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Geschwilldigkeitswechselgetriebe, insbesondere für : Motorwagen.
Die bisher bekannten Gesehwindigkeitswechselgetriebe zeigen im Betrieb verschiedene Übelstände
Bei den Schubgetrieben mit Stirnrädern ist infolge des Ein- und Ausrückens von bewegten Zahnrädern eine starke Abnutzung des Getriebes unvermeidlich. Es müssen deshalb die Zahnräder gehärtet werden, was eine kostspielige Herstellung bedingt. Eine weitere Folge der Schaltung von bewegten Zahnrädern sind die auftretenden Geräusche, die sich insbesondere bei Personenfahrzeugen unangenehm bemerkbar machen. Überdies ist die Schaltung so eingerichtet, dass für das Einstellen der einzelnen Stufen der nur von Hand bewegliche Stellhebel durch eine verwickelte Einrichtung zur Erzielung von Vor- und Rück- wärt-, sowie von seitlichen Verschiebungen betätigt werden muss.
Bei Umlaufgetrieben ist es bisher nicht gelungen, diese für höhere Leistungen brauchbar zu machen, da die Festhaltung der einzelnen Zahnkränze schwierig ist. Auch muss man sich bei höherstufigen Getrieben mit der Handschaltung begnügen, da es bis nun an einer geeigneten Konstruktion fehlt, die die Fussschaltung für ein vierstufiges Getriebe ermöglicht.
Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswcchselgetriebe für vier Gesehwindigkeitsstufen und einem Rückwärtsgang nach Art der Umlaufgetriebe, insbesondere für Motorwagen, bei dem diese Übelstände vermieden sind. Zu diesem Zwecke sind an dem Gehäuse Schraubenflächen angebracht, auf welche mit Konussen zusammenwirkende Hohlkonusse arbeiten, deren Bremswirkung durch einen schwachen Druck einer Feder, welche durch Betätigung eines Hand-oder vorteilhaft eines Fusshebels zur Wirkung gelangt, eingeleitet und dadurch verstärkt wird, dass an den Schraubenflächen eine vom Antrieb herrührende Axialkraft auftritt, die den Anpressungsdruck bis zum Festhalten des betreffenden Konus und damit eines Zahnkranzes vergrössert. Die Zahnräder sind dabei in ständigem Eingriff.
Die Schaltung ist so ausgebildet, dass durch seitliches Verschieben des Fuss-oder Handhebels in beliebiger
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In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 im Schnitt ein Ausführungsbeispiel des Wechselgetriebes. Fig. 2 gibt eine besondere Schraubenflächenanordnung für eine bestimmte Geschwindigkeitsstufe wieder.
Die Fig. 3,4 und 5 stellen die Einrichtung für das Verschieben der Hohlkonusse dar. Die Fig. 6 und 7 versinnlichen die Anordnung der inneren Schaltung. Die Fig. 8-10 und 16 zeigen Einzelteile dieser Anordnung. Fig. 11 ist eine Darstellung der äusseren Schaltung, während die Fig. 12-vom Getriebe-
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lichen. Fig. 14 zeigt ein Stück der äusseren Schaltung bei der Normallage des Fusshebels und Fig. 15 einen Einzelteil.
Das in den Fig. 1-5 dargestellte Getriebe ist ein vierstufiges Umlaufgetriebe mit Leer-und Rück- wärtsgang, bei welchem eine Anzahl von Planetenrädern um zwei Wellen, welche dieselbe Achse haben, kreisen. 1 ist normaler Weise die treibende, 11 die angetriebene Welle ; der Antrieb wird durch die Zahnräder 1 und 2 vermittelt. Um die Achse der beiden Wellen drehbar gelagert ist das mit Rippen versehene Gehäuse 3, in dessen Inneren sich um Hohlachse 9 drehbare und miteinander verbundene Zahnräder 4,
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und 42 verbunden sind. Auf der Hülse des Zahnrades 10 ist längs Schraubenflächen 13 ein Konus 44 beweglich, welcher in einen Hohlkonus 43 eingepresst werden kann, der am Gehäuse 3 vorgesehen ist.
In Fig. 2 sind die Schraubenflächen 13 in aufgerollter Lage dargestellt, u. zw. sind die Teile 13b mit der
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Hülse des Zahnrades 10, die Teile 13a. mit der Hülse des Konus 44 verbunden. Den Konussen 40-43 entsprechend sind an der Gehäusewand 14, längs Schraubenflächen 50-53 mittels Rollen 180-18. 3
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spondierende Schraubenflächen treten.
Durch Ausübung eines geringen Druckes kann einer der Hohlkonusse 60-63 an cinen der Konusse 40-43 angrepresst werden. Das Verschieben der Hohlkonusse, d. h. das Festhalten oder Freigeben der Konusse wild durch mit Rollen 70-73 versehene Hebel 80-83 bewirkt, wobei die Rollen 70-73 auf Gleitflächen 90-9 wirken. Eme der Rollen 70-73 drückt einen der Hohlkonusse 60-63 unter dem Einfluss einer der Federn 150-153 gegen einen der Konusse 40-43 und leitet so das Fe, tlwltrn dieses Konusses ein oder sie drückt auf eine der Gleitflächen 90-93 und dreht den betreffenden Hohlkonus aus der bezüglichen Schraubenfläche 50-53 heraus, wobei der Hohlkonus gleichzeitig zurückgeschoben wird und den entsprechenden Konus freigibt.
Die Hebel 80-84 werden durch Hebel 100-104. mit denen sie gemeinsam auf je einer der Wellen 110-114 sitzen, betätigt ; der Hebel 84 wirkt dabei
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wirken von Rollen 120-124 mit Gleitkurven 130-134 bewirkt.
Wird einer der Hohlkonusse, beispielsweise der Hohlkonus 61 an den Konus 41, der sich bei angetriebener Welle mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht, angepresst, so wird durch die auftretend" Anfangsreibung der Hohlkonus 61 mit seinen Rollen 181 an die mit dem Gehäuse 14 fest verbundenen Schraubenflächenteile 51 gedrückt, wobei an diesen eine axiale Kraft auftritt, die eine Verstärkung des axialen Anpressungsdmokes und eine Vergrösserung der Reibung bis zum Festhalten des Konus 11 im Gehäuse 14 herbeiführt. Durch den Konus 41 wird auch das Zahnrad 10 festgehalten. Dem Antrieb vom Zahnrad 1 folgend, muss sich das Zahnrad d auf dem festgehaltenen Zahnrad 10 in dem der treibenden Welle entgegengesetzten Drehsinn abrollen.
Gleichzeitig erhält das Zahnrad 2 und somit die Welle II durch das Zahnrad 5 einen Antrieb im Drehsinne der Welle I. Je nach dem Verhältnis der arbeitenden Zahnräder zueinander und der Geschwindigkeit, mit der das Gehäuse 3 entgegengesetzt zur Welle I umläuft, wird das Zahnrad 2 (Welle II) mehr oder weniger schnell im Sinne der Welle I oder auch ent- gegengesetzt zu dieser Welle I (Rückwärtsgang) angetrieben. Wenn alle Konusse frei sind, so wird jener Teil nicht bewegt werden, der im Verhältnis zu den an ihm auftretenden Kräften den grössten Widernd
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Widerstand auf, es wird daher die Achse 9 kreisen und die übrigen Teile die ihnen zukommenden Relativ- bewegungen ausführen ; das Getriebe ist in Leerlaufstellung, d. h. die Welle II erhält keinen Antrieb.
Wird der Konus 41 festgehalten, so wird sich die Welle II infolge der geschilderten Relativbewegungen mit verminderter Geschwindigkeit (erste Geschwindigkeit) umdrehen. Wird der Konus 42 durch den Hohlkonus 62 festgehalten, so erhält die Welle II infolge der geänderten Übersetzungsverhältnisse die "zweite Geschwindigkeit".
Durch Festhalten des Konus wird auch das mit ihm verbundene Gehäuse. ? und die Achsen 9 festgehalten, die Zahnräder 5 und 6 wirken dann wie ein einfaches Vorgelege und die Welle II erhält die #dritte Geschwindigkeit". Werden durch den Konus 44 das Zahnrad 10 und das Gehäuse 3 miteinander verbunden, so können sich die auf den Achsen 9 sitzenden Zahnräder nicht mehr um ihre Achsen drehen und es sind dann die Zahnräder 1 und 2 und somit auch die Wellen 7 und 77 miteinander gekuppelt. Das Gehäuse 3 und die Welle II drehen sich mit der Geschwindigkeit der Welle I, der #vierten Geschwindigkeit".
Durch Festhalten des Konus 40 und damit des Zahnrades 11 durch den Hohlkonus 60 wird der #Rückwärtsgang" eingeschaltet : die Welle II dreht sich mit geringer Umlaufszahl im entgegengesetzten Sinne wie Welle I. Bei Einschaltung einer bestimmten Geschwindigkeitsstufe wird immer nur der entsprechende Konus festgehalten, während sich die andern mit verschiedenen Geschwindigkeiten mitdrehen.
Die innere Schaltung nach den Fig. 6-10 ist in dieser Form hauptsäcMieh filr die Verwindung beim Automobil gedacht, wobei die in Fig. 6 und 7 wiedergegebene Stellung der Hebel dem Leerlauf des Getriebes entspricht. Die mit Gleitkurven 130-134 versehenen Hebel 140-44 schwingen um eine am Gehäuse befestigte Hohlachse 1, 5, in deren Innerem eine Welle 16 mit Nase 17 drehbar und verschiebbar angeordnet ist. Die Ware 17 greift jeweils durch einen Schlitz 18 der Hohlachse in eine entsprechende Nut der Hebel 140-144, welche somit von der Welle 16 betätigt werden können.
Die Welle 16 ist seitlich derart verschiebbar, dass sie mit jedem der Hebel 140-144 in Eingriff gebracht werden kann.
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Diese verschiebt sich gleichzeitig mit der Welle 16 und gibt durch ihre Ausnehmung 20 nur jenen der Hebel 140-144 frei, in welchen die Nase 17 der Welle 16 eingreift. Bei Leerlauf greift die 17 in die dem Schlitz 18 entsprechende Ausnehmung des Teiles, 39, ohne dass einer der Heb 740-747 betätigt wird. Die auf den Hebeln 100-104 eingezeichneten Pfeile geben den Sinn an, in welchem sie beim Einschalten von den Federn 150-154 gedreht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der äusseren Schaltung mittels Fusshebel ist in den Fig. 11,12, 13, 14 und 15 dargestellt. Der Fusshebel 21 sitzt mit seinem Arm 24 fest auf der Welle 16, welche mit einer schrauben-
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förmigen Nut 22 und der Nase 17 (Fig. 9) versehen ist. In die Nut 22 greift der Ansatz 23a des Kurvenhebels 23 (Fig. 11 und 15) ein, welcher auf der Welle 16 aufgeschoben und in seiner seitlichen Lage durch den Ansatz 37b des Teiles 37 und das Getriebegehäuse fixiert ist.
Die schraubenförmige Ausbildung der Nut 22 gestattet dem Hebel 23, in Ruhe zu bleiben, insolange fdch der Arm 24 des Fusshebels 22 längs eines Schraubenstückes 25 (durch das obere Schraubenstück 49 oder durch das untere 33 vermittels des Teiles 32 geführt) bewegt, weil dann der Ansatz 23a seinerseits in der Nut 22 gleitet. Bei jeder anderen Bewegung des Hebels 21, welche von dieser Schraubenbahn abweicht, wird der Webel 23 durch die Welle 16 vermittels der Nut 22 und des Ansatzes 23a, mitgenommen. Führt also der Hebel 21 eine durch eine der Kammlücken 160-165 erzwungene Bewegung aus, so macht der Webel 23 diese Bewegung mit.
Dies geschieht dann, wenn sich das Führungsstück 31 in einer der Kammlücken 160-165 befindet,
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Kammzähne 170-175 aufgeschoben ist und der Fusshebel, dem Zug einer Feder oder dem Druck des
Fusses nachgebend, eine aufwärts-bzw. abwärtsschwingende Bewegung ausführt.
Das Einschalten eines bestimmten Ganges, z. B. des zweiten Ganges, geschieht auf folgende Art :
Das Getriebe befinde sich in Leerlaufstellung, d. h. alle Konusse 40-44 sind, wie schon eingangs erwähnt, freibeweglich und die innere Schaltung befindet sich in der in Fig. 6 und 7 angegebenen Stellung. Der 'Fusshebel 21, 24 befindet sich in der in Fig. 14 wiedergegebenen Lage, in welcher er durch eine Feder gehalten wird. Der mit dem Arm 24 verbundene Hebel 34 (Fig. 11) ist auf dem Kammzahn 175 des
Teiles 37 (Fig. 13) aufgeschoben. Der Teil 37, welcher die Zähne 170-175 trägt, ist am Getriebegehäuse befestigt und besitzt ein Führungslager 37a für die Welle 16 und einen Ansatz 37D, der den Hebel 23 seitlich fixiert.
Der Fusshebel 21 kann also in dieser Stellung nur eine schwingende Bewegung nach abwärts ausführen, da er seitlich durch den Kammzahn 175 und den Hebel 34 geführt ist. Die Nase 17 der Welle 16 befindet sich hiebei in der Ausnehmung 18 des Teiles 39 (Fig. 10). Durch einen Druck auf das Pedal 29 schwingt der Hebel 21, 24 nach abwärts, bis er mit dem Hebelarm 24 auf dem oberen Schraubenflächenstück 49 des Teiles 25 aufliegt, wobei sich gleichzeitig der Hebel 30 mit seinem Teil 32 in die untere Schraubenfläche 33 des Teiles 25 einhakt und der federnde Knopf 28 in die dem Zahn 175 und der Kammlücke 165 entsprechende Kerbe 195 des Schraubenkörpers 25 zu liegen kommt.
Da sich beim Schwingen des Hebels 24 die Welle 16 mitdreht, dreht sich auch der Hebel 23 vermittels der Nut 22 und des Ansatzes 23a i und löst durch die Hebel 26 und 27 die Kupplung zum Motor. In dieser Stellung ist der Hebel 34 bereits ausser Eingriff mit dem Zahn 175, so dass der Fusshebel 21, 24 nunmehr seitlich verschiebbar ist. Der durch den Fuss ausgeübte Druck ruft an der oberen Schraubenfläche 49 eine horizon- tale (axiale) Komponente hervor, unter deren Einwirkung sich nun die Welle 16 und der Hebel 24 längs der Schraubenfläche in axialer Richtung verschieben, während der Hebel 23 in Ruhe verbleibt, indem
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steht.
Jetzt, da der Knopf 28 in die der zweiten Geschwindigkeit entsprechende Kerbe 192 eingesprungen ist, wird der Fussdruck auf den aufgebogenen Teil des Pedales 29 verlegt. Dadurch gelangt das Führungs-
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aushakt. Der Hebel 24 ist jetzt seitlich nicht mehr verschiebbar. Da sich mit dem Hebel 24 auch die Welle 16 verschoben hat, ist die Nase 17 in die Ausnehmung 142a des Hebels 142 (Fig. 16) zu liegen gekommen. Die Ausnehmungen. 140a-14-la der Hebel 140-144 bilden in ihrer Gesamtheit auch eine schraubenförmige Nut - ähnlich der Nut 22 der Welle-M-in welcher sich die Nase 17 verschiebt.
Die Sicherungsstange 19 wurde dabei durch ihren Bund 36 und dem mit dem Hebel 24 verbundenen Teil 35 ebenfalls, wie die Welle 16, seitlich verschoben und gibt durch ihre Ausnehmung 20 den Kurvenhebel 142, welcher zum Schalten der zweiten Geschwindigkeit dient, frei. Wird nun der Fussdruck auf das Pedal 29 vermindert, so bewegt sich der Hebel 24 unter dem Zug der bereits erwähnten Feder nach aufwärts. Dabei dreht sich die Welle 16 und mit ihr vermittels der Nase 17 und der Ausnehmung 142a der Hebel 142, ferner vermittels der Nut 22 und des Ansatzes 23a ; der Kurvenhebel 2J (Fig. 15), während sich der Hebel 34 auf den Zahn 172 aufschiebt.
Durch Drehung des Hebels 142 werden die Hebel 102 und 82 freigegeben und letzterer verschiebt unter der Einwirkung der Feder 152 den Konus 62 mittels des schon beschriebenen Übertragungsmechanismus und erzeugt so die notwendige Anfangsreibung.
Somit erscheint die zweite Geschwindigkeit eingeschaltet. Das Spiel des inneren und äusseren Schaltungsmechanismus ist so aufeinander abgestimmt, das während der ersten Hälfte der Drehung des Fusshebels 24 (Welle 16) die entsprechende Geschwindigkeit in der eben gechildert"n Were ge-chaltet wird und während der zweiten Hälfte der Hebel 2-3 durch die Hebel 26 und 27 die Kupplung wieder einrückt, so dass Einrücken der Gesehwindigkeit und der Kupplung zwei zeitlich getrennte Vorgänge sind.
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Das Schalten von der zweiten Geschwindigkeit auf Leerlauf geschieht in folgender Weise : Der
Hebel 21 wird durch den Fuss niedergedrückt, bis der Hebelarm 24 wieder auf der oberen Schrauben- fläehe 49 des Teiles 25 aufliegt. Dadurch ist vermittels der Hebel 23, 26 und 27 die Kupplung gelöst und anschliessend daran durch den Kurvenhebel142 und die Hebel 102 und 82 der Hohlkonus 62 zurück- geholt, d. h. der zweite Gang ausgeschaltet worden. Der Hebel 34 ist wieder ausser Eingriff mit dem
Zahn 172, der Teil 32 ist in die untere Schraubenfäehe 33 eingehakt und der Knopf 28 liegt in der, der
Kammlücke 162 entsprechenden Kerbe 192.
Der Fussdruek auf das Pedal 29 wird nun vermindert, so dass die Zugkraft der Feder, welche den Hebel 24 im Pfei1sinne zu drehen sucht (Fig. 11), zur Geltung kommt. Es entsteht daher an der unteren Schraubenfläche 33 eine horizontale (axiale) Komponente, welche den Fusshebel 21, 24 gegen die Leerlaufstellung verschiebt. In dieser Stellung, welche durch Einschnappen des Knopfes 28 in die entsprechende Kerbe 195 gekennzeichnet ist, wird wieder der aufgebogene Teil des Pedales 29 durch den Fuss niedergedrückt. Es spielt sich nun ein analoger Vorgang wie beim Schalten des zweiten Ganges ab. Der Teil . 2 hakt sieh aus der Schraubenfläche 33 aus und der Führungsteil 31 verschiebt sich in die Kammlücke 165, wodurch die seitliche Lage des Hebels 21, 24 gesichert ist.
Mit dem Hebel 21, 24 verschiebt sich auch die Welle 16 und die Sicherungsstange 19, so dass sich die Nase 17 wieder in der Ausnehmung 18 des Teiles 39 befindet und alle Hebel JO-I44 durch
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wird dieerste, dritte, vierte Geschwindigkeit oder der Rückwärtsgang geschaltet, je nach der Kerbe 190-195, bei welcher die seitliche Fixierung des Hebels 21, 24 durch Druckverlegung auf den aufgehobenen Teil des Pedales 29 und durch Einschieben des Führungsteiles 31 in eine der Kammlücken 160-165 durchgeführt wird.
Der Hebel 24 ist nur beim Umschalten zweitweise mit dem Schraubenteil 25 in Eingriff, während er in der Ruhestellung, d. h. bei eingeschalteten Gängen oder Leerlauf, wie in Fig. 14 angedeutet, stets von dem Sehraubenteil 25 gelöst ist.
Da Kupplung und Getriebe durch ein und denselben Fusshebel 21, ?, M betätigt werden, wird das Auskuppeln, ohne darauffolgendes Umschalten, herbeigeführt, indem der Hebelarm 24 nicht zur Gänze,
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treffende Gang somit eingeschaltet bleibt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Geschwindigkeitswechselgetriebe, gekennzeichnet-durch mit dem Getriebegehäuse (10 fest verbundene Schraubenflächen (50-53), welche auf mit Konussen (40-43) zusammenarbeitende Hohlkonusse (60-63) einwirken und infolge einer an ihren auftretenden, vom Antrieb herrührenden Axialkomponente eine Verstärkung des die Anfangsreibung erzeugenden axialen Anpressungsdruckes, welcher beispielsweise durch eine von Federn (150-M) hervorgerufen wird, bis zum Festhalten des betreffenden Konus herbeiführen.