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Selbsttätiges Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Motorfahrzeuge.
Die Erfindung betrifft selbsttätig schaltende Wechselgetriebe, insbesondere für Motorfahrzeuge.
Es wurden bereits selbsttätige Wechselgetriebe verschiedener Art ausgeführt, und es ist üblich, Wechselgetriebe zu verwenden, bei welchen die höchste Geschwindigkeit durch direkte Kupplung der treibenden mit der getriebenen Welle erhalten wird. Hiezu dient eine Kupplung, die entsprechend der Drehmomentrückwirkung ein-und ausgerückt wird. Das Getriebe für die kleinere Geschwindigkeit besteht im allgemeinen aus einem Zahnrädersatz mit einer Überholkupplung, durch welche die treibende und die getriebene Welle unter Umgehung der direkten Kupplung miteinander verbunden werden.
Durch die Überholkupplung können dann die Zahnräder für die kleinere Geschwindigkeit, wenn die direkte Kupplung ausgerückt ist, die Übertragung des Antriebes übernehmen. Wechselgetriebe dieser Art arbeiten bis zu einem gewissen Grade in befriedigender Weise, aber wenn eine Zwischengeschwindigkeitsstufe vorgesehen sein soll, stösst man auf Schwierigkeiten wegen der Anordnung der Überholkupplung sowohl in dem einen als auch in dem andern Zahnrädersatz. Es kommt nämlich dann häufig vor, dass die eine oder die andere der beiden Überholkupplungen nicht vollkommen ausgerückt ist.
Ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Wechselgetriebe mit mindestens drei Gängen zu schaffen, bei welchem eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die im Zahnrädersatz für den mittleren Gang eingeschaltete Überholkupplung zwangläufig ausrückt, wenn ein anderer Gang eingeschaltet ist.
Die Erfindung schafft ein Wechselgetriebe, bei welchem je einer von mindestens drei verschiedenen Gängen selbsttätig entsprechend der Belastung und Geschwindigkeit der getriebenen Welle eingeschaltet werden kann. Zweckmässig ist das Wechselgetriebe mit einer Reibungskupplung für die höchste Geschwindigkeit versehen, wobei die Wirkung der Kupplung durch die Belastung eines oder des andern von zwei Zahnrädersätzen gesteuert wird, durch welche die treibende und die getriebene Welle bei kleineren Antriebsübersetzungen miteinander verbunden werden können.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Gangschaltung nur dann auszuführen, wenn der treibende und der getriebene Teil sich mit gleicher Geschwindigkeit drehen.
Erfindungsgemäss ist noch ausser dem selbsttätigen Vorwärtsgang ein zwangläufiger Vorwärtsgang vorgesehen, um die Treibwelle durch eine zwangläufige Antriebsvorrichtung mit der treibenden Welle unmittelbar zu verbinden, so dass der Motor beim Bergabfahren als Bremse verwendet werden kann.
Zweckmässig kann ein beliebiger Gang oder ein Rückwärtsgang oder eine neutrale Stellung durch eine einzige Steuervorrichtung eingestellt werden.
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch das Wechselgetriebe mit den Teilen in der dem direkten Gang entsprechenden Stellung ; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 durch die konzentrischen Muffen, welche die Wirkung der Kupplung für die höchste Geschwindigkeit und das Ausrücken der Überholkupplung für das Zwischengetriebe steuern, Fig. 3 eine Ansicht der Schaltmutter, die zum Ausrücken der Überholkupplung für das Zwischengetriebe dient, im Aufriss ; Fig. 4 einen Schnitt durch die Mutter nach Fig. 3 ; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1 durch das Zwischengetriebe für den zweiten Gang und die zugehörige Überholkupplung ;
Fig. 6 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, der Überholkupplung für das Zwischengetriebe, mit der Anordnung des Käfigs, durch welchen die Rollen zwangläufig ausser Eingriff gebracht werden ; Fig. 7 einen Schnitt
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nach der Linie 7-7 der Fig. 1. durch das Getriebe für den ersten Gang und die zugehörige Überholkupplung ; Fig. 8 eine Ansicht der Nabe des Getriebes für den zweiten Gang, mit den Öffnungen, durch welche hindurch die durch das Getriebe für den ersten Gang betätigten Stifte greifen können, um die
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eines Teils der Fig. 1, aber mit den Teilen in der Stellung, die sie einnehmen, wenn die Vorrichtung stillsteht ; Fig. 11 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 10, nur mit den Teilen in der Stellung, die sie einnehmen, wenn die Vorrichtung im ersten Gang bzw. mit der kleineren Geschwindigkeit arbeitet ;
Fig. 12 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 10 und 11, nur mit den Teilen in den Stellungen, die sie einnehmen, wenn die Vorrichtung im zweiten Gang oder Zwischengang arbeitet ; Fig. 13 eine Ansicht eines Teiles der Schaltmutter und des Käfigs zur Betätigung der Überholkupplung des Zwischenganges in grösserem Massstab, mit den Teilen in der Verriegelungsstellung zur Verhinderung einer axialen Bewegung der Mutter, welche Stellung derjenigen entspricht, die gerade vor einem Gangwechsel vom ersten zum zweiten Gang oder Zwischengang erhalten wird ; Fig. 14 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 13 mit der Stellung der Schaltmutter und des Käfigs, nachdem der Übergang zum Zwischengang ausgeführt wurde ;
Fig. 15 eine Draufsicht auf die Vorrichtung mit Antrieb durch Unterdruck, durch welche der Rückwärtsgang, der zwangläufige sowie der erste Gang und die Neutralstellungen erhalten werden ; Fig. 16 eine Endansicht der Unterdrucksteuerzylinder und Verbindungen nach Fig. 15 ; Fig. 17 einen Schnitt nach der Linie jazz der Fig. 16 ; Fig. 18 einen Schnitt nach der Linie 18-18 der Fig. 16 ; Fig. 19 einen schematischen Schnitt nach der Linie 19-19 der Fig. 15 mit der zum Einschalten der einzelnen Gänge dienenden Hebelanordnung ; Fig. 20 einen Schnitt nach der Linie 20-20 der Fig. 1 ; Fig. 21 einen Schnitt nach der Linie 21-21 der Fig. 1 mit einem Teil des Schubrades, das dazu dient, die selbsttätigen Vorwärtsgänge oder den zwangläufigen Vorwärtsgang nach Wahl einzuschalten ;
Fig. 22 einen Schnitt nach der Linie 22-22 der Fig. 20 ; Fig. 23 einen lotrechten Schnitt durch eine etwas andere Ausführungsform der Erfindung, zu welcher eine durch den Unterdruck betätigte Vorrichtung gehört, um die Wirkung der Kupplung für den höchsten Gang entsprechend der Stellung des Drosselventils des Motors zu verändern ; Fig. 24 eine Draufsicht auf die Anordnung der Teile, die durch Saugwirkung betätigt werden, um die Wirkung der Kupplung entsprechend der Stellung des Drosselventils des Motors zu verändern und Fig. 25 eine Seitenansicht der Verbindung der Steuerung für die Kupplung des höchsten Ganges nach Fig. 23 mit dem Gaspedal eines Verbrennungsmotors.
Bei der in den Zeichnungen und insbesondere in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird die Bewegung des Motors bzw. der treibenden Welle 10 auf die getriebene Welle 11 durch mehrere Getriebestufen mit veränderlicher Geschwindigkeit übertragen, zu welchen die Kupplung 12 für den höchsten Gang, die Getriebeteile 13 für den zweiten Gang oder Zwischengang und die Getriebeteile 14 für den ersten oder niedrigsten Gang gehören. Die getriebene Welle 11 ist für gewöhnlich mit der Abtriebswelle 16 durch ein verschiebbares Kupplungsstück 1"1 verbunden, das bei 18 durch Feder und Nut mit der Abtriebswelle verbunden und mit Zähnen 19 versehen ist, die mit ähnlichen Zähnen des an der getriebenen Welle 11 befestigten Antriebsstückes 22 kämmen.
Die Kupplung 12 für den höchsten Gang besteht aus einer Reihe von antreibenden und angetriebenen Kupplungsscheiben 23 bzw. 24, von denen die Scheiben 24 auf dem Kupplungsgehäuse 26, dieses auf der getriebenen Welle 11 und die Scheiben 23 auf der treibenden Welle 10 verschiebbar aufgekeilt sind. Die Kupplungsscheiben 23 und 24 werden durch Zentrifugalgewichte 27 und 28 miteinander in Eingriff gebracht, wobei zu bemerken ist, dass die Gewichte 27 und 28 auf dem Kupplungsgehäuse in gleichen Winkelabständen angeordnet sind, wobei die Gewichte 27 mit den Gewichten 28 abwechseln und wobei an den Gewichten 28 Federn 29 angreifen, um die Gewichte derart nach aussen zu bewegen, dass sie die Kupplungsscheiben 23 und 24 mit geringer Reibung in Berührung halten.
Die Gewichte 27 sind nicht mit Federn versehen, und wenn das Getriebe stillsteht, nehmen diese Gewichte ihre innere in der Fig. 10 gezeigte Stellung ein, wobei das Pufferstück 31 mit dem Käfig 32 in Berührung steht. Die Gewichte 27 und 28 kommen zweckmässig durch Vermittlung einer nachgiebigen Druckplatte 33 zur Wirkung, die für gewöhnlich durch Federn 34 nach rechts in der Fig. 1 bewegt wird, welche Federn zusammengedrückt werden können, bis die Druckplatte 33 mit der Platte 38 in Berührung kommt, worauf eine weitere Bewegung der Gewichte 27 und 28 nach aussen durch den Anschlag derselben gegen die Unterlagsscheibe 40 verhindert wird, welche an der Hülse 61, die mit der Welle 11 durch Feder und Nut verbunden ist, befestigt ist.
Die Bewegung der Hülse 61 nach rechts (Fig. 1) wird durch die Berührung des Teiles 40 mit dem Gewindeende 57 der Nabe 41 begrenzt, welche an dieser Bewegung durch die Füllringe 60, die die Hülse 62 umgeben und in ringförmigen Ausnehmungen der Naben 41 und 63 angeordnet sind, verhindert ist. Die Nabe 63 liegt an dem Teil 22 an, der in seiner Lage auf der Welle 11 durch Schultern 42 und Lager 45 festgehalten wird.
Die Getriebeteile 13 für den zweiten Gang bestehen aus einem Zahnrad 39 und der Nabe 41, zwischen welchen eine Reihe von Rollen 30 angeordnet ist, die sich zwischen dem Zahnrad 39 und der Nabe 41 klemmen können, wenn das Zahnrad 39 als antreibendes Glied wirkt, aber eine Überholung des Zahnrades durch die Nabe 41 ermöglichen, wenn die Drehzahl der Nabe grösser ist als die des Zahnrades. Für gewöhnlich werden die Rollen 30 durch Federn 43 in ihre Antriebsstellung gedrückt. Die
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Federn 43 sind auf den entgegengesetzten Seiten des Stiftes 44 angeordnet.
Sowohl die Federn als auch der Stift sind im Käfig 32 gelagert, durch welchen die Rollen 30 zwangläufig entgegen dem Uhrzeiger- sinn in Fig. 5 bewegt werden können, um die Rollen in Nuten 46 der Nabe 41 zu bringen, wo sie ausser
Berührung mit dem Zahnrad 39 stehen und zwischen dem Zahnrad und der Nabe keine Antriebsverj bindung herstellen. Der Käfig 32 wird durch den Sperring 49 und einen geschlitzten zylindrischen
Teil 50, der sich gegen das Gehäuse 26 stützt, gegen seitliche Bewegung gesichert. Der Käfig trägt innere
Gewindegänge 52, die mit äusseren Gewindegängen 86 einer Schaltmutter 53 in Eingriff stehen, die durch eine Feder 54 beständig nach links gedrückt wird. Die Mutter 53 trägt ebenfalls innere Gewindegänge 56, die mit äusseren Gewindegängen 57 einer Verlängerung der Nabe 41 zusammenwirken.
Diese Verlängerung ) trägt wieder innere Gewindegänge 58, die mit äusseren Gewindegängen 59 der Muffe 61 zusammenarbeiten, die durch Feder und Nut mit der getriebenen Welle 11 verbunden ist. Die Muffe 61 stösst gegen eine
Muffe 62, die mit der Nabe 63 des Getriebeteils 14 für den ersten bzw. niedrigsten Gang in einer Schrauben- verbindung steht, u. zw. trägt sie das Bolzengewinde 81 und die Nabe 63 das Muttergewinde 82 dieser
Verbindung.
Das Zahnrad 67 des ersten Ganges, das mit dem Zahnrad 70 kämmt, ist in der aus Fig. 7 ersicht- lichen Weise mit der Nabe 63 durch eine Überholkupplung verbunden, die aus Rollen 71 besteht, welche durch Abstandsstücke 65 zusammengehalten werden. Die Abstandsstücke 65 werden für gewöhnlich durch Schuhe 72 und Federn 73 im Uhrzeigersinn (Fig. 7) beeinflusst. Die Schuhe 72 und Federn 73 sind auf den entgegengesetzten Seiten eines Führungsstiftes 74 angeordnet, der in einem an der Nabe 63 I befestigten Halter 76 verschiebbar gelagert ist.
Die Überholkupplung des ersten Ganges arbeitet in ähnlicher Weise wie andere bekannte Vorrichtungen dieser Art, u. zw. so, dass das Zahnrad 67 des ersten
Ganges die Last unter gewissen Bedingungen übernehmen und die Nabe 63 das Zahnrad überholen kann, wenn die Drehzahl der angetriebenen Welle grösser ist als die des Zahnrades.
Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung ist folgende :
Angenommen, die Motorwelle 10 läuft und die Gewichte 27 und 28 sind so weit nach aussen bewegt worden, dass sie die Kupplungsscheiben 23 und 24 in Eingriff gebracht haben. Die Bewegung wird durch die Kupplung unmittelbar auf die Welle 11 und durch das Kupplungsstück 17 auf die Treibwelle 16 übertragen, welches Kupplungsstück sich in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise in der Stellung befindet, die dem selbsttätigen Vorwärtsgang entspricht.
Wenn die Belastung der Abtriebswelle 16 und der getriebenen Welle 11 über einen vorbestimmten
Wert steigt, so wird die Kupplung für den höchsten Gang etwas schleifen, was zur Folge hat, dass die
Rollen 30 in Eingriff kommen und die Muffe 61 auf den Gewindegängen 58, 59 nach links bewegt (s. Fig. 1) wird, u. zw. in die in Fig. 12 dargestellte Stellung, wodurch die Gewichte 27, 28 zwangläufig ganz in ihre innere Stellung gebracht werden, die Kupplung gänzlich ausrücken und dem Zwischengang 13 die Übernahme des Antriebes gestatten, der dann von der Welle 10 über die Getriebeteile 76 a, 77 und 78 auf den auf der getriebenen Welle 11 sitzenden und jetzt mit ihr durch die miteinander zusammenwirkenden
Gewindeteile 58, 59 und die auf der getriebenen Welle 11 aufgekeilte Muffe 61 gekuppelten Getriebe- teil 39 übertragen wird.
Unter diesen Bedingungen treibt der Getriebeteil 13 für den zweiten Gang die
Abtriebswelle 16, u. zw. mit grösserer Geschwindigkeit als der Getriebeteil 14 für den ersten Gang, was infolge der im Getriebeteil 14 eingeschalteten zweiten Überholkupplung möglich ist. Die Mutter 53, welche durch die Gewichte während des höchsten Ganges nach rechts bewegt worden ist, behält diese
Stellung während der Arbeit des Zwischenganges bei, da die Rollenkupplung in einer Treibstellung ist und die Feder 54, insolange die Zwischengangskupplung belastet ist, nicht genügend stark ist, um die
Mutter 53 nach links zu verschieben und hiebei den Käfig 32 so in Drehung zu versetzen, dass die Rollen ausser Eingriff gebracht werden.
Wenn die Belastung der Abtriebswelle 16 und der getriebenen Welle 11 noch weiter steigt und die Einschaltung des ersten Ganges wünschenswert erscheint, so wird die Last durch vorübergehendes
Schliessen des Drosselventils vom zweiten Gang abgenommen. Bei Schliessung der Drossel fällt die
Geschwindigkeit des Getriebeteiles 39, der mit dem durch die Maschine getriebenen Teil 78 zusammenwirkt, und da die Geschwindigkeit der auf der getriebenen Welle 11 sitzenden Nabe 41 unter dem Einfluss der Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Getriebeteiles 39 übersteigt, tritt in der Zwischengangkupplung eine Überholwirkung ein. Die Rollen der Freilaufkupplung werden dann durch die Wirkung der den Käfig 32 drehenden Feder 54 zurückgezogen.
Eine Drehung des Käfigs wird durch das Zu- sammenwirken des Schraubenteiles 52 mit den äusseren Gewindegängen der Nabe 53 erzeugt, und da der Käfig 32 an einer Längsbewegung durch die Ringe 49 gehindert wird, wird er durch die durch die
Feder 54 hervorgerufene nach links gerichtete Axialbewegung der Nabe 53 gedreht. Die Feder 54 vermag also jetzt den Käfig 32 in Drehung zu setzen und die Rollen 30 in ihre unwirksame Lage zu bringen.
Bei Wiedereröffnung der Drossel wird die Muffe 62 durch das Zusammenwirken der Gewindegänge 81, 82 und unter dem Einfluss der Belastung des ersten Ganges-da der zweite in unwirksamer Stellung istnach links bewegt. Diese Bewegung tritt also infolge der Differenz der Geschwindigkeiten der getriebenen
Welle 11 und der Nabe 63 mit den jetzt mit ihr verbundenen Teilen 67,76 ein (Fig. 11). Die Überholkupplung des zweiten Ganges 13 wird durch Stifte 84 zwangläufig in der Ruhestellung gehalten. Diese
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Stifte sind am Teil 62 befestigt und greifen durch in der Nabe 41 des zweiten Ganges vorgesehene
Schlitze 55 hindurch, so dass sie gegen die Mutter 53 stossen und diese nach links bewegen können.
Die
Mutter 53 ist mit äusseren Gewindegängen 86 versehen, die mit ähnlichen am Käfig 32 vorgesehenen
Gewindegängen 52 zusammenwirken, und es ist daher leicht ersichtlich, dass eine axiale Bewegung der
Mutter 53 zur Folge haben wird, dass der Käfig 32 sich entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 5) dreht und dass die Rollen 30 zwangläufig gegen die Schlitze 46 bewegt werden, in welchen sie unwirksam sind.
Das zwangläufige Ausrücken der Überholkupplung des zweiten Ganges durch die Vorrichtung für den ersten Gang wird als sehr wichtig betrachtet, denn bei den bisherigen Vorrichtungen dieser Art können die beiden zu den einzelnen Gängen gehörenden Überholkupplungen gleichzeitig eingerückt werden, was schwere Beschädigungen der Übertragungsvorrichtung zur Folge haben kann.
Wenn die Belastung der angetriebenen Welle abnimmt, so ist die Wirkung eine umgekehrte.
Der zweite Gang 13 übernimmt, wie nachfolgend beschrieben wird, die Last in derselben vorbestimmten
Weise, und wenn die Last noch weiter abnimmt, so überwindet die Fliehkraft der Gewichte 27 und 28 die axiale Kraft des Teils 61, so dass die Kupplung des direkten Ganges die Wellen wieder miteinander direkt verbinden kann.
Der Wechsel der Geschwindigkeit vom ersten Gang auf den Zwischengang erfolgt in folgender
Weise : Fig. 11 zeigt die Teile in der Stellung, in der der erste Gang eingeschaltet ist. Eine Verminderung der Last bewirkt eine Verminderung des Druckes der Muttern 61 und 62, und diese werden durch die
Gewichte 28, die in Schlitzen 90 (Fig. 4) der Mutter 53 frei bewegbar sind, nach rechts bewegt. Die Ge- wichte 27 suchen auch die Mutter 53 aus der in Fig. 11 dargestellten Stellung nach rechts zu bewegen.
Diese Bewegung wird jedoch durch eine weiter unten des näheren beschriebene Anschlageinrichtung 86, 87 (Fig. 13) so lange verhindert, bis die getriebene Welle 11 das treibende Zahnrad 39 überholt. Wie aus der näheren Beschreibung weiter unten hervorgeht, bewegen die Gewichte 27, sobald die getriebene
Welle um wenig die treibende Welle überholt hat, die Mutter 53 in die Stellung nach Fig. 12, wodurch der Käfig 32 im Uhrzeigersinn gedreht wird (Fig. 5), um die Rollen 30 für den zweiten Gang zum Eingriff zu bringen. Das Getriebe für den zweiten Gang kann hierauf die Last aufnehmen, und infolge seiner
Schraubverbindung mit der Mutter 61 wird diese nach links zwangläufig verschoben, um die Gewichte 27 und 28 in die Stellung nach Fig. 12 zu drücken. Die Kraftübertragung erfolgt somit über das Zwischen- getriebe, wobei der erste Gang überholt wurde.
Dieser Zustand bleibt solange, als die Last nicht weiter vermindert wird. Im Zwischengang wird die Mutter 53 durch die Feder 54 nach links gedrückt, kann jedoch die Rollen 30 nicht bewegen, da diese unter Last stehen und kann auch nicht verlagert werden (durch die Feder), bis die Last von der getriebenen Welle abgenommen ist. Wenn die Kraftübertragung in Ruhe ist (Fig. 10), wird die Last von der Zwischengangüberholkupplung abgenommen, und die Mutter 53 wird durch die Feder 54 in die in Fig. 10 dargestellte Lage bewegt, und das Zwischenganggetriebe ist zwangläufig ausser Eingriff gebracht, sooft die Kraftübertragung aussetzt.
Daraus geht hervor, dass, wenn die treibende Welle beim Anlauf mit geringer Geschwindigkeit gedreht wird, die Kupplung 12 nur durch den geringen Druck der federbelasteten Gewichte 28 allein in Eingriff gehalten wird und dass deshalb das Fahrzeug, auf welchem die Kraftübertragung in Anwendung kommt, bei allen Belastungen, die grösser sind, als einem vorbestimmten Mindestwert entspricht, mit dem ersten Gang anläuft. Der
Wechsel vom Zwischengang zum höchsten Gang tritt dann ein, wenn die Belastung an der getriebenen
Welle auf einen solchen Wert sinkt, dass die Zentrifugalkraft der Gewichte 27 und 28 genügt, um den
Druck der Mutter 61 zu überwinden, wobei sich die Gewichte nach auswärts in die in Fig. 1 dargestellte
Lage bewegen und die Scheibenkupplung 12 in Eingriff bringen.
Bei Betrieb des Fahrzeuges mit dem höchsten Gang, werden die Getriebe des ersten und Zwischenganges infolge der Wirkungsweise der in den Fig. 5 und 7 dargestellten Kupplungen überholt.
Beim Übergehen vom ersten Gang zum zweiten oder Zwischengang kommt es manchmal vor, dass der Zwischengang zu schnell eingeschaltet wird, und da die antreibende Welle 10 dann mit hoher
Geschwindigkeit läuft, so wird durch das plötzliche Einschalten in der Bewegung des Fahrzeuges ein schädlicher Stoss verursacht, wodurch die Rollen des mittleren Getriebes beschädigt werden können.
Gemäss der Erfindung ist dafür gesorgt, dass das Einschalten des zweiten Ganges so lange verhindert wird, bis die Drehzahl der antreibenden Welle 10 im wesentlichen die Höhe der Drehzahl erreicht hat, die durch den zweiten Gang erzeugt werden würde. Um das Einschalten des zweiten Ganges zu ver- zögern, ist die Mutter 53 mit schraubenförmigen Zähnen 86 versehen, die, wie Fig. 3 zeigt, auf einem
Teil ihrer Länge in ihrer Stärke abgesetzt sind, wobei die Verbindung des abgesetzten Teils der Zähne mit dem normalen Teil eine Schulter 87 bildet, die mit den entsprechenden Gängen 52 des Käfigs 32 in Eingriff kommt und verhindert, dass die Mutter 53 sich nach rechts verschiebt, um den Käfig 32 zu drehen und die Rollen in die Arbeitsstellung zu bringen.
Die gegenseitige Stellung des Käfigs und der
Mutter im Augenblick, wo der erste Gang ausser Wirkung kommt, ist in der Fig. 13 gezeigt, und diese
Stellung wird so lange beibehalten, bis die Drehzahl der antreibenden Welle durch Schliessen des Drosselventils verringert wird, worauf die Mutter und der Käfig sich gegeneinander verdrehen, die Schulter 87 sich von den Zähnen 52 entfernt und die Mutter sich nach rechts in die Stellung nach Fig. 14 bewegt, wobei diese Bewegung der Mutter 53 durch den Anschlag der Gewichte 27 an der Muffenverlängerung 91
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bewirkt wird. Es ist zu bemerken, dass die Bewegung der Gewichte 28 wegen der in der Verlängerung 91 vorgesehenen Schlitze 90, in welchen die Ansätze der Gewichte 28 sich stets frei bewegen können, keine
Bewegung des Teils 53 bewirkt.
Bei Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung kann die Kraft, wenn das Fahrzeug bergab- fährt und wenn der direkte Gang eingerückt ist, von der Treibwelle 16 aus durch die Kupplung des direkten Ganges unmittelbar auf die Antriebswelle 10 übertragen werden. Bei einem üblichen, nicht selbst- tätigen Getriebe kann der Motor auch in den andern Stufen beim Bergabfahren auf steilen Strassen als
Bremse verwendet werden, aber bei der vorliegenden Übertragungsvorrichtung wird die Verwendung des Motors als Bremse in dem einen oder andern der untersten Gänge durch die Überholkupplungen verhindert. Aus diesem Grund sind Mittel vorgesehen worden, um die Treibwelle 16 durch eine zwangläufige Antriebsvorrichtung mit der antreibenden Welle 10 unmittelbar zu verbinden, damit der Motor auch in einem unteren Gang als Bremse verwendet werden kann. Sollte es z.
B. wünschenswert sein, einen zwangläufigen niedrigen Gang einzuschalten, so wird das Schaltstück 17 nach rechts (Fig. 1) bewegt und in die Stellung gebracht, in welcher die Zähne 92 mit den Zähnen 93 in Eingriff stehen, die am Zahnrad 94 vorgesehen sind, welches durch Lager 96 auf der Treibwelle 16 drehbar gelagert ist. In dieser Stellung ist dann die Treibwelle durch die Zahnräder 94, 97,77 und 76 mit der antreibenden Welle 16 unmittelbar verbunden. Es ist leicht ersichtlich, dass eine Bewegung des Kupplungsstückes 17 nach rechts die Zähne 19 ausser Eingriff mit dem Teil 22 bringen und die Verbindung der Treibwelle 16 mit der angetriebenen Welle 11 lösen wird.
Da das Zahnrad 94 auf der Treibwelle 16 drehbar gelagert ist und mit einer verschiedenen Geschwindigkeit gegenüber dieser Welle angetrieben werden kann, so ist es leicht ersichtlich, dass es unter gewissen Bedingungen schwierig sein wird, die Zähne 92 mit den Zähnen 93 in Eingriff zu bringen. Da es nun wesentlich ist, dass der zwangläufige Gang bei jeder Geschwindigkeit leicht eingeschaltet wird, so ist für diesen Gang eine Synchronisiervorrichtung vorgesehen worden, zu welcher ein Keilstück 101 gehört, das eine Reibungsfläche 102 besitzt, die mit einer ähnlichen am Zahnrad 94 vorgesehenen Fläche zusammenwirken kann ; genanntes Keilstück 101 ist durch Nuten und Federn mit der Treibwelle 16 verbunden. Die Bewegung des Teils 17 wird durch die axiale Bewegung der Schaltstange 103 bewirkt, an welcher das Joch 104 befestigt ist.
Durch die anfängliche Bewegung der Schaltstange 103 nach rechts wird bewirkt, dass die Hubfläche 106 der Stange mit der Rolle 107 zusammenwirkt und das bei 111 (Fig. 20) am Wechselgetriebegehäuse angelenkte Joch 108 gegen das Stück 101 schwingen lässt, um letzteres mit dem Zahnrad 94 in Reibungseingriff zu bringen, wobei Schuhe 109 durch Stifte 110 am Joch 108 angelenkt und mit Aussparungen versehen sind, in welche der Rand 112 des Reibungsstücks 101 eingreift.
Das Reibungsstüek 101 ist mit ausgeschnittenen Teilen 114 versehen, und einige der Zähne 92 wurden vom Teil 17 in ähnlicher Weise, wie dies bei 116 gezeigt ist, entfernt, so dass, wenn der Teil 17 mit dem Zahnrad 94 synchronisiert ist, die Zähne 92 durch die Öffnungen 114 hindurchtreten können und die ausgeschnittenen Teile 116 dem Teil 17 ermöglichen, die nach einwärts gerichteten Vorsprünge 118 des Reibungsteile freizugeben. Beide Teile 17 und 101 sind auf der Welle 116 aufgekeilt, und die Ansätze des einen Teiles liegen axial zu den ausgeschnittenen Teilen des andern Teiles.
Der Rückwärtsgang wird dadurch erhalten, dass das entsprechende Zahnrad 121 nach rechts in der Fig. 1 bewegt wird, so dass es mit dem in der Fig. 19 schematisch dargestellten losen Rückwärts- gangtrie brad 122in Eingriff kommen kann, das selbst mit am Kupplungsstück 17 vorgesehenen Zähnen 124 in ständigem Eingriff steht.
Es ist zu bemerken, dass die Wirkung der oben beschriebenen Kupplung für den höchsten Gang zum Teil von der Geschwindigkeit der getriebenen Welle abhängt, und es ist manchmal wünschenswert, die Leistung der Kupplung entsprechend der Drosselventilstellung zu verändern, um die Drehmoment- übertragungsfähigkeit der Kupplung bei geschlossenem Drosselventil zu erhöhen, damit die Vorrichtung bestrebt ist, auch bei geschlossenem Drosselventil im höchsten Gang zu verbleiben. Dies ist im Stadtverkehr äusserst wünschenswert, denn es ist klar, dass der Fahrer es vorzieht, soweit als möglich den höchsten Gang beizubehalten. Ein Gangwechsel bei geschlossenem Drosselventil ist nicht nötig, denn wenn ein höheres Drehmoment erforderlich ist, so kann es durch Öffnen des Drosselventils erzielt werden.
Fig. 23 zeigt eine Vorrichtung, durch welche die Wirkung der Gewichte 27 und 28 entsprechend der Drosselventilstellung verändert werden kann. Diese Vorrichtung besteht aus einer Muffe 131, die eine innere kegelförmige Fläche 132 besitzt, welche mit den Gewichten in Berührung steht und die Bewegung derselben nach aussen beschränkt. Die Muffe 131 wird durch ein Joch 133 bewegt, das an einer Stange 134 befestigt ist, die durch einen an der Kolbenstange 137 (Fig. 24) befestigten Hebel 136 gegenüber der Kupplung axial verschoben werden kann. Der Hebel 136 wird für gewöhnlich durch eine Feder 138 in einer solchen Stellung festgehalten, dass die Muffe 131 ausser Berührung mit den Zentrifugalgewichten gebracht, aber nach rechts in der Fig. 24 bewegt wird, wenn das Drosselventil des Motors durch das Gaspedal 141 geöffnet wird.
Die anfängliche Bewegung des Gaspedals bleibt ohne Einfluss auf das Arbeiten der Muffe 131, bis der Stift 142 (Fig. 25) der Drosselventilstange 143 bei seiner Vorwärtsbewegung das Ende des Schlitzes 144 erreicht, der in einem im allgemeinen mit 146 bezeichneten Vakuumventil vorgesehen ist. Wenn der Stift 142 das äussere Ende des Schlitzes 144 erreicht, wird durch die weitere
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Bewegung des Gaspedals ein Zug auf die Stange 147 ausgeübt, an welcher eine nachgiebige Membran 148 befestigt ist und diese nach oben bewegt und von ihrem Sitz 149 abgehoben, worauf der im Saugsammelrohr 151 herrschende Unterdruck durch die Leitungen 152 und 153 auf den ringförmigen Kanal 154 übertragen wird, von wo aus genannter Unterdruck über die Kante des ringförmigen Sitzes 149 streicht und durch die Leitung 157 in den Zylinder 156 (Fig. 24) übergeht.
Da der im Saugsammelrohr 151 herrschende Unterdruck manchmal zu gering ist, um den Kolben 159 zu betätigen, ist es zweckmässig, in die Leitung 152, 153 eine Vakuumpumpe 161 einzuschalten, durch welche der Unterdruck im Saugsammelrohr erhöht wird und die Betätigung des Kolbens 159 ohne Rücksicht auf die Höhe dieses Unterdruckes gewährleistet ist. Die Vakuumpumpe 161 kann von beliebiger gewünschter Bauart sein, und im dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine bekannte Membranpumpe verwendet, die ihren Antrieb von einer Hubscheibe 162 erhält, die an der Welle 163 befestigt ist, welche von einer beliebigen (nicht dargestellten) Kraftquelle, beispielsweise durch den Motor, angetrieben wird.
Durch das Absaugen der Luft aus dem Zylinder 156 wird der Kolben 159 nach links in der Fig. 24 bewegt und die Muffe 131 nach rechts in der Fig. 23 verschoben. Hiedurch werden die Gewichte 27 und 28 durch die kegelförmige Fläche 132 nach innen gezwängt, wobei der Druck auf die Kupplungsseheiben so weit verringert wird, dass ein Gangwechsel erfolgen kann, der sonst erst bei einer weit höheren Drehmomentbelastung stattfinden würde. Die rechte Seite des Kolbens 159 steht durch einen Kanal 259 und Öffnungen 260 und 261 mit der Atmosphäre in Verbindung, die einen gekrümmten Auslass für das Herausführen von Staub und Schmutz aus dem Zylinder 156 bilden. Der Kolben wird in die gezeichnete Stellung mittels der Feder 138 zurückgebracht, wenn atmosphärische Spannung in den Zylinder 156 durch das Ventil 146 eingeführt worden ist.
Zweckmässig wird der Zylinder 156 (Fig. 24) so ausgebildet, dass er durch eine Gewindewelle 169 eingestellt werden kann, die zweckmässig bei 171 an einem Arm 164 angelenkt ist, der durch eine Schraube 167 mit dem Gehäuse 166 der Vorrichtung fest verbunden wird.
Eine Drehbewegung des Zylinders 156 ist wünschenswert, um ein Klemmen der Welle 137 in der Stopfbüchse 172 zu verhindern, und die Leitung 157 wird zweckmässig als Schlauchleitung ausgebildet, um eine gegenseitige Bewegung des Zylinders 156 gegenüber dem Vakuumventil146 zu ermöglichen.
Da die meisten Gangwechsel bei selbsttätigen Wechselgetrieben ohne Zutun des Fahrers ausgeführt werden, ist es wünschenswert, dass alle Hebel aus dem Führerstand entfernt werden. Erfindunggemäss werden deshalb Mittel vorgesehen, um den Übergang von der selbsttätigen Stellung zum zwangläufigen Gang sowie auch zum Rückwärtsgang mittels einer durch den Unterdruck betätigten Steuervorrichtung ausführen zu lassen. Die Gangwechsel werden zweckmässig nach Wahl durch eine Zentralsteuerung bewirkt, die an etwas entlegener Stelle, wie z. B. auf der (nicht dargestellten) Apparatenwand, angeordnet sein kann.
Ein Mittel, um den Gangwechsel auszuführen, ist in den Fig. 15,16, 17 und 18 dargestellt, in welchen die Welle 103 an einem Hebel 181 befestigt ist. Das eine Ende dieses Hebels bewegt sich im Schlitz 182 der Welle 103, und das andere Ende ist bei 183 an der Stange 184 angelenkt, an welcher ein Kolben 186 befestigt ist, der sich im Vakuumzylinder 187 hin- und herbewegt. Der Vakuumzylinder 187 ist mit drei Öffnungen 188, 189 und 191 versehen, die sämtlich nach Wahl mit dem Vakuumraum 192 verbunden werden können, der, wie Fig. 25 schematisch zeigt, durch die Leitung 193 ständig mit dem Saugsammelrohr 151 verbunden ist.
In der in Fig. 15 gezeigten Stellung befindet sich das Getriebe im Leerlauf. Wenn man den selbsttätigen Vorwärtsgang einschalten will, so wird der Bowdenzug 194 nach links in der Fig. 15 bewegt, wodurch die hohle Stange 196 ebenfalls nach links bewegt wird, bis der Ring 197 gegen das Ende der Muffe 198 stösst, worauf die Muffe nach links bewegt wird, bis die Ringnut 199 sich gegenüber den Öffnungen 201 und 188 befindet, worauf der Unterdruck von der Öffnung 201 aus durch die Ringnut 199 und die Öffnung 188 auf die rechte Seite des Kolbens 186 übertragen wird und den Hebel 181 im Uhrzeigersinn bewegt und in die gestrichelt gezeigte Stellung bringt, die der in Fig. 1 gezeigten Stellung für den selbsttätigen Vorwärtsgang entspricht.
In dieser dem selbsttätigen Vorwärtsgang entsprechenden Stellung wirkt der atmosphärische Druck durch die Öffnungen 206, 2. 10 und 214, den Schlitz 213 und die Öffnung 191 hindurch auf die linke Kolbenseite.
Will man nun den zwangläufigen Vorwärtsgang einschalten, so wird die Muffe 198 durch eine entsprechende Bewegung der Stange 196 nach rechts bewegt und durch den Ring 202 in eine Stellung gebracht, in welcher die Nut 209 sich gegenüber den Öffnungen 211 und 191 befindet. Der Unterdruck wirkt jetzt auf die linke Kolbenseite ein, und der sich nach links bewegende Kolben verschwenkt den Hebel 181 entgegen dem Uhrzeigersinn. Während dieser Bewegung steht die rechte Kolbenseite durch die Öffnungen 207 und 208, den Schlitz 212 und die Öffnung 188 mit der Aussenluft in Verbindung.
Die neutrale Stellung wird dadurch erhalten, dass man die Muffe 198 in die aus Fig. 15 ersichtliche Stellung bringt, in welcher die Öffnung 189 durch die Nut 204 mit der Öffnung 203 verbunden ist. Der Kolben 186 bewegt sich dann bis in die mittlere Stellung, in welcher die Öffnung 189 durch den Kolben verdeckt ist und der atmosphärische Druck auf die entgegengesetzte Seite entweder durch die Öffnung 207 oder die Öffnung 210 eingelassen wurde, von denen die zum Einlass dienende Öffnung von der Richtung der Bewegung abhängt, die die Muffe ausführen muss, um in die Zwischenstellung zu gelangen.
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Es ist zu bemerken, dass die hohle Stange 196 sowie die Muffe 198 hinsichtlich der Ausführung ihrer Öffnungen um deren Mittellinien im wesentlichen symmetrisch angeordnet sind und dass die Wirkung der Ventilsteuerung in jeder der äussersten Stellungen im wesentlichen die gleiche ist. In der Muffe 198 sind Schlitze 212, 213 vorgesehen, die mit den Öffnungen 208, 214 in Verbindung stehen, so dass diese Öffnungen bei einer beträchtlichen Bewegung der Muffe 198 nach der einen oder andern Seite der in Fig. 15 dargestellten Mittelstellung mit den Zylinderöffnungen 188, 191 in Verbindung gelangen. Diese Anordnung ist durch die Gleitverbindung zwischen der Muffe 198 und ihrer Steuerstange 196 bedingt.
Der Rückwärtsgang wird dadurch eingeschaltet, dass die Stange 221 bewegt wird, an welcher der Schwinghebel 222 befestigt ist, der bei 223 auf dem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist und am unteren Ende die Schaltgabel 224 trägt, die in die Nut 225 des Rückwärtsgangtriebrades 121 eingreift.
Gegen die Schaltstange 221 stützt sich das kugelförmige Ende des Hebels 227, der bei 228 (Fig. 15) am
Gehäuse der Vorrichtung drehbar gelagert ist. Das entgegengesetzte Ende dieses Hebels ist bei 229 an der Kolbenstange 231 angelenkt. Ein Kolben 232 ist an der Stange 231 befestigt, und je nach dem Fall kann dieser Kolben nach rechts oder links durch einen Unterdruck bewegt werden, der nach Wahl durch die im Zylinder 236 vorgesehenen Öffnungen 233 und 234 auf die eine oder auf die andere Kolbenseite eingelassen wird. Das Triebrad für den Rückwärtsgang ist in seiner ausgerückten Stellung dargestellt, in welcher der Kolben 232 durch die in Fig. 17 gezeigte Steuerstellung nach links bewegt wurde.
Hiebei wird der Unterdruck vom Rohr 238 über eine Öffnung 241 und eine im Schieber 243 vorgesehene Öffnung 242 in den Raum 239 und auf die linke Seite des Kolbens 232 geleitet. Die Aussenluft gelangt durch die Öffnung 233 und den Schlitz 244 auf die rechte Seite.
Wenn man den Rückwärtsgang einschalten will, so wird der Ventilschieber 243 nach rechts bewegt, bis die Öffnung 246 sich gegenüber den Öffnungen 247 und 233 befindet, in welcher Stellung der Unterdruck aus dem Raum 239 auf die rechte Seite des Kolbens 232 geleitet wird und der atmosphärische Druck auf die linke Kolbenseite durch den abgesetzten Teil 248 gelangen kann, der sich dann gegenüber der Öffnung 234 befindet. In der dem Rückwärtsgang entsprechenden Stellung nimmt der Hebel 227 eine Winkelstellung ein, die in der Fig. 15 in gestrichelten Linien gezeigt ist, und die Stange 221 wird nach links bewegt, um das Rückwärtsgangzahnrad 121 mit dem losen Triebrad 122 in Eingriff zu bringen.
Wenn auch gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, so versteht es sich doch von selbst, dass die Erfindung sich nicht auf diese Ausführungformen beschränkt, die nur als Beispiele angeführt worden sind, insbesondere können die erfindunggemässen Überholkupplungen auch bei nicht selbsttätigen Getrieben verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätiges Geschwindigkeitswechselgetriebe zur Verbindung der treibenden und getriebenen Welle in mehreren Gängen, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Verbinden der Wellen (10, 11) dienenden Getriebeeinrichtungen (13, 14) je mit einer Überholkupplung versehen sind, wobei die Kupplung der Getriebeeinrichtung (13), die zweckmässig als Getriebe für einen mittleren Gang ausgebildet ist, bei Eingriff der Getriebeeinrichtung (14) zwangläufig in entkuppelter Stellung erhalten wird, u. zw. mittels einer auf der getriebenen Welle (11) angeordneten, mit Gewinde versehenen Hülse (62), die mit der Getriebeeinrichtung (14) zusammenwirkt.