-
Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf Zahnräderwechselgetriebe
mit einer Wechselkupplung zum wahlweisen Verbinden einer Getriebewelle mit zwei
axial im Abstand darauf angeordneten Zahnrädern.
-
Es sind bereits symmetrische Doppelkupplungen in Form von Klauenkupplungen
zum Umschalten von Zahnräderwechselgetrieben bekannt, bei denen auf einer Welle
zwei Zahnräder lose drehbar angeordnet sind und je einen Kranz von Kupplungsklauen
aufweisen. Es ist weiter bekannt, zwischen den beiden Zahnrädern eine Kupplungsmuffe
anzuordnen, die mit der Welle drehfest verbunden ist, jedoch axial verschiebbar
und mittels einer Kupplungsverzahnung wechselweise in die Kupplungskränze des einen
oder anderen Zahnrades einrückbar ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnräderwechselgetriebe
zu schaffen, bei dem zwei Zahnräder auf einer Welle nahe an den Seitenwänden des
Getriebekastens angeordnet und wahlweise mit dieser Welle durch eine von zwei Überholkupplungen
kuppelbar sind, von denen mindestens eine verriegelbar ist. Werden hierfür Überholkupplungen
mit zwei Klauenkränzen angewendet, deren einer mittels Steilgewinde auf der Welle
verschraubbar und mittels Einrückklinken in den anderen Klauenkranz einrückbar ist
- solche Kupplungen sind an sich zum Schalten von Zahnräderwechselgetrieben bekannt
-, so liegt eine gewisse Schwierigkeit darin, eine einfache Schaltvorrichtung vorzusehen,
durch welche eine gemeinsame Betätigung der Kupplungen zusammen mit der Verriegelung
von mindestens einer der Kupplungen in der Schaltstellung möglich ist. Infolge der
an sich erwünschten Anordnung der Zahnräder nahe an den Getriebewänden besteht die
einzige Möglichkeit der Schaltung und Verriegelung darin, eine oder mehrere Schaltmuffen
in dem relativ engen Raum zwischen den axial im Abstand angeordneten Zahnrädern
anzubringen. Die bekannte Anordnung einer einzigen Muffe mit einer Kupplungsverzahnung
und zwei wahlweise mit zwei Kupplungskränzen in Eingriff bringbaren Klinkenkränzen
führt dabei zu keinem befriedigenden Ergebnis. Eine derartige Muffe wird aus konstruktiven
Gründen relativ lang, zumal wenn diese Muffe außerdem in beiden Einschaltstellungen
gegen selbsttätiges Ausrücken verriegelbar sein soll. Dabei besteht die zusätzliche
Forderung, daß die Verriegelung mit einfachen Mitteln zustande kommen und zuverlässig
wirken soll.
-
Die gestellte Aufgabe läßt sich mit einem wesentlich geringeren axialen
Platzbedarf lösen, wenn zwei über Steilgewinde verschraubbare Schraubmuffen verwendet
werden, diese mit einer gemeinsamen, zwei Zahnkränze tragenden Schaltmuffe zusammenwirken
und die Zahnkränze der Schaltmuffe wahlweise mit den Kupplungskränzen in Eingriff
bringbar sowie mindestens einer der Zahnkränze mit einem auf der Welle befestigten
Sperrzahnkranz verriegelbar ist.
-
Die Erfindung geht demgemäß aus von einem Zahnräderwechselgetriebe
mit einer Wechselkupplung zum wahlweisen Verbinden einer Getriebewelle mit zwei
im Abstand darauf angeordneten Zahnrädern, wobei jedem Zahnrad eine Überholkupplung
zugeordnet ist, die je eine mit der Welle über ein Steilgewinde im Eingriff stehende
Schraufmuffe mit einem Kupplungszahnkranz und einen Einrückklinkenkranz aufweist,
und ferner eine über einen Sperrzahnkranz mit der Welle drehfest verbindbare Schaltmuffe
zum wahlweisen Verriegeln von mindestens einer der beiden Überholkupplungen angeordnet
ist. Erfindungsgemäß sind die beiden gleichsinnig auf der Welle verschraubbaren
Schraubmuffen beiderseits des mittig zwischen den kuppelbaren Zahnrädern liegenden,
mit der Welle drehfest verbundenen Sperrzahnkranzes angeordnet, und die den Sperrzahnkranz
überbrückende und die beiden Schraubmuffen drehfest verbindende axial verschiebbare
Schaltmuffe weist zwischen ihren mit Mitnehmerkränzen der Schraubmuffen im Eingriff
stehenden Zahnkränzen
einen unverzahnten Abschnitt auf, dessen axiale
Länge größer ist als die Breite des Sperrzahnkranzes.
-
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung zweier Schraubmuffen sowie
einer. die beiden Schraubmuffen drehfest verbindenden, in einen Sperrzahnkranz an
der Welle einrückbaren Schaltmuffe kann jede Schraubmuffe längs des Steilgewindes
bei entsprechender Bewegung der anderen Schraubmuffe bewegt werden, und somit können
beide Schraubmuffen im Gegentakt längs der Steilgewinde verschraubt werden.
-
Die Erfindung wird im - folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
-
Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines gemäß der Erfindung ausgebildeten
Zahnräderwechselgetriebes; Fig. 2, 3 und 4 sind Längsschnitte durch die obere Getriebehälfte
und zeigen das Umschalten aus der Schaltstellung für hohe Abtriebsdrehzahl in die
Schaltstellung für niedrige Abtriebsdrehzahl; Fig. 5 bis 8 zeigen Abwicklungen der
Kerbverzahnungen der Schraubmuffen, der Schaltmuffe und des -Sperrzahnkranzes.
-
Auf der Getriebewelle 1 ist ein Bund 2 mit einem Sperrzahnkranz 3
vorgesehen. Die Welle weist außerdem zwei gleiche rechtsgängige Steilgewinde 4 und
5 auf. Auf der vom Zahnkranz 3 abgewandten Seite des Steilgewindes 4 ist über ein
Gleitlager ein Zahnrad 6 für den niedrigeren Gang gelagert, während auf der vom
Zahnkranz 3 abgewandten Seite des zweiten Steilgewindes 5 ein- Zahnrad 7 für den.
höheren Gang ebenfalls über ein Gleitlager gelagert ist. Auf das erste Steilgewinde
4 ist eine Schraubmuffe 8 aufgeschraubt und auf der Welle 1 längs einer Schraubenbahn
bewegbar. Eine entsprechende Schraubmuffe 9 ist auf das Steilgewinde 5 aufgeschraubt.
Die Muffe 8 besitzt am Umfang .einen Mitnehmerzahnkranz 10, auf Bolzen 12 gelagerte
Einrückklinken 11 sowie einen Kupplungszahnkranz 13. Das Zahnrad 6 für den niedrigeren
Gang besitzt einen entsprechenden nach innen gerichteten Kupplungszahnkranz 14.
Die Muffe 9 weist einen -entsprechenden Mitnehmerzähnkranz 15, auf Bolzen 17 gelagerte
Einrückklinken 16 sowie einen Kupplungszahnkranz 18 auf. Das Zahnrad 7 für den höheren
Gang besitzt einen nach innen gerichteten Kupplungszahnkranz 19. Die Klinken 11
der Muffe 8 weisen in eine Richtung, die der Richtung der Klinken 16 der Muffe 9
entgegengesetzt ist. Betrachtet man die Welle 1 nach Fig. 1 von links, so zeigen
die Klinken 11 mit ihren Nasen im Uhrzeigersinn, die Nasen der Klinken 16 entgegen
dem Uhrzeigersinn.
-
über dem Sperrzahnkranz 3 ist eine Schaltmuffe 20 angeordnet, die
mit Zahnkränzen 21 und 22 nach Art der bekannten Kerbverzahnungen in die Mitnehmerkränze
10, 11 der Schraubmuffen 8, 9 eingreift und wahlweise reit dem Sperrzahnkranz
3 in Eingriff gebracht werden kann. Der zwischen den Zahnkränzen 21 und. 22 verbleibende
unverzahnte Abschnitt 30 besitzt eine größere axiale Länge als die Zähne
des Sperrzahnkranzes 3.
-
Die Schaltmuffe 20 hat die Aufgabe, die beiden Schraubmuffen zur gemeinsamen
Drehung derselben zu verbinden und den Sperrzahnkranz 3 der Welle 1 wahlweise mit
einer der Muffen 8 oder 9 zu verriegeln, wenn die Kupplung 13, 14 oder die Kupplung
18, 19 eingerückt ist,-. so daß über eines der Zahnräder 6 bzw. 7 ein Drehmoment
auf die Welle 1 übertragen werden kann. Zum Betätigen der Schaltmuffe 20 dient eine
Schaltgabel 20A, die in eine Nut 29 der Schaltmuffe eingreift; die Gabe120A ist
auf einer Schaltstange 20B geführt und mit der verschiebliehen Schaltstange über
Federn 26, 28 verbunden.
-
Es sei angenommen, daß die Zahnräder 6 und 7 mit zwei Zahnrädern im
Eingriff stehen, die zum Antrieb beispielsweise der Kraftabgabewelle eines Motors
auf einer Antriebswelle befestigt sind.
-
In Fig. 1 ist die Schaltstellung des Wechselgetriebes für hohe Antriebsdrehzahl
wiedergegeben (s. auch Fig. 5). Bei dieser Stellung greift der Kupplungszahnkranz
18 der Muffe 9 in den Kupplungszahnkranz 19 des Zahnrades 7 ein, und die Schaltmuffe
20 befindet sich in einer solchen axialen Stellung, daß ihr Zahnkranz 21 mit dem
Sperrzahnkranz 3 der Abtriebswelle 1 im Eingriff steht. Da der Zahnkranz
22 der Schaltmuffe 20 in den Mitnehmerkranz 15 der Muffe 9 eingreift, wird letztere
daran gehindert, sich gegenüber der Welle 1 zu drehen, und die Muffe 9 ist gegen
ungewolltes Ausrücken verriegelt. Das Zahnrad 7 ist somit in beiden Drehrichtungen
mit der in Pfeilrichtung umlaufenden Welle gekuppelt. Die Muffe 8 nimmt eine Stellung
ein, bei der die Klinken 11 frei sind, da sie sich in einem axialen Abstand von
dem Kupplungszahnkranz 14 des Zahnrades 6 für die niedrige Drehzahl
befinden und durch das Eingreifen des Zahnkranzes 21 der Schaltmuffe in den Mitnehmerkranz
10 der Muffe 8 in dieser Stellung gehalten werden.
-
Beim Umschalten von hoher Drehzahl auf niedrige Drehzahl wird die
Schaltstange 20B nach links bewegt, bis der Rastbolzen 25 in die an der Schaltstange
vorgesehene Rastkerbe 24 eingreift, so daß die Feder 26 zusammengedrückt wird, wobei
die Gabel 20A das Bestreben hat, die Schaltmuffe 20 nach links zu schieben. Solange
durch das Zahnrad 7 ein hinreichend großes Drehmoment auf die im Eingriff stehenden
Zahnkränze 15, 22 und 21, 3 übertragen wird, bewegt sich die Schaltmuffe
20 nicht in axialer Richtung. Wenn jedoch das Antriebsdrehmoment herabgesetzt wird,
beispielsweise durch Drosselung des Motors, wird die Schaltmuffe 20 entlastet und
bewegt sich unter der Wirkung der gespannten Feder 26 nach links, bis der Zahnkranz
22 an der rechten Stirnseite des Sperrzahnkranzes 3 anstößt (Fig. 2). Durch diese
Bewegung der Schaltmuffe 20 wird ihr Zahnkranz 21 aus dem Sperrzahnkranz 3 ausgerückt,
so daß die Muffen 8 und 9 nicht mehr gegen eine Drehbewegung in bezug auf die Welle
1 verriegelt sind und sich entlang schraubenlinienförmiger Bahnen längs der Steilgewinde
4 und 5 gegenüber der Welle 1 bewegen können. Das Antriebsdrehmoment in Pfeilrichtung
bewirkt, daß sich die Muffe 9 längs der Welle 1 nach links bewegt, bis ihr Kupplungszahnkranz
18 nicht mehr mit dem Kupplungszahnkranz 19 des Zahnrades 7 im Eingriff steht und
die Klinken 16 in den Zahnkranz 19 eingreifen. Da die beiden Muffen 8 und 9 durch
die Schaltmuffe 20 derart miteinander gekuppelt sind, daß sie gleiche Drehbewegungen
ausführen müsen, bewirkt die Drehung der Muffe 9 bei ihrer Bewegung nach links,
daß sich auch die Muffe 8 nach links schraubt, wodurch die Klinken 11 der Muffe
8 in ratschenden Eingriff mit den Kupplungszähnen 14 des Zahnrades 6 für die niedrige
Drehzahl gebracht werden (s. Fig. 3 und 7). Sobald die Drehzahl der jetzt leer laufenden
Welle 1 so weit gesunken ist, daß das Zahnrad 6 die Welle 1
überholen
möchte, greift der Kupplungszahnkranz 14 des Zahnrades 6 an den Klinken 11 der Muffe
8 an, wodurch die Muffe 8 gezwungen wird, eine schraubende Bewegung nach links bis
gegen einen axialen Anschlag 23 auszuführen, wodurch der Kupplungszahnkranz 13 in
Eingriff mit dem Kupplungszahnkranz 14 des Zahnrades 6 gebracht wird. Durch die
Drehbewegung der Muffe 8 bei ihrer Bewegung nach links wird die Muffe 9 gezwungen,
ebenfalls eine Schraubbewegung nach links auszuführen, bis die Klinken 16 nicht
mehr in den Kupplungszahnkranz 19 des Zahnrades 7 eingreifen. Das Getriebe befindet
sich nun in der Schaltstellung für die niedrige Drehzahl, ist jedoch noch nicht
in dieser Stellung verriegelt.
-
Die Drehbewegung der Schaltmuffe 20 infolge der erwähnten Schraubbewegung
der Muffen 8 und 9 nach links bringt den Zahnkranz 22 der Schaltmuffe 20 in eine
derartige Stellung gegenüber dem Sperrzahnkranz 3, daß sich die Schaltmuffe 20 unter
der Wirkung der gespannten Feder 26 nun axial nach links bewegen kann, wodurch der
Zahnkranz 22 in Eingriff mit dem Sperrzahnkranz 3 gelangt. Diese Stellung ist in
den Fig. 4 und 8 wiedergegeben. Die Muffe 8, die durch das Antriebsdrehmoment gegen
ihren axialen Anschlag 23 geschraubt wurde, wird somit daran gehindert, sich unter
der Wirkung eines überholenden Drehmoments an der Welle 1 nach rechts zu bewegen,
und das Getriebe ist daher im unteren Gang verriegelt.
-
Zum Umschalten vom unteren auf den oberen Gang wird die Schaltstange
20B nach rechts bewegt, bis der Rastbolzen 25 in die Rastkerbe 27 der Schaltstange
eingreift, wobei die Feder 28 gespannt wird, so daß die Gabel 20A die Schaltmuffe
20 nach rechts bewegt. Eine derartige Bewegung der Schaltmuffe kann so lange stattfinden,
wie ein Antriebsdrehmoment über die Schraubmuffe 8 übertragen wird, da sie, wie
bereits erwähnt, durch das Antriebsdrehmoment gegen ihren axialen Anschlag 23 geschraubt
ist, so daß das Antriebsdrehmoment nur über die Kupplung 14, 13, nicht aber über
die Zahnkränze 10, 21 und 3, auf die Welle 1 übertragen wird. Die Bewegung der Schaltmuffe
20 nach rechts setzt sich fort, bis ihr Zahnkranz 22 aus dem Sperrzahnkranz 3 ausgerückt
ist und ihr Zahnkranz 21 auf die Stirnflächen des Sperrzahnkranzes 3 auftrifft.
Nun können sich die Muffen 8 und 9 in bezug auf die Welle 1 frei drehen, und bei
einer Senkung der Antriebsdrehzahl gegenüber der Abtriebsdrehzahl überholt die Welle
1 das Zahnrad 6, wodurch die Muffe 8 nach rechts geschraubt wird, so daß der Kupplungszahnkranz
13 aus dem Kupplungszahnkranz 14 des Zahnrades 6 ausrückt und die Klinken 11 in
ratschenden Eingriff mit dem Kupplungszahnkranz 14 gelangen. Die Drehbewegung der
Muffe 8 bewirkt, daß auch die Muffe 9 eine gleiche Drehbewegung ausführt und nach
rechts geschraubt wird, wobei die Klinken 16 in ratschenden Eingriff mit dem Kupplungszahnkranz
19 des Zahnrades 7 kommen. Wenn durch Senken der Motordrehzahl das Zahnrad 7 so
langsam läuft, daß die Welle 1 das Zahnrad 7 zu überholen beginnt, greift der Zahnkranz
19 an den Klinken 16 der Muffe 9 an und schraubt die Muffe 9 nach rechts gegen einen
axialen Anschlag 24, so daß der Zahnkranz 18 in den Kupplungszahnkranz 19 des Zahnrades
7 eingreift. Dabei werden die Klinken 11 von dem Kupplungszahnkranz frei, und die
Schaltmuffe 20 führt eine Drehbewegung aus, die den Zahnkranz 21 auf die Zahnlücken
des Sperrzahnkranzes 3 ausrichtet. Die Schaltmuffe 20 bewegt sich daher unter der
Wirkung der Feder 28 nach rechts, so daß der Zahnkranz 21 in den Sperrzahnkranz
3 eingreift. Wenn das Antriebsdrehmoment wieder aufgebracht wird, kann die Muffe
9 somit keine schraubende Bewegung längs der Welle ausführen, und das Getriebe ist
im oberen Gang verriegelt (Fig. 1 und 5).
-
Es ist zweckmäßig, zwischen dem Zahnkranz 21 der Schaltmuffe 20 und
dem Sperrzahnkranz 3 der Welle 1 ein gewisses Spiel in Umfangsrichtung vorzusehen,
damit sich die Muffe 9 etwas nach links bewegt, wenn erneut ein Antriebsdrehmoment
aufgebracht wird. Wird dann beim Umschalten auf den unteren Gang das Antriebsdrehmoment
herabgesetzt, so bewirkt das überholende Drehmoment der Welle 1, daß sich die Schraubmuffe
9 nach rechts gegen den Anschlag 24 bewegt, wodurch die Schaltmuffe 20 entlastet
wird und ihre Umschaltbewegung nach links beginnt.