CH352892A - Ziehkeil-Schaltgetriebe - Google Patents

Description

      Ziehkeil-Schaltgetriebe       Die Erfindung bezieht sich auf ein     schaltbares    Ge  triebe, bei dem das Schalten mittels wenigstens     eines     Ziehkeiles bewirkt wird, der von einer Schaltwelle ge  führte Riegelglieder wahlweise in Kupplungsstellung  mit einem der schaltbaren Getrieberäder zu bringen  ermöglicht.  



  Bei den meisten bekannten Ausführungsarten  derartiger     Ziehkeil-Schaltgetriebe    sind die Riegelglie  der Kugeln, die in     Radalbohrungen    der     Schaltwelle     verschiebbar geführt werden. Es ist auch möglich,  statt Kugeln, Bolzen verschiedener     Querschnitte    in der  Schaltwelle     radial    verschiebbar anzuordnen. Der  artige Kugeln oder Bolzen sind Riegelglieder im Sinne  der vorliegenden Erfindung.  



  Bei Getriebewellen mit hohen Drehzahlen treten  an den radial geführten und beweglichen Riegelglie  dern unerwünschte Zentrifugalkräfte auf, die mit zu  nehmender Drehzahl ansteigen. Durch diese Kräfte  ist man gezwungen, die Masse, also die Grösse     des     Riegelgliedes, klein zu halten. Daraus ergibt sich  eine Beschränkung der Grösse der übertragbaren  Kräfte, weil der Durchmesser der Riegelglieder die  Grösse des übertragbaren Drehmoments     bestimmt;     Nachteilig ist ferner, dass die leer laufenden, also  nicht geschalteten Riegelglieder, z. B.

   Kugeln, bei der  Relativbewegung des zugehörigen Getrieberades ge  genüber der Welle durch die     Fliehkraft    gegen die in  diesem Rad befindlichen     vorbeilaufenden    Taschen ge  drückt werden und dadurch in radial hin und her  gehende Bewegungen     versetzt    werden, die besonders  bei hohen Drehzahlen Geräusch und Verschleiss ver  ursachen.  



  Die Taschen sind diejenigen Aussparungen in der  Bohrung der schaltbaren Getrieberäder, in die sich die  Kugeln oder die anders     gestalteten    Riegelglieder ein  legen, wenn sie vom Kopf des Ziehkeiles radial nach  aussen gedrückt werden und dadurch, dass sie     zu,einem            Teil    noch in ihrer     Führung    in der Schaltwelle und zum  anderen Teil in den Taschen     sitzen,        die    Schaltwelle  mit dem betreffenden Getrieberad kuppeln.  



  Die Erfindung beseitigt die oben erwähnten Nach  teile dadurch, dass zwischen den     Riegelgliedern    von  zwei Schaltstellen ein axial verschiebbares     Mittel     vorgesehen ist, das, wenn die Riegelglieder; z. B. Ku  geln, beider Schaltstellen nicht     geschaltet'sind,    diese  Glieder innerhalb der Bohrung des zugehörigen       Schaltrades        hält    und bei     Radialverschiebung    der Rie  gelglieder     einer    Schaltstelle durch den Ziehkeil in die       Kupplungsstellung,        eine    axiale Bewegung gegen die       Riegelglieder,    z. B.

   Kugeln, der anderen     Schaltsteile     erfährt und dadurch diese Riegelglieder     radial    nach  innen drückt und dann in der betreffenden Lage     hält.     



  Dieses axial verschiebbare Mittel     kann    ein- die  Schaltwelle vollständig     ummantelnder    Ring sein, der  an seinen an den Riegelgliedern anliegenden Stirn  seiten in zweckmässigem Winkel abgeschrägt ist.  Dieses- Zwischenmittel kann aber- auch aus mehreren,  je einem     Riegelgliedpaar    zweier     Schaltstellen    zugeord  neten Stiften oder Keilen bestehen, die in der Schalt  welle     axial    verschiebbar gelagert sind.  



  Durch das erfindungsgemässe axial verschieb  bare Zwischenmittel     können    die nicht geschalteten  Riegelglieder in keinem     Fall    eine nicht     kontrollierte     Bewegung ausführen. Sie stützen sich unter der Wir  kung der Zentrifugalkraft gegen das     Zwischenmittel,     so dass die Geräusch bildende und     Verschleiss    ver  ursachende radiale Pendelbewegung der     Riegelglieder          verhindert    ist.  



  Für das axial verschiebbare Zwischenmittel brau  chen bei entsprechender Ausbildung keine wesentli  chen     Verschiebekräfte    aufgewendet zu werden, da  die beim Schalten der Riegelglieder     notwendige    axiale  Verschiebung des     Zwischenmittels    von der Zentri  fugalkraft dieser- Glieder unterstützt     wird,    welche      Kraft am Zwischenmittel eine     Axialkraft    erzeugt,  welcher diejenige     Axialkraft    entgegenwirkt, die von  der Zentrifugalkraft der nicht     zu    schaltenden anderen  Riegelglieder auf das     Zwischenmittel        ausgeübt    wird.  



  Beim Zurückschalten z. B. der Kugeln der     ge-          kuppelten    Schaltstelle in den Leerlauf werden diese  Kugeln von den Kugeltaschen ohne merkbaren Kraft  aufwand in die Ruhelage     zurückgedrängt,    wobei die  Verschiebung des Zwischenmittels in die Mittel  stellung mittels der     Zentrifugalkraft    der nicht ge  schalteten Kugeln bewirkt wird. Beim Zurückschal  ten auf Leerlauf geht also das Zwischenmittel selbst  tätig in die Mittelstellung zurück, gesteuert durch die  Zentrifugalkraft der nicht geschalteten Kugeln.  



  Bei dieser Ausführungsart können Kugeln belie  biger Grösse verwendet werden, da die auftretenden       Zentrifugalkräfte    keinen     nachteiligen    Einfluss ausüben.  Es können also mit einem     Ziehkeilgetriebe    gemäss der  Erfindung bei Drehzahlen jeder Grösse Kugeln mit  Durchmessern verwendet werden, die in der Lage  sind, die gewünschten Kräfte zu übertragen.  



  Durch das     erfindungsgemässe    axial verschiebbare  Mittel zwischen den     Riegelglied-Sätzen        zweier    neben  einanderliegender Schaltstellen werden noch weitere  Vorteile erzielt. Bei den bekannten     Ziehkeilgetrieben,     z. B. mit Kugeln als Riegelglieder sind, wie schon  erwähnt, die Kugeln bestrebt, unter dem Einfluss der  Zentrifugalkraft in die Kugeltaschen des     schaltbaren     Rades einzudringen.

   Um die     Möglichkeit    des unge  wollten     Eindringens    der Kugeln in die Kugeltaschen  zeitlich so kurz wie möglich zu machen, sollten die  Kugeltaschen so gestaltet sein, dass sie den im     ge-          kuppelten    Zustand in ihr sitzenden Teil der Kugel  eng umschliessen. Diese die Kugeln eng umschliessen  den Kugeltaschen haben aber den grossen Nachteil,  dass beim Schalten der Kugel nur die sehr kurze Zeit  des     Vorbeilaufs    an der engen Kugeltasche zum Ein  dringen in dieselbe zur     Verfügung    steht.

   Wenn der       Schaltvorgang    durch die     Axialbewegung    des Zieh  keiles in dem Augenblick     beginnt,    in dem die zu  schaltende, also radial zu verschiebende Kugel eben  unter einer Kugeltasche vorbeiläuft, dann wird diese  Kugeltasche übersprungen, und erst die nächste oder  sogar erst die übernächste Kugeltasche     nimmt    das  Riegelglied auf. Das gibt Störungen in der Schalt  bewegung des Ziehkeiles, schädliche Beanspruchungen  der Kugeln und Kugeltaschen und Geräusche.  



  Da durch die Erfindung die Riegelglieder an jeder  ungewollten     Radialbewegung    in die Taschen hinein       gehindert    sind, besteht keine Notwendigkeit mehr,  z. B. die Kugeltaschen in der Drehrichtung     kurz    zu  halten, sondern die erwähnten Nachteile dieser in  Drehrichtung kurzen Kugeltaschen     können    dadurch  beseitigt werden, dass die     Kugeltaschen    in der Dreh  richtung so lang wie möglich sind.  



  Durch diese in Drehrichtung verlängerten Kugel  taschen und der damit verbundenen Verkürzung des  Steges, der von dem zwischen den Kugeltaschen lie  genden zylindrischen Teil der Bohrung     gebildet    ist,  wird die Sicherheit vergrössert, dass jede Kugel bei Be-         ginn    des Schaltvorgangs an einer Kugeltasche vor  beiläuft und in diese eintreten kann.     Dadurch    wird  der     Schaltvorgang    geräuschlos und stossfrei.  



  Die Zeichnung betrifft Ausführungsbeispiele der  Erfindung. Es zeigen:       Fig.    1 eine Einzelheit mit Ziehkeil in     Leerlauf-          stellung    zu beiden Kugelpaaren,       Fig.2    einen Querschnitt längs der Schnittlinie       11-II    in     Fig.    1,       Fig.    3 die gleiche Einzelheit mit dem Ziehkeil     in     Schaltstellung,       Fig.4    einen Querschnitt längs der Schnittlinie       IV-IV    in     Fig.    3,

         Fig.    5 eine Einzelheit mit Ziehkeil in Leerlauf  stellung zu beiden Kugelpaaren mit je einem Stift als       Zwischenglied,          Fig.    6 die gleiche Einzelheit mit dem Ziehkeil in  Schaltstellung,       Fig.7    einen Querschnitt längs der Schnittlinie       VIl-VII    in     Fig.    6,       Fig.    8 einen Längsschnitt durch eine Schaltwelle  mit zwei schaltbaren Rädern mit langen Kugeltaschen,       Fig.9    einen Querschnitt längs der Schnittlinie       IX-IX    in     Fig.    8,

         Fig.    10 den Querschnitt durch ein elektromagne  tisch schaltbares     Ziehkeil-Vierganggetriebe.     



  Die in den     Fig.    1 und 3 dargestellten Längsschnitte  zeigen den     Ziehkeil    1 und die Schaltwelle 2, in deren  Bohrung der Ziehkeil axial verschiebbar geführt ist.  In der Schaltwelle 2 sitzen in radialen Bohrungen die  Kugeln 3 und 4. Jede der Kugeln dient zur Kupplung  eines der auf der     Schaltwelle    drehbeweglich sitzenden  Getrieberäder 20 und 21 mit dieser Welle. Für eine  Schaltstelle sind, wie an sich bekannt, mehrere Ku  geln 3 bzw. 4 auf den Umfang der Schaltwelle ver  teilt vorgesehen, wie     Fig.    2 und 4 zeigen.

   Zwischen  den Kugeln 3 der einen Schaltstelle und den Kugeln 4  der anderen Schaltstelle befindet sich auf der Schalt  welle 2 ein axial     verschiebliches    Zwischenglied 5, das  gemäss dem in     Fig.    1 bis 4 dargestellten Ausfüh  rungsbeispiel aus einer Büchse 5 besteht, die die  Schaltwelle vollkommen ummantelt. Diese Büchse 5  ist so lang, dass bei Leerlauf beider     Schaltstellen          (Fig.    1) -die Kugeln 3 und 4 nicht über die Ober  fläche dieser     Zwischengliedbüchse    hinaustreten kön  nen, so dass die auf der Büchse 5 umlaufenden Schalt  räder 20 und 21 die Kugeln nicht berühren. Wird ein  Kugelsatz, z.

   B. derjenige der Kugeln 3, vom axial  verschobenen Ziehkeil in Schaltstellung gebracht, wie       Fig.    3 zeigt, dann wird das     Zwischenglied    5 von den  radial nach aussen gedrückten Kugeln gegen die an  deren Kugeln 4 geschoben, so dass diese Kugeln zwi  schen dem Schaft des Ziehkeiles und der Innenwand  des     Zwischengliedes    5 gehalten werden.  



  Wird der Ziehkeil von seiner Schaltstellung in       Fig.    3 wieder in die     Leerlaufstellung        (Fig.    1) gescho  ben, dann werden die Kugeln 3 von den Kugeltaschen  des zugehörigen Getrieberades nach innen gedrückt  und die Kugeln 4 bewegen sich unter der Wirkung der       Zentrifugalkraft    nach aussen und verschieben dabei      das Zwischenglied 5 wieder in die Mittelstellung ge  mäss     Fig.    1, in der es durch die     gleichgrossen    Zentri  fugalkräfte beider     Kugelsätze    gehalten wird.  



  Diese als Büchsen ausgebildeten, axial verschieb  baren Zwischenglieder 5 können aus Lagermetall her  gestellt sein und dienen dadurch     gleichzeitig        als    La  gerung für die     kuppelbaren    Getrieberäder.     Seitlich    der  beiden Schaltstellen können zur Vereinfachung der  Fertigung und der Montage     gleichartige    Büchsen 22  vorgesehen sein. Sind statt zwei, drei oder mehr Kugel  sätze in der Schaltwelle vorhanden, dann ist     zwischen     jedem     Kugelsatzpaar    ein verschiebbares Zwischen  glied 5 vorgesehen.  



  Anstelle der die Schaltwelle vollkommen     um-          mantelnden    Büchsen 5 kann für jedes Paar axial hin  tereinanderliegender Kugeln zweier Schaltstellen ein  zur Schaltwelle axial verschiebbarer Keil oder Stift 15  vorgesehen sein, wie     Fig.    5 bis 7 zeigen.  



  Die Stifte 15 sind in die Aussparungen oder Nuten  der Schaltwelle 2 gelagert. Ihre Wirkungsweise ist die  gleiche wie die der oben beschriebenen Büchse 5       (Fig.    1 bis 4). Die. Stifte haben als Sicherung der  Riegelglieder gegen die Fliehkraft gegenüber der  Büchse 5 den Vorteil, dass sie leichter beweglich sind.  



  In     Fig.    8 und 9 ist die besondere Form der Kugel  taschen dargestellt.  



  Auf der     Schaltwelle    2     sitzen   <I>zwei</I>     schaltbare    Ge  trieberäder 7 und B. In den radialen Bohrungen der  Schaltwelle liegen radial beweglich die Riegelglieder,  nämlich die Kugeln 4 für die eine Schaltstelle und die  Kugeln 3 für die andere Schaltstelle, wobei zwischen  den Kugeln 3 und 4 die oben beschriebenen, axial  verschiebbaren Stifte 15 in der Schaltwelle 2 gela  gert sind. Anstelle dieser Stifte könnte selbstredend  eine Büchse 5 gemäss     Fig.    1 bis 4 vorgesehen sein.  In der Bohrung der Getrieberäder 7 und 8 befinden  sich die Kugeltaschen 9.  



  Diese Kugeltaschen sind, wie     Fig.    9 zeigt, in Um  fangsrichtung wesentlich länger als der sich darin  einlegende Teil der Kugel 3     bzw.4.    Die von der       Getrieberad-Bohrung    gebildeten Stege 10 zwischen  den Kugeltaschen 9 sind, in der Drehrichtung gesehen,  demgemäss relativ kurz. Die mit der     Schaltwelle    2  umlaufenden Kugeln haben also um so mehr Zeit und  Gelegenheit, durch die     Axialbewegung        dies        Ziehkeiles    1  in die Kugeltaschen 9 einzutreten, je länger dieselben  sind und je kürzer der Steg 10 ist.

   Damit durch die  kurzen Stege 10 die Lauffläche des Getrieberades 7  bzw. 8 nicht     zu    klein wird, ist jedes Getrieberad über  Laufringe 11 auf der Schaltwelle gelagert, die sich,  wie     Fig.    8 zeigt, seitlich der Kugeltaschen 9 befinden.  Der     übergang    der Kugeltaschen 9 zum Steg 10 kann  abgerundet sein oder     tangential    zum Kugelkreis ver  laufen.  



  Ein Beispiel für die Anwendung der erfindungs  gemässen Sicherung der Riegelglieder in     Ziehkeilge-          trieben    gegen ungewollte, durch die Fliehkraft er  zeugte Bewegungen zeigt     Fig.    10. Das dargestellte  Getriebe ist ein Vierganggetriebe mit zwei Schalt  wellen 2, 2', von denen jede je zwei     schaltbare    Räder    25, 26 bzw. 27, 28 und je zwei fest auf ihr     sitzende     Räder 29, 30 bzw. 31, 32     trägt.     



  Jede der Schaltwellen 2 und 2' hat eine zentrale  Bohrung,     in    der je     ein        Ziehkeil    1     bzw.    1' axial ver  schiebbar gelagert ist. Die     Schaltwelle    2 steht mit dem  Antrieb in Verbindung; an die Schaltwelle 2' ist der  Abtrieb . angeschlossen.

   Der     Lagerung    der Schalt  wellen 2 und 2'     im    Getriebegehäuse 33, welches       mehrteilig    ist, dienen Kugellager 34, 35, 36 und 37,  Die axiale Verschiebung der Ziehkeile 1 und l'     wird     von vier Magnetspulen 38, 39, 40 und 41 erzeugt,  die im Getriebegehäuse 33 so gelagert sind, dass zwei  (38 und 39) zum Ziehkeil 1 und die beiden anderen  (40 und 41) zum Ziehkeil 1' gleichachsig sind. Auf  dem verlängerten Schaft la bzw. 1'a jedes Ziehkeiles  ist ein Magnetkern 42 bzw. 42'     befestigt,    der von den  Magnetspulen     beeinflusst    die Verschiebung des Zieh  keiles erzeugt.

   Die Magnetspulen können durch  zweckmässige elektrische Schaltanlage so unter Strom       gesetzt    werden, dass aus der     Leerlaufstellung    in jeden  Gang und aus jedem Gang in jeden beliebigen an  deren Gang geschaltet werden kann.  



  In der Zeichnung ist die     Leerlaufstellung    darge  stellt. Jeder Ziehkeil kann mit seinem Kopf zwei  schaltbare Räder kuppeln. Die Schaltwelle 2 führt  mehrere auf den Umfang     verteilte,        radial    verschieb  bare Kugeln 3 für das Kuppeln des Rades 25 und  Kugeln 4 für das Rad 26. Bei der anderen Schalt  welle 2' ist das Rad 27 mittels der     Kuglen    3' und das  Rad 28 mittels der Kugeln 4'     kuppelbar.    In Leerlauf  stellung steht der Kopf der     Ziehkeile    1 und 1' zwi  schen seinen beiden     Kugelsätzen    3, 4 bzw. 3', 4'.  Zwischen jedem Kugelpaar 3, 4 bzw. 3', 4' von zwei  Kugelsätzen ist ein axial verschiebbarer Stift 15 bzw.

    15' in der zylindrischen Aussenwand der Schaltwellen  2 und 2' gelagert. Durch diese Stifte 15 und 15' wer  den, wie schon beschrieben, alle Kugeln so in ihrer  ausgerückten Stellung gehalten, dass sie     keine    stören  den und     schädlichen        Bewegungen    ausführen     können.     



       über    die     Stifte    15 bzw. 15' ist eine Büchse 43  bzw. 43' gesteckt, die auf der     Schaltwelle    schwimmend  lagert. Der über der Büchse 43 und 43' lagernde  Teil der schaltbaren Räder 25 bzw. 28 stützt sich  über Nadellagern 44 bzw. 44' gegen diese Büchse ab.  



  Die erfindungsgemässe Sicherung gegen die  schädliche und geräuschverursachende Wirkung der       Fliehkraft    auf die Riegelglieder     eignet    sich     vorteilhaft     für jedes Getriebe jeder     Konstruktion    und Gangzahl,  wenn die Schaltung der Räder von einem oder mehre  ren Ziehkeilen     erzeugt    wird, die mittels der Flieh  kraft     unterworfenen    Riegelgliedern das Kuppeln der  schaltbaren Räder bewirken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Ziehkeil-Schaltgetriebe, bei dem das Schalten mittels wenigstens eines Ziehkeiles bewirkt wird, der von einer Schaltwelle geführte Riegelglieder wahl weise in Kupplungsstellung mit einem der schaltba ren Getrieberäder zu bringen ermöglicht, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen den Riegelgliedern (3 bzw.4) zweier Schaltstellen ein axial verschieb- liches Mittel vorgesehen ist, welches die Riegelglieder innerhalb der Bohrung des zugehörigen Schaltrades hält,

   wenn dje Riegelglieder beider Schaltstellen nicht geschaltet sind, und bei radialer Verschiebung der Riegelglieder einer Schaltstelle durch den Ziehkeil (1) eine axiale Bewegung gegen die Riegelglieder der anderen Schaltstelle erfährt und dadurch diese Rie gelglieder radial nach innen drückt und dann in der betreffenden Lage hält.

   UNTERANSPRüCHE 1. Zichkeilgetriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenmittel ein die Schaltwelle vollständig unmantelnder Ring (5) ist, dessen Stirnseiten, die an den Riegelgliedern (3, 4) anliegen, abgeschrägt sind. 2. Ziehkeilgetriebe nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der axial verschiebbare Ring (5) aus Lagerwerkstoff hergestellt ist.

   3. Ziehkeilgetriebe nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der axial verschiebliche Ring (5) drehbeweglich auf der Schaltwelle (2) an geordnet ist. 4. Ziehkeilgetriebe nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) im Be reich der Räder bundlos ist und der Ring (5) und neben demselben liegende Lagerbüchsen (22) schwim mend vorgesehen sind.

   5. Ziehkeilgetriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Riegelgliedpaar zweier Schaltstellen als Zwischenglied ein in der Schaltwelle (2) geführter Stift (15 bzw. 15') vorgesehen ist. 6. Ziehkeilgetriebe nach den Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (9) in den schaltbaren Getrieberädern (20, 21 bzw. 7, 8) in der Drehrichtung länger sind als der in die Taschen sich einlegende Teil der Riegelglieder (3, 4).

   7. Ziehkeilgetriebe nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeltaschen (9) so lang sind und in solcher Zahl in jedem der schaltbaren Getrieberäder (20, 21 bzw. 7, 8) vorgesehen sind, dass die zwischen den Kugeltaschen (9) von der Ge- trieberadbohrung gebildeten Stege (10) in der Dreh richtung gesehen nicht länger sind, als es zur über tragung der auf sie wirkenden Kräfte notwendig ist.