DE935047C

DE935047C - Mehrstufiges Zahnraeder-Schaltgetriebe mit nur zwei antriebsseitig angeordneten Hauptschlupfkupplungen

Info

Publication number: DE935047C
Application number: DEP220A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr-Ing Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-17
Filing date: 1948-10-17
Publication date: 1955-11-10

Description

Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe mit nur zwei antriebsseitig angeordneten Hauptschlupfkupplungen Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe mit nur zwei, antriebsseitig angeordneten Hauptschlupfkupplungen, die den Gangwechsel ohne Unterbrechung des Antriebs kraftschlüssig erfolgen lassen, indem der jeweils nächste Gang durch Verstellen von synchronisierbaren Schaltkupplungen bzw. Schaltklauen ohne Freiläufe vorgeschaltet wird. Das Neue besteht darin, daß die Synchronisierung der jeweils mit einfachen Schaltklauen zu verbindenden Zahnräder durch je eine von zwei besonders gesteuerten Synchronisierungs-Reibkupplungen erfolgt, die so durch Zahnräder angetrieben sind, daß der gewünschte nächsthöhere oder -niedrigere Gang während des noch bestehenden Ganges zunächst durch die eine der beiden Synchronisierungs-Ruibkupplungen reibschlüssig vorgeschaltet wird, ohne daß dabei das große Antriebsdrehmoment übertragen wird, und daß dann die reibschlüssige Verbindung, die nur für das geringe Drehmoment der Synchronisierung bemessen ist, durch Einrücken der jeweiligen Schaltklaue in eine formschlüssige Verbindung umgewandelt wird, die bei dem anschließend erfolgenden Wechsel der Hauptschlupfkupplung bzw. Gangwechsel die Kraftübertragung im neuen Gang übernimmt. Die Erfindung bietet die Möglichkeit zu einer Vollsynchronisierung aller Gang-Schaltungen mit einem sehr geringen technischen Aufwand. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung der Zeichnungen zu entnehmen, in deren Abb. 3 ein Ausführungsbeispiel des vorstehend erläuterten Haupt-Erfindungsgedankens dargestellt ist, der auch in den übrigen Getriebe-Beispielen verwirklicht werden kann. Es zeigt im einzelnen Abb. I ein Viergang-Getriebe mit gleichachsigem An- und Abtrieb, mit Reibungskupplungen und Synchronisierklauen, Abb. 2 ein Viergang-Getriebe mit ungleichachsigem An- und Abtrieb, mit hydraulischen Kupplungen und Synchronisierklauen, Abb. 3 ein Viergang-Getriebe ähnlich dem der Abb. I mit gleichachsigem An- und Abtrieb, mit hydraulischen Drehmomentenwandlern sowie mit zentraler Synchronisiereinrichtung, Abb. 4 ein Sechsgang-Getriebe mit gleichachsigem An- und Abtrieb, mit Reibungskupplungen und Synchronisierklauen, Abb. 5 eine Fußschaltung für mechanische Betätigung der Getriebe.
Das Viergang-Getriebe nach Abb. I wird von der im Motorschwungrad I untergebrachten mechanischen Doppelreibungskupplung mit den beiden Abtriebsteilen 2 und 3 angetrieben. Der Abtriebsteil 2 der Kupplung steht über die Innenweile 4 mit dem Zahnrad 5 in Verbindung, das mit dem Zahnrad 6 ständig im Eingriff ist. Die Übersetzung des Zahnradvorgeleges 5 - 6 ist i : q. Zahnrad 6 kann über die synchronisierbare Klauenkupplung 7 mit der Nebenwelle 8 verbunden werden, wie gezeichnet. Auf der Nebenwelle 8 ist das Zahnrad 9 aufgekeilt, das mit dem Zahnrad Io ständig im Eingriff ist und die Übersetzung I : q ergibt. Das Zahnrad Io kann über die synchronisierbare Klauenkupplung II, wie gezeichnet, mit der Antriebswelle 12 verbunden werden. Diese kann ferner durch die synchronisierbare Schaltklaue 13 mit dem Zahnrad 5 verbunden werden. Auf der Nebenwelle 8 ist außerdem das Zahnrad 14 fest aufgekeilt, das mit dem gleich großen Zahnrad 15 ständig im Eingriff ist. Dieses steht über die Hohlwelle 16 mit dem Abtriebsteil 3 der Kupplung in Verbindung. Die vier Gänge dieses Getriebes, bei dem der Abtrieb gleichachsig zum Antrieb angeordnet ist, werden von folgenden Teilen gebildet: I. Gang: I, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, Io, II, I2 (Übersetzung i : q2) ; II. Gang: I, 3, 16, 15, 14, 8, 9, Io, II, I2 (Übersetzung i : q), wie gezeichnet; III. Gang: I, 2, 4, 5, I3, I2 (Direktgang, Übersetzung I : I); IV. Gang: i, 3, 16, 15, 14, 8, 7, 6, 5, 13, 12 (Schnellgang, Übersetzung q : i). Während des I. Ganges laufen die für den II. Gang benötigten Teile 14, 15, 16, 3 bereits leer mit, die Schaltklaue 13 ist geöffnet. Um an Stelle des I. Ganges den II. Gang einzuschalten, ist es nur notwendig, die Hauptkupplung 2 aus- und die Hauptkupplung 3, wie gezeichnet, einzurücken. Nun bleibt der I. Gang noch vorbereitet, denn es laufen die für ihn benötigten Teile 7, 6, 5, 4, 2 leer mit. Um aber statt des I. Ganges den III. Gang (Direktgang) vorzubereiten, braucht man nur, ohne den Kraftfluß des kraftübertragenden II. Ganges zu stören, die Schaltklaue 7 aus- und danach die Schaltklaue 13 einzurücken. Nun laufen die Teile 13, 5, 4, 2 leer mit. Durch Umlegen der Hauptkupplung von 3 auf 2 wird der III. Gang sofort eingeschaltet, der II. Gang bleibt vorbereitet, denn es laufen die Teile II, Io, 9, 8, 14, 15, 16, 3 leer mit.
An Stelle der Il. Ganges wird der IV. Gang (Schnellgang) während des kraftübertragenden III. Ganges vorbereitet, indem man die Schaltklaue II aus- und danach die Schaltklaue 7 einrückt. Nun laufen die Teile 6, 7, 8, 14, 15, 16, 3 leer mit. Durch Umlegen der Hauptkupplung von 2 auf 3 wird sofort der IV. Gang eingeschaltet, der III. Gang bleibt vorbereitet, denn es laufen die Teile 2, 4 leer mit.
Das Vierganggetriebe nach Abb. 2 hat grundsätzlich den gleichen Aufbau, jedoch ist der Abtrieb ungleichachsig zum Antrieb angeordnet. Die beiden Hauptschlupfkupplungen sind als hydraulische Kupplungen dargestellt, von denen immer die eine gefüllt und eingeschaltet, die andere entleert und ausgeschaltet ist. Der Gangwechsel erfolgt durch Umfüllen des Umlauföles von der einen in die andere hydraulische Kupplung, weshalb beide möglichst nahe beieinander angeordnet sein müssen. Die hydraulischen Kupplungen lassen sich ebenso in den Beispielen der Abb. I, 3 und 4 verwenden.
Der gemeinsame Antriebsteil (Primärteil) 18 der hydraulischen Doppelkupplung, jeweils die linke Hälfte jeder Kupplung, ist am Motorschwungrad angebracht und wird mit Motordrehzahl angetrieben. Der Abtriebsteil (Sekundärteil) I9 der rechten hydraulischen Kupplung steht über die Hohlwelle 2o mit dem Zahnrad 7,1 in fester Verbindung. Dieses ist ständig im Eingriff mit dem gleich großen Zahnrad 22, das mit dem Zahnrad 23 aus einem Stück ist und auf der Abtriebswelle 30 lose gelagert ist, mit ihr aber, wie gezeichnet, durch die synchronisierbare Schaltklaue 31 verbunden werden kann. Das Zahnrad 23 kämmt ständig im Verhältnis I : q mit dem Zahnrad 24. Dieses kann durch die synchronisierbare Schaltklaue 25 mit der Hauptwelle 26 verbunden werden, auf deren einem Ende das Zahnrad 27 und auf deren anderem Ende der Abtriebsteil (Sekundärteil) 32 der linken hydraulischen Kupplung fest aufgekeilt ist. Das Zahnrad 27 kämmt ständig im Verhältnis i : q mit dem Zahnrad 28, das durch die synchronisierbare Schaltklaue 29 mit der Abtriebswelle 30 verbunden werden kann.
Die vier Gänge werden von folgenden Teilen gebildet

Durch andere Wahl der Übersetzungen kann auf den Schnellgang verzichtet werden, so daß der IV. Gang mit der Übersetzung I : I ausgebildet werden kann.
Während des I. Ganges laufen die für den II. Gang benötigten Teile 26, 32 bereits leer mit, die Schaltklaue 31 ist geöffnet, die Schaltklauen 25 und 29 sind geschlossen, nicht wie gezeichnet. Um an Stelle des 1. Ganges den II. Gang einzuschalten, muß die Kupplung I9 durch Entleeren aus- und die Kupplung 32 durch Füllen eingeschaltet werden. Nun bleibt der I. Gang noch vorbereitet, denn die Teile 25, 24, 23, 22, 2I, 2o, I9 laufen leer mit.
Um aber statt des I. Ganges den III. Gang während des kraftübertragenden II. Ganges vorzubereiten, rückt man die Schaltklaue 25 aus und danach die Schaltklaue 31 ein. Durch Umschalten von der hydraulischen Kupplung 32 auf I9 wird sofort der III. Gang eingeschaltet. Der II Gang bleibt vorbereitet, denn es laufen die Teile 29, 28, 27, 26, 32 leer mit.
An Stelle des II. Ganges wird der IV. Gang während des kraftübertragenden III. Ganges vorbereitet, indem man die Schaltklaue 29 aus- und danach die Schaltklaue 25 einrückt. Nun laufen die Teile 23, 24, 25, 26, 32 leer mit. Durch Umfüllen von der hydraulischen Kupplung I9 auf 32 wird sofort der IV. Gang eingeschaltet, der III. Gang bleibt vorbereitet, denn es laufen die Teile 22, 2I, 2o, I9 leer mit.
Das Vierganggetriebe nach Abb. 3 ist mit gleichachsigem An- und Abtrieb ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Abb. I dargestellt. An Stelle der einzeln synchronisierbaren und mechanisch betätigten Schaltklauen ist eine zentrale Synchronisierung gezeichnet, die durch eine Hilfskraft betätigt werden kann. An Stelle der mechanischen Doppelkupplung sind zwei hydraulische Drehmomentenwandler angeordnet, die zwecks Drehzahlsteigerung und Verkleinerung der Abmessungen vom Motor durch das Zahnradvorgelege 34, 35 angetrieben werden. Mit dem Zahnrad 35 ist der gemeinsame Antriebsteil (Primärteil) 36 der beiden Wandler verbunden, während der feststehende Leitschaufelkranz 37 beider Wandler mit dem feststehenden Getriebegehäuse 35 verbunden ist. Der Abtriebsteil (Sekundärteil) 39 des linken Wandlers ist durch die innere Welle 4o mit dem Zahnrad 41 verbunden, das, wie in Abb. I, ständig im Verhältnis I : q mit dem Zahnrad 42 kämmt. Dieses kann durch die einfache Schaltklaue 43, wie gezeichnet, mit der Nebenwelle 44 verbunden werden, auf deren einem Ende das Zahnrad 45 aufgekeilt ist, das, im Verhältnis I : q, ständig mit dem Zahnrad 46 kämmt. Dieses kann durch die einfache Schaltklaue 47, wie gezeichnet, verbunden werden mit der Abtriebswelle 48, die ferner durch die einfache Schaltklaue 49 mit dem Zahnrad 41 in Verbindung gebracht werden kann. Auf dem vorderen Ende der Nebenwelle 44 ist das Zahnrad 5o aufgekeilt, Glas mit dem gleich großen Zahnrad 51 ständig kämmt. Dieses ist über die Hohlwelle 52 mit dem Abtriebsteil (Sekundärteil) 53 des rechten Wandlers ständig verbunden.
Schaltung, Gangwechsel und Kraftfluß gehen sinngemäß entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Abb. I vor sich. Die vier Gänge werden von folgenden Teilen gebildet: I. Gang: 34, 35, 36, 39, 40, 4I, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 (Übersetzung I : q2), wie gezeichnet; II. Gang: 34, 35, 36, 53, 52, 5I, 50, 44, 45, 46, 47, 48 (Übersetzung I : q); III. Gang: 34, 35, 36, 39, 40, 4I, 49, 48 (Direktgang, Übersetzung I : I); IV. Gang: 34, 35, 36, 53, 52, 5I, 5o, 44, 43, 42, 4I, 49, 48 (Schnellgang, Übersetzung q : I). Die einfache Schaltklaue 43 wird, ehe sie mit dem Zahnrad 42 in Eingriff geht, mit diesem durch die auf der gleichen Nebenwelle 44 verschiebbar sitzende Synchronisier-Reibungskupplung 54 auf Gleichdrehzahl bzw. in reibschlüssige Verbindung gebracht. Ebenso werden die einfachen Schaltklauen 49 bzw. 47, ehe sie mit den Zahnrädern 41 bzw. 46 in Eingriff gehen, durch die Synchronisier-Reibungskupplung 55 auf Gleichdrehzahl bzw. in reibschlüssige Verbindung gebracht. Die Synchronisier-Reibungskupplung 55 wird nämlich durch das nur für das geringe Drehmoment der Synchronisierung bemessene Zahnradpaar 56, 57 angetrieben, das im gleichen Übersetzungsverhältnis I : q wie das Zahnräderpaar 45, 46 steht. Nachdem die betreffende Synchronisier-Reibungskupplung den Gleichlauf hergestellt hat, wird sie ausgeschaltet, worauf die jeweilige einfache Schaltklaue ohne weiteres in Eingriff geht.
Die beiden Synchronisier-Reibungskupplungen können, ebenso wie die Schaltklauen 43, 47 und 49 und wie die beiden hydraulischen Drehmomentenwandler, durch Hilfskraft, z. B. durch Öldruck, betätigt werden, was für Getriebeanlagen großer Leistung - über 350 PS -, insbesondere für Schienenfahrzeuge, Vorteile bringt.
Ferner kann diese Schaltung vollautomatisch erfolgen. Die gleiche Schaltung läßt sich auch bei den Ausführungsbeispielen der Abb. 2 und 4 anbringen.
Das Sechsgang-Getriebe nach Abb. 4 hat ähnlichen Aufbauwie das Viergang-Getriebe der Abb. I, Antrieb und Abtrieb sind gleichachsig angeordnet. Die Doppelkupplung ist in diesem Beispiel wieder als mechanische Reibungskupplung mit einem gemeinsamen Antriebsteil 61, der im Motorschwungrad untergebracht ist und der je einen von den beiden Kupplungsabtriebsteilen 62 oder 63 antreibt, ausgebildet. Der linke Kupplungsabtriebsteil 62 steht über die Innenwelle 64 mit dem Zahnrad 65 in Verbindung, das mit dem Zahnrad 66 im Übersetzungsverhältnis I : q2 ständig im Eingriff ist. Dieses kann durch die synchronisierbare Schaltklaue 67 mit der Nebenwelle 68 verbunden «-erden, auf der es lose gelagert ist. Die Synchronisierung ist der Einfachheit wegen nicht gezeichnet. Die Nebenwelle 68 kann durch die svnchronisierbare Schaltklaue 69, wie gezeichnet, mit dem Zahnrad 70 verbunden werden, das im Verhältnis i : q2 ständig mit dem Zahnrad 71 kämmt. Dieses ist auf die Abtriebswelle 72 fest aufgekeilt, ebenso « ie das Zahnrad 73, das mit dem gleich großen Zahnrad 74 ständig kämmt. Das Zahnrad 74 ist als Hohlwelle 6o ausgebildet, über die es, unabhängig von der Nebenwelle 68, mit dem Zahnrad 66 durch die sy nchronisierbare Schaltklaue 75 verbunden werden kann. Das Zahnrad 74 kann aber auch durch die synchronisierbare Schaltklaue 6c1, die als Doppelklaue ausgebildet ist, mit der Nebenwelle 68 verbunden werden. Diese trägt an ihrem vorderen Ende das Zahnrad 76, das im Verhältnis q : I mit dem Zahnrad 77 ständig kämmt und über die Hohlwelle 78 mit dem rechten Abtriebsteil 63 der Hauptkupplung in Verbindung steht. Ferner kann die Abtriebswelle 72 durch die synchronisierbare Schaltklaue 79 mit dem Zahnrad 65 in Verbindung gebracht werden zur Erzielung des Direktganges.
Die sechs Gänge dieses Getriebes werden durch folgende Teile gebildet: I. Gang: 6I, 62, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 7o, 7I, 72 (Übersetzung I : q4) ; II. Gang: 6I, 63, 78, 77, 76, 68, 69, 70, 7I, 72 (Übersetzung I : q3); III. Gang: 6I, 62, 64, 65, 66, 75, 74, 73, 72 (Übersetzung I : q2), wie gezeichnet; IV. Gang: 6I, 63, 78, 77, 76, 68, 69, 74, 73, 72 (Übersetzung I : q); V. Gang: 61, 62, 64, 65, 79, 72 (Übersetzung I : I), Direktgang; VI. Gang: 6I, 63, 78, 77, 76, 68, 67, 66, 65, 79, 72 (Übersetzung q : I), Schnellgang. Während des I. Ganges laufen die für den Il. Gang benötigten Teile 76, 77, 78, 63 bereits leer mit. Um an Stelle des I. Ganges den II. Gang einzuschalten, wird die Hauptkupplung von 62 auf 63 umgelegt. Nun bleibt der I. Gang noch vorbereitet, denn es laufen die Teile 67, 66, 65, 64, 62 leer mit.
An Stelle des I. Ganges wird während des kraftübertragenden II. Ganges der III. Gang vorbereitet, indem man die Schaltklaue 67 aus- und danach die Schaltklaue 75 einrückt. Durch Umlegen der Hauptkupplung von 63 auf 62 wird sofort der III. Gang eingeschaltet. Der II. Gang bleibt vorbereitet, denn es laufen die Teile 76, 77, 78, 63 leer mit.
An Stelle des II. Ganges wird während des kraftübertragenden III. Ganges der IV. Gang vorbereitet, indem man die Schaltklaue 69 aus dem Zahnrad 70 aus- und in das Zahnrad 74 einrückt. Durch Umlegen der Hauptkupplung von 62 auf 63 wird sofort der IV. Gang eingeschaltet. Der III. Gang bleibt vorbereitet, denn es laufen die Teile 75, 66, 65, 64, 62 leer mit.
An Stelle des III. Ganges wird während des kraftübertragenden IV. Ganges der V. Gang als Direktgang vorbereitet, indem man die Schaltklaue 75 aus- und danach die Schaltklaue 79 einrückt. Durch Umlegen der Hauptkupplung von 63 auf 62 wird sofort der V. Gang eingeschaltet. Der IV. Gang bleibt vorbereitet, denn es laufen die Teile 75, 74, 69, 68, 76, 77, 78, 63 leer mit.
An Stelle des IV. Ganges wird während des kraftübertragenden V. Ganges der VI. Gang als Schnellgang vorbereitet, indem man die Schaltklaue 69 ganz ausrückt und die Schaltklaue 67 danach einrückt. Durch Umlegen der Hauptkupplung von 62 auf 63 wird der VI. Gang sofort eingeschaltet. Der V. Gang bleibt noch vorbereitet, denn es laufen die Teile 64, 62 leer mit.
Die neuartige Fußschaltung ist in einem Ausführungsbeispiel in Abb. 5 dargestellt. Der übliche Kupplungsfußhebel 82 ist um die Achse 83 drehbar gelagert und wird durch die Feder 84 in seiner Ruhelage gehalten. Auf ihn drückt der Zwischenhebel 85, der im Drehpunkt 88 gelagert ist, und an dem im Punkt 89 zwei gleich lange Zugstangen 9o und 9I angreifen. Diese haben an ihren anderen Enden je ein Langloch 92 und 93 mit je einer Rast für die Bolzen 94 und 95 des eigentlichen Kupplungshebels 96, durch die dieser um seinen Drehpunkt 97 von der einen Endlage über die Mittellage in die andere Endlage gezogen wird. Der Kupplungshebel 96 verschiebt hierbei über den Gleitstein 98 die Hauptkupplungsmuffe 99 entsprechend von der einen Lage, in der die eine Hauptkupplung (z. B. 3 in Abb. I) eingekuppelt ist, in die Mittellage, in der beide Hauptkupplungen (z. B. 2 und 3 in Abb. I) ausgekuppelt sind. Dies geschieht durch Niedertreten des Kupplungsfußhebels 82, wobei der Zwischenhebel 85 z. B., wie gezeichnet, über die Zugstange 9o den Kupplungshebel 96 in Mittelstellung bringt und die gerade kraftübertragende Hauptkupplung ausrückt.
An dem Kupplungsfußhebel 82 ist außerdem unter Zwischenschaltung einer Blattfeder Ioo der Drehzapfen IoI angebracht, um den der Umsteuerhebel Io2 schwenkbar gelagert ist. Dieser befindet sich gewöhnlich infolge der Wirkung der Feder 103 in der gezeichneten Ruhelage, in der sein hinterer, als Zugstange 104 ausgebildeter Teil mit dem Bolzen Io5 unten in dem Schlitz Io6 einer Mitnehmerzahnscheibe I07 liegt.
Diese Mitnehmerscheibe Io7 ist um den festen Punkt Io8 in beiden Richtungen um einen bestimmten Betrag bis zu den beiden Anschlägen Io9 und IIo drehbar, befindet sich aber gewöhnlich unter der Wirkung der beiden Rückzugfedern III und 112 in der gezeichneten Ruhestellung. Tritt man den Kupplungsfußhebel 82 herunter, so wird, wie bereits erwähnt wurde, die Hauptkupplung dadurch ausgekuppelt, daß die Kupplungsmuffe 99 in die Mittelstellung gebracht wird. Gleichzeitig mit dem Niedertreten des Kupplungsfußhebels 82 wird aber über die Blattfeder Ioo der Drehpunkt IoI in Richtung des Pfeiles g mitgenommen. Hierdurch verdreht die Zugstange 104 die Mitnehmerzahnscheibe I07 um ihren Drehpunkt Io8 in Richtung des Pfeiles d bzw. im Uhrzeigersinn, bis ihr Arm 137 auf den Anschlag IIo trifft. Dies bewirkt die Vorschaltung des nächstniedrigeren Ganges im Getriebe, wie später noch dargelegt werden wird.
Wird jedoch zuerst der Umsteuerhebel Io2 niedergetreten und gegenüber dem Kupplungsfußhebel 82 um den Drehpunkt IoI verdreht, so gelangt sein anderer Arm, die Zugstange 104, mit ihrem Bolzen Io5 in dem Schlitz Io6 der Mitnehmerscheibe Io7 in die obere Stellung. Werden anschließend, wenn der Fuß auch auf den Hebel 82 trifft, beide Fußhebel io2 und 82 gleichzeitig miteinander niedergetreten, so wird durch die Zugstange 104 die Mitnehmerzahnscheibe io7 um ihren Drehpunkt io8 in der Richtung des gestrichelten Pfeiles c bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn, bis zu dem Anschlag iog verdreht. Dies bewirkt die Vorschaltung des nächsthöheren Ganges im Getriebe.
Die Mitnehmerzahnstange 107 greift bei ihrer Dreh- r Bewegung mit ihrem Zahn 113 in die Lücke der Zahnwippe II4 ein, die um den Drehpunkt II5 wippen kann und die durch die Lasche II6 um den Drehpunkt Io8 der Mitnehmerzahnscheibe Io7 drehbar ist. Die Zahnwippe II4 wird daher zunächst durch den Zahn 113 um ihren Drehpunkt 115 so weit verdreht, z. B. in Richtung des Pfeiles f, bis sie mit einem ihrer beiden Schaltzähne 117 und II8 in eine der beiden Schaltrasten II9 der Schaltkurvenscheibe I2o hineinfaßt. Bei weiterer Verdrehung der Mitnehmerzahnscheibe Io7 bis zu einem der beiden Anschläge Io9 oder IIo wird die Schaltkurvenscheibe I2o, die ebenfalls im Drehpunkt Io8 gelagert ist, durch die Zahnwippe II4 um einen Schaltschritt in Richtung des Pfeiles h (Abwärtsschaltung, nächstniedrigerer Gang) oder in Richtung des gestrichelten Pfeiles i (Aufwärtsschaltung, nächsthöherer Gang) mitverdreht.
Auf der Schaltkurvenscheibe I20 sind Schaltkurven 121 angebracht. Diese entsprechen in Abb. 5 dem Ausführungsbeispiel eines Vierganggetriebes nach Abb. I mit drei Klauenschaltmuffen I22 (bzw. in Abb. 1, 7, 11, 15), von denen der Einfachheit halber nur eine gezeichnet ist. Diese Klauenschaltmuffe I22 wird über den Gleitstein 123 durch den Schalthebel 124 verschoben, der um den festen Drehpunkt I25 drehbar ist und der durch die Schaltrolle I26 in der Schaltkurve I2I geführt wird.
In den schmalen Teilen der Schaltkurven I2I sind die drei Schaltrollen 126, 126, 126, von denen zwei nur angedeutet sind, zwangläufig geführt, solange die zugehörigen Klauenschaltmuffen I22 Kraft übertragen. In den breiten Teilen der Schaltkurven 121 können die Schaltrollen 126 beliebig die eine oder andere Stellung einnehmen, weil sich die zugehörige Klauenschaltmuffe I22 jeweils im Leerlauf befindet.
Für ein Getriebe mit vier Gängen nach Abb. I sind für die Kraftübertragung nur drei verschiedene Schaltklauenstellungen erforderlich, die Stellung des I. und II. Ganges, die Stellung des II. und III. Ganges und die Stellung des III. und IV. Ganges. In jeder dieser drei Stellungen muß die Lage der in den betreffenden Gängen leer laufenden Klauenschaltmuffen I22 durch die Schaltkurven 121 in die für den gewünschten nächsten Gang notwendige Stellung gebracht werden. Dies geschieht durch Verdrehen der Schaltkurvenscheibe I2o um einen Schaltschritt entweder in Richtung des Pfeiles b (Abwärtsschaltung) oder in Richtung des gestrichelten Pfeiles a (Aufwärtsschaltung). Die jeweils kraftübertragenden Klauenschaltmuffen I22 sind durch den schmalen Teil der Schaltkurven I2I verriegelt und können nicht, wie bei gewöhnlichen Getrieben, von selbst außer Eingriff gehen. Das sehr unangenehme Herausspringen von Gängen ist unmöglich. In dem Ausführungsbeispiel der Abb. 5 sind die drei Schaltkurven 121, 121, 121 der drei Schaltrollen 126, 126, 126 um I2o° gegeneinander versetzt und ergänzen sich in der Zeichnung zufällig zu einem geschlossenen Kurvenkreis. Gezeichnet ist die Stellung des I. Ganges.
Tritt man mit dem Fuß den Umsteuerhebel Io2 nieder, so wird zunächst der Drehsinn der Mitnehmerzahnscheibe 107 umgesteuert in den Drehsinn der Aufwärtsschaltung in Richtung des gestrichelten Pfeiles c. Sobald man dann mit dem Fuß auch auf den Kupplungsfußhebel 82 trifft und beide Hebel 82 und Io2 gemeinsam niedertritt, erfolgt in der gezeichneten Lage die Vorschaltung des II. Ganges, bei der sich die Stellung der Klauenschaltmuffen I22 gegenüber dem I. Gang nicht ändert. Es muß jedoch die Hauptkupplungsmuffe 99 gezwungen werden, aus der Mittellage, in der beide Hauptkupplungen ausgekuppelt sind, in die rechte Lage des II. Ganges hineinzugehen, wenn man den Kupplungsfußhebel wieder zurückgehen läßt.
Wie aus Abb. 5 ersichtlich ist, wird die Kupplungsmuffe 99 beim Auskuppeln durch die Zugstange 9o in die Mittelstellung gebracht. In dieser Mittelstellung, die zugleich die Totpunktlage des Kupplungshebels 96 ist, legt sich, wenn der II. Gang vorgeschaltet ist, der kleine Umsteuerhebel I27, der in dem festen Drehpunkt 97 gelagert ist, gegen die Zugstange 9I entgegen der gezeichneten Lage. Hierdurch verriegelt sich der Bolzen 95 in der Rast des Langloches 93, so daß der Zwischenhebel 85 beim Einkuppeln, d. h. bei seiner Drehbewegung, entgegen dem gezeichneten Pfeil k den Kupplungshebel 96 durch die Zugstange 9I aus der Totpunktlage heraus in die rechte Lage des IL Ganges drückt, in die er nach Überwindung des Totpunktes vollends durch die Federn der Hauptkupplung gebracht wird. Infolge des Federdruckes der Hauptkupplung strebt die Kupplungsmuffe 99 aus der Totpunktlage heraus stets einer der beiden Einkupplungslagen zu. Für den III. Gang geht die Kupplungsmuffe 99 auf entsprechende Weise wieder auf die linke Seite.
Der kleine Umsteuerhebel I27 ist die Verlängerung eines im Drehpunkt 97 gelagerten Hebels 128, der über eine Stange rag mit einem weiteren Hebel 130 gelenkig verbunden ist. Dieser ist in dem festen Drehpunkt 131 gelagert und wird von einer Schaltrolle 132 in eine bestimmte Stellung gebracht, die durch eine besondere Schaltkurve 133 auf der Schaltkurvenscheibe r2o gegeben ist. Man erkennt, daß die Schaltkurve 133 beim Aufwärtsschalten vom I. Gang aufwärts (in Richtung des gestrichelten Pfeiles a, bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn) von Schaltschritt zu Schaltschritt, bzw. von Gang zu Gang, abwechselnd eine der beiden Stellungen des Hebels 13o erzwingt. Auf diese Weise wird der Wechsel der beiden Hauptkupplungen von Gang zu Gang erreicht. Der Augenblick, in dem beide Hauptkupplungen ausgerückt sind, ist so kurz, daß der Antrieb des Fahrzeugen während des Gangt@-echsels praktisch nicht unterbrochen wird.
Läßt man den Kupplungsfußhebel 82 nach dem Durchtreten wieder in seine Ruhelage zurückgehen, so kuppelt man damit den gewünschten nächsten Gang, z. B. den IL Gang, in der bei Kraftfahrzeugen üblichen Weise ein.
Zur Schaltung des III. Ganges wiederholt sich das gleiche Spiel. Man tritt zunächst den Umsteuerhebel 1o2 und dann mit diesem zusammen den Kupplungsfußhebel 82 nieder. Dadurch wird die Schaltkurvenscheibe r2o wieder um einen Schaltschritt in Richtung des gestrichelten Pfeiles a (Aufwärtsschaltung) verdreht. Die Schaltrolle 126 (rechts oben) wird durch den außenliegenden Teil der Schaltkurve 121 so verschoben, daß die zugehörige Klauenschaltmuffe I22 im Getriebe außer Eingriff geht. Unmittelbar danach wird die andere Schaltrolle I26 durch den innenliegenden Teil der Schaltkurve 121 so verschoben, daß die zugehörige Klauenschaltmuffe 122, die in Abb. 5 oben angedeutet ist, im Getriebe im Eingriff geht, so daß am Ende des Schaltschrittes der Schaltkurvenscheibe der III. Gang vorgeschaltet ist. Die Schaltrolle I26 (in Abb. 5 unten) der während des II. Ganges im Eingriff befindlichen Klauenschaltmuffe hat sich dabei nicht bewegt, sie ist in einer konzentrischen Nut der Schaltkurvenscheibe zwangläufig geführt und kann während des II. Ganges nicht außer Eingriff gehen. Während dieses Schaltschrittes wurde die Hauptkupplung auch wieder umgesteuert, so daß der III. Gang beim Zurücklassen des Kupplungsfußhebels in üblicher Weise eingekuppelt wird.
Die Abwärtsschaltung lediglich durch Treten des Kupplungsfußhebels hat sich deswegen als zweckmäßig erwiesen, weil der Fahrer im Fall der Gefahr stets diese gewohnte Fußbewegung ausführt, und weil sich so eine sinnvolle, einheitliche Fußschaltung verwirklichen läßt.
Betätigt man im I. Gang den Kupplungsfußhebel 82 allein, so muß eine Abwärtsschaltung in eine Nullstellung erfolgen, wenn die Schaltung folgerichtig ist. Dies wird dadurch erreicht, daß bei dieser Abwärtsschaltung bzw. Verdrehung der Schaltkurvenscheibe I2o in Richtung des Pfeiles b die Schaltkurven 121 und 133 als konzentrische Kreise keine Bewegung der Klauenschaltmuffen I22 und keine Umsteuerung der Kupplungsmuffe 99 mehr ergeben, dafür wird aber die Hauptkupplung in der ausgekuppelten Stellung festgehalten.
Der Zwischenhebel 85 trägt am Ende seines anderen Armes eine zweite Druckrolle 134, die für gewöhnlich in allen Gängen am Außenumfang 135 der Schaltkurvenscheibe I2o frei geht. Lediglich bei der Abwärtsschaltung vom I. Gang in die Nullstellung hält ein größerer Radius I36 der Schaltkurvenscheibe I2o den Zwischenhebel 85 auch dann noch in der ausgekuppelten Lage fest, wie gestrichelt angedeutet ist, wenn der Kupplungsfußhebel 82 zurückgelassen wird.
Umgekehrt kann sich der Zwischenhebel 85 beim Anfahren aus dieser Nullstellung heraus, d. h. bei dem gleichzeitigen Niedertreten des Umsteuerhebels Io2 und des Kupplungsfußhebels 82 im Sinn einer Aufwärtsschaltung erst dann aus dieser Blockierung lösen, wenn der Kupplungsfußhebel 82 in der niedergetretenen Lage ist. Dadurch wird erreicht, daß die Kupplung erst beim Zurücklassen des Kupplungsfußhebels 82 wieder, wie gewöhnlich, eingekuppelt werden kann.
Wird im IV. Gang bzw. im höchsten Gang versehentlich dadurch in Richtung »Aufwärtsschaltung« weitergeschaltet, daß man den Umsteuerhebel Io2 und den Kupplungsfußhebel 82 gemeinsam niedertritt, so darf der Kupplungsfußhebel 82 nicht blockiert werden. Ebenso muß sich der Kupplungsfußhebel 82 allein in der Nullstellung des Getriebes frei bewegen können.
Damit die beiden Hebel 82 und Io2 in diesen beiden Endstellungen der Schaltkurvenscheibe I2o nicht blockiert werden, sind die dritte und fünfte der Rasten II9, die zu diesen beiden Endstellungen gehören, auf der Schaltkurvenscheibe I2o so ausgenommen, daß die Zahnwippe II4 mit ihren Zähnen 117 bzw. II8 bei der Verdrehung der Mitnehmerzahnscheibe Io7 nicht mehr in die blockierte Schaltkurvenscheibe I2o einrasten kann.
Die Mitnehmerzahnscheibe 107 dreht sich in diesem Fall, ohne die Schaltkurvenscheibe I2o über ihre beiden Endstellungen hinaus mitzunehmen.
Diese neuartige Fußschaltung ermöglicht es also, mit der einen, jedem Kraftfahrer gewohnten Bewegung des Fußes beim Niedertreten und Zurücklassen des Kupplungsfußhebels die Gänge aus der Nullstellung heraus bis zum höchsten Gang beliebig aufwärts oder abwärts nacheinander zu schalten und einzukuppeln. Der Umsteuerhebel Io2 wird, wie in Abb. 5 unten gezeigt ist, zweckmäßig links neben und über dem Kupplungsfußhebel 82 so angeordnet, daß man ihn zwecks Umsteuerung der Schaltung niedertritt, bevor man den Kupplungsfußhebel 82 erreicht.
Bei Fahrzeugen mit Fernschaltung, z. B. bei Omnibussen mit Heckantrieb, läßt sich die Schaltung so ausbilden, daß die Fußhebel 82 und Io2 ihre Bewegung durch entsprechendes Gestänge auf das Schrittschaltwerk und die Hauptkupplungen übertragen.
Da es im Straßenverkehr notwendig ist, bei Kraftfahrzeugen von jedem beliebigen Gang auf Leerlauf des Getriebes schalten zu können, wird eine besondere Trennklaue ohne Synchronisierung hinter dem eigentlichen Getriebe angeordnet. Diese läßt den Antrieb durch besondere Betätigung an einem Handhebel unterbrechen, wenn man dabei, wie üblich, die Hauptkupplungen durch Treten des Kupplungsfußhebels 82 auskuppelt. Es ist zweckmäßig, diese Trennschaltklaue mit der Schaltung des Rückwärtsganges zu vereinigen, indem das auf der Getriebeabtriebswelle sitzende Zahnrad des Rückwärtsganges gleichzeitig als Trennklaue für die Vorwärtsfahrt ausgebildet wird. Durch Verschieben dieses Zahnrades mit einem kleinen Handschalthebel kann man dann die drei Schaltstellungen »Vorwärts« - »Leerlauf« - »Rückwärts« erreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe mit nur zwei antriebsseitig angeordneten Hauptschlupfkupplungen, die den Gangwechsel ohne Unterbrechung des Antriebs kraftschlüssig erfolgen lassen, indem der jeweils nächste Gang durch Verstellen von synchronisierbaren Schaltkupplungen bzw. Schaltklauen ohne Freiläufe vorgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierung der jeweils mit einfachen Schaltklauen (z. B. 49 in Abb. 3) zu verbindenden Zahnräder (z. B. 4 durch je eine (z. B. 55) von zwei besonders gesteuerten Synchronisierungs-Reibkupplungen (z. B. 55, 54) erfolgt, die so durch Zahnräder (z. B. 55 durch 56, 57 und 54 durch 44 42) angetrieben sind, daß der gewünschte nächsthöhere oder -niedrigere Gang (z. B. III) während des noch bestehenden Ganges (z. B. 1I) zunächst durch die eine der beiden Synchronisierungs-Reibkupplungen (z. B. 55) reibschlüssig vorgeschaltet wird, ohne daß dabei das große Antriebsdrehmoment übertragen wird, und daß dann die reibschlüssige Verbindung, die nur für das geringe Drehmoment der Synchronisierung bemessen ist, durch Einrücken der jeweiligen Schaltklaue (z. B. 49) in eine formschlüssige Verbindung umgewandelt wird, die bei dem anschließend erfolgenden Wechsel der Hauptschlupfkupplung bzw. Gangwechsel die Kraftübertragung im neuen Gang übernimmt.
2. Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil der Hauptwelle (z. B. 4o in Abb. 3) mit dem Antriebsteil der Nebenwelle (z. B. 44) zwecks Synchronisierung entweder über die eine Synchronisier-Reibkupplung (z. B. 54) durch das zweite Zahnradvorgelege der Kraftübertragung (z. B. 4I, 42) im Übersetzungsverhältnis I : q oder über die andere Synchronisier-Reibkupplung (z. B. 55) durch ein zusätzliches, nicht für die Kraftübertragung bemessenes Zahnräderpaar (z. B. 56, 57) im Übersetzungsverhältnis q : I, d. h. jeweils im Übersetzungsverhältnis des nächsten gewünschten Ganges so reibschlüssig verbunden wird, daß die später durch Schaltklauen einfacher Art formschlüssig für die Kraftübertragung miteinander zu verbindenden Getriebeteile (z. B. 4I, 49) vorher genau auf Synchron-Drehzahl gebracht werden, wobei die Steuerung der Schaltklauen, der Synchronisier-Reibkupplungen und der Hauptschlupfkupplungen vorteilhaft durch Hilfskraft, z. B. Drucköl, erfolgt, insbesondere bei Schienenfahrzeugen großer Leistung vollautomatisch nach dem Prinzip der Leistungsregelung.
3. Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Zwei-Hebel-Fußschaltung ausgerüstet ist (z. B. 82, Io2 in Abb. 5), bei der der Fußhebel (82) fair die Betätigung der Hauptschlupfkupplungen über ein Zuggestänge (Io4) mit einem Schrittschaltwerk (Io7, 114, II9) so verbunden ist, daß dieses beim Niedertreten des Kupplungsfußhebels (82) eine Schaltkurvenscheibe (12o) in der Richtung "Abwärtsschalten" verdreht, oder daß dieses bei Umsteuerung des Zuggestänges (Io4) durch vorheriges Niedertreten des Umsteuerhebels (Io2) die Schaltkurvenscheibe (I20) in der Richtung "Aufwärtsschalten" verdreht, so daß die Getriebeschaltklauen durch ihre Schiebemuffen (I22) über die in den Schaltkurven (I2I) geführten Hebel (124) für den gewünschten, nächsthöheren oder -niedrigeren Gang vorgeschaltet werden.
4. Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffe (99) der beiden Hauptschlupfkupplungen, die einer der beiden Einkupplungsstellungen unter der Wirkung der Kupplungsfedern zustrebt, aus ihrer mittleren labilen Tot-Punktstellung heraus, in der sie sich beim Auskuppeln infolge Niedertretens des Kupplungsfußhebels (82) befindet, in die Richtung der gewünschte n Stellungunter Wirkung einer Feder (87) beim Wiedereinkuppeln bzw. Zurücklassen des Kupplungsfußhebels (82) durch ein umsteuerbares Gestänge (9o, 9I) gedrückt wird, das durch eine weitere auf der Schaltkurvenscheibe (I20) befindliche Schaltkurve (I33) in die zugehörige Stellung gebracht wird.
5. Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsfußhebel (82) mittels Federwirkung über eine Druckrolle (86) gewöhnlich in Druckverbindung steht mit dem Kupplungshebel (g6), durch den die Schiebemuffe der beiden Hauptschlupfkupplungen (99) in ihre verschiedenen Stellungen verschoben wird, durch einen Zwischenhebel (85), der an seinem anderen Ende eine zweite Druckrolle (134) trägt, die an einem Kurvenstück (135/I36) der Schaltkurvenscheibe (I2o) für gewöhnlich frei vorbeigeht und so anliegt, daß der Zwischenhebel (85) im I. Gang bei Niedertreten des Kupplungsfußhebels (82) allein, d. h. bei Verdrehen der Schaltkurvenscheibe (I20) in Richtung »Abwärtsschalten" von dieser durch ein Kurvenstück (136) in der Auskupplungsstellung festgehalten wird, auch wenn der Kupplungsfußhebel (82) zurückgelassen wird, und daß der Zwischenhebel (85) aus dieser Auskupplungsstellung durch die Kurve (136) erst dann zum Einkuppeln freigegeben wird, wenn der Kupplungsfußhebel (82) die Schaltkurvenscheibe (12o) bei gemeinsamem Niedertreten mit dem Umsteuerhebel (Io2) in Richtung »Aufwärtsschalten« um einen Schaltschritt verdreht hat und dabei in seiner tiefsten Stellung wieder in Druckverbindung mit dem Zwischenhebel (85) gekommen ist.
6. Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blockierung des Schrittschaltwerks und damit auch der beiden Fußhebel (82, Io2) in den beiden durch die Nullstellung und die Stellung des höchsten Ganges gegebenen Endlagen der Schaltkurvenseheibe (I20) dadurch vermieden ist, daß die diesen Endlagen zugehörigen Rasten des Schrittschaltwerks ausgenommen sind, damit sich dieses ohne Mitnahme der Schaltkurvenscheibe (r20) frei drehen kann.
7. Mehrstufiges Zahnräder-Schaltgetriebe nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Leerlaufstellung nach jedem Gang hinter dem eigentlichen Getriebe eine Trennschaltklaue angeordnet ist, durch die man den :'antrieb in jedem Gang durch besondere Betätigung mittels eines Handschalthebels unterbrechen kann und die vorteilhaft mit dem bei Kraftfahrzeugen üblichen auf der Getriebe Abtriebswelle sitzenden Zahnrad für den Rückwärtsgang so vereinigt wird, daß man nach dem Auskuppeln der Hauptkupplungen mit dem Handschalthebel bei Stillstand des Fahrzeugs die Stellung «Vorwärts<, - ,>Leerlauf;< - -Rückwärts, einschalten kann. Angezogene Druckschriften Französische Patentschrift Nr. 885 427.