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Zweigangwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Die Erfindung bezieht sich auf Zahnräderwechselgetriebe, die aus einem direkten und einem Übersetzungsgang bestehen. Sie kann überall dort Anwendung finden, wo bei ausgeschalteter Kupplung und Aussetzen der Antriebskraft die angetriebene Welle in der Umdrehungszahl langsamer abnimmt als die treibende, wie dies besonders bei Kraftfahrzeugen der Fall ist. Erfindungsgemäss soll das Getriebe ohne eigene Reibungskupplung zur Anwendung kommen.
Es ist schon öfters vorgeschlagen worden, bei Kraftfahrzeugen neben dem gewöhnlichen Getriebe ein weiteres Zusatzgetriebe vorzusehen, das die Zahl der möglichen Geschwindigkeitsgänge, besonders bei Verwendung von Planetengetrieben als Hauptgetriebe, vermehrt. Zur Schaltung solcher Zusatzgetriebe ist es aber immer notwendig, entweder eine besondere Reibungskupplung für dieses Getriebe anzuordnen oder durch die Hauptreibungskupplung für die Zeit der Schaltung die Verbindung zum Motor zu losen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird dies überflüssig, u. zw. dadurch, dass unter Verwendung von zwei Klauenkupplungen mit abgesehrägten Stirnflächen der Klauenzähne diese Kupplungen derart geschaltet werden, dass sie unter Wirkung als Überholungskupplungen wechselweise, ohne dass eine mittlere Ruhestellung eingenommen wird, zum Eingriff gelangen.
Die Ausbildung einer Klauenkupplung mit abgeschrägten Stirnflächen der Klauenzähne in solcher Weise, dass sie bei bestimmtem Geschwindigkeitsverhältnis der Kupplungsteile zueinander als Überholungskupplung wirkt, ist schon vorgeschlagen worden. Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, zwei solche Klauenkupplungen so zur Anwendung zu bringen und so wechselweise zu schalten, dass bei ihnen immer die Wirkung als Überholungskupplung eintreten muss, mit andern Worten, da es sich um ein wechselweises Kuppeln bei einem Zweiganggetriebe handelt, werden erfindungsgemäss beim Lösen der einen der beiden Klauenkupplungen zwangsläufig die Kupplungshälften der andern Klauenkupplung federnd aneinander angedrückt.
Dadurch, dass dieses Schalten ohne die Einnahme einer mittleren Ruhestellung vor sich geht, ist immer gewährleistet, dass zum Zeitpunkt der Berührung der beiden Kupplungshälften, die zum Eingriff gelangen sollen, ein bestimmtes Geschwindigkeitsverhältnis derselben zueinander obwaltet. Es kann also niemals eintreten, dass die eine Kupplungshälfte, die zur Wirkung der Kupplung als Überholungskupplung langsamer laufen muss als die andere, zum Zeitpunkt der Schaltung etwas schneller läuft, so dass die Wirkung als Überholungskupplung nicht möglich wäre, sondern ein plötzliches Ineinandergreifen der Kupplungshälften einträte, das zu Zerstörungen führen müsste.
Am einfachsten erfolgt die Ausbildung des erfindungsgemässen Zweiganggetriebes mit den beiden
Klauenkupplungen in solcher Weise, dass eine verschiebbare Muffe angeordnet wird, deren beide Enden mit Kupplungsklauen versehen sind, wobei die Klauenzähne im gleichen Sinne abgeschrägt sind, so dass ihre Stirnflächen im wesentlichen parallel zueinander laufen. Bei Verwendung einer solchen Kupplungsmuffe ist die wechselweise Wirkung der Kupplungen als Überholungskupplungen gewährleistet unter der
Voraussetzung, dass ihre Schaltung ohne Einnahme einer mittleren Ruhestellung in solcher Weise vor- genommen wird, dass die zum Eingriff gelangen sollenden Kupplungshälften aneinander angedrückt werden, unverzüglich, nachdem das Lösen der andern Kupplung vor sich gegangen ist.
Vorzugsweise soll das Zweigangwechselgetriebe gemäss der Erfindung in folgender Weise ausgebildet sein : Die treibende und die getriebene Welle werden koaxial zueinander angeordnet und seitlich von ihnen
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findet eine Zwischenwelle ihren Platz, auf der zwei Zahnräder fest aufgekeilt sind, von denen eines mit einem fest auf der einen Hauptwelle sitzenden Zahnrad und das andere mit einem lose auf der ändern Hauptwelle sitzenden Zahnrad dauernd in Eingriff ist ; mit einer der beiden Hauptwelle läuft die vorher beschriebene Klauenmuffe um, die eine wechselweise Verbindung mit einem der auf den Hauptwellen angeordneten Räder herstellen kann.
Im weiteren Ausbau der Erfindung soll das Einrücken der Klauenkupplungen durch Federn bewirkt werden, die mittels eines Hebels gespannt werden, der wahlweise nur in die eine oder in die andere Endstellung gelegt werden kann und keine mittlere Ruhestellung besitzt.
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung eines solchen erfindungsgemässen Getriebes schematisch dargestellt.
Auf der Antriebswelle 1 sitzt lose gelagert das Zahnrad 2. Die Muffe j dreht sich mit der Antriebswelle, ist aber auf dieser verschiebbar. Das Ende der Antriebswelle 1 greift mit einem Zapfen 4 lose in die getriebene Welle 5 ein, auf der das Zahnrad 6 fest aufgekeilt ist. Die Hin-und Herbewegung der Muffe 3 wird durch einen Hebel 7 unter Zwischenschaltung von zwei Federn 8 und 9 bewirkt. Die Muffe kann mit ihren beiden Enden vermittels Klauen in entsprechende Klauen der Zahnräderw und 6 wechselweise eingreifen. Parallel zu der treibenden und angetriebenen Welle ist eine Zwischenwelle 10 gelagert, auf der ein Zahnrad 11 dauernd im Eingriff mit Zahnrad 2 und ein Zahnrad 12 dauernd im Eingriff mit Zahnrad 6 aufgekeilt sind.
Das Übersetzungsverhältnis kann beispielsweise so gewählt sein, dass bei Einschaltung des Getriebes, d. h. bei Verbindung der Muffe mit dem Zahnrad 2 die angetriebene Welle einhalbmal schneller läuft als die treibende, so dass also eine Übersetzung ins schnellere vorgenommen wird. Ist die Muffe. 3 im Eingriff mit Zahnrad 6, so laufen treibende und angetriebene Welle mit gleicher Drehzahl und das Getriebe läuft leer mit.
Die Stirnflächen der einzelnen Klauen sind gegen die Ebene senkrecht zur Drehachse in solcher Weise abgeschrägt, dass die Kupplungen als Überholungskupplungen wirken. Es soll durch diese Abschrägung nicht etwa das Eingreifen der Zähne beschleunigt werden, sondern im Gegenteil, die Zähne sollen so lange voneinander abgewiesen werden, bis die zuerst schnellere Kupplungshälfte beginnt die langsamere zu werden.
In Fig. 2 und 3 ist dies schematisch dargestellt, u. zw. bei abgewickelter Kupplungsmuffe. Bei Leerlauf der Kupplung gleiten die Zähne verhältnismässig sanft aufeinander und weisen sich gegenseitig ab. Die Weichheit dieses Gleitens kann auch dadurch erhöht werden, dass man den ganzen Vorgang sich in Öl oder Fett abspielen lässt.
In Fig. 2 sollen die oberen Zähne zu der Kupplungshälfte des Rades 2 gehören, während die der Muffe J darunter dargestellt sind. Die Pfeile A und B zeigen die Drehrichtung an, während Pfeil 0 die Druekrichtung der Feder 8 angibt.
Bei Fig. 3 gehören die oberen Zähne zur Muffe 3 und die unteren zu Rad 6. Die Drehrichtung ist wieder durch Pfeile A und B und die Federdruckrichtung durch den Pfeil 0 angegeben.
Es liesse sich denken ; dass man auch nur die eine Kupplungshälfte mit abgeschrägten Klauenstirn- seiten versähe, während die Klauenstirnseiten der andern Hälfte (z. B. durch Rollen od. dgl.) leicht gleitend gemacht wären, doch wird man im allgemeinen die gleichartige Ausbildung beider Hälften vorziehen.
Nimmt man an, es hätte direkter Antrieb durch das erfindungsgemässe Getriebe stattgefunden, d. h. die Muffe 3 ist mit dem Rad 6 in Eingriff gewesen und man will die Übersetzung einschalten, so wird man den Hebel 7 in der Pfeilrichtung Z bewegen und gleichzeitig oder gleich darauf die Antriebskraft wegnehmen, indem man die Brennstoffzufuhr unterbricht. Dadurch kommen die Klauen zwischen der Muffe J und dem Rad 6 ausser Eingriff und gleichzeitig wird die Feder 8 gespannt. Infolge des Übersetzungsverhältnisses der Zahnräder läuft das Rad 2 langsamer als die Muffe 3. Die Klauen der Muffe 3 werden also, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, auf den schrägen Flächen der Klauen des Rades 2 entlanggleiten.
Infolge der Verringerung der Umdrehungszahl der antreibenden Welle, der die Antriebskraft genommen ist und die in den meisten Fällen infolge der Eigenreibung einer Bremswirkung unterliegt, die nötigenfalls auch künstlich erhöht werden könnte, wird sich die Drehzahl der in fester Verbindung mit der treibenden Welle befindlichen Muffe 3 sehr schnell verringern, u. zw. schneller als die Drehzahl des Rades 2 abnimmt, da dieses Rad voraussetzungsgemäss mit einer grösseren Schwungmasse in Verbindung steht. Es werden also innerhalb kurzer Zeit die Drehzahlen der beiden Klauen gleich werden und die Klaue des Rades 2 wird beginnen, die der Muffe 3 zu überholen. Sobald dies eintritt, wird die Kupplung wirksam, denn jetzt wird sich z.
B. die Kante 20 mit ihrer Spitze gegen die Spitze der Kante 30 legen, so dass nunmehr das Einschieben der Klauen in die gegenüberliegenden Lücken infolge des Druckes der Feder 8 vor sich geht.
Natürlich ist ein kleines Spiel zwischen Klauenbreite und Lückenbreite vorgesehen. Nun lässt man den Kraftantrieb wieder auf die treibende Welle 1 wirken, die nun von der Muffe 3 über die Räder 2, 11, 12 und 6 die Welle 5 antreibt.
Will man von der so erreichten Stellung wieder in den direkten Antrieb übergehen, so wird der Hebel 7 in der Richtung des Pfeiles D bewegt, so dass die linke Klauenkupplung ausgerückt wird unter gleichzeitiger Spannung der Feder 9. Gegebenenfalls kann es erforderlich sein, auch hiebei die Antriebs-
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kraft wegzunehmen, damit keine unnötig starke Feder benötigt wird, um die Klauenkupplung unter Belastung ausrücken zu können. Die Klauen des Rades 6 bewegen sich nun in gleicher Weise unter dauernder Abweisung an den rechten Klauen der Muffe 3 vorbei wie vorher die linken Klauen der Muffe 3 an den Klauen des Rades 2, da sich jetzt die angetriebene Welle schneller dreht als die treibende Welle.
Damit beide auf gleiche Tourenzahlen kommen, ist es nötig, denAntrieb zu beschleunigen, was sehr schnell erfolgt, da die treibende Welle zurzeit leer läuft. In der rechten Klauenkupplung spielt sich nun der gleichartige Vorgang ab, wie es vorher für die linke beschrieben wurde. Wie in Fig. 3 dargestellt, läuft zunächst Rad 6 schneller als Muffe 3, so dass die oberen Klauen von den unteren abgewiesen werden. Sobald die Drehzahl der Muffe 3 der des Rades 6 gleichgekommenen ist und Muffe 3 beginnt, Rad 6 zu überholen, findet das Mitnehmen der zurückbleiben wollenden Kupplunsghälfte durch die voreilende statt, so wie vorher beschieben, so dass die Feder 9 jetzt vollen Eingriff der Klauen herbeiführen kann.
Im übrigen wird dieses Mitnehmen der zweiten Kupplungshälfte durch die voreilende immer verhältnismässig sanft vor sich gehen, da ja-nachdem vorher gleiche Geschwindigkeit erreicht worden war-im Höchstfalle nur die während der Zurücklegung einer Klauenteilung erreichte Relativgeschwindigkeit stossartig wirksam werden kann.
Es wurde hier der Vorgang für ein Übersetzungsgetriebe geschildert, der sich bei einem Untersetzungsgetriebe analog abwickelt.
Die Schaltung des erfindungsgemässen Getriebes soll derart sein, dass nur eine der beiden Endstellungen gewählt werden kann. Eine Zwischenstellung, bei der die Muffe 3 dauernd ausgerückt wäre, soll nicht möglich sein. Zu diesem Zwecke ist beispielsweise eine Anordnung vorgesehen, wie sie Fig. 4 zeigt. Hiebei ist der Stellhebel 7 mit einer Stützrast 13 versehen und gegen diese wirkt eine um einen Querbolzen 14 schwenkbare Druckfeder 15, durch die der Stellhebel nur in seinen äussersten Stellungen gegen Anschläge 19 in Ruhe gehalten wird. Von dem Stellhebel 7 führt ein Lenker 16 zu einem um Achse 17 schwingbaren Hebel 18, welcher unter Vermittlung der Federn 8 und 9 an die Muffe 3 angreift.
Das erfindungsgemässe Getriebe kann vielseitige Verwendung finden, so z. B. bei Kraftfahrzeugen.
Hier bietet es den Vorteil, dass es ermöglicht, auf einfache Weise die Zahl der Gänge bei einem Kraftfahrzeug zu verdoppeln, also z. B. aus einem Zweiganggetriebe ein Vierganggetriebe oder aus einem Dreiganggetriebe ein Sechsganggetriebe zu machen, ohne dass für das zusätzliche Getriebe eine besondere Reibungskupplung erforderlich ist. Es ist dabei auch nicht notwendig, die dem ersten Getriebe eventuell vorgeschaltete Reibungskupplung zur Schaltung des Zusatzgetriebes zu benutzen.
Eine beispielsweise weitere Anwendungsmöglichkeit für das erfindungsgemässe Getriebe ist ganz allgemein auch dort gegeben, wo man z. B. vier gleichgerichtete Geschwindigkeiten erreichen will, wobei dann zwei erfindungsgemässe Getriebe hintereinander angeordnet werden, ohne dass zum Schalten überhaupt eine Reibungskupplung nötig ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweigangwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei Klauenkupplungen mit abgeschrägten Stirnflächen der Klauenzähne, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen infolge der Abschrägungen wechselweise als Überholungskupplungen ohne mittlere Ruhestellung wirken, indem die Abschrägungen die Kupplungshälften so lange voneinander abweisen, bis die vorher schnellere Kupplungshälfte beginnt, die langsamere zu werden.