Fahrzeugführers.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätig sich einstellendes Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für

   • Kraftfahrzeuge, mit einer durch Fliehgewichte gesteuerten Kupplung für den direkten Gang und mit zwei weiteren Gängen mit je einer Überholungskupplung, von denen die Kupplung für den, mittleren Gang zusammen mit den Flieh-^: gewichten außer Tätigkeit gesetzt wird, wenn der erste Gang in Tätigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (13) für den direkten Getriebegang mit Steuerungsgliedern (31, 34) verbunden ist, welche beim Voreilen des treibenden Kupplungsteiles die Kupplung ausrücken, beim Voreilen des getriebenen Kupplungsteiles aber ein Einrücken der Kupplung bewirken.
2. 2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem mit der treibenden Welle (10) durch Reibung verbundenen Nockenring (34) und einem fest mit der getriebenen Welle (18) verbundenen Nockenring (31) Kugeln (33) vorgesehen sind, welche beim Voreilen des ersten Nockenringes (34) den mit der

   Druckplatte (22) der Kupplung (13) des direkten Ganges verbundenen Nockenring (31) von dem anderen Ring (34) zurückziehen und den Druck von Federn (26) auf die Kupplung aufheben, während bei

   3a entgegengesetzter Drehung die Nockenringe (31, 34) einander sich nähern, so daß dann die Federn (26) die Reibscheiben (14, 16) der Kupplung (13) zusammendrücken können.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibverbindung zwischen dem Nockenring (34) und der treibenden Welle (10) über einen mit der treibenden Welle (10) verbundenen Reibring (39) erfolgt, der gewöhnlich durch Federn (41) seitlich verschoben wird und dabei in Berührung mit einem zweiten, mit dem Nockenring (34) fest verbunde-

   ' nen Reibring (44) kommt.
4. 4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibringe (39, 44) miteinander in Eingriff gebracht werden können durch ein Joch (49), welches über Gelenkstangen (51 bis 58) mit dem Gashebel (50) der Antriebsmaschine verbunden ist und beim Niederdrücken des Gashebels (50) zur Anlage gegen mit dem Reibring (39) verbundene, axial verschiebbare Stifte (42) kommt.
5. 5. Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Arbeiten im ersten Gange ein mit dem Zahnrad (55) des mittleren Ganges in Zahneingriff stehender Nockenring (76) einem durch Reibung mit der getriebenen Welle (18) verbundenen Nockenring (78) voreilt, wobei durch Nockenflächen (82, 83) und dazwischenliegende Kugeln (84) der zweite Nockenring (78) seitlich gegen Stifte (86) gedrückt wird, die in der Nabe der Überholungskupplung des mittleren Ganges gleitbar geführt sind und andererseits gegen eine Schraubhülse (64) anliegen, durch deren Verschiebung die Fliehgewichte (23,27) nach innen gedrückt werden, während die Kupplungsfeder (68) des mittleren Ganges sich ausdehnt, so daß das Zahnrad (55) dieses Ganges leer laufen kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen