DE620427C - Getriebe, bei welchem die zu kuppelnden Zahnraeder nur dann eingerueckt werden koennen, wenn sie auf gleiche Geschwindigkeit gebracht worden sind - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Getriebe mit ein- und ausrückbaren Zahnrädern.

Zweck der Erfindung ist Verhütung der Abnutzung zwischen den Zahnkanten der miteinander in Eingriff zu bringenden Räder.

Bereits bekannt sind Getriebe, bei denen die zu kuppelnden, d. h. im gegenseitigen Eingriff ein- und ausrückbaren Z*ahnräder nur dann einrückbar sein sollen, wenn sie auf gleiche Geschwindigkeit gebracht worden sind. Diese der Erfindung als bekannt vorauszusetzenden Getriebe besitzen neben einem der beiden mit Bezug aufeinander ein- und ausrückbaren Getrieberäder eine mit dem betreffenden Getrieberad in reibender Berührung stehende gezahnte Scheibe, deren Zähne das Einrücken des Ganges bis zu jenem Zeitpunkte sperren sollen, in welchem beide Getrieberäder auf gleiche Geschwindigkeit (Teilkreisgeschwindigkeit) gelangt sind. Die-Erfahrung hat jedoch-gelehrt, daß der beabsichtigte Zweck, nämlich Verhütung der Abnutzung zwischen den Zahnkanten der miteinander in Eingriff zu bringenden Getrieberäder, nicht immer mit unbedingter Sicherheit erfüllt wird, da die Möglichkeit besteht, daß beim Versuch, die Getrieberäder recht schnell in Eingriff miteinander zu bringen, also das eine Getrieberad in das andere Getrieberad recht schnell hineinzudrücken, dann für beide Getrieberäder nicht immer genügend Zeit bleibt, gleiche Umfangsgeschwindigkeiten anzunehmen. Also werden unter diesen Umständen die Getrieberäder, bevor sie endgültig miteinander in Eingriff gebracht worden sind, mit ihren Endflächen aufeinanderreiben und durch sog. Ratschen einer Abnutzung unterworfen, die mit unbedingter Sicherheit zu vermeiden der Zweck der vorliegenden Erfindung ist.

Das Neue der Erfindung liegt nun darin, daß die gezahnte Scheibe bzw. ein einer solchen Scheibe entsprechendes Reib- und Sperrzahnrad an einem zweiten lose, d. h. frei drehbar angeordneten Zahnrad, sog. Zwischenzahnrad, in begrenztem Maße verdrehbar angebracht ist. Das letzterwähnte Zahnrad kann hierbei mit dem ein- und ausrückbaren Getriebezahnrad (Schieberad) für gewöhnlich, d. h. bei ein- oder ausgerücktem Gang, ganz außer Eingriff oder auch dauernd in Eingriff gehalten werden. Jedenfalls wird dadurch, daß das an sich bekannte Reib- und Sperrzahnrad an einem zweiten lose bzw. frei drehbar angeordneten Zahnrad begrenzt verdrehbar neben dem einen oder dem anderen Getrieberad angeordnet ist, mit weit größerer Sicherheit als bisher verhütet, daß die beiden Getrieberäder mit den Stirnenden ihrer Verzahnungen in unmittelbare gegenseitige Be-

rührung gebracht werden können, bevor diese auf ihren Wellen undrehbar festsitzenden Getrieberäder nicht auf gleiche oder doch wenigstens ungefähr gleiche Geschwindigkeit ge-5 langt sind.

Im folgenden wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar: Abb. ι ein erstes Ausführungsbeispiel im to Längsschnitt,

Abb. 2 eine Seitenansicht, Abb. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls im Längsschnitt,

Abb. 4 und 5 die beiden erfindungsgemäß zusammengehörigen, relativ zueinander in begrenztem Maße verdrehbaren Zahnräder oder Zahnscheiben (im folgenden Zwischenräder genannt), einzeln für sich dargestellt,

Abb. 6 und 7 zwei Beispiele dafür, wie diese beiden Zwischenräder beim Einrücken eines Ganges miteinander zusammenwirken können,·

Abb. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel ebenfalls im Längsschnitt,

Abb. 9 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Abb. 8,

Abb. 10 eine Ausführungsform gemäß Abb. 8 in ausgerückter Stellung,

Abb. 11 ein Beispiel für die Nutzanwendung der Erfindung für den Fall eines Kraftwagengetriebes,

Abb. 12 einen Schnitt durch den Rückwärtsgang dieses Getriebes, Abb. 13 einen Schnitt nach Linie 13-13 der Abb. 12,

Abb. 14 ein, besonderes Beispiel für die Gestaltung der in begrenztem Maße relativ zueinander verdrehbaren Zwischenräder, falls dieselben einen nur verhältnismäßig geringen Durchmesser besitzen und für eine Stiftschlitzverbindung gemäß den Abb. 4 bis 7 nicht mehr genügend Raum bieten.

In der Ausführungsform gemäß Abb. 1 und 2 ist auf der Welle 21 ein Getrieberad 20 befestigt, das auf. der einen Seite eine ringförmige Aussparung. 22 "besitzt "und in dieser Aussparung einen Reibbelag 23 enthält, dessen Stärke oder Dicke etwas mehr beträgt als die Tiefe der ringförmigen' Aussparung 22. Daneben ist ein sog. Zwischenrad 25 (Reib-und Sperrzahnrad) frei drehbar auf der Welle 21 angeordnet. Durchmesser, Zähnezahl und Zahnteilung sind genau dieselben wie bei dem Getrieberad 20. Ein zweites Zwischenrad 27 ist auf der Nabe 26 des Zwischenrades 25 frei drehbar gelagert und besitzt ebenfalls genau denselben Durchmesser und genau dieselbe Zähnezahl wie das Zwischenrad 25 und das Getrieberad 20. Mit der einen Stirnfläche 28 Hegt daS'Zwischenrad 27 ebenso wie dieNabe 26 des Zwischenrades 25 gegen eine Schulter 29 , der Welle 21 an. Die Anordnung ist so ge- ^ troffen, daß den Zwischenrädern axial immer noch ein gewisses Spiel bleibt und jedenfalls das Zwischenrad 25 für gewöhnlich keine nennenswerte Reibung auf dem Reibring 23 haben kann. Das eine Zwischenrad besitzt einen oder mehrere in Umfangsrichtung sich erstreckende Schlitze 30 und das andere Zwi- ^ schenrad entsprechend viele zum Eingriff in diese Schlitze bestimmte Stifte 31. Gemäß Abb. 4 und 5 ist jedes der beiden Zwischenräder mit je einem Schlitz 30 und je einem Stift 31 versehen. Die in der Umfangsrichtung relativ zwischen beiden Rädern 25 und 27 mögliche Verdrehung entspricht ungefähr •der Größe einer Zahnteilung. Die Zähne des Zwischenrades 25 und des Getrieberades 20 sind auf der einen Seite bzw. an ihrem Ende (bei 32 und 33), also da, wo sie mit den Zähnen des auf der Welle 35 undrehbaren, aber verschiebbaren zweiten Getrieberades 34 zuerst in Eingriff geraten, etwas abgerundet. Die Zähne jenes zweiten Getrieberades 34 sind auf .der einen, Seite bzw. an ihrem einen Ende (bei 37) ebenfalls etwas abgerundet. Im übrigen ist die Einrichtung hier beispielsweise so getroffen, daß das zweite Getrieberad 34 mit dem Zwischenrad 27 für gewöhnlich immer in Eingriff bleibt (vgl. die in Abb. ι punktiert eingezeichnete Stellung des Getrieberades 34),

Um im Betriebe beide Getrieberäder 20 und 34 miteinander in Eingriff zu bringen, wird das Getrieberad 34 mit Bezug auf Abb. 1 aus der punktierten Stellung heraus nach links zunächst so weit verschoben, bis seine abgerundeten Zahnenden 37 gegen die abgerundeten Zahnenden 32 des Zwischenrades bzw. Reib- und Sperrzahnrades 25 drücken. Es ergibt sich zwischen den beiden Rädern 20 und 25 nun eine gewisse Reibung, derzufolge das Zwischenrad 25 jetzt dem Einfluß zweier Kräfte zu gehorchen hat, und zwar erstens einer Drehung durch das Getrieberad 20 und zweitens einer Drehung (Drehung relativ zu dem Zwischenrad27) durch den axialen Schub des Getrieberades 34. Angenommen, die Drehgeschwindigkeiten (Teilkreisgeschwindigkeiten) der Getrieberäder 20 und 34 sind einander gleich, so werden auch beide Zwischenräder 25 und 27 mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht, wobei nun die beiden Zwischenräder durch den axialen Schub des Getrieberades 34 und durch die Daumenwirküng der abgerundeten Zahnenden 37, 32 relativ zueinander verdreht und genau Lücke auf Lücke gebracht werden. Also wird bei weiterer axialer Verschiebung des Getrieberades dessen Verzahnung zunächst mit der Verzahnung des Zwischenrades 25 in Eingriff gelangen, und da dies gleiche Teilkreisgeschwin-

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digkeiten aller beteiligten Räder voraussetzt, ist es offenbar, daß das endgültige Einrücken des Getrieberades 34 in das Getrieberad 20 jetzt keine Schwierigkeiten mehr bieten kann; denn bei genau gleichen Drehungsgeschwindigkeiten werden sich die Verzahnungen beider Getrieberäder mit ihren abgerundeten Endflächen bequem ineinanderschieben lassen, ohne daß die Endflächen der Verzahnungen in unzulässiger Weise aufeinanderreiben und -ratschen.

Solange jedoch die Teilkreisgeschwindigkeiten der Getrieberäder 20, 34 verschieden groß sind, liegt das Bestreben einer gegenseitigen Verdrehung der beiden Zwischenräder 25, 27 vor. Dieser gegenseitigen Verdrehung ist durch die Schlitze 30 und die darin eingreifenden Stifte 31 in bestimmt begrenztem Maße Raum gegeben. Die Richtung der relativen Drehbewegung beider Zwischenräder ist jeweils davon abhängig, welches der Getrieberäder 20, 34 mit der größeren Geschwindigkeit umläuft. Durch die relative Verdrehung der Zwischenräder werden jedenfalls die Zähne des einen Zwischenrades wie in Abb. 6 ganz oder auch wie in Abb. 7 nur teilweise vor die Zahnlücken des anderen Zwischenrades gebracht. Auf diese Weise wird also dem Getrieberad 34 (Schieberad) vorerst der Eintritt in die Verzahnung des Zwischenrades 25 verriegelt. Sobald aber alle beteiligten Räder auf gleiche bzw. ungefähr gleiche Geschwindigkeit gelangt sind, kann die Gangschaltung in der bereits oben beschriebenen Weise ohne weiteres zu Ende geführt werden; also ohne daß beim Einschieben des einen Getrieberades in das andere Getrieberad noch ein lästiges Ratschen vorkommen kann.

Da in der Ausführungsform gemäß Abb. 1 und 2 das Schieberad 34 selbst bei eingerücktem Gang noch immer mit beiden Zwischenrädern 27 und 25 kämmt, ist es wohl offenbar, daß irgendwelche Schwierigkeiten beim Herausnehmen des Ganges sich nicht ergeben können.

In der Ausführungsform gemäß Abb. 3 sind die beiden Zwischenräder 38, 39 als gezahnte Scheiben einander vollkommen ähnlich ausgebildet; auch sind sie beide hier unmittelbar auf der Welle 21 drehbar gelagert. Zwischen dem Getrieberad 20 und dem einen Zwischenrad 38 ist ein Reibring 40 eingefügt. Jedes Zwischenrad besitzt einen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Schlitz 41 und diametral entgegengesetzt einen Stift 42. In dieser Beziehung ist die Ausführung ähnlich wie in den Abb. 4 und 5. Die Zähne beider Zwischenräder und ebenso auch die des Schieberades 34 sind im vorliegenden Falle an beiden Enden abgerundet. Auf der Welle 21 sitzt eine Druckfeder 43, die einerseits gegen eine Schulter 44 der Welle 21 anliegt und andererseits leicht auf die Zwischenräder drückt, also die Räder 39 und 38 an das Getrieberad 20 leicht angedrückt hält.

Bei dieser Ausführungsform steht das verschiebbare Rad 34 für gewöhnlich ganz außer Eingriff mit den Zwischenrädern (vgl. die mit vollen Linien eingezeichnete Stellung des Rades 34 in Abb. 3).

Sollen die Getrieberäder 20, 34 (im folgenden auch Getriebehaupträder genannt) miteinander in Eingriff gebracht werden, so muß hier allerdings das Schieberad 34 zunächst erst mit dem Zwischenrad 39 in Eingriff gebracht werden. Gewiß wird sich hierbei zwischen den Stirnflächen der Räder 34 und 39 eine wenn auch" nur geringe Reibung ergeben. Praktisch werden die Räder 34 und 39 sofort in Eingriff miteinander gelangen, ohne daß sich hierbei irgendwelche Schwierigkeiten ergeben und ohne daß irgendeine nennenswerte Abnutzung zwischen diesen Rädern stattfindet. Hier wäre zu berücksichtigen, daß der Radsatz 38, 39 auf der Welle 21 frei drehbar ist und mit dem Getrieberad 20 in nur leicht reibender Berührung sich befindet. Die Reibung zwischen dem Getrieberad 20 und dem Zwischenrad 38 ist zunächst tatsächlich nur eine ganz geringe und erfährt erst eine gewisse Steigerung, wenn das Getrieberad 34 mit dem Zwischenrad 39 in Eingriff gebracht worden ist und nun versucht werden sollte, das Rad 34 mit Gewalt in die Verzahnung des Rades 20 hineinzudrücken. Selbst wenn das Getrieberad 34 sich nur allein drehen, das Zwischenrad 39 aber stillstehen würde, könnte der gegenseitige Eingriff der Verzahnungen dieser beiden Räder ohne jede Schwierigkeiten erfolgen, da die Zwischenräder 38, 39 im Gewicht sehr leicht und außerdem auf der Welle 21 frei drehbar sind.

Im übrigen kann das Getrieberad 34 auch im Falle der Ausführung nach Abb. 3 entweder so breit bemessen werden, daß es bei vollständig eingerücktem Gang noch mit den Zwischenrädern kämmt, oder auch nur so breit, daß es, wie hier in Abb. 3 dargestellt," mit den Zwischenrädern für gewöhnlich ganzlieh außer Eingriff bleibt. Ist die Ausführung eine solche, daß das Getrieberad 34 auch bei vollständig eingerücktem Gang nicht mehr mit der Verzahnung der Zwischenräder kämmt, so müssen die Zähne aller drei Räder 34, 38 und 39 an beiden Enden etwas abgerundet werden, um nicht nur das Einrücken, sondern auch das Ausrücken des Schieberades 34 zu erleichtern.

Gegebenenfalls kann auch eines der beiden Getrieberäder als Rad mit Innenverzahnung ausgebildet sein. Die Wirkungsweise bleibt

in solch einem Falle genau dieselbe wie zuvor. Ein besonderes Ausführungsbeispiel hierfür ist in den Abb. S, 9 und 10 veranschaulicht. Die beiden Getriebehaupträder sind mit 45 und 46 bezeichnet; sie haben eine und dieselbe Zähnezahl und im übrigen auch einen und denselben Teilkreisdurchmesser. Die beiden Wellen 21 und 35 sind genau gleichachsig angeordnet. Sobald die Getriebehaupträder 45, 46 miteinander in Eingriff gebracht sind, werden beide Wellen 21, 35 sich gleich einer einzigen Welle drehen. Beide Getriebehaupträder 45, 46 können immer nur im Wege ■ über die beiden Zwischenräder 47 und 48 in Eingriff gebracht werden., und zwar, wie oben beschrieben, erst, wenn die Teilkreisgeschwin- ■ digkeiten beider Getrieberäder 45, 46 gleich oder doch wenigstens ungefähr einander gleich geworden sind.

Die Ausbildung und Anordnung der Zwischenräder 47, 48 ist in der Ausführung gemäß den Abb. 8 bis iö ähnlich wie in Abb. 1. Die Abb. π bis 14 .veranschaulichen ein Beispiel für die Nutzanwendung der Erfindung, und zwar für den Fall eines Geschwindigkeitswechselgetriebes für Kraftfahrzeuge. Mit Bezug auf-Abb. 11 bezeichnet 51 die Motorwelle und 52 die Vorgelegewelle: Auf der Vorgelegawelle sind die beiden Getriebehaupträder 53 und 54 in fester Anordnung vorgesehen. Mit dem Getriebehauptrad 53 sind die-ibeiden Zwischenräder 55 und 56 zusammengebracht. Zwischen dem als Reib- und Sperrzahnrad dienenden, hier als Zahn- SS scheibe ausgebildeten Zwischenrad'55 und dem Getriebehauptrad 53 sitzt eine Reibscheibe 57. Beide Zwischenräder oder Zahnscheiben 55, 5,6 sitzen ebenso wie die Reibscheibe 57 un_: mittelbar auf der Nabe des Getrieberades 58 Und werden durch eine schraubenförmig-gewickelte Druckfeder 59-an^: das Getriebehauptrad 53 leicht angedrückt gehalten.

Auf der getriebenen Welle 60'sind die beiden anderen Getriebehaupträder 61, 62 als Schieberader angeordnet; ihre Verschiebung beim Schalten der Gänge erfolgt in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Schalthebels 63. Das Getrieberad 61 ist zum Eingriff in das Getrieberad 53 .bestimmt, weshalb die Zwischenräder 55, 56 an einer Stelle zwischen diesen beiden· Rädern 53 und 61 untergebracht sind. Die Wirkungsweise beim. Ein- und Ausrücken des Ganges ist hier beispielsweise ähnlich der Wirkungsweise einer Ausführungsform gemäß Abb. 3." - - -

Dem Getriebehauptrad 54 sind ebenfalls zwei Zwischenräder beigeordnet, und zwar ein reibendes Zwischenrad 63 und ein frei beweg-■ liches Zwischenrad, 64. "Beide Zwischenräder sind auf der Zwischenwelle 52 frei drehbar. Zwischen dem Rad; 63 und dem Rad-54^be- : findet sich eine Reibscheibe 65. Die Räder 63, 64 und 'die Reibscheibe 65 werden durch eine Schraubenfeder 66 an das Getrieberad 54 . leicht angedrückt gehalten. .

Das Getrieberad 62 (Schieberad) ist zum Eingriff in das Getrieberad 54 bestimmt. Die Wirkungsweise beim Ein- und Ausrücken dieses Ganges ist wiederum ähnlich wie bei einer Ausführungsform gemäß Abb. 3.

Wie aus¹ Abb. 12 und 13 ersichtlich, ist eine Verbesserung gemäß vorliegender Erfkir dung auch für den Rückwärtsgang des Getriebes vorgesehen werden. Dem zum Rückwärtsgang gehörigen Ritzel 67 sind die beiden Zwischenräder 68 und 69 beigeordnet; noch hinzu kommt die Reibscheibe 70 zwischen dem Ritzel 67 und dem' Zwischenrad 68. Die Zwischenräder sind mitsamt der Reibscheibe auf der Nabe des Ritzels 67 frei drehbar und· werden durch eine Feder 71 an das· Ritzel 67 leicht angedrückt.

Die Ausführung der Zwischenräder ist im vorliegenden Falle etwas.anders gestaltet als zuvor. Da bei dem geringen Durchmesser der Zwischenräder kein genügender Raum mehr für die Unterbringung von Stiften und Schlitzen (wie sie in den Abb. 4 und 5 beispielsweise mit 31 und 30 bezeichnet sind) vorhanden ist, ist jedes Zwischenrad mit einem nach innen zu offenen Ausschnitt 72 und diametral gegenüber mit einer aus der Ebene des Zwischenrades rechtwinklig herausgebogenen Zunge 73 versehen·. Die Ausführung ist jedenfalls eine solche, daß die Zunge 73 des einen Zwischenrades in den Ausschnitt 72 des anderen Zwischenrades eingreift.- Die Größe der Ausschnitte 72 ist in der Umfangsrichtung so bemessen^ daß die eingreifende Zunge 73 sich im Ausschnitt 72 wie gewünscht verstellen, kann.

Der sogenannte direkte Gang ist im vorliegenden Falle wie üblich ausgeführt. Indes ist es wohl selbstverständlich, daß auch der direkte Gang im Sinne der Erfindung umgestaltet werden könnte, also hier z.B. zweckmäßigerweise ähnlich einer Ausführungsform, wie sie in den Abb. 8, 9, 10 dargestellt worden ist.

Claims (2)

1. . Patentansprüche:

   I. .Getriebe, bei welchem die zu kuppelnden Zahnräder nur* dann eingerückt werden können, wenn sie auf gleiche Geschwindigkeit gebracht worden-sind und eine mit einem der Räder in reibender Berührung stehende gezahnte Scheibe vor-• gesehen, ist, deren Zahne das Einrücken bis zu jenem Zeitpunkt sperren, dadurch iao gekennzeichnet, daß das Reib- und Sperrzahnrad (z. B. 25) begrenzt verdrehbar

   an einem lose angeordneten Zwischenzahnrad (z. B. 27) sitzt, das mit dem verschiebbaren Kupplungszahnrad (34) in Eingriff zu bringen ist oder mit demselben ständig in Eingriff gehalten wird.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (z.B. 43), die ,das Zwischenräd (z. B. 39) mit seinem Reib- und! Sperrzahnrad (z. B.-38) gegen das Antriebszahnrad (20) drückt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen