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Einstellvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere von
Kraftfahrzeugen. Mechanische Getriebe mit verschiebbaren Rädern oder Klauenkupplungen
lassen sich nur dann reit geringem Verschleiß und wenig Geräusch schalten, wenn
beim Einrücken der Räder oder der Kuppelung die Zähne oder Klauen der einzurückenden
Teile eine geringe Relativgeschwindigkeit haben. Bei großer kelativgeschwindigkeit
tritt bekanntermaßen starkes Ratschen ein, und :es ist unter Umständen unmöglich,
selbst mit großen Kräften, die Zähne oder Klauen in Eingriff zu bringen. Außerdem
tritt hierbei Verschleiß oder Bruch der Kupplungsteile in Erscheinung. Ist die Relativgeschwindigkeit
der zu kuppelnden Teile zu klein oder gar Null, was heißen würde, daß die zu kuppelnden
Teile bereits vor dem Einrücken genau gleiche Umfangsgeschwindigkeit haben, so ist
gleichfalls das Einrücken schwer möglich. Es gelingt nämlich in diesem Falle nur
dann, wenn gerade Zahn auf Lücke steht.
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Das richtige Schalten der vorbezeichneten mechanischen Getriebe, wie
sie z. B. im Kraftwagenbau üblich sind, erfordert daher von dein Kraftwagenführer
große Geschicklichkeit. Er muß es durch besondere, hier nicht näher zu beschreibende
Mittel erreichen, daß vor dein Einrücken die Zähne auf geringe Geschwindigkeit gebracht
werden.
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Die Anwendung dieser Kunstgriffe ist besonders schwierig, ja sogar
fast unmöglich beim Schalten großer Getriebe, namentlich derartiger Getriebe für
Eisenbahntriebwagen. Tii solchen Fällen sind einerseits die Kräfte zum Schalten
so bedeutend, daß der Führer nicht mehr durch sein Gefühl geleitet wird, und andererseits
ist die Entfernung zwischen Führerstand und Getriebe so groß, daß auch die Kontrolle
durch das Gehör entfällt. Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, um die Getriebeteile
vor dem Beginn der Schaltung selbsttätig auf geringe Relativgeschwindigkeit zu bringen.
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Es ist allerdings bekannt, durch besondere Reibungskupplungen mit
Hilfe von geeigneten Zwischenrädern die einzurückenden Kupplungsteile vor dem Schalten
der Hauptklauenkupplung oder der eigentlichen Übertragungsräder auf gleiche Geschwindigkeit
zu bringen. Derartige Einrichtungen sind jedoch umständlich, da sie ein vollständiges,
wenn auch kleineres Getriebe mit dauernd eingreifenden Zahnrädern und besonderen
Reibungskupplungen erfordern, außerdem ist es mit ihnen nicht in erfindungsgemäßer
Weise möglich, den einzurückenden Teilen nahezu dieselbe, jedoch nicht genau gleiche
Geschwindigkeit zu geben. Mechanische Kupplungen haben im allgemeinen die Eigenschaft,
entweder sehr schwach oder verhältnismäßig hart zu kuppeln, so daß es praktisch
unmöglich ist, eine Kupplung durch Reibungskräfte so abzustimmen, daß noch ein geringer
Schlupf verbleibt, wie er in erfindungsgemäßer Weise zum sicheren Einrücken der
Hauptklauenkupplung oder der Hauptübertragungsräder nötig ist. Wenn daher in erfindungsgemäßer
Weise zur Abgleichung der Geschwindigkeit der einzurückenden
Teile
elektrische oder hydraulische Gbertragungsinechanismen verwendet werden, so wird
hierdurch nicht nur eine Vereinfachung der ganzen Einrichtung erzielt, so daß diese
an sich bekannte Einrichtung ohne Schwierigkeit für eine größere Zahl von Hauptschaltstufen
abgeglichen werden kann, sondern es wird auch die neue, für den Erfolg sehr wesentliche
Wirkung erzielt, daß neben dem geräusch- und stoßfreien Schalten der Hilfseinrichtung
ein genau abmeßbarer, geringer Schlupf verbleibt, der den einzurückenden Teilen
eine geringe Relativgeschwindigkeit beläßt, so daß das Einrücken jederzeit ohne
Schwierigkeit möglich ist.
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Es liegt allerdings nahe, bei der vorhin erwähnten mechanischen Schalteinrichtung
etwa den Hilfsübertragungsorganen, die lediglich zur Beschleunigung der einzurückenden
Hauptübertragungsteile dienen, eine etwas verschiedene Übersetzung zu geben, so
daß ein kleinerer Schlupf verbleibt. Hieraus würde sich jedoch die Schwierigkeit
ergeben, daß nach dem Einrücken der Hauptübertragungsteile zwangläufig die Hilfsübertragungsteile
zum Rutschen gebracht werden müssen, was diesen wenig zuträglich ist und zu Zerstörungen
führt. Die in erfindungsgemäßer Weise für die Einrückvorrichtung dienenden elektrischen
oder hydraulischen Übertragungsvorrichtungen werden. dagegen durch die Veränderung
ihres Schlupfes, wie er nach dem Einrücken der Hauptübertragung erzwungen wird,
bekanntlich nicht sonderlich beansprucht, so daß sie ohne besonderen Schaden und
namentlich ohne Verschleiß dauernd einen derartigen Schlupf aufzunehnien vermögen.
Außerdem ist es bei diesen Hilfsübertragungseinricbtungen besonders einfach, sie
im Dauerbetrieb gänzlich auszuschalten, was bei den mechanischen Einrichtungen zu
weiteren Verwicklungen des Auf-Baues führen würde. Die vorliegende Erfindung zeigt
daher einen Weg, um die Getriebeteile vor Beginn der Schaltung selbsttätig und in
einfacher Weise auf geringe Relativgeschvrindigkeit zu bringen. - j Die Zeichnung
zeigt eine Ausführungsform einer derartigen Einstellvorrichtung.
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K ist beispielsweise die Welle, welche die Verbindung zwischen Getriebe
und Hauptkupplung herstellt, während C die getriebene Welle darstellt, welche in
üblicher Weise die Verbindung zu dem Cardanantrieb des Wagens herzustellen hat.
Die Wellen Kund C werden üblicherweise entweder durch ver- I schiebbare, auf einer
Vorgelegewelle Z i sitzende Räder oder durch eine Klauenkupplung miteinander verbunden,
wodurch verschiedene Übersetzungen im Getriebe hergestellt werden, können. Bei dem
vorliegend dargestellten Getriebe können beispielsweise zwei Übersetzungen durch
Verschiebung des Schiebrades R hergestellt werden, eine dritte durch Einschalten
der Klauenkupplung k. Beim Ausrücken einer Übersetzung wird üblicherweise die Hauptkupplung
des Kraftwagenantriebes, welche sich auf der verlängerten Welle K befindet, gelöst,
worauf sich die Zahnräder oder die Klauenkuppelung leicht ausrücken lassen. Schwierigkeiten
treten erst auf, wenn die neue Übersetzung eingerückt werden soll, weil dann die
Zähne oder Klauen auf geringe Relativgeschwindigkeit gebracht werden müssen, um
das Einrücken geräuschlos und ohne Verschleiß zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, daß sowohl mit der Kupplungswelle K als auch mit der Cardanwelle
C der Anker einer kleinen Gleichstrommaschine gekuppelt wird, beispielsweise durch
Kettengetriebe N. Die Anker der Gleichstrommaschinen werden erfindungsgemäß hintereinandergeschaltet
und dann kurzgeschlossen, die Erregerwicklung dagegen. unter Zwischenschaltung verstellbarer
Widerstände W an eine Gleichstromquelle, beispielsweise das Beleuchtungsnetz des
Kraftwagens angelegt.
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Die Wirkungsweise und Bedienung der Einstellvorrichtung ist folgende:
. Sobald die Getriebeteile durch Lösen der Klauenkupplung oder Zahnräder außer Eingriff
gebracht sind, werden die Regulierwiderstände W in den Feldstromkreis so eingestellt,
daß die Anker nur .dann stromlos sind, wenn die neuerdings einzurückenden Kuppelungsteile
die richtige gegenseitige Geschwindigkeit haben. Durch diese Einrichtung ist es
zunächst in einfacher Weise möglich, die zu kuppelnden Kupplungsteile gewissermaßen
zu synchronisieren. Die Größe der Gleichstrominaschinen braucht beispielsweise nur
so gewählt zu werden, daß die geringen Reibungsinomente im Innern des Getriebes
überwunden werden. Es ist hierbei sogar möglich, die Gleichstrommaschinen reichlich
hoch zu belasten, weil ein gewisser Schlupf in der Drehzahl der beiden Gleichstrommaschinen
sogar erwünscht ist, um eine genaue Gleichheit der zu kuppelnden Teile zu vermeiden,
wie dies oben als wünschenswert angegeben wurde.
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Um eine dauernde Belastung der Gleichstrommaschinen oder einen dauernden
Stromverbrauch der Einrichtung zu vermeiden, kann ferner in der Kupplung ein Ausschalter
A angeordnet werden, welcher in der angedeuteten Weise den Strom unterbricht,
sobald die Hauptkupplung eingerückt ist.
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Um eine j edesmalige Einstellung der Widerstände W zu vermeiden, werden
diese Widerstände zweckmäßig ein für allemal den Gängen des Getriebes entsprechend
abgestuft,
mit entsprechend festen Anschlüssen versehen und zu einer
einfachen Schaltvorrichtung, etwa einer Schaltwalze, geführt, die vom Fahrer vor
dein Einrücken bedient wird. Um die Bedienung dieser Schaltanlage zu vereinfachen,
kann ferner erfindungsgemäß die Schaltwalze finit dem Getriebebedienungshebel so
verbunden `-erden, daß das Ein- und Ausschalten der richtigen Stufen selbsttätig
erfolgt. Es kann ferner die Schaltwalze oder Schalteinrichtung so getroffen werden,
daß mit oder kurz nach oder vor dem Einrücken des Getriebehebels in die neue Betriebs-Stellung
der Speisestrom der Gleichstrominaschine selbsttätig unterbrochen wird.
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Damit die gleiche Einrichtung auch für den Rückwärtsgang des Wagens
zu verwenden ist, muß in erfindungsgemäßer Weise die Erregung der einen Gleichstrommaschine
kominutiertwerden.
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Wird mit der beschriebenen Einrichtung einmal sehr schnell geschaltet,
so kann es sein, daß die Gleichstromdynamos die angehängten Kupplungsteile noch
nicht auf die richtige Drehzahl gebracht haben, weshalb beim Einrücken Geräusch
und Verschleiß zu befürchten wären. Um dies zu verhindern, kann in erfindungsgemäßer
Weise eine Sperrvorrichtung angeordnet werden, welche das Einrücken des Getriebehebels
auf den neuen Gang verhindert, solange die gegenseitige Drehzahl der Kupplungsteile
zu groß ist. Erfindungsgemäß kann ferner als Auslöseorgan für diese Sperrvorrichtung
die Stromstärke verwendet werden, welche in dem kurzgeschlossenen Ankerstromkreis
der Gleichstrommaschine mittels eines amperemetrischen Relais oder Strommessers
J geniessen wird.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist möglich
bei allen ein-und ausrückbaren mechanischen Getrieben.
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In erfindungsgemäßer Weise ist es übrigens möglich, annähernd gleiche
Umlaufgeschwindigkeit der zu kuppelnden Teile durch Anordnung von Flüssigkeitsgetrieben,
welche hintereinandergeschaftet werden, zu erreichen. An Stelle der Änderung der
Erregung tritt hier die Änderung des Hubvolumens pro Umlauf etwa dadurch, daß man
stufenweise zuschaltbare Zahnradpumpengetriebe verwendet. Derartige Getriebe, welche
an Stelle der Gleichstrommaschinen treten, haben bei Hintereinanderschaltung genau
dieselben Eigenschaften wie die Gleichstrommaschinen, d. h. sie verringern bis auf
einen durch die Undichtigkeit des Getriebes bedingten Schlupf die Relativgeschwindigkeit
der zu kuppelnden Zahnräder. -Es ist für das Wesen der Erfindung ganz gleichgültig,
ob zur Kraftübertragung zwischen den zu kuppelnden Teilen elektrische oder hydraulische
Hilfsmaschinen verwendet werden.
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Als Auslöseorgan für eineSperrvorrichtung tritt bei Flüssigkeitsgetrieben
an Stelle des Amperemeters ein Druckmesser, welcher die Einrückung der zu schaltenden
Räder oder Kupplungen so lange sperrt, bis der Druck niedrige, dem Beharrungszustand
entsprechende Werte annimmt. Denn erst, wenn der Beschleunigungsvorgang bei den
einzurückenden Teilen abgelaufen ist und der Beharrungszustand, kenntlich an einem
niedrigen Betriebsdruck der hvdraulisclien Betriebsmaschinen, erreicht ist, sind
die einzurückenden Teile des Getriebes in erfindungsgemäßer Weise auf kleine Relativgeschwindigkeit
gebracht.
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Bezüglich der Schalteinrichtung unterscheiden sich die elektrischen
Einrichtungen sehr wenig von den entsprechenden Schalteinrichtungen für Flüssigkeitsströme.
Bei Flüssigkeitsgetrieben ist es nicht möglich, den Antrieb ohne weiteres zu unterbrechen,
es müßte hierzu vielmehr das Getriebe auf den Hub Null gestellt werden, wodurch
auch eineBeseitigung der nach Einrückung des Getriebes unnötigen Flüssigkeitsströmung,
ähnlich wie durch die Unterbrechung der Erregung erforderlich ist. Es herrscht also
bezüglich der Erregung bei den Gleichstrommaschinen und bezüglich der Hubeinstellung
bei den Flüssigkeitsgetrieben eine vollständige Analogie, so daß die eine Einrichtung
sofort und ohne weitere erfinderische Tätigkeit auf die andere Einrichtung zu übertragen
ist. An Stelle eines Ausschalters im Hauptstromkreis der Erregermaschine, durch
welchen die Anker der Gleichstrommaschine stromlos gemacht werden, und die Drehmomentübertragung,wenn
auch vielleicht in weniger zweckmäßiger Weise als durch Abschalten der Erregung
bewirkt werden kann, tritt beispielsweise bei dem Flüssigkeitsgetriebe ein Umlaufventil,
welches dem Drucköl :einen Ausweg gestattet. An Stelle der Kommutierung im Hauptstromkreis
oder in der Erregung der Gleichstrommaschine tritt bei den Flüssigkeitsgetrieben
eine Vertauschung von Saug- und Druckkanälen oder eine Verstellung des Hubes durch
0 im Sinne einer Kurbelversetzung der hydraulischen Druckpumpe um r8o°.
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In Abb. a ist die erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, bei welcher
zwei hydraulische Getriebe TV an Stelle der Gleichstrommaschinen die Synchronisierung
der zu kuppelnden Getriebeteile übernehmen. Die Getriebe f= sind durch zwei Rohrleitungen
verbunden. Ein Ausschaltventil A bewirkt, wenn es geöffnet wird, einen Druckausgleich
in beiden Rohrleitungen, so daß bei geÖfknetem Z'entil A kein Drehmoment durch das
Getriebe
übertragen wird. Ähnlich, wie bei der elektrischen Einrichtung durch das Kupplungspedal
die Erregung der Maschine ein-und ausgerückt wird, kann hier in der dargestellten
Weise die Einrichtung zur Bedienung der Hauptkupplung K mit dem Bedienungshebel
des Ausschaltventils A verbunden werden.
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Um ferner ein Einrücken der Getriebeteile zu verhindern, solange der
BeschIeunigungs-bzw. Bremsvorgang noch nicht beendet ist, kann in erfindungsgemäßer
Weise ein Druckmesser (Manometer J) angeordnet werden, welcher so lange, als erheblicher
Druck in einer oder beiden Leitungen des hydraulischen Getriebes vorhanden ist,
die Einrückbewegung sperrt. Im übrigen ist die Wirkungsweise der durch hydraulische
Getriebe betätigten Einrückvorrichtung nach Abb.2 genau dieselbe wie bei der entsprechenden
elektrischen Einrichtung nach Abb. i. Die entsprechenden Teile sind gleichlaufend
bezeichnet.