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Kraftschlüssiges Mehrganggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmtes kraftschlüssiges
Mehrganggetriebe mit ständig im Eingriff laufenden Übersetzungszahnrädern, die lose
auf ihren Wellen sitzen und für die einzelnen Gänge über Lamellenkupplungen mit
diesen verbunden werden. .
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Bei einem derartigen Getriebe laufen auch die jeweils nicht für die
Kraftübertragung geschalteten Räder ständig leer mit, und zwar mit einer gegenüber
ihren Wellen verschiedenen Drehzahl, da sie rückwärts von der Abtriebswelle aus
angetrieben werden. Die ausgerückten Kupplungen schleifen daher ständig mit ihren
Lamellen aufeinander, was auch bei geringster Reibung leicht zu einer übermäßigen
Erwärmung und zu einer unerwünschten Abnutzung der Kupplungen führen kann. Besonders
ungünstig liegen in dieser Beziehung die Verhältnisse bei den Kupplungen für den
ersten Gang und den. Rückwärtsgang, da diese Gänge die größte Übersetzung ins Langsame
aufweisen und infolgedessen die zugehörigen Zahnräder bei dem in umgekehrter Richtung
erfolgenden Leerantrieb durch die Abtriebswelle die höchsten Drehzahlen erreichen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei einem
Getriebe der behandelten Art eine größtmögliche Schonung der Kupplungslamellen und
damit eine entsprechend hohe Lebensdauer der Kupplungen zu erzielen.
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Zu diesem Zweck besteht die Erfindung darin, daß die Lamellenkupplungen
des ersten und Rückwärtsganges
durch eine Klauenkupplung od. dgl.
vom rückwärtigen Antrieb des Schnellganges trennbar ist.
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Das erfindungsgemäße Abschalten der Lamellenkupplung des ersten Ganges
und des Rückwärtsganges durch die Klauenkupplung erfolgt zweckmäßig durch den Gangschalter,
der zu diesem Zweck so ausgebildet wird, daß er die Klauenkupplung in der Nullage
(Mittelstellung) hält, wenn die Steuerscheibe des Gangschalters auf Null oder auf
Gang II, III und IV verstellt wird, dagegen die Klauenkupplung zwangsläufig einrückt,
wenn die Steuerscheibe auf den ersten oder Rückwärtsgang eingestellt wird.
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Zur Lösung der Erfindungsaufgabe empfiehlt es sich ferner, die Lamellen
der jeweils leer laufenden Kupplungen ständig zu schmieren. Hierzu wird zweckmäßig
das Überlauföl einer Zahnradpumpe od. dgl. verwendet, welches den zur Betätigung
der Kupplungen erforderlichen hydraulischen Druck erzeugt. Der hydraulische Druck
wird in diesem Fall durch ein entsprechend angeordnetes Überdruckventil eingestellt,
während erfindungsgemäß das beim Überschreiten dieses Druckes durch das Überdruckventil
hindurchtretende Öl im druckentlasteten Zustand der Rotationsachse der Kupplungen
zentral oder am Umfang der nach außen abgeschlossenen Kupplungswellen zwangsläufig
zugeleitet wird.
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Es ist bekannt, bei Lamellenkupplungen oder Bremsen die bei der Betätigung
auftretende Wärme durch ein Kühlmittel zu verteilen bzw. abzuführen, das durch die
Zentrifugalkraftwirkung oder mittels einer besonderen Pumpe durch das Lamellenpaket
hindurchgetrieben wird. Auch ist es bekannt, bei vertikal gelagerten. Lamellenkupplungen
während des Leerlaufes Drucköl durch die Lamellen hindurchzupressen, um das Aufeinanderlagern
der Lamellenscheiben im ausgerückten Zustand zu vermeiden. In beiden Fällen wird
jedoch nicht das Überlauföl einer Zahnradpumpe den leer laufenden Lamellen druckentlastet
zugeführt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der
Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es
zeigt Abb. I einen Längsschnitt durch das Getriebe nach der Erfindung in der Mittelebene,
Abb. 2 eine Draufsicht nach der horizontalen Teilfuge dieses Getriebes, wobei der
obere Teil desselben abgenommen gedacht ist, Abb. 3 einen Querschnitt durch das
Getriebe mit radialer Ölzuführung, Abb. 4 einen Horizontalschnitt durch die als
Einheit ausgebildete Ölpumpe, Abb. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Schmierölzuleitung,
wobei die Zuführung durch das freie Ende einer Zentralbohrung erfolgt, Abb. 6 eine
Sperrklaue für die Kupplung des ersten Ganges zum Anlassen des Motors durch Anschieben
des Fahrzeuges, Abb. 7 den Gangschalter mit der Schaltungsanordnung der Steuerscheibe.
Das Getriebe weist, wie insbesondere Abb. 3 erkennen läßt, außer der Antriebswelle
I und der Abtriebswelle 2 zwei Vorgelegewellen 3 und 4 auf, die zu beiden Seiten
der erstgenannten Wellen angeordnet sind. Mit der Welle I ist ein Antriebszahnrad
5 fest verbunden, welches in dauernder Antriebsverbindung steht mit unter sich gleich
großen Zahnrädern 6 und 7, die auf den Vorgelegewellen 3 und 4 verkeilt sind, so
daß bei laufender Antriebswelle die Vorgelegewellen 3 und 4 mit einer durch das
Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 5 und 6 bzw. 7 gegebenen Drehzahl ständig mitlaufen.
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Auf der Vorgelegewelle 3 sitzen lose drehbar die Zahnräder 8 und 9
für den ersten und vierten Gang und auf der Welle 4 entsprechend die Zahnräder Io
und I I für den zweiten und dritten Gang (vgl. Abb. 2). Die Zahnräder 8 bis II können
über entsprechend der Gangzahl mit I bis IV bezeichnete Lamellenkupplungen mit der
zugehörigen Vorgelegewelle 3 bzw. 4 verbunden werden. Zu diesem Zweck ist, wie die
in Abb. 2 geschnitten dargestellte Kupplung II zeigt, das Zahnrad (in diesem Fall
Io) nicht drehbar mit dem die Außenlamellen tragenden Kupplungsgehäuse 12 verbunden,
während die Welle selbst (in diesem Fall 4) die Innenlamellen trägt. Das Einrücken
der Kupplung erfolgt durch hydraulische Betätigung des Druckringes 13, der auf die
bei 14 schematisch dargestellten Lamellen entgegen dem Druck der Feder 15 einwirkt.
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Die Zahnräder 8 bis II kämmen mit entsprechenden Gegenzahnrädern 16
(Gang I), 17 (Gang II), 18 (Gang III) und I9 (Gang IV) auf der Abtriebswelle, so
daß durch Einrücken der entsprechenden Kupplung I bis IV jeweils der gewünschte
Gang geschaltet werden kann. Der Antrieb für den Rückwärtsgang erfolgt über das
Zahnrad 8 des ersten Ganges und von dort über die auf einer weiteren Welle sitzenden
Umkehrräder 2o und 21 auf das Zahnrad 22 der Abtriebswelle 2.
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Während die Zahnräder 17 bis I9 fest mit der Abtriebswelle 2 verkeilt
sind, sitzen die Räder 16 und 22 für den ersten Gang und den Rückwärtsgang lose
drehbar auf einer mit der Abtriebswelle verkeilten Hülse 23, die auf ihrem äußeren
Umfang Kupplungszähne oder -klauen 24 trägt. Auf der Hülse 23 gleitet eine mit Innenzähnen
oder Klauen ausgebildete Verschiebemuffe 25, die über entsprechende Gegenverzahnungen
oder Klauen 26 der Zahnräder 16 und 22 geschoben werden kann, um diese Zahnräder
mit der Abtriebs-,velle 2 zu kuppeln. Die Funktion dieser Klauen- oder Zahnkupplungen
ist weiter unten beschrieben.
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In jeder der Vorgelegewellen 3 und 4 ist eine zentrale Bohrung 27
bzw. 28 vorgesehen, die, wie der untere rechte Teil der Abb.2 erkennen läßt, frei
in den Innenraum der betreffenden. Kupplung mündet, so daß das Schmiermittel unter
Einwirkung der Fliehkraft zwischen den Lamellen 14 hindurch nach außen fließen kann.
Zur Zuführung des Schmiermittels in die Bohrungen 27 und 28 dienen gemäß Abb. 2
und 3 die die Wellen 3 und 4 umfassenden Muffen 29, 3o, durch die das Schmiermittel
über
entsprechend radiale Verbindungskanäle den zentralen Bohrungen 27,28 zufließt, oder
gemäß Abb. 5 eine axial in die zentrale Bohrung der entsprechenden Welle einmündende
Zuführungsleitung 31.
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Bei der Ausführungsform der Abb. 2 und 3 dient zur Schmierung der
Kupplungslamellen das Überlauföl einer Zahnradpumpe 32, die außen an das Getriebegehäuse
angeschraubt ist und über einen Kanal 33 mit dem Steuerschieber 34 eines weiter
unten beschriebenen Gangschalters 35 in Verbindung steht. Der Steuerschieber führt
das Drucköl über die dargestellten Bohrungen der Kupplung des jeweils geschalteten
Ganges zu. Von dem Kanal 33 zweigt ein weiterer Kanal 36 zu einem Überdruckventil
37 ab, welches, sobald der Druck des Öls den Druck der Feder 38 übersteigt, den
Durchtritt zu den Muffen 29, 30 und damit über die zentralen Bohrungen 27, 28 zum
Inneren der Lamellenkupplungen freigibt.
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Die Ausbildung der Zahnradpumpe 32 als in sich geschlossene bauliche
Einheit ermöglicht gleichzeitig mit den gesonderten Verbindungskanälen 33 zum Überdruckventil
37 und dem Gangschalter 35 eine Auswechselung dieser Teile ohne Ausbau des Getriebes.
Der Gangschalter 35 weist einen drehbaren Teil 39 mit einer Führungskulisse 4o auf
(Abb. 7), der in den Schaltstellungen Null bis IV und R mit Hilfe der dargestellten
Rasten festgelegt werden kann. In die Kulissen 4o greift der Führungsstift 41 eines
Kulissenhebels 42 ein der nicht drehbar auf einer Welle 43 gelagert ist. Die Welle
43 trägt an ihrem anderen Ende eine Kurbel 44, deren Zapfen 45 in eine Verschiebegabel
46 eingreift, welche auf einer Welle 47 längs beweglich geführt ist. Das gabelförmige
Ende des Hebels 46 umfaßt die weiter oben beschriebene Kupplungsmuffe 25, die durch
Verschieben aus der in Abb. I dargestellten mittleren Lage nach rechts das Zahnrad
16 des ersten Ganges und durch Verschieben nach links das Zahnrad 22 des Rückwärtsganges
mit der Abtriebswelle 2 kuppelt.
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Bei der Schaltung der Gänge wird der Teil 39 des Gangschalters 35
um seine Achse gedreht. Die Kulissenführung 4o bewirkt dabei ein Verschwenken des
Kulissenhebels 42, wodurch die Welle 43 gedreht wird, die ihrerseits über die Hebel
44, 45 und die Schaltgabel 46 die Kupplungsmuffe 25 verschiebt.
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Die Ausbildung der Kulissenführung 4o ist so gewählt, daß bei den
Stellungen Null, II, III und IV des Gangschalters 35 die Kupplungsmuffe 25 die mittlere,
also unwirksame Stellung einnimmt, während sie bei der Stellung I (Gang I) nach
rechts verschoben wird und bei der Stellung R (Rückwärtsgang) nach links. Hierdurch
wird erreicht, daß nur für den ersten Gang und für den Rückwärtsgang die Zahnräder
16 und 22 mit der Abtriebswelle 2 gekuppelt sind, so daß bei allen anderen Gängen
und beim Leerlauf die Drehung der Abtriebswelle sich nicht rückläufig auf das Antriebszahnrad
22 überträgt und somit die Lamellenkupplung I entlastet ist. Dies ist, wie eingangs
erwähnt, für ein Getriebe der behandelten Art von größter Bedeutung, weil, wenn
z. B. die Abtriebswelle im IV. Gang angetrieben wird, das Zahnrad 22 für den ersten
und Rückwärtsgang, wenn die Verbindung zur Abtriebswelle nicht durch die Klauenkupplung
25, 26 unterbrochen wäre infolge des rückwärtigen Antriebes durch die Abtriebswelle
eine übermäßig hohe Drehzahl erreichen würde, was eine entsprechende ungünstige
Auswirkung auf die Lamellenkupplung I hätte.
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Die bekannten Getriebe der behandelten Art leiden unter dem Mangel,
daß bei stillstehendem Motor oder bei einem Versagen des hydraulischen Systems jede
Verbindung zwischen der Antriebs-und Abtriebswelle unterbrochen ist, weil sämtliche
Kupplungen infolge des fehlenden Öldrucks gelöst sind. Dieser Grund steht im allgemeinen
der Anwendung derartiger Getriebe auf Kraftfahrzeuge entgegen, da bei diesen u.
a. verlangt werden muß, daß der Motor auch durch Anschieben des Fahrzeuges in Gang
gesetzt werden kann, so wie daß die hydraulische Antriebsverbindung im Notfall jederzeit,
z. B. bei der Bergabfahrt, überbrückbar ist.
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Bei dem Getriebe nach der Erfindung wird diese Forderung dadurch erfüllt,
daß die Lamellenkupplung des ersten Ganges durch eine Schiebeklaue blockiert werden
kann. Zu diesem Zweck ist auf einer Verzahnung der Nabe des Zahnrades 6 eine Schiebeklaue
48 geführt, die durch Längsverschiebung mit einer Schrägverzahnung 49 des Antriebszahnrades
8 für den ersten Gang und den Rückwärtsgang in Eingriff gebracht werden kann, so
daß eine mechanische Verbindung zwischen dem von der Antriebswelle I über das Antriebszahnrad
5 dauernd angetriebenen Zahnrad 6 und dem Zahnrad 8 des ersten Ganges erzielt wird
und die Lamellenkupplung I somit überbrückt ist.
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Zum Verschieben der Kupplungsmuffe 48 dient eine Schaltgabel 5o, die
auf der gleichen Welle 47 wie die Schaltgabel 46 in der Längsrichtung beweglich
geführt ist. An die Nabe 51 dieser Schaltgabel greift ein mit der Welle 52 fest
verbundener Hebel an, der bei 53 angedeutet ist. Die Welle 52 trägt einen Antriebshebel
54, der mittels eines bei 55 angedeuteten Bowdenzuges verschwenkt werden kann.
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Will der Fahrer z. B. zum Anwerfen des Motors durch Anschieben des
Fahrzeuges die direkte Antriebsverbindung über den ersten Gang herstellen, so betätigt
er den Bowdenzug 55. Dieser bewirkt über den Hebel 54 ein Drehen der Welle 52, wodurch
die Schiebeklaue 48 aus der in Abb. i und 2 dargestellten Lage nach links verschoben
wird und die mechanische Verbindung zwischen den Zahnrädern 6 und 8 herstellt. Sobald
der Motor anspringt, wird die Schiebeklaue 48 auf Grund ihrer Schrägverzahnung (Abb.
6) selbsttätig wieder ausgerückt, so daß der normale Betriebszustand wieder erreicht
ist.