DE640669C - Selbsttaetig sich einstellendes Schaltwerksgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Es Wurde bereits vorgeschlagen, selbsttätig sich einstellende Schaltwerksgetriebe, die bekannterweise stufenlos arbeiten, für Fahrzeuge derart herzustellen, daß die Leistung von der treibenden Welle auf die getriebene Welle durch an der letzteren befestigte Lamellenfedern derart übertragen wird, daß, falls die Drehzahl der treibenden und getriebenen Welle gleich ist, eine einzige gespannte Feder das Drehmoment überträgt, und falls dieses Moment über einen gewissen Wert steigt, die getriebene Welle zurückbleibt und das Drehmoment mittels der durch das Treibglied nacheinander gespannten Federn über-.

tragen wird. Um zu erreichen, daß die Federn nach Überlaufen des Treibgliedes sich nicht frei entspannen, wurde auch vorgeschlagen, dieselben mit einer aus einer Klinke mit Klinkenrad bestehenden Feststellvorrichtung zu verbinden.

Diese Vorrichtungen konnten in der Wirklichkeit nicht ausgeführt und gebraucht werden, vor allem wegen ihres großen Gewichtes und wegen ihrer großen Abmessungen, die das Anbringen dieser S ehaltwerksgetriebe an Fahrzeugen praktisch unmöglich machten. Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß anstatt Lamellenfedern Torsionsfedern benutzt werden, welche bei wesentlich kleineren Abmessungen und kleinerem Gewicht dieselbe Leistung zu übertragen fähig sind. Ferner wird zwecks Spannens der Federn auf der Treibwelle erfindungsgemäß ein Nocken angeordnet, welcher ein sanftes Auflaufen der Federn und damit ein geräuschloses Arbeiten und geringen Verschleiß gewährleistet. Schließlich wird auch die bekannte Feststellvorrichtung zum Erzielen derselben Zwecke durch eine mit Klemmwirkung arbeitende Feststellvorrichtung ersetzt, welche gegenüber der Klinke und Klinkenverzahnung noch den weiteren Vorteil besitzt, daß die Federn nach Verlassen des Nockens sogleich festgestellt werden.

Die beiliegenden Zeichnungen stellen beispielsweise einige ■ Aus führungs formen des Schaltwerksgetriebes gemäß der Erfindung dar.

Abbi i ist der Längsschnitt der ersten Ausführungsform, welche axial angeordnete Torsionsfedern aufweist.

Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Abb. l.

Abb. 3 ist der Längsschnitt und

Abb. 4 eine schaubildliche Darstellung der Nockentrommel" der Anordnung nach Abb. 1.

Abb. 5 zeigt die Feststellvorrichtung der Anordnung nach Abb. 2 in größerem Maßstab.

Abb. 6 ist zum Teil eine Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform der axialen Torsionsfeder der Anordnung nach Abb. i.

Abb. 7 und 8 sind Querschnitt bzw. Seitenansicht einer weiteren Ausführungsfofm■ ■-dieser Federn. ;^v,"

Abb. 9 ist der Längsschnitt einer anderen' Ausführungsform des Schaltwerksgetriebes gemäß der Erfindung und

ίο Abb. io ein Schnitt nach der Linie X-X der Abb. 9.

Abb. Ii stellt die Feststellvorrichtung der Anordnung nach Abb.io in größerem Maßstab dar, welche eine Abänderung der Vorrichtung nach Abb. 5 bildet. Schließlich zeigt Abb. 12 eine weitere Ausführungsform der Feststellvorrichtung.

Das Schwungrad 1 des auf den Zeichnungen nicht dargestellten Motors besitzt eine Z3>lindrische Verlängerung oder Nabe 2 (Abb. 1). In den axialen Nuten 2'.dieser Nabe ist eine Nockentrommel 4 geführt, deren Bewegung nach rechts durch einen festen Anschlag 3 begrenzt ist. Innerhalb der Nabe 2 ist eine Schraubenfeder S mit Vorspannung eingesetzt, welche mittels einer Hülse 6 und mittels Schraubenbolzen 7 mit der Nockentrommel 4 verbunden ist. Diese Feder 5 ist bestrebt, diese Trommel nach links, also gegen das Schwungrad 1, zu drücken. In der Abb. 1 ist die Nockentrommel in ihrer linken Endstellung dargestellt. Für die Verbindungsschrauben 7 sind in der Nabe 2 Längsschlitze 8 ausgebildet.

Auf der äußeren Fläche der Nockentrommel 4 sind Winkelhebel 10 in Lagern 9 gelenkig angeordnet, wobei der eine Arm dieser Hebel ein Fliehgewicht 11 trägt und der andere Arm'12 auf einem mit dem Schwungrad ι starr verbundenen Ring 13 aufliegt, so daß die Gewichten, wenn das Schwungrad und mit demselben auch die Nockentrommel 4 gedreht wird, durch die Fliehkraft voneinander entfernt werden, wodurch die Winkel-4S hebel 10 mit einem der Drehzahl entsprechenden Winkel um die Achsen 14 verdreht werden. Da die Arme 12 der Hebel 10 auf dem Ring 13 aufliegen, wird die Nockentrommel 4 während dieser Drehung der Winkelhebel entgegen der Wirkung der Feder S nach rechts verschoben.

Die Nockentrommel 4 ist mit einem Nocken

15 versehen (Abb. ι bis 4). Dieser Nocken steigt allmählich vom Flansch oder Rand der Trommel 4 und ist an seinem Scheitelpunkt vorzugsweise mit einem kurzen konzentrischen Teil 15' versehen. Der Oberteil des Nockens ist schmäler als der Unterteil; dabei ist aber bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die obere Hälfte des Nockens von gleichmäßiger Dicke, und die untere Hälfte verbreitert sich allmählich bis zum Flansch der Trommel 4. Dieser Flansch ist noch etwas breiter als der unterste Teil des Nockens, so daß auf dem Flansch ein 6g zylindrischer oder konischer Teil 4' gebildet ..wird.

-Die Nockentrommel 4 dient zum Übertragen des Drehmomentes vom Schwungrad 1 zur getriebenen Welle 17 (Abb. 1) mittels der Treibarme 16 und der Torsionsfedern 20. Diese Torsionsfedern sind parallel zu der getriebenen Welle 17 angeordnet, und ihre hinteren Enden sind in einer auf die Welle 17 aufgekeilten Platte oder Scheibe 21 befestigt. Die vorderen Enden der Federn 20 sind in zwei ebenfalls auf der Welle 17 befestigten Scheiben 18 und 19 drehbar gelagert, wobei jede Feder an ihrem Vorderende mit einem Treibarm 16 versehen ist. Diese Arme sind mit Gleitbacken 23 starr verbunden oder mit Rollen 24 versehen (Abb. 2), welche mit dem Nocken 15 zusammenarbeiten. Wenn die Backen 23 oder die Rollen 24 den Nocken 15 nicht berühren, sondern auf dem Rand 4' der gg Trommel 4 gleiten bzw. abrollen (Abb. 1), so werden die Federn 20 nicht gespannt, und die Nockentrommel kann sich mit dem Schwungrad ι zusammen frei drehen, ohne daß irgendein Drehmoment auf die getriebene Welle 17 _go übertragen würde; bei dieser Ausführungsform des Schaltwerksgetriebes ist also die übliche Reibungskupplung der Motorfahrzeuge überflüssig.

Überschreitet die Drehzahl der Trommel 4 die Leerlaufdrehzahl, so werden die Gewichte 11 durch die Fliehkraft nach außen getrieben, and die Nockentrommel wird nach rechts, also gegen die Treibarme 16, geschoben, so daß letztere nunmehr mit dem Nocken 15 zusammenarbeiten, wodurch die Motorleistung auf die getriebene Welle 17 in der weiter unten beschriebenen Weise übertragen wird. Sämtliche Treibarme 16 sind durch je ein Verbindungsglied 25 mit einer Feststellvorrichtung verbunden, deren Aufbau der bekannten Freilaufvorrichtung ähnlich ist. Die Feststellvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gleitstück 26 (Abb. 5), welches an die Verbindungsstange 25 angelenkt und mit einem keilartig ausgebildeten Mittelteil 27 versehen ist. Auf beiden Seiten dieses Mittelteiles ist je eine Rolle 34 angeordnet, welche durch die Federn 35 gegen das breitere Ende des Mittelteiles 2y gedrückt werden. Das _ng Gleitstück oder der Schlitten 26 wird durch Leisten 33 in Nuten 31 und 32 zweier unbeweglicher Ringe 29 und 30 geführt, welche an dem Gehäuse des Wechselgetriebes befestigt sind. Die Gleitflächen des Schlittens _lä0 sind mit 28"bezeichnet. Wenn einer der Treibarme 16 durch den Nocken 15 verdreht

und demzufolge die entsprechende Feder 20 gespannt wird, so zieht dieser Arm 16 mittels des Gliedes 25 das Gleitstück 26 in der Richtung des auf der Abb. 5 ersichtlichen Pfeiles, wobei zu dieser Verschiebung des Gleitstückes nur eine ganz geringe Kraft erforderlich ist. Wenn aber der Treibarm 16 vom Nocken 15 abgleitet, also ihn nicht mehr berührt, so ist die gespannte Feder 20 nicht imstande, das Gleitstück 26 in der entgegengesetzten Richtung zurückzuschieben, da die Rollen 34 sich zwischen der Schrägfläche des Mittelteiles 27 und dem Ring 29 bzw. 30 festklemmen. Der Zweck dieser Anordnung geht aus der weiter unten beschriebenen Arbeitsweise des Wechselgetriebes hervor.

Die durch die Rollen 34 auf die Schrägflächen ausgeübten Drücke sind im wesentlichen gleich, so daß eine radiale Kraft, welche das Gleitstück 26 gegen-einen der Ringe 29, 30 pressen würde, nicht entsteht; das Gleitstück selbst wird sich also nie festklemmen.

Das Wechselgetriebe besitzt ein Gehäuse 60 (Abb. 1), welches mit Schmieröl gefüllt ist.

Das durch die Fliehkraft aus dem Gehäuse durch die Öffnung 66 herausgeschleuderte

Schmieröl wird durch einen Kanal 65 in das Innere der Nockentrommel zurückgeführt.

Die Abb. 6 stellt eine abgeänderte Ausführungsform der Treibarme und der Federn dar, bei welcher der Arm 36 mit der Feder 20 aus einem Stück besteht und die Vorderenden der Torsionsfedern 20 in Rollenlagern bzw. Nadellagern 22 gelagert sind, welche in der erwähnten Scheibe 19 angeordnet sind.

Eine weitere Ausführungsform der Torsionsfedern ist aus den Abb. 7 und 8 ersichtlich, bei welcher die Einzelstangen 20 der oben beschriebenen Ausführungsform in an sich bekannter Weise durch eine Anzahl von ■ Torsionsfedern 37 von kleinerem Durchmesser ersetzt sind. In der Abb. 7 sind einige Bündel der Federn 37 durch einfache Kreise angedeutet. Da Torsionsfedern von kleinerem Durchmesser mit einem größeren Winkel verdreht werden können, als stärkere Torsions federn gleicher Länge oder umgekehrt zur Erzielung desselben Verdrehungswinkels schwächere Federn kürzer bemessen werden können als die stärkeren, kann die in Abb. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform mit Vorzug angewendet werden, falls das Wechselgetriebe mit möglichst kurzer B'aulänge hergestellt werden soll. /

Es soll nun angenommen werden, daß die getriebene Welle 17 stillsteht und die nicht • dargestellte Treibwelle mit der Trommel 4 leer lauft. Wenn die Leerlaufdrehzahl überschritten und die Trommel 4 infolge der durch die Fliehkraft nach a'ußen getriebenen Ge- ^: wichte 11 nach rechts verschoben wird, so wird der niedrigste Teil des Nockens 15 mit den Treibarmen 16 in Berührung kommen, wodurch diese Arme einer nach dem anderen verdreht werden. Während der Verdrehung 6g der Arme 16 und des Spannens der Federn 20 werden die Gleitstücke 26 der Feststellvorrichtung in Richtung der freien Bewegung gezogen. Wenn der Nocken 15 die Backen 23 oder die Rollen 24 der Arme 16 überlaufen hat, bleiben die betreffenden Federn 20 gespannt, da die Gleitstücke 26 in der entgegengesetzten Richtung sich nicht bewegen können, mit anderen Worten, eine freie Entspannung der Federn ist verhindert, so daß die gespannten Federn bestrebt sind, die Welle 17· zu verdrehen. Falls die Spannung der Federn nicht ausreichend ist, die Welle 17 in Drehung zu versetzen, ist die Trommel 4 zu beschleunigen (wenn also das Getriebe in einem Kraftwagen 8a Anwendung findet, muß man dem Motor mehr Gas geben), wodurch diese Trommel weiter nach rechts verschoben wird und die Arme 16 einen höheren Teil des Nockens 15 berühren. Die Federn 20 werden also stärker gespannt. Das auf die Welle 17 übertragene Drehmoment wird in dieser Weise vergrößert, bis der Widerstand überwunden und die Welle 17 in Drehung versetzt wird. Während der Drehung dieser Welle werden die gespannten go Federn sich entspannen und ihre Energie an die Welle 17 abgeben. Da aber die Nockentrommel sich schneller als die getriebene •Welle dreht, werden die Federn nacheinander durch den Nocken 15 wieder gespannt.

Die getriebene Welle wird gleichzeitig durch eine im Spannen befindliche und durch eine oder mehrere sich entspannende Federn gedreht, wodurch die Mittelkraft der gleichzeitig arbeitenden Federn (unter denselben Betriebsbedingungen) sich praktisch nicht ändert. Die getriebene Welle wird also gleichmäßig gedreht.

Wenn das Moment des Motors infolge Erreichens einer hohen Drehzahl oder infolge Drosselung des Motors-unter einen gewissen Wert sinkt, ist die Nockentrommel nicht mehr imstande, die Federn 20 voll zu spannen. In diesem Falle wird eine der Gleitbacken 23 oder der Rollen 24 eine bestimmte Höhe auf no dem Nocken 15 erreichen und dann an dieser Stelle verbleiben, so daß der Nocken und die Rolle sich zusammen bewegen; es ist also nunmehr kein Unterschied zwischen den Drehzahlen der treibenden und getriebenen Welle (direkter Antrieb). In diesem Zustand des Wechselgetriebes bewegen sich die einzelnen Bestandteile im Vergleich zueinander nicht, das Getriebe wirkt also als eine elastische Wellenverbindung.

Wenn nun das zum Drehen der getriebenen Welle benötigte Moment durch irgendeinen

Grund vergrößert wird, so wird die Drosselklappe des Motors vorübergehend geschlossen und dann stark geöffnet, so daß, während der Wagen mit gedrosseltem Motor fährt, die Rolle 24 auf der Fläche des Nockens 15 abrollt, und wenn der Motor wieder stark zu arbeiten beginnt, ist die Nockentrommel 4 wieder imstande, die Federn voll zu spannen und sich schneller zu drehen als die Welle 17. Wenn die Welle 17 als Treibwelle arbeitet (z. B. beim Herunterfahren auf steilen Straßen), so wird einer der Arme 16 an der radialen Endfläche des Nockens 15 aufliegen, so daß die Welle 17 die Nockentrommel mitnimmt. . , ;

Von der Welle 17 wird die Motorleistung auf eine Welle 17' (Abb. 1) und von dieser zu den Treibrädern des Kraftfahrzeuges in beliebiger Weise übertragen. Bei der dargeao stellten Ausführungsform wird durch ein Zahnrad 71, falls dieses von der dargestellten Lage nach links verschoben wird, eine mit Verzahnung versehene Verlängerung 68 der Scheibe 19 mit einer Hülse 70 starr verbunden, welche mit der Welle 17' zusammenhängt und letztere mitnimmt. Wenn dagegen das Zahnrad γι nach rechts verschoben wird, so wird die Leistung durch Vermittlung einer Vorgelegewelle 69 übertragen, was bei einer .30 Fahrt auf langen steilen Straßen vorteilhaft ist; bei der Bergfahrt nämlich wird durch Anwendung der Vorgelegewelle 69, also durch Einschaltung einer Übersetzung ins Langsame, die Vorrichtung gemäß der Erfindung geschont. Bei der Talfahrt wird durch diese Übersetzung die Bremswirkung des Motors erhöht. Durch Anwendung eines weiteren nicht dargestellten Zahnrades kann die Dreh-' richtung der getriebenen Welle in bekannter Weise geändert werden.

Abb. 9 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Drehmomentumformers gemäß der Erfindung, bei welchem anstatt der stabförmigen, axial HegendenJedem der obenbeschriebenen Ausführungsform Schraubenfedern 44, 45, 46 und 47 verwendet werden, die eine wesentlich kürzere Anordnung ermöglichen als bei der Anwendung von Stabfedern. Die Schraubenfedern weisen_ eine gleiche Länge, go aber verschiedene Durchmesser auf und sind ineinander angeordnet. Die Abb. 9 zeigt die Federn im Längsschnitt, aber der Einfachheit halber sind die meisten der kleinen Linien, welche die hinter der Zeichnungsebene liegenden Teile der Feder darstellen würden, weggelassen. Damit unter der Einwirkung derselben Kraft sämtliche Schraubenfedern die gleiche Verformung erleiden, haben die Federn von größerem Durchmesser weniger Windungen. Die hinteren Enden der Federn sind an einer auf der getriebenen Welle aufgekeilten Platte 49 befestigt, und die Vorderenden hängen mit Ringen 50, 51, 52 und 53 zusammen, welche ineinander gelagert sind. Ein jeder der Ringe ist mit einem Arm 54, 55,

56 und 57 versehen, die mit je einem Treibarm 48 verbunden sind. Die Treibarme 48 sind in zwei Platten 42 und 43 gelagert, welche auf der Welle 41 unverdrehbar sitzen. Die Verbindung zwischen den Armen 54 bis

57 und den entsprechenden Treibarmen 48 ist mit Hilfe von Verbindungsstücken 58 hergestellt, welche in den Treibarmen 48 drehbar, in den Armen 54 bis 57 hingegen radial verschiebbar gelagert sind. Die Verbindungsstücke 58 ersetzen das Verbindungsglied 25 der Ausführungsform gemäß Abb. 1 bis 8.

Die Arme 54 bis 57 sind mit einer der in Abb. 5 dargestellten Feststellvorrichtung ähnlichen Feststellvorrichtung versehen, welche von der vorerwähnten Vorrichtung im wesentlichen sich dadurch unterscheidet, daß die Rollen 64 (Abb. 11) einerseits an einem mittleren ringförmigen Vorsprung 62' eines an dem Gehäuse 61 des Wechselgetriebes befestigten Ringes 62 und andererseits an Schrägflächen eines mit dem Arm aus einem Stück gebildeten Gehäuses 160 aufliegen. Die zu den Rollen 64 gehörenden Schraubenfedern sind mit 63 bezeichnet. .

Die Motorleistung wird vorzugsweise durch eine übliche Reibungskupplung übertragen, deren getriebene Scheibe in Abb. 9 dargestellt und mit 38 bezeichnet ist. Diese Scheibe 38 ist starr mit der Welle der Nockentrommel verbunden, welch letztere in dieser Ausführungsform mit 39 bezeichnet ist. Diese Trommel 39 unterscheidet sich im wesentlichen von der Nockentrommel der erstbeschriebenen Ausführungform dadurch, daß ihr Nocken 40 (Abb. 10) entlang seiner ganzen Länge mit dem zylindrischen Teil der Trommel 39 gleich breit ist. Ein leichtes und erschütterungsfreies Anfahren wird also durch das langsame Einschalten der Kupplung 38 ermöglicht; im übrigen aber ist die Arbeitsweise dieser Ausführungform mit derjenigen der ersten Ausführung gleich.

Die beschriebenen und dargestellten Bestandteile können beliebig vereinigt werden, n₀ so z. B. können Schraubenfedern mit einer Nockentrommel gemäß Abb. 4 oder stabförmige Federn mit einer Reibungskupplung zusammenarbeiten usw.

. Abb.12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Feststellvorrichtung, bei welcher sämtliche (in der Abb. 12 nicht dargestellten) Arme mittels eines kurzen Verbindungs- ■ gliedes 59 mit einem Ring 65 verbunden sind, welcher mit unter Federwirkung stehenden ι_Ζ0 Rollen 66 versehen ist; diese Rollen liegen an Schrägflächen 6γ des Ringes 65 auf.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   r. Selbsttätig sich einstellendes Schaltwerksgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welchem die Motorleistung durch mit einer Feststellvorrichtung in Verbindung stehende Federn von der treibenden Welle auf die getriebene Welle übertragen wird und die Feststellvorrichtung ein freies Entspannen der Federn verhindert, so daß die in ihnen aufgespeicherte Arbeit auf die getriebene Welle übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn durch Tofsionsfedern gebildet werden, welche mit einem durch Fliehgewichte axial verschiebbaren, mit entsprechend geformter Auflauffläche versehenen Nocken des treibenden Gliedes zusammenarbeiten und die Feststellvorrichtung aus je einem mit den Federn verbundenen Gleitstück besteht, welches in der Drehrichtung sich frei bewegt, jedoch· ■ durch einen Druck in der entgegengesetzten Richtung festgeklemmt wird, so daß dieses Gleitstück die Feder nach Überlaufen des Nockens durch Klemmwirkung festhält.
2. 2. Schaltwerksgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn aus stabförmigen Torsionsfedern bestehen, welche zu der getriebenen Welle parallel angeordnet und mit je einem Treibarm versehen sind, und diese Treibarme zwecks Spannens der Feder mit dem Nocken des Treibgliedes zusammenarbeiten. ■
3. " 3. Schaltwerksgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der stabföimigen Torsionsfedern (20) in einer auf der getriebenen Welle (17) aufgekeilten Scheibe (21) befestigt und ihre anderen Enden in einer oder in mehreren ebenfalls auf dieser Welle (17) aufgekeilten Scheiben (18, 19) verdrehbar gelagert sind.
4. 4. Schaltwerksgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken in einer durch die Fliehgewichte (11) entgegen Federwirkung gegen die Treibarme (16) verschiebbaren Trommel (4) angeordnet und sein Unterteil breiter als sein Oberteil ausgebildet ist.
5. 5. Schaltwerksgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvorrichtung aus einem mit einem keilförmigen Mittelstück (27) versehenen und in einer Führung (29, 30) gleitenden Schlitten (26) besteht, an welchem Mittelteil federbeeinflußte Rollen (34) anliegen, die andererseits auf der genannten Fuhrung abrollen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen