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Umschaltgetriebe Die Erfindung betrifft ein Umschaltgetriebe mit einer
treibenden, einer getriebenen und einer Vorglegewelle, die durch Zahnräder mit der
Antriebs-Welle für Umdrehung in verschiedenen Drehrichtungen verbunden sind, wobei
die Änderung der Drehzähl der getriebenen Welle durch Umkehr der Drehrichtung der
Antriebswelle bewirkt wird.
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Bekannte Schaltgetriebe, bei welchen die Drehzahl der getriebenen
Welle durch Umkehr der Drehrichtung der Antriebswelle geändert wird, arbeiten unter
Zuhilfenahme von Freiläufen, Kupplungen und Planetengetrieben. Es .ist bei derartigen
Getrieben auch bekannt, den sich aus der Schrägverzahnung eines Vorgeleges ergebenden
Axialdruck zur Ein- oder Ausschaltung. beispielsweise einer nur in einer Richtung
wirkenden Kupplung zu verwenden, wodurch eine bestimmte Getriebeverbindung hergestellt
oder ausgerückt wird, während eine andere Getriebeverbindung mittels eines Freilaufes
geschaltet wird.
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Bei diesen bekannten Ausführungen treten im allgemeinen erhebliche
Kräfte auf, so daß keine wesentliche Ansprechempfindlichkeit erreicht wird.
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Es ist bei einem Wechselgetriebe mit einer treibenden, einer getriebenen
und einer Vorgelegewelle ferner bekannt, einen Wellenstrang mit einem Schraubengewinde
zu versehen, mit welchem ein Mutterteil zusammenarbeitet, der sich längs diesen
zwischen zwei Stellungen bewegt und, jeweils verschiedene Vorgelegeräder einrückt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die bekannten Einrichtungen
der zugrunde liegenden Getriebeart. dadurch zu verbessern, daß die Herstellung erleichtert
und die Betriebssicherheit erhöht wird, wobei zugleich empfindliche Teile, wie beispielsweise
Freiläufe, entfallen sollen.
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Gemäß der Erfindung ist die Antriebswelle in an sich bekannter Weise
mit einem Schraubengewinde versehen, mit dem ein Mutterteil. zusammenarbeitet, der
sich entsprechend der Drehrichtung der Antriebswelle längs dieser zwischen einer
ersten und einer zweiten Stellung in an sich .bekannter Weise bewegt und eine Bremsnabe
.sowie ein Zahnrad trägt. Dieses Zahnrad kämmt mit einem Zahnrad. auf der getriebenen
Welle, wenn sieh der Mütterteil in der zweiten Stellung befindet. In . der. mittleren
Stellung des Mutterteiles arbeitet nur eine auf diesem befindliche Bremsnabe mit
einem Bremsschuh, der in einer axial feststehenden Stellung gehalten wind, zusammen
und verhindert in der mittleren Stellung die Drehung des Mutterteiles und unterstützt
seine axiale Bewegung.
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Durch diese Ausführung wird bei einfachem Aufbau und durch die Verbindung
eines Umschaltgetriebes mit einem einfachen Reibungssystem zur Einleitung des Umsteuervorganges
ein ruhiger Lauf erzielt, so daß auch Geräucherscheinungen vermieden sind.
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Andere und besondere Merkmale und Eigenschaften der Erfindung gehen
aus der folgenden Beschreibung hervor. Ein volles Verständnis der Erfindung ist
an Hand der nachstehenden, in die Einzelheiten gehenden Beschreibung urfiter Hinweisen
auf die Zeichnung zu erlangen.
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Fig. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Getriebekasten, der Schnitt verläuft ih der Ebene I-I der Fig. 2; Fig. 2 stellt
einen Schnitt ih der Ebene II-II der Fig. 1 dar; Fig.3 bringt einen senkrechten
Schnitt in der Ebene III-III der Fig. 2; Fig. 4 zeigt einen Schnitt in der Ebene
IV-IV der Fig. 1, und Fig. 5 stellt den senkrechten Schnitt in der Ebene V-V der
Fig. 2 dar.
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Gemäß der Fig. 2 besteht das Getriebe aus einem Gehäuse 10 mit einer
Antriebswelle 11 und einer getriebenen Welle 12. Die im Gehäuse 10 untergebrachte
Getriebeanordnung soll die getriebene Welle 12 bei einer bestimmten. Drehzahl der
Antriebswelle 11 in einem Drehsinn in Umidrehüng versetzen bzw. diese bei Drehung
der treibenden Welle in der entgegengesetzten Drehrichtung mit einer anderen Drehzahl;
aber im gleichen Drehsinn wie vorher, antreiben.
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Aus Fig. 3 ist zu ersehen; daß die (reibende Welle 11 mittels Kugellagern
8, 8 in den Wänden 10,1 bzw.' 1011 des Gehäuses 10 gelagert @ ist. Der größere
Teil der Antriebswelle 11 zwischen den Gehäusewänden 10a
und 10b
ist mit einem Schraubengewinde 11a versehen. Ein Mutterteil 13 befindet sich auf
dem Gewinde 11a, er trägt ein Zahnrad 14 und eine Bremsnabe 15. Die letztere ist
in Form einer Ringwulst auf dem -Teil 13 ausgeführt.
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Die Bewegung des Mutterteiles 13 zwischen den zwei Endlagen bezüglich
des Gewindeteiles 11a an der Welle 11 verstellt den Mutterteil 13 zwischen einer
ersten Lage, in welcher das Zahnrad 14 mit einem zweiten Zahnrad 17 auf der getriebenen
Welle 12 kämmt, und einer zweiten Lage (die in Fig. 1 gezeigt ist), in welcher das
Zahnrad 14 mit einem Zahnrad 18 auf einer Vorgelegewelle 19 kämmt, welche in den
Gehäusewänden 10a und 10b gelagert ist. Die Vorgelegewelle 19 trägt auch ein Ritzel
20, das kleiner als das Zahnrad 18 ist und ständig mit dem zweiten Zahnrad 17 im
Eingriff steht, so daß die Vorgelegewelle und die getriebene Welle ständig miteinander
gekuppelt sind.
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Die Wirkungsweise des Umschaltgetriebes ist folgende: Wenn die Antriebswelle
11 entgegen dem Uhrzeigersinn -beschleunigt wird, bewirken Widerstände bei einer
Verdrehung des Mutterteiles 13, daß dieser durch das Schraubengewinde in die erste
Stellung bewegt -wird, in -welcher das Zahnrad 14 in Eingriff kommt und das Zahnrad
17 im Uhrzeigersinn mit einer Drehzahl antreibt, die durch das Übersetzungsverhältnis
der Zahnräder 14 und 17 bestimmt ist.
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Wenn die Antriebswelle 11 andererseits im Uhrzeigersinn umläuft, wird
der Mutterteil 13 in die zweite Stellung umgeschaltet, in welcher das- Zahnrad 14.
mit- dem Zahnrad 18 auf der Vorgelegewelle 19 kämmt, wobei das -letztere mit einer
geringeren Drehzahl angetrieben wird, die durch das Übersetzungsverhältnis der-
Zahnräder- 14 und 18 bestimmt ist. Das Ritzel 20 auf der- Vorgelegewelle 19 treibt
das zweite Zahnrad 17 auf der getriebenen Welle 12 mit einer noch geringeren Drehzahl
an, weil eine Drehzahlverminderung zwischen dem Ritzel 20 und dem verhältnismäßig
großen zweiten Zahnrad 17 erfolgt. Unter diesen zuletzt beschriebenen Bedingungen
läuft die -getriebene Welle 12 im Hinblick auf die Drehzahl der Antriebswelle 11
mit einer kleineren Drehzahl um als in dem ersten Beispiel. Die getriebene Welle
12 läuft jetzt infolge der zweifachen Drehrichtungsumkehr im gleichen Drehsinn wie
die Antriebswelle 11, .d. h., ein Drehrichtungswechsel erfolgt zwischen dem Zahnrad
14 und dem dritten Zahnrad 18 und die andere Drehsinnändenung zwischen dem Zahnrad
20 und dem Zahnrad 17. Da- die Umschaltung als Ergebnis einer Umkehr der Drehrichtung
der Antriebswelle 11 - erfolgt, läuft die getriebene Welle immer in der gleichen
Richtung.
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Da die Antriebswelle 11 vom Stillstand in jeder Drehrichtung beschleunigt
wird, um die Lage des Mutterteiles 13 von der ersten Stellung in die zweite Stellung
zu verändern oder umgekehrt, wird die Umdrehung des Mutterteiles anfänglich dadurch
behindert, daß er mit der getriebenen Welle 12 gekuppelt ist. Wenn der Mutterteil
13 sich in der zweiten Stellung befindet, wie in Fig. 1 gezeigt, kämmt das Zahnrad
14 mit dem Zahnrad 18, welches ständig mit der getriebenen Welle 12 gekuppelt ist.
Daher tritt eine positive Kraft auf, die den Mutterteil an einer Verdrehung relativ
zur Welle 11 hindert. Der Mutterteil wandert längs des Gewindes 11a schnell in die
erste Stellung. Wenn der Mutterteil eine mittlere 'Stellung erreicht, steht das
Zahnrad 14 weder mit dem Zahnrad 18 noch mit dem Zahnrad 17 im Eingriff. Es könnte
dann ein starker Anstieg der Geschwindigkeit der Antriebswelle auftreten, ohne die
Axialbewegung des Mutterteils in die erste Stellung zu vollenden. Um dies zu verhindern,
ist ein Bremsmechanismus vorgesehen.
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Diese Bremseinrichtung umfaßt eine Bremsnable 15 und einen mit ihr
zusammenarbeitenden Bremsschuh 22 an einem Ende eines zweiarmigen Hebels 23, der
zwischen seinen Enden durch eine Schraube 24 abgestützt ist, die aus der Gehäusewand
10a herausragt. An seinem entgegengesetzten Ende trägt der Hebel 23 einen Bremsschuh
25, welcher neben einer Bremsnabe 27 angeordnet ist, die mit dem. Radkörper des
Zahnrades 18 aus einem Stück besteht.
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Wenn sich der Mutterteil 13 in einer Endstellung befindet, ist die
Bremsnabe 15 außer Eingriff mit dem Bremsschuh 22 und der Hebel 23 in einer Stellung,
in der keiner der Bremsschuhe auf seine zugeordneten Bremsnaben eine Kraft ausübt.
Wenn der Mutterteil 13 sich aus seiner ersten oder zweiten Endlage in die mittlere
Stellung bewegt (in welcher .das Zahnrad 14 weder mit dem dritten Zahnrad 18 noch
mit dem zweiten Zahnrad 17 kämmt), gleitet die Bremsnabe 15 unter den Bremsschuh
22 und drückt den letzteren auswärts, wobei der Hebel 23 so bewegt wird, daß der
Bremsschuh 25 an der Bremsnabe 27 zur Auflage gelangt. Hierdurch wächst die Reibung
zwischen dem Bremsschuh 22 und der Bremsnabe 15 sowie zwischen dem Bremsschuh 25
und der Bremsnabe 27, und dadurch wird der Reibungswiderstand für die Drehung des
Mutterteiles 13 als auch der getriebenen Welle 12 und der Vorgelegewelle 19 erhöht.
Die Auswirkung der Bremseinrichtung auf .den Mutterteil 13 liegt in einer Verhinderung
eines Umlaufes des Mutterteiles 13 mit der Antriebswelle 11, so daß er ohne Unterbrechung
in seine andere Endstellung läuft, in welcher er wieder entweder mit dem Zahnrad
18 oder mit dein Zahnrad 17 in Eingriff kommt, je nach dem Drehsinn der Antriebswelle
11.
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Die Aufgabe der Bremsreibung des Bremsschuhes 25 auf der Bremsnabe
27 beruht darin, die angetriebene Welle 12 und die Vorgelegewelle 19 zu stoppen
und dadurch eine Bewegungsumkehr zwischen dem Zahnrad 14 und dem Zahnrad 17 oder
18, mit welchem es -in Eingriff kommt, wenn es sich aus der mittleren Stellung herausbewegt,
zu verhüten. Diese Abbremsung der getriebenen Welle 12 und der Vorgelegewelle 19
ist erforderlich, weil während der Anfangsbeschleunigung der Antriebswelle 11, wenn
das Zahnrad 14 mit dem Zahnrad 18. im Eingriff steht, dieses bestrebt ist, - die
getriebene Welle 12 im entgegengesetzten Drehsinn bezüglich der Antriebsdrehrichtung
anzutreiben. Eine derartige Drehrichtungsumkehr würde- ein Kollidieren zwischen
dem Zähnrad 14 und dem Zahnrad 17 herbeiführen, wenn dieses mit dem letzteren in
Eingriff kommt.
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Obzwar für die -Erklärung der Erfindung ein besonderes Ausführungsbeispiel
gewählt worden ist, soll der Erfindungsgedanke nicht nur auf dieses beschränkt °werden,
es. sind vielmehr auch andere Ausführungsformen möglich, die von auf diesem Gebiet
versierten Fachleuten ausgeführt werden kännen, ohne- jedoch dadurch das Gebiet
der Erfindung zu verlassen.