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Zahnradwechselgetriebe.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf jene Zahnradwechselgetriebe, die ein möglichst stossfreies und geräuschloses Ein- und Umschalten der Geschwindigkeiten bei automobilen Fahrzeugen durch in die Kraftübertragung zwischen Motorkupplung und Kardangetriebe eingeschaltete elastische Elemente bezwecken.
Gemäss der Erfindung wird dies auf eine ebenso einfache als verlässliche Weise dadurch erreicht, dass die in die mechanische Kraftübertragung von der ausrückbaren Motorkupplung zum Kardangetriebe eingebauten elastischen Elemente in engen Grenzen eine Verdrehung der auf ihren Wellen unverschiebbar gelagerten Getrieberäder zulassen, derart, dass selbst im Stillstande des Wagens auch nach dem Einrücken der vorher a lsgerückt gewesenen Motorkupplung eine Relativverdrehung der in Eingriff zu bringenden Zahnräder gegeneinander stattfinden kann. Dadurch wird auch erreicht, dass das Einschieben der Schalträder während der Fahrt mit einem von der Rotationsenergie der ausgerückten Motorkupplungshälfte (bzw. von der Bewegungsenergie des Wagens) unabhängigen, beliebig klein zu haltenden Umfangswiderstand ermöglicht wird.
Die im Wechselgetriebe auftretenden Stösse sind nämlich dadurch bedingt, dass beim Ein- oder Umschalten der Geschwindigkeit im Augenblicke der ersten Zahnflankenberührung beider in Eingriff zu bringenden Räder ein Zahndruck entsteht, welcher infolge der verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten und infolge der dieser Geschwindigkeitsdifferenz entsprechenden Zu-oder Abnahme der Rotationsenergie der zu beschleunigenden bzw. zu verzögernden Massen wachgerufen wird. Die Grösse dieser den Umfangsstoss in den Zahnkränzen bedingenden Masse liegt zu weitaus überwiegendem Teil in der ausgerückten Motorkupplungshälfte, nicht nur infolge ihres relativ grossen Trägheitsradius und Gewichtes, sondern auch infolge der trotz des Ausrückens weiterwirkenden Friktion mit ihrer auf der Motorwelle sitzenden Gegenscheibe.
Durch die erfindungsgemäss angeordneten Federn, die während der Wagenfahrt gespannt sind, wird die Rotationsenergie der ausrückbaren Motorkupplungshälfte im Augenblicke ihrer Ausrückung losgelöst von den in Eingriff stehenden Schalträdern, indem sich diese durch die Wirkung der sich sofort entspannenden Federn in eine kräftefreie Lage einstellen, so dass sowohl das Ausschalten des bestehenden Zahneingriffes, wie auch das nachfolgende Einschalten eines beliebigen andern trotz verschiedener Umfangsgeschwindigkeiten der Zahnkränze mit dem Zahndruck vom Anfangswert Null beginnt, wenn die Energieänderung der Zahnräder selbst als praktisch bedeutungslos nicht in Betracht gezogen wird.
Erst nach dem Einrücken der Motorkupplung steigt der Zahndruck, jedoch nicht stossweise auf den momentanen Beschleunigungsdruck, sondern stetig durch Anspannung der eingebauten Federn, wodurch nicht nur das Schaltgetriebe, sondern auch das gesamte Gestänge des Motors, die Motorkupplung und das Kardan von den sie kritisch belastenden, durch die plötzlich einsetzenden Gesehwindigkeitsänderungen des Wagens bedingten Stössen bewahrt wird.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung durch drei Figuren beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine teils im Schnitt, teils in Ansicht gezeichnete Ausführungsform ; Fig. 2 die Stirnansicht eines federnd einstellbaren Kupplungsteiles und Fig. 3 den Längsschnitt des antreibenden Kupplungteiles mit vorgeschalteter Dämpfungsfeder.
Laut Fig. 1 ist im Kranz des Motorschwungrades 1 ein Friktionskonus ausgedreht, in den die mit Gegenkonus versehene, auf dem Ende der Motorwelle lose aufgesetzte Kupplungsscheibe 2 mittels der Druckfeder 3 eingepresst wird. Gleichzeitig ist diese Scheibe verschiebbar gelagert auf dem Nutenring 4, welcher auf der Welle 5 aufgekeilt ist. Diese tritt durch das Lager 6 in den Getriebekasten und trägt
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eine fest aufgekeilte Scheibe 7, in die das axial abgebogene Ende einer Schraubenfeder 8 eingreift, welche am andern Ende auf gleiche Weise in die Scheibe des benachbarten, auf der Welle 5 lose sitzenden Zahnrades 9 eingehängt ist. Die beiden sich berührenden Stirnflächen der Naben von 7 und 9 greifen mit je zwei diametralliegenden Klauen K (Fig. 2) ineinander.
Diese Klauen sind viel schmäler als die sie aufnehmenden Lücken L, so dass zwischen den beiden Naben eine ziemlich weitreichende relative Verdrehbarkeit möglich ist. Die in 7 und 9 eingreifenden Enden der Feder 8 haben eine solche relative Lage gegeneinander, dass bei entspannter Feder die Klauen J etwa in der Mitte der Lücken L liegen, so dass die beiden Naben nach beiden Richtungen gegeneinander relativ verdrehbar sind. In das Zahnrad 9 greift das Rad 10 ein, das auf der im -Getriebekasten parallel zu 5 gelagerten Hilfswelle 11 aufgekeilt ist.
In der Scheibe dieses Rades ist das axial abgebogene Ende einer starken Feder 12 eingehängt, deren zweites Ende durch die Scheibe des benachbarten, vil der Welle 11 lose sitzenden Zahnrades lutin die Scheibe des unmittelbar anschliessenden kleineren Rades 14 eingreift, an dessen Nabe sich die des kleinsten Zahnrades 15 reiht. Die sich berührenden Stirnflächen der Naben beider letzterwähnten Räder stehen gegenseitig in einem analogen Klaueneingriff wie die Naben von 7 und 9, wobei auch wieder die Klauen ungefähr in der Mitte der Lücken stehen, wenn die in die beiden Radscheiben eingehängte Feder 16 entspannt ist.
Die den drei lose auf der Welle 11 gelagerten Zahnrädern 13, 14, 15 zugeordneten Schalträder 1'1, 18, 19 sitzen axial verschiebbar auf einer zur Welle 5 konaxial gelagerten Nutwelle 20 und übertragen durch diese aus dem Getriebekasten austretende Welle die motorische Energie auf die als Bremstrommel ausgebildete Scheibe 21, die mit dem auf der flexiblen Welle 22 festgeklemmten Flansch 23 verschraubt ist. Diese flexible Welle dient nun zum Antrieb der Kardanachse bzw. des Kardangetriebes selbst.
Um die eigenartige Wirkung dieser Anordnung zu erkennen, betrachte man zunächst den Wagen im Ruhezustand, ebenso den Motor und denke sich die Welle 5 unbeweglich, wie dies nach dem Einrücken der Motorkupplung der Fall ist, wobei vorher sämtliche Federn : 8, 12, 16 und 22 Gelegenheit hatten sich zu entspannen. Die Nabenklauen K von 7 und 9 stehen ungefähr auf Lückenmitte, ebenso wie die
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Null verdrehbar, wobei der. Widerstand im Augenblick des Klauenanschlages durch passende Wahl der Feder 8 bzw. 16 genügend klein gehalten werden kann. In diesem kräftefreien Zustande kann leicht jede Geschwindigkeitsstufe, z. B. 13/1'1 eingeschaltet werden.
Rückt man nun die Motorkupplung ein, so wird zunächst die Feder 8 angespannt bis zum Anschlag der Nabenklauen von y und. 9, in welchem Augenblick die Bewegung auf das unbelastete Zahnrad-M übertragen wird. Die Belastung dieses Rades erfolgt erst durch das Anspannen der Feder 12 infolge des durch den Widerstand der Wagenbewegung bedingten Umfangswiderstand der eingeschalteten Zahnräder /- ! ?'. Diese Feder 12 hat daher einen stossdämpfenden Einfluss und überträgt je nach ihrer Bemessung entweder die gesamte motorische Energie auf das Rad 13, oder aber, falls dieses durch eine Anschlagkupplul1g mit dem Rad 10 verbunden wäre, wie das Rad 9 mit 7 und das Rad 15 mit 14, nur einen Teil dieser Energie, während der Rest durch den Klauendruek übertragen wird.
Der diesen Druck. einleitende Stoss wird abermals gedämpft durch die Federwirkung der flexiblen Welle 22, an deren Stelle naturgemäss jede andere nachgiebige Kupplung treten kann.
Die auf der Welle 11 gelagerten Zahnräder haben um so grössere Zahndrücke zu übertragen, also
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einer Verzahnung in die andere um so leichter erfolgen kann, je kleiner die zur relativen Zahnkranzverdrehung erforderliche Kraft ist, dagegen aber für das rasche Einstellen der Zahnräder in die kräftefreie
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15/19) nicht in gleichem Masse stossfrei wäre, wie bei der Schaltung höherer Geschwindigkeiten. Um auch das Räderpaar 15/19 trotz seiner grossen Zahnteilung leicht in Eingriff zu bringen, ist das Rad 15 mit dem vorgelagerten Rad 14 durch die lose, schon mehrfach erwähnte Klauenkupplung und der Einstell-
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Die zwischen Wechselgetriebe und Kardan angeordnete Dämpfungsfeder 22 kann auch ersetzt sein durch eine solche, die unmittelbar vor der Einstellfeder 8 angeordnet sein kann, wie in Fig. 3 ersichtlich ist : In diesem Falle ist vor der jetzt lose auf der Welle 5 gelagerten Scheibe 7 a eine Scheibe 24 aufgekeilt, die mit ersterer durch eine die gesamte Motorenergie übertragende Schraubenfeder 25 verbunden ist.
Diese Feder wirkt ebenso stossdämpfend wie die Feder 22, auch bei der Schaltung der direkten Geschwindigkeit durch Axialverschiebung des Rades 17 gegen das Rad 9, wobei'die in der Zeichnung ersichtliche Klauenkupplung in Aktion tritt.
Welche Anordnung und welche Zahl von Federn zur Erzielung der gunstigsten Wirkung in Betracht käme, dies wäre naturgemäss von Fall zu Fall zu entscheiden. In manchen Fällen, wo man auf die vollkommene Lautlosigkeit der Geschwindigkeitsschaltung keinen besonderen Wert legt bzw. wo man einigermassen mit der Achtsamkeit des Wagenführers rechnen kann, könnte wohl auch mit der Verwendung einer einzigen Feder das Auslangen gefunden werden.