CH352892A - Ziehkeil-Schaltgetriebe - Google Patents
Ziehkeil-SchaltgetriebeInfo
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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)
- 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.
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