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Schaltvorrichtung für Getriebe und Kupplungen von KtaMaurzeugen.
Es sind bereits Schaltvorrichtungen bekanntgeworden, welche die Wahl verschiedener Übersetzungen durch Drehen einer Trommel mit in ihr gelagerten Vorgelegwellen gestatten. Die Verdrehung der Trommel und Betätigung der Kupplung erfolgt bei diesen Ausführungen mittels gesonderten Betätigungsorganen.
Die Schaltvorrichtung gemäss der Erfindung bringt die zur Einstellung der Geschwindigkeitsstufen dienenden Elemente und die zum Aus-und Einschalten der Kupplung dienenden Elemente in derartige kinematische Verbindung, dass das Schalten der Gesehwindigkeitsstufen und das Ein-und Auskuppeln mittels eines einzigen Hebels durchgeführt werden kann. Durch diese Schaltvorricirtung ist jedwede Fehlschaltung ausgeschlossen.
Dieser angeführte Vorteil wird dadurch erzielt, dass gemäss der Erfindung eine Schiz'elf vorgesehen ist, welche mit Gängen versehen ist, die auf einem Teil ihres Verlaufes die Steigung Null aufweisen, welche Schnecke mit Hilfe eines entsprechenden Schneckenrades und einer Noekellvor- richtung, die mit der Schnecke fest verbunden ist, im Hintereinander die Auskupplung, die Getriebeschaltung und die Einkupplung besorgt, wobei sich während des Kuppelns die Getriebeschaltung sperrt und der schaltende Hebel die Geschwindigkeit nicht im Vor und Zurück steigert, sondern in einer Scharf- richtung die Geschwindigkeit stets vergrössert und in der andern stets vermindert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt nach Linie I-I der Fig. 2. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Schaltvorrichtung bei abgenommenem Gehäuseoberteil und ein Mittelschnitt durch die Getriebetrommel. Die Fig. 3 und 4 stellen Schnitte nach den Linien 111-111 bzw. IV-IV der Fig. 1 dar.
Die Fig. 5 zeigt die fertige Schnecke in Ansicht. Fig. 6 eine Spindel, deren Gang die Steigung Null hat, Fig. 7 eine Schnecke mit der Ganghöhe h, die um ein gewisses Mass kleiner ist als die Ganghöhe/ < ' der Spindel nach Fig. 5 ; Fig. 8 zeigt die Zusammensetzung der Schnecke aus den vier Vierteln, die abwechselnd die Gangentfernung A und A'besitzen. Fig. 9 ist ein Schnitt durch einen Zahn des dazugehörigen Schneckenrades.
In Fig. 1 ist mit 1 der Gehäuseoberteil und mit 2 der untere Teil des Gehäuses bezeichnet. Im Gehäuseunterteil ist die verschiebliche, mit dem Motor auf Drehung verbundene treibende Welle 3 gelagert, die über eine Kupplung 4 mit'Vorgelegewellen 5 verbunden werden kann. Die Vorgelegewellen sind in einer drehbaren Trommel 6 so gelagert, dass ihre Mittelaehsen auf dem Umfang eines zur Getriebewelle 7 konzentrischen Kreises gleichmässig verteilt sind. Die Getriebewelle 7 ist sowohl in beiden
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Auf der Getriebewelle 7 sitzen im Inneren der Trommel 6 Getrieberäder 11 bis 15 verschiedenen Durchmessers, die mit auf den Vorgelegewellen 5 sitzenden Zahnrädern 16 bis 19 und : 21 (Fig. 3) kämmen.
Jede der Wellen 5 besitzt an ihrem aus der Trommel 6 ragenden Ende eine Kupplungshälfte 4', die mit der Kupplungshälfte 4"der treibenden Welle 3 wahlweise verbunden wird.
Die Trommel 6 ist an einer Stirnfläche mit der Schneckenradwelle 23 fest verbunden. Die Schneckenradwelle 23 ist sowohl in der Zwischenwand 24 des Gehäuses als auch in der Aussenwand der Gehäusehälften 1, 2 gelagert. Das auf der Welle 23 sitzende Sehneckenrad 25 wirkt mit einer Schnecke 26 zusammen, die mit Gängen versehen ist, die auf einem Teil ihres Umfanges die Steigung Null aufweisen. Die Schnecke 26 ist auf l'iner Welle 27 befestigt, die noch Antriebsritzel 28 und Nockenscheiben 29 trägt. Jede der Nockenscheiben 29 besitzt zwei Nocken 30, die mittels der zweiarmigen Hebel 31 über Lenker 32 und ein Verbindungsstück 33 auf die Welle 3 einwirken.
Die auf der Achse 44
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gelagerten zweiarmigen Hebel 31 besitzen Ausnehmungen 35, in welche die Nocken 30 in bestimmten Stellungen (Fig. 1) einspringen und eine Sicherung der Verbindung zwischen Antriebswelle 3 und Vorgelege bilden. Der Antrieb sowohl des Schneckengetriebes M, 26 als auch der Kupplungseinrichtung erfolgt durch an sich bekannte Schalthebel 37, die an ihrem in der Trommel liegenden Ende mit Zahnbögen 38 versehen sind, die in die Ritzel 28 eingreifen. Der Schalthebel kann in bekannter Weise gegen Verstellung in der eingekuppelten Stellung gesichert sein.
In Fig. 2 ist wieder mit 2 der Gehäuseunterteil bezeichnet, 6 ist die Trommel, 11 bis 15 bezeichnen die auf der Welle 7 sitzenden Getrieberäder, 24 ist die den Gehäuseinnenraum trennende Wand. Mit der Trommel 6 ist die Welle 23 verbunden. Auf der Welle 27 sind symmetrisch zur Schnecke 26 die Ritzel 28 und die Nockenscheiben 29 angeordnet. Die Noeken 30 auf den Nockenscheiben29 betätigen die zweiarmigen Hebel 31, die vermittels des Lenkers 32 und des Zwischenstückes 33 die Welle 3 verschieben und die Kupplung 4 aus-und einrücken. Auf dem Verbindungsstück 33 sind Bolzen 40 befestigt, die durch den Gehäuseunterteil 2 hindurchragen, wobei durch den Druck von Federn 41 die Kupplung 4 während des Drehens der Trommel 6 ausgerückt wird.
In Fig. 2 ist'die Schnecke 26 in einer Stellung gezeichnet, in welcher die im oberen und unteren Viertel der Schnecke befindlichen Gänge die Steigung Null aufweisen. Die dazwischenliegenden Viertel der Schnecke weisen Gänge mit zum Schneckenrad 25 passender Steigung auf. Die Gänge der Schnecke sind an ihren Übergangsstellen abgerundet.
Fig. 3 zeigt in-einem Schnitt nach Linie ici-111 der Fig. l die Gehäusehälften 6 der Trommel.
Im Mittel dieser Trommel befindet sich die Getriebewelle 7. Die Vorgelegewellen 5 sind auf dem Umfang eines zur Getriebewelle konzentrischen Kreises gleichmässig verteilt. Beim gezeichneten Getriebe sind vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang vorgesehen. Die Durchmesser der Getrieberäder sind so
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der Achse 7 bis zu dem durch die Vorgelegewellen gelegten Kreis ausmachen. Beim Rückwärtsgang treibt ein Ritzel 20 über ein Zwischenrad 21 das Getrieberad 12 auf der Welle 7.
In Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1 dargestellt und zeigt wieder die Gehäusehälften 1, 2 mit der im Gehäuseoberteil 7 gelegenen Welle 27 und dem Gehäuseunterteil 2 gelagerten Achse 44. 3 ist die angetriebene Welle mit dem darauf angebrachten Zwischenstück 33 und den Bolzen 40, die mittels Lenkern 32 mit dem Hebel 31 in Verbindung stehen. In dieser Figur ist auch die symmetrische Anordnung der Ritzel 28 mit den Schalthebeln 37, den Nockenscheiben 29 und den Steuernocken 30 ersichtlich.
Das Schneekenrad 25 befindet sich in einem Gang der Schnecke 26 mit der Steigung Null.
Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist folgende : Durch die Betätigung des Schalthebels 37 wird einerseits über die Zahnbogen 38, Ritzel 28, die Schnecke 26, Schneckenrad 25 und über die Welle 23 die Trommel 6 in Drehung versetzt, anderseits werden über die Welle 27 die Nockenscheibe 29 mit den Nocken 30 gedreht und über die Hebel 31, Lenker 32 und Verbindungsstück 33 die Welle 8 und mit ihr die Kupplung 4 verschoben.
Um von einem Gang auf den nächsten zu schalten, gestattet das Getriebe die Einhaltung folgender Vorgänge :
Durch Betätigung des Schalthebels 37 werden die Nocken 30 aus ihren in den Hebeln 31 vorgesehenen Rasten 35 ausgeschwenkt, die Federn 41 bewirken ein Zurückbleiben der Welle 3, wobei gleichzeitig die Kupplung 4 entkuppelt wird. Während dieser Zeit wird das Schneckenrad 25 nicht in Drehung versetzt, da, wie aus den Fig. l, 2 und 4 zu ersehen ist, die Steigung der Schnecke auf diesem Teil Null ist. Nach Lösen der Kupplung 4 wird das Weiterdrehen der Schnecke nunmehr das Schneckenrad 25 und damit die Trommel 6 in Drehung versetzen.
Die Übersetzung zwischen Schneckenrad 25 und Schnecke 26 ist so bemessen, dass einer Drehung der Sehnecke 26 um 180 eine Drehung der Trommel 6um 72 , d. i. dem Abstande von einer Vorgelegewelle zur ändern, entspricht. Nach Beendigung dieser Drehung befindet sieh die Kupplungshälfte 4'des gewünschten Ganges gegenüber der Kupplung5hälfte 4". Eine Weiterdrehung des Schalthebels 37 bewirkt durch die Nocken 30 ein Einschalten der Kupplung 4 und gleichzeitiges Feststellen in den Rasten 35.
Dieser Sehaltvorgang lässt sich beliebig rasch wiederholen, so dass beispielsweise auch praktisch mit dem zweiten Gang angefahren werden kann, um eventuell mittelbar auf die vierte Geschwindigkeitsstufe übergehen zu können.
Die Herstellung der Schnecke und der Zähne des Schneckenrades geht wie folgt vor sich :
Zuerst wird eine ganz gewöhnliche Schnecke geschnitten (Fig. 7) und eine Spindel (Fig. 6), deren Gänge die Steigung Null haben. Die. Ganghöhe h der Schnecke auf der Fig. 7 ist kleiner als die
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abstand nach der Schnittebene I der Fig. 3 gleich ist der Ganghöhe h'der Fig. 6.
Aus der Schnecke auf der Fig. 7 werden zwei Viertel 8 und 4 nach den Ebenen 1 und 111 herausgeschnitten ; aus der Spindel auf der Fig. 6 die beiden Viertel 1 und 2 nach den Ebenen 7 und V. Auf diese Weise erhält man zwei Viertel 1 und 2 mit der Steigung Null und zwei Viertel 3 und 4 mit einer entsprechenden Schrägsteigung. Diese Viertel werden nun auf Grat ineinandergeschoben in der Reihenfolge 7-3-2-4 (Fig. 8), derart, dass die Gänge aller Viertel genau aneinanderstossen (Fig. 5). Dies
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sind, dass der Gangabstand an der Schnittstelle genau übereinstimmt mit der Ganghöhe t'der Spindel auf der Fig. 6.
Die Viertel 1, 3, 2 und 4 müssen in dieser Lage zueinander genau festgehalten werden (verkeilt oder verschraubt).
Zu dieser Halbschnecke gehört ein Schneckenrad mit ganz besonderen Zähnen. Auf der Fig. 5 ist die Achse dieses Schneckenrades mit 11-il bezeichnet, die Ebenen seiner Grund-und Deckflächen mit Ill ; mit z zwei Zähne des Schneckenrades.
Die Herstellung der Zähne :
Sie werden zuerst ganz gewöhnlich für die Ganghöhe der Spindel auf der Fig. 6 geschnitten auf der Fig. 6). Entsprechend dem Steigungswinkel der Gänge auf der Fig. 7 und entsprechend der Höhe dieser Gänge werden zwei Ecken jedes Zahnes abgeschrägt, so dass sich am Schlusse die Zähne s der Fig. 5 ergeben. Jeder Zahn ist im vorliegenden Falle ein Pyramidenstumpf mit sechsseitiger Grund-und Deckfläehe. Je zwei Seiten dieser Flächen sind gleichlaufend (parallel). Ein Seitenpaar läuft gleich mit der Steigungsrichtung der Schräggänge, ein Paar mit der Steigung Null und das letzte mit den Ebenen 777 der Grund- und Deckflächen des Schneckenrades.
In Fig. 5 ist der Querschnitt der in die Schnecke eingreifenden Zähne durch Schraffierung hervorgehoben.
In Fig. 9 ist dieser Querschnitt deutlicher dargestellt. Aus diesem Querschnitt ist ersichtlich, dass die Zähne, im Falle sie sieh in den Schraubengängen mit der Steigung Null bewegen, längs der
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diese Zähne jedoch in Eingriff mit den unter einem gewissen Steigungswinkel verlaufenden Gängen. der von Null abweicht, befinden, liegen sie mit der Seitenfläche 1, 6, 12, 7 und der Seitenfläche 3, 9, 10. d an den Flanken dieser Gänge an. Dabei bildet jeder Zahn einen Pyramidenstumpf mit sechsseitigen Grund-und Deckfläche.
Die an der Wurzel des Zahnes befindliche Grundfläche ist die in Fig. 9 ersichtliche Fläche 7, 2,3, 4,5, 6, die die Krone des Pyramidenstumpfes abschliessende Deckfläche ist die Fläche 7, 8, 9, 10, 11, 12.
Beim Übergang des Zahnes von einem Schraubengang der dargestellten Steigung zu einem Gang mit der Steigung Null entsteht keinerlei"toter Gang", da die Führung des Zahnes in den Schraubengängen von den beiden Seitenflächen 1, 7, 12, 6 und 9, J, 4, 10 des Pyramidenstumpfes besorgt wird und unmittelbar darauffolgend beim Übergang des Zahnes in den Gängen mit der Steigung Null von den Flächen 2, 8, 9, 3 und 6, 12, 11, 5 übernommen wird. Es ist also bei den beiden aufeinanderfolgenden Steigungen genauer Eingriff an diesen genannten Flächen vorhanden. Dabei entsprechen die Flächen 1, 7, 12, 6und 3, 9, 10, 4 der einen Schnecke mit der schrägen Steigung, die Flächen 6, 12. 11, 5 und 8, 2,3, 9 der Schnecke mit der Steigung Null.
Es sind also auf einem und demselben Zahn zwei Flächenpaare vorhanden, die abwechselnd aufeinanderfolgend verschiedenen Steigungen entsprechen.
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass in der fertigen Schnecke je zwei Viertel mit der Steigung Null und je zwei Viertel mit einer Steigung von ungefähr 12-18 einander gegenüberstehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltwerk für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnecke (26) vorgesehen ist, welche mit Gängen (46) versehen ist, die auf einem Teil ihres Verlaufes die Steigung Null aufweisen, welche Schnecke mit Hilfe eines entsprechenden Schneckenrades und einer Nockenvorrichtung, die mit der Schnecke fest verbunden ist, im Hintereinander die Auskupplung, die Getriebeschaltung und die Einkupplung besorgt, wobei sich während des Kuppelns die Getriebeschaltung sperrt und der schaltende Hebel die Geschwindigkeit nicht im Vor und Zurück steigert, sondern in einer Schaltrichtung die Geschwindigkeit stets vergrössert und in der andern stets vermindert.