DE2339014B2 - Zweistufiges Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Getriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein derartiges Getriebe ist aus der US-PS 22 19 812 bekannt. Bei diesem bekannten Getriebe wird der direkte Gang über eine Freilaufkupplung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle geschaltet, während bei niedrigen Drehzahlen der Eingangswelle (Motorwelle) eine mit dieser verbundene Fliehkraftkupplung einkuppelt und über zwei Zahnradpaare und eine Hilfswelle eine Übersetzung ins Schnelle bewirkt. Dadurch soll trotz niedriger Eingangsdrehzahlen eine in etwa gleichbleibende Ausgangsdrehzahl aufrechterhalten werden. Das Getriebe ist z. B. zur Erzeugung eines hohen Ausgangsdrehmoments bei niedrigen Ausgangsdrehzahlen weniger brauchbar, jedoch ist es insbesondere für den Antrieb um Zusatzaggregaten von Fahrzeugen von Bedeutung. Es kann trotz eines weiten Drehzahlbereichs des Motors eine geringere Schwankungen unterworfene Antriebsdrehzahl erreicht werden. Da niedrige Motordrehzahlen im allgemeinen nur während einer Anlaufphase und schnelle Motordrehzahlen im ständigen Betriebsbereich vorherrschen, ist die verhältnismäßig verschleißanfälhge Fliehkraftkupplung während des Hauptbetriebes des Getriebes nicht im Einsatz.

Das bekannte Getriebe hat aber den Nachteil, daß die Fliehkraftkupplung auf der Eingangswelle angeordnet ist und bei ihrem Eingriff eine erhebliche Drehzahldifferenz überbrücken muß, die dem gesamten Übersetzungsverhältnis der beiden Zahnradpaare entspricht. Auch aus diesem Grunde stellt sich beträchtlicher Verschleiß ein, da die eingreifenden Teile der Fliehkraftkupplung bis zu einem festen Eingriff aufeinander schleifen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und einfach aufgebautes Getriebe zu schaffen, daß nur verhältnismäßig geringern Verschleiß un-Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch ein Getriebe der obigen Gattung gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Fliehkraftkupplung auf der Hilfswelle angeordnet ist.

Es ist zwar aus den DT-PS 5 32 359 und 7 24 279 bereits an sich bekannt, auch auf Hiifswellen vo>n Wechselgetrieben Fliehkraftkupplungen zu verwenden. Die DT-PS 5 32 359 zeigt jedoch ein übliches Zahnrad-Dreiganggetriebe, bei dem Fliehkraftkuppiungen sowohl auf der Hauptwelle als auch auf den Hiifswellen ohne besondere Auswahl zum Einkuppeln der jeweils einzuschaltenden Zahnradpaare verwendet werden, ohne daß besondere Bestrebungen erkennbar sind, unter Berücksichtigung der spezidien Eigenschaften von Freilaufkupplungen und Fliehkraftkupplungen ein besonders robustes und einfaches Getriebe zu schaffen. Insbesondere wird kein Hinweis dahingehend gegeben, daß es zweckmäßig ist, den häufig benutzten, schnellen Gang von Fliehkraftkupplungen freizuhalten, da gerade auch hier Fliehkraftkupplungen verwendet werden. Die DT-PS 7 24 279 befaßt sich mit der Konstruktion spezieller Fliehkraftkupplungen und zeigt nur beiläufig ein Getriebe mit einer Hauptwelle und einer Hilfswelle, auf denen jeweils eine Freilauf- und eine Fliehkraftkupplung angeordnet ist. Auch hier gilt folglich das für die erstgenannte deutsche Patentschrift Gesagte.

Die Anordnung der Fliehkraftkupplung auf der Hilfswelle den Vorteil, daß beim Eingreifen der Fliehkraftkupplung nur verhältnismäßig geringe Drehzahldifferenzen überbrückt werden müssen, da die beim Einschalten der Fliehkraftkupplung angestrebte Drehzahldifferenz zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle durch die Übertragungszüge zwischen Hauptwelle und Hilfswelle bereits von beiden Seiten her reduziert wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Übertragungszüge aufgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung des Getriebemechanismus in Anwendung auf den Antrieb eines Kraftfahrzeuggebläses;

F i g. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Getriebemechanismus der Fig. 1;

F i g. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F ig. 2;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt wie F i g. 3, jedoch mit einem Zahnradgetriebe an Stelle des Kettentriebs.
Das in F i g. 1 gezeigte Wechselgetriebe zur Übertragung unterschiedlicher Geschwindigkeiten ist gezeigt in Verbindung mit einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine 10 zum Antreiben eines Kiraftfahrzeug-Zubehöraggregats, das als Gebläse 12 dargestellt ist, jedoch durch ein anderes Zubehöraggregat, wie eine Lichtmaschine, eine Wasserpumpe, einen Klimaanlagen-Kompressor u.dgl. gebildet werden kann. Die Kurbelwelle 14 der Brennkraftmaschine erstreckt sich aus dem Motorblock 16 hinaus in ein Gehäuse 18, das mit dem Motorblock 16 verbunden ist. Die Kurbelwelle weist einen Ansatz 20 auf, der das Eingangsteil des in dem Gehäuse 18 befestigten Wechselgetriebes 22 bildet. Der Ansät? 20 der Kurbelwelle wird in dem Gehäuse durch Lagei 23 abgestützt.

Das Wechselgetriebe 22 dient zum Antreiben eine; Ausgangstcils 24, das koaxial zu dem Eingangsteil bzw dem Ansatz 20 liegt. Das Wechselgetriebe umfaßt eim Hilfswelle 30, die in Lagern 32 in dem Gehäuse 18 gela gen ist. Ferner weist das Wechselgetriebe 22 einen er

sten Übertragungszug 34 auf, der sich zwischen dem Eingangsiei! 20 auf der Achse C und der Hilfswelle 30 auf der Achse A erstreckt, sowie einen zweiten Übertragungszug 34, der zwischen der Hü'swelle 30 auf der Achse A und dem Ausgangste' 24 auf der Achse C liegt.

Der erste Übertragungszug 34, der am besten in F i g. 3 erkennbar ist, umfaßt ein Kettenrad S3, das auf der Welle des Eingangsteils 20 befestigt ist, ein Kettenrad 40, das auf der Nabe 41 des Außenteils 42 einer Fliehkraftkupplung 44 befestigt ist, und eine endlose Kette 46. die um die Kettenräder 38 und 40 umläuft. Der zweite Übertragungszug 36 (F i g. 3) umfaßt ein Kettenrad 48, das auf der Hilfswelle 30 befestigt ist, ein Kettenrad 50, das mit dem Außenteil 51 einer Freilaufkupplung 52 verbunden ist, die auf dem Eingangsteil 20 angebracht ist, und eine Kette 54, die um die Kettenräder 48 und 50 umläuft.

Die Fliehkraftkupplung 44 ist am genauesten in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Das Innenteil 60 der Kupplung, das auf der Hilfswslle 30 befestigt ist, umfaßt eine Nabe 62 mit einer Anzahl von im Winkelabstand in Längsrichtung auf dieser vorgesehenen Nuten 63. Eine Anzahl von in Längsrichtung im Abstand liegenden ringförmigen Platten 64 greift mit Zähnen 65 in die Nuten 63 der Nabe ein. Das Außenteil 42 der Kupplung 44 umfaßt ein becherförmiges, auf der Welle 30 durch ein reibungsfreies Lager 68 getragenes Element. Das becherförmige Element weist eine Anzahl von im Winkelabstand liegenden, in Längsrichtung verlaufenden Nuten 66 auf der inneren Oberfläche auf. Eine Anzahl von in Längsrichtung im Abstand liegenden Platten 70 greift mit äußeren Zähnen 67 in die Nuten 66 ein. Die Platten 70 greifen in versetzter Anordnung zwischen die Platten 64 auf der Nabe 62. Das Außenteil 42 der Kupplung weist einen nach innen verlaufenden Flansch 72 an einem Ende auf, der in bezug auf die Längsachse A der Hilfswelle 30 geneigt ist. Eine Schraubenfeder 74, die eine Kreisbahn B beschreibt, liegt in dem Zwischenraum 73 zwischen dem Flansch 72 und der letzten Platte 70. Die Schraubenfeder 74 wird normalerweise auf Grund ihrer Federkraft in Richtung der Achse A zusammengezogen. Die Nuten 63, 66 erstrecken sich parallel zu der Achse A, so daß die Platten 64, 70 entlang der Achse A verschiebbar sind, sich jedoch in bezug auf die Kupplungsteile, auf denen sie befestigt sind, angesichts der Zähne nicht drehen können. Wenn die Schraubenfeder 74 auf Grund der Federkraft nach innen gezogen wird, werden die Platten nach rechts in F i g. 2 gedrückt, bis sie dicht gestapelt gegen die radia-Ie Wand 84 des Außenteils 42 der Kupplung anliegen. Die Wand 84 ist zur Montage der Kupplung demontierbar.

Das Außenteil 42 der Fliehkraftkupplung 44 wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 über den ersten Übertragungszug 34 (Kettenrad 38, Kette 46, Kettenrad 40) ständig gedreht. Im Normalfalle, d. h. bis zu einer vorbestimmten Maschinendrehzahl und einer vorbestimmten Drehzahl des Außenteils 42 der Kupplung, stehen die Kupplungs-Platten 64. 70 in Eingriff und drehen die Hilfswelle 30. Wenn sich die Hilfswelle 30 dreht, wird über den zweiten Übertragungszug 36 (Kettenrad 48, Kette 54, Kettenrad 50) das Ausgangsteil 24 angetrieben, das durch eine zusammen mit dem Kettenrad 50 ausgebildete Nabe gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich das Ausgangsteil 24 und das mit diesem verbundene Kettenrad 50 schneller als das Eingangsteil 20, da die Eingangs-Kettenräder 38, 48 jedes Übertragungszuges größer als die Ausgangs-Zahnräder 40, 50 sind. Eine Drehzahl des Ausgangsteil;. 24, die größer als die Drehzahl des Eingangsteils ist, wird ermöglicht durch die Freilaufkupplung 52, die zwischen der Welle des Eingangsteils 20 und dem Ausgangsteil 24 vorgesehen ist. Vorzugsweise haben jeweils die Kettenräder 38, 48 und 40, 50 den gleichen Durchmesser, so daß die Übertragungszüge identisch sind und die Montage zwischen den Achsen C und /I erleichtert wird.

Da die Bewegung über den ersten Übertragungszug 34 und den zweiten Übertragungszug 36 hintereinander übertragen wird, können die Übertragungszüge als in Reihe geschaltet betrachtet werden. Wie bei allen Reihenübertragungen müssen beide Übertragungszüge im Einsatz sein, sofern eine Bewegung von dem Eingangsteil auf das Ausgangsteil übertragen werden soll. Anders als bei parallel geschalteten Übertragungszügen sind der erste und zweite Übertragungszug nicht alternativ außer Betrieb. Vielmehr sind erfindungsgemäß beide Übertragungszüge oder keiner von diesen im Einsatz. Bei Betriebsbedingungen, bei denen beide Übertragungszüge arbeiten, d. h. bei Motordrehzahlen unter einem vorgegebenen Wert, wird das Ausgangsteil 24 durch das Eingangsteil 20 über die in Reihe geschalteten Überlragungszüge 34, 36 angetrieben.

Wenn die Motordrehzahl und damit die Drehzahl des Eingangsteils 20 einen vorbestimmten Wert überschreitet, bewegt sich die ringförmige Schraubenfeder 74 der Fliehkraftkupplung 44 in dem Außenteil 42 nach außen. Die auf die Kupplungs-Platten ausgeübte Kraft läßt nach, da der Winkel des Flansches 72 einen Rückzug der Schraubenfeder in bezug auf die Platten 64, 70 zur Folge hat. Die beiden Platten-Sätze 64, 70 werden daher gelöst, so daß das Außenteil 42 von dem Innenteil 60 der Fliehkraftkupplung getrennt wird. Daher dreht sich das Außenteil 42 frei auf dem Lager 68, ohne eine Bewegung auf das Innenteil 60 und die Hilfswelle 30 zu übertragen. Die Lösung der Fliehkraftkupplung 44 dient zur Unterbrechung der Antriebsverbindung ¹M) die durch die in Reihe zwischen das Eingangsteil 20 unc das Ausgangsteil 24 geschalteten Übertragungszüge 34 und 36 gebildet wird.

Bei der in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungs form der Erfindung entspricht der Übertragungszug 3<! dem Übertragungszug 36 in bezug auf den Durchmes ser der Kettenräder und die Abstände zwischen der Achsen A und C, auf denen die Kettenräder angeord net sind. Die Eingangs-Kettenräder 38, 48 jedes Über tragungszuges haben einen Durchmesser D und di< Ausgangs-Kettenräder 40, 50 einen Durchmesser D \ wobei der Abstand zwischen zwei Kettenrädern je weils 5 beträgt. Folglich haben die Ketten 36 und 5' der beiden Züge dieselbe Länge. Der Abstand S zwi sehen den Kettenrädern jedes Zuges kann gewähl werden in Übereinstimmung mit den Parametern jede Zuges ohne notwendigen Kompromiß, da die beide: Züge in jeder Beziehung gleich sind. Daher erzeugt de Übertragungszug 34 in der Hilfswelle 30 eine Drehzahl mit einem Drchzahlverhältnis R, das bei der gezeigte: Ausführungsform der Erfindung größer als Eins ist, be zogen auf die Drehzahl des Eingangsteils 20. Der zwei te Übertragungszug 36 erzeugt eine Drehzahl mit dem selben Drehzahlverhältnis R in dem Ausgangsieil 2' bezogen auf die Drehzahl der Hilfswelle 30. Daher be trägt das Drehzahlverhältnis zwischen Ausgangste und Eingangsteil RxR= R².

Das Ausgangsteil 24 wird durch eine Nabe mit einer

mit dieser verbundenen Kettenrad 50 gebildet und ist über die Freilaufkupplung 52 auf der Welle 20 des Eingangsteils angeordnet. Mit Hilfe der Freilaufkupplung kann das Kettenrad 50 und dessen Nabe, d. h. das Ausgangsteil 24 frei auf Jer Welle des Eingangstcils 20 mit einer Drehzahl laufen, die das /?²-fache der Drehzahl der Welle des Eingangsteils beträgt, so daß das Ausgangsteil 24 mit der /?²-fachen Drehzahl, bezogen auf das Eingangsteil gedreht wird, während die Motordrehzahl unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl bleibt, bei der die Antriebsverbindung 90 unterbrochen wird. Wenn der Motor die vorbestimmte Drehzahl zur Trennung der Platten der Fliehkraftkupplung und zur Unterbrechung der Antriebsverbindung 90 erreicht, wird das Ausgangsteil verzögert, bis die Drehzahl des Ausgangsteils und damit des Kettenrades 50 mit der Drehzahl des Eingangsteils 20 übereinstimmt. Anschließend treibt das Eingangsteil 20 das Kettenrad 50 und damit das Ausgangsteil 24 über die Freilaufkupplung 52 mit der Drehzahl des Eingangsteils an.

Bei der Ausführungsform der F i g. 1 ist auf der Nabe des Ausgangsteils 24 eine Riemenscheibe 100 vorgesehen, die über einen Riemen 104 eine Gebläse-Riemenscheibe 102 antreibt. Andere Zusatzaggregate, wie eine Lichtmaschine oder eine Wasserpumpe, können ebenfalls durch das Ausgangsteil 24 angetrieben werden.

Daher wird bei niedrigen Motordrehzahlen das Ge blase 12 mit einer Drehzahl angetrieben, die im Ver hältnis zu der Motordrehzahl relativ hoch liegt, wäh rend das Gebläse bei höheren Motordrehzahlen mil einer in bezug auf die Molordrehzahl niedrigerer Drehzahl gedreht wird. Der Wechsel des Drehzahlver hältnisses von einem höheren zu einem niedrigeren ir bezug auf die Motordrehzahl bei zunehmender Motordrehzahl führt dazu, daß der Drehzahlbereich de>

ίο Gebläses in engeren Grenzen verbleibt als die des Motors, so daß ein konstanterer Kühleffekt erzielt wird.

Wie in Fig.4 gezeigt ist, können andere Bewe· gungs-Übertragungszüge im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden.

Gemäß Fig.4 umfaßt der erste Übertragungszug 132 der Antriebsverbindung 130, der sich zwischen dem Eingangsteil 20 und dem Ausgangsteil 24 erstreckt, ein Zahnrad 134 auf der Welle des Eingangsteils 20, das mil einem Zahnrad 136 auf der Nabe 41 des Außenteils 42 der Fliehkraftkupplung 44 kämmt. Der zweite Übertragungszug 138, der mit dem Übertragungszug 132 identisch sein kann, umfaßt ein Zahnrad 140 auf der Hilfswelle 30, das mit einem Zahnrad 142 auf der Freilaufkupplung 52 und damit auf dem Ausgangsteil 24 kämmt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zweistufiges Getriebe mit einer Eingangswelle und einer mit dieser über eine Freilaufkupplung direkt kuppelbaren, koaxialen Ausgangswelle sowie einer dazu parallelliegenden Hilfswelle, die mit der Eingangs- und der Ausgangswelle durch je einen Übertragungszug gekoppelt ist. wobei eine automatisch schaltende Fliehkraftkupplung vorgesehen ist, die unterhalb einer bestimmten Getriebeeingangsdrehzahl eingekuppelt ist und die Eingangsdrehzahl über die Hilfswelle in eine höhere Ausgangsdrehzahl wandelt, bzw. oberhalb der bestimmten Eingangsdrehzahl auskuppelt und einen direkten Gang über die Freilaufkupplung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung (44) auf der Hilfswelle (30) angeordnet ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungszüge (24, 36; 112, 114) in bekannter Weise durch Übertragungszüge mit flexiblen Endlosteilen (46. 54; 104, 118) gebildet werden.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungszüge (24, 36) in bekannter Weise durch Kettentriebe (38, 40, 46, 48, 50, 54) gebildet werden.