DE922986C

DE922986C - Stufenwechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE922986C
Application number: DEH15222A
Authority: DE
Inventors: Franz Paudler
Original assignee: WILHELM HERMES FA
Current assignee: WILHELM HERMES FA
Priority date: 1953-01-31
Filing date: 1953-01-31
Publication date: 1955-01-31

Description

Stufenwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stufenwechselgetriebe mit halb- oder vollautomiatischer Schaltung zu schaffen, das bei geringem Bauaufwand eine betriebssichere Schaltung gewährleistet.
Zur Schaltung der einzelnen Gänge finden dabei Rollen- bzw. Freilaufkupplungen Verwendung, deren Betätigung von Hand oder selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle erfolgt, wobei erfindungsgemäß die Rollenkäfige der einzelnen Kupplungen axial zweiteilig ausgebildet sind und ein Teil des Käfigs mit der Abtriebswelle aus einem Stück besteht, während der andere Teil des Käfigs zum Sperren bzw. Lösen der Kupplung relativ zur Abtriebswelle begrenzt verdrehbar ist und die auf der Abtriebswelle angeordneten Getrieberäder im ausgekuppelten Zustand auf dem beweglichen Käfigteil laufen, auf dem sie z. B. mittels eines Bundes am Käfigteil in axialer Richtung festgehalten sind. Nach der Erfindung können :die zur Gangschaltung dienenden Rollenkupplungen gleichzeitig auch als Freilaufkupplungen arbeiten, wobei die Freilaufwirkung durch zusätzliche Handbetätigung beliebig gesperrt werden kann. Infolge seiner einfachen und billigen Bauart eignet sich das vorgeschlagene Getriebe unter anderem besonders zur Verwendung als Kraftrad- oder Rollergetriebe und bringt dabei den beachtlichen Vorteil mit sich, daß es die Durchführung einer halb- oder vollautomatischen Schaltung mit einfachen Mitteln ermöglicht.
An Hand der Zeichnung werden verschiedene Ausführungsbeispiele nach der Erfindung näher erläutert, ohne damit die Anwendung des Erfindungsgedankens auf die angeführten Beispiele zu beschränken.
In den Fig. z bis q. ist z. B. ein Viergangmotorradgetriebe dargestellt, bei dem die einzelnen Gangräder r, 2, 3 und q. auf je einem zweiteiligen Rollenkäfig 5 mit dazwischen angeordneten Klemmrollen 6 gelagert sind. Die Rollenkäfige 5a, 5b bestehen erfindungsgemäß aus zwei Teilen, wobei jeweils die innere Käfighälfte 5a mit der Abtriebswelle 7 aus einem Stück besteht, während die äußere Käfighälfte 5b auf der Abtriebswelle aufgeschoben ist und mit einem Bund an der Stirnseite des betreffenden Gangrades anliegt. Die Käfighälften Sb werden durch je einen in der Abtriebswelle 7 verschiebbar angeordneten Stift 8a, 8b, 8c, 8d in ihrer Bewegung begrenzt oder freigelassen. Die Stifte 8a, 8b, 8c, 8d werden durch Verschieben der Schaltstange 9 betätigt, und zwar wird jeweils die Kupplung kraftschlüssig, deren zugehöriger Betätigungsstift 8a, 8b, 8c, 8d in die entsprechende Einsenkung Io in der Schaltstange 9 gelangt.
Der Schaltvorgang vollzieht sich dabei in folgender Weise: Die Schaltstange 9 wird axial verschoben, bis die betreffende Einsenkung Ioa, Iob, Ioc oder Iod über dem zugehörigen Stift 8a, 8b, 8c oder 8d liegt. Hierdurch gibt der betreffende Stift 8a, 8b, 8c, 8d den Käfigteil 5b frei, und dieser wird von dem darauf gelagerten Gangrad mitgenommen, wodurch die Klemmrollen 6 in eine zur Achsmittellinie schräge Lage kommen und eine drehsteife Verbindung des betreffenden Gangrades mit der Abtriebswelle 7 herstellen. In Fig. 2 ist das Gangrad I in eingekuppeltem, das Gangrad 2 in entkuppeltem Zustand dargestellt.
Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, die Ausnehmungen für die Stifte 8a, 8b, 8c,. 8d im jeweiligen Käfigteil Sb so auszubilden, daß man nach beiden Drehrichtungen kuppeln kann, womit dann für diesen Gang keine Freilaufwirkung eintritt; der in Fig. 4 gezeigte Käfigteil Sb entspricht dieser Ausführung, während bei dem in Fig. 3 dargestellten Käfigteil Sb nur in einer Drehrichtung gekuppelt werden kann, dagegen nach der anderen Drehrichtung Freilauf besteht.
Bei der in Fig. I gezeichneten Stellung der Schaltstange 9 sind sämtliche Räder entkuppelt. In dieser Stellung kann der Motor angelassen werden. Mit der Abtriebswelle 7 ist das Kettenrad II, an dessen Nabe die beiden Augen 12 angeordnet sind, fest verbunden. In den beiden Augen 12 sind die mit den Fliehgewichten 13 fest verbundenen Hebel 14 drehbar gelagert.
Die an der Schaltstange 9 fest angeordneten Führungsbacken 15 lassen sich in Führungsschlitzen axial verschieben und dienen gleichzeitig als Mitnahme für die Hebel 14. Zwischen der Abtriebswelle 7 und den Führungsbacken 15 befinden sich der Fliehkraft entgegenwirkende Druckfedern 16, 17a und 17b.
Ist nun z. B. das Zahnrad I des I. Ganges eingekuppelt und die Abtriebswelle dreht sich schneller, dann wird sich trotz der größeren Fliehkraft gegenüber der Kraft der Feder 16 die Schaltstange 9 noch nicht bewegen, da der Stift 8a sich noch in der Einsenkung Ioa befindet und dadurch die axiale Bewegung der Schaltstange begrenzt. Erst bei etwas Gaswegnahme wird durch das Zurückbleiben des ersten Gangrades die Arretierung der Schaltstange aufgehoben, und diese schiebt sich bis zum Anschlag der Feder 17a in die Abtriebswelle 7 hinein. Dabei kommt der Stift 8a aus der Einsenkung Ioa heraus in die Aussparung des Käfigteiles Sb, welcher dadurch in seiner Bewegung begrenzt die Rollen 6 in eine parallele Lage zur Achsmittellinie bringt und das Rad I entkuppelt, während der Stift 8b beim Gasgeben .durch das überholende Rad 2 in die Einsenkung Iob gedrückt und der nun frei gewordene Käfigteil 5b so lange mitgenommen wird, bis die nun schräg liegenden Rollen 6 das Rad 2 kuppeln. Beim Schalten auf den 3. Gang muß die Fliehkraft die Kraft der Federn 16 und 17a überwinden, so daß bei etwas Gaswegnahme die Schaltstange 9 so weit bewegt wird, bis die Feder 17a zusammengedrückt ist, aber den Druck der stärkeren Feder 17b nicht überwindet, also in dieser Stellung stehenbleibt. Dadurch kommt jetzt der Stift Sb aus der Einsenkung Iob heraus und entkuppelt das Rad 2, während der Stift 8c beim Gasgeben in die Einsenkung Ioc gedrückt wird und dadurch das Rad 3 kuppelt.
Beim Schalten auf den 4. Gang muß die Drehzahl der Abtriebswelle und somit die Fliehkraft so groß sein, daß bei etwas Gaswegnahme die Schaltstange von ihrer Arretierung befreit wird und auch die Feder 17b zusammendrückt. Dabei kommt der Stift 8c aus der Einsenkung Ioc heraus und entkuppelt das Rad 3, während der Stift 8d beim Gasgeben in die Einsenkung Iod gedrückt wird und das Rad 4 kuppelt. Wenn sich die Abtriebswelle langsamer :dreht und damit ein Abwärtsschalten auf den jeweils nächst niedrigeren Gang erforderlich wird, vollzieht sich der Schaltvorgang in der umgekehrten Reihenfolge.
Die Betätigungsvorrichtung 18 dient zur Leerlaufeinstellung (ausgezogen gezeichnete Stellung in Fig. I) ; in der gestrichelt gezeichneten Lage des Hebels I8 werden die einzelnen Gänge in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebswelle automatisch geschaltet.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann das Rad I für den I. Gang nach beiden Drehrichtungen kuppeln, da hier der Käfigteil 5b eine Schräglage der Rollen 6 nach beiden Drehrichtungen gestattet, und somit kann der Motor im I. Gang als Bremse benutzt werden. Die gekuppelten Räder 2, 3 und 4 laufen mit Freilauf.
Das in den Fig. 5 bis 9 dargestellte Getriebe zeigt grundsätzlich denselben Aufbau wie das an Hand der Fig. I bis 4 vorstehend beschriebene Getriebe. Unterschiedlich ist dabei einmal, daß die Schaltstange 2o durch den auf der Abtriebswelle 22 angeordneten Fliehkraftregler zur Wahl der einzelnen Gänge verdreht wird und außerdem mit Hilfe des Betätigungshebels 2i durch axiale Verschiebung in drei verschiedene Stellungen d, b und c gebracht werden kann. Die Stellung d entspricht dabei der Leerlaufstellung, in der sich sämtliche Kugeln und Stifte außerhalb .der Einrastungen in der Schaltstange befinden. Die Stellung b ist die Normalstellung mit Freilaufwirkung für den 2., 3. und 4. Gang, wobei die Kugeln 23a, 23b, 23c jeweils in die weniger tiefen Einrastungen 24b der Schaltstange 2o gedrückt werden. Die Stellung e bewirkt eine Sperrung der Freilaufwirkung für den 2., 3. und 4. Gang, und die Kugeln 23a, 23b, 23c werden hierbei jeweils in die tieferen Einrastungen 24a gedrückt. Da der I. Gang an sich ohne Freilauf arbeitet, kann in dieser Stellung der Motor in allen vier Gängen als Bremse benutzt werden. Beim Schalten auf einen Gang ohne Freilauf ist es nötig, die Hauptkupplung mitzubetätigen.
Die Fig. 6 zeigt die Stellung der Kugeln 23 bei Leerlaufstellung der Schaltstange 22; in Fig. 7 rasten die Kugeln in die weniger tiefen Einrastungen 24b, entsprechend der Stellung b des Betätigungshebels 2I, und in Fig. 8 in die tieferen Einrastungen 24a, entsprechend der Stellung c des Betätigungshebels 2I, ein.
Für den I. Gang, der immer ohne Freilauf arbeitet, sind zwei gleich tiefe Einrastungen 26 entsprechend den beiden möglichen Stellungen b oder c der Schaltstange vorgesehen. Wenn der Stift 25 in eine dieser Einrastungen gedrückt ist, ist der I. Gang gekuppelt. Dreht sich nun die Abtriebswelle 2o schneller, dann tritt der Fliehkraftregler in Tätigkeit. Die Fliehgewichte 27 sind durch die Feder 28 miteinander verbunden und stehen mit den in der Abtriebswelle 22 geführten Zahnstangen 29 über die Verzahnung 3o an der Schaltstange 22 im Eingriff. Wird die Fliehkraft größer als die Kraft der Zugfeder 28, so wird bei etwas Gaswegnahme die Arretierung der Schaltstange 2o aufgehoben und durch die auf die Verzahnung 30 wirkende Fliehkraft die Schaltstange 20 so lange relativ zur Abtriebswelle 22 verdreht, bis die Feder 3Ia am Gewicht 27 aufsitzt und der Stift 25 außerhalb der Versenkung 26 kommt. Die Kugeln 23a werden dann in die Versenkung 24a oder 24b gedrückt, und dadurch wird der I. Gang entkuppelt und der 2. Gang gekuppelt.
Beim Schalten auf den 3. Gang muß die Fliehkraft noch die Federkraft der Feder 3Ia überwinden, bis ,die Feder 3Ib auf dem anderen Gewicht aufsitzt, aber die Kraft der stärkeren Feder 3Ib nicht überwindet und in dieser Stellung stehenbleibt. Beim Schalten auf .den 4. Gang muß die Fliehkraft größer sein als die Kraft der Federn 28, 3Ia und 3Ib.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Stufenwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem zur Gangschaltung einzelner oder aller Gänge Rollen- bzw. Freilaufkupplungen Verwendung finden, deren Betätigung von Hand, halbautomatisch oder vollautomatisch in beliebiger Abhängigkeit, z. B. von der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenkäfige der einzelnen Kupplungen axial zweiteilig ausgebildet sind, wobei ein Teil (5a) des. Käfigs mit der Abtriebswelle (7) aus einem Stück besteht, während der andere Teil (5b) des Käfigs zum Sperren bzw. Lösen der Kupplung relativ zur Abtriebswelle (7) begrenzt verdrehbar ist und die auf der Abtriebswelle angeordneten Getrieberäder (I, 2, 3, 4) im ausgekuppelten Zustand auf dem beweglichen Käfigteil (5b) laufen, auf dem sie z. B. mittels eines Bundes am Käfigteil in axialer Richtung festgehalten sind.
2. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Verdrehung der Käfigteile (5b) in Umfangsrichtung zur Abtriebswelle (7 bzw. 22) einerseits durch die eingekuppelten Rollen (6), andererseits durch Stifte, Kugeln od. dgl. (8a, 8b, 8c, 8d, 23) begrenzt wird, die in Bohrungen der Abtriebswelle beweglich gelagert sind und in entsprechende Aussparungen in dem auf der Abtriebswelle aufgeschobenen Käfigteil (5b) ragen, wobei keine Verdrehung möglich ist, wenn der Stift, die Kugel od. dgl. (8a, 8b, 8c, 8d, 23) in die Aussparung des Käfigteiles ganz eingedrückt ist, andererseits bei Zurücknahme des Stiftes od. dgl. eine Bewegungsfreiheit in Umfangsrichtung abhängig von der Größe der Aussparung bis zum Klemmen der Rollen (6) möglich ist.
3. Stufenwechselgetriebe nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung für die Stifte (8a, 8b, 8e, 8d), Kugeln (23) od. dgl. im Käfigteil (5b) derart ausgebildet ist, daß der Käfigteil (5b) in beiden Umfangsrichtungen begrenzt verdrehbar ist.
4. Stufenwechselgetriebe nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrungen der Getrieberäder (6) auf der Abtriebswelle (7 bzw. 22) bzw. auf den Rollenkäfigen (5a, 5b) leicht konvex ausgebildet sind.
5. Stufenwechselgetriebe nach den Ansprüchen I bis 4, wobei die Schaltstange zum Kuppeln der einzelnen Gänge verdreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungsfreiheit des Käfigteiles (5b) nach beiden Umfangsrichtungen dadurch erreicht wird, daß für die Stifte (8a, 8b, 8c, 8d), Kugeln (23) od. dgl. die zur Schaltung von Getriebegängen mit sperrbarem Freilauf dienen, zwei verschieden tiefe, zu je einem Getriebegang gehörige Einrastungen (24a bzw. 24b) in der Schaltstange (2o) vorgesehen sind, wobei die Schaltstange (2o) gleichzeitig z. B. von Hand zur Sperrung des Freilaufes für bestimmte oder alle Gänge axial verschiebbar ist. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 46o 968; österreichische Patentse'hriften Nr. 125 797, 117 903; französische Patentschrift Nr. 447 961; USA.-Patentschrift Nr. 1 0 2 271.