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Getriebe für Elektrofahrzeuge Die Erfindung bezieht sich. auf ein
Getriebe für Elektrofahrzeuge, das zwei Gangstufen und eine Freilaufeinrichtung
aufweist, um bei eingeschaltetem Motor die Gangstufe -ohne Unterbrechung der Zugkraft
wechseln zu können. Derartige Getriebe werden hauptsächlich für Straßenfahrzeuge
benutzt. Ursprünglich war es üblich, die Fahrgeschwindigkeit der Elektrofahrzeuge
durch eine rein elektrische Regelung des Motors vorzunehmen, also beispielsweise
durch Polumschaltung oder Feldschwächung. Es hat sich aber gezeigt, daß beim .Anfahren
und bei Steigungen die Stromaufnahme bedenklich hohe Werte annimmt, die zwar für
den Motor nicht schädlich zu sein brauchen, aber bei Motorspeisung aus einer Sammleranlage
diesem Sammler sehr schädlich ist oder bei Oberleitungsfahrzeugen Spannungsschwankungen
im Netz hervorruft und damit andere Fahrzeuge unerwünscht beeinflußt. Aus diesen
Gründen hat sich die Einschaltung eines Getriebes mit zwei Gangstufen als zweckmäßig
erwiesen.
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Um die Bedienung dieser Getriebe möglichst einfach zu gestalten, ergibt
sich von selbst der Wunsch; den Gangwechsel ohne Unterbrechung der Zugkraft und
bei eingeschaltetem Motor durchführen zu können. Hierfür wurden Getriebe mit zwei
ständig im Eingriff befindlichen Zahnradpaaren vorgeschlagen, bei denen das Zahnradpaar
für den langsamen Gang einen Freilauf und das andere Zahnradpaar eine schaltbare
Reibungskupplung aufweist. In den meisten Fällen bleibt der schnelle
Gang
eingeschaltet, lediglich beim Befahren von Steigungen oder beim Anfahren mit besonderer
Belastung kann die zu diesem Gang gehörige Kupplung gelöst «erden, wobei die Kraftübertragung
vom Langsamgang infolge der Freilaufeinrichtung ohne Unterbrechung übernommen wird.
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Diese an sich einfache Anordnung führt jedoch zu Schwierigkeiten,
deren Beseitigung die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. Die Hauptschwierigkeit
besteht darin, daß eine Rückwärtsfahrt nicht einfach durch Umkehren der Motordrehrichtung,
sondern nur durch Einbau eines besonderen Umkehrgetriebes ermöglicht werden kann.
Wenn man lediglich die Motordrehrichtung umkehren würde, kann die Motorleistung
bei ausgekuppeltem Schnellgang nicht auf die Triebräder übertragen werden, weil
die Freilaufeinrichtung sich in diesem Fall einfach öffnet; bei Einschaltung des
zweiten Ganges ergibt sich ebenfalls kein Antrieb, weil dann der Freilauf von rückwärts
her sich schließt, beide Gangstufen also gleichzeitig in Wirksamkeit kommen und
sich gegenseitig blockieren.
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Dementsprechend besteht die Hauptaufgabe der Erfindung darin, eine
Getriebeanordnung der geschilderten Art zu schaffen, bei der ein Wechsel in der
Fahrtrichtung durch Umkehr der hlotordrehrichtung herbeiführbar ist und außerdem
wenigstens bei der Vorwärtsfahrt der Gangwechsel ohne Kraftunterbrechung mit der
geschilderten Freilaufanordnung in einfacher Weise durchführbar ist. Ein weiterer
Zweck der Erfindung liegt darin, möglichst auch bei Rückwärtsfahrt beide Gangstufen
benutzen zu können.
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.Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Verwendung
einer blockierbaren oder ausschaltbaren Freilaufeinrichtung und einer Schalteinrichtung
für diese Sondereinrichtung am Freilauf, die beim Umschalten der Motordrehrichtung
in Tätigkeit tritt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
Zeichnung, die völlig schematisch verschiedene Ausführungsformen des angegebenen
Grundgedankens zeigt.
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Abb. i zeigt eine besonders einfache Grundform des Erfindungsgegenstands.
Die Motorwelle in. ist mit der angetriebenen Welle a
durch die beiden Zahnradpaare
1, -a und 3, 4 verbunden. Die Räder i und 4 sind fest auf ihren Wellen angeordnet
und die Räder 2 und 3 lose drehbar, wobei das Rad :2 durch die Freilaufkupplung
f und das Zahnrad 3 durch die Reibungskupplung k mit ihrer Welle verbindbar sind.
Zur Bedienung der Kupplung k dient ein Stellhebel k'; der mit der Welle a umlaufende,
schiebemuffenartige Teil s der Freilaufkupplung f kann in seiner Stellung durch
den Hebel la beeinflußt «-erden, der mit dem Umschalter tr zur Drehrichtungsumkehr
des Elektromotors mechanisch durch ein Gestänge verbunden ist. Ist dieser Umschalter
u auf Vorwärtsgang eingestellt (gezeichnete Lage l'), so ist der Hebel la
von der Freilaufeinrichtung abgehoben: bei Umstellung auf Rückwärtsfahrt (gestrichelte
Lage R) legt sich dagegen der Hebel lt so an die Schiebemuffe s, daß sich der Freilauf
nicht öffnen kann. Der Hebel lt stellt also schematisch eine Blockiervorrichtung
dar.
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Die Wirkungsweise der Gesamteinrichtung ist folgende: Bei der bei
der Vorwärtsfahrt gegebenen, durch einen Pfeil an der Welle m dargestellten Drehrichtung
sind beide Gangstufen in der üblichen Weise benutzbar; bei Rückwärtsfahrt wird der
Freilauf f selbsttätig blockiert; die Rückwärtsfahrt ist also bei der niedrigen
Gangstufe möglich, denn der Freilauf kann sich jetzt nicht öffnen. Ein Einschalten
der zweiten Gangstufe darf allerdings nicht erfolgen. Es kann also zur Vermeidung
von Fehlschaltungen noch eine Blockierung zwischen dem Umschalter is und dem Kupplungsschalthebel
k' vorgesehen werden. Jedenfalls ermöglicht die Einrichtung im Sinne der Hauptaufgabe
der Erfindung eine Rückwärtsfahrt mit Rückwärtslauf des Motors.
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Abb. 2 zeigt eine Abwandlung des Beispiels nach Abb. i. Dargestellt
ist lediglich die Welle a mit dem Rade 2 und die mit der Freilaufeinrichtung zusammenwirkenden
Teile; alle anderen Einrichtungen bleiben unverändert, wie in Abb: i dargestellt.
Der Hebel lt wirkt in diesem Fall nicht als Blockiervorrichtung, sondern als Ausschaltvorrichtung.
Bei @`orwärtsfahrt läßt er die Freilaufeinrichtung völlig unbeeinflußt, bei Rückwärtsfahrt
löst er dagegen die Verbindung zwischen dem Zahnrad 2 und der Welle a vollständig.
Die Rückwärtsfahrt kann also bei dieser Ausführungsform nur mit der zweiten Gangstufe
durch Einschalten der Kupplung k mit Hilfe des Hebels k' durchgeführt
werden.
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Eine gewisse Unvollkommenheit der beiden bisher besprochenen Ausführungsformen
liegt noch darin, daß bei Rückwärtsfahrt lediglich eine der beiden Gangstufen benutzt
werden kann. Dieser Nachteil läßt sich aber nach der Erfindung in einer ganz einfachen
Weise dadurch beheben, daß die bisher geschilderte Freilaufkupplung durch eine zweite
Kupplung zwischen denselben Teilen mit umgekehrtem Freilaufsinn ergänzt wird, wobei
beide Kupplungen eine gemeinsame, von der Motordrehrichtung abhängige Schalteinrichtung
aufweisen.
Ein Beispiel für diese Art der Ausführung ist in Abb.3
schematisch dargestellt. Die Bezeichnung der Teile ist im allgemeinen die gleiche
wie bei den bisher beschriebenen Abbildungen. Der Freilauf f ist durch den Hebel
h in der Weise ausschaltbar, wie Abb. 2 zeigt. Zugesetzt ist lediglich eine zweite
Freilaufverbindung f' zwischen dem Zahnrad 2 und der Welle a, die im umgekehrten
Drehsinn; wie die Kupplung f wirksam ist. Der zugehörige Schalthebel h' ist mit
dem Umschalter u ebenfalls verbunden, und zwar in der Weise, daß beim Vorwärtsgang
der Freilauf f', beim Rückwärtsgang dagegen der Freilauf f völlig gelöst ist. Bei
jeder Fahrtrichtung bleibt also eine Freilaufeinrichtung eingeschaltet, und dementsprechend
sind auch bei Rückwärtsfahrt beide Gangstufen in genau der gleichen Weise benutzbar
und mit gleichen Schaltern bedienbar wie bei Vorwärtsfahrt.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist die zeichnerische Darstellung lediglich
als Schema aufzufassen, es sind also die angewendeten Mittel so dargestellt, daß
ihre Wirkungsweise leicht erkennbar ist. In praktischem Betriebe werden selbstverständlich
andere Einrichtungen gleicher Wirkung verwendet werden; da es sich bei allen Einzelheiten
um völlig bekannte Maschinenelemente handelt, bestehen für die Auswahl der geeigneten
Mittel für den Fachmann keine Schwierigkeiten. Zu bemerken ist lediglich, daß es
durchaus nicht unbedingt erforderlich ist, die Schalteinrichtung zum Blockieren
oder Lösen der Freilaufeinrichtung, die beim Umschalten der Motordrehrichtung in
Tätigkeit treten soll, auf mechanischem Wege mit dem Umschalter des Elektromotors
zu verbinden. Der gleiche Zweck kann selbstverständlich auch erreicht werden, indem
die zur Beeinflussung des Freilaufs dienenden Schalter durch eine Einrichtung betätigt
werden, die in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Antriebswelle bzw. vom Kraftfluß
in dieser Welle steht. Diese Ausführungsformen, haben den besonderen Vorteil, daß
damit eine Benutzung des Motors als Bremse sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei
Rückwärtsfahrt sich ermöglichen läßt. Auch aus räumlichen Gründen kann es erwünscht
sein, eine mechanische Verbindung zwischen dem Motorumschalter u und clen Hebeln
des Getriebes fortfallen zu lassen.
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In Abb. q. ist eine Vorrichtung angedeutet, die auf elektrischem Wege
eine Umschalturig an den Freiläufen in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Motorwelle
m bewirkt. Es handelt sich hier um einen sog. Schleppschalter, dessen Wirkungsweise
dadurch angedeutet ist, daß die Welle m einen Bund b trägt, um den ein Ring r so
herumgelegt ist, daß er durch leichte Reibung im jeweiligen Drehsinn mitgenommen
wird, bis die mit ihm verbundene Nase n an einem der Kontakte e'
oder
e" anliegt. Je nach der Drehrichtung erhält auf diese Weise entweder die Magnetwicklung
m' oder die Magnetwicklung m"
Strom und schaltet auf diese Weise die Hebel
h und h' aus einer Endlage in die andere, wobei die Wirkungsweise dieser
Hebel der Abb. 3 entspricht.