DE1024830B

DE1024830B - Wechselgetriebe mit Ziehkeilschaltung, insbesondere fuer Motorraeder und -roller

Info

Publication number: DE1024830B
Application number: DEG16100A
Authority: DE
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 1954-12-24
Filing date: 1954-12-24
Publication date: 1958-02-20

Description

Wechselgetriebe mit Ziehkeilschaltung, insbesondere für Motorräder und -roller Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe mit Ziehkeilschaltung, insbesondere für Motorräder und -roller, bei dem die axiale Verschiebung des Ziehkeiles durch einen oder mehrere Elektromagnete betätigt wird.
Bei den bekannten Ziehkeilgetrieben werden als radial bewegliche Kuppelglieder Kugeln bevorzugt verwendet, die von konischen Begrenzungsflächen. des zylindrischen Ziehkeilkopfes radial in Taschen des zu schaltenden Rades gedrückt werden, wenn durch axiale Bewegung des in der Axialbohrung der Schaltwelle geführten Ziehkeiles die konischen Begrenzungsflächen. in den Bereich der Kugeln kommen, an denen sie nach außen hochsteigen, bis sie in die Radtaschen hineinragen und vom mittleren zylindrischen Teil des Ziehkeilkopfes in diesen und somit in Kuppelstellung gehalten werden. Durch Herausbewegen des Ziehkeilkopfes aus dem Bereich der Kugeln wird die Kupplung gelöst, weil dann die Kugeln aus den Taschen des. Rades wieder herausgedrückt werden.
Die Erfindung wird darin gesehen, daß durch die Verschiebung des Ziehkeiles die Kupplung des zu schaltenden Rades mit der Schaltwelle in an sich bekannter Weise durch radiale Verschiebung von in der Schaltwelle geführten Kuppelgliedern in Taschen des zu schaltenden Rades erfolgt, nachdem zuvor die Kuppelglieder eine Synchronisation des zu schaltenden. Rades mit der Schaltwelle herbeigeführt haben.
Durch die elektromagnetische Betätigung des Ziehkeiles wird das den radial verschiebbaren Kuppelgliedern eigene Synchronisierungsvermögen in solchem Maße gesteigert, daß, insbesondere bei Getrieben zur Übertragung kleiner und mittlerer Drehmomente, z. B. für Krafträder und Kleinkraftwagen, eine einwandfreie Vollsynchronisierung erreicht wird. Durch den radialen. Druck, den die vom Ziehkeilkopf beeinflußten Kugeln, gegen die Innenwand des zu schaltenden Rades ausüben, wird die Drehzahl des zu schaltenden Rades an die Drehzahl der Schaltwelle angeglichen. Dieser Angleich der beiden unterschiedlichen. Drehzahlen wird vervollständigt durch die nachgiebige und elastische Art, mit der die elektromagnetische Kraft den Ziehkeil beeinflußt. Bei großer Relativgeschwindigkeit des zu schaltenden Rades zur Schaltwelle überlaufen nämlich die Radtaschen ein- oder mehrmal die vom konischen Teil des Ziehkeiles geben, die Innenwand des Rades gedrückten Kugeln.. Diese tauchen nur wenig in die Taschen des Rades ein und werden durch das Überlaufen infolge der noch unterschiedlichen Drehzahlen gegen die konische Fläche des Ziehlkeilkopfes niedergedrückt. Dadurch wird der Ziehkeil, ehe er seine Kuppelendstellung erreicht hat, etwas zurückgeschoben, das magnetische Kraftfeld reißt ab und setzt der nächsten Rückwärtsbewegung des Ziehkeiles den doppelten Widerstand wie beim Einschalten entgegen, wodurch der Synchronisierungsvorgang beschleunigt wird.
Wechselgetriebe mit Ziehkeilschaltung, deren Ziehkeil elektromagnetisch betätigt wird, sind gleichfalls schon bekannt. Es handelt sieh dabei jedoch um solche Getriebe, bei denen der Ziehkeil unmittelbar mit einem der zu schaltenden Getrieberäder durch formschlüssige Verbindung unmittelbar gekuppelt wird. Bei diesen Wechselgetrieben, wird durch die elektromagnetische Betätigung des Ziehkeiles keine Synchronisierung erzeugt. Ferner liegt bei dieser unmittelbaren Kupplung des Ziehkeiles mit dem zu schaltenden. Rad der größte Kraftbedarf des Schaltvorganges am Anfang des Ziehkeilweges, nämlich dort, wo Zahn in Zahnlücke einschnäbeln muß. In diesem Bereich hat der Elektromagnet das kleinste Leistungsvermögen. Die für ein derartiges Getriebe notwendigen Magnete benötigen, eine Stromstärke, die insbesondere bei Kleinkraftfahrzeugen. die Leistungsfähigkeit der zur Verfügung stehenden Stromquelle übersteigt.
Bei der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Steuerung des. Ziehkeiles mit radial beweglichen Kuppelgliedern wird dagegen die größte Schaltkraft erst am Ende des Ziehkeilschaltweges benötigt, dort also, wo die größte Leistung des Elektromagnets zur Verfügung steht.
Vortelilhaft ist es, für jeden, Gang mindestens einen, Elektromagnet vorzusehen, der mittelbar oder unmittelbar dadurch schaltet, daß er schrittweise den Ziehkeil bewegt, welcher die Kugeln oder andere Kuppelglieder in Kuppelstellunig bringt.
Die Magnetspulen können zum Ziehkeil konzentrisch angeordnet sein, so, daß der Magnetkern auf dem Zieh kei.lschaft sitzt. Dabei ist für jeden Gang und für die Leerlaufstellung je eine Magnetspule vorgesehen.
Die mittelbare Schaltung des Ziehkeiles kann durch eine Schaltwalze erfolgen, die mittels zweier Magnete um die; Ziehkeilachse in beiden Richtungen. drehbar ist.
Die Drehung der Schaltwalze kann schrittweise durch seitlich angeordnete, elektromagnetisch betätigte Klinken erfolgen, wobei die Schaltwalze eine spiralförmige Führung aufweist, in der ein mit dem Ziehkeilschaft verbundener Bolzen gleitet. Die Elektromagnete können auch achsparallel mit dem Ziehkeilschaft verlaufen und Klinken in der Weise betätigen, daß bei einem Impuls eines von. zwei Magneten eine Verschiebung des Ziehkeiles in der einen oder anderen Richtung erfolgt.
Schalteinrichtungen, bei denen eine Getriebeschaltwelle elektromagnetisch gesteuert wird, sind zwar gleichfalls schon bekannt. Es handelt sich jedoch dabei um ein Zweiganggetriebe ohne Ziehkeil, bei dem eine Synchronisierung nur durch zusätzliche Vorrichtungen möglich ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführunigsbeispiel eines Wechselgetriebes mit Ziehkeilschaltung gemäß der Erfindung sowie verschiedene Möglichkeiten der elektromagnetischen Ziehkeilsteuerung im einzelnen dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine Schaltvorrichtung mit zum Ziehkeilschaft konzentrisch angeordneten Magnetspulen, Abb.2 eine Schaltvorrichtung, bei der quer zur Ziehkeilachse wirkende Magnete eine Schaltkulisse betätigen, Abb. 3 und 4 eine Anordnung, bei der quer zur Ziehkeilachse liegende Magnete eine konzentrisch zum Ziehkeilschaft gelagerte Schaltwalze bewegen, Abb. 5 eine Schaltvorrichtung mit zwei achsparallel zum Ziehkeil angeordneten Magneten, deren Kerne die Bewegung mittels Schaltklinken. auf die verzahnte Ziehkeilverlängerung übertragen..
Bei den, nachfolgend beschriebenen, und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich. um Ziehkeilgetriebe, deren Ziehkeil aus dem Schaft 2 und dem Kopf 1 besteht. Durch axiale Verschiebung des Ziehkeiles werden die in der hohlen Schaltwelle 30 radial .geführten und verschiebbaren Kugeln 31 von den konischen. Begrenzungsflächen des Ziehkeilkopfes 1 in die Taschen 32 der auf der Schaltwelle 30 drehbar gelagerten, schaltbaren Getrieberäder 33 bis 36 geschoben., wodurch das betreffende Getrieberad mit der Schaltwelle 30 gekuppelt ist.
Gemäß Abb. 1 sind fünf Magnetspulen L, I, II, III, IV entsprechend den vier schaltbaren Getrieberädern 33, 34, 35 und 36 und einer Leerlaufstellung vorgesehen. Der Ziehkeilschaft 2 trägt an dem dem Ziehkeilkopf 1 gegenüberliegenden Ende den Magnetkern 3. Die fünf Magnetspulen L, I, II, III und IV liegen konzentrisch zur Ziehkeilachse. Die Breite der Magnetspulen, die dicht aneinanderliegen, ist so gehalten, daß der Abstand ihrer Mitte der Belwegung des Ziehkeiles für jeden Schaltschritt entspricht. Die Spule L ist für die Leerlaufstellung vorgesehen. Der Ziehkeil wird in diejenige Schaltstellung gezogen, die durch das jeweils eingeschaltete elektromagnetische Feld bestimmt ist.
Die Schaltung kann durch Druckknöpfe erfolgen. Es können auch durch Reihenschaltung alle Magnete nacheinander betätigt werden. Ferner kann eine elektrische Schrittschalteinrichtung vorgesehen werden, welche bei Betätigung immer den nächstfolgenden Gang nach der einen oder anderen. Richtung schaltet. Zur Arretierung der Gänge können: innerhalb der Spulen. kleine Eisenkerne oder Ringe vorgesehen. sein, die auch nach dem Abschalten des Stromes einen Restmagnetismus behalten, der zum Zweck der Gangfeststellung ausreicht.
Damit der Magnetismus der Spulen nicht auf den Ziehkeil übertragen wird, muß der Ziehkeilschaft 2 aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff hergestellt sein.
Die Magnetspulen können, außerhalb des Getriebes angeordnet werden.
Die Ausführungsform gemäß Abb.2 zeigt die Schaltwalze 7, die achsgleich zum Ziehkeilschaft 2 um diesen drehbar gelagert ist und sägezahnartige Aussparungen aufweist, welche bei Drehung der Schaltwalze 7 auf einen Bolzen 5 am freien Ende des Ziehkeilschaftes 2 so wirken, daß der Ziehkeil Schritt für Schritt nach der einen oder anderen Richtung bewegt wird. Die Drehung kann durch zwei Magnete erfolgen, von denen der eine die Schaltwalze 7 nach der einen Richtung und der andere nach der anderen Richtung schwenkt, wobei jeder Magnetimpuls einen Schaltschritt, also das Versetzen des Bolzens 5 in die nächste Zahnlücke, bewirkt. Zu den in Abb.2 der Zeichnung nicht dargestellten Magneten gehört noch je eine Feder, die in an sich bekannter W'eise die Schaltwalze 7 nach der Bewegung in. die Mittelstellung zurückbewegt. Die Zähne der Schaltwalze 7 sind so geformt, daß beim Schwenken in der einen Richtung der Ziehkeil jeweils um einen Schaltschritt nach einer Richtung bewegt wird. wobei mittels einer Kurve 6, die auf einem festen Balzen 8 abläuft, die Schaltwalze 7 eine Längsbewegung erhält, die den Bolzen 5 am Ziehkeilende über die Zahnspitze hinwegführt.
Die elektromagnetische Betätigung beschränkt sich bei diesem. Beispiel auf zwei Kontakte derart, daß der eine Kontakt das Aufwärtsschalten und der andere das Abwärtsschalten bewirkt. Die Gangarretierung kann dabei entweder elektromagnetisch oder mechanisch erfolgen. Ebenso ist eine Kombination mit einer Leerlaufeinrichtung, wie in Abb.1 beschrieben, ausführbar.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 3 und 4 hat ebenfalls zwei quer zur Ziehkeilachse gerichtete Magnetspulen. 9 und 10, deren gegen die Kraft der Federn. 11 und 12 beeinflußbare Anker 13 und 14 angelenkte Schaltklinken 15 und 16 tragen, die auf ein Schaltrad 17 wirken, dessen Zähne auf der einen Hälfte entgegengesetzt gerichtet sind wie die Zähne auf der anderen Hälfte. Das Schaltrad 17 ist mit einer Schaltwalze 18 verbunden., die drehbar zur Ziehkeilwelle 2 auf dieser gelagert ist, aber axial nicht verschoben werden kann. Die Schaltwalze 18 hat eine spiralenförmige Führung 19, in die ein auf dem Ziehkeilschaft 2 befestigter Querbolzen 20 hineinragt. Die Führung 19 ist so gestaltet, daß durch eine durch einen Magnetimpuls hervorgerufene Drehung des Schaltraides 17 ein Schaltschritt des Zieh: keiles erzeugt wird. Die Schaltanlage ist bei dieser Ausführungsart die gleiche wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsart gemäß Abh. 2.
Abb.5 zeigt die Anordnung von zwei Magnetspulen 21 und 22, die parallel zur Ziehkeilverlängerung 23 angeordnet sind:. Die Wirkungsweise der gegen die Federn 24 und 25 in die Spule einziehbaren Magnetkerne 26 und 27 ist einander entgegengesetzt. Die genannten Magnetkerne tragen angelenkte Schaltklinken. 28 und 29, die in Aussparungen in, der Ziehkeilverlängerung 23 eingreifen, und so wirken, daß die Ziehkeilwelle bei eingeschaltetem Magnet 21 nach rechts und bei wirkendem Magnet 22 nach links um einen Schaltschritt verschoben wird'. Die Schaltanlage ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenso mit zwei Kontakten versehen wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Abb. 2 bis 5.
Bei denjenigen Ausführungsarten, bei denen die Magnete eine Drehbewegung des auf den Ziehkeil wirkenden Mittels erzeugen, wie gemäß Abb. 2 oder 3 und 4, kann an Stelle von zwei Magneten auch eine Drehspule vorgesehen sein, die durch Drehung in der einen oder anderen Richtung die gewünschte Schaltung ergibt.
Es liegt im Sinne der Erfindung, bei mittelbarer elektromagnetischer Betätigung des Ziehkeiles auch andere Vorrichtungen zu wählen, welche die Leistung des Elektromagnets auf den Ziehkeil übertragen, soweit es sich um solche Ziehkeile handelt, welche die schaltbaren Räder mittels radial beweglicher Kuppelglieder mit der Schaltwelle kuppeln.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Wechselgetriebe mit Ziehkeilschaltung, insbesondere für Motorräder und -roller, bei dem die axiale Verschiebung des Ziehkeiles durch einen oder mehrere Elektromagnete betätigt wird., dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verschiebung des Ziehkeiles (2) die Kupplung des zu schaltenden Rades mit der Schaltwelle (30) in an sich bekannter Weise durch radiale Verschiebung von in der Schaltwelle geführten Kuppelgliedern (31) in Taschen (32) des zu schaltenden. Rades erfolgt, nachdem zuvor die Kuppelglieder eine Synchronisation des zu schaltenden. Rades mit der Schaltwelle herbeigeführt haben.
2. Ziehkeilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Gang mindestens ein Elektromagnet vorgesehen ist, der mittelbar oder unmittelbar das Getriebe dadurch schaltet, daß er schrittweise den, Ziehkeil bewegt.
3. Ziehkeilschaltung nach den Ansprüchen. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen zum Ziehkeil konzentrisch angeordnet sind. (Abb. 1).
4. Ziehkeilschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung des Getriebes. durch eine Schaltwalze (7) erfolgt, die mittels zweier Magnete um die Ziehkeilachse in beiden Richtungen drehbar ist (Abb. 2).
5. Ziehkeilschaltung nach den, Ansprüchen.]. und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Schaltwalze (18) schrittweise durch ein Klinkenrad (17) und seitlich angeordnete, elektromagnetisch betätigte Klinken (15, 16) erfolgt und die Schaltwalze eine spiralförmige Führung (19) aufweist, in der ein mit dem Ziehkeilschaft verbundener Bolzen (20) gleitet (Abb. 3 und 4).
6. Ziehkeilschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch zwei mit dem Ziehkeilschaft achsparallel verlaufende Magnete (21, 22), welche Klinken (28, 29) in der Weise betätigen, daß bei einem Impuls eines der beiden Magnete .eine Verschiebung des Ziehkeiles in der einen oder anderen Richtung erfolgt. In Betracht gezogene Druckschrjiften: Deutsche Patentschriften Nr. 671394, 838 409; deutsche Patentanmeldung G 9497 1I / 63 c; französische Patentschriften Nr. 742 725, 780 058.