DE694863C - Selbsttaetig schaltendes dreigaengiges Zahnraederwechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

10 OCT. 1940

AUSGEGEBEN AM
9.AUGUST1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 694863
KLASSE 63 c GRUPPE 801

R 94996 H/63 c

Wolfgang Rahn in Berlin-Hohenschönhausen

Selbsttätig schaltendes dreigängiges Zahnräderwechselgetriebe,
insbesondere für Kraftfahrzeuge

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. September 1935 ab
Patenterteilung bekanntgemacht am 11. Juli 1940

Die Erfindung betrifft ein selbsttätig schaltendes Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Freilaufeinrichtungen und mit dauernd in Eingriff stehenden Rädern, wobei treibende und getriebene Welle des Wechselgetriebes parallel zueinander liegen.

Bei den üblichen Kraftfahrzeuggetrieben ist es erforderlich, trotz der bereits schon vorhandenen Synchronisierungseinrichtungen, zum

ίο Zwecke des Schaltens der Motorkupplung einerseits, anderseits den Schalthebel zu betätigen, um wahlweise die Zahnräder der verschiedenen Gänge zum Eingriff zu bringen. Es sind Getriebe bekannt, bei denen das Schalten der Zahnräder mechanisch durch Hilfseinrichtungen vorgenommen wird, wobei die Wahl der Gänge durch einen, kleinen Vorwählerhebel vorgenommen wird. Derartige Vorwählergetriebe sind jedoch immer noch

ao abhängig von dem Willen des Fahrers.

Ein selbsttätiges Schalten erfolgt bei diesen Getrieben !nicht.

DieErfindung strebt an, die im Betriebe eines KraftfahxzeUjges auf tretenden Kräfte, dieeinerseits. beim Anzug der Kraftquelle als positive (treibende) an der treibenden Welle auf tretein, anderseits- an der getriebenen Welle als negative (hemmende) Kräfte zur Wirkung kommen und die beim Schub des Wagens ihre Kraferichtung wechseln, zum selbsttätigen Schalten zweier schraubbarer Klauenkupplungen auszu-

nutzen, ohne daß die Motorkupplung bedient werden muß·.

Es wird ein Getriebeglied verwendet, 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 Synchronisierungsmittel für die schraubbare Klauenkupplung -und den Zahnradkörper dient, damit ein gefahrloses und leichtes selbsttätiges Zusammenfügen beider Teile (Klauenkupplung und Zahnradkörper) erfolgt. Für diese Arbeiten werden Drückfedern verwendet. ⁴^

Das Aufwärtsschalten eines Zahnräderwechselgetriebes erfolgt dann, wenn die Drehzahl der getriebenen Welle höher zu werden strebt als die Drehzahl der treibenden Welle, d.h. wenn eine Beschleunigung des Wagens durch Gasgeben nicht mehr erreicht werden kann. Das Abwärtsschalten erfolgt 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 Grundlagen für die Schaltweise des Getriebes, nach der Erfindung· dar.

Erfindungsgemäß liegen, die treibende und die getriebene Welle des Wechselgetriebes parallel zueinander. Durch. Anordnung eines weiteren Räderpaares kann die zu den Treib-

rädern führende Welle trotzdem gleichachsig zu der treibenden Welle verlaufen. Auf der treibenden Welle sind drehbar, aber axial nicht verschiebbar, drei Zahnräder und zwisehen diesen, auf der Welle eingeschnitten, zwei in gleichem Sinne verlaufende Führungsgewinde für 'die schraubbaren Kupplungs.-mufifen angeordnet, welche mit den an den Rädern sitzenden Gegenkupplungsmuffen durch ίο Schraubfedern in Reibverbindung stehen und zwischen den Rädern des ersten und dritten Getriebeganges als doppelt wirken de und für den mittleren Getriebegang als einfach wirkende Kupplungsmuffen ausgebildet sind, die in die mit den Zahnrädern verbundenen Kupplungsmuffen und am Ende des Kupplungs-Weges in mit der treibenden Welle fest verbundene und nur in Antriebsrichtung wirksame Klauemahnungen fassen. Die Räder der getriebenen Welle für den ersten und drittein Getriebegang sitzen auf ihrer Welle fest, wohingegen das Rad für den mittleren Getriebegang auf der getriebenen Welle mit einer Freilaufvorrichtung derart gelagert ist, daß diese Welle dem auf ihr drehbar gelagerten Zahnkranz voreilen kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 das Getriebe unter Weglassung des Rückwärtsganges und die Abb. 2 die Schaltmuffe in ihrer Mittelstellung. Die Abb. 3 zeigt die Ausbildung der in Antriebsrichtung wirkenden Klauenkupplungsteile mit ihren abgeschrägten wirksamen Mitnahmeflächen.
Auf der treibenden Welle ic' sind die Zahnradkörper b, I, y durch die Hülsen α, η, χ drehbar gelagert. Diese Räder können nicht verschoben werden. In diesen Rädern sind die Druckfedern c, j, ti starr befestigt. Die Räder b, I, y tragen weiter die Kupplungshülsen e, h, t, in die sich, die schraubbaren Schaltmuffen f, q mit ihren am Umfang- befestigten Gegenzahnungen infolge des auf der treibenden Welle eingieschnittenen Führungegewindes i, r hineinziehen können. Die schraubbaren Schaltmuffen sind so angeordnet, daß die Muffe/ mit den Rädernb,l zum Schluß und die schraubbare Schaltmuffe q mit dem Rad y zum Schluß gelangt. Auf der treibenden Welle w' sind weiter die in Antriebsrichtung wirkenden Klauenkupplungsteile d, k, ο, ν aufgekeilt, 'die ihrerseits mit den an den schraubbaren Schaltmuffen, befindlichen Gegenkupplungsteilen ,g-, s dann zum Schluß, gelangen, wenn die schraubbaren. Schialtmuffen am Ende ihrer Verstellwege angelangt sind.

Auf der getriebenen Welle w" sind die Zahnräder i, 3 in einem Körper vereinigt und auf der getriebenen Welle fest aufgekeilt. Der Zahnradkörper 5 ist durch die Hülse 4 auf dar getriebenen Welle drehbar gelagert und wird über die Klemmrollen 6 von dem Klemmstück 7j welches auf der getriebenen Welle fest aufgekeilt ist, mitgenommen, wenn die getriebene Welle dem Zahnradkörper 5. nacheilen will. Damit die zu den Treibrädern führende Welle gleichachsig zur treibenden Welle liegt, ist noch ein Zahnrad 9 durch den Keil 8 auf der getriebenen Welle aufgekeilt. Dieses Rad kann mit dem Zahnrad α, welches auf der Welle β verschiebbar angeordnet ist, in Eingriff gebracht werden. In der Welle β ist die treibende Welle w' drehbar gelagert.

Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende :

Im Leerlauf ist das Rad α außer Eingriff mit dem Rad 9. Durch die drehende Bewegung der Motorwelle wird die treibende Welle w' gleichfalls in Bewegung gesetzt. Da die zu den Treibrädem des Kraftfahrzeugs führende Welle β somit im Leerlauf stillsteht, stehen auch die Räder 9,5,3,1 der getriebenen Welle w" still. Da diese Räder mit den Rädern £>,/, y in Verbindung stehen, stehen auch diese Räder still. Die Muffe/ wird durch die Druckfedern c,f der Räder b, I an einer Drehung gehindert und bewegt sich infolge des Führungsgewilides I in Richtung des Rades b. Die schraubbare Muffe / kommt am Ende ihres Verstellweges mit den an dem Radö befindlichen Kupplungsmuffen e zum Schluß. Um zu verhindern, daß das Führungsgewinde i zu stark belastet wird, wurde am Ende des Verstellweges der Muffe/ noch die in Antriebsrichtung wirkende Klauenzaih- mmgd angebracht, mit der die schraubbare Muffe/ am Ende ihres Verstellweges gleichfalls zum Schluß kommt. Die schraubbare Schaltmuffe q wird in der gleichen Zeit von der Druckfeder a, welche in dem Radj/ sitzt, gehemmt und bewegt sich in Richtung der Klauenzahnung ο so lange, bis der Eingriff der beiden Kupplungshälften erfolgt ist. Dann wird die schraubbare Sdhaltmuffe q von der treibenden Welle w' mitgenommen. Soll jetzt das Anfahren erfolgen, so wird das Rad a durch Verschieben von Hand mit dem Rad 9 in Eingriff gebracht. D^e Kraftübertragungerfolgt jetzt über die treibende Welle n>' und. die Kupplungd auf die schraubbare Schalt- no muffe/ und über den Kupplungsteile auf das Rad δ und von hier auf das Rad 1 der getriebenen Welle w". Die Drehbewegung wird von hier über das Rad 9 und "das Rad »' auf die Welle β weitergeleitet. Da das Rad y langsamer läuft als die treibende Welle w', wird die schraubbare Schaltmuffe q mit dem Kupplungsteil ο im Eingriff bleiben, da ja ein Antrieb der Muffe q von. dem. Rady nicht erfolgt. Solange das Anzugsmoment gewahrt iao bleibt, erfolgt kein Gangwechs'el. Erfolgt Nachschub von den Treibrädern oder wird die

Kraftquelle gedrosselt, so wird Rad δ über das Rad i, das Rad 9 und das Rad α von der Welle β angetrieben. Da jetzt das Rad b der treibenden Welle w' voreilt, wird das Rad δ die schraubbare Schaltmuffe / infolge des Führungsgewindes i auswerfen. Gleichzeitig wird durch das Radj/ die sdhraubbare Schaltmuffe q angetrieben, und sie schraubt sich auch hier infolge des Führungsgiewindes r in Eingriff mit dem. Rad y. Da das Rad 1 infolge der gewählten. Zahnradübersetzung langsamer läuft als die treibende Welle w', kann die Muffe/ nicht in die Kupplungshülse des Rades 1 hinein. Da die Druckfeder / die schraubbare Schaltmuffe/ verhindert, sich in das Rad 1 zu ziehen, bleibt die schraubbare Schaltmuffe/ in der Mittelstellung. Wird jetzt wieder, nachdem sich die schraubbare Schalfi- mu&sq in das Rady hineingezogen hat, Gas gegeben, so erfolgt die Kraftübertragung über die treibende Welle w' und die in Antriebsrichtung wirkende Klauenkupplung ν auf die schraubbare Schaltmuffe q und von hier über die Kupplungshülse t auf das Rad y. Das Rad y treibt das' Rad 5 an, und da Rad 5 jetzt der getriebenen Welle w" voreilt, wird über die Freilaufvorrichtung 5, 6, 7 das Rad 9 mitgenommen, und dieses Rad treibt über das Rad α die Welle ß.

Solange auch hier das Anzugsmoment gewahrt bleibt, erfolgt kein Gangwechsel. Soll ein Gangwechsel erfolgen, so muß das Rad 1 erst die schraubbare Schaltmuffe/ überholen, damit die schraubbare Schaltmuffe/ angatrieben wird und sich infolge des Führungsgewindes / in das Rad 1 hineinziehen kann. Dieses geschieht, wenn im zweiten Gang Gas weggenommen wird oder aber wenn ein. Nachschub durch den Wagen erfolgt. Dann zieht sich die schraubbare Schaltmuffe / in das Rad ι hinein. Beim Gasgeben erfolgt die Kraftübertragung dann von der treibenden Welle w' über die in Antriebsrichtung wirkenden Klauenteile k auf die Muffe / und von hier über die Kupplungshülse Λ auf das Rad I. Das Rad 1 überträgt die Drehbewegung auf das Rad 3 der getriebenen Welle w", und von hier wird die Drehbewegung weitergeleitet auf das Rad 9 und das Rad α.

So Über das Rad y und das. Rad 5 erfolgt keine Kraftübertragung, da die getriebene Welle w" dem Radkörper 5 voreilt. Der Freilauf ist jetzt also wirksam.

Abwärts geschaltet wird erst, wenn die hemmende Kraft des Wagens größer gewor-.den ist als die treibende Kraft der Krafti-• quelle. Es tritt dann ein relatives, dem Drehsinn der Kraftquelle entgegengesetzt gerichtetes und dem Überschüßdnehmoment der Kraftquelle überlegenes Drehmoment an den wirksamen Klauenflächen der in Antriebsrichtung wirkenden Klauenteile k, V auf, welches eine Trennung der Teile £>/ hervorruft. Erfolgt jedoch Nachschub oder wird die Kraftquelle plötzlich .gedrosselt, so· erfolgt kein' Gangwechsel abwärts, da in diesem Falle an den wirksamen Klauenflächen der Klauenteile k, ν kein relatives Drehmoment auftritt.

In der Abb. 3 sind die in einer Richtung wirkenden Klauenteile g, k schematiseh dargestellt. In der Abb. 3a ist an einer schematischen Darstellung der wirksamen abgeschrägten Mitnahmeflächen der Klauenteile k, ν gezeigt, wie durch das Auftreten eines relativen, dem Drehsinn der Kraftquelle entgegengesetzt gerichteten und dem Überschußdrehmoment der Kraftquelle überlegenen Drehmomentes eine seitliche Kraftfcomponente an den abgeschrägten Mitnahmeflächen entsteht, die das Lösen der Kupplung zur Folge hat. Ohne die Zahnflankenreibung zwischen der Außenzahnung der Schaltmuffen /, q und der entsprechenden Innenzahnungen an den Kupplungshülsen e, U, t wurden die Kupplungsteile k, ν nicht einwandfrei arbeiten; die Zahnungen stehen ja beim Gangwedhsel unter Druck. Es würde sonst bei jedem Anzug der Kraftquelle eine Trennung der Kupplungsteile g, k und s, ν erfolgen. Zusammen mit der Zahnflankenreibung der Kupplungsglieder /, h, q, t ist eine wirksame Überlastungssicherung gegeben.

Beim Abwärtsschalten vom zweiten zum ersten Gang liegen die Verhältnisse genau so wie beim Schalten vom dritten zum zweiten Gang.

Vom zweiten zum ersten Gang wird erst geschaltet, wenn die Umdrehungszahlen der getriebenen Welle so weit nachgelassen ihaben, daß. das Rad b gegenüber der treibenden Welle w' nacheilt.

Soll eine Bremsmöglichkeit der Maschine hei Talfahrt im kleinen Gang gegeben sein, so kann dieses dadurch geschehen, daß das Rad b_ durch eine zusätzlich anzuordnende, von der Hand verschiebbare Kupplung mit der treibenden Welle w' verbunden wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätig schaltendes dreigängiges Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Freikufeinrichtungen und mit dauernd in Eingriff stehenden Rädern, wobei trabende und getriebene Welle des Wechselgetriebes parallel zueinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der treibenden Welle (w^f) drehbar,' aber axial nicht verschiebbar drei' Zahnräder (b, I, y) und zwischen diesen, auf der Welle eingeschnitten, zwei in gleichem Sinne verlaufende¹ Führungsgewinde {i, r) für schraubbare Kupplungsmuffen (/, q)

   angeordnet sind, welche mit den an den Rädern sitzenden Gegenkupplungsmuffen (e, h, t) durch Schraubenfedern (c, j, u) in Reibverbindung stehen und zwischen den Rädern für den ersten und dritten Getriebegang (b, I) als doppelt wirbende und für den mittleren Getriebegang (y) als einfach wirkende Kupplungsmuffe ausgebildet sind, die in die mit den Zahnrädern verbundenen Kupplungsmuffen (e, k, t) und am Ende des Kupplungsweges ia mit der treibenden Welle (w¹) fest verbundene und nur in Antriebsrichtung wirksame Klauenzahnungen (d, k, v) fassen. Die Räder der getriebenen Welle (w") für den ersten und dritten Getriebegang sitzen auf ihrer Welle fest, wohingegen das Rad (5) für den mittleren Getriebegang auf der getriebenen Welle (w") mit einer Freilaufeinrichtung (5, 6, 7) derart gelagert ist, daß diese Welle (W) dem Zahnkranz (5) voreilen kann.
2. 2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der gleichachsigen Anordnung von treibender und getriebener Welle ein weiteres Zahnräderpaar (α, 9) vom Durchmesser der Räder der höchsten Getriebestüfe (1, 3) angeordnet ist, dessen getriebenes Rad (d) auf der gleichachsig zur treibenden Welle liegenden, zu den Treibrädern führenden Welle verschiebbar ist.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Antriebsrichtung wirkenden Klauenkupplungsteile (k, v) abgeschrägte wirksame Mitnahmeflädhen (10, 11) erhalten, derart, daß bei Auftreten eines relativen, dem Drehsinn der Kraftquelle entgegengesetzt gerichteten -und "dem Überschußdrehmoment der Kraftquelle überlegenen Drehmoments eine im Sinne des Lösens der Kupplung wirksame KraftkOmponente entsteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen