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Schalteinrichtung für Zahnradwechselgetriebe, insbesondere Fahrtwendegetriebe
Die Erfindung betrifft eine für Zahnradwechselgetriebe, insbesondere fürFahrtwendegetriebe
geeignete Schalteinrichtung mit selbsttätiger Sperrung des Schaltgliedes in den
beiden etwa für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt dienenden Endstellungen.
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Die bisher bekannten Ausführungen derartiger Wendegetriebe hatten
meistens für die Wendeklaue drei Stellungen, und zwar eine für Vorwärtsfahrt, eine
für Rückwärtsfahrt und eine Mittelstellung für den Stillstand. Neben der Unsicherheit
bei diesen drei sehr nahe zusammenliegenden Schaltstellungen besteht bei diesen
Ausführungen ein Nachteil besonders darin, daß bei Stillstand des Fahrzeugs und
Mittelstellung der Wendeklaue beispielsweise die Sekundärräder eines vorgeschalteten
Flüssigkeitswechselgetriebes anfangen sich zu drehen und daß dann das Einschalten
der einen oder andern, Fahrtrichtung mit Schwierigkeiten verbunden ist.
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Es sind auch Schalteinrichtungen bekanntgeworden, bei welchen die
Nachteile obiger Ausführungen zum Teil dadurch beseitigt sind, daß die Schalteinrichtung
nur zwei durch Druckkolben geschaltete Stellungen derWendeklaue
hat,
und zwar eine für Vorwärtsfahrt und eine für Rückwärtsfahrt, wobei die Wendeklaue
in beiden Endstellungen durch Festhaltevorrichtungen verriegelt wird. Hierbei sind
zur Betätigung der Festhaltevorrichtungen zwei hydraulisch gesteuerte Druckkolben
angeordnet, so daß bei dieser Schalteinrichtung insgesamt vier Druckkolben erforderlich
sind: zwei zum Schalten der Wendeklaue und zwei zum Festhalten derselben.
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Bei diesen Ausführungen konnte jedoch die Sperreinrichtung häufig
den von der Wendeklaue ausgeübten Kräften nicht standhalten, und außerdem war die
Sicherung der Wendeklaue in den Schaltstellungen nicht immer zuverlässig. Die größeren
Beanspruchungen, denen beispielsweise bei Schienenfahrzeugen, besonders bei schnellfahrenden,
das Getriebe und die Schalteinrichtung durch die Schienenstöße ausgesetzt sind,
verlangen eine besonders zuverlässige Durchbildung der Schalteinrichtung und deren
Sperrung.
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Zur Sperrung der Schaltkupplungen eines Vielgangschaltgetriebes fürMotorlokomotiven
in den Endstellungen ist es bereits vorgeschlagen worden, in den Weg zwischen einem
von Hand betätigten Steuerrad und dem die Schaltkupplungen betätigenden Schalthebel
ein axial verschiebbares Kurvenstück einzuschalten, das zur Verriegelung des Gestänges
der Getriebekupplungen mit kreisbogenförmigen Kurvenbahnen versehen ist, an denen
die eine Kurbel einer durch Steuerrad und Kette bedienten Doppelkurbel nach Ausführung
des Schalthubes ohne weitere Verschiebung des Kurvenstückes entlang gleitet und
dabei selbsttätig das Gestänge der Getriebekupplung verriegelt. Diese bekannte Ausführung,
bei der die Sperrflächen in einem besonderen, axial verschiebbaren Bauteil angeordnet
sind, ist jedoch nur für kleinere Leistungen geeignet, da sich die konstruktive
Durchbildung für größere Leistungen nicht mehr beherrschen läßt. Außerdem beansprucht
diese Ausführung einen verhältnismäßig großen Raum.
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Die Erfindung macht von der zuletzt erwähnten Sperrung durch Anordnung
kreisbogenförmig gekrümmter Sperrflächen, die mit einem im Krümmungsmittelpunkt
der Sperrflächen gelagerten Steuerhebel zusammenarbeiten, Gebrauch und besteht darin,
daß das die Sperrflächen enthaltende Kurvenstück an einem zum Steuerhebel gegenläufigen
Schwinghebel angeordnet ist.
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Eine besonders zweckmäßige Bauform ergibt sich dadurch, daß der zum
Verschieben der Schaltmuffe dienende Schalthebel als der die Sperrflächen tragende
Schwinghebel verwendet wird, derart, daß der gegenläufige, willkürlich zu betätigende
Steuerhebel in einen am freien Ende des Schalthebels ausgesparten, die Sperrflächen
bildenden Ausschnitt derart eingreift, daß der Schalthebel in beiden Endstellungen
durch den Steuerhebel gesperrt ist.
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Die Sperrflächen werden, wie erwähnt, in an sich bekannter Weise durch
Kreisbogen gebildet, die in der jeweils zugehörigen Schaltstellung um die Drehachse
des Steuerhebels geschlagen werden. Eine zwischen den beiden, durch diese Kreisbogen
gebildeten Seiten des Ausschnittes befindliche Erweiterung dient zur Aufnahme des
Zapfens am Steuerhebel in der Mittelstellung und dazu, ein Durchschwenken des in
seiner Länge unveränderlichen Steuerhebels von der einen zur anderen Endstellung
zu ermöglichen. Außerdem kann der Ausschnitt in an sich bekannter Weise noch derart
ausgebildet «erden, daß er noch die Anschläge zur Mitnahme des Schalthebels durch
den Steuerhebel in beiden Richtungen und auch noch anschließend an die Sperrflächen
die Anschläge für die Endstellungen des Steuerhebels enthält.
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Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung gewährleistet eine unbedingt
zuverlässige Sicherung der Schaltmuffe in den Endstellungen; denn es ist ganz unmöglich,
daß die Schalteinrichtung durch irgendwelche von der Schaltmuffe auf das Schaltgestänge
ausgeübten Kräfte umgeschaltet wird. Solange der Zapfen des Steuerhebels an einer
der beiden im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie des Steuerhebels liegenden
Seiten des herzförmigenAusschnittes anliegt, wäre es zur Umschaltung erforderlich,
daß sich wenigstens einer der beiden Hebel in seiner Länge veränderte, was natürlich
nicht möglich ist. Eine Umschaltung kann also nur vom Steuerhebel aus eingeleitet
werden. Nur wenn der Steuerhebel aus seiner Endstellung herausgeschwenktwird, kann
sich der Schalthebel drehen und damit die Muffe verschieben. Nach dem Vorschlag
der Erfindung läßt sich diese an sich bekannte Sperrung in besonders zuverlässiger
Weise und mit einer sehr gedrängten Baufortn der Schalteinrichtung erreichen. Durch
die Anordnung der Sperrflächen in einem zum Steuerhebel gegenläufigen Schwinghebel
kann der Ausschlag des Steuerhebels in mäßigen Grenzen gehalten werden, wodurch
sich außerdem ein kleiner Ausschlag des Schalthebels und damit eine gedrängte Form
des 1N"'echselgetriel>es selbst und bei hydraulischer Betätigung ein kleiner Servomotorhub
für die Verstellung des Steuerhebels ergibt. Durch die Vermeidung eines axial verschiebbaren
Kurvenstückes wird außerdem eine äußerst günstige Übertragung der Sperrkräfte auf
die Lager erreicht, ohne daß hierbei irgendwelche Kippmomente auftreten könnten.
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Um bei einer Betätigung des Steuerhebels durch hydraulisch bewegte
Kolben auch bei Ausfallen des Steuerdruckes den Steuerhebel
in seiner
jeweiligen Stellung zu sichern, wird der Steuerhebel mittels einer an einem seiner
Enden befestigten Feder gegen den Schalthebel oder dessen Drehachse oder gegen einen
andern Festpunkt abgestützt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird der in den Ausschnitt des
Schalthebels eingreifende Zapfen in seinem Halbmesser gleich der Abstandsänderung
des Zapfens von der Schalthebeldrehachse während der Schaltbewegung, also gleich
der hierbei eintretenden Änderung der wirksamen Länge des Schalthebels gemacht und
außerdem die Aussparung zwischen den Sperrflächen halbkreisförmig mit einem dem
Zapfenhalbmesser entsprechenden Halbmesser ausgebildet. Diese Ausführung ergibt
bei größtmöglicher Ausführung des stark beanspruchten Zapfens den kleinstmöglichen
Schaltwinkel.
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In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Die Abbildung
zeigt die Gesamtanordnung eines Fahrtwendegetriebes und der Schalteinrichtung mit
Selbstsperrung.
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Das Fahrtwendegetriebe besteht aus dem Antriebskegelrad io, aus den
beiden lose auf der anzutreibenden Welle i i sitzenden Kegelrädern 12 und 13 und
einer zwischen diesen beiden Kegelrädern auf der anzutreibenden Achse gleitend,
aber gegen Verdrehung gesichert, angeordneten Schaltmuffe 14. Das Kegelrad io wird
von einem in der Abbildung nicht dargestellten Motor angetrieben. Die Schaltmuffe
greift je nach ihrer Stellung mit ihren Zähnen 15 oder 16 in das Kegelrad 12 oder
13 ein und treibt so die Treibachse in der einen oder andern Richtung an. Zum Umschalten
der Schaltmuffe von der einen Stellung zur andern dient ein auf der.Achse 17 gelagerter
Schalthebel 18, der durch einen Steuerhebel i9 geschwenkt wird. Der Steuerhebel
i9 ist auf derAchse2og;lagert. AnseinemäußerenEnde greifen die Kolbenstangen 2 i
und 22 von D ruckkoilben 23 und 24 an. Der Steuerhebel i9 greift mit einem Zapfen
25 in; einen herzförmigen Ausschnitt 26 des Schalthebels i8 derart ein, daß er in
der einen Endstellung in der linken Ecke 44 und in .der andern Endstellung in der
rechten Ecke 45 dieses Ausschnittes liegt. Die beiden als Sperrflächen dienenden
Seiten 27 und 28 des Ausschnittes, auf denen der Zapfen 25 beim Durchschwenken von
der einen zur andern Stellung gleitet, sind, bei Endlagenstellung des Schalthebels,
durch Kreisbogen um die Drechachse des Steuerhebels mit dem Radius R gebildet, der
gleich ist dem Abstand der Mittellinie des Zapfens 25 von der Mittellinie der Drehachse
2o des Stenerhebel's i9 plus dem halben Durchmesser des Zapfens 25. Zwischen den
beiden Sperrflächen ist eine halbkreisförmige Aussparung 43 vorgesehen, die mit
ihren Seiten oder Anschlägen 41 und 42 die Mitnahmeflächen für den Schalthebel durch
den Steuerhebel bilden.
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Das untere Ende des Steuerhebels i9 ist mittels einer in einer Hülse
geführten Feder 29 gegen die Drehachse 17 des Schalthebels 18 abgestützt. Die Feder
kann sich auch gegen eine andere Stelle des Schalthebels oder gegen einen auf der
Mittellinie der gesamten Schaltvorrichtung gelegenen Festpunkt abstützen.
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Die von den Druckkolben über den Steuerhebel auf den Schalthebel ausgeübte
Kraft soll nur zum Verschieben der Schaltmuffe dienen, und es soll verhindert werden,
daß ,hierdurch eine Kraft auf die Zahnräder 12 und 13 ausgeübt wird. Zu diesem Zweck
ist der Ausschlag des Schalthebels durch feste Anschläge zu begrenzen. Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel greift in einen Schlitz 3o des Schalthebels 18 ein Stift 31
ein, der mit dem Gehäuse fest verbunden ist und in beiden Endstellungen einen Anschlag
für den Steuerhebel bildet.
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Um auch bei Versagen der hydraulischen Steuerung die Schalteinrichtung
betätigen zu können, ist in der Zeichnung noch eine durch einen Handhebel
33 betätigte Handschalteinrichtung 32 mit Sperrung der Schaltstellungen und
einer Mittelstellung durch Sperrbolzen angegeben.