DE621422C - Selbsttaetig sich einstellendes Zahnraederwechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätig sich einstellende Zahnräderwechselgetriebe, wie sie insbesondere für Kraftfahrzeuge verwendet werden, und die mit einer Reibungskupplung zwischen treibender und getriebener Welle versehen sind, welche in Abhängigkeit von der Umlaufzahl und dem Drehmoment ein- und ausgerückt werden kann, und welche ferner mit einer am Rad für den langsameren Getriebegang angeordneten Überholungskupplung versehen ist, wobei das auf Umlaufzahl ansprechende Glied durch Fliehgewichte und das auf Drehmoment ansprechende Glied durch Schräg- oder Schraubenflächen gebildet wird.

Derartige Zahnräderwechselgetriebe sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekanntgeworden, jedoch haben sie meistens noch verschiedene Nachteile, insbesondere

ao tritt oft infolge der verschiedenen Steuervorrichtungen ein Ausrücken der Kupplung auch dann ein, wenn eine Geschwindigkeitsänderung oder eine Belastungsänderung erfolgt, die auf die Steuerglieder einwirkt, aber nicht so groß ist, daß schon ein Ausrücken der Kupplung herbeigeführt werden müßte. Wenn sich dieses Aus- und Einrücken der Kupplung im Betriebe selbst an sich vielleicht auch nicht weiter unangenehm bemerkbar macht, so tritt doch durch dieses wiederholte Ein- und Ausrücken eine verhältnismäßig schnelle Abnutzung der Kupplung ein, und demzufolge ist es ein Ziel der Erfindung, das Ausrücken der Kupplung zu vermeiden, solange diese imstande ist, die Drehmoment-Steigerungen zu übertragen. Ein Ausrücken soll lediglich dann erfolgen, wenn die Kupplung infolge starker Steigerung des Drehmomentes ins Rutschen kommt.

Um das zu erreichen, wird mit'der Erfin- _+o dung vorgeschlagen, die die Reibungskupplung verstellenden Fliehgewichte mit dem einen Teil der Reibungskupplung, den einen Satz der Schrägflächen mit der Überholungskupplung zu verbinden und den axial beweg- liehen Satz der Schrägflächen so anzuordnen, daß er durch kraftschlüssige Verbindung mit den Fliehgewichten diese in die Ruhestellung zwingen kann. Auf diese Weise läßt sich das oben angegebene Ziel in vollem Umfange er- _go reichen. Zweckmäßig ist es dabei, das die Fliehgewichte tragende Gehäuse der Reibungskupplung und den axial beweglichen Satz der Schrägflächen durch Nuten und Federn auf der getriebenen Welle zu befestigen. Der axial bewegliche Satz der Schrägflächen kann dabei mit einem beweglichen, etwa ringförmigen Teil versehen sein, der sich gegen

Vorspränge der Fliehgewichte anlegen kann und die Nachinnenführung der Fliehgewichte, die oben erwähnt wurde, herbeiführt. Ferner kann der durch die Fliehgewichte erzeugte Anpressungsdruck der Reibungskupplung durch Gegenfedern aufgenommen werden, welche einstellbar angeordnet sind, um jeweils das höchste zu übertragende Drehmoment zu bestimmen. Diese Federn können ίο in einer eingeschalteten Füllplatte angeordnet sein. Zwar sind in Verbindung mit derartigen Kupplungen bei solchen Getrieben auch vielfach Federn vorgeschlagen worden, die aber andere Zwecke verfolgen und insbesondere nicht zur Bemessung bzw. Einregelung des höchsten, von- der Kupplung zu übertragenden Drehmomentes dienen sollen.

Weiter können die Fliehgewichte mit Federn ausgestattet sein, die auch bei niedriger Umlauf zahl einen gewissen Druck gegen die Kupplungsscheiben erzeugen und damit die Kupplung befähigen, ein gewisses Drehmoment zu übertragen. Ferner kann eine Feder zwischen einem axial unbeweglichen Teil und dem sich gegen die Vorsprünge der Fliehgewichte anlegenden beweglichen Teil vorgesehen sein, und diese Feder hat den Zweck, nach einer gewissen Auswärtsbewegung der Fliehgewichte einer Weiterbewegung derselben einen erhöhten Widerstand entgegenzusetzen.

Der axial unbewegliche Satz der Schrägflächen kann als Schraubenmutter ausgebildet sein, deren Verlängerung die Nabe* der Uberholungskupplung bildet und auf der getriebenen Welle drehbar gelagert ist.

Wenn auch für die Erreichung des ein-

■ gangs- genannten Zieles alle diese Merkmale nicht unbedingt erforderlich sind, so unterstützen sie doch die Hauptanordnung, so daß eine in allen Fällen zuverlässig arbeitende Vorrichtung entsteht, die mit Sicherheit auf alle Betriebsveränderungen anspricht, ohne aber stets das Ein- und Ausrücken der Kupplung herbeizuführen, sondern nur dann das Ausrücken der Kupplung herbeiführt, wenn diese nicht mehr imstande ist, das auftretende Drehmoment zu übertragen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigt:

.Abb. ι ein Zahnräderwechselgetriebe gemäß der Erfindung mit den Fliehgewichten in ihrer inneren Stellung in einem lotrechten Längsschnitt;

Abb. 2 die Kupplungsvorrichtung mit den Fliehgewichten nach Abb. 1 mit den Gewichten in ihrer äußeren Stellung, die dem Einschalten des: direkten Ganges entspricht; _% Abb. 3 eine Darstellung des rückwärtigen Teils des Getriebes mit den Zahnrädern in ihrer normalen Stellung für den Vorwärtsgang des Fahrzeuges;

Abb. 4 eine Darstellung des rückwärtigen Teils des Getriebes mit den Zahnrädern in der dem zweiten Vorwärtsgang entsprechenden Stellung;

Abb. s die Überholungskupplung im Schnitt nach der Linie 5-5 der Abb. 1;

Abb. 6 eine Einzelansicht einer der Antriebskupplungsscheiben, und

Abb. 7 eine Einzelansicht einer der Antriebskupplungsscheiben.

In den Zeichnungen ist 10 die Antriebswelle, die im Gehäuse 11 im Lager 12 drehbar gelagert ist. Auf dieser Welle ist bei 14 ein Treibrad 13 durch Nuten und Federn befestigt. Eine Verlängerung 16 der Antriebswelle erstreckt sich nach hinten und kann mit der Welle 10 aus einem Stück gemacht werden; im Ausführungsbeispiel besteht sie jedoch aus einem getrennten Teil und ist an der Welle durch einen Stift 17 befestigt, wobei das rückwärtige Ende im Lager 18 gelagert und gegenüber der getriebenen Welle 19 drehbar angeordnet ist, auf welcher ein verschiebbares Zahnrad 21 sitzt, das durch ein Joch 22, das an der Schubstange 23 durch einen Stift 24 befestigt ist, auf der Welle axial verschoben werden kann. Die Schubstange 23 kann von Hand mittels eines Hebels 26 bewegt werden, dessen Ende in einen Schlitz 27 eingreift, der im Ende der Schubstange 23 vorgesehen ist.

Mehrere Kupplungsplatten oder 'Kupplungsscheiben 29 sind an der Antriebswelle 10 befestigt und durch Nuten und Federn 31 auf derselben verschiebbar angeordnet. Zwischen den mittleren anliegenden Platten 29 befinden sich mehrere getriebene Platten 32, die durch Federn und Nuten 34 am Kupplungsgehäuse 33 befestigt sind. Die Füllplatte 36, gegen welche die Kupplungsplatten 29 und 32 in ihrer Eingriffsstellung festgedrückt werden, ist zweckmäßig gegenüber den Platten nachgiebig angeordnet, und zu diesem Zweck sind mehrere Federn 37 auf dem Umfang der Füllplatte 36 angeordnet und so eingerichtet, daß sie letztere in Richtung auf die Platten zu unter Abstützung auf uo den Ring 38 bewegen, der durch eine Mutter 41 am Kupplungsgehäuse 33 einstellbar befestigt ist; die Füllplatte wird zweckmäßig durch einen Sperring 42 so festgehalten, daß sie sich nicht über einen vorbestimmten Punkt hinaus bewegen kann.

Wie am besten aus Abb. 1 und 2 ersichtlich ist, sind mehrere Fliehgewichte 43 auf dem entgegengesetzten Ende des Gehäuses 33 durch. Stifte 44 drehbar befestigt, und für gewohnlich werden diese Gewichte in ihre äußere Stellung durch Federn 46 bewegt, von

denen das eine Ende am Gehäuse 33 befestigt ist und deren Daumen- oder Hübflächen 4.7 mit der Druckplatte 48 der Kupplung in Eingriff kommen können, um die Scheiben 29 und 32 gegen die nachgiebige Füllplatte 36 zu bewegen. Die Federn 46, die den direkten Gang bei geringen Motordrehzahlen mit geringen Belastungen ermöglichen, üben zweckmäßig nur eine geringe Kraft auf die Ge-

wichte 43 aus und sind an sich nicht stark genug, um die Kupplung so weit einzurücken, daß die Reibung ausreicht, um die Bewegung auf die getriebene Welle 49 mit dem vollen Drehmoment des Motors zu übertragen. Das Gehäuse 33 ist durch Nuten und Federn 51 mit der getriebenen Welle 49 verbunden, die im Ausführungsbeispiel als eine auf die Verlängerung 16 der Antriebswelle lose aufgeschobene hohle Zwischenwelle ausgebildet ist.

Ein Zahnrad 52 für den zweiten Gang ist auf dem Kupplungsstück 53 drehbar angeordnet, das durch Nuten und Federn 54 mit der getriebenen Welle 49 verbunden ist. Das Zahnrad 52 ist mit dem zugehörigen inneren Laufring oder- mit der zugehörigen Nabe 56 durch eine an sich bekannte Überholungskupplung verbunden, die aus den Rollen 57, 58, 59 und 60 besteht, die durch einen Block 62 im Uhrzeigersinn in der Abb. 5 bewegt werden. Der Block 62 steht unter dem Einfluß einer Feder und wird für gewöhnlich in der verjüngten Nut 63 durch einen Teil 64 festgehalten, der durch eine Schraube 66 an der Nabe 56 befestigt ist.

Die Arbeitsweise der Überholungskupplung ist allgemein bekannt, so daß eine ausführliche Beschreibung derselben sich erübrigt. Es ist nur zu bemerken, daß die Rollen 57, 58, 59 und 60 bei einer Drehung des Zahnrades 52 im Uhrzeigersinn in der Abb. 5 durch ihre Klemmwirkung die Bewegung auf die Nabe 56 übertragen, aber sobald die Nabe 56 bestrebt ist, das Zahnrad 52 zu überholen, nehmen die Rollen ihre Ruhelage ein, in welts eher eine gegenseitige Bewegung zwischen der Nabe 56 und dem Zahnrad 52 ermöglicht wird. Die Zahnradnabe 56 ist mit einem groben Gewinde 67 versehen, das mit einem ähnlichen Gewinde einer Muffe 68 zusammenwirkt, die durch Nuten und Federn auf der getriebenen Welle 49 befestigt ist. Die Muffe 68 ist mit einer ringförmigen Schulter 69 versehen, die mit dem Ring 71 in Berührung kommen kann, der für gewöhnlich durch die Feder 70 rückwärts bewegt wird, die zwischen dem Ring 71 und derNabe73 des Gehäuses 33 wirkt. Diese Nabe 73 ist durch Nuten und Federn auf der Hohlwelle 49 befestigt und durch eine Mutter 75 in ihrer Stellung gehalten. Die Vorderseite 72 des Ringes 71 kommt mit den Gewichten 43 derart in Berührung, daß sie diese in ihre innere Stellung zwängt, wenn der Ring 71 durch die Gewindemuffe 68 nach links in den Abb. 1 und 2 bewegt wird. Der rückwärtige Teil des Ringes 71 kann mit einer Feder 74 in Berührung kommen, die durch einen Sperring 77 gegen die Schulter 76 der Nabe 56 festgedrückt wird; die Feder 74 ist so· angeordnet, daß der Ring 71 erst dann mit ihr in Berührung kommt, wenn die Gewichte in einem gewissen Maß nach außen bewegt worden sind. Diese Feder hat den Zweck, die Fliehkraft der Gewichte 43 an einer vorbestimmten Stelle ihrer Bewegung nach außen zu, hemmen oder zu verändern. Diese Stelle entspricht einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Die Feder 74 kann weggelassen werden, jedoch hat sie sich als vorteilhaft erwiesen.

Das Kupplungsstück S3 ist durch das Lager 79 auf der Verlängerung 16 der Antriebswelle drehbar gelagert und mit Zähnen 81 versehen, die mit der inneren Zahnung 82 des Schubrades 21 in Eingriff kommen können, während das Zahnrad 52 mit Zahnungen 83 versehen ist, die mit den Zähnen 82 in Eingriff gelangen können, wenn das Zahnrad 52 mit der getriebenen Welle fest verbunden werden soll, um den Motor bei eingeschaltetem zweiten Gang als Bremse zu verwenden oder um mit dem zweiten Gang zu fahren. Die Arbeitsweise dieser Anordnung soll später beschrieben werden.

Eine Achse 84 ist im Wechselgetriebegehäuse 11 angeordnet und wird in beliebiger Art, z. B. durch einen Keil 86, in ihrer Lage festgehalten. Auf dieser Achse ist die Vorgelegewelle 87 drehbar angeordnet, die mit Zahnrädern 88, 89 und 91 versehen ist, die mit ihr aus einem Stück bestehen. Das Zahnrad 88 kämmt mit dem Zahnrad 13 und das Zahnrad 89 kämmt mit dem Zahnrad 52, während das Zahnrad 91 mit dem losen Treibrad 92 für den Rückwärtsgang kämmt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Angenommen, die Teile befinden sich in ihrer Ruhestellung nach Abb. 1. Das Zahnrad 21 wird nach links verschoben und in eine Stellung gebracht, in welcher die Zahnung 82 mit der Zahnung 81 in Eingriff ist, wie Abb. 3 zeigt. Diese Stellung entspricht dem Vorwärtsgang. Die Drehung der Welle 10 wird dann auf die getriebene Welle 19, wenn die Kupplung bei Belastung schleift, durch die Zahnräder 13, 88, 89 und 52 übertragen. Das Zahnrad 52 überträgt die Bewegung auf die zugehörige Nabe 56 durch die Rollen 57, 58, 59 und 60 der Überholungskupplung und auf die getriebene Welle 49 durch die Muffe 68, die nach links bewegt wird und dabei die Gewichte nach innen zwängt, was durch das Zusammenwirken der Gewindeteile der Muffe

und der Nabe erfolgt; die Welle 49 ihrerseits treibt das Kupplungsstück 53 und das Zahnrad 21 an, das an der getriebenen Welle 19 befestigt ist, durch welche das Fahrzeug seinen Antrieb erhält.

Die Drehung der getriebenen Welle 49 wird ebenfalls auf das Kupplungsgehäuse 33 übertragen, und durch die Drehung des Kupp_r lungsgehäuses werden die Gewichte 43 nach außen bewegt, wie Abb. 2 zeigt. Durch diese Auswärtsbewegung werden nun die Kupplungsscheiben 32 und 29 mit der nachgiebigen Füllplatte 36 in Berührung gebracht, wodurch der Antrieb dann von der treibenden Welle 10 auf das. Kupplungsgehäuse 33 unmittelbar übertragen wird. Unter diesen Bedingungen wird die Hohlwelle 49 mit einer höheren Geschwindigkeit als das Zahnrad 52 angetrieben, und . durch die obenerwähnte Überholungskupplung kann sich die getriebene Hohlwelle 49 mit der Nabe 56 schneller als das langsamer laufende Zahnrad 52 für den ersten Gang drehen.

Sollte nun die Belastung der getriebenen Welle 19 aus irgendeinem Grund über die vorbestimmte Übertragungsfähigkeit der Kupplung hinaus steigen, so wird der Antrieb vom Zahnrad 52 für den zweiten Gang übernommen. Die Gewindemuffe 68 wird dann nach links bewegt, und durch den Ring 72 bringt sie die Gewichte 43 wieder in ihre innere Lage nach Abb. 1 zurück. Die Belastungserhöhung wird dann durch die Verringerung des Antriebsverhältnisses des Zahnradgetriebes für den ersten Gang ausgeglichen, zu welchem die Zahnräder 13, 88, 89 und 52 gehören.

Es ist klar, daß, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges eine genügend hohe ist, ein Übergang auf einen niedrigeren Gang nicht nötig sein wird, wenn der Motor mit nur wenig geöffnetem. Gasventil läuft, während dieses zweckmäßig sein kann, wenn das Gasventil ganz offen ist. Die Feder 74 ist nun so angeordnet, daß der Ring 71 mit ihr bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Berührung kommen kann, die im allgemeinen ungefähr einer Geschwindigkeit von 24 km in der Stunde entspricht, wenn das Wechselgetriebe gemäß der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Die Feder 74 erhält eine solche Vorspannung, daß sie einer weiteren Auswärtsbewegung der Gewichte 43 entgegenwirkt, bis das Fahrzeug eine Geschwindigkeit von etwa 32 km in der Stunde erreicht hat· Oder mit anderen Worten: der Kupplungsdruck ist bei einer zwischen 24 und 32 km in der Stunde liegenden fahrgeschwindigkeit im wesentlichen der gleiche, aber bei einer Steigerung über "diese Geschwindigkeit hinaus wird die Feder zusammengedrückt, so daß die Kupplungsscheiben unter einem zusätzlichen Druck stehen. Vorzugsweise wird die Übertragungsfähigkeit der Kupplung so ■eingestellt, daß die Kupplung zwischen den genannten Geschwindigkeiten das volle Drehmoment des Motors nicht überträgt, wobei das wirklich übertragene Drehmoment jedoch nahezu dem vollen Drehmoment entspricht. Es ist nun · leicht ersichtlich, daß bei einer Geschwindigkeit, die zwischen 24 und 32 km in der Stunde liegt, kein Gangwechsel 'erfolgen wird, es sei denn, daß der Fahrer den Motor des Fahrzeuges absichtlich mit voll geöffnetem Gasventil laufen läßt.

Der Rückwärtsgang der getriebenen Welle 19 kann in bekannter Weise dadurch erhalten werden, daß das Zahnrad 21 aus seiner dargestellten neutralen Stellung nach rechts in der Abb. 1 bewegt wird, bis die Zähne 21 mit dem losen Treibrad 92 in Eingriff kommen, worauf die obenerwähnten Gänge ausgerückt werden und die Drehbewegung über die Reibungskupplung und den zweiten Gang durch das Zahnrädergetriebe 13, 88, 91, 92 und 21 übertragen wird.

Bei Kraftfahrzeugen ist es manchmal wünschenswert, den Motor bei eingeschaltetem zweiten Gang als Bremse zu benutzen. Dieses läßt sich dadurch erreichen, daß man das Zahnrad 21 nach links verschiebt, bis die Zahnung 82 mit der Zahnung 83 des Zahnrades 52 in Eingriff kommt. Diese Stellung ist in der Abb. 4 gezeigt. Es ist nun leicht ersichtlich, daß die getriebene Welle 19 in dieser Stellung des verschiebbaren Zahnrades 21 mit dem äußeren Laufring des Zahnrades 52 zwangsläufig verbunden ist und daß die Bewegung auf die Antriebswelle 10 durch das Zahnrädergetriebe 52,88,89 und 13 übertragen werden kann.

Es ist noch zu bemerken, daß das allmähliche Eingreifen der Reibungsscheiben 29 und 32 durch zwei verschiedene Mittel gesichert wird, und zwar zunächst durch die nachgiebige Füllplatte 36, die sich von den Gewichten 43 entfernen kann, und dann durch die Anordnung eines freien ölumlaufes zwischen den Scheiben, wobei es klar ist, daß solche Kraftübertragungsvorrichtungen gewöhnlich tio mit einer beträchtlichen Schmiermittelzufuhr arbeiten. Die äußeren oder treibenden Reibungsscheiben 32 sind mit einer öffnung 93 und die inneren Scheiben 29 mit nach außen mündenden Schlitzen 94 versehen, durch welche die öffnung 93 überdeckt werden kann und die Zufuhr des Öls zu den Platten ermöglicht wird, wenn diese nicht miteinander in Berührung stehen. Wenn die Kupplung ausgerückt ist, befindet sich also auf den Kupplungsplatten eine ölschicht, die erst ausgetrieben werden soll, bevor die Platten im-

stände sind, einen nennenswerten Teil des Antriebsdrehmomentes zu übertragen. Es ist nun leicht ersichtlich, daß die anfängliche Gleitbewegung der Kupplungsscheiben das an den Oberflächen derselben haftende Öl in die Schlitze94 drücken wird, ausweichen es dann nach außen auf das Kupplungsgehäuse und durch die öffnungen 96 aus der Kupplung austritt und in das Wechselgetriebegehäuse gelangt.

Wenn auch nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, so gilt dieselbe nur als Beispiel. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf diese besondere Ausführungsform.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätig sich einstellendes Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Reibungskupplung zwischen treibender und getriebener Welle, welche in Abhängigkeit von Umlaufzahl und Drehmoment ein- und ausgerückt werden kann, und mit einer am Rad für den langsameren Getriebegang angeordneten Überholungskupplung, wobei das auf Umlaufzahl ansprechende Glied durch Fliehgewichte und das auf Drehmoment ansprechende Glied durch Schräg- oder Schraubenflächen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Reibungskupplung verstellenden Fliehgewichte (43) mit deren einem Teil (33), der eine Satz (67) der Schrägflächen hingegen mit der Überholungskupplung (56) verbunden sind, während der axial bewegliche Satz (68) der Schrägflächen durch kraftschlüssige Verbindung mit den Fliehgewichten diese in die Ruhestellung zwingen kann.
2. 2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Fliehgewichte (43) tragende Gehäuse (33) der Reibungskupplung und der axial bewegliche Satz (68) der Schrägflächen durch Nuten und Federn auf der getriebenen Welle (49, 53, 19) befestigt sind.
3. 3. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem axial beweglichen Satz Schrägflächen (68) beweglichen, als Ring ausgebildeten Teil (71), der sich gegen Vorsprünge der Fliehgewichte anlegen und diese nach innen zwingen kann.
4. 4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Fliehgewichte (43) - erzeugte Anpressungsdruck der Reibungskupplung durch in einer eingeschalteten Füllplatte (36) angeordnete Gegenfedern (37) aufgenommen wird, welche zur Bestimmung des höchsten übertragbaren Drehmoments der Kupplung einstellbar sind.
5. 5. Wechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (43) mit Federn (46) ausgestattet sind, die auch bei niedriger Umlaufzahl die Fliehgewichte mit einem gewissen Druck gegen die Kupplungsscheiben zu halten suchen.
6. 6. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zwischen einem axial unbeweglichen Teil (76) und dem sich gegen die Vorsprünge der Fliehgewichte anlegenden beweglichen Teil (71) angeordnete Feder (74), die nach einer gewissen Auswärtsbewegung der Fliehgewichte deren Weiterbewegung einen Widerstand entgegensetzt.
7. 7. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 80 ^ axial unbewegliche Satz Schrägflächen (67) als Schraubenmutter ausgebildet ist, deren Verlängerung die Nabe der Überholungskupplung bildet und auf der getriebenen Welle (49, 53, 19) drehbar gelagert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen