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Zahnräderwechselgetriebe mit durch Flüssigkeitsdruck betätigten Mehrfachkupplungseinrichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe mit durch Flüssigkeitsdruck
betätigten Mehrfachkupplungseinrichtungen mit je einem blockierbaren Freilaufrad
und besteht darin, daß das Entblocken jedes Freilaufrades durch eine Flüssigkeitskupplung
gesichert wird, welche die Freilaufkupplung durch einen Flüssigkeitsstrom entblockt,
der abgezweigt ist von der Leitung, die mit der die unmittelbar höhere Getriebestufe
steuernden Kupplung verbunden ist.
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Freilaufräder ermöglichen die selbsttätigen und nichtselbsttätigen
Veränderungen der Geschwindigkeit. Das Freilaufrad hat aber neben seinen Vorteilen
den Nachteil, daß es die rückläufige Wirkung aufhebt, d. h. die Mitnahme des Motors
durch das Fahrzeug. Der Fahrzeugführer kann beim Einkuppeln höherer Geschwindigkeiten
infolgedessen einen Stoß in der Kupplung nicht vermeiden. Die Erfindung gestattet,
durch die Verriegelbarkeit des Freilaufrades durch die in Eingriff befindlichen
Geschwindigkeitsstufen die Nachteile zu beseitigen und die stoßfreie Kupplung in
jedem Augenblick zu ermöglichen.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, und
zwar in Fig. r eine Seitenansicht eines einstellbaren Freilaufrades mit einem halben-Längsschnitt,
Fig. a eine Profilansicht der in der Fig. f veranschaulichten Einrichtung im Halbschnitt
gemäß der Linie A-B, .
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Fig. 3 in schematischer Weise die Anwendung des Gegenstandes nach
der Fig. z und z auf ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit drei Geschwindigkeiten
sowie die besondere Einrichtung der Speisungsvorrichtung.
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Bei der in den Fig. z und 2 gezeigten Einrichtung ist das Freilaufrad
im Innern eines
Zahnkranzes angebracht, welcher seine Bewegung von
der Motorwelle erhält, die ein Antriebsrad i trägt.
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Dieses Antriebsrad i steht mit dem Zahnkranz 2 in Eingriff, dessen
Achse die sekundäre Welle eines Geschwindigkeitswechsel-` Betriebes sein kann.
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Der Zahnkranz 2 wird von zwei auf der Welle 3 sitzenden Rollenlagern
4 getragen; die Lager sind zu beiden Seiten der Nabe 5 des Freilaufrades angeordnet.
Diese Nabe nimmt die Verkeilungsrollen 6 auf, die gegen das Innere des Kranzes 2
durch die Federn 7 angedrückt werden, welche in den Armen 8 der :Nabe 5 des Freilaufrades
gelagert sind.
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Der Kranz 2 weist zu beiden Seiten seiner Zahnung einen kegeligen
Teil 9 auf, welchem sich ein Ringstück Io anpaßt, dessen Nabe i i . in den Nuten
einer Hülse 12 gleiten kann, die ihrerseits durch Verkeilung und Schraubenmutter
13 auf der Welle 3 befestigt ist. Die Mutter 13 dient außerdem einer Feder 1.4 von
geeigneter Stärke als Stütze, während sich das andere Ende der Feder gegen das Ringstück
Io anlegt. Letzteres wird dadurch mit dem kegeligen Teil 9 des Kranzes 2 in Eingriff
gehalten.
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Eine runde Scheibe 15, welche durch die Hülse 12 und die Mutter 13
gegen das Rollenlager d. gepreßt wird, dient auf der einen Seite für den Kranz 2
als freier seitlicher Anschlag und trägt außerdem auf der anderen Seite eine Wand
(Biegehaut) 16, die dicht auf ihr in der Mitte durch die Befestigung der Hülse 12
und am Umfang durch Einfügen, Verlöten o. d51. befestigt ist. Kanäle 17 bringen
den Ringraum 18, weicher zwischen der Wand 16 und der Scheibe IS gebildet wird,
mit einem mittleren Kanal i9 in Verbindung, der selbst mit einem von dem Freilaufrad
unabhängigen Flüssigkeitsverteiler verbunden ist.
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Ein durch eine Feder 21 gegen seinen Sitz angedrücktes Ventil 2o unterbricht
die Verbindung zwischen dem mittleren Kanal i 9 und den Kanälen 17. Ein anderer
Kanal 22 mündet hinter dein Ventil 2o und wird durch einen zweiten mittleren Kanal
23 mit der Außenluft verbunden.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Bei Stillstand, d. h.
wenn der Flüssigkeitsdruck gleich Null ist, werden die Ringstücke Io durch die Federn
14. gegen die kegeligen Teile 9 angedrückt. und das Ganze bildet einen Block.
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In Betrieb und solange der Motor das Getriebe antreibt, welches aus
dein Antriebsrad i und dem Kranz 2 besteht, nimmt letzterer die Welle 3 infolge
der Rollen 6 des Freilaufrades mit und gleichfalls, jedoch nur in einem schwachen
Ausmaße infolge der unter Vermittlung der Federn 14. in Eingriff stehenden kegeligen
Teile 9 und Io. Bei diesem Betriebszustand ist die Feder 21 kräftig genug, so daß
der Druck der Flüssigkeit in dem Kanal i9 nicht ausreicht, um das Ventil 2o zu öffnen.
Die Federn 14 erleiden keine Gegenwirkung, und infolgedessen bleiben die kegeligen
Teile 9 und i o weiter in Eingriff, und die Gesamteinrichtung bildet einen Block
wie beint Stillstand.
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Wenn indessen die Welle 3 den Antrieb besorgt, d.h. wenn der Fall
eintritt, der nach dem Anfahren des Fahrzeuges der Mitnahme des Motors durch das
Fahrzeug entspricht, so bleibt die Wirkung der kegeligen Teile 9 und Io ausreichend,
um bei der rückläufigen Wirkung die Verbindung zwischen der Welle 3 und dem Kranz
2 zu gewährleisten. wodurch der Motor mitgenommen wird.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Mitnahme des Motors durch das Fahrzeug
nur einen sehr geringen Kraftaufwand erfordert und daß infolgedessen die erwähnten
kegeligen Teile nur einen geringen Anpreßdruck benötigen, um diese Mitnahme zu bewirken.
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Wenn unigekehrt der Motor das Fahrzeug mit seiner ganzen Kraft antreibt,
so sind die kegeligen Teile nicht in der Lage, die Kräfte auszuhalten,. und können
daher um einige Grade gegeneinander,-leiten, bis die Rollen 6 des Freilaufrades
die Nabe 5 und den Kranz 2 festklemmen.
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Da der Übergang zu den einzelnen Geschwindigkeiten bei einem Geschwindigkeitswechselgetriebe
mit hydraulischer Steuerung z. B. sich durch Druckänderung vollzieht, so entspricht
der höchste Druck der grölten Geschwindigkeit. Hieraus folgt, daß im Augenblick
der Inbetriebsetzung einer Zahnradeinrichtung, welche der Welle 3 eine größere Geschwindigkeit
erteilt als diejenige, welche durch die Getriebeteile i und :2 erhalten wird, der
Flüssigkeitsdruck stärker sein und genügend groß werden wird, um das Ventil 2o zu
öffnen, dessen Feder 21 zu diesem Zweck abgestimmt worden ist. Die Flüssigkeit «-irr]
so durch die Kanäle 19 und 17 bis in den Ringraum i8 gelangen und auf die Wänle
16 einen Druck ausüben, welcher auf die ke-eligen Teilstücke io übertragen wird.
Die letzteren werden sich unter Zusammendriicktin r der Federn 14 von den entsprechenden
Eingriffstücken 9 lösen und so ein normales Arbeiten des Freilaufrades ermöglichen.
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Man wird bemerken, daß das Ventil .2o bei derVerschiebung durch den
Flüssigkeitsdruck den Entleerungskanal 22 verschließt., tim ihn wieder von neuem
freizugeben, sobald der Druck unter den gewählten Wert sinkt und so die Entleerung
eines Teiles der in dein
Ringraum i8' enthaltenen Flüssigkeit 'unter
der Einwirkung des Druckes seitens der Feder 14 ermöglicht. ' Selbstverständlich
können die nach dem gewählten Beispiel vorgesehenen Biegehäute 16 durch ringförmige
Kolben von geeigneten Abmessungen ersetzt werden, ohne daß hierdurch die Erfindung
in ihrem Wesen irgendwie verändert wird. Desgleichen wird man beim Vorliegen eines
Geschwindigkeitswechselgetriebes unter - Verwendung von Magnetscheiben natürlich
die Biegehaut 16 durch einen geeigneten Elektromagneten ersetzen. In @ diesem Fall
kann die Arbeitsweise umgekehrt vor sich gehen, d. h. der Elektromagnet wird die
beiden zugehörigen kegeligen Teile aneinander andrücken, und die Feder wird dann
im Innern des kegeligen Teiles zo angeordnet, um den letzteren von dem zugehörigen
Kegelteil zu entfernen, sobald eine Stromunterbrechung eintritt.
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Die Verteilung der Steuerflüssigkeit ist von besonderer Eigenart und
bildet einen der Gegenstände der Erfindung. Diese Verteilung ist bei dem gewählten
Beispiel mit derjenigen der Flüssigkeit vereinigt, welche den Übergang der Geschwindigkeiten
steuert.
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Man erkennt aus der Fig. 3 z. B. ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
für drei Geschwindigkeiten, und zwar für eine mit unmittelbarer Einstellung. Jede
Geschwindigkeit verfügt über eine besondere, hier durch Scheiben dargestellte Kupplung:
24 für die erste Geschwindigkeit, 25 für die zweite und 26 für die dritte Geschwindigkeit
b,7--%v. für den direkten Gang.
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Ein einstellbares Freilaufrad 27, von der beschriebenen Bauart jedoch
mit Kegel auf einer Seite, ist auf dem Zahnkranz 28 des Getriebes für die erste
Geschwindigkeit angebracht. Ein zweites einstellbares Freilaufrad 29, das ebenfalls
mit einseitiger Kegeleinrichtung dargestellt ist, ist auf dem Kranz 30 vorgesehen,
welcher durch die sekundäre Welle gesteuert wird.
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Die Flüssigkeit wird beim Wechseln der Geschwindigkeit durch die Pumpe
31 geliefert, die hier als Zahnradpumpe dargestellt ist, welche die Flüssigkeit
in einen Druckausgleicher 32 bekannter. Bauart fördert.
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Von dem Druckausgleicher gelangt die Flüssigkeit zu der Einstellvorrichtung
bzw. Kupplung für die erste Geschwindigkeit durch die Leitung 33. Eine Abzweigung
34 ist an dieser Leitung vorgesehen, um die Flüssigkeit durch ein Ventil,35 mit
Feder und dem Rohr 36 bis zu dem Freilaufrad 27 für die erste Geschwindigkeit abzulenken.
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Von der Kupplung 24 für die erste Geschwindigkeit gelangt die Flüssigkeit
in die Kupplung für die zweite Geschwindigkeit bei 25 durch die Leitung 37, die
hier schematisch dargestellt ist, und dann schließlich zu der Kupplung 26- für die
dritte Geschwindigkeit durch die Leitung 38. In der Zuführungsleitung" für die dritte
Geschwindigkeit ist eine Abzweigung 39 vorgesehen, um die- Flüssigheit durch den
Kanal 40 zu dein einstellbaren Freilaufrad 29 zu befördern.
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Diese Einrichtung -arbeitet in folgender Weise: Bei der -ersten 'Geschwindigkeit
wird die Flüssigkeit durch den Druckausgleicher 32 auf niedrigem Druck gehalten,
und zwar selbsttätig oder von Hand, und speist nur die erste Geschwindigkeit. Die
Scheiben 25 und 26 sind frei. Das Ventil-35 ist geschlossen und setzt durch die
Ableitung 41 die Biegehaut bzw. Wand des Freilaufrades 27 mit der Außenluft in Verbindung.
Die beiden Freilaufräder 27 und 29 sind also festgeklemmt, und kein Druck sucht
die Feder 44 (vgl. Fig. z) zusammenzudrücken. Auf diese Weise arbeitet die
Maschine in erster Geschwindigkeit ohne Zutun der Freilaufräder wie bei einem Fahrzeug
mit gewöhnlichem Geschwindigkeitswechsel.
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Wenn der Flüssigkeitsdruck sich erhöht und den Betriebswert der zweiten
Geschwindigkeit erreicht, so öffnet sich das Ventil 35
und läßt die Flüssigkeit
unter Druck hindurch bis in das einstellbare Freilaufrad 27, wodurch dieses frei
gemacht wird, und zwar fastzur selben Zeit, wo die Flüssigkeit auf die Scheibe 25
einwirkt, wobei sie die Zahnräder 43 und 44 antreibt. Durch das Triebrad 45, welches
mit dem Kranz 3o des einstellbaren Freilaufrades 29 in Eingriff steht, wird die
Aufnahmewelle 46 mit der Vergrößerung der zweiten Geschwindigkeit mitgenommen. Nur
die Kupplungsscheibe 26 bleibt frei; sie dreht sich mit der Geschwindigkeit der
Welle 46. Die erste Geschwindigkeitsstufe arbeitet mit freiem Rad. Die zweite Geschwindigkeit
wird in den beiden Betriebsrichtungen eingestellt, und zwar durch die Festklemmung
des Freilaufrades 29.
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Wenn der- Druck den Wert für die dritte Geschwindigkeit erreicht,
so gelangt die Flüssigkeit durch die Leitung 38 einerseits in die Kupplung für die
dritte Geschwindigkeit, wo sie die Scheibe 26 mit dem Motor kuppelt, und anderseits
durch die Leitungen 39 und 4o in das Freilaufrad 29, welches sie von dem Eingriff
ihrer kleinen Kupplungseinrichtung befreit. Die Welle 46 wird nun also unmittelbar
von dem Motor angetrieben.
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Der normale Betrieb der Räder 27 und 29 bleibt gesichert, solange
der Flüssigkeitsdruck den Wert für den Flüssigkeitsdruck bewahrt, welcher der dritten
Geschwindigkeit entspricht. .