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Wechselgetriebe mit einer Kupplungsmuffe Die Neuerung betrifft ein
Wechselgetriebe mit einer Kupplungmuffe, deren Schaltverschiebung nach Vorwahl durch
vorübergehende Änderung des übertragenen Drehmomentes (Gaswegnahme) bewirkt wird.
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Bei solchen bekannten Getrieben kann die in der Regel als Klauenmuffe
und gegebenenfalls zugleich als Zahnrad ausgebildete Kupplungsmuffe aufeinanderfolgend
zwischen verschiedenen, jeweils durch eine Leerlaufstellung voneinander getrennten
Stellungen verschoben werden, die je einer Übersetzungsstufe entsprechen.
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Nachteilig ist bei den bisher bekannten Wechselgetrieben, bei denen
die Kupplungsmuffe nach vorhergegangener Vorwahl selbsttätig durch vorübergehende
Gaswegnahme betätigt werden kann, daß sie eine verhältnismäßig verwickelte und entsprechend
teuere und empfindliche Konstruktion aufweisen und zum geräuschlosen weichen Kuppeln
auch noch verhältnismäßig viel Zeit beanspruchen.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Wechselgetriebe
in ihrer Konstruktion zu vereinfachen und dabei trotzdem das einwandfreie stoßfreie
Schalten zu beschleunigen.
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Die gestellte Aufgabe ist gemäß der Neuerung im wesentlichen
Wechselgetriebe...
dadurch gelöst, daß die entlang einem Schraubengwinde der sie tragenden Getriebewelle
verschraubbare Kupplungsmuffe an ihren beiden Stirnseiten in entgegengesetztem Drehsinn
wirksame Sägeverzahnungen od. dgl. aufweist und auf der zugleich Längsnuten aufweisenden
Getriebewelle außerdem beiderseits der Kupplungsmuffe noch je ein Kupplungsring
längsverschiebbar, jedoch in Längsnuten der Getriebewelle unverdrehbar geführt ist,
wobei die Kupplungsringe in ihren der Kupplungsmuffe zugekehrten Stirnseiten den
dortigen Sägeverzahnungen od. dgl. der Kupplungsmuffe angepaßte Sägeverzahnungen
od. dgl. aufweisen und durch die Betätigungsmittel der Vorwahl auf der Getriebewelle
voneinander unabhängig im Sinne der Eh-und Ausruckung in die bzw. aus der Kupplungsmuffe
längsverschiebbar sind.
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Bei einer solchen Ausbildung des Wechselgetriebes erfolgt die Verschiebung
der Kupplungsmuffe gegenüber der Getriebe'welle unter der Wirkung der an der Muffe-entweder
durch den axialen Druck des einen Kupplungsringes oder durch das am Innenumfang
der Muffe über die Getriebewelle angreifende Drehmoment-wirkenden Kraft, so daß
sich nach der Einleitung des Schaltvorganges über die Vorwahl eine rasche selbsttätige
Vollendung der Schaltung ergibt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung sind die Kupplungsringe
über den Längsnuten geführte Be<tätigungsstangen mit je einem auf der Welle verschiebbar
gelagerten Ring verbunden, wobei die beiden Ringe einerseits der Kupplungsmuffe
und der Kupplungsringe mit Abstand nebeneinander liegen und der dem
einen
Kupplungsring benachbarte Ring über eine Betätigungsstange mit diesem und der andere
Ring über die andere Betätigungsstange mit dem anderen Kupplungsring verbunden ist
und wobei beide Ringe entgegen einer sie im Sinne einer Einrastung beider Kupplungsringe
in. die Kupplungsmuffe auseinander spannenden Federkraft wechselweise bis zur Freigabe
der entsprechenden vollen Schaltverschiebung der Kupplungsmuffe verschiebbar sind.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Neuerung weist die Kupplungsmuffe
an ihrem Bußeren Umfang einen Zahnkranz oder vorzugsweise je einen größeren und
einen kleineren Zahnkranz nebeneinander auf, wobei der eine bzw. größere Zahnkranz
in drei Teile und der kleinere in zwei Teile unterteilt ist, und wobei weiterhin
vom größeren Zahnkranz der mittlere Teil und vom kleineren der dem größeren zugekehrte
Teil mit der übrigen Kupplungsmuffe fest verbunden ist, während die anderen, jeweils
nur eine kleine Trägheitsmasse aufweisenden Teile auf der Kupplungsmuffe über je
eine Einwegkupplung in jeweils einem Drehsinn frei drehbar gelagert sind, und wobei
schließlich das auf der Getriebewelle befindliche und innere Ansätze der eigentlichen
Kupplungsmuffe aufnehmende Schraubengewinde in verschiedene, jeweils an der einer
Leerlaufstellung der Kupplung-muffe entsprechenden axialen Stelle der Getriebewelle
über eine kurze Längsnute miteinander verbundene Gewindeabschnitte aufgeteilt ist.
Bei einer solchen Aufteilung der Kupplungsmuffe greifen zunächst lediglich die äußeren,
gegenüber der übrigen Kupplungsmuffe verdrehbaren Zahnkranztsile in die anschließend
zu kuppelnden Gegenzahnräder ein und erst wenn zwischen diesem Zahnkranzteil
| und dem an der eigentlichen Kupplungsmuffe befindlichen |
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Wechselgetriebe... Zahnkranz die gleiche Umfangsgeschwindigkeit erreicht
ist, erfolgt die selbsttätige vollkommene Einkupplung.
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Weitere Ausgestaltungen der Neuerung betreffen andere konstruktive
Einzelheiten des neuerungsgemäßen Wechselgetriebes.
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In der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise veranschaulicht,
es zeigen : Fig. 1 ein dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechendes Wechselgetriebe
in einem schematisch gehaltenen Längsschnitt entlang der Getriebewelle und einer
Vorgelegewelle (das Getriebe befindet sich in einer mittleren Übersetzungseinstellung),
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ausschnittdarstellung, bei der jedoch gerade
eine höhere Übersetzungsstufe vorgewählt ist, Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende
Ausschnittdarstellung, bei der jedoch gerade eine niedrigere Ubersetzungsstufe vorgewählt
ist,
| Fig. 4 ein dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechendes Wechsel- |
getriebe in einer schematisch gehaltenen Seitenansicht, Fig. 5 die Getriebewelle
des Wechselgetriebes gemäß Fig. 4 in einer Teilseitenansicht (angedeutete Ansätze
einer Kupplungsmuffe befinden sich gerade in einer der Leerlaufstellung der Kupplungsmuffe
entsprechenden Stellung), Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Teilseitenansicht,
bei der sich die Ansätze in einer Stellung befinden, bei der die Kupplungsmuffe
mit ihrem am weitesten links befindlichen Zahnkranz gerade in ein gemäß Fig. 4 links
befindliches Gegenzahnrad eingreift,
Wechselgetriebe....
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Fig. 7 eine gleiche Ansicht, bei der sich die Ansätze der Kupplungsmuffe
in einer Stellung befinden, bei der die Kupplungsmuffe mit ihrem am weitesten rechts
befindlichen Zahnkranz gerade in ein gemäß Fig. 4 rechts befindliches Gegenzahnrad
eingreift, Fig. 9 eine perspektivische Darstellung im Eingriff mit einem Gegenzahnrad
steht.
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Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten, dem ersten Ausfuhrungsbeispiel
entsprechenden Wechselgetriebe ist eine Kupplungsmuffe 1 auf einem Schraubengewinde
5 einer Getriebewelle 2 mittels einer entsprechenden Gewindebohrung verschiebbar
geführt. Auf der Getriebewelle 2 ist weiterhin beiderseits der Kupplungsmuffe 1
noch je ein Kupplungsring 3 bzw. 4 gelagert.
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Die Kupplungsringe 3,4 sind auf der Getriebewelle 2 jedoch axial verschiebbar
und greifen zu ihrer axialen Führung mit inneren (nicht sichtbaren) Ansätzen in
Längsnuten 7, 8 und 9 der Getriebewelle 2 ein. Das Schraubengewinde 5 ist als linksgängiges
Flachgewinde ausgebildet und die Getriebewelle 2 ist nach dem Ausführungsbeispiel
die in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. 1 angetriebene Abtriebswelle des Getriebes.
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Die Kupplungsmuffe 1 weist entlang ihrem Außenumfang ähnlich den Zähnen
einer Stirnverzahnung ausgebildete Kupplungsklauen 11 auf und trägt an jeder ihrer
Stirnseiten in entgegengesetztem Drehsinn wirksame Sägeverzahnungen 12 und 13, von
denen jeweils die einen Zahnflanken 14 bzw. 15 innerhalb Axialebenen der Kupplungsmuffe
1 und damit auch der Getriebewelle 2 verlaufen,
| während die anderen Zahnflanken 16 bzw. 17 jeweils parallel |
zur schraubenlinienförmigen Richtung des benachbarten Schraubengewindes 5 der Getriebewelle
2 verlaufen. Im übrigen verlaufen die einzelnen Sägezähne an ihrem Grunde und an
ihrem äußeren Ende jeweils innerhalb einer Querebene zur Getriebewelle 2, wodurch
einerseits die Drehung und andererseits die axiale Verschiebung der Klauenmuffe
1 erleichtert wird, wenn sie in nachstehend noch näher erläuterter Weise von einem
der Kupplungsringe 3, 4 her insbesondere über die Leerlaufstellung zwischen zwei
Übersetzungsstufen verschoben wird. Die Kupplungsringe 3,4 tragen an ihren der Kupplungsmuffe
1 zugekehrten Stirnseiten je eine angepaßte Sägeverzahnung 18 bzw. 19, mit der sie
in die entsprechende Sägeverzahnung 12 bzw. 13 der Kupplungsmuffe 1 formschlüssig
eingreifen können. Die Zahntiefe der Sägeverzahnungen ist etwas kleiner als die
axiale Länge der am äußeren Umfang der Kupplungsmuffe 1 befindlichen Kupplungsklauen
11.
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Durch die beschriebene Ausbildung der Zahnflanken der Sägeverzahnungen
12,13 und 18,19 ist nicht nur ein leichtes axiales Auskuppeln der Kupplungsringe
3, 4 aus der Kupplungsmuffe 1 sondern auch ein ebenso leichtes Auskuppeln der Kupplungsmuffe
1 aus einem der Kupplungsringe 3 bzw. 4 in Richtung des Schraubengewindes 5 möglich.
Ebenso leicht läßt die Sägeverzahnung auch das schraubenlinienförmige Einrasten
der entlang dem Schraubengewinde 5 der Getriebewelle 2 verschobenen Kupplungsmuffe
1 in den einen oder den anderen, in seiner axialen Stellung in nachstehend noch
näher beschriebener Weise festgelegten Kupplungsring 3 bzw. 4 zu.
Wechselgetriebe...
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Aus der beschriebenen Gängigkeit des Schraubengewindes 5 und der ebenfalls
bereits erwähnten Drehrichtung der angetriebenen Getriebewelle 2 und schließlich
auch aus der Neigung der schrägen Flanken der zusammenwirkenden Sägeverzahnungen
12,13 und 18, 19 ergibt sich, daß der Kupplungsring 4 der antreibende Kupplungsring
ist und der andere Kupplungsring 3 nur dann antreibend wirkt, solange die Getriebewelle
2 antreibend wirksam sein sollte. Dementsprechend werden nachstehend der Kupplungsring
3 der"angetriebene"und der Kupplungsring 4 der"antreibende"Kupplungsring genannt.
wie aus der Zeichnung weiterhin hervorgeht, ist der angetriebene Kupplungsring 3
über eine in der Längsnut 7 der Getriebewelle 2 geführte Betätigungsstange 23 mit
einem gemäß Fig. 1 rechts der Kupplungsmuffe 1 und auch rechts der Kupplungsringe
3, 4 auf der Getriebewelle 2 verschiebbar gelagerten Ring 22 und der antreibende
Kupplungsring 4 über eine in die Längsnut 9 geführte Betätigungsstange 30 mit einem
Rind 29 verbunden, der auf der Getriebewelle 2 zwischen dem Ring 22 und dem Kupplungsring
4 verschiebbar gelagert ist. Die Betätigungsstangen 23 und 30 sind derart am Grunde
der Längsnuten 7 und 9 geführt, daß dadurch die Verschraubbarkeit der Kupplungsmuffe
1 entlang dem Schraubengewinde 5 nicht beeinträchtigt werden kann.
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Zwischen den beiden Ringen 22 und 29 ist auf der Getriebewelle 2 noch
eine Schraubendruckfeder 34 gelagert, die bestrebt ist, die beiden Ringe auseinanderzuschieben,
wodurch die beiden Kupplungsringe 3, 4 zugleich in den Eingriff mit der zwischen
ihnen befindlichen Kupplungsmuffe 1 vorgespannt werden.
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Wechselgetriebe...
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Neben der Getriebewelle 2 ist im Bereich der beiden Ringe 22 und 29
noch eine Betätigungsgabel 35 angeordnet, die mit ihrer in ihrer Breite dem gegenseitigen
Abstand derbeiden am meisten voneinander abgerückten Ringe 22,29 angepaßten Gabel
die beiden Ringe in der aus Fig. 1 hervorgehenden Weise einfaßt. Die Bestetigungsgabel
35 kann auch der in Fig. 1 dargestellten Lage nach
| links oder rechts verschoben werden, wodurch jeweils in nach- |
| stehend noch näher beschriebener weise eine andere Ubersetzungs- |
stufe vorgewählt wird, die anschließend-nach erfolgter Synchronisation-selbsttätig
eingeschaltet wird.
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Die beschriebenen Teile des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes sind
in der aus Fig. 1 hervorgehenden Weise zum Einbau in ein Wechselgetriebe bestimmt,
wobei das (gemäß Fig. 1) linke Ende der Getriebewelle 2 mitsamt der Kupplungsmuffe
1 und den beiden Kupplungsringen 3 und 4 in den Nabenbohrungen einer Anzahl Zahnräder
38,39 und 40 axial zu diesen Zahnrädern verläuft.
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Jedes der Zahnräder 38,39 und 4o trägt in seiner Nebenbohrung einen
Kranz innerer Kupplungsklauen 42 bzw. 43,44, die den Kupplungsdauen 11 der Kupplungsmuffe
1 angepaßt sind.
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Die äußeren Zahnräder 38 und 40 sind jwweils über Wälzlager 36 und
37 in (nicht dargestellten) Bohrungen des Getriebegehäuses gelagert, während das
mittlere Zahnrad 39 beiderseits über je ein weiteres Wälzlager 46 und 47 einerseits
auf der Nabe des Zahnrades 38 und andererseits in der Nabe des Zahnrades 40 gelagert
und dadurch zugleich axial geführt ist. Die Zahnräder 38, 39 und 40 befinden sich
im ständigen Eingriff mit entsprechenden Zahnrädern 51, 52 und 53, die auf einer
Vorgelegewelle 55 festgelegt sind.
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Wechselgetriebe....
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Es sei angenommen, daß'sich das Getriebe in der aus Fig. 1 hervorgehenden
Stellung befindet, bei der die Kupplungsmuffe 1 mit dem mittleren Zahnrad 39 gekuppelt
und die Betätigungsgabel freigegeben ist, wobei der Antrieb von der mit dem Zahnrad
38 verbundenen Antriebswelle her und der Antrieb über die Getriebewelle 2 erfolgt.
In diesem Falle überträgt das Zahnrad 38 das Antriebsdrehmoment auf die Getriebewelle
2 im Drehsinn des Pfeiles der Fig. 1 aufeinanderfolgend über das Zahnrad 51, das
Zahnrad 52, das Zahnrad 39, die Kupplungsmuffe 1 und den antreibenden Kupplungsring
4. Sollte der Antrieb jedoch umgekehrt von der Getriebewelle 2 her erfolgen, dann
wird das Drehmoment von dieser Welle her über den Kupplungsring 3 in im übrigen
umgekehrter Aufeinanderfolge auf das Zahnrad 38 übertragen.
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Will man von der soeben beschriebenen mittleren Übersetzungsstufe
zu einer höheren Übersetzungsstufe übergehen, so verschiebt man zunächst die Betätigungsgabel
35 (gemäß Fig. 1) unter gleichzeitiger Zusammendrückung der Schraubendruckfeder
34 nach links, wodurch der angetriebene Kupplungsring 3 gemäß Fig. 2 vom Ring 22
her aus der Kupplungsmuffe 1 nach links ausgerückt wird, bis er sich links neben
den inneren Kupplungsklauen 42 des
| Zahnrades 38 befindet. Ein solches Auskuppeln des Kupplungs- |
| ringes 3 ist auch während einer vollen Drehmomentübertragung
des |
| Getriebes ohne weiteres möglich, weil dieser Kupplungsring |
| an der vorstehend beschriebenen normalen Drehmomentübertragung |
| nicht beteiligt, d. h. also entlastet ist. Solange die vorbeschrie- |
| bene Drehmomentübertragung über das Zahnrad 38 in Richtung
des |
Pfeiles gemäß Fig. 1 beibehalten bleibt, bleibt auch die Kupplungsmuffe 1 noch in
den Kupplungsring 3 eingerastet und es ändert sich an der Übersetzung zunächst nichts,
weil die
Wechselgetriebe...
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Kupplungsmuffe 1 nach wie vor über das Schraubengewinde 5 in die Sägeverzahnung
19 des Kupplungsringes 4 eingerastet wird.
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Handelt es sich beispielsweise um das Getriebe eines Kraftfahrzeuges
und gibt der Fahrer nunmehr das Gaspedal oder das entsprechende Leistungspedal kurzfristig
frei, dann erfolgt kein Antrieb mehr vom Zahnrad 38 her. Es tritt vielmehr der Zustand
ein, daß die Getriebewelle 2 von den Laufrädern des Fahrzeuges her angetrieben wird,
wodurch nunmehr die Kupplungsmuffe 1 von der Getriebewelle 2 her entlang dem Schraubengewinde
5 (gmäß Fig. 2) nach links verschoben wird. Dabei gelangt die Kupplungsmuffe 1 zunächst
in die Leerlaufstellung zwischen den Zahnrädern 39 und 38. Solange die Drehzahl
des Zahnrades 38 noch größer als die Drehzahl der Kupplungsmuffe 1 ist, weisen die
Kupplungsklauen 11 und 42 sich dabei. gegenseitig ab und die Kupplungsmuffe 1 bleibt
zunächst in ihrer Leerlaufstellung zwischen den beiden Zahnrädern 39 und 38. Sobald
jedoch das Zahnrad 38, welches durch die vorherige Übersetzungseinstellung etwas
schneller als die Kupplungsmuffe 1 umlief, mangels eines Antriebes verzögert wird,
bis die Umfangsgeschwindigkeit der Kupplungsklauen 42 seiner Nabe bis auf die Umfangsgeschwindigkeit
der Kupplungsklauen 11 der Kupplungsmuffe 1 angesunken ist, kann die Kupplungsmuffe
1 mit ihren Kupplungsklauen 11 in die Kupplungsklauen 42 des Zahnrades 38 eindrücken,
wobei ihre Sägeverzahnung 12 zugleich in die Sägeverzahnung 18 des Kupplungsringes
3 einrastet. Beim Eindrücken der Kupplungsklauen 11 der Kupplungsmuffe 1 in die
Kupplungsklauen 42 des Zahnrades 38
Wechselgetriebe,.., kann auch
das Einrastenden Sägeverzahnung 12 in die Sägeverzahnung 18 des Kupplungsringes
3 leicht erfolgen, weil die in einer gemeinsamen Querebene zur Getriebewelle 2 abgeflachten
Spitzen der Sägezähne und die mit der Steigung des Schraubengewindes 5 übereinstimmende
Richtung der schrägen Flanken der Sägezähne das Einrasten erleichtern.
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Zur beschriebenen Übersetzungsänderung wird noch bemerkt, daß die
Verschiebung der Kupplungsmuffe 1 (gemäß Fig. 2) nach links auch noch durch die
Kraft der Schraubendruckfeder 34 unterstützt wird, die. bestrebt ist. sich aus der
in Fig. 2 dargestellten Stellung unter gleichzeitiger axialer Verschiebung des Kupplungsringes
4 nach links zu entspannen.
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Will man aus der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Arbeit des
Getriebes eine niedrigere Übersetzungsstufe einschalten, dann betätigt man einen
mit der Betätigungsgabel 35 gekuppelten (nicht dargestellten) Vorwählhebel im Sinne
einer Verschiebung der Betätigungsgabel 35 (Gemäß Fig. 3) nach rechts. Da der antreibende
Kupplungsring 4 bei der vorherigen Drehmomenttibertragung jedoch belastet ist, läßt
der entsprechende Eingriff der Sägeverzahnung 13 der Kupplungsmuffe 1 und der Sägeverzahnung
19 des Kupplungsringes 4 ein zur Verschiebung des in der Betätigungsgabel 35 gehaltenen
Ringes 29 notwendiges Auskuppeln des Kupplungsringes 4 zunächst nicht zu. Es ist
deshalb der genannte Vorwählhebel mit der Betätigungsgabel 35 über ein elastisches
Kupplungsglied verbunden, welches die Betätigung des Vorwählhebels auch ohne sofortiges
Mitbewegen der Betätigungsgabel 35 unter entsprechender Vorspannung zuläßt. Daraufhin
Wechselgetriebe...
wird das Gaspedal freigegeben, woraufhin der Antrieb vom Zahnrad 38 her und damit
auch die Drehmomentübertragung über den Kupplungsring 4 aufhört. Infolgedessen kann
nunmehr der unbelastete Kupplungsring 4 der durch das genannte Kupplungsglied ausgeübten
Vorspannung im Sinne einer Bewegung (gemäß Fig. 3) nach rechts nachgeben, so daß
die Getriebeteile nunmehr die aus Fig. 3 hervorgehende Lage einnehmen.
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Die Kupplungsmuffe 1 kann einer solchen Bewegung zunächst nicht folgen,
weil sie über das Schraubengewinde 5 der Getriebewelle 2 nunmehr in den Eingriff
mit dem Kupplungsring 3 gepreßt wird.
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Die Umschaltung der Kupplungsmuffe 1 kann anschließend jedoch leicht
dadurch vollendet werden, daß das Gaspedal erneut betätigt wird, weil nunmehr der
Antrieb wieder vom Zahnrad 38 her über die Kupplungsmuffe 1 auf die Getriebewelle
2 erfolgt, wodurch die angetriebene Kupplungsmuffe 1 über das Schraubengewinde 5
(gemäß Fig. 3) nach rechts verschoben wird. Die gleiche Kupplungsverschiebung der
Kupplungsmuffe 1 könnte aber auch durch eine entsprechende Verminderung der Drehzahl
der Abtriebswelle 2 gegenüber der Drehzahl des Zahnrades 39 bewirkt werden.
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Der nach rechts verschobenen Kupplungsmuffe 1 folgt nunmehr auch der
Kupplungsring 3 unter einer entsprechenden Entspannung der Schraubenfeder 34, bis
schließlich-nach dem Einrücken der Kupplungsmuffe 1 mit ihren Kupplungsklauen 11
in die Kupplungsklauen 44 des Zahnrades 40-beide Kupplungsringe 3, 4 wieder in die
zwischen ihnen befindliche Kupplungsmuffe 1 an der Stelle des Zahnrades 40 eingerastet
sind. Im übrigen gilt für den zum Einrücken der Kupplungsklauen 11 in die Kupplungsklauen
44 erforderlichen Gleichlauf dasselbe wie es bereits in Verbindung mit der Einstellung
der anderen Schaltstufen angeführt wurde.
Wechselgetriebe....
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Es besteht also nunmehr bei der neuen Ubersetzungseinstellung dieselbe
feste Kupplung an der Stelle des Zahnrades 40, die sich gemäß Fig. 1 vorher an der
Stelle des Zahnrades 39 befand, wobei die Drehmomentübertragung vom Zahnrad 40 her
über den Kupplungsring 4 und von der Getriebewelle 2 her über den Kupplungsring
3 erfolgt.
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Das in den Fig. 4 bis 8 dargestellte, dem zweiten Ausführungbeispiel
entsprechende Wechselgetriebe arbeitet in grundsätzlich gleicher Weise. Es unterscheidet
sich vom ersten Ausführungbeispiel vor allem dadurch, daß die Kupplungsmuffe 61
entlang ihrem Außenumfang zugleich zwei Zahnräder 68, 69 unterschiedlichen Durchmessers
bildet. die wahlweise in entsprechende Gegenzahnräder 70 und 71 einkuppelbar sind.
Zwischen den beiden
| Gegenzahnrädern 70 und 71 kann die Kupplungsmuffe eine (in |
Fig. 4 dargestellte) Leerlaufstellung einnehmen, aus der sie einerseits in das Gegenzahnrad
70 und andererseits in das Gegenzahnrad 71 einrückbar ist.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Schraubengewinde 64 doppelgängig
ausgebildet und dienst ebenfalls zum Verschrauben der Kupplungsmuffe 61 in den einen
oder den anderen Eingriff zur Einschaltung der entsprechenden Übersetzungsstufe.
Dabei sind im doppelgängigen Schraubengewinde 64 innere Ansätze 63 der eigentlichen
Kupplungsmuffe 61 in der aus den Fig. 5 bis 8 hervorgehenden Weise geführt. Auch
bei dem zeiten Ausführungbeispiel ist die Kupplungsmuffe 61 zwischen zwei auf der
Getriebewelle 2 in entsprechenden Längsnuten längsverschiebbaren Kupplungsringen
3 und 4 gelagert, die in der grundsätzlich dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden
Weise zur Vorwahl und Durchführung eines Schaltvorganges sowie im eingeschalteten
Zustand zur Übertragung des Drehmomentes dienen.
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Wechselgetriebe...
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Damit beim Schalten dieses Wechselgetriebes an den Zähnen der einzukuppelnden
Zahnräder möglichst kleine Reibungswiderstände auftreten, kann die nachstehende
Anordnung getroffen sein : Das Schraubengewinde 64 ist jeweils an der Stelle, die
einer Leerlaufstellung der Kupplungsmuffe 61 zwischen zwei Zahnrädern entspricht,
durch eine Längsnute 65 unterbrochen, durch welche die Ansätze 63 nicht mehr schraubenlinienförmig,
sondern-an dieser Stelle-lediglich axial verschiebbar sind, und zwar um eine Länge
von 2 (e+j), wonach sie sich erneut im anschließenden - gegenüber dem vorherigen
Teil ebenfalls um den Betrag 2 (e+j) versetzten-Teil des Schraubengewindes 74 schraubenlinienförmig
weiterbewegen können. Dabei bedeutet die zum Einrücken eines nachstehend noch näher
beschriebenen Teils der Kupplungsmuffe 61 notwendige axiale Verschiebung und i das
Spiel, welches bei der Leerlaufstellung der Kupplungsmuffe 61 zwischen dessen gerade
zu kuppelnden Zahnkranz und dem zugehörigen Gegenzahnrad besteht.
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Zum leichteren Einrücken der Kupplungsmuffe 61 in die Gegenzahnräder
70 und 71 dienen am Zahnrad 68 beiderseits befindliche Teile 681 und 68r, von denen
sich der erstgenannte an der (gemäß Fig. 4) linken und der andere Teil an der rechten
Seite des mittleren, mit der Kupplungsmuffe 61 einstückig verbundenen Teils des
Zahnrades 68 befinden, und außerdem ein an der rechten Seite des Zahnrades 69 befindlicher
Teil 69 dieses Zahnrades, der sich gegenüber dem übrigen Zahnrad ebenfalls frei
drehen kann.
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Die Teile 681 und 68r weisen die gleiche Verzahnung wie der mittlere
Teil auf, bilden jedoch unabhängig vom mittleren Teil verdrehbare Zahnkränze jeweils
nur kleiner Breite, die dementsprechend auch nur eine kleine Trägheitsmasse aufweisen.
Von
Wechselgetriebe... den Teilen 681 und 68r ist gemäß dem Ausführungsbeispiel
der linke lediglich im einen Drehsinn und der rechte lediglich im anderen Drehsinn
gegenüber dem Mittelteil verdrehbar, wozu beide Teile 681 und 68r an der übrigen
Kupplungsmuffe mittels (nicht dargestellten) Einwegkupplungen gelagert sind. Die
Einwegkupplunger sind dabei so ausgebildet, daß die Zähne der Zahnkränze bei der
Mitnahme der Teile stets mit der Verzahnung des übrigen Zahnrades 68 fluchten. Zu
diesem Zweck sind die (nicht sichtbaren) Klauen der Einwegkupplungen an den jeweiligen
Kupplungsteilen in gleicher Anzahl und Anordnung wie die Stirnverzahnung angeordnet
und durch Klinken od. dgl. des jeweils zugeordneten anderen Teils lediglich in solchen
Winkelstellungen feststellbar, bei denen die Zähne der gekuppelten Teile miteinander
fluchten.
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Die inneren Klauen der Einwegkupplungen sind so angeordnet, daß die
Kupplungsmuffe 61 beim Vergrößern der Abtriebsdrehzahl beschleunigt und beim Verkleinern
der Abtriebsdrehzahl-und damit auch der Übersetzung-verzögert werden kann, wenn
vorausgesetzt wird, daß beim normalen Betrieb die Kupplungsmuffe 61 den antreibenden
Teil des Getriebes bildet. Infolgedessen kann sich der Teil 681 gegenüber dem übrigen
Zahnrad 68 frei entgegen der Pfeilrichtung der Fig. 4 und der Teil 68 gegenüber
dem übrigen Zahnrad 68 frei in Richtung dieses Pfeiles drehen.
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Auch der Teil 69r bildet einen eigentlichen Zahnkranz nur kleiner
Trägheitsmasse und ist an der Kupplungsmuffe 61 über eine Einwegkupplung gelagert,
die genauso wie die vorgenannten Einwegkupplungen ausgebildet ist und nur eine Verdrehung
des Teils
| 69 gegenüber dem übrigen Zahnrad 69 in Richtung des Pfeiles |
| r |
| der Fig. 4 zuläßt. |
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Wechselgetriebe...
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Setzt man voraus, daß beim Wechselgetriebe nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Antrieb über die Getriebewelle 2 in Richtung des Pfeiles der Fig. 4 erfolgt,
dann arbeitet dieses Getriebe folgendermaßen : Es sei zunächst angenommen, daß sich
die Kupplungsmuffe 61 mit ihrem Zahnrad 69 in Eingriff mit dem Gegenzahnrad 71 befindet
und daß man das Getriebe aus dieser Schaltstufe in die Leerlaufstellung schalten
will. Hierzu betätigt man zunächst die Schaltgabel (vgl. Fig. 1 und 2) im Sinne
einer Verschiedung des Kupplungsringes 3 nach links bis zu einer Stellung, die deileerlaufstellung
der Kupplungsmuffe 61 entspricht. Das übertragene Drehmoment wird von der Getriebewelle
2 auf die Kupplungsmuffe 61 über den Kupplungsring 4 übertragen, weshalb ein selbsttätiges
Ausrücken der Kupplungsmuffe 61 (Gemäß Fig. 4 nach links) zunächst nicht möglich
ist. Hört jedoch das Drehmoment an der Getriebewelle 2 auf oder wechselt das Antriebsdrehmoment
in ein Bremsmoment über, dann verschiebt sich die Kupplungsmuffe 61 unter der axial
wirkenden Kraft des unter Vorspannung der Feder (Fig. 1) stehenden Kupplungsringes
4 nach links, wobei die Ansätze 63 in dem Augenblick, wo das Zahnrad 69 aus dem
Gegenzahnrad 71 ausrückt, in eine Längsnute 65 (vgl. Fig. 5) gelangen. Infolgedessen
bleibt die Kupplungsmuffe 61 hierauf in der aus Fig. 4 hervorgehenden axialen Stellung
stehen, wobei beide Kupplungsringe 3,4 mit ihrer Sägeverzahnung in die (beim zweiten
Ausführungsbeispiel nicht besonders dargestellte) entsprechende Sägeverzahnung der
Kupplungsmuffe 61 eingerastet sind.
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Die Ansätze 63 befinden sich bei dieser Leerlaufstellung der Kupplungsmuffe
61 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Stellung.
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Wechselgetriebe...
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Soll die nächsthöhere Übersetzungstufe eingeschaltet werden, dann
wird hierzu zunächst der Kupplungsring 3 durch entsprechende Vorwahl weiter (gemäß
Fig. 4) nach links verschoben, wonach die Kupplungsmuffe 61 und der entsprechend
vorgespannte Kupplungsring 4 solange ohne weiteres nachfolgen können, bis sich die
Ansätze 63 der Kupplungsmuffe 61 in der aus Fig. 6 hervorgehenden Stellung befinden.
Diese Stellung entspricht dem Eingriff des linken Teiles 681 des Zahnrades 68 in
das Gegenzahnrad 70.
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Dazu wird bemerkt, daß sich dieser Eingriff wegen der nur sehr kleinen
Trägheitsmasse des Teiles 681 ohne weiteres herbeiführen läßt. Da die Umfangsgeschwindigkeit
des Zahnrades 68 (in Richtung des Pfeiles der Fig. 4) zunächst noch größer als die
Umfangsgeschwindigkeit des Gegenzahnrades 70 ist, dreht sich nunmehr der Teil 681
relativ zum übrigen Zahnrad 68, bis die Drehzahl der Kupplungsmuffe 61 auf die Drehzahl
des Teils 681 abgesunken ist. Von diesem Augenblick an treibt das Gegenzahnrad 70
über den Teil 681 und die dortige Einwegkupplung nunmehr auch das übrige Zahnrad
68 an, dessen Zähne nach der Einkupplung der Einwegkupplung mit den Zähnen des Zahnkranzes
des Teils 681 fluchten. Dieser Antrieb des Zahnrades 68-und damit der ganzen Kupplungsmuffe
61-führt zur weiteren Verschiebung der Ansätze 63 entlang dem auf die Längsnute
65 folgenden Teil der Schraubenverzahnung 64, bis das Zahnrad 68 vollständig in
das Gegenzahnrad 70 und mit seiner (nicht sichtbaren) Sägeverzahnung in die entsprechende
Verzahnung des Kupplungsringes 3 eingreift.
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Infolge der vorherigen Synchronisation erfolgt diese Schaltverschiebung
leicht und stoßfrei.
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Wechselgetriebe...
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Um aus der vorgenannten Schaltstufe zur darauffolgenden Leerlaufstellung
der Kupplungsmuffe 61 zu gelangen, wird der vorstehend zuerst beschriebene Vorgang
lediglich wiederholt.
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Soll die Kupplungsmuffe 61 umgekehrt aus einer (gemäß Fig. 4) links
des Gegenzahnrades 70 befindlichen Leerlaufstellung mit seinem Zahnrad 68 in das
Gegenzahnrad 70 eingekuppelt werden, was beim Herabschalten des Getriebes denkbar
ist, dann wird, zunächst der Kupplungsring 4 nach rechts verschoben. Dabei verschiebt
sich die Kupplungsmuffe 61 mit ihren Ansätzen 63 zunächst lediglich axial bis in
die in Fig. 7 dargestellte Stellung, bei der der Teil 68r des Zahnrades 68 infolge
seiner kleinen Trägheitsmasse in das Gegenzahnrad 70 ohne ähwierigkeit eingekuppelt
ist.
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Die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes des Teiles 68r ist zunächst
kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnrades 70 und dieser Teil 68r wird
deshalb durch das Gegenzahnrad 70 solange schneller als das übrige Zahnrad 68 angetrieben,
bis die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnrades 68 der beschleunigten Kupplungsmuffe
61 mit der Umfangsgeschwindigkeit des Teiles 68 übereinstimmt. Hiernach gelangen
die Ansätze 63 entlang dem Schraubengewinde 64 in die aus Fig. 8 ersichtliche Stellung,
wobei die Kupplungsmuffe 61 mit ihrem ganzen Zahnrad 68 in das Gegenzahnrad 70 eingekuppelt
wird und in eine Stellung gelangt, bei der sie mit ihrer rechten Sägeverzahnung
zugleich in die entsprechende Sägeverzahnung des rechten Kupplungsringes 4 eingerastet
ist.
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Die Umschaltung aus der vorgenannten Schaltstellung über die in Fig.
4 dargestellte Leerlaufstellung in diejenige Einstellung,
Wechselgetriebe...
bei der die Kupplungsmuffe 61 mit ihrem Zahnrad 69 in das Gegenzahnrad 71 eingekuppelt
ist, vollzieht sich sinngemäß in ganz ähnlicher Weise.
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Aus der vorstehenden Beschreibung der beiden Ausführungsbeispiele
ergibt sich, daß die verschiedenen Schaltstufen sich nach entsprechender Vorwahl
ohne die Gefahr von Stößen oder Schäden jeweils dann völlig selbsttätig einschalten,
wenn die Umfangs-
| geschwindigkeit der zu kuppelnden Teile gleich ist. |
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| Zu beachten ist, daß im Falle, daß die Drehrichtung der Getriebe- |
| wellen-der angetriebenen und der antreibenden Getriebewelle- |
wechseln oder wenn sich das beschriebene Getriebe statt auf einer Hauptgetriebewelle
auf einer Vorgelegewelle des Getriebes befinden sollte, auch der Drehsinn des Schraubengewindes
5 und auch die Einkupplungsdrehrichtung der stirnseitigen Sägeverzahnungen 12,13,18,19
der Kupplungsmuffe und der Kupplungsringe umgekehrt verlaufen muß. Im Falle eines
Einbaues des beschriebenen Getriebes in ein Kraftfahrzeug ergibt sich ein sehr einfaches
und schnell schaltbares Getriebe mit Vorwahl, das gerade für diesen Verwendungszweck
besonders gut geeignet ist.
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Wenn das Getriebe häufig an eine automatisch arbeitende Kupplung angekuppelt
wird, dann verwendet man zweckmäßig eine halbautomatische Antriebsübertragung, bei
der kein Kuppplungspedal mehr benötigt wird. Das beschriebene Vorwahlsystem erlaubt
auch die Vollautomatisation der Antriebsübertragung, ohne daß dabei auf eine zuweilen
erwünschte Beeinflussung der Getriebeschaltung über eine einfache Betätigung des
Gas-bzw. Leistungspedals verzichtet werden müßte.
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Wechselgetriebe... Das beschriebene Wechselgetriebe kann auch bei
Werkzeugmaschinen oder Drehmomentenwandlern oder auch bei elektrischen Haushalts-
| geräten Verwendung finden. Wenn man eine größere Anzahl von |
| Schaltstufen wünscht, so ist eine entsprechende Vervielfältigung |
| der Zahnräder möglich, solange die ganze Anordnung noch genügend |
stabil bleibt. Anderenfalls kann man auch eine Anzahl mehrerer gleichartiger Wechselgetriebe
hintereinanderschalten.
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Die Neuerung ist auch nicht an alle Einzelheiten der dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. Insbesondere kann die Drehrichtung
der mit dem Schraubengewinde und den Längs-
| nuten versehenen Getriebewelle und die Zahl der Schaltstufen |
beliebig geändert werden, ohne daß dadurch die beschriebenen Eingriffsverhältnisse
und die Wirkung der verschiedenen Teile geändert werden. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
braucht die Kupplungsmuffe nur ein Zahnrad zu bilden oder kann umgekehrt statt mit
zwei auch mit drei Zahnrädern versehen sein,
| in welchem Falle sich zwei oder drei Leerlauf Stellungen ergeben. |
| Das Schraubengewinde der dem zweiten Ausführungsbeispiel ent- |
sprechenden Getriebewelle kann statt doppelgängig auch eingängig oder mehrgängig
ausgebildet sein. Es ist auch nicht notwendig, daß die Zahnradteile geringer Trägheitsmasse,
die mit den übrigen Zahnrädern über Einwegkupplungen gekuppelt sind, ausschließlich
an der Kupplungsmuffe angeordnet sind. Man kann diese Teile z. B. zur Kleinhaltung
des Durchmessers der Zahnräder 68 und 69 auch an den Rändern der Gegenzahnräder
70 und 71 anordnen. Man braucht dabei lediglich dafür zu sorgen,
Wechselgetriebe...
daß die Kupplungsklauen der inneren Einwegkupplungen die Kupplungsmuffe beim einschalten
einer größeren Übersetzungsstufe beschleunigen und umgekehrt beim Einschalten einer
niedrigeren Übersetzungsstufe verzögern, vorausgesetzt, daß die Kupplungsmuffe der
beim normalen Betrieb treibende Teil ist.
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Ferner können insbesondere im Falle der Anwendung des beschriebenen
Getriebes bei einem automatischen Getriebe die Betätigungsstangen 23 oder 30 auch
elektrisch, z. B. elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden,
wodurch auch die zu einer guten Einrückung der frei drehbaren Zahnradteile der Kupplungsmuffe
erforderlichen Betätigungskräfte noch beliebig dosiert werden können. Es sind schließlich
auch noch andere Anwandlungen und Ausgestaltungen der Ausführungsbeispiele denkbar,
ohne daß dadurch der in den achstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich
der Neuerung verlassen wird.