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Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Die üblichen Wechselgetriebe mit Schubwellen bzw. Schubrädern. insbesondere für Kraftfahrzeuge weisen den Nachteil auf, dass der Fahrer die Umsehaltung auf eine andere Geschwindigkeitsstufe rein gefühlsmässig vornehmen muss, damit einerseits dieser Vorgang halbwegs stossfrei erfolgt, anderseits die Getriebezahnräder nicht einem allzu starken Verschleisse unterliegen oder gar zerstört werden. Da überdies zur Schaltung eine Reihe von Betätigungen erforderlich ist, konnte ein einwandfreier Gangwechsel nur von einem geschickten Fahrer durchgeführt werden.
Trotz grösster Sorgfalt bei der Umschaltung besitzen aber die Getriebezahnräder eine verhältnismässig kurze Lebensdauer, weil sie während des Einund Ausrückens vorübergehend nur mit einem Teil ihrer Breite die Kraftübertragung durchführen müssen.
Die gleichen Mängel besitzt auch ein mit einem Hilfswechselgetriebe ausgestattetes Wechselgetriebe, bei dem das Hilfswechselgetriebe nach Lüften der Motorkupplung die Getriebevorgelegewelle mit der zufolge der kinetischen Energie des in Bewegung befindlichen Wagens sich noch drehenden Kardan-
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annehmen. Um dies zu ermöglichen, muss das Hilfswechselgetriebe mehrere Zahnradübersetzungen besitzen, von denen wahlweise jeweils die erforderliche eingeschaltet wird. Es ist weiters ein Wechselgetriebe bekannt, demzufolge zwischen nach Art eines Radsatzes auf einer Welle angeordneten Getriebe- zahnrädern je ein unrundes Zahnrad mit einem dem benachbarten grossen bzw. kleinen Getriebezahnrad entsprechenden Zahnteil angeordnet ist.
Mit dem derart gebildeten Radsatze wirkt ein vom Motor angetriebenes Zahnrad zusammen, das bei seiner oder der Längsverschiebung des Radsatzes jeweils den Antrieb von einem Getriebezahnrad über das folgende unrunde Zahnrad auf das nächste Getriebezahnrad überleitet. Um den Zahneingriff ständig aufrechtzuerhalten, muss überdies entweder das Antriebszahnrad verschwenkbar oder der Radsatz quer verschiebbar gelagert sein, was aber verschiedene Missstände bedingt. Aus diesem Grunde und wegen ihrer grossen Baulänge konnten sieh derartige Getriebe in der Praxis auch nicht durchsetzen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet nun ein Wechselgetriebe, welches sämtliche vorgenannten Mängel dadurch beseitigt, dass die Kraftübertragung für die ganze Dauer des Schaltvorganges selbsttätig von einem Hilfsgetriebe übernommen wird, das überdies das anzutreibende Getriebeelement, z. B. eine Welle auf die nach erfolgtem Gangwechsel gewünschte Drehzahl beschleunigt bzw. verzögert. Im übrigen erfolgt der Gangwechsel nach seiner vom Fahrer herbeigeführten Auslösung vollkommen selbsttätig und zwangsläufig, wodurch jedwede Stosswirkung oder sonstige unzulässige Beanspruchung der Getriebezahnräder vermieden wird.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 das Wechselgetriebe in Draufsicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 dessen Schaltteile in Stirnansicht, teilweise im Schnitt und Fig. 3 in Seitenansicht. Die Fig. 4-7 veranschaulichen Einzelheiten. Fig. 8 schliesslich ist ein Schnitt durch einen Teil des Wechselgetriebes während des Schaltvorganges.
Das Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, besteht aus einem Getriebekasten 1, in welchem eine mit dem Antriebsmotor in geeigneter Verbindung stehende Hauptwelle 2, die Vorgelegewellen J und 4 sowie eine zum Hinterradantrieb führende Welle 5 im geeigneten Abstande voneinander gelagert sind. Die Wellen 2,4 und 5 können neben ihrer Drehbewegung innerhalb eines bestimmten Bereiches einzeln axial verschoben werden, wodurch je ein Gangwechsel herbeigeführt wird.
Zu diesem Zwecke sind auf der Welle 2 die Zahnräder 6,7, auf der Welle 4 die Zahnräder 8, 9 befestigt, von denen immer
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eines bei der Verschiebung der Welle 2 bzw. 4 in der einen oder ändern Richtung mit einem der auf der Welle 3 vorgesehenen Zahnräder 10 oder 11 in Eingriff, das andere jedoch ausser Eingriff gebracht wird, wogegen Zahnräder 12, 13 der verschiebbaren Welle 5 in sinngemässer Weise mit gleichfalls auf der Welle 4 auf Drehung mit dieser Welle gekuppelten, jedoch gegen Verschiebung längs derselben gesicherten Zahnrädern 14, 15 zusammenwirken.
Hieraus folgt, dass bei Einschaltung einer beliebigen Geschwindigkeitsstufe der Antrieb im Wege über die jeweils mittätigen Getriebezahnräder stets von der Hauptwelle 2 über die hintereinander geschalteten Vorgelegewellen 3 und 4 auf die getriebene Welle 5 übertragen wird. Zweckmässig besitzen die Zahnräder 6, 8, 10, 12 und 14 bzw. die Zahnräder 7, 9, 11, 13 und 15 gleichen Durchmesser und gleiche Zähnezahl, woraus sich auch für jedes zusammengehörige Triebpaar ein gleiches Übersetzungsverhältnis-im dargestellten Ausführungsbeispiel 2 : 3 bzw. 3 : 2-ergibt.
Die Wellen 2, 3, 4 bzw. 4 und 5 tragen weiters ständig miteinander kämmende, unrunde Zahnräder 16, 17, 18 bzw. 19 und 20 von einer derartigen Exzentrizität, dass ihr grosser Durchmesser mit dem der Getriebezahnräder 7, 9,11, 13 und 15, ihr kleiner Durchmesser aber mit dem der Getriebezahnräder 6, 8, 10, 12 und 14 übereinstimmt (Fig. 1, 2 und 8).
Da überdies die unrunden Zahnräder 16,17, 18, 19 und 20 dieselbe Teilung wie die Getriebezahnräder aufweisen, bilden sie im Bereiche ihres grossen Durchmessers ein den Zahnrädern 7,9, 11, 13 und 15 entsprechendes Zahnsegment a (Fig. 7), im Bereiche ihres kleinen Durchmessers hingegen ein Zahnsegment b der Zahnräder 6, 8, 10, 12 und 14, welche Segmente a, b durch in geeigneter Weise ausgeteilte Ubergangszähne c verbunden sind. Die unrunden Zahnräder 17,19 sind mit ihrer Welle 3 bzw. 4 derart auf Drehung verbunden, dass die Zähne ihrer Zahnsegmente a und b räumlich mit den Zähnen der auf derselben Welle befindlichen Getriebezahnräder übereinstimmen.
Die unrunden Zahnräder 17,19 treiben ständig die auf ihren Wellen 2,4 und 5 freidrehbaren unrunden Zahnräder 16, 18 und 20 an, welche nur für die Dauer des Gangwechsel mit ihrer sich verschiebenden Welle 2, 4 oder 5 vorübergehend kuppelbar sind. Zu diesem Behufe sind beispielsweise auf diesen Wellen längs ihres Umfanges gleichmässig ausgeteilte Keile 21 vorgesehen, denen eine Anzahl durchgehender Nuten 22 in der Nabe der unrunden Zahnräder 16, 18 und 20 zugeordnet sind. Bei der Verschiebung einer der Wellen 2, 4 oder 5 werden deren Keile 21 von einer Seite des betreffenden unrunden Zahnrades 16, 18 oder 20 durch die Nuten 22 hindurch auf die andere Seite übergeführt, während welcher Zeit das unrunde Zahnrad zwangsläufig mit seiner Welle verbunden ist.
Die Schaltteile zur Einleitung und Herbeiführung eines Gangwechsel bestehen aus je auf den Wellen 2, 4 und 5 drehbar angeordneten Trommeln 23, welche vermittels in eine Ringnut 24 (Fig. 4) ihrer Welle 2, 4 oder 5 eingreifender Bolzen 25 gegen axiale Verschiebung gesichert und beiderends an ihren Stirnflächen mit einseitig ausgebildeten Kupplungszähnen 26, 27 ausgestattet sind. Die Wellen 2, 4 und 5 tragen frei zu beiden Seiten jeder Trommel 2. 3 durch Querstangen 28 starr verbundene Schildplatten 29 bzw. 30, deren gegabelte Enden längs Schienen 31 des Kastens 1 gerade geführt sind (Fig. 2-4).
Zwischen der Schildplatte 29 und einer gleichfalls auf der betreffenden Welle 2,4 bzw. 5 verschiebbaren, aber mit ihren gegabelten Enden die Querstangen 28 umgreifenden Schildplatte 32 ist eine Druckfeder 33 eingeschaltet, welche die Schildplatten 29 und 32 derart voneinander drängt, dass einerseits die an die
Schildplatte 29 angeschlossene Schildplatte 30 mit ihren Kupplungszähnen 34 gegen die Kupplungszähne 27, anderseits ein zwischen der Schildplatte 32 und der Trommel 23 freidrehbar vorgesehener
Schaltring 35 mit Kupplungszähnen 36 gegen die Kupplungszähne 26 der Trommel 23 gedrückt wird. An einem Ansatze 37 jedes Schaltrings 35 greift ein beispielsweise zu einem Schaltbrette der Spritzwand führender Bowdenzug oder ein sonstiges Gestänge an.
Auf der unverrückbaren Welle 3 ist im Bereiche der Trommeln 23 der Welle 2 und 4 eine Trommel 38 befestigt, wogegen die zur Trommel 23 der Welle 5 gehörige Trommel 38 zwar auf Drehung mit ihrer Welle 4 verbunden und durch Ausleger des Kastens 1 gegen axiale Verschiebung gesichert ist, im übrigen aber die seitliche Verschiebung der Welle 4 nicht hindert. Im Mantel der Trommeln 38 sind nebeneinanderliegend zwei sich über einen Teil des Trommelumfanges, etwa einen Kreisbogen von 240 , erstreckende Nuten 39, 39a vorgesehen, welche gegen- einander, etwa um 1800, versetzt sind und je in eine Schraubennut 40 bzw. dOamit gegenläufigemWindungs- sinne übergehen.
Mit den Nuten 30, 40 bzw. 39a, 40a wirkt entsprechend dem jeweils einzuschaltenden
Gange immer eine von zwei diametral auf den Trommeln befestigten Nasen 41 bzw. 42 zusammen, welche
Nasenpaare 41 und 42 um etwa 900 versetzt und in einer derartigen Entfernung voneinander auf der
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vorsichgehenden Gangwechsel verhindert.
Die Wirkungsweise des Wechselgetriebes ist folgende :
Bei der eingerückten ersten Geschwindigkeitsstufe nehmen alle Teile die aus Fig. 1 ersichtliche Lage ein, in welcher sich die Welle 2 in ihrer rechten, die Welle 4 in ihrer linken, die Welle 5 in der rechten Endstellung befindet und je die kleinen Getriebezahnräder 6,10 und 14 mit den grossen Getriebezalmrädern 11,9 und 13 der folgenden Welle kämmen.
Soll nun auf die nächst höhere Geschwindigkeit übergegangen werden, hat man lediglich den Druckknopf des Bowdenzuges zu betätigen, welcher zum Sehalt- ring 35 der auf der Welle 2 befindlichen Trommel 23 führt, wodurch. der Schaltring 35 um einen Winkel
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im Uhrzeigersinn - bei Betrachtung des Getriebes von der Motorseite aus-gedreht wird. Während der Drehung des Schaltrings 35 gleiten die Zähne 36 mit ihrem Rücken unter gleichzeitiger Verdrängung der Sehildplatte 32 entgegen der Wirkung der Feder 33 über den Rücken der Zähne 26 der Trommel 23 hinweg, um alsdann wieder zufolge der Feder in die Lücke der nächstfolgenden Zähne 26 gedrängt zu werden.
Gibt man nun den Druckknopf des Bowdenzuges frei, so dreht sich unter dem Einfluss einer nicht dargestellten Sonderausbildung des Bowdenzuges der Schaltring 35 samt der hiedurch mit ihm gekuppelten Trommel 23 im Gegenuhrzeigersinn, wobei aber die andern Zähne 27 der Trommel 23 wirkungslos über den Rücken der Zähne 34 der nunmehr vorübergehend zurückfedernden Schildplatte 30 hinweggehen, bis sie in deren Lücke einfallen. Die Zähne 27 und 34 dienen als ein das Rückdrehen der Trommel 23 verhinderndes Sicherungsgesperre. Durch die Drehung der Trommel 23 ist deren Nase 41 in den Bereich der Nut 39 der ständig mit der Welle 3 umlaufenden Trommel 38 gelangt, welche im Zusammenwirken mit der Nase 41 in ihrem nach einer Schraubenlinie verwundenen Teile 40 allmählich die Welle 2 von rechts nach links zu verschieben beginnt.
Das unrunde Zahnrad 17 ist nun in einer derartigen Lage auf seiner Welle 3 in bezug auf die Trommel 38 befestigt, dass im Augenblicke des Überganges der Nase 41 von der Nut 39 in ihren schraubenförmigen Teil 40 die Keile 21 der Welle 2 gerade den Keilnuten 22 des bisher vom Zahnrade 17 angetriebenen unrunden Zahnrades 16 gegenüberliegen und daher bei der Verschiebung der Welle 2 in die Keilnuten stossfrei hineingezogen werden. Da aber weiters, solange die Getriebezahnräder 6, 11 noch im Eingriffe stehen, der dem kleinen Getriebezahnrade 6 entsprechende Teil b des unrunden Zahnrades 16 mit dem Teil a des unrunden Zahnrades 17 zusammenwirkt. wird die Vorgelegewelle 3 für diesen Zeitraum auch gleichzeitig über die unrunden Zahnräder 16 und 17 angetrieben.
Sobald die Getriebezahnräder 6, 11 gänzlich ausgerückt sind, wird die Vorgelegewelle 3 samt den übrigen Teilen des Getriebes zufolge der nunmehr kämmenden Teile c der jetzt allein die Kraftübertragung besorgenden unrunden Zahnräder 16, 17 allmählich auf diejenige Drehzahl gebracht, welche sie alsdann nach vollzogenem Gangwechsel dauernd erhalten soll, bis schliesslich während der
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Zahnrades 17 wirksam ist. Ein vorzeitiges Unterbrechen der Schaltvorgänge wird durch die der gerade tätigen Nase 41 zugeordnete Sieherungsnase 43 hintangehalten, welche beim Versuche einer neuerlichen Betätigung der Trommel 23 zur Auflage auf den Mantel der Trommel kommt.
Nach durchgeführtem Gangwechsel sind die Keile 21 auf der andern Seite der Keilnuten 22 herausgetreten und liegt die Nase 41 neben der Stirnfläche der Trommel 38. Es muss noch hervorgehoben werden, dass das Schalten der Getriebezahnräder vollkommen stossfrei vorsichgeht, indem für die Dauer des Einrückens die Zähne des einen immer den Lücken des andern Getriebezahnrades gegenüberstehen, weil auch die Zähne der Teile a bzw. b sämtlicher unrunder Zahnräder mit den Zähnen der auf ihrer Welle 2,3, 4 bzw. 5 befestigten, entsprechend grossen Getriebezahnräder sich vollkommen decken.
Falls wieder auf die erste Geschwindigkeit zurückgegangen werden müsste, hat man lediglich neuerlich mit Hilfe des Bowdenzuges die Trommel 23 der Welle 2 zu betätigen, wodurch nunmehr die in der Nut 39a, 40a geführte Nase 42 wirksam wird.
Zur Erzielung der weiteren Geschwindigkeitsstufen werden in sinngemässer Weise aufeinanderfolgend die Trommeln 23 der Wellen 4 und 5 unter Betätigung des betreffenden Bowdenzuges geschaltet.
Ein einfaches Reversiergetriebe ermöglicht die Rückwärtsfahrt mit den vier Geschwindigkeiten des Wechselgetriebes und eine Kupplung und ein Leerlaufgang üblicher Art den Leerlauf.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch ein Hilfsgetriebe, welches die Kraftübertragung für die Dauer der Umschaltung selbsttätig übernimmt und das anzutreibende Getriebeelement, z. B. eine Welle, auf die nach erfolgtem Gangwechsel erforderliche Drehzahl bringt, wodurch jedwede unzulässige Beanspruchung der Getriebezahnräder vermieden wird.