Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe mit wenigstens einer hydraulisch geschalteten Reibkupplung Bei Wechselgetrieben mit einer oder meh reren hydraulisch geschalteten Reibkupplun gen besteht häufig die Schwierigkeit, dass beim Rüeksehalten unter Vollgas der Schaltzyjin- der sich nicht entsprechend dem Drehzahl anstieg des Motors schnell genug füllt. Die Füllzeiten dürfen zur richtigen Schaltung in der Regel nur Bruchteile einer Sekunde be tragen. Ausserdem besteht der Nachteil, dass sieh die Füllzeiten mit der Gashebelstellung und der Fahrgeschwindigkeit ändern.
Diese Schwierigkeiten können in an sich bekannter Weise durch übliche Freiläufe be seitigt werden. Solche Freiläufe haben jedoch den Nachteil, dass der Motor nicht zum Brem sen benutzt werden kann. Ihre Anwendung ist daher nicht überall möglich.
Die Erfindung ermöglicht eine Beseitigung aller dieser Nachteile und besteht darin, dass das eine Kupplungsglied wenigstens einer Kupplung, z. B. der eine Lamellenträger, mit einem ihm zugeordneten Getriebeglied durch mechanische Mittel, z. B. Steilgewinde, Schräg verzahnung oder dergleichen, derart v erbun- den ist, dass beim Überholen des einen Teils gegenüber dem andern in einer Drehrichtung, z.
B. beim Übergang auf einen niedrigeren Gang, das genannte Kupplungsglied eine Ver- sehiebung in Einrückrichtung erfährt, welche Verschiebung jedoch durch einen Anschlag, z. B. ein Sprengring, derart begrenzt ist, dass ein Kupplungseingriff noch nicht stattfindet, dieser Eingriff vielmehr nur durch eine zu dieser Verschiebung entgegengesetzt gerich tete Verschiebung des hydraulisch betätigten Kupplungskolbens bewirkt werden kann.
Durch die Erfindung kann ein schnelleres Fassen der Gangkupplungen auch bei sehr schneller Erhöhung der Motorendrehzahl er zielt werden, und ferner kann durch sie er reicht werden, dass bei Fahrzeugstillstand und laufendem Motor das Füllvolumen des Schalt zylinders bis zum Fassen der Kupplung auf einen Bruchteil, z. B. ein Fünftel des Nor malvolumens, verringert wird, so dass beim Umlegen des Schalthebels von Leerlauf auf Vorwärts das Getriebe schnellstens fahrbereit ist. Eine entsprechende Wirkung kann auch beim Einschalten des Rückwärtsganges erzielt werden.
Ein weiterer Vorteil ist ferner unter Um ständen dadurch gegeben, dass die Ölpumpe zur Füllung der Schaltkupplungen erheblich verkleinert und damit der Wirkungsgrad des Getriebes gehoben werden kann.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Fig.1 das Schema. eines zur Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung geeigne ten Getriebes, Fig. 2 eine konstruktive Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltvorrichtung, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig.4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltvorrichtung und Fig. 5 die gleiche Ausführungsform wie in Fig. 4, jedoch in einer andern Schaltstellung.
In Fig. 1 ist. 6 die Motorwelle, welche über eine Strömungskupplung 8 mit einer Hohl welle 9 gekuppelt und zur Erreichung des dritten Ganges (Direktgang) über eine Rei bungskupplung 7 mit einer innern Welle 10 kuppelbar ist. Mit 11 ist ferner die getrie bene und mit 12 die Vorgelegewelle eines drei gängigen Wechselgetriebes, z. B. eines Kraft fahrzeuges, bezeichnet. Die Wellen 9 und 12 stehen durch die Zahnräder 13, 14 in fester Antriebsverbindung.
Auf der Vorgelegewelle 12 sind die Zahnräder 15 und 16 lose drehbar gelagert, während auf der mit der innern Welle 10 fest verbundenen (oder in einem andern Fall unmittelbar mit ihr kuppelbaren) getriebenen Hauptelle 11 des Getriebes die Zahnräder 17 und 18 fest angeordnet sind. Durch Kupplungen 19 und 20 sind die Zahn räder 15 und 16 mit der Vorgelegewelle 12 zur Erzielung eines zweiten und ersten Gan ges kuppelbar.
Die Kupplung 19 ist zum Beispiel mit Freilaufwirkung ausgebildet. Doch können natürlich auch weitere Kupplungen, z. B. die Kupplung 20 (oder - insbesondere bei wei teren höheren Gängen - auch die Kupplung 7) entsprechend ausgebildet sein. Auch kann die Erfindung bei zwei-, vier- oder mehr gängigen Getrieben angewendet werden.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die Kupplung 19 in konstruktiver Ausführung. Die Zahnräder 14 und 15 sind hierbei unmittelbar nebenein ander auf der Vorgelegewelle 12 angeordnet, wobei das Zahnrad 15 mittels Gleitlagers 22 auf der verlängerten Nabe des Zahnrades 14 gelagert ist. Auf der Vorgelegewelle 12 ist der trommelförmige Kupplungsträger 23 fest aufgesetzt, z. B. aufgeschrumpft.
Er dient als Aussenträger des Lamellenpaketes 24 der La mellenkupplung, deren Innenträger 25 mit- tels Keilzähnen 26 nach Art eines Steilgewin des in entsprechende Keilzähne 27 eines na- benförmigen Ansatzes 28 des Zahnrades 15 eingreift. Die Gewindezähne 26 sind kürzer als die Gewindezähne 27, so dass sie in der dargestellten Lage ein Spiel x gegenüber einem an die Zähne 27 grenzenden, als rech ter Anschlag wirkenden Sprengring 29 auf weisen.
Nach links ist die Bewegung des La mellenträgers 25 durch eine in die Nute 30 eingelegte sprengringartige Scheibe 31 be grenzt. Die linke Di-Liekseheibe 32 der Lamel len ist durch einen Sprengring 34 am innern Lamellenträger abgestützt. Zum Einkuppeln der Lamellen dient ein Kolben 35, der im Lamellenträger 23 geführt ist. und dessen Druckraum 36 durch diesen gebildet wird. Die Riiekführung des Kolbens in die unbetä- tigte Stellung erfolgt durch die Feder 37.
Die Zuführung des Druclköls aesehieht in beliebi ger geeigneter Weise, z. B. durch die hohle Vorgelegewelle 12 mittels einzelner in ihr an geordneter Bohrungen.
Die Schräge der Zähne 26, 27 ist so ge richtet, da.ss bei gegenüber dem innern Lamel- lenträger 25 in Pfeilriehtinig p (Fig. 3) lang samer laufendem Zahnrad 15 mit den Zähnen 27, der Lamellenträger 25 mit den Zähnen 26 infolge des Widerstandes an den Zähnen 27 nach rechts gedrückt, bei schneller angetrie benem.
Zahnrad 15 durch die Zähne 27 da gegen nach links gedrückt wird. Das Spiel x ist so gewählt, dass nach dem Anlegen der Zähne 26 am Sprengring 29 die Lamellen noch nicht voll gefasst haben, sondern noch zum Beispiel ein Hub y bis zum vollen Fas sen verbleibt.
Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist folgende: Ist der erste Gang geschaltet, also in Fig. 1 die Kupplung 20 eingeriickt, so läuft der Kör per 15, 27, 28 langsamer als der Lamellen träger 23 um. Infolge der in den. Lamellen stets vorhandenen Restreibun-- wird auch der innere Lamellenträger 25 mit den Gewinde zähnen 26 vom äussern Lamellenträger in Pfeilrichtung p (Fig.3) mitgenommen und dadurch an den langsamer laufenden Zähnen 27 nach rechts bis zum Anschlag 29 ver schraubt..
Da der Raum 36 jedoch drucklos ist, der Kolben 35 also noch zu weit rechts steht, können die Lamellen 24 nicht voll fassen. Die Leerlaufverluste sind zwar etwas erhöht, beeinträchtigen den Betrieb im ersten Gange jedoch kaum.
Zur Schaltung des zweiten .Ganges wird der Raum 36 unter Druck gesetzt, so dass der Kolben 35 die Lamellen 24 zusammenpresst und den zweiten Gang einrückt.
Im dritten Gang läuft, nach Druckloswer- den des Zylinders 36 und nach dem Einrük- ken der Kupplung 7 in Fig. 1, das Zahnrad 15 schneller als der Kupplungsträger 23, so dass die Zähne 27 in Pfeilrichtung p schneller laufen als die Zähne 26. Dadurch wird der Lamellenträger 25 mit den Gewindezähnen 26 nach links verschraubt. Die Kupplung 19 mit den Lamellen 24 wird vollständig geöffnet, so dass die Leerlaufverluste sehr gering sind. Entsprechendes würde auch für weitere höhere Gänge gelten.
Ist der dritte Gang geschaltet und soll der zweite Gang eingerückt werden, so werden die Kupplung 7 gelöst und der Raum 36 wie der unter Druck gesetzt. Der Lamellenträger 25 befindet sich jedoch anfangs in seiner lin ken Endstellung, da das Zahnrad 15 durch Antrieb von der Abtriebswelle 11 her zu nächst noch schneller als die Vorgelegewelle mit dem. Lamellenträger 23 umläuft.
Sobald jedoch der Motor und damit die Teile 13, 14, 1.2 und auch der Lamellenträger 23 so viel an Drehzahl aufgeholt haben, dass sich die rela tive Drehrichtung zwischen Innen- und Au ssenlamellen jäh umkehrt, schraubt sich der Innenlamellenträger 25 nach rechts. Wenn der Kolben 3.5 in der Zwischenzeit sich nur um den kleinen Betrag y des Leerhubes aus der rechten Endstellung vorwärts bewegt hat, kann in diesem Augenblick die Kupplung fas sen und den zweiten Gang einrücken. Die Kupplung arbeitet also als echter Freilauf, indem sie bei Drehzahlgleichheit der beiden Lamellenträger kuppelt.
Die Füllgeschwindigkeit des Raumes 36 ist vorzugsweise so abzustimmen, dass er auch bei den kleinsten Fahrgeschwindigkeiten, in denen die Schaltung stattfinden soll, schon den klei nen Leerhub y zurückgelegt hat. Bei den höheren Fahrgeschwindigkeiten ist dann in jedem Fall eine echte Freilaufwirkung vor handen, auch wenn der Kolben noch nicht den Gesamthub y -f- x ausgeführt hat.
Wird bei schiebendem Fahrzeug vom drit ten auf den zweiten Gang geschaltet, so bleibt der Innenlamellenträger an seinem linken An schlag 31, und die Schaltung kann wie bisher durch den Anpresskolben auch in dieser Stel lung erzielt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, dass das Zahnrad 15 mit der gleich zeitig als innerer Lamellenträger dienenden Nabe 28 als Ganzes axial verschiebbar ange ordnet ist.
An Stelle des hierbei fortfallen den Steilgewindes zwischen Zahnrad und La mellenträger ist das Zahnrad 15 bzw. das mit ihm in Eingriff stehende Zahnrad 17 mit ent sprechender Schrägverzahnung versehen, so dass sich die gleiche Wirkung wie im vorher gehend beschriebenen Ausführungsbeispiel er gibt. Fig: 4 zeigt die Stellung des Zahnrades 15 im ersten Gang, wobei der Ring 38 als rechter Endanschlag dient, Fig. 5 die Stellung im dritten Gange, in welchem das Zahnrad 15 so weit nach links verschoben ist, dass es am Anschlag 39 des Zahnrades 1.4 anliegt.
Switching device for change gears with at least one hydraulically operated friction clutch In change gears with one or more hydraulically operated friction clutches, there is often the problem that when holding back at full throttle the Schaltzyjin- does not fill up quickly enough according to the speed increase of the engine. The filling times may only be a fraction of a second for correct switching. There is also the disadvantage that the filling times change with the throttle position and the driving speed.
These difficulties can be eliminated in a known manner by conventional freewheels. However, such freewheels have the disadvantage that the motor cannot be used for Brem sen. It is therefore not possible to use them everywhere.
The invention enables all these disadvantages to be eliminated and consists in the fact that the one coupling member of at least one coupling, e.g. B. the one disc carrier, with a gear member assigned to it by mechanical means, for. B. coarse thread, helical toothing or the like, is connected in such a way that when overtaking one part relative to the other in one direction of rotation, eg.
B. when transitioning to a lower gear, said clutch member experiences a shift in the engagement direction, which shift, however, by a stop, z. B. a snap ring, is limited such that a clutch engagement does not yet take place, this engagement can rather only be effected by a shift in the opposite direction to this shift of the hydraulically operated clutch piston.
The invention allows a faster grasp of the gear clutches even with a very rapid increase in engine speed he aims, and it can also be enough that when the vehicle is stationary and the engine is running, the volume of the shift cylinder to grasp the clutch to a fraction, z . B. a fifth of the nor malvolumens is reduced, so that when you move the lever from idle to forward, the transmission is ready to go as quickly as possible. A corresponding effect can also be achieved when switching on the reverse gear.
Another advantage may also be given by the fact that the oil pump for filling the clutches can be made considerably smaller and thus the efficiency of the transmission can be increased.
In the drawing, some Ausfüh approximately examples of the invention are shown, namely show: Fig.1 the scheme. a gearbox suitable for using the device according to the invention, FIG. 2 shows a structural embodiment of the shift device according to the invention, FIG. 3 shows a section along the line 3-3 of FIG. 2, FIG. 4 shows another embodiment of the shift device according to the invention and FIG same embodiment as in Fig. 4, but in a different switching position.
In Fig. 1 is. 6 the motor shaft, which is coupled to a hollow shaft 9 via a fluid coupling 8 and can be coupled to an inner shaft 10 via a friction clutch 7 to achieve the third gear (direct gear). With 11 is also the bene driven and with 12, the countershaft of a three common gearbox, z. B. a motor vehicle referred to. The shafts 9 and 12 are in a fixed drive connection through the gears 13, 14.
On the countershaft 12, the gears 15 and 16 are loosely rotatably mounted, while the gears 17 and 18 are fixedly arranged on the main shaft 11 of the transmission that is permanently connected to the inner shaft 10 (or in another case can be coupled directly to it). By clutches 19 and 20, the gears 15 and 16 can be coupled to the countershaft 12 to achieve a second and first gear.
The clutch 19 is designed, for example, with a freewheel effect. But of course, other couplings such. B. the clutch 20 (or - especially with white direct higher gears - the clutch 7) be designed accordingly. The invention can also be applied to two, four or more common transmissions.
2 and 3 show the coupling 19 in a structural design. The gears 14 and 15 are arranged directly next to one another on the countershaft 12, the gear 15 being mounted on the elongated hub of the gear 14 by means of slide bearings 22. On the countershaft 12, the drum-shaped clutch carrier 23 is firmly attached, for. B. shrunk.
It serves as the outer carrier of the disk set 24 of the disk coupling, the inner carrier 25 of which engages with the help of spline teeth 26 in the manner of a steep thread of the corresponding spline teeth 27 of a hub-shaped projection 28 of the gearwheel 15. The thread teeth 26 are shorter than the thread teeth 27, so that in the position shown they have a play x with respect to a snap ring 29 which is adjacent to the teeth 27 and acts as a right stop.
To the left, the movement of the lamellar carrier 25 is limited by a snap ring-like disc 31 inserted into the groove 30. The left Di-Liekseheibe 32 of the Lamel len is supported by a snap ring 34 on the inner lamella carrier. A piston 35, which is guided in the disk carrier 23, is used to couple the lamellae. and whose pressure chamber 36 is formed by this. The return of the piston into the non-actuated position is carried out by the spring 37.
The supply of Druclköls aesehehens in any suitable manner, z. B. through the hollow countershaft 12 by means of individual bores arranged in it.
The inclination of the teeth 26, 27 is directed so that when the gear 15 with the teeth 27 runs more slowly than the inner disk carrier 25 in arrow row p (FIG. 3), the disk carrier 25 with the teeth 26 as a result of the Resistance to the teeth 27 pressed to the right, with faster driven benem.
Gear 15 is pressed through the teeth 27 against to the left. The play x is selected so that after the teeth 26 have been placed on the snap ring 29, the lamellae have not yet fully grasped, but instead, for example, a stroke y remains until the full Fas sen.
The mode of operation of the switching device is as follows: If the first gear is engaged, that is to say the clutch 20 is engaged in FIG. 1, the body rotates by 15, 27, 28 more slowly than the disk carrier 23. As a result of the. Lamellas always remaining friction - the inner disc carrier 25 with the threaded teeth 26 is also carried along by the outer disc carrier in the direction of the arrow p (Fig. 3) and thereby screwed to the slower running teeth 27 to the right up to the stop 29.
Since the space 36 is pressureless, however, the piston 35 is still too far to the right, the lamellae 24 cannot fully grasp. The idle losses are slightly higher, but hardly affect the operation in first gear.
To shift the second gear, the space 36 is pressurized so that the piston 35 compresses the lamellae 24 and engages the second gear.
In third gear, after the cylinder 36 has been depressurized and after the clutch 7 has been engaged in FIG. 1, the gear 15 runs faster than the clutch carrier 23, so that the teeth 27 run faster than the teeth 26 in the direction of arrow p. As a result, the disk carrier 25 is screwed to the left with the threaded teeth 26. The clutch 19 with the disks 24 is fully opened, so that the idling losses are very low. The same would also apply to other higher gears.
If the third gear is engaged and the second gear is to be engaged, the clutch 7 is released and the space 36 is put under pressure again. The disk carrier 25 is initially in its lin ken end position, since the gear 15 is driven by the output shaft 11 to next even faster than the countershaft with the. Plate carrier 23 rotates.
However, as soon as the motor and thus the parts 13, 14, 1.2 and also the disk carrier 23 have caught up so much in speed that the rela tive direction of rotation between the inner and outer disks suddenly reverses, the inner disk carrier 25 screws to the right. If the piston 3.5 has in the meantime only moved forward by the small amount y of the idle stroke from the right end position, the clutch can be sen at this moment and engage second gear. The clutch works as a real freewheel by coupling the two disk carriers when the speed is the same.
The filling speed of the space 36 is preferably to be coordinated so that it has already covered the small idle stroke y even at the lowest travel speeds at which the circuit is to take place. At the higher travel speeds, there is then in any case a real freewheeling effect, even if the piston has not yet performed the total stroke y -f- x.
If the third gear is shifted to second gear while the vehicle is pushing, the inner disc carrier remains at its left stop 31, and the shift can be achieved in this position as before by the pressure piston.
The embodiment according to FIGS. 4 and 5 differs from the preceding one in that the gear 15 with the hub 28 serving at the same time as the inner disk carrier is arranged as a whole to be axially displaceable.
Instead of this omitting the high helix thread between gear and lamellar carrier, the gear 15 or the gear 17 engaging with it is provided with appropriate helical teeth, so that the same effect as in the previously described embodiment it gives. 4 shows the position of the gear 15 in first gear, with the ring 38 serving as the right end stop, FIG. 5 the position in the third gear, in which the gear 15 is shifted so far to the left that it hits the stop 39 of the gear 1.4 is applied.