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Elektromagnetisch geschaltetes Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindung
bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe mit zwei oder mehr Schaltstangen,
die wechselweise durch Elektromagnete auf einer mittleren Leerlaufstellung in danebenliegende
Einschaltstellungen gebracht werden können.
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Damit bei solchen Getrieben von jedem Gang in den Leerlauf und aus
dem Leerlauf in jeden beliebigen Gang geschaltet werden kann, ist gemäß einem älteren
ein Getriebe mit Ziehkeilschaltung betreffenden Vorschlag vorgesehen, auf jeder
Schaltwelle höchstens zwei schaltbare Räder vorzusehen, so daß jeder Ziehkeil auf
seiner Leerlaufstellung nach der einen Richtung in eine Schaltstellung und nach
der anderen Richtung in die andere Schaltstellung von zwei achsgleich hintereinander
angeordneten Elektromagneten bewegt wird.
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Die Stellung des Magnetkerns in der Mitte der beiden Magnetspulen
ist die Leerlaufstellung des Ziehkeiles. Um den Ziehkeil aus einer Schaltstellung
in die Leerlaufstellung zu bewegen, muß diejenige Magnetspule, die beim Einschalten
des Ganges nicht geschaltet worden war, so lange unter Strom gesetzt werden, bis
der Magnetkern die Mittelstellung und demzufolge der Ziehkeil die Leerlaufstellung
erreicht hat. 1-herzu sind Kontakte notwendig, die das zeitgerechte Abschalten der
den Ziehkeil in die Leerlaufstellung zurückziehenden Spule bewirken; solche Kontakte
sind jedoch nicht immer erwünscht.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist gemäß dem älteren Vorschlag
zwischen je zwei Schaltmagneten ein Leerlaufmagnet vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls Getriebe, bei denen für jede Schaltstange
maximal zwei Schaltstellungen vorgesehen sind, und zwar zu beiden Seiten einer mittleren
Leerlaufstellung, wobei in an sich bekannter Weise ein zusätzlicher Elektromagnet
zum Rückstellen der Schaltstangen in die Leerlaufstellung vorhanden ist. Nach der
Erfindung sind einerseits an den Schaltstangen, andererseits an einem mit dem Anker
des Elektromagneten für die Leerlaufschaltung verbundenen Schaltglied Anschläge
vorhanden, die als Mitnehmer zusammenwirken, indem zwei Anschläge an jeder Schaltstange
einen Anschlag am Schaltglied des Leerlaufmagneten umfassen oder umgekehrt, und
zwar mit einem beidseitigen Spiel, das dem halben Schaltweg zwischen der Leerlaufstellung
und einer Einschaltstellung entspricht.
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Die erfindungsgemäße Rückstellung einer von zwei oder mehr Schaltstangen
aus der Einschaltstellung in die Leerlaufstellung mittels eines einzigen zusätzlichen
Elektromagneten kann so bewirkt werden: die Achse des zusätzlichen Elektromagneten
verläuft parallel und mittig zwischen den Schaltstangen und die den Anker dieses
Magneten tragende, axial versehiebliche Stange ist mit rechtwinklig abstehenden
Armen versehen, von denen je einer in eine Aussparung der Schaltstangen hineinragt,
wobei die Länge dieser Aussparungen jeweils gleich ist der Dicke der Arme zuzüglich
einem beiderseitigen axialen Spiel, das dem halben Schaltweg der die Gänge einschaltenden
Magnete zwischen der Leerlaufstellung und einer Einschaltstellung entspricht.
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Bei einer anderen Ausführungsmögliehkeit verläuft die Achse des zusätzlichen
Elektromagneten im rechten Winkel zur Achsrichtung der Schaltstangen. Die den Anker
dieses Magneten tragende axial verschiebliche Stange wird bei stromlosem Elektromagneten
von einer Rückstellfeder in ausgerückter Stellung gehalten. Die von dem Magnetanker
in der einen, von der Feder in der anderen Richtung zu verschiebende Stange wirkt
über ein Keilgetriebe auf eine achsparallel und mittig zu den Getriebeschaltstangen
angeordnete, axial verschiebliche Rückstellstange, welche ihrerseits mit Armen in
Aussparungen der Schaltstangen eingreift. Das axiale Spiel zwischen den Armen der
Schaltstange und den Aussparungen der Schaltstangen ist beiderseits gleich dem halben
Schaltweg der Einschaltmagnete bzw. der Schaltstangen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in Anwendung
auf Getriebe an sich bekannter Art dargestellt, bei denen die Schaltstangen Ziehkeile
sind. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe nach der Linie
14 in Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt dazu,
Fig. 2 a eine Teilansicht
dazu in Richtung des Pfeiles A,
Fig. 3 den Längsschnitt durch eine
Leerlaufschalteinrichtung eines Dreiwellengetriebes in einer zu Fig. 1 und
2 unterschiedlichen Anordnung, Fig. 4 einen Querschnitt dazu, Fitg. 5 ein
Mehrwellengetriebe, bei dem der Leerlaufmagnet nicht parallachsig zu den Schaltmagneten,
wie bei den Ausführungen nach Fig. 1 bis 4, sondern im rechten Winkel zu
den Achsen der Schaltmagnete angeordnet ist.
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Das Getriebe nach Fig. 1 und 2 hat beispielsweise drei Wellen
1, 2 und 3 mit je zwei Schaltstellen in jeder Welle und einer
zwischen den beiden Schaltstellen liegenden Leerlaufstellung. 1 soll die
treibende Welle, 2 eine Zwischenwelle und 3 die getriebene Welle sein. Die
Anordnung dieser Wellen im Dreieck ist aus Fig. 2 ersichtlich. In Fig.
1 sind nur die Ziehkeile und die Schaltmagnete für die Antriebswelle
1 und die Zwischenwelle 2 dargestellt. Der Ziehkeil 4 in der Welle
1 hat zwei Schaltköpfe4a und 4b, die in an sich bekannter Weise mittels ihrer
konischen Auflaufflächen die Kugeln 5,
die in Radialbohrungen der Welle gelagert
sind, nach außen drücken und dadurch, daß die Kugeln 5 in die Taschen
6 eines der beiden schaltbaren Räder 7
und 8 eintreten, das
betreffende Rad mit der Welle 1
kuppeln. Der Ziehkeil 9 der Welle 2
hat ebenfalls zwei Köpfe 9 a und 9 b, die über Kugeln
5 eines der schaltbaren Räder 10 oder 11 mit der Welle 2 kuppeln.
Die Schalteinrichtung in der Welle 3 entspricht denen in den Wellenl und
2. Die freien Enden der Ziehkeilwellen sind jeweils mit dem Kein eines Elektromagneten
verbunden, und zwar ist der Magnetkern 12 am Ziehkeil 9 und der Magnetkein
13 am Ziehkeil 4 befestigt. Die Magnetanker 12, 13 sind in den Schaltmagneten
14 und 15
bezw. 16 und 18 axial verschieblich. Der Magnet 14
kuppelt in eingeschaltetem Zustand das schaltbare Rad 11, der Magnet
15 das Rad 10 mit der Welle 2, der Magnet 16 das Rad
8 und der Magnet 18 das Rad 7 mit der Welle 1.
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In der Zeichnung (Fig. 1) stehen alle Ziehkeile in Leerlaufstellung
und die Magnetkerne 12 und 13
stehen demgemäß in der Mitte ihrer beiden Schaltmagnete
14, 15 bzw. 16, 18.
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Der dritte Ziehkeil 28 in Fig. 2 soll in der Welle
3
angeordnet sein; er ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Wirkungsweise
und Anordnung entsprechen aber denen der in Fig. 1 sichtbaren Ziehkeile 4
und 9.
Zwischen den Radsälzen und den Schaltmagneten weisen die Schäfte der
Ziehkeile 4, 9 und 28 je eine Aussparung 4 c, 9 c und
28 c auf. Die Ziehkeilschäfte sollen weiterhin Schaltstangen genannt werden,
weil das Getriebe nicht als Ziehkeilgetriebe mit parallelen Ziehkeilen ausgeführt
zu sein braucht, vielmehr kann in gleicher Weise ein Getriebe mit Wechselkupplungen
oder ein Getriebe mit Schieberädern oder irgendein anderes Getriebe, das durch mehrere
parallele Schaltstangen umschaltbar ist, geschaltet werden.
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In jede Aussparung 4 c, 9 c usw. einer Schaltstange
4, 9 usw. ragt das Ende je eines Armes, z. B. 19, 20, 21 in
Fig. 2. Die Arme gehen speichenförmig von einer Nabe 22 aus, die auf einer parallel
zu den Schaltstangen axial verschieblichen Stange 23
befestigt ist. Bei 24
ist die Stange 23 im Gehäuse der Schaltmagnete 14, 15, 16, 18
gelagert. An dem über die Schaltmagnete hinausragenden freii-n Ende dieser Stange
23 ist der Magnetkern 25 eines zusätzlichen Schaltmagneten
26 befestigt, mit dessen Hilfe alle Schaltstangen in ihre mittleren Leerlaufstellungen
zurückgestellt werden können. Die Arme 19, 20 und 21 stehen in der Leerlaufstellung
nach Fig. 1 in der Mitte der Aussparungen 4 c, 9 c usw.
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Die Länge L der Aussparungen 4 c, 9 c der Schaltstangen
sind bemessen nach der Dicke D der Schaltarme zuzüglich eines beiderseitigen
Spieles s12, das dem halben Schaltweg der Schaltmagnete entspricht. Der Schaltweg
ist mit s bezeichnet (s. Fig. 1).
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Wird beispielsweise der Schaltmagnet 15 unter Strom gesetzt,
dann bewegt der Magnetkern 12 die Schaltstange 9 nach rechts, so daß das
Zahnrad 10
mit der Welle 2 gekuppelt wird. Nachdem die Schaltstange
9 die erste Hälfte ihres Einschaltweges zurückgelegt hat, legt sich die linke
Wange der Aussparung 9 c an die linke Wange des Leerlaufschaltarmes 20 an.
Während des restlichen Einschaltweges der Schaltstange9 wird der Leerlaufschaltarm20
und mit ihm die Stange 23 und der Magnetkern 25 n-üt nach rechts verschoben.
Der Magnetkern 25 wird also bei der Schaltbewegung der Schaltstange
9 nach rechts aus seiner Spule 26 herausgezogen. Solange die Schaltstange
9 sich in Schaltstellung befindet, liegt die linke Wange der Aussparung
9 c an der linken Wange des Leerlaufschaltarmes 20 an. Es liegt also
für die folgende Rückschaltung auf Leerlauf eine formschlüssige Verbindung zwischen
der Schaltstange 9 und dem Rückstellmagneten 25, 26
vor.
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Soll in den Leerlauf zurückgeschaltet werden, dann wird die Leerlaufspule
26 unter Strom gesetzt, wodurch der Magnetkern 25 in seine Mittelstellung
innerhalb der Spule 26 gezogen wird. Bei dieser Bewegung wird die Schaltstange
9 aus ihrer Schaltstellung zur Hälfte zurückgezogen. Die weitere Rückstellung
der Schaltstange 9 nach links in die in der Zeichnung dargestellte Mittelstellung
kann durch irgendeine Hilfskraft erfolgen, z. B. durch die von den Radtaschen
6 radial nach innen gedrückten Kugeln 5, die auf die konische Schaltfläche
des Ziehkeilkopfes 9 a wirken und dadurch den Ziehkeil 9 in die Mittelstellung
bringen, so daß dann auch der Leerlaufschaltarm 20 wieder, wie in Fig.
1 dargestellt, in der Mitte der Aussparung 9 c steht. Eine andere
Möglichkeit, die zweite Hälfte der Rückstellbewegung an den Schaltstangen zu bewirken,
ist in Fig. 2 a dargestellt. Die Schaltstangen sind paarweise durch Joche miteinander
gekoppelt, also die Stange 28 mit den Stangen 4 und 9, die Stange 4 mit den
Stangen 28 und 9 und die Stange 9 mit den Stangen
28
und 4. Ist nun die Schaltstange, welche zuletzt eingeschaltet war, durch
Betätigen des Rückstellmagneten 25, 26 zur Hälfte zurückgezogen worden, so
wird diese Rückstellbewegung spätestens dann vollendet, wenn eine andere Schaltstange
durch Betätigen eines der Einschaltmagneten eingerückt wird, weil die eingerückte
Schaltstange (z. B. 4) die beiden anderen Schaltstangen (z. B. 28 und
9) über die genannten Joche vollends ausrückt. Die Joche sind in Fig. 2 strichpunktiert
eingezeichnet. In Fig. 2 a ist eines der Joche in Mittelstellung voll, in ausgelenkter
Stellung gestrichelt eingezeichnet.
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Soll an Stelle des Rades 10 das schaltbare Rad 11
mit
der Welle 2 gekuppelt werden, dann wird der Magnet 14 unter Strom gesetzt und es
spielt sich der oben beschriebene Vorgang in umgekehrter Richtung
ab.
Das gleiche geschieht beim Schalten der Magnete 16 oder 18 an der
Welle 1 oder beim Schalten der nicht dargestellten Magnete an der Welle
3.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Anordnung des Leerlaufschaltmagneten.
In der Ausführung nach Fig. 1 und 2 sind die Leerlaufschaltarme
19, 20, 21 zwischen dem Getriebe und den Schaltmagneten 14, 15,
16, 18 angeordnet. Die Schaltmagnete befinden sich zwischen dem Leerlaufschaltmagneten
26
und den Leerlaufschaltarmen 19, 20, 21. Bei der Ausführung nach
Fig. 3 und 4, die ebenfalls ein Getriebe mit drei Wellen zeigen, sitzen der
Leerlaufschaltmagnet 26 und die Leerlaufschaltarme 19, 20, 21 an der
Nabe 22 axial unmittelbar hintereinander. Dadurch wird die den Magnetkem
25 und die Leerlaufschaltarme tragende Stange 27, die der Stange
23
der Ausführung nach Fig. 1 entspricht, wesentlich kürzer und kann
besser gelagert werden. Die Schaltmagnete sind in Fig. 3 nicht dargestellt
und von der Schaltstange 4 für die Welle 1 und der Schaltstange
28 für die Welle 3 sind nur die freien Enden mit den Aussparungen
4 c und 28 c dargestellt.
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Eine weitere Anordnungsmöglichkeit für den Schaltmagneten zeigt Fig.
5 in schematischer Darstellung. Die beiden Schaltstangen 51 und
52 mit den Magnetkernen 54 und 53 werden von den beiden Magnetpaaren
55, 56 und 57, 58 betätigt. Jede Schaltstange hat eine Aussparung
51 c bzw. 52 c,
in die die Leerlaufschaltarme
61 a und 61 b der Nabe 61 hineinragen. Die Leerlaufschaltarme
sind auf der Rückstellstange 60 befestigt, die bei 69 gelagert ist.
Die Leerlaufschaltstange 60 weist einen keilförmigen Schlitz 62 auf,
in den ein Keil 63 hineinragt, der an einer bei 65 gelagerten Stange
64 befestigt ist. Eine RücksteRfeder 66 ist bestrebt, den Keil
63 aus dem Schlitz 62 herauszuziehen. Ferner ist an der Stange 64
ein Magnetkern 70 befestigt, der den Keil 63 bei eingeschalteter Magnetspule
71 entgegen der Wirkung der Feder 66 in die gestrichelte Stellung
in den Schlitz 62 hineinzieht. Die Wirkungsweise dieser Leerlaufschalteinrichtung
ist folgende: Wird beispielsweise durch Einschalten der Schaltspule 55 die
Schaltstange 51 nach links geschoben, dann bewegt nach Zurücklegen des halben
Schaltweges die sich an den Leerlaufschaltarm 61 a anlegende Wange
der Aussparung 51 c die Leerlaufschaltwelle 60 in der
gleichen Richtung, bis sich die eine Flanke ihres Schlitzes 62 an den Keil
63 anlegt, der, wie in der Zeichnung dargestellt, unter der Wirkung der Feder
66 in der ausgerückten Lage steht. Soll nun die Schaltstange 51 wieder
in die Leerlaufstellung zurückgeschaltet werden, dann wird die Spule 71 unter
Strom gesetzt. Sie zieht entgegen der Wirkung der Feder 66 den Magnetkern
70 und damit den Keil 63 nach unten. Durch die schräge Flanke des
Keiles 63 wird bei dieser Bewegung die Leerlaufschaltwelle 60 nach
rechts geschoben, bis der Keil 63 die gestrichelt eingezeichnete Stellung
erreicht hat. In dieser Lage ist die Schaltstange 51
zur Hälfte aus der Schaltstellung
herausgezogen. Die zweite Hälfte der Rückstellbewegung erfolgt wieder in der Weise,
wie es oben bereits beschrieben worden ist.