DE588248C - Kegelreibscheiben-Wechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kegelreibscheiben-Wechselgetriebe' mit einer seitwärts zur Getriebewelle verstellbaren getriebenen Scheibe, die unter Druck gegen die treibende Scheibe gehalten wird.

In der bis jetzt bekannten Ausführung haben derartige Getriebe den Nachteil, daß die Übersetzung nicht geändert werden kann, ohne den Antrieb/wie bei gewöhnlichen Geschwindigkeits-Wechselgetrieben mit Zahnrädern, zu unterbrechen. Das bedeutet einen Verlust an Motorkraft während der Gangschaltung bzw. während der Zeit, innerhalb welcher von einer Übersetzung auf die andere übergegangen wird.- Ein weiterer Verlust ergibt sich auf Grund der Tatsache, daß das Wiedereinrücken vor sich geht, während die miteinander in Eingriff zu bringenden Flächen mit verschieden großen Geschwindigkeiten laufen, demzufolge erst aufeinander gleiten und sich unnötig abnutzen. Schließlich , bedeutet es noch einen Nachteil, daß beim Wiedereinrücken der Reibungskoeffizient auf seinen normalen Wert nicht eher kommt, bevor nicht der Schlupf ganz aufgehört hat.

Der Zweck der Erfindung ist, Kegelreib-"scheiben-Wechselgetriebe der oben angegebenen Art zu verbessern bzw. ihre oben angegebenen Nachteile zu beseitigen. Das Neue liegt darin, daß die getriebene Scheibe mit Hilfe eines vom Reibungsgetriebe unabhängig angetriebenen Servomotors seitlich verstellt wird, ohne den mit einer Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung hinter der getriebenen Scheibe erzeugten Eingriffsdruck zu unterbrechen. Eine auf der Antriebsseite untergebrachte, durch Zentrifugalkraft gesteuerte Reibungskupplung ermöglicht es, den Antrieb zu unterbrechen, ohne das Kegelreibscheibengetriebe, außer Eingriff zu bringen. Die getriebene Scheibe sitzt bei der Bauart gemäß der Erfindung an einem Hohl-Zylinder, der durch den Servomotor längs schräg entsprechend dem Winkel des treibenden Kegels angeordneten Führungen einstellbar und mit dem Druckkolben des Servomotors verbunden ist. Zwecks selbsttätigen Wiedereingreifens der Reibscheiben nach beendetem Freilauf — bei welchem der normale Eingriffsdruck der Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung aufgehoben ist — übt eine Feder einen leichten Druck auf die getriebene Scheibe aus, und zwar in einer Riehtung, die gleich ist der Richtung des durch die Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung bei normaler Fahrt erzeugten Eingriffsdruckes.

Im folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. ι veranschaulicht ein im Sinne der Erfindung gebautes Wechselgetriebe im Schnitt Fig. ζ veranschaulicht dasselbe Getriebe in Ansicht, und zwar mit Bezug auf Fig, ι von rechts gesehen.

Die Fig. 3 und 4 bringen Einzelheiten der dqrch Zentrifugalkraft gesteuerten Reibkupplung.

Fig. 5 veranschaulicht die zwischen dem getriebenen Teil und der Getriebewelle sitzende Kupplung in einer etwas anderen Ausführungsform.

Im folgenden sei angenommen, das Getriebe gemäß der Erfindung wäre in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Indes ist es wohl selbstverständlich, daß das Getriebe gemäß der Erfindung auch anderen Zwecken dienen und ganz allgemein Verwendung finden kann.

Das auf der Kurbelwelle des Motors befestigte Schwungrad α ist mit einer Reibkupplung versehen, deren getriebener Teil δ von einer geflanschten Nabe δ¹ auf einer in dem Gehäuse des Schwungrades oder im Gehäusedeckel c³ drehbar gelagerten Welle c getragen wird. Zum Ausrücken des Antriebes kann die Reibkupplung durch ein Pedal oder irgendein anderes zweckentsprechendes Mittel bedient werden, und zwar über die Querwelle d, die eine auf einen verschiebbaren Druckring d² wirkende Gabel d¹ trägt. Der Druckring d? ist auf dem inneren Ende der zentralen Nabe c² des Deckels c³ gelagert und wirkt auf die inneren Enden mehrerer Kupplungshebel a¹. Die Kupplungshebel a¹ sind auf der Deckelplatte δ² der Kupplung bei a^% drehbar- und an ihrem äußeren Ende den ver-: schiebbaren Kolben a^l vermittels Bolzen a³ angelenkt. Die Kolben a^A sind durch die Deckelplatte δ² hindurchgezogen und mit der Druckplatte a⁵ in Eingriff gesetzt.

4<y Der Eingriff der Reibkupplungsteile a, b, a^s wird, statt wie in üblicher Weise durch eine oder durch mehrere Federn, durch die Wirkung eines von der Drehgeschwindigkeit abhängigen Reglers erreicht, der (s. Fig. 3), sobald der Motor eine untere Leerlaufgeschwindigkeit überschreitet und sofern nicht die Kupplung mit Hilfe des Pedales 0. dgl. ausgerückt, also die Druckscheibe a⁵ durch die Kolben α⁴ von der getriebenen Scheibe l· abgezogen ist, die Kupplungsteile a, δ, a⁵, zwecks Übertragung des Antriebes auf die Kupplungswelle c, miteinander in Eingriff zu bringen sucht.

In der dargestellten Ausführungsform gehören zum Regler gewichtsbelastete Hebel e, die auf besonderen Bolzen e¹ befestigt sind. Die Bolzen e¹ sind in auf der drehbaren Dckelplatte δ² der Kupplung befestigte Muttern e² eingeschraubt, so daß die durch Zentrifugalkraft bedingte Verschwenkung der Hebel β auf die Druckscheibe a⁵ der Kupplung einen Druck in Richtung der Achsen jener Bolzen ausübt. Um den auf die Kupplung beim Einrücken sich auswirkenden Druck zu begrenzen, sind zwischen den Naben der Hebele und der zur Kupplung gehörigen Druckscheibe a⁵ nachgiebige Verbihdungen in Form von Schraubenfedern e⁵ oder Gummipuffern vorgesehen. Diese Verbindungen gelangen am Ende der Auswärtsbewegung der Reglerhebel e unter volle Belastung. Die volle Auswärtsbewegung der Reglerhebel e ergibt sich schon bei geringer Geschwindigkeit des Motors. Wie z. B. in Fig. 4 dargestellt, kann die Dehnung der Federn e⁵ durch auf Stangen eⁱ sitzende verstellbare Anschläge e^s begrenzt werden. Die Stangen e* sind durch die Bolzen e¹ hindurchgezogen. Ihre Anschläge kommen beim durch Verringern der Motorgeschwindigkeit bedingten selbsttätigen Ausrücken der Kupplung zur Wirkung und entlasten alsdann die Druckscheibe a⁵ vom Druck der Federn, während die Federn selbst noch immer unter Spannung gehalten werden. Umgekehrt wird beim selbsttätigen Einrücken der Reibkupplung g der Druck durch die über die Federn e⁵ wirkenden Reglerhebel e unter einer durch Einstellen der Anschläge e³ bestimmten Anfangsspannung übertragen.

Die treibende Scheibe f, die beispielsweise aus einem glatten Stahlkegel bestehen mag, ist gemäß Darstellung auf dem konischen Ende einer die Kupplungswelle c umschließenden Hülse f ² festgekeilt. Die Hülse f ² ist über die Welle c mit dem getriebenen Kupplungsteil δ durch Feder und Nut b³ oder durch irgendeine andere gleichwertige, eine gewisse axiale Verschiebung zulassende Verbindung gekuppelt, also so, daß dem Kupplungsteil δ beim Ausrücken der Kupplung genügende Bewegungsfreiheit bleibt. Die Hülse selbst ist im großen und ganzen, abgesehen von dem Spiel, welches für die Lager c¹ erforderlich ist, axial nicht verschiebbar. Die Lager c¹ sind in dem Gehäusedeckel c³ bzw. in einem dem Gehäusedeckel zugehörigen Teil untergebracht. Der Gehäusedeckel selbst ist durch Rippen 0. dgl. so versteift, daß er dem axialen Schub, der über das hinter der treibenden Scheibe sitzende Lager c¹ zur Auswirkung kommt und erzeugt wird durch den Druck des getriebenen Teiles g gegen die Scheibe f, genügend widerstehen kann.

Der sowohl axial verschiebbare als auch no seitlich verstellbare getriebene Teilg ist mit inem Reibring g¹ versehen, der auf einer Fläche kegelig gestaltet ist. Der Reibring g¹ mag beispielsweise aus Asbest oder irgendeiner anderen ähnlichen Masse, versetzt mit einem künstlichen Harz oder irgendeinem anderen Bindemittel, bestehen. Der Ring ist festgenietet oder, wie dargestellt, mit Schraubenbolzen g² festgelegt an einem Rad oder SpeichenkörpeF g³, der aus einer Aluminiumlegierung bestehen mag, auch aus Stahl 0. dgl. gepreßt sein kann und mit einem geflanschten oder im Querschnitt U-förmigen

Kranz gⁱ versehen ist. Die getriebene WeEe A ist mit einem Flansch A¹ versehen, auf welchem der getriebene Teil mit Schraubenbolzen A² befestigt ist. Des weiteren ist die getriebene Welle A nicht nur drehbar, sondern auch verschiebbar gelagert, und zwar in einer Hülse A³, die als solche in einem Hohlzylinder A⁴ sitzt. Zwischen der verschiebbar gelagerten WeIIeA und der Hülse A³ ist eine Schraubenkupplung vorgesehen.

ίο Hierzu ist die verschiebbare Welle A mit einem steilgängigen Außengewinde i und die Hülse A³ mit einem entsprechenden Innengewinde i¹ versehen. Nach vorliegender Darstellung besteht die Hülse mit der Hauptantriebswelle aus einem Stück. Noch erwähnt sei, daß der Hohlzylinder A⁴ eine Fortsetzung des dem Geschwindigkeitswechsel- und Wendegetriebe zugehörigen Gehäuses darstellt.
Proportional dem der Drehung der Getriebehauptwelle und Hülse A³ entgegenstehenden Widerstände erzeugt die Schraubenkupplung i, i¹ längs der verschiebbar gelagerten Welle A einen axialen Schub, durch welchen der getriebene Teil g mit der treibenden Scheibe f in Reibungskontakt gehalten wird. Die Reaktion des ebenerwähnten Schubes wird von einer Kugel oder einem anderen im Inneren des Wechselgetriebes untergebrachten Lager i² aufgenommen.

Fig. 5 veranschaulicht eine Kupplung, die als Ersatz für die Schraubenkupplung i, i¹ zwischen die mit dem getriebenen Teü g fest verbundene Welle A und die die Getriebehauptwelle verkörpernde Hülse A³ geschaltet werden kann. In dieser Ausführungsform ist die Welle A mit einem Querbolzen / versehen, dessen Enden in schraubenförmige Schlitze j¹ der die Welle umgebenden Hülse A³ eingreifen. Steigung und · Steigungsrichtung dieser Schlitze entsprechen der Steigung und Steigungsrichtung der Gewindegänge i, i¹ der in Fig. 1 dargestellten Schraubenkupplung. Das Getriebegehäuse und der Hohlzylinder A⁴ sind auf zwei einander parallelen Gleitstangen k hoch- und tiefstellbar gelagert (s. Fig. 2). Die Stellung des Hohlzylinders A⁴ wird ganz nach Wunsch durch Bewegen in der einen oder der anderen Richtung bestimmt, "und zwar mit Hilfe eines doppelt-⁴ wirkenden hydraulischen Druckzylinders k¹, dessen Kolben k² mit dem Hohlzylinder A⁴ durch eine Stange k° fest verbunden ist. Die Gleitstangen k sind nach vorliegender Darstellung in zwei zueinander parallelen Ebenen mit einer Neigung (s. Fig. i) angeordnet, die im wesentliehen der Neigung des am tiefsten stehenden Radius des Triebkegels f entspricht. Auch könnten die Gleitstangen unter solch einem Winkel angeordnet werden, daß das seitliche Verstellen des Getriebegehäuses und des Hohlzylinders A⁴ ein axiales Verschieben des getriebenen Teiles g und der Welle A relativ zum Hohlzylinder A⁴ bewirkt, sobald der Teil g längs der Schrägseite des Kegels f fortbewegt wird.

Der Druckzylinder sitzt auf einem Balken k^s, der mit Haltern k^l am Gehäuse k⁵ festgelegt ist. Die Enden des Balkens liefern die Anschlüsse für die unteren Enden der Führungsstangen k. Die oberen Enden sind durch ein bogenförmiges Brückenstück /e^e zusammengeschlossen. Die Enden des letzteren sind am Gehäuse A⁵ oben in gleicher Weise wie unten mit Haltern A⁴ festgelegt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Gleitstangen k durch auf beiden Seiten des Hohlzylinders A⁴ vorgesehene schräge Führungen A⁵ hindurchgezogen.

Das Einstellen des hydraulischen Druckkolbens zum Hoch- oder Tiefstellen des Getriebegehäuses und des Hohlzylinders A⁴, also zum Ändern der Übersetzung des Getriebes, kann durch den Wagenführer in die Wege geleitet, abgestoppt oder umgesteuert werden, und zwar beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Steuerventile, die an irgendeiner Stelle untergebracht und vom Lenkrad aus oder in anderer Weise bedienbar sind, um nach Wunsch eine Bewegung in der einen oder der anderen Richtung zu bewirken. Somit kann das Getriebe den vorliegenden Verhältnissen entsprechend eingestellt werden, indem ein Verschieben des Hohlzylinders A⁴ bewirkt wird, wobei jedoch die mit f und g bezeichneten Teile des Reibungsgetriebes durch die Schraubenkupplung«, i¹ dauernd in Eingriff gehalten werden, wenigstens solange dem Antrieb ein gewisser Widerstand entgegensteht und durch diesen Widerstand, wie schon oben erwähnt, ein entsprechender axialer Schub auf den getriebenen Teil g ausgeübt wird.

Der hydraulische Druckzylinder k¹ kann einfach wirkend ausgeführt werden, z. B. so, daß er den getriebenen Teil bis auf den kleinsten Gang des Reibungsgetriebes anheben läßt, da hingegen ein Abwärtsbewegen des getriebenen Teiles (Verstellen im Sinne des Einrückens des unmittelbaren oder großen Ganges) selbsttätig bzw. durch die eigene Schwere ermöglicht. Auch könnte die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung so umgeändert werden, daß der kleinste Gang sich mit einer tiefsten Stellung des getriebenen Teiles ergibt.

Neben dem axialen Schub, welcher sich aus dem der Drehung an der Getriebewelle entgegenstehenden Widerstände ergibt, ist zur Ausübung eines ersten und leichten Druckes auf den getriebenen Teil zum Zwecke, denselben schon anfangs leicht in Eingriff zu halten, eine Feder r vorgesehen. Diese Feder ist in die verschiebbare getriebene Welle A eingeschlossen, und zwar mit gewisser Spannung zwischen einem Gewindestopfen r¹, befindlich am äußeren Ende, und einer Unterlegscheibe r², die mit einer Druckstange r ³ gestützt wird, wobei letztere gegen eine am vorderen Ende der getriebenen Welle s

des Wechselgetriebes angeordnete Stahlkugel ι^Λ stößt. Der sich ergebende Schub wird von dem hinteren Lager der Welle s -aufgenommen.

Ein auf dem genuteten Teil der getriebenen Welle s verschiebbares Getrieberad s¹ ist mit Kupplungsklauen s² versehen, die mit entsprechenden am hinteren Ende der Hülse h^s vorgesehenen Kupplungsklauen in Eingriff gebracht werden können. Hier sei nochmals erwähnt, daß die Hülse h^a die Getriebehauptwelle verkörpert. Auf der Hülse A³ sitzt ein Zahnrad k⁶, welches mit einem Zahnrad t, sitzend auf der die Vorgelegewelle des Getriebes darstellenden Hülse t¹, dauernd kämmt. Wenn . 15 die Kupplungsklauen s² mit der Hülse h³ in Eingriff gebracht sind, erfolgt der Antrieb der Welle s unmittelbar. Fig. ι veranschaulicht das Wechselgetriebe in neutraler Stellung. Beim Verschieben des Rades s¹ nach rechts mit Hilfe einer Schaltgabel s³, die durch einen äußeren Hebel sⁱ bewegt werden kann, wird das Rad s¹ mit einem auf der Vorgelegewelle sitzenden Zahnrad t² in Eingriff gebracht und so zum Antrieb der Welle s ein kleinerer Gang e-ingeschaltet. Dieser Gang ist eigens zum Anfahren vorgesehen bzw. für besonders schwierige Verhältnisse, unter denen man auf einen Gang zurückgehen muß, der noch kleiner ist als der lediglich nur mit dem Reibungsgetriebe erzielbare kleinste Gang. Der Rückwärtsgang wird geschaltet, indem man das Zahnrad s¹ noch weiter nach rechts verschiebt und mit einem Zwischenrad (nicht dargestellt) in Eingriff bringt, welches mit dem auf der Vorgelegewelle für den Rückwärtsgang vorgesehenen Ritzel t^z kämmt.

Zu beachten ist, daß der Druck, unter welchem die Reibscheiben f und g, g¹ aufeinandergehalten werden, dem der Drehung der Hülse h^s entgegenstehenden Widerstand proportional ist, wenn von der Wirkung der Feder r abgesehen wird, und daß die Benutzung des zum Anfahren bzw. für besondere Notfälle vorgesehenen kleinen Ganges und auch die Benutzung des Rückwärtsganges an der Wirkungsweise der Kupplung i, i^x bzw. /, j¹ und der Reibkörper f und g, g¹ nichts ändert.

Im übrigen ist durch die Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung i, i^x bzw. /, j¹ ein selbsttätiger Freilauf geschaffen, da jedes Bestreben des Fahrzeuges, den Motor zu überlaufen, den getriebenen Teil g, g¹ in bezug auf den axialen Schub desselben entlastet, und zwar infolge Umkehr des Drehmomentes innerhalb der Übertragung. Wenn etwas Derartiges eintritt, wird die Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung versuchen, die WeIIeA entgegen der Wirkung der Feder r zurückzuziehen, ohne jedoch die Reibscheiben f und g, g¹ wirklich voneinander zu trennen, bis schließlich ein Ausgleich erreicht ist und der getriebene Teilg, g¹ auf der langsamer laufenden Scheibe f nur unter leichtem Drucke (dieser Druck ist noch geringer als der Druck der Feder r) gleitet. Der so in der Kraftübertragung zustande kommende Widerstand genügt gerade zur Unterhaltung des Gegendrehmomentes, welches erforderlich ist, um mit der Schraubenkupplung der Feder entgegenwirken zu können. Die Feder r ist in der Hauptsache dazu bestimmt, beim Anfahren des Fahrzeuges eine gewisse Anfangsreibung der Kegelreibscheiben zu unterhalten. Die volle Spannung der Feder ist verhältnismäßig gering. Wenn also der Spannung dieser Feder mit der umgekehrten Wirkung der Schraubenkupplung entgegengearbeitet wird, wird der Druck auf den Flächen der Reibscheiben f, g, g¹ ganz gering ausfallen und der Schlupf praktisch der Wirkung eines richtigen Freilaufes gleichwertig. Sobald das Fahrzeug aufhört, schneller zu laufen als der Motor, wird die Feder r die Kegelreibscheiben selbsttätig wieder in Eingriff bringen. Der Druck bzw. die Pressung der Reibscheiben wird alsdann, also sobald der Motor den Antrieb wieder übernimmt, sehr bald auf das Normale gesteigert und in der Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung i, i¹ bzw. /, j¹ wieder ein Drehmoment in der Vorwärtsrichtung erzeugt.

Selbstverständlich ist die Erfindung auf die hier beschriebene Ausführungsform und auf Einzelheiten der Bauart nicht beschränkt. Z. B. . könnte die Stützwelle h des getriebenen Teiles g, g¹ in einem seitlich der Mittellinie des Motors und des treibenden Teiles f schwenkbar angeordneten Arm gelagert werden, so daß es möglich ist, die koaxiale oder exzentrische Einstellung des getriebenen Teiles g, g¹ gegenüber dem treibenden Teil f durch Verschwenken jenes Armes zu bestimmen. Bei solch einer Ausführungsform wird die getriebene Welle in einem zu jenem schwenkbaren Arm gehörigen Hohlzylinder verschiebbar gelagert. Die Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung i, i¹ bzw. /, j¹ gestattet eine axiale Verschiebung des getriebenen Teiles g, g¹ proportional seiner seitlichen Verstellung. Auch könnte dem schwenkbaren Arm selbst eine axiale Verschiebung längs seiner Drehachse und proportional seiner Schwenkung erteilt werden, z. B. durch eine steilgängige Schrauben- oder Stiftschlitzverbindung und so, daß der getriebene Teil g, g¹ mit dem treibenden Kegel f dauernd in Eingriff gehalten wird, während die Kupplung i, i¹ bzw. /, j¹ einen auf den treibenden Teil wirkenden axialen Schub, wie oben beschrieben, proportional dem der Drehung entgegenstehenden Widerstände erzeugt.

Die Bewegung des schwenkbaren Armes kann gesteuert werden durch einen gezahnten Quadranten, der mit einer selbsthemmenden, durch einen zweckentsprechenden Motor in jeder Riehtung drehbaren Schnecke kämmt. Gegebenenfalls könnte auch ein hydraulischer Zylinder

verwendet werden, dessen Kolben unmittelbar auf den schwenkbaren Arm oder auf eine an demselben befestigte Kurbel wirkt. Die Druck- und Auslaßventile werden so angeordnet, daß der schwenkbare Arm in jeder gewünschten Stellung, in die er durch den Steuerkolben gebracht ist, verharren muß.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kegelreibscheiben-Wechselgetriebe mit einer seitwärts zur Getriebewelle verstellbaren getriebenen Scheibe, die unter Druck gegen die treibende Scheibe gehalten wird, dadurch .gekennzeichnet, daß die getriebene Scheibe (g·, g¹, g³, g⁴) mit Hilfe eines vom Reibungsgetriebe unabhängig angetriebenen Servomotors (k°, k¹, k²) seitlich verstellt wird, ohne den mit einer Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung (A, i¹ bzw. /, j¹) hinter der getriebenen Scheibe (g, g¹, g³, g⁴) erzeugten Eingriffsdruck zu unterbrechen.

2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf der Antriebsseite untergebrachte, durch Zentrifugalkraft gesteuerte Reibungskupplung (a, b) dazu dient, den Antrieb zu unterbrechen, ohne das Kegelreibscheibengetriebe außer Eingriff zu bringen.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebene Scheibe (g, g¹, g^s> S⁴') ^an einem Hohlzylinder (A⁴) sitzt, der längs schräg entsprechend dem Winkel des treibenden Kegels (f) angeordneten Führungen (k) durch den Servomotor (k°, k\ k²) einstellbar ist, dessen Druckkolben (k°) mit dem Hohlzylinder (A⁴) verbunden ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks selbsttätigen Wiedereingreifens der Reibscheiben nach beendetem Freilauf — bei welchem der normale Eingriffsdruck der Schrauben- oder Stiftschlitzkupplung aufgehoben ist — eine Feder (r) einen leichten Druck auf die getriebene Scheibe (g, g¹, g³, g⁴) in einer Riehtung gleich der Richtung des bei normaler Fahrt durch die Kupplung (A, i bzw. j, j¹) erzeugten Eingriffsdruckes ausübt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen