DE646804C

DE646804C - Automatically shifting three-speed gear change gearbox with idling, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE646804C
Application number: DER92085D
Authority: DE
Original assignee: WOLFGANG RAHN
Current assignee: WOLFGANG RAHN
Priority date: 1934-12-09
Filing date: 1934-12-09
Publication date: 1937-06-21

Description

Die Erfindung betrifft ein selbsttätig schaltendes dreigängiges Zahnräderwechselgetriebe mit Leerlauf, insbesondere für Kraftfahrzeuge. The invention relates to an automatically shifting three-speed gear change transmission with idling, especially for motor vehicles.

Bei dem üblichen Kraftfahrzeuggetriebe ist es notwendig, zum Zwecke des Schaltens die Kupplung einerseits, andererseits den Schalthebel zu betätigen, um wahlweise die Zahnräder der verschiedenen Gänge zum Eingriff zu bringen.In the usual motor vehicle transmission, it is necessary for the purpose of shifting the clutch on the one hand, on the other hand to operate the shift lever to selectively the To bring the gears of the various gears into engagement.

Aufgabe der Erfindung ist es, die im Betriebe eines Kraftfahrzeuges auftretenden Kräfte, die einerseits beim Anzug der Kraftquelle an der treibenden Welle als positive, an der getriebenen Welle als negative (hemmende) Kräfte zur Wirkung· kommen, andererseits beim . Schub des Wagens ihre Kraftrichtung wechseln, zum selbsttätigen Schalten einer schraubbaren Klauenkupplung auszunutzen, ohne daß die Kupplung bedient werden muß. Weitere Aufgabe ist es, ein Getriebeglied zu verwenden, das in unmittelbarer "Verbindung mit der schraubbaren Klauenkupplung und dem jeweilig zu kuppelnden Zahnradkörper den Antrieb bzw. die Hemmung der schraubbaren Klauenkupplung übernimmt und hierbei gleichzeitig als Synchronisierungstniftel für die schraubbare Klauenkupplung und den Zahnradkörper dient, damit ein gefahrloses und leichtes selbsttätiges Zusammenfügen beider Teile (Klauenkupplung und Zahnradkörper) erfolgt. Für diese Arbeit werden Druckfedern verwandt. The object of the invention is to eliminate the problems that occur in the operation of a motor vehicle Forces that, on the one hand, appear as positive, take effect on the driven shaft as negative (inhibiting) forces, on the other hand at. Thrust of the car change their direction of force, to the automatic To utilize switching of a screwable claw clutch without operating the clutch must become. Another task is to use a gear member that is in the immediate "Connection with the screwable claw coupling and the one to be coupled Gear body takes over the drive or the inhibition of the screwable claw coupling and here at the same time as a synchronization pin for the screwable claw coupling and the gear body, so that a safe and easy automatic joining of both parts (claw coupling and gear body) takes place. Compression springs are used for this work.

Das Aufwärtsschalten eines Zahnräder-Wechselgetriebes erfolgt dann, wenn die Drehzahl der getriebenen Welle schneller als die Drehzahl der treibenden Welle ist, d. h. wenn eine Beschleunigung des Wagens durch Gasgeben nicht mehr erreicht werden kann. Das Abwärtsschalten erfolgt aber nur dann, wenn die hemmende Kraft der getriebenen Welle größer ist als die treibende Kraft der Kraftquelle, d. h. wenn die Gefahr besteht, die Kraftquelle abzuwürgen. Diese Bedingungen stellen die Grundlage der Erfindung dar.The upshift of a gear change gear takes place when the speed the driven shaft is faster than the speed of the driving shaft, d. H. if an acceleration of the car can no longer be achieved by accelerating. That However, downshifting only takes place when the inhibiting force of the driven shaft is greater than the driving force of the power source, d. H. if there is a risk that Choke off the source of power. These conditions form the basis of the invention.

Erfinduhgsgemäß ist zwischen treibende und getriebene Welle ein Umlaufrädergetriebe eingeschaltet, von dem das eine Zentralrad mit der treibenden und das andere mit der getriebenen Welle verbunden ist und dessen Umlaufräderträger mittels eines Zahnräderpaares über eine bei Antrieb von der getriebenen Welle aus sich lösende Freilaufkupplung mit der Vorgelegewelle in Verbindung steht, und daß die treibende Welle eine schraubbare Schaltmuffe trägt, die durch Druckfedern in Reibungsverbindung einer-According to the invention, there is an epicyclic gear between the driving and driven shaft switched on, of which one central wheel with the driving and the other with the driven shaft is connected and its planetary gear carrier by means of a pair of gears via an overrunning clutch which is released when the driven shaft is driven is in communication with the countershaft, and that the driving shaft carries a screwable shift sleeve through which Compression springs in a frictional connection

seits mit dem Umlaufräderträger und andererseits mit dem auf der .Motorwelle lose sitzenden Antriebsrad für die Vorgelegewelle steht und am Ende ihrer Verstellwege in mit der Motorwelle verbundene, in nur einer Richtung wirkende Klauenkupplungsteile eingreift. on the one hand with the rotating gear carrier and on the other hand with the loose on the motor shaft seated drive wheel for the countershaft and at the end of their adjustment in with The claw coupling parts connected to the motor shaft and acting in only one direction engages.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt ίο Abb. ι das Getriebe unter Weglassung des Rückwärtsganges und zweier Federn undIn the drawing, an embodiment is shown, namely shows ίο Fig. ι the gearbox omitting the Reverse gear and two springs and

die Abb. 2 die Anordnung dieser Federn an der Schaltmuffe.Fig. 2 shows the arrangement of these springs on the shift sleeve.

Die Arbeitsweise der Klaue ο (Freilaufkupplung) ist dergestalt, daß die Klaue 0 dann geschlossen ist, wenn das Zahnrad η schneller als die Vorgelegewelle r, und unterbrochen, wenn die Welle r schneller als das Zahnrad η umläuft. An Stelle der Klaue 0 kann auch jedes beliebige Freilaufklemmgesperre verwendet werden.The mode of operation of the claw ο (overrunning clutch) is such that the claw 0 is closed when the gear η is faster than the countershaft r, and interrupted when the shaft r rotates faster than the gear η . Any free-wheel locking mechanism can be used in place of the claw 0.

Zwischen den Rädern α und p besteht eine Übersetzung von 1:2, zwischen den Rädern b und η eine solche von 1:1 und zwischen den Rädern / und k von 1:1,9.There is a ratio of 1: 2 between wheels α and p , 1: 1 between wheels b and η and 1: 1.9 between wheels / and k.

Das Zahnrad k ist auf der Motorwelle w' durch ein Rollenlager drehbar gelagert. Die Klauen q und d sind starr, dagegen die Muffe g nur durch das Gewinde h mit der Motorwelle κ/ verbunden. Die Klauen / und i sitzen fest an der Muffe g. Der Umlauf räderträger c ist durch Kugellager auf der treibenden und getriebenen Welle drehbar gelagert. Das Rad b ist auf dem Umlauf räderträger c fest aufgekeilt, das Rad α verschiebbar, aber nicht drehbar auf der getriebenen Welle w" befestigt. Die Räder p und I sind mit der Vorgelegewelle r starr verbunden. Das Rad m ist auf der Hülse ί starr befestigt und durch diese auf der Welle ;· durch Rollen-' lager drehbar gelagert. Das Rad η ist auf der Hülse j durch das Gewinde t verschiebbar angeordnet. Die Zentralräder des Umlaufrädergetriebes sind durch Keilverbindungen mit den einzelnen Wellenenden verbunden. Die Umlaufräder sind auf der quer durch den Umlaufräderträger c gehenden Achse nur gegen Verschieben in axialer Richtung gesichert und können sich frei um diese Achse drehen.The gear k is rotatably mounted on the motor shaft w ' by a roller bearing. The claws q and d are rigid, whereas the sleeve g is only connected to the motor shaft κ / by the thread h. The claws / and i are firmly attached to the sleeve g. The circulation gear carrier c is rotatably supported by ball bearings on the driving and driven shaft. The wheel b is firmly keyed to the rotating wheel carrier c , the wheel α is slidably but not rotatably attached to the driven shaft w " . The wheels p and I are rigidly connected to the countershaft r . The wheel m is rigid on the sleeve ί fixed and rotatably mounted by these on the shaft; · by roller bearings. The wheel η is arranged on the sleeve j through the thread t so that it can be moved Axis going transversely through the planetary gear carrier c is only secured against displacement in the axial direction and can rotate freely around this axis.

Die Feder α ist mit dem Rad k, die Feder b mit dem Umlauf räderträger c fest verbunden. An der Muffe g liegen beide nur durch Druck an.The spring α is firmly connected to the wheel k, the spring b to the rotating gear carrier c. Both of them only rest against the sleeve g by pressure.

Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende: The mode of operation of the gearbox is as follows:

Im Leerlauf der Kraftquelle ist das Rad a durch Verschieben von Hand des Fahrers außer Eingriff mit dem Rade ρ gebracht. Durch die drehende Bewegung der Motorwelle wird der Umlaufräderträger c mit der Hälfte der Umdrehungen mitgenommen, da ja die Kardanwelle durch das Beharrungsvermögen des Wagens in ihrer Ruhestellung gehalten wird. Der Umlaufräderträger c nimmt seinerseits durch die Räder b und η über die Klauen 0 die Vorgelegewelle r mit, die über das Rad / das Rad k mitnimmt. Das Rad k dreht sich also mit etwas geringerer Drehzahl als die Motorwelle. Während dieses Vorgangs wird die Muffe g durch den Umlauf räder träger c und die Feder b gehemmt, ebenso von dem Rade k und der Feder α. Es muß jetzt eine Bewegung der Muffe g in Richtung des Rades k erfolgen. Je mehr sich die Muffe g dem Radefe nähert, je größer wird der Federdruck zwischen diesen beiden Gliedern. Die Muffe g wird sich also immer mehr auf die Umlaufzahl des Rades k einstellen. Das Rad k und die Muffe g werden synchronisiert. Es kann sich jetzt ohne Gefahr die Außenzahnung der Muffe g mit der entsprechenden Innenzahnung des Rades k in Eingriff bringen. Kommen die beiden Kupplungshälften i und q in Eingriff, so besteht zwischen der Motorwelle und dem Rade k eine Festverbindung. Das Rad k muß jetzt den Umdrehungen der Motorwelle folgen. Macht das Rad k z. B. vier Umdrehungen, so muß das Rad/ dementsprechend 2,1 go Umdrehungen machen (Übersetzung 1 : 1,9). Da aber der Umlaufräderträger c zwei Umdrehungen macht und somit auch das Rad n, muß die Klaue ο unterbrochen werden, da ja die Vorgelegewelle r gegenüber dem Rade η voreilt. Das Rad 11 wird demzufolge durch das Gewinde t in Pfeilrichtung bewegt, bleibt aber mit dem Rade b in Eingriff, da das Gewinde t zu Ende ist, bevor die Räder b und η außer Eingriff kommen. Zwischen der Weller und der Hülse J besteht jetzt keine Verbindung mehr, so daß sich letztere unabhängig von der Welle r drehen kann.When the power source is idling, the wheel a is disengaged from the wheel ρ by moving the driver's hand. As a result of the rotating movement of the motor shaft, the planetary gear carrier c is carried along with half of the revolutions, since the cardan shaft is held in its rest position by the inertia of the car. The epicyclic gear carrier c in turn takes along the countershaft r through the wheels b and η via the claws 0 , which takes along the countershaft r via the wheel / the wheel k. The wheel k therefore rotates at a slightly lower speed than the motor shaft. During this process, the sleeve g is inhibited by the circulation wheels carrier c and the spring b , as well as by the wheel k and the spring α. The sleeve g must now move in the direction of the wheel k . The closer the sleeve g approaches the Radefe, the greater the spring pressure between these two links. The sleeve g will therefore adjust more and more to the number of revolutions of the wheel k. The wheel k and the sleeve g are synchronized. The external teeth of the sleeve g can now engage with the corresponding internal teeth of the wheel k without danger. If the two coupling halves i and q come into engagement, there is a permanent connection between the motor shaft and the wheel k. The wheel k must now follow the revolutions of the motor shaft. Makes the wheel k z. B. four revolutions, the wheel must / accordingly make 2.1 go revolutions (ratio 1: 1.9). However, since the planetary gear carrier c makes two revolutions and thus also the wheel n, the claw ο must be interrupted, since the countershaft r leads the wheel η . The wheel 11 is thus moved by the thread T in the direction of arrow, but remains with the wheel b engaged, as the thread t is over, before the wheels and η b are disengaged. There is now no longer any connection between the shaft and the sleeve J, so that the latter can rotate independently of the shaft r.

Wenn angefahren werden soll, wird das Rad α mit dem Rade p in Eingriff gebracht. Die Kraftübertragung erfolgt jetzt über Motorwelle w', Klaue q, Klaue i, Muffe g, Rad k, Rad I, Rad p, Rad α und Kardanwelle w" (Übersetzung 1:4). Der erste Gang bleibt so lange wirksam, wie das Anzugsmoment der Kraftquelle bestehen bleibt. Soll ein Gangwechsel erfolgen, so muß der Wagen entweder nachschieben (bergab) oder aber die Drehzahl der Kraftquelle verringert werden. Ist eine dieser beiden Bedingungen •egeben, so will sich die getriebene Welle durch die lebendige Kraft des Wagens mit ihrer Drehzahl weiterdrehen, Es dreht sich über Rad a, Rad p, Welle r, Rad /, das Rad k weiter und kuppelt die Muffe g aus. Die starre Übersetzung zwischen Motorwelle und dem Rade k ist unterbrochen. GleichzeitigWhen starting, the wheel α is brought into engagement with the wheel p. The power is now transmitted via motor shaft w ', claw q, claw i, sleeve g, wheel k, wheel I, wheel p, wheel α and cardan shaft w " (ratio 1: 4). The first gear remains effective as long as that If a gear change is to take place, the car must either push it (downhill) or the speed of the power source must be reduced. If one of these two conditions is given, the driven shaft wants to move along with the living force of the car keep turning their speed, it continues to rotate via wheel a, wheel p, shaft r, wheel /, wheel k and disengages sleeve g . The rigid transmission between motor shaft and wheel k is interrupted

will sich der Umlaufräderträger c mit der Hälfte der Umdrehungen der Kardanwelle und der Motorwelle weiterdrehen.the planetary gear carrier c wants to continue turning with half the revolutions of the cardan shaft and the motor shaft.

Ist der Schub des' Wagens nicht genügend groß, so dreht sich der Umlaufräderträger c mit geringerer Umlaufzahl als die Motorwelle und hemmt über die Feder b die Muffe g. Die Muffe g kann sich nicht in den Umlaufräderträger c hineinschieben. In dasIf the thrust of the 'carriage is not sufficiently large, the planetary gear carrier c rotates with a lower number of revolutions than the motor shaft and inhibits the sleeve g via the spring b. The sleeve g cannot slide into the planet gear carrier c. In the

ίο Radyfe kann sich die Muffe g auch nicht hineinschieben, weil ja das Rad k schneller läuft als die Motorwelle. Die Muffe g wird sich daher in der Mittelstellung halten. (Eine Bewegung der Muffe g kann nur erfolgen, wenn ein Schub des Wagens über das Übersetzungsverhältnis von 3 : ι erfolgt, daß also der Umlaufräderträger c schneller als die Motorwelle läuft oder aber das Rad/e langsamer als die Motorwelle. Dieses tritt aber nur ein, wennίο Radyfe cannot push the sleeve g in either, because the wheel k is running faster than the motor shaft. The sleeve g will therefore hold in the middle position. (A movement of the sleeve g can only take place if the car is pushed over a gear ratio of 3: ι, so that the planetary gear carrier c runs faster than the motor shaft or the wheel (s) slower than the motor shaft. However, this only occurs , if

ao die Drehzahl der getriebenen Welle unter die Leerlaufdrehzahl der Kraftquelle sinkt.)ao the speed of the driven shaft drops below the idle speed of the power source.)

Soll jetzt nach dem Wechsel vom ersten zum zweiten Gang ein Anzugsmoment erfolgen, so muß der Motor mit der Kardanwelle im Verhältnis 1:3 stehen (Umlaufrädergetriebe) . Es dreht sich Motorwelle w', Umlaufräderträger c, Kardanwelle w". Die Kardanwelle erhält ihren Antrieb über Umlaufräderträger c, Rad b, Rad n, Klaue o, Rad p, Rad a. Die Klaue ο würde beim Anziehen der Kraftquelle geschlossen, da ja der Umlaufräderträger c beschleunigt wurde, desgleichen das Räderpaar b, n. Die Vorgelegewelle r lief langsamer als das Rad n, und es mußte sich das Radra jetzt durch das Gewinde t in Richtung des Rades p bewegen. Das Rad k kann sich beliebig drehen, weil keine Verbindung mit der Motorwelle besteht. Die Muffe g dreht sich mit der Drehzahl der Motorwelle ohne seitliche Bewegung, weil die Differenz der Umdrehungszahl (der Feder a und b, Abb. 2) die Umdrehungszahl der Motorwelle ist. Solange das Anzugsmoment des Motors gewahrt bleibt, solange wird . der zweite Gang wirksam sein. Wird der Motor während des zweiten Ganges gedrosselt, so muß, soll ein Gangwechsel eintreten, der Schub des Wagens über das Verhältnis von 3: ι erfolgen, sonst besteht Freilauf, und es erfolgt kein Gangwechsel.If a tightening torque is to take place after the change from first to second gear, the motor with the cardan shaft must be in a ratio of 1: 3 (epicyclic gear). Motor shaft w ', planetary gear carrier c, cardan shaft w " rotates. The cardan shaft receives its drive via planetary gear carrier c, wheel b, wheel n, claw o, wheel p, wheel a. The claw ο would be closed when the power source is pulled, because yes The planetary gear carrier c was accelerated, as did the pair of gears b, n. The countershaft r ran slower than the wheel n, and the wheel now had to move through the thread t in the direction of the wheel p . The wheel k can rotate at will because There is no connection to the motor shaft. The sleeve g rotates at the speed of the motor shaft without moving sideways, because the difference in the number of revolutions (of springs a and b, Fig. 2) is the number of revolutions of the motor shaft. As long as the torque of the motor is maintained If the engine is throttled during the second gear, a gear change must take place, the thrust of the car must take place over the ratio of 3: 1, otherwise there is freewheeling, and it there is no gear change.

Ist die Bedingung für den zweiten Schaltvorgang gegeben, d. h. Schub des Wagens über 3:1, so erfolgt Gangwechsel. Die Erfüllung dieser Bedingung kann auch dadurch erreicht werden, daß der Motor beschleunigt wird und dann darauffolgend gedrosselt. Die Wagengeschwindigkeit muß aber erst genügend erhöht sein. Ist das geschehen, so treibt der Umlaufräderträger c über die Feder b die Muffe'g- an. Die Muffe g bewegt sich in Richtung des Umlaufräderträgers c und wird durch die Feder b mit dem Umlauf räderträger c synchronisiert. Die Muffe g erhält jetzt denselben Antrieb wie der Umlauf räder-, träger c, und es ist jetzt ohne weiteres mög-Hch, daß sich die Innenzahnung des Umlaufräderträgers c mit der entsprechenden Außenzahnung der Muffe g in Eingriff bringt. (Die Muffe wird nicht wieder aus dem Umlaufräderträger herausgedreht, es sei denn, daß ein Wechsel vom dritten zum zweiten Gang erforderlich wäre.) Sobald die Muffen mit dem Umlauf räderträger c in Eingriff kommt, besteht zwischen treibender und getriebener Welle eine feste Verbindung. Es wird jetzt die Motorwelle mitgenommen, und der Motor bremst. Das Rad k kann frei umlaufen, weil es unabhängig von allen anderen Teilen ist. Die Klauenverbindung 0 wurde in dem Augenblick unterbrochen, in dem die Muffe g mit dem Umlauf räderträger c in Eingriff kam, denn jetzt eilt ja die Vorgelegewelle r wieder gegenüber dem Rade« vor. Wird jetzt Gas gegeben, so überträgt Klaue d, f, Muffe g, Umlaufräderträger c, getriebene Welle w" die Kraft im Verhältnis 1:1. Wird im direkten Gang Gas weggenommen, so schaltet sich der erste Gang nicht ein, auch wenn Schub des Wagens erfolgt, denn der Umlaufräderträger c wird ja immer schneller laufen, als die Motorwelle und die Muffe g in sich hineinziehen. Wenn die hemmende Kraft des Wagens so groß geworden ist, daß der Motor nicht mehr im Verhältnis 1 :1 ziehen kann, schaltet sich der direkte Gang aus. Denn jetzt wird die Klaue d, f auseinandergebracht, weil zwei große entgegengesetzte Drehmomente an den verschiedenen Wellenenden wirken.If the condition for the second shifting process is met, ie pushing the car over 3: 1, the gear change takes place. The fulfillment of this condition can also be achieved in that the engine is accelerated and then subsequently throttled. However, the carriage speed must first be increased sufficiently. Once this has happened, the planetary gear carrier c drives the sleeve via the spring b. The sleeve g of the epicyclic carrier moves in the direction c and b by the spring with the epicyclic carrier c synchronized. The sleeve g now receives the same drive as the circulating wheels, carrier c, and it is now easily possible that the internal teeth of the planetary gear carrier c with the corresponding external teeth of the sleeve g into engagement. (The sleeve is not unscrewed from the planet gear carrier again, unless a change from third to second gear would be necessary.) As soon as the sleeve comes into engagement with the planet wheel carrier c , there is a fixed connection between the driving and driven shaft. The motor shaft is now taken along and the motor brakes. The wheel k can rotate freely because it is independent of all other parts. The claw connection 0 was interrupted at the moment in which the sleeve g came into engagement with the revolving gear carrier c , because now the countershaft r is again ahead of the wheel «. If you now accelerate, then claw d, f, sleeve g, planetary gear carrier c, driven shaft w "transfers the force in a ratio of 1: 1. If the accelerator is removed in direct gear, the first gear does not engage, even if the thrust of the Car takes place, because the planetary gear carrier c will always run faster than the motor shaft and the sleeve g pull in. When the inhibiting force of the car has become so great that the motor can no longer pull in a ratio of 1: 1, it switches itself on the direct gear off, because now the claw d, f is separated because two large opposing torques act on the different shaft ends.

Das Abwärtsschalten erfolgt sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge.Downshifting takes place in reverse order.

Claims

Patent claims:

i. Automatically shifting three-speed gear change gearbox with idling, especially for motor vehicles, characterized in that an epicyclic gear is switched on between the driving and driven shaft, of which one central gear is connected to the driving shaft and the other is connected to the driven shaft and its epicyclic gear carrier (c) by means of of a pair of gears {b, n) is connected to the countershaft (r ) via an overrunning clutch (σ) that is released when the driven shaft is driven, and that the driving shaft carries a screwable shift sleeve (g) which is secured by compression springs (b , a) in frictional connection on the one hand with the planetary gear carrier (c) and on the other hand with the loosely seated on the motor shaft

the drive wheel (k) stands for the countershaft and, at the end of its' adjustment path, engages in claw coupling parts (q, d) connected to the motor shaft and acting in only one direction.

2. Transmission according to claim i, characterized in that the wheel (ff) seated on the driven shaft and engaged with the gear wheel (p) of the countershaft is displaceable by hand.

For this purpose ι sheet of drawings