DE618014C

DE618014C - Selbsttaetig wirkende Schaltvorrichtung fuer Umlaufraedergetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE618014C
Application number: DE1930618014D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-01-12
Filing date: 1930-01-10
Publication date: 1935-08-30
Also published as: FR687406A; US1839145A

Description

Es sind selbsttätig wirkende Schaltvorrichtungen für Umlaufrädergetriebe bekannt, bei welchen ein Zentralrad abwechselnd am Getriebegehäuse festgestellt oder mit einem zweiten Zentralrad des gleichen Getriebes gekuppelt werden kann. Derartige Getriebe dienen insbesondere bei Kraftfahrzeugen zur Erzielung verschiedener Übersetzungsverhältnisse des Kraftantriebs. Es ist auch bekannt, vom Fahrer aus zu steuernde, elektromagnetische Kupplungen bei Umlaufrädergetrieben bei Kraftfahrzeugen zu benutzen, und zwar sind hier besondere Glieder zum Kuppeln und zum Bremsen der umschaltbaren Getriebeteile vorgeschlagen worden. Bei der Erfindung sind diese verschiedenen Glieder zum Kuppeln und Bremsen zu einem gemeinsamen Glied vereinigt.

Es ist ferner bekannt, bei Umlaufrädergetrieben elektromagnetisch zu kuppelnde Glieder vorzusehen, welche als Kupplungsteil durch Erregung einer Spule und als Bremsteil durch Erregung einer anderen Spule dienen. Für dieErregung dieser beiden Spulen sind besondere getrennte Betätigungen des Fahrers erforderlich.

Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung das Aufhören des Bremsens und das Ingangsetzen der Kupplung oder umgekehrt selbsttätig bewirkt. Erfindungsgemäß erhält man die neue, vollständig selbsttätig wirkende Schaltvorrichtung dadurch, daß das mit dem Zentralrad verbundene, abwechselnd am Getriebegehäuse und dem zweiten Zentralrad zur Anlage kommende Kupplungsglied durch Federwirkung in Anlage am Getriebegehäuse gehalten und unter Überwindung der Federwirkung mit dem zweiten, mit der treibenden Welle verbundenen Zentralrad durch einen an diesem Rad angeordneten Elektromagneten gekuppelt werden kann, dessen Stromkreis durch eine Regelvorrichtung gesteuert wird, die ihn beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl des Antriebsmotors schließt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der neuen Kupplung wird als von der Umdrehungszahl des Motors abhängiges Steuerglied in an sich bekannter Weise ein Fliehkraftregler mit einer Vorrichtung zum Verhindern des Schwimmens des Steuergetriebes während des Übergangs von einer Getriebestufe zur anderen benutzt. Erfindungsgemäß wird hierbei die Anordnung so getroffen, daß die auf den verschiebbaren Teil des Reglers unmittelbar einwirkenden Massen sich in der Ruhestellung zwischen der Drehachse des Reglers und ihren eigenen Schwenkachsen derart einstellen, daß der Regler unter zwei

verschiedenen Einflüssen infolge der Veränderungen der Schwungpunktradien und der Hebelarme wirken kann, durch welche die Fliehkraft und die Rüdcholfederkraft übertragen werden.

Bei einer anderen Ausführungsform dagegen wird das von der Motordrehzahl abhängige Schaltglied für den Unterbrecher durch eine Membrane gebildet, welche durch den vor der Drosselklappe des Vergasers wirkenden Unterdruck gesteuert wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand eines Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge dargestellt. Abb. ι zeigt einen axialen Längsschnitt durch das neue Getriebe, welches durch einen Fliehkraftregler gesteuert wird.

In Abb. 2 und 3 ist im schematischen

Schnitt die Vorrichtung dargestellt, welche

ao an Stelle des Fliehkraftreglers gemäß Abb. 1 die Kupplung steuern kann. Es handelt sich um die vom Unterdruck vor der Drosselklappe des Vergasers abhängige Membrane, welche in Abb. 2 in der unwirksamen und in Abb. 3 in der wirksamen Stellung dargestellt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 ist auf der Motorwelle 1 ein Schwungrad 2 befestigt, welches einen Innenzahnkranz 3 trägt, der mit Planetenrädern4 kämmt, die frei drehbar auf einem Querstücks angeordnet sind, welches auf 'der getriebenen Welle 6 aufgekeilt ist. Auf letzterer Welle ist ein Rohr 7 drehbar, dessen eines Ende ein Zahnrad 8 trägt, das mit den Planetenrändern kämmt, wahrend das andere Ende mittels eines langen Keiles eine Hülse 9 mitnimmt, auf welcher ein , kegelstumpfförmiger Teil 10 befestigt ist. Dieser bildet das innere Glied einer Kupplung, die zwei äußere Glieder 11 und 12 aufweist, von denen das eine, 11, feststeht, da es an dein Gehäuse 13 befestigt ist, während das andere, 12, beweglich ist und ein Stück mit dem Innenzahnkranz 3 bildet. Bei Drehung des Schwungrades 2 wird somit das Kupplungsglied 12 mitgenommen. Ein Fußhebel 15 wirkt mittels einer Gabel 16 und eines Kugelkranzes 17 auf die Hülse 9 entgegen der Wirkung einer Feder iS. Letztere ist frei auf der Welle 6 angeordnet und ist zwischen dem Zahnkranz 3 und einem Kugellager 19 derart eingeschaltet, daß" der kegelstumpfförmige Teil 10 ständig gegen das feste Kupplungsglied 11 gedruckt wird. Wenn also der Druck auf den Fußhebel 15 aufhört, kommt das Getriebe selbsttätig in die Einstellung für die geringere Drehzahl der getriebenen Welle, denn wenn das Kupplungsglied 10 in Berührung mit dem festen Teil 11 gelangt, so wird das Rohr 7 unbeweglich und die getriebene Welle 6 wird nun über die die Drehzahl herabsetzenden Zwischenräder 3, 4 mitgenommen. Wenn das Getriebe auf direkten Eingriff der Welle 6 mit der Antriebswelle 1 umgeschaltet werden soll, so erfolgt der Übersetzungswechsel selbsttätig. Hierzu ist das Kupplungsglied 12 als Elektromagnet ausgebildet, und man erhält hierdurch einen freieren Übergang von einer Getriebestufe zur anderen als bei einer Reibungskupplung. Der Elektromagnet besteht aus einer Drahtwicklung 12¹, welche auf dem freien Ende des Kupplungsgliedes 12, in welches der Innenzahnkranz 3 ausläuft und das aus magnetisierbarem Werkstoff besteht, angebracht ist. Das eine Ende der Wicklung ist mit der Masse \^rerbunden, während das andere zu einem gegenüber dem Metallkörper isoliert angebrachten Kontaktring 26 geführt ist. Dieser Kontaktring bewegt sich zusammen mit dem Kupplungsglied 12 bzw. dem Innenzahnkranz 3 und steht in elektrischer Verbindung mit einem federnden, feststehenden Gegenkontakt 27, welcher auf dem Kontaktring schleift. Der Gegenkontakt 27 ist mit dem einen Pol 28 eines am Gehäuse 13 befestigten Schalters verbunden. Der andere Pol 29 des -Schalters ist an dem Ende eines Winkelhebels 30 befestigt, dessen anderes Ende sich frei auf eine Scheibe 31 stützt. Letztere wird von der Motorwelle ι über Kegelräder durch eine Zwischenwelle 32 angetrieben und kann entlang dieser Welle verschoben werden. Dies erfolgt unter Einwirkung eines Fliehkraftreglers, dessen Massen 20 die Scheibe anheben, wenn die Geschwindigkeit der' Welle 1 größer wird. Bei - einer bestimmten Geschwindigkeit der Welle ι wird der elektrische Stromkreis 33 des Elektromagneten 12¹ dadurch geschlossen, daß die Pole 28 und 29 in Berührung gelangen. Der Stromkreis 33 wird von der Stromquelle 34 aus gespeist. Nun wird der bewegliche Teil 10 elektromagnetisch angezogen, wodurch sich dieser Teil von dem festen Teil 11 entfernt und mit dem beweglichen Teil 12 in Berührung gelangt und von diesem mitgenommen wird. Der Teil 10 sowie der röhrenförmige, mit ihm in Verbindung stehende Teil 7 werden nun mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Motorwelle 1 mitgenommen. Die Planetenräder 4 drehen sich daher nicht mehr, und auch der Planetenräderträger S sowie die Welle 6 werden unmittelbar durch die Welle 1 angetrieben. Es ergibt sich also, daß bei Erreichung einer bestimmten Drehzahl der treibenden Welle eine selbsttätige Umschaltung von einer Getriebestufe zur anderen erfolgt.

Verringert sich nun die Geschwindigkeit der Welle i, so entfernen sich die Massen20 des Fliehkraftreglers von ihrer höchsten Stellung und die Rückholfeder 25 öffnet die Kontakte und 29, wodurch der Elektromagnet strom-

los wird. Als Folge hiervon wird der Teil io nicht mehr vom Elektromagneten angezogen und wird durch die Feder 18 verschoben und gegen den feststehenden Teil 11 gedrückt. Auf diese Weise ist dann wieder die erste Getriebestufe eingeschaltet.

Es ist nicht wünschenswert, daß bei der Stellung des Getriebes für die höhere Drehzahl der getriebenen Welle, d. h. also bei direktem Gang, bei einer Drehzahlverringerung auf denselben Wert, bei welchem die Umschaltung von der niedrigeren Stufe auf die höhere erfolgte, schon die Rückschaltung bewirkt wird, da sonst leicht ein Schwimmen des Steuergetriebes eintritt. Um dies zu verhindern, erhält der Fliehkraftregler zwei verschiedene Betriebsgeschwindigkeiten, d. h. die Geschwindigkeit, bei welcher das Umschalten von der Stufe für die geringere Geschwindig-

ao keit zur höheren erfolgt, ist höher als diejenige, bei welcher das Umschalten im umgekehrten Sinne bewirkt werden soll. Mit anderen Worten, der Fliehkraftregler soll während einer zeitweisen Verringerung der Geschwindigkeit der Welle 1 beim Beginn des Arbeitens mit direktem Gang unwirksam bleiben. Wie die Abb. 1 zeigt, befinden sich die von der Fliehkraft beeinflußten Massen 20 in der Ruhestellung zwischen der Drehachse des Fliehkraftreglers und ihren eigenen Schwenkachsen und können sich derart einstellen, daß der Regler unter zwei verschiedenen Einflüssen infolge der Veränderung der Schwungpunktradien und der Hebelarme wirken kann, durch welche die Fliehkraft und die Rückholfederkraft übertragen werden. Es ist also eine verhältnismäßig beträchtliche Verringerung der Geschwindigkeit notwendig', um das Umschalten von der höheren Getriebestufe zur niedrigeren zu erreichen.

Der Fußhebel 15 steuert einen Unterbrechungskontakt 35 im Stromkreis 33. Wird der Fußhebel 15 niedergetreten, so wird der Teil 10 selbsttätig in die Entkupplungsstellung infolge Stromloswerden des Elektromagneten zurückgeführt und hierdurch der direkte Gang gelöst.

Es ist ferner ein Fußhebel 22 vorgesehen, welcher das Öffnen oder Schließen des Drosselventils des Vergasers steuert. Die Rückholfeder 25 verbindet den Fußhebel 22 mit dem Winkelhebel 30, welcher sich gegen den verschiebbaren Teil 31 des Fliehkraftreglers stützt. Es ist ersichtlich, daß für die höheren Lasten, d. h. also beim vollständigen Niedertreten des Fußhebels 22 und des hierdurch bedingten vollständigen Öffnens des Drosselventiles, die Feder 25 bis zum Höchstwert gespannt ist. Die Wirkung des Reglers bei den hohen Geschwindigkeiten des Motors entspricht seiner größtmöglichen Ausnutzung.

Wenn nun durch den Fußhebel 22 der Vergaser nur teilweise geöffnet wird, so ist die Spannung der Feder 25 verringert und der Fliehkraftregler wirkt bei geringerer Geschwindigkeit. Es ist auf diese Weise möglich," das Umschalten auf die höhere Getriebestufe, d.h. auf direkten Gang, bei einer verringerten Speisung des Motors bei einer so niedrigen Geschwindigkeit, wie man sie wünscht, durchzuführen.

Die in Abb. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung kann vorteilhaft den Fliehkraftregler 20 und die Feder 25 ersetzen. Diese Vorrichtung arbeitet mit der Veränderung des Unterdrucks, der in der Saugleitung 45 des Motors hinter dem Vergaser 46 wirkt. Der Unterdruck wirkt auf eine Membrane 47, welche in einer Kammer 48 angeordnet ist, welche durch das Rohr 49 in Verbindung mit der Leitung 45 zum Motor steht. Eine Stange 50, welche in der Mitte der Membrane 47 befestigt ist, wirkt auf einen elektrischen Unterbrecher 51, der den Stromkreis 33 nach Abb. 1 des Elektromagneten in der Stellung nach Abb. 3 schließt bzw. in der Stellung nach Abb. 2 unterbricht. Dies erfolgt in Abhängigkeit von dem Unterdruck des Motors, der auf die Membrane einwirkt. Eine Zugfeder 52 von geeigneter Anfangs spannung wirkt den Ausbiegungen der Membrane 47 entgegen. Die Wirkung dieser Feder entspricht der Wirkung der Feder 25 nach Abb. 1. Um dies zu erreichen, ist die Feder zwischen zwei Gelenkanordnungen eingeschaltet, die je aus zwei Lenkern 54 und 55 bestehen, die miteinander durch ein Gelenk 56 verbunden sind. Das freie Ende des Lenkers 54 ist an einem festen Punkt und das freie Ende des Lenkers 55 an dem Träger des Unterbrechers S¹ angelenkt. In dem Augenblick, in welchem der in der Saugleitung wirkende Unterdruck einen bestimmten Wert erreicht, der die Anfangsspannung der Feder 52 überwindet, wird die Membrane entgegen der Wirkung der Feder 52 angezogen und die elektrische Verbindung zwischen den Unterbrecherkontakten 28 und 29 hergestellt (Abb. 3). Hierdurch wird das Getriebe auf direkten Gang geschaltet. Wenn nun der Unterdruck sich verringert, so zieht die Feder 52 die Membrane 47 in ihre unwirksame Stellung (Abb. 2) und der Kontakt, der durch den Unterbrecher S1 hergestellt war, wird unterbrochen, sobald der ,Unterdruck sich um einen genügenden Betrag verringert hat. Auch dieser Membranregler hat wie der Fliehkraftregler nach Abb. 1 zwei Betriebsgeschwindigkeiten, die durch die besondere Ausbildung der über das Gelenksystem auf die Membrane wirkenden Feder erreicht werden. Die Feder 52 übt nämlich auf die Membrane eine bedeutend schwächere Wirkung aus,

wenn diese angezogen ist, d.h.'wenn sie die wirksame Stellung eirmimnfjt,. gegenüber der Wirkung in der unwirksamen Stellung, und zwar infolge des wesentlich kleineren Hebelarmes, mit dem die Gelenkanordnung die Federwirkung überträgt.

Diese Schaltvorrichtung kann auch bei Wechselgetrieben mit mehr als zwei Getriebestufen benutzt werden, wenn beispielsweise

ίο zwei oder mehrere derartige Vorrichtungen hintereinandergeschaltet werden. Es ist ferner möglich, das Einkuppeln der niedrigeren Getriebestufen mit Hilfe elektrischer Steuerung zu bewirken, wie sie bei dem Ausführungs-

ig beispiel nach Abb. ι für den direkten Gang vorgesehen ist. Der Erfindiungsgedanke beschränkt sich nicht auf Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge, sondern kann auch bei anderen Antrieben mit Geschwindigkeits-

ao wechsel Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche:

i. Selbsttätig wirkende Schaltvorrichtung für Umlaufrädergetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, bei welchen ein Zentralrad abwechselnd am Getriebe? gehäuse festgestellt oder mit einem zweiten Zentralrad des gleichen Getriebes gekuppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Zentralrad (9) verbundene, ' abwechselnd am Getriebegehäuse (13) und dem zweiten Zentralrad (3) zur Anlage kommende Kupplungsglied (10) durch Federwirkung (18) in Anlage am Getriebegehäuse gehalten und unter Überwindung der Federwirkung mit dem zweiten, mit der treibenden Welle (1) verbundenen Zentralrad (3) durch einen an diesem Rad angeordneten Elektromagneten (12¹) gekuppelt werden kann, dessen Stromkreis durch eine Regelvorrichtung gesteuert wird, die ihn beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl des Antriebsmotors schließt.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch i, bei welcher das von der Umdrehungszahl des Motors abhängige Steuerglied ein Fliehkraftregler mit einer Vorrichtung zum Verhindern des Schwimmens des Steüergetriebes während des Übergangs von einer Getriebestufe zur anderen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den verschiebbaren Teil (31) des Reglers unmittelbar einwirkenden Massen (20) sich in der Ruhestellung zwischen der Drehachse des Reglers und ihren eigenen Schwenkachsen derart einstellen, daß der Regler unter zwei verschiedenen Einflüssen . infolge der Veränderungen der Schwungpunktradien und der Hebelarme wirken kann, durch welche; die Fliehkraft und die Rückholfederkraft übertragen werden.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelvorrichtung für den Stromkreis des Elektromagneten (12¹) eine Membrane (47) dient, die entgegen der Wirkung einer Feder (52) durch den im Ansaugrohr des Motors wirkenden Unterdruck gesteuert wird.
4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Überganges von einer Getriebestufe zur folgenden zwischen die Rückholfeder (52) und Membrane (47) mindestens ein zur Feder winklig stehender Schwenkhebel (55) derart eingeschaltet ist, daß sich der Winkel zwischen dem Hebel und der Kraftrichtung der Feder (52) bei der Bewegung der Membrane (47) in die die Einschaltung der höheren Getriebestufe bewirkende Stellung verringert, so daß durch die hiermit verbundene Verkleinerung des wirksamen Hebelarmes die auf die Membrane wirkendeFederkraft kleiner ist als bei der der Einschaltung der niedrigeren Schaltstufe entsprechenden Membranstellung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen