DE1209003B - Schaltvorrichtung fuer stufenlos einstellbare Schaltwerkgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c-11

Nummer: 1209 003

Aktenzeichen: R 3715711/63 c

Anmeldetag: 7. Februar 1964

Auslegetag: 13. Januar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für stufenlos regelbare Schaltwerkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit senkrecht zur Antriebswelle verschiebbaren und mit dieser umlaufenden, entgegengesetzt zueinander bewegbaren Planscheiben, von denen die eine hin- und herbewegbare Teile von Freilaufkupplungen oder Schaltwerken steuert, während die andere als Gegengewicht für erstere dient, deren Verstellen durch eine dritte, konzentrisch zur Antriebswelle gelagerte, mit den beiden ersten Planscheiben, in Wirkverbindung stehende Planscheibe erfolgt, die gegenüber der Antriebswelle drehbar ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die die Umlaufdrehzahl dieser zwischen den beiden anderen Planscheiben angeordneten Planscheibe so zu ändern gestatten, daß diese gleich, kleiner oder größer ist als die Umlaufdrehzahl der Antriebswelle und als Mittel zum Ändern der Umlaufdrehzahl der mittleren Planscheibe drei Zahnräder vorgesehen sind, die gleiche Teilkreisdurchmesser, jedoch verschiedene Zähnezahlen aufweisen und über ein gehäusefest gelagertes Ritzel miteinander im Eingriff stehen, von denen zwei Zahnräder je für sich mit einer zwei Verzahnungen aufweisenden Muffe kuppelbar sind.

Schaltvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Bei einer bekannten Schaltvorrichtung waren die drei Zahnräder auf der Antriebswelle frei drehbar gelagert, und das eine Zahnrad war mit einer Plangewindescheibe fest verbunden, seine Nabe diente als Lager für die beiden anderen Zahnräder, und jedes der drei Zahnräder war mit je einer weiteren verzahnten Scheibe oder einem verzahnten Ring fest verbunden, die je für sich mit einer verzahnten, mit der Antriebswelle umlaufenden, gesteuert verschiebbaren Muffe in Eingriff bringbar sind. Nach einem weiteren Merkmal dieser bekannten Schaltvorrichtung war die mit dem plangewindescheibenfesten Zahnrad verbundene, verzahnte Scheibe zwischen den Verzahnungen der bzw. dem den beiden Zahnrädern fest zugeordneten Scheibe bzw. Ring angeordnet, und die Verzahnungen zweier Scheiben stimmten mit einer Innenverzahnung und die des Ringes mit einer Außenverzahnung der verschiebbaren Muffe überein.

Wenngleich sich Schaltvorrichtungen dieser Art bewährt haben, weisen sie doch den Nachteil auf, daß einerseits ihre Herstellung gewisse Schwierigkeiten bereitet und andererseits das Ineingriffbringen der Verzahnungen der Muffe mit den Zahnrädern nur dann erfolgen kann, wenn die miteinander in Eingriff zu bringenden Zähne einander auch richtig zugeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung für stufenlos einstellbare
Schaltwerkgetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Franz Riedl, Boos bei Memmingen

Als Erfinder benannt:

Franz Riedl, Boos bei Memmingen

Schaltvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die dem Grunde nach der vorerwähnten Regelvorrichtung entspricht, die vorerwähnten Nachteile jedoch nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dafür zu sorgen, daß mit der mittleren Planscheibe eine Hülse drehfest verbunden ist, auf der eines der drei Zahnräder, dessen eine Stirnfläche verzahnt ist, lose gelagert und eine an ihren beiden Stirnflächen verzahnte Muffe drehfest, jedoch verschiebbar ist, während das zweite Zahnrad, dessen eine Stirnfläche ebenfalls verzahnt ist, gegenüber der Antriebswelle frei drehbar ist und das dritte Zahnrad mit der Antriebswelle ständig umläuft, die beiden ersten Zahnräder so angeordnet sind, daß ihre Verzahnung mit einer Verzahnung der Muffe in Eingriff bringbar ist, und daß zwischen der Antriebswelle und der mit der mittleren Planscheibe umlaufenden Hülse Klemmrollen angeordnet sind, die beim Verschieben der Muffe auf das erste Zahnrad hin zwangläufig in Lösestellung bewegt werden. Dieses zwangläufige In-Lösestellung-bringen der Klemmrollen, beispielsweise drei Klemmrollen, kann dadurch bewirkt werden, daß nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Hülse dort, wo die Klemmrollen angeordnet sind, Radialöffnungen aufweist, in denen je ein Stift geführt ist, dessen Länge größer ist als die Wandstärke der Hülse an dieser Stelle, und daß die Muffe an der dem ersten Zahnrad zugewandten Innenkante mit einer sich zum ersten Zahnrad hin erweiternden Konusfläche versehen ist.

In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein stufenlos einstellbares Schaltwerkgetriebe mit seiner Schaltvorrichtung im Schnitt,

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung der Schaltvorrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fi g. 2.

509 778/206

3 4

Die Antriebswelle 1 des stufenlos einstellbaren 40 versehen, das von einer Gewindebuchse 40' um-

Schaltwerkgetriebes ist in einem Gehäuse 2 durch faßt wird, die gegenüber der Antriebswelle drehbar

Wälzlager 3 und 4 gelagert. Das Wälzlager 3 befindet ist. In die Gewindebuchse 40' faßt ein Gewindebolzen

sich im Boden des topf artigen Gehäuses 2, und es ist 41 ein, der in einem Schlitz 42 der Hülse 15 verschieb-

nach außen abgedichtet durch einen in einer Abdeck- 5 bar ist. Zwischen den Zahnrädern 34 und 35 ist eine

scheibe 5 festgelegten Dichtungsring 6. Das Wälz- Muffe 43 vorgesehen, deren beiden Stirnflächen mit

lager 4 ist an einer mehrere Durchbrechungen 7 je einer Verzahnung 43' und 43" versehen sind. Diese

aufweisenden, gehäusefesten Zwischenwand 8 an- Muffe weist ebenfalls einen Längsschlitz 44 auf, so

geordnet. daß der Gewindebolzen 41 von außen her zugänglich

Auf der Antriebswelle list ein topf artiger Körper 9 io ist. Um anzudeuten, daß die Muffe 43 verschiebbar frei drehbar gelagert, der abgeschlossen wird durch ist, ist ein beeinflußbares Steuerventil 45 vorgesehen, eine zwei Plangewinde 10 und 11 aufweisende Plan- Das Zahnrad 34 weist eine Stirnverzahnung 34', das scheibe 12. Die Planscheibe 12 ist durch Schrauben Zahnrad 35 eine Stirnverzahnung 35' auf. Zwischen 13 mit dem topfartigen Körper 9 starr verbunden. In dem Wellenteil 1' der Antriebswelle 1 und der Hülse das Plangewinde 10 faßt eine mit einer Gewindebahn 15 15, die durch ein Lager 46 auf der Antriebswelle versehene Planscheibe 16, und in das Plangewinde 11 gelagert ist, sind Klemmrollen, beispielsweise drei greift eine mit einer Gewindebahn versehene Plan- Klemmrollen 47, angeordnet, die, wenn die Antriebsscheibe 17 ein, die durch entsprechende Gestaltung welle 1 umläuft und keine Schaltung im Sinne einer der Plangewinde 10 und 11 in einander entgegen- Drehzahländerung der Abtriebswelle vorgenommen gesetzten Richtungen verschiebbar sind, wenn sich 20 wird, die Antriebswelle mit der Hülse 15 kuppeln, die Umlaufdrehzahl der Plangewindescheibe 12 Dort, wo die Klemmrollen 47 angeordnet sind, weist gegenüber der Umlaufdrehzahl der Antriebswelle 1 die Hülse 15 je eine Radialöffnung 48 auf, in der je ändert. Da beide Planscheiben 16 und 17 gegenüber ein Stift 49 geführt ist, dessen Länge größer ist als die der Antriebswelle 1 in radialer Richtung beweglich Wandstärke der Hülse 15 in diesem Bereich. Die geführt sind, laufen sie also mit der Antriebswellen- 25 Muffe 43 ist an der dem ersten Zahnrad 34 zudrehzahl um. Während die Planscheibe 16 über ein gewandten Innenkante mit einer sich zum Zahnrad 34 Wälzlager 18 schwingend hin- und herbewegbare hin erweiternden Konusfläche 50 versehen. Ein Ab-Arme 19 von Freilaufkupplungen od. dgl. beeinflußt, laufen der Klemmrollen 47 wird durch eine Ringderen innere Hauptteile mit 20, deren äußere Haupt- scheibe 51 und einen Sprengring 52 verhindert,
teile mit 21 und deren Klemmrollen mit 22 bezeichnet 30 Um die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung zu sind, ist die einen Ring 23 tragende Planscheibe 17 erläutern, sei zunächst angenommen, daß das erste als Gegengewicht ausgebildet, um eine Unwucht beim Zahnrad 34 neunundsiebzig Zähne, das zweite Zahnexzentrischen Verstellen der Planscheibe 16 zu ver- rad 35 einundachtzig Zähne und das dritte Zahnrad meiden. Werden die Arme 19 über Segmente 24 hin- 36 achtzig Zähne hat, obwohl die Zähnezahlen auch und herbewegt, dann bewegen sich auch die inneren 35 andere Werte haben können.

Hauptteile 2 hin und her und nehmen beispielsweise Läuft die Antriebswelle mit der Drehzahl einer bei der Hinbewegung die äußeren Hauptteile 21 mit, Antriebsmaschine um, und befinden sich die Teile der so daß die in den Lagern 25 und 26 gelagerten Wellen Schaltvorrichtung in der aus der Zeichnung ersicht-27 der außen angeordneten Freilaufkupplungen, von liehen Lage, dann steht die Abtriebswelle 28 noch denen der besseren Übersicht wegen nur eine dar- 4° still, weil sich die Planscheibe 16 in ihrer einen Endgestellt ist, in entsprechender Richtung umlaufen. Die lage befindet (Exzentrizität derselben gleich Null). Wellen 27, von denen dementsprechend nur eine dar- Die einzelnen Teile der Schaltvorrichtung ändern ihre gestellt ist, tragen je ein Zahnrad 29, die mit einem Stellung nicht. Soll nun die Abtriebswelle 28 in Umauf der Abtriebswelle 28 festgelegten Zahnrad 28' drehung versetzt werden, so ist die Muffe 43 nach kämmen. Die Abtriebswelle 28 ist mittels Lager 30 45 rechts, d. h. in Richtung des Pfeiles 54, zu verschie- und 31 im Deckel 32 bzw. der Zwischenwand 8 ge- ben, wodurch die Verzahnung 43" mit der Stirnlagert. Der Innenraum des Deckels ist durch einen verzahnung 35' in Eingriff kommt und nun das zweite Dichtungsring 33 abgedichtet. Zahnrad 35 mit der Antriebswelle 1 umläuft. In dem

In Abweichung von der bekannten Schaltvorrich- Augenblick, in dem diese beiden Stirnverzahnungen tung der eingangs erwähnten Art ist der topfartige 50 miteinander im Eingriff sind, gehen die Klemmrollen Körper 9 über Schrauben 14 mit einer Hülse 15 fest 47 in Lösestellung, d. h., die Verbindung zwischen verbunden, auf der ein erstes Zahnrad 34 frei drehbar der Antriebswelle 1 und der Hülse 15 wird untergelagert ist. Ein zweites Zahnrad 35 ist frei drehbar brachen. Da nun das Zahnrad 35 über das Ritzel 37 gelagert auf der Nabe eines dritten Zahnrades 36, das mit dem ersten Zahnrad 34 kämmt, wird der topfdurch Anordnen einer Paßfeder 36' mit der Antriebs- 55 artige Körper 9 und damit die Plangewindescheibe 12 welle 1 ständig umläuft. Die Teilkreisdurchmesser der gegenüber der Antriebswelle 1 gedreht, weil ja durch Verzahnungen der drei Zahnräder 34,35 und 36 sind diesen Kupplungsvorgang nicht nur die Muffe 43, gleich. Mit den Verzahnungen dieser drei Zahnräder sondern auch die Hülse 15 mit der Drehzahl des steht ein Ritzel 37 in Verbindung, das gehäusefest zweiten Zahnrades 35 umläuft, die Planscheibe 16 frei drehbar gelagert ist, und zwar im Falle des Aus- 60 wird also radial nach außen verschoben und beeinführungsbeispieles auf einem Zapfen 38. flußt damit über die Arme 19 die inneren Hauptteile

Zwischen der Hülse 15 und der Nabe des dritten 20 der außermittig angeordneten Freilaufkupplungen

Zahnrades 36 ist ein Abstandsring 39 angeordnet, der im Sinne Hin- und Herschwingen, wodurch die

als Ablaufsicherung für das zweite Zahnrad 39 äußeren Hauptteile 21 dieser Freilaufkupplungen in

dient. Über Schrauben 39' sind der Abstandsring 39 65 der entsprechenden Drehrichtung umlaufen und da-

und das Zahnrad 36 miteinander verbunden. Die An- mit die Abtriebswelle 28 ebenfalls umzulaufen be-

triebswelle 1 ist etwa in der Mitte der axialen Er- ginnt. Da nun nach Ineingriffkommen der Muffe 43

Streckung der Schaltvorrichtung mit einem Gewinde mit der Stirnverzahnung 35' die Hülse 15 mit etwas

höherer Drehzahl umläuft als die Antriebswelle 1, verschiebt sich die über den Gewindebolzen 41 in dem Schlitz 42 und dem Längsschlitz 44 geführte Gewindebuchse 40' gegenüber der Antriebswelle 1 entgegen der Richtung des Pfeiles 54, d. h. nach links, und läuft gegen die linke Endfläche des Längsschlitzes 44 an und drückt dadurch die Muffe 43 entgegen der Richtung des Pfeiles 54, so daß die Verzahnungen 43" und die Stirnverzahnung 35' wieder außer Eingriff kommen. Man ist also in der Lage, genau die Drehzahl festzulegen, die die Abtriebswelle 28 erhalten soll. Die Gewindebuchse 40' ist im Falle des Ausführungsbeispieles so angeordnet, daß die Planscheibe 16 ihre maximale Exzentrizität erreicht hat, wenn der Gewindebolzen 41 an der linken Endfläche des Längs-Schlitzes 44 anläuft. Will man erreichen, daß die Planscheibe 16 nicht so weit radial herausgeschoben wird, wie es der maximal möglichen Exzentrizität dieser Planscheibe entspricht, dann muß man die Gewindebuchse 40' bei stillstehendem Schaltwerkgetriebe so einstellen, daß der Verschiebeweg der Gewindebuchse 40' kleiner ist, d. h., die Gewindebuchse 40' müßte bei stillstehendem Schaltwerkgetriebe weiter nach links auf der Antriebswelle 1 eingestellt sein. Diese Änderung der Ausgangslage der Gewindebuchse 40' kann bewirkt werden, wenn man den Gewindebolzen 41 aus der Gewindebuchse herausschraubt und die Gewindebuchse dann entsprechend dreht. Sie weist daher auch mehrere Öffnungen 40" auf. Nach dem Einstellen der Gewindebuchse 40' in eine Lage, die der jeweils gewünschten Maximaldrehzahl der Abtriebswelle 28 entspricht, wird dann der Gewindebolzen 41 wieder eingeschraubt.

Läuft die Abtriebswelle 28 mit einer gewählten Drehzahl um und soll die Drehzahl verringert werden, dann läßt sich die Muffe 43 entgegen der Richtung des Pfeiles 54, d. h. nach links verschieben, weil ja jetzt der Gewindebolzen 41 in seiner linken Endlage steht. Die Verzahnung 43' kann mit der Stirnverzahnung 34' in Eingriff gebracht werden. Beim Verschieben der Muffe 43 drückt deren Konusfläche 50 alle Stifte 49 in die Hülse 15 hinein, wodurch alle Klemmrollen 47 gelöst werden. Da nunmehr das erste Zahnrad 34 mit einer Drehzahl umläuft, die etwas niedriger ist als die Drehzahl der Antriebswelle 1, laufen nun auch der topfartige Körper 9 und die Planscheibe 12 mit etwas geringerer Drehzahl um, wodurch die Planscheibe 12 die Planscheiben 16 und 17 in radialer Richtung auf die Drehachse der Antriebswelle 1 hin verschiebt. Der Gewindebolzen 41 wird gleichzeitig mit dem Einkuppeln der Stirnverzahnungen 34' und der Verzahnung 43' gegenüber der Antriebswelle 1 verdreht, bewegt sich also in Richtung des Pfeiles 54 und erreicht seine Ausgangsstellung, kurz bevor die Planscheiben 16 und 17 ihre Ausgangs-Nullstellung, die der Darstellung in der Zeichnung entspricht, erreicht haben. Dadurch wird die Muffe 43 selbsttätig wieder außer Eingriff mit dem ersten Zahnrad 34 gebracht.

Ist die Gewindebuchse 40' beispielsweise so eingestellt, daß die Maximaldrehzahl der Abtriebswelle 28 einen bestimmten Wert erreicht, beispielsweise 2500 Umdrehungen pro Minute, und soll die Abtriebswelle mit einer geringeren Drehzahl umlaufen, beispielsweise mit 2000 Umdrehungen pro Minute, dann muß man die Muffe 43 außer Eingriff mit dem zweiten Zahnrad 35 bringen, bevor die Gewindebolzen 41 die Muffe wieder auskuppelt. Die einzelnen Teile der Schaltvorrichtung lassen sich nicht nur verhältnismäßig einfach fertigen und in einfachster Weise zusammensetzen, sie bringen durch ihre Gestaltung auch den Vorteil mit sich, daß miteinander zu kuppelnde Teile zu jeder beliebigen Zeit gekuppelt werden können, denn es werden ja jetzt nicht mehr Zahnräder miteinander in Eingriff und außer Eingriff gebracht, sondern nur Stirnverzahnungen, deren Zähne unter einem spitzen Winkel verlaufende Zahnflanken aufweisen. Jetzt ist man auch in der Lage, das Kuppeln elektromagnetisch zu bewirken, weil die Verschiebekräfte äußerst gering und die Verschiebewege verhältnismäßig kurz sind, während bei der Schaltvorrichtung, von der die Erfindung ausging, ein Kuppeln nicht immer möglich war, die Verschiebewege verhältnismäßig groß sein mußten und auch eine gewisse Verschiebekraft aufgewandt werden mußte.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltvorrichtung für stufenlos einstellbare Schaltwerkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei senkrecht zur Antriebswelle verschiebbaren und mit dieser umlaufenden, entgegengesetzt zueinander bewegbaren Planscheiben, von denen die eine hin- und herbewegbare Teile von Freilaufkupplungen oder Schaltwerken steuert, während die andere als Gegengewicht für erstere dient, deren Verstellung durch eine dritte, konzentrisch zur Antriebswelle gelagerte, zwischen ihnen angeordnete, mit den beiden ersten Planscheiben in Wirkverbindung stehende Planscheibe erfolgt, die gegenüber der Antriebswelle drehbar ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die die Umlaufzahl der mittleren Planscheibe so zu ändern gestatten, daß diese gleich, kleiner oder größer als die Umlaufdrehzahl der Antriebswelle ist und als Mittel zur Änderung der Umlaufdrehzahl der mittleren Planscheibe drei Zahnräder vorgesehen sind, die gleiche Teilkreisdurchmesser, jedoch verschiedene Zähnezahlen aufweisen und über ein gehäusefest gelagertes Ritzel miteinander im Eingriff stehenden, von denen zwei Zahnräder je für sich mit einer zwei Verzahnungen aufweisenden Muffe kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mittleren Planscheibe (12) eine Hülse (15) drehfest verbunden ist, auf die eines (34) der drei Zahnräder (34, 35, 36), dessen eine Stirnfläche verzahnt (Stirnverzahnung 34') ist, lose gelagert und eine an ihren beiden Stirnflächen verzahnte Muffe (43) drehfest, jedoch verschiebbar auf der Hülse (15) ist, während das zweite Zahnrad (35), dessen Stirnfläche ebenfalls verzahnt (Stirnverzahnung 35') ist, gegenüber der Antriebswelle (1) frei drehbar ist und das dritte Zahnrad (36) mit der Antriebswelle ständig umläuft, die beiden ersten Zahnräder (34 und 35) so angeordnet sind, daß ihre Stirnverzahnung (34' bzw. 35') mit einer Verzahnung (43' bzw. 43") der Muffe (43) in Eingriff bringbar ist und daß zwischen der Antriebswelle (1) und der mit der mittleren Planscheibe (12) umlaufenden Hülse (15) Klemmrollen (47) angeordnet sind, die beim Verschieben der Muffe (43) auf das erste Zahnrad (34) hin zwangläufig in Lösestellung bewegt werden.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) dort, wo die

Klemmrollen (47) angeordnet sind, Radialöffnungen (48) aufweist, in denen je ein Stift (49) geführt ist, dessen Länge größer ist als die Wandstärke der Hülse (15) an dieser Stelle, und daß die Muffe (43) an der dem ersten Zahnrad (34) zügewandten Innenkante mit einer sich zum ersten Zahnrad hin erweiternden Konusfläche (50) versehen ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebs-

welle (1) eine Gewindebuchse (40') angeordnet und gegenüber der Antriebswelle (1) drehbar ist, die Hülse (15) bzw. die Muffe (43) einen Schlitz (42) bzw. Längsschlitz (44) aufweisen und daß ein in den Schlitz und den Längsschlitz eingreifender Gewindebolzen (41) mit der Gewindebuchse (40') lösbar verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 332 140.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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