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Gesehwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Die Erfindung bezieht sich auf Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, u. zw. auf die Schubgetriebetype mit drei Vorwärtsgeschwindigkeitsstufen und einer Rücklaufgeschwindigkeit.
Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, ein solches Schubwechselgetriebe derart auszubilden, dass auch bei in Bewegung befindlichem Kraftfahrzeug vom dritten oder direkten Gang geräuschlos in. den zweiten Gang zurückgeschaltet werden kann. Dieses geräuschlose Schalten erleichtert die Handhabung des Kraftfahrzeuges im Verkehr. Mit einem solchen Geschwindigkeitswechselgetriebe kann bei Kreuzungen die Geschwindigkeit des Kraftwagens auf ungefähr 15 oder 25 Stundenkilometer vermindert werden und bei freigegebener Strecke wieder geräuschlos und leicht auf die dritte Geschwindigkeitsstufe umgeschaltet werden, so dass die grösstmögliche Beschleunigung erreicht wird.
Mit dem gewöhnlichen Schubwechselgetriebe ist es, während der Kraftwagen in Bewegung ist, für den Durchschnittslenker beinahe unmöglich, ohne Reiben und Rasseln der Wechselräder von der direkten auf die zweite Geschwindigkeit umzuschalten. Der Grund liegt darin, dass bei einer solchen Umschaltung die Motorgeschwindigkeit entsprechend dem vergrösserten Übersetzungsverhältnisse in der Zeit zwischen dem Ausschalten der Kupplung und dem Verschieben der Zahnräder erhöht werden muss. Der Durchschnittslenker ist daran gewöhnt, das Verschieben der Zahnräder des Geschwindigkeitswechselgetriebes von der ersten Geschwindigkeit nach oben vorzunehmen.
Bei einem solchen normalen Umschalten ist es notwendig, die Motorgeschwindigkeit während des Intervalles zwischen der Betätigung der Kupplung und dem Verschieben der Zahnräder durch Nachlassen des Beschleunigungspedales zu vermindern. Diese Methode des Umschaltens wird dem Durchschnittslenker zur Gewohnheit. so dass beim Zurückschalten von der direkten auf die zweite Geschwindigkeit ein Reiben und Rasseln der Zahnräder, infolge der viel höheren Geschwindigkeit der vom Fahrzeug angetriebenen Zahnräder gegenüber den vom Motor angetriebenen Zahnrädern erfolgt.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung des Geschwindigkeitswechselgetriebes kann jederzeit, während des Stehens des Wagens oder während derselbe in Bewegung ist, geräuschlos vom höheren Gang in den zweiten Gang umgeschaltet werden, ohne mit den Zahnrädern zu ratteln und ohne irgendeinen besonderen Vorgang beim Schalten. Hiezu wird der Erfindung nach zwischen der Motorwelle und der getriebenen Welle eine Schlupfkupplung angeordnet, welche sowohl bei eingeschaltetem zweiten wie auch beim direkten Geschwindigkeitsgang in Tätigkeit tritt und welche es der getriebenen Welle ermöglicht, dem Motor vorzueilen.
Hiedurch wird beim Umschalten ein Ratteln der Zahnräder verhindert, anderseits die Möglichkeit gegeben, während der Zeit, als die getriebene Welle-etwa bei einer Talfahrt-voreilt, den Motor im Leergang laufen zu lassen und so an Brennstoff zu sparen.
Der Erfindung nach kann aber der zweite Geschwindigkeitsgang ausser auf dem Wege der Schlupfkupplung auch noch mittels einer starren Zahnkupplung eingeschaltet werden, so dass der Motor bei einer steilen Talfahrt als Bremse benützt werden kann.
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In den Zeichnungen veranschaulichen Fig. 1 einen lotrechten Mittelschnitt durch das erfindungsgemässe Geschwindigkeitswechselgetriebe. Fig. 2 stellt einen Schnitt nach der Linie 2- : 2 der Fig. 1 dar und Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3 - 3 der Fig. 1.
10 bezeichnet das Gehäuse eines Geschwindigkeitswechselgetriebes, welches an der Rückwandung des Motorkupplungsgehäuses 11 befestigt ist. Der obere Teil des Gehäuses 10 ist durch eine Deckplatte 12 verschlossen, in welcher der Mechanismus zum Verschieben der Weehselräder eingebaut ist. Das hintere Ende der Kupplungswelle 14 ist zu einem Trebling 13
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Wandung des Gehäuses 10 gelagert, so dass der Trebling in das Gehäuse ragt.
Der Trebling 13 ist mit einer axialen Bohrung 16 versehen, in welcher das vordere Ende der getriebenen Welle 17 mit Hilfe des Rollenlagers 18 drehbar eingebaut ist. Die getriebene Welle 17 ragt über die hintere Wandung des Gehäuses 10 hinaus. in der sie durch ein zweites Kugellager 19 gelagert ist.
Im unteren Teil des Gehäuses 10 parallel zur getriebenen Welle 17 ist die Nebenwelle 2U angeordnet ; sie trägt, drehbar in den beiden Rollenlagern. 8. 2 gelagert, die Zahnrädereinheit, 21.
Diese Zahnrädereinheit 21 ist von der gebräuchlichen Type, bestehend aus einem grossen Zahnrad 23, welches ständig mit dem Trebling 13 in Eingriff ist, einem hinter dem Zahnrad 28 angeordneten Zahnrad 24 für den zweiten Gang, einem hinter dem letzteren angeordneten kleineren Zahnrad 25 für den ersten Gang und einem Zahnrad 26 für den Rückwärtsgang. Das Zahnrad 26 ist im ständigen Eingriff mit einem Zahnrad, 27, welches in der üblichen.
Weise drehbar an einer Seite des Wechselgetriebes angeordnet ist.
Der hintere Teil der Welle 17 ist als Nutenwelle 28 ausgebildet. Der aus dem Gehäuse 10 herausragende Teil trägt eine Kreuzgelenknabe. Wie ersichtlich, ist ein dünnerer Teil 29 an der Welle 17 zwischen dem Triebling 13 und dem genuteten Teil 28 vorgesehen. An diesem dünneren Teil 29 ist frei drehbar und verschiebbar ein zweites Zahnrad 32 für den zweiten Gang angeordnet. Axial an den Nuten 28 verschiebbar ist ein Zahnrad 30 von solcher Grösse angeordnet, dass es entweder mit dem Rade 25 für den ersten Gang oder mit dem Rade 27 für Rückwärtsfahrt in Eingriff gebracht werden kann.
Zwischen dem verschiebbaren Zahnrad 32 der zweiten Stufe und der getriebenen Welle 17 ist eine Schlupfkupplung eingebaut. Diese Schlupfkupplung und das Zahnrad 32 bilden miteinander ein einheitliches Stück. Am vorderen Ende des genuteten Wellenteiles 28 ist verschiebbar ein schalenförmiger Getriebeteil M angeordnet und das Zahnrad 32, welches frei drehbar am dünneren Teil 29 der Welle 17 gelagert ist, ist mit einer Hülse 33 versehen, in welcher der Getriebeteil 31 drehbar gelagert ist, Dadurch wird das Zahnrad 32 drehbar vom Teil 29 und vom Getriebeteil 31 getragen. Das hintere Ende der Hülse 33 ist zu einer verschiebbaren Anschlagscheibe 34 ausgebildet und mit einem abnehmbaren Verschlussring 35 zur Sicherung des Getriebeteiles 31 in der Hülse 33 versehen.
Im Inneren des Rades 32 und des schalenförmigen Teiles 31 wird eine Ringkammer 36 gebildet, in welcher die Schlupfkupplung arbeitet. Diese Schlupfkupplung besteht aus einem schraubenförmig gewickelten Band 37, dessen eines Ende bei 38 in einer Öffnung der Nabe des Zahnrades 32 verankert ist. Dadurch wird das Band 37 immer mit dem Zahnrad 32 gedreht.
Das Band reicht in den Getriebeteil 31 hinein, in dem es gewöhnlich frei rotiert. Wird aber ein geringer Widerstand am freien Ende des Bandes ausgeübt und das Rad 32 dreht sich in der Richtung, die das Band aufrollt, dann dehnt sich das Band aus und seine Aussenfläche setzt sich an der Wandung der Kammer 36 fest, bzw. das Band sucht sich mit seinen Windungen auszuweiten und drückt dabei gegen den Getriebeteil 31, so dass das Zahnrad 32 und der Getriebeteil 31 gekuppelt werden. Es ist leicht verständlich, dass nach den Prinzipien des Kräfteverbrauches bei Bandbremse sehr wenig Druck am freien Ende des Bandes ausgeübt werden muss, um diese Erregungswirkung auszulösen.
Zwischen der Nabe des Getriebeteiles 31 und einer am freien Ende des Bandes 37 eingeschliffenen, konischen Vertiefung 40 ist eine Kugel 39 gelegt. Das Ende des Bandes ist bei 41 nach innen gebogen und bildet einen Anschlag für die Kugel 39, so dass bei Drehung in der einen Richtung eine Kupplung zwischen dem Teil 31 und dem Band 37 gebildet wird.
Dies ist die gebräuchlichste Form einer Kugelkupplung und sie dient nur dazu, das Ende des Bandes für das Angreifen zu erregen, so dass das Zahnrad 32 und der Teil 31 sich gemeinsam drehen, falls das Zahnrad 32 rascher als die Welle 17 in der Richtung des sich ausdehnenden Bandes 37 gedreht wird.
Im vorderen Ende des Zahnrades 32 sind eine Anzahl innerer Kupplungszähne 42 ausgeschnitten, so dass bei der Vorwärtsbewegung des Zahnrades aus der in der Fig. 1 dargestellten Lage diese Kupplungszähne in die Endteile der Zähne des Zalmrades 13 eingreifen, wodurch diese zwei Räder miteinander verbunden sind. Dadurch ist der direkte Antrieb zwischen der Triebwelle 14 und der getriebenen Welle 17 hergestelh. Wird aber das Zahnrad 35 ans der
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in der Fig. 1 dargestellten Lage nach rückwärts bewegt, so greifen seine Zähne in die Zähne des Zahnrades 24 ein, wodurch das Zahnrad 32 in derselben Richtung, aber mit einer ver- minderten Geschwindigkeit angetrieben, also die zweite Stufe eingeschaltet wird.
Oh das Zahnrad 32 direkt oder in der zweiten Geschwindigkeitsstufe angetrieben wird, in beiden Fällen wird das Drehmoment vom Motor durch das Band 37 auf den Getriebeteil 31 und weiters von diesem auf die getriebene Welle 17 übertragen. Falls sich die Welle 17 rascher dreht als das Rad 32, kann sich das Band 37 nicht ausdehnen, um mit dem Getriebeteil 31 in Eingriff zu kommen ; die Welle kann also dem Zahnrad voreilen. Dies ist der Fall, wenn der Wagen bergabwärts fährt oder wenn das Zahnrad.'32, während der Wagen in Be- wegung ist, von der direkten in die zweite Geschwindigkeit umgeschaltet wird.
In die Auschlagscheibe 34 greift eine Kupplungsgabel 43 ein. mittels welcher das Zahnrad 3. 3 samt der Schlupfkupplung verschoben werden kann. Ein zweites Zahnrad mit innenliegenden Zähnen 44 ist in der Hülse 33 nahe der Anschlagscheibe 34 eingeschnitten und eine Gegenkuppluug 45 in einem Stück mit dem Zahnrad 30 derart angeordnet, dass, wenn die Scheibe 34 in ihre äusserste Lage nach rückwärts bewegt wird, die Zähne 44 in den Kupplungteil 45 eingreifen, wodurch die Zahnräder 32 und 30 miteinander verbunden werden. Die Lage der Scheibe 34 bei unter Vermittlung der Schlupfkupplung eingerückter zweiter Gesehwindigkeitsstufe ist durch die gestrichelten Linien 46 angedeutet, woraus ersichtlich ist, dass die Zähne 44 noch nicht in den Kupplungsteil 45 eingreifen.
Falls der Zahnradteil 32 in diese normale zweite Geschwindigkeitslage gerückt wird, so wird die Drehung vom Zahnrad 24 durch das Zahnrad 82. Band 37, Getriebeteil 31 auf die getriebene Welle 17 übertragen. Wird aber das Zahnrad 32 in seine äusserste, hintere Lage gerückt, so erfolgt der Antrieb vom Zahnrad 24 durch Zahnrad 32, die Kupplungszähne 44 und 45 direkt zur getriebenen Welle 17. Wie ersichtlich, kann im erstgenannten Falle die Welle 17 den Treibrädern voreilen, während im letzterwähnten Falle die Welle 17 mit den Treibrädern zwangläufig verbunden ist.
Die Schaltvorrichtung zum Verschieben der gleitenden Zahnräder 30 und 32 besteht aus einem Hebel 47, welcher bei 48 am oberen Ende des Trägers 49 drehbar gelagert ist. Der Träger ist durch eine Verlängerung der Deckplatte 12 gebildet. Die Gabel 43 ist an einer nicht gezeichneten Welle befestigt, die gleitend in der Deckplatte eingebaut ist. Eine gleichartige Gabel 50 ist zum Verschieben des Zahnrades 30 vorgesehen und an der Welle 51 befestigt, die gleitend in der Deckplatte 12 gelagert ist. Die Naben dieser Gabeln sind mit Nuten 52 ausgestattet, in welche das untere Ende des Schalthebels 47 reicht.
Am unteren Ende dieses Hebels 47 ist eine Einrichtung vorgesehen, die ein Verschieben des Zahnrades 32 nur nach rückwärts bis in die bei 46 eingezeichnete Normalstellung gestattet.
Der untere Teil des Hebels 47 ist bei 61 genutet und in die Nut eine verschiebbare Stange 53 eingebaut. Am unteren Ende des Hebels 47 ist eine gleitende Schelle 54 befestigt, die durch die Abflachung 55 des unteren Hebelendes gegen Verdrehen gesichert ist. Das untere Ende der Stange 53 besitzt eine Nut 56, die mit der Schelle 54 zusammenwirkt, so dass beim Verschieben der Stange 53 die Schelle 54 ebenfalls verschoben wird. Die Spiralfeder 57 drückt die Schelle beständig am Hebel nach abwärts.
Am hinteren Teil der Schelle 54 befindet sich ein Ohr 58, welches gegen den an der Innenseite des Trägers 49 gebildeten Ansatz 59 anschlägt, falls das Zahnrad 32 in die durch die gestrichelten Linien 46 dargestellte Lage bewegt wird. Falls die Kupplungszähne 44 mit dem Kupplungsteil 45 in Eingriff gebracht werden sollen, wird die Stange 53 nach oben gezogen, so dass das Ohr 58 ebenfalls nach oben bewegt wird und der Hebel in die Stellung gebracht werden kann, in welcher die Schelle durch die gestrichelten Linien 60 eingezeichnet ist, wodurch ein Eingreifen der Kupplungsteile 44 und 45 ermöglicht wird.
Die Arbeitsweise des beschriebenen Geschwindigkeitswechselgetriebes ist die gleiche wie die der gewöhnlichen Schubgeschwindigkeitswechselgetriebe mit der Ausnahme, dass. wenn es erwünscht ist, den Motor als Bremse während des zweiten Geschwindigkeitsganges zu verwenden, die Stange 53 nach oben bewegt wird, so dass die Kupplungszähne 44 und 45 in Eingriff gelangen können. Durch diesen Vorgang wird das Übersetzungsverhältnis in keiner Weise ge- ändert, da der Antrieb einfach zwangläung statt durch den Schlupfkupplungsteil 37 erhalten wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit drei Geschwindigkeits- stufen und einem Rückwärtsgange, gekennzeichnet durch eine Schlupfkupplung (37 usw.), die ein Vorlaufen des Wagens gegenüber der Maschine sowohl beim direkten Gang wie beim zweiten Gang gestattet.