-
Hydraulische Kupplung für Wechselgetriebe. Es sind Reibungskupplungen
bekannt, bei welchen durch Druckflüssigkeit das betreffende mit dem Rade einer anderen
Welle in stetem Eingriff stehende Getrieberad mit seiner Welle nach Bedarf gekuppelt
oder entkuppelt werden kann; da hierbei für jedes Raid bz«-. für jede einzuschaltende
Geschwindigkeit eine besondere Reibkupplung vorhanden ist, so werden solche
Getriebe sehr lang und zu schwer und vielteilig, auch läBt sich unmittelbarer Gang
nicht anordnen. Ferner sind Anordnungen bekannt, wobei für je zwei benachbarte Getrieberäder
eine nicht durch Druckflüssigkeit bewegte Kupplung mit zwei Reibflächen vorhanden
ist, durch welche nach Bedarf das eine oder andere Getrieberad eingeschaltet wird
oder in Mittelstellung kein Rad eingeschaltet, sondern Leerlauf vorhanden ist; diese
Bauart benötigt zur Bewegung Federn und ein verwickeltes Gestänge und nimmt auch
viel Raum ein.
-
Bei dem Gegenstand der Erfindung sind die Nachteile beider Bauarten
vermieden, indem für zwei benachbarte Getrieberäder eine gemeinsame, durch Dickflüssigkeit
bewegte Kupplung angeordnet ist.
-
Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar ist: Abb. i ein Längsschnitt durch zwei Zahnräder derselben
Welle mit zugehöriger Kupplung ohne besondere Ausschaltungsvorrichtung in Leerlaufstellung,
Abb. 2 ein Längsschnitt durch zwei Zahnräder derselben Welle mit zugehöriger eingerückter
Kupplung, die besondere Ausschaltkammern an den Reibflächen besitzt, Abb. 3 derselbe
Längsschnitt wie in
Abb.2, jedoch die Kupplung in Leerlaufsiellung
darstellend, Abb. 4. ein Längsschnitt durch zwei Zahnräder derselben Welle mit zugehöriger
leerlaufender Kupplung die besondereAusschaltkammern an der Nabe besitzt, Abb. 5
derselbe Längsschnitt wie in Abb. 4., jedoch die Kupplung in eingerücktem Zustande
darstellend, Abb. 6 ein Längsschnitt durch zwei Zahnräder, die auf verschiedenen
in derselben X Achse liegenden Wellen sitzen, mit zugehöriger Kupplung in Leerlaufstellung;
die Kupplung hat Ausschaltkammern an den Reibflächen und kann nach Bedarf das eine
Zahnrad mit seiner Welle oder beide Wellen miteinander kuppeln, Abb.7 ein Längsschnitt
durch ein Zahnrad und eine Scheibe, die auf verschiedenen in derselben Achse liegenden
Wellen sitzen, mit zugehöriger Kupplung in Leerlaufstellung; die Kupplung hat keine
besondere Ausschaltkammern, und die Zuführung der Druckflüssigkeit erfolgt durch
Schleifringe, Abb.8 ein Längsschnitt durch eine Welle mit einem Zahnrad, fester
Bremstrommel und zugehöriger Kupplung, die hier auch als Bremse dient, in Leerlaufstellung,
Abb.9 ein Wechselgetriebe für Motorwagen mit drei Vorwärtsgängen, darunter höchstem
unmittelbarem Gange und Rückwärtsgang, wobei die beschriebenen Kupphingen benutzt
sind, Abb. io ein Wechselgetriebe für -Motorwagen .mitv ier Vorwär tsgängen, darunter
höchstem unmittelbarem Gange Rückwärtsgang und Stillstand der Vorgelegeivelle bei
unmittelbarem Gange und Leerlauf, unter Verwendung der beschriebenen Kupplungen,
Abb. i i ein Wechselgetriebe mit vier Vorwä rtsgängen, darunter höchstem unmittelbarem
Gange, Rückwärtsgang und Getriebebremse, unter Benutzung der dargestellten Kupplungen.
-
Abb. i zeigt eine sehr einfache Form solcher Kupplung in Leerlaufstellung;
G ist die Getriebewelle, auf welcher die Kupplungsscheibe K achsial verschiebbar
angeordnet ist. Auf der sehr langgehaltenen Nabe der Kupplungsscheibe drehen sich
lose die beiden Getriebezahnräder .-1, B, die sich nach außen hin gegen die fest
mit -der Welle G verbundenen Bandringe T stützen. Die Kupplungsscheibe K trägt am
Umfange die beiden Reibkegel Ra, Rb (die auch durch andere bekannte Reibflächen,
Keilnuten, Platten usw. ersetzt werden können), welche in entsprechende Hohlkegel
der Zahnräder A, B passen. Der mittlere Teil der Kupplungsscheibe K bildet mit den
benachbarten parallelen Wänden der Zahnräder A, B zwei Druckkammern, welche
außen durch die unteren zylindrischen Flächen der Reibkegel Ra, Rb, die auf entsprechenden
Flächen der Zahnräder A, B gleiten, und innen durch die langen Nabenflächen
der Kupplungsscheibe K begrenzt werden. Die Druckkammern stehen durch Bohrungen
a, b der Kupplungsscheibennabe und entsprechende Kanäle der Welle G stets
mit einem nicht gezeichneten Verteiler in Verbindung, der aus einem von einer Pumpe
gespeisten Behälter Drucköl in diese Leitungen zufließen bzw. dasselbe sich in den
Getriebekasten oder einem anderen Behälter entleeren läßt.
-
In der gezeichneten Leerlaufstellung z. B. führen beide Leitungen
a, b Drucköl in beide Druckkammern, wodurch die Kupplungsscheibe K in Mittelstellung
und außer Eingriff mit den Reibflächen der Zahnräder A, B gehalten wird; dann dreht
sich die Kupp-' lungsscheibe K mit der Welle G lose in den Zahnrädern. Wird nun
durch den Verteiler die linke Druckkammer durch die Leitung h entleert, während
die andere Leitung a weitei Drucköl zuströmen läßt, so wird die Kupplungsscheibe
A achsial nachs links verschoben, bis sie mit dem Reibkegel Ra in da@, Zahnrad A
greift und dies Rad mitnimmt. Verbindet man jetzt durch den Verteiler die Leitungen
a und b, so strömt das Drucköl us der rechten gefüllten Druckkammer
in die linke leere Kammer, und zwar so lange, bis die Kupplungsscheibe die gezeichnete
:Mittelstellung wieder erreicht hat. Statt dessen kann man auch die Leitung a mit
der zugehörigen Druckkammer entleeren und dann durch beide Leitungen a, b
gleichzeitig Drucköl einströmen lassen. Um das Zahnrad B einzuschalten, entleert
man die L eitung a und läßt durch die Leitung b weiter Drucköl einströmen, bis der
Reibkegel Rh mit dem Zahnrad B in Eingriff kommt. Etwa in die Hohlkegel durchsickerndes
01 wird sich beim Einschalten durch die Bohrungen X entleeren, also das Einkuppeln
nicht behindern. Statt der Reibflächen Ra, Rb von gleichem Durchmesser kann
man auch entsprechend den verschiedenen Zahnraddurchmessern solche verschiedener
Größe anwenden, dann müssen aber die beiden Druckkammern gleiche Druckflächen haben.
-
Die Ausführungsform nach Abb. i hat keine eigentliche Ausschaltung,
doch kann man auch solche benutzen, dann ist auch die Verwendung von Reibkegeln
verschiedenen Durchmessers ohne weiteres zulässig.
-
Die Abb. 2 und 3 zeigen in zwei Stellungen eine solche Ausführung,
welche im -%vesentlichen dieselbe Bauart und dieselben Be-12 zeichnungen wie in
Abb. i hat, nur ist den beiden Einschaltleitungen a, b der Welle G
noch
eine ebenfalls mit dem Verteiler verbundene Ausschaltleitung p hinzugefügt, die
durch zwei Bohrungen p der Kupplungsscheibe K stets mit den beiden Ausschaltkammern
P in Verbindung steht, die von den zylindrischen Enden der Reibkegel Ra, Rb 17z«.
ebensolchen Teilen der Hohlkegel in (len Zahnrädern A. B gebildet werden. Bei der
Stellung gemäß Abb. 2 z. B. ist das Zahnrad A eingekuppelt, die linke Druckkammer
mit der Leitung b entleert und die rechte Druckkammer durch die Leitung a mit Drucköl
gefüllt, während die Ausschaltleitung p geöffnet ist. Entleert man nun durch den
Verteiler die rechte Druckkammer durch die Leitung ta und läßt durch die Ausschaltleitung
p Drucköl in die zylindrischen Ausschaltkammern P strömen, die gleiche Druckflächen
haben, so wird sich die Kupplungsscheibe K achsial nach rechts verschieben, zuerst
nur der Druck auf die Stirnfläche der Reibfläche Ra wirkt, während in der
rechten Kammer P das zufließende C')1 bei N ausströmt. Bei der weiteren Verschiebung
wird die B.ohrunz N überdeckt, und die Verschiebung der Scheibe K hört auf, welche
nnn die L eerlaufstellung Abb. 3 einnimmt, wobei beide Bohrungen N überdeckt sind.
Will man jetzt das Zahnrad B einschalten, so entleert man die Kammern P bzw. die
Leitungen p und läßt Drucköl durch die Leitung b in die linke Druckkammer ein, xvorauf
der Reibkegel Rb in Eingriff kommt. Etwa in den Kammern P vorhandenes 01 strömt
durch die Bohrungen p zum Verteiler zurück, gelangt also nicht nach außen.
-
Man kann auch die Ausschaltkammern P ati die Nabe der Kupplungsscheibe
K verlegen, wobei man allerdings die nutzbare Druckfläche verkleinert. Die Abb.
d.und 5 zeigen eine derartige Ausführungsform, welche dieselben Beziehungen wie
Ab;b. 2 und 3 führt. Die Bauart ist ebenfalls dieselbe, nur hat die Kupplungsscheibe
K noch einen zur Nabe konzentrischen kürzeren Flansch der mit entsprechenden Flächen
der Zahn-*,- der A, B die Ausschaltkammern P bildet. 1
Diese
stehen einerseits durch Bohrungen mit Bohrungen e der Zahnräder bzw. dem I riier
en des Getriebekastens in Verbindung, anderseits :durch Bohrung c mit der Ausschaltleitung
p. Bei der Stellung nach Abb. 4. z. B. befindet sich die Kupplungsscheibe K in Leerlauf,
beide Druckkammern sind durch die Leitungen a., b entleert. Die Ausschaltkaminern
P sind nur für die Ausschaltleitung p geöffnet und werden von hier mit C51 gefüllt.
Will man das Zahnrad B einschalten, so entleert man die Ausschaltkammern P und läßt
durch die Leitung b Drucköl in die linke Druckkammer, dann bewegt sich die Kupphangsscheibe
K nach rechts bis in die End-Stellung nach Abb. 5, wobei durch die Bohrung 1' etwaiges
Lecköl aus dem Hohlkegel austritt. Hierbei steht die linke Ausschaltkammer P durch
Bohrungen d, e mit dem Außenraum die rechte Ausschaltkammer P durch die Bohrung
c mit der Ausschaltleitung p in Verbindung. Zum Ausschalten entleert man die linke
Druckkammer durch die Leitung b und gibt Drucköl in die Ausschaltleitung p; dieses
kann nur in die rechte Kamnier P eintreten und drückt die Kupplungsscheibe K nach
links, bis in der linken Kammer P die Bohrung d abgeschlossen ist. Gleichzeitig
hat dann unten die Bohrung c Drucköl aus der Leitung q eingelassen, und der Druckausgleich
in die beiden Kammern P hält die KupplungsscheibeK i,n der -Mittelstellung. Zum
Einschalten von Zahnrad A entleert man die Leitung p und läßt Drucköl durch die
Leitung a in die rechte Druckkammer strömen. Bei den Ausführungsformen nachAbb.2
bis 5 kann auch die Ausschaltleitung p ständig offen gehalten werden.
-
Jede der drei beschriebenen Ausführungsfermen läßt sich auch dazu
verwenden, zwei auf verschiedenen in derselben Achse liegenden Wellen laufende Zahnräder
mit diese t fVellen zu kuppeln oder zu entkuppeln. Abb. 6 zeigt z. B. eine im Kraftwagenbau
übliche Anordnung, wobei das Zahnrad A für ständigen Eingriff fest auf der Motorwe11e11T
verkeilt ist `nährend die Getriebewelle G mit langen Zapfen in einer Bohrung der
M otorwelle ,I7 läuft. Auf der Getriebewelle sitzt achsial verschiebbar die wie
in Abb. 2 und 3 durchgebildete Kupplungsscheibe K, welche sich hier im Leerlauf
befindet, d. h. die Druckkammern sind entleert und die Aus Schaltkammern P mit Öl
gefüllt. Will man z. B. den unmittelbaren Gang herstellen,- also die Welle
G mit der Welle 11I kuppeln, so muß der Reibkegel Ra mit dem Hohlkegel
des Zahnrades A in Eingriff gebracht werden; dazu entleert man die Ausschaltleitung
p mit den Kammern P und läßt durch die Leitung a Drucköl in die rechte Druckkammer.
Uni wieder Leerlauf zu erhalten, läßt man das 01 aus der Leitung a. bzw.
aus der rechten Druckkammer ab und schaltet die Ausschaltleitung p ein, worauf dasselbe
Spiel, wie bei Abb. 2 und 3 beschrieben, eintritt. Um schließlich das lose auf der
Nabe von K laufende Zahnrad B mit der Welle G zu kuppeln, wird der Reibkegel Rb
in vorbeschriebener Weise mit dem Hohlkegel des Zahnrades B in Eingriff gebracht.
-
Wie schon betont, ist hierbei A das Zahnrad, welches mit dem entsprechenden
Zahnrad derVorgelegewel@le in ständigemEingriff steht, dann wird bei eingeschaltetem
unmittelbarem
Gange die ganze V orgelegewelle V mit ihren Zahnrädern
mitlaufen (vgl. Abb. 9), welche schematisch diese im Kraftwagenbau übliche Getriebeanordnung
für drei Vorwärtsgänge und den Rückwärtsgang zeigt. III ist das Rad für ständigen
Eingriff, welches dem Ra-de A in Abb. 6 entspricht und mit der Welle G gekuppelt
den dritten Gang ergibt. Rad 1I entspricht dem Rade B in Abb. 6 und ergibt mittelbaren
zweiten Gang, Rad I mittelbaren ersten Gang und Rad R mit -dem Zwischenrad Z den
Rückwärtsgang. Es sind zwei Kupplungen vorhanden, wobei die des Radpaares II, HI
der Abb. 6 und die des Radpaares I, R der Abb. i entspricht, aber nach Abb. 2 bis
5 durchgebildet werden kann. jede Kupplung wird je nach Ausführung durch zwei oder
drei ölleitungen gespeist, die in der Welle G liegen.
-
Will man das Mitlaufen der Vorgelegewelle V vermeiden, so kann man
die Kupplungsanordnung nach Abb. 7 benutzen. i)ie Bauart der Kupplung ist dieselbe,
wie in Abb. i dargestellt, mit denselben Bezeichnungen: (las Zahnrad A ist das Rad
des ständigen hingriffs und läuft lose auf der Nabe der auf der Welle .11 verschiebbaren
Kupplungsscheibe K, während das Rad oder .die Scheibe B keine Zähne besitzt und
mit langer Nabe auf der Welle G verkeilt ist. Sonst sind die in Abb. i vorhandenen
Bohrungen usw. vorhanden, und die Wirkungsweise ist auch die gleiche. So zeigt die
abgebildete Stellung Leerlauf, dann bleiben das in ständigem Eingriff befindliche
Rad A sowie alle anderen Getrieberäder stehen und nur der kurze Wellenteil iU mit
der Kupplungsscheibe dreht sich. Kuppelt man die ScheibeK mit dem Rad A, so arbeitet
dieses Rad in Eingriff mit der Vorgelegewelle und ergibt mittelbare Übertragung,
kuppelt man die Scheibe K mit der Scheibe B, so erhält man unmittelbare Übertragung
von der We11eilT auf die Welle G, ohne daß das Rad A oder die anderen Räder mitlaufen.'
Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Drucköl für die Kupplung der Räder
A, B durch die beiden links :sichtbaren Rohre a, b von oben mit ,einem Schleifring
zugeführt; rechts auf der langen Nabe von B sitzt ein anderer Schleifring mit vier
Leitungen für die beiden anderen nicht gezeichneten Kupplungen auf der Welle G.
Natürlich gibt es noch andere Wege der Ölzuleitung bei getrennten Wellen.
-
In Abb. io ist ein Getriebe mit vier Vorwärtsgängen und unmittelbarem
Antrieb, Rückwärtsgang und Stillstand der Vorgelegewelle h bei direktem Gange und
Leerlauf schematisch dargestellt. 1YI ist die Motorwelle und G äst die Getriebewelle,
auf der die Räder L, IV in derselben Weise mit einer Kupplung angeordnet sind wie
in Abb.7, auch die Ölzuleitungen sind angedeutet. 1_ ist das Rad für Antrieb der
Welle h bzw. Leerlauf, IV die Scheibe für unmittelbaren vierten Gang; die Zahnräder
III, II mit zugehöriger Kupplung ergeben mittelbaren dritten und zweiten Gang, während
die Zahnräder I, R mit Kupplung mittelbaren ersten und Rückwärtsgang (mit Zwischenrad
Z) ergeben. Wie in Abb. 9 stehen alle Räder in ständigem Eingriff, aber nur das,
mit seiner Welle gekuppelte Rad überträgt Arbeit.
-
Bevor man den Rückwärtsgang beim Kraftwagen einschaltet, muß. der
Wagen zum Stillstand gebracht, also gebremst werden, anderseits ist heute stets
eine außenliegende Getriebebremse an jedem Wagen angeordnet, und so liegt es nahe,
die Bremse in den Getriebekasten zu verlegen und durch dieselbe Kupplung wie das
Rad für Rückwärtsgang oder ersten Gang zu bewegen. Abb. 8 zeigt eine solche Anordnung
in Leerlaufstellung, wobei eine Ausführungsform der Kupplung nach Abb. i mit denselben
Buchstabenbezeichnungen benutzt ist. Bringt man in beschriebener Weise die Reibkegel
Ra mit dem Hohlkegel des Zahnrades: A in Eingriff, so wird das Rad mit der
We11e.,G gekuppelt .und überträgt Arbeit; bringt man jedoch den Reibkegel Rb mit
dem am Getriebegehäuse oder Rahmenquerträger befestigten. Hohlkegel B in allmählichen
Eingriff, so wird die Welle G gebremst. In der abgebildeten Leerlaufstellung dreht
sich die Welle G mit der Kupplungsscheibe K, ohne das Rad A oder den Bremskegel
zu berühren. Ein allmählicher Eingriff der Bremse kann in bekannter Weise durch
eine Reihe achsialer Schlitze in dem Reibkegel Rb oder Bremskegel B erreicht werden.
-
In Abb. i i ist ein Getriebe mit vier Vorwärtsgängen, darunter unlnittelbaremAntrieb,
mittelbarem Rückwärts,gange und Getriebebremse, wie eben besprochen, dargestellt.
Das Rad IV für unmittelbaren Gang wird mit dem Rade III für mittelbaren dritten
Gang in derselben Weise wie in Abb.6 verbunden, das Radpaar II, I für mittelbaren
zweiten und ersten Gang kann eine Kupplung nach Abb. z bis 5 erhalten, während die
Verbindung von demRückwärtsradR und derGetriebebremseB nach Abb. 8 erfolgt. Z ist
das Zwischenrad für den Rückwärtsgang; die Ölzuführung erfolgt durch die Wellet
G.
-
Mit den Kupplungsanordnungen nach Abb.i bis 8 können alle möglichen
Getriebeanordnungen mit jeder Gangzahl hergestellt werden, bei denen von jedem beliebigen
Gange auf jeden anderen Gang übergegangen werden kann. Schaltet man z. B. von einem
Vorwärtsgang in Gefahrfällen unmittelbar auf
Rückwärtsgang über,
so erhält man eine starke Bremswirkung, ähnlich wie bei Geben von Gegendampf an
Lokomotiven.