DE2138657A1

DE2138657A1 - Geschwindigkeitswechselgetnebe

Info

Publication number: DE2138657A1
Application number: DE19712138657
Authority: DE
Inventors: Elmer Aaron Kalamazoo Mich Richards (V St A)
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1970-08-03
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1972-02-10
Also published as: DE2138657B2; SE371786B; GB1362965A; SE398328B; DE2138657C3; SE398327B; FR2105836A5; AU461823B2; CA942101A; JPS5417907B1; GB1362966A; IT942074B; AU3174471A

Description

2138557

Patentanwälte Dip!.-Ing, W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Roger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348 2. August 1971

P Λ 17 mir·* Telelon

L Λ X / naKl Stuttgart (0711) 356539

35961?

Telegramme Patentschutz ' Essllngennedcar

Eaton Corporation, IQO Crieview Plaza, Cleveland, Ohio, 44114,

(USA)

Geschwindigkeitswechselgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechselgetriebc mit einer ersten Welle, auf der Zahnräder befestigt sind, und einer zweiten parallelen Welle, auf der mit Hilfe der Gangschal tmittel axial verschiebbare, mit den Zahnrädern der ersten Welle kämmende Zahnräder angeordnet sind, durch deren Verschiebung Kupplungen betätigt v/erden, durch die sie wahlweise mit der zweiten Welle in Drehverbindung zu bringen sind.

Bei dem Entwurf von Getrieben, insbesondere von Getrieben mit großer Beanspruchung, z. B. solchen für Lastkraftwagen, tritt das Problem auf, auf welche Weise das Getriebe zweckmäßig über die verschiedenen Gänge geschaltet wird, die verschiedenen Drehzahlverhältnissen entsprechen. Dieses Problem wird umso größer, wenn das Getriebe noch mit ehern Hilfsgetriebe verbun- ^:- den ist, durch welches die Zahl der Gänge vergrößert wird. Bei den meisten bekannten Getrieben ist der Schaltvorgang entweder verhältnismäßig schwierig, und / oder die Schaltvorrichtung ; besitzt einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau. Bei der Gestaltung der Getriebe hat man sich daher fortlaufend bemüht, ;. das Schalten zu verbessern, die Geschwindigkeit des Schaltens ^: zu erhöhen, die Kompliziertheit der Schaltvorrichtung zu verringern und deren Kosten zu verkleinern. Obwohl dies in einem -. gewissen Maße bei bekannten Getrieben schon erreicht worden ist,, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Ziele weitergehend zu erreichen. ' ';

Insbesondere besitzen die meisten bekannten Getriebe not-

wendigerweise Synchronisiereinrichtungen, von denen viele verschiedene Arten bekannt sind und die den Zweck haben, die [. Drehzahl, der Klauen- odes Zahnkupplung zu synchronisieren, r

bevor sie während des Schaltens von einem Gang auf den anderen in Eingriff gebracht wird. Während, diese Synchronisiereinrichtungen YLeIf ach befriedigend arbeiten, sind sie doch meistens unerwünscht, v/cil sie nicht nur die Kompliziertheit des Getriebes erhöhen, sondern darüber hinaus zusätzlichen Raum erfordern, so daß das Getriebe notwendigerweise größer und schwerer wird und vergleichsweise teurer ist. Diese Synchronisiereinrichtungen unterliegen auch einer starken Abnutzung und erfordern daher eine laufende Wartung. Demgemäß besteht seit langem ein Bedürfnis für ein brauchbares, hoch beanspruchbares Getriebe, das langzeitig einsetzbar ist, ohne eine Synchronisiereinrichtung üblicher Art zu be-" sitzen, und das hierbei doch ein einfaches Schalten ermöglicht. ■ ■

Ein weiterer Wachteil vieler bekannter Getriebe, einschließlich derjenigen, die übliche Synchronisiereinrichtungen besitzen, besteht darin, daß der Fahrer des Fahrzeuges große Kraft aufwenden muß, wenn er von dem einen Gang in den anderen Gang schalten will. Bei solchen bekannten Getrieben ist es im allgemeinen erforderlich, daß der Fahrer bei dem Schaltvorgang über ein Schaltgestänge die Kraft ausübt, die notwendig ist, um einen Teil einer Klauenkupplung axial zu verschieben und ihn in Eingriff mit einem anderen Teil der Klauenkupplung zu bringen. Die von dem Fahrer aufzuwendende Kraft ist zudem oft von beachtlicher Größe. Das ist offensichtlich unerwünscht, da es bei der Notwendigkeit häufigen Schaltens» wie bei schwierigem Verkehr oder bei Bergfahrten, den Fahrer außerordentlich ermüden kann.

Ein weiterer II ach teil der Schaltvorrichtungen bei bekannten Getrieben ist die Länge der Zeit, die für den Schaltvorgang erforderlich ist. Wegen des Erfoü^ernisses, eine Synchronisiereinrichtung und andere dazugehörige Teile vorzusehen/ist bei den meisten bekannten Getrieben notwendigerweise auf der Ilauptgetriebewelle eine verhältnismäßig große Masse befestigt.

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Diese Masse erhöht das Trägheitsmoment der Hauptgetriebev/elle beträchtlich, so daß die Synchronisierung der Drehzahlen in kurzer Zeit nur mit Hilfe großer Synchronisierungseinrichtungen erreicht werden kann. Hieraus ergibt sich ein
noch größerer Raumbedarf und Kostenaufwand.

Bei Getrieben, die mit einem Hilfegetriebe kombiniert sind,
werden die obengenannten Probleme noch schwieriger und komplizierter. Insbesondere, wenn das Hi 1-fsge triebe dazu bestimmt
ist, einen ersten Bereich von Drehzahlen zu erzeugen,ist es
notwendig die Motordrehzahl um ein vorbestimmtes ilaß zu ändern,
um das Hauptgetriebe von einem Gang auf den nächsten zu
schalten. Wenn jedoch das Hilfsgetriebe dazu bestimmt ist, " einen zweiten Bereich von Drehzahlen zu erzeugen., muß die ; ilotordrehzahl um einen verschiedenen Betrag geändert werden, ; um die Räder in dem Hauptgetriebe verschieben zu können. i Wenn es daher notwendig ist, sowohl eine Schaltung im llilfs- \ getriebe als auch eine solche im Hauptgetriebe vorzunehmen,
wird das Fahren mit einem Kraftwagen mit vielen der be- j kannten Getriebe schwierig, da es entweder eine komplizierte ;. Steuervorrichtung oder eine geistige und körperliche An- { strengung des Fahrers erfordert, um über die beiden Dreh- I Zahlbereiche hinwegzuschalten. I

Ziel der Erfindung ist es demgemäß, ein Getriebe zu schaffen, '< das zur Überwindung der obengenannten Nachteile eine ver- ι besserte Schaltvorrichtung aufweist. \

Gemäß der Erfindung tragen bei einem Geschwindigkeitswechsel- ^: getriebe der eingangs genannten Art die Zahnräder der zweiten ^; Welle je ein erstes ringförmiges Zahnkupplungsglied, das jeweils mit einem zweiten mit der zweiten Welle verbundenen . '. Zahnkupplungsglied zusammenwirkt, und sind die ersten oder ·, die zweiten Zahnkupplungsglieder gegenüber ihrem Träger, Zahnrad oder Welle, unter der Wirkung einer Feder auf die anderen
Zahnkupplüngsglieder und in-den Eingriff mit diesen axial verschiebbar. Vorzugsweise ist das zweite Zahnkupplungsglied

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auf der zweiten Wolle axial verschiebbar befestigt, während das erste Zahnkupplungsglied mit Bezug auf das Zahnrad der zweiten Welle unverschiebbar angeordnet ist. Zweckmäßig besteht das erste ringförmige Zahnkupplungsglied aus einem Zahnkranz, der fest mit dem Zahnrad der zv/eiten Welle verbunden ist, und enthält das zweite Zahnkupplungsglied einen Kupplungsring, der einen zweiten Zahnkranz aufweist, der mit dem erstgenannten Zahnkranz zusammenwirken kann, während die Feder gleichachsig auf der zweiten Welle angeordnet ist' und das zweite Zahnkupplungsglied gegen das erste Zahnkupplungsglied anzudrücken sucht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Geschwindigkeitswechselgetriebe gemäß der Er-■ findung in einem axialen Schnitt gemäß der Linie I-I der Fig. 5,

Γ Fig. 2 das Geschwindigkeitswechselgetriebe in einem Schnitt * gemäß der Linie II-II der Fig. 5,

Fig. 3 eine nachgiebige Kupplung des Geschwindigkeitswechselgetriebes gemäß der Erfindung in vergrößertem Maßstab in einer Teildarstellung in einem axiaJLen Schnitt,

Fig. 4 das Geschwindigkeitswechselgetriebe in einer Teildarstellung in einem Schnitt g'emäß der Linie IV-IV der Fig. und

Fig. 5 <jas Geschwindigkeitswechselgetriebe in einem senkrechten Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 1.

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In der Zeichnung ist ein Getriebe Il dargestellt, das aus einem Hauptgetriebe 12 und einem Hilfsgetriebe 13 besteht, von dem jedes eine Mehrzahl von auszuwählenden Übersetzungen aufweist. Das Haupt- und das Hilfsgetriebe sind von einem Gehäuse 14 umgeben.

Die Eingangswelle 16 des Getriebes 11 läuft an ihrem hinteren Ende in einem Lager 17 um und weist ein Eingangszahnrad auf, das mit ihr nichtdrehbar, z.B. durch Keil und Nut, verbunden ist. Das Eingangszahnrad 18 treibt mehrere ilebenwellen mit gleicher Geschwindigkeit an. Bei dem gezeichneten .Ausführungsbeispiel besitzt das Getriebe zwei Nebenwellen 21 und 22, die auf diametral entgegengesetzten Seiten der Hauptwelle 23 angeordnet sind. Diese ist gleichachsig mit der Eingangswelle 16 und v/eist an Ihrem vorderen Ende einen Zapfen 24 auf, der im hinteren Ende der Eingangswelle 16 drehbar gelagert ist.

Auf den Nebenwellen 21 und 22 sind gleichartige Gruppen von Zahnrädern 25, 26, 27, 28 und 29 befestigt , die demgemäß Zahnradpaare, z.B. das Paar der Zahnräder 26,von gleichem Durchmesser und gleicher Zähnezahl bilden und auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 23 angeordnet sind.

Die Hauptwelle 23 ist von mehreren Antriebsrädern 31, 32, 33 und 34 umgeben, von denen;} ewei Is eines wahlweise durch eine nachgiebige Kupplung mit ihr verbunden werden kann, wie dies im einzelnen im folgenden beschrieben wird.

Die Antriebsräder 31, 32 und 33 der Hauptwelle 23 stehen in dauerndem Eingriff mit den Zahnräderpaaren 26, 27 und 28 und werden von diesen schwebend gehalten. Diese Art der Lagerung und die sich hieraus ergebenden besonderen Vorteile sind im einzelnen in den US-Patentschriften 3 105 395 und 3 335 616 beschrieben. Das Antriebsrad 34 auf der Hauptwelle 23 gehört zu dem Rückwärtsgang und steht in dauerndem Eingriff

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mit dem Zahnradpaar 29, und zwar mit Hilfe nicht gezeichneter üblicher Zwischenräder. Die vorn liegenden Zahnräder 25 werden von dem Eingangszahnrad 18 fortlaufend angetrieben und setzen die Nebenwellen 21 und 22 in gleicher Weise in Umlauf, wennimmer die Eingangswelle 16 angetrieben wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Antriebsräder 31 und in axialer Richtung miteinander Verbunden und bilden ein Räderpaar. Sie stehen mit einer üblichen Schaltgabel 36 in Verbindung, deren Stellung auf übliche Weise von einem Schalthebel· 37 bestimmt wird. Das Räderpaar 31, 32 ist demgemäß relativ zur Hauptwelle 23 axial verstellbar in Abhängigkeit von der axialen Verstellung der Schaltgabel 36 durch den Schalthebel 37. Die Antriebsräder 31 und 32 können sich jedoch unabhängig voneinander drehen. In gleicher Weise sind auch die Antriebsräder 32 und 34 in axialer Richtung miteinander verbunden und können als Paar mit Hilfe der Schaltgabel 38 axial verstellt werden, die wiederum durch den Schalthebel 37 gesteuert v/ird.

Das Eingangsζahnrad 18 ist ebenfalls mit einer Schaltgabel 39 verbunden, die ebenfalls von dem Schalthebel 37 beeinflußt wird_r um das Exngangszalinrad 18 axial zu verstellen und nach Wahl eine unmittelbare Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 23 herzustellen.

Die nachgiebige Kupplung 41 ist im einzelnen in Pig. 3 dargestellt. Sie enthält einen Kupplungsring 42, der die Hauptwelle 23 umgibt. Der Kupplungsring 42 v/eist Keile 43 auf, .die in entsprechenden Hüten 44 der Hauptwelle 23 liegen und eine Drehverbindung zwischen dem Kupplungsring 42 und der Hauptwelle 23 herstellen. Andererseits lassen sie ein freies axiales Verschieben des Kupplungsringes 42 in axialer Richtung auf der Hauptwelle 23 zu. In einer Quernut am Umfang der Hauptwelle 23 sitzt ein /inschlagring 46, durch den die axiale Bewegung des Kupplungsringes 42 begrenzt wird. Normalerweise wird der Kupplungsring 42 mit Hilfe einer Feder gegen den Anschlagring 46angedrückt.

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Der Kupplungsring 42 trägt außen eine Verzahnung 48, die mit einer inneren Verzahnung 49, die das Antriebsrad 33 auf v/eist, in Eingriff kommen kann. Die Verzahnung 48 auf dem Kupplungsring 42 ist bei 51 abgeschrägt, und in gleicher Weise sind die Führungskanten der Verzahnung 49 auf dein Antriebsrad 33 bei 52 abgeschrägt. Die sich gegenüberliegenden konischen Flächen 51 und 52 verlaufen unter einem Winkel von vorzugsweise zwischen 30 und 40 Grad gegenüber der Längsachse der Hauptwelle 23. Das genaue !laß der Konizität und die hiermit erzielten Vorteile sind im einzelnen in der US-Patentschrift 3 265 173 erläutert. Das andere Ende der Feder 47 liegt gegen einen v/eiteren Kupplungsring 53 an, der in gleicher Weise ausgebildet ist wie der Kupplungsring 42, dessen Anordnung jedoch derart getroffen ist, daß die Führungskanten seiner konischen Verzahnung in die entgegengesetzte Richtung weisen. Der Kupplungsring 53 besitzt eine Außenverzahnung 54, die mit der Innenverzahnung 56 auf dem Antriebsrad 32 in Eingriff kommen kann, wobei die Führungskanten der Verzahnungen 54 und 56 in gleicher Weise konisch ausgebildet sind wie die Verzahnungen 51 und 52. Der Kupplungsring 53 bes itzt ebenfalls Keile 57, über welche er axial verschiebbar, jedoch nicht drehbar mit der Hauptwelle 23 verbunden ist. Der Kupplungsring 53 wird von der Feder 47 in eine Stellung gedrückt, in der er normalerweise gegen einen weiteren Anschlagring 58 anliegt.

Eine weitere Kupplung 41A ist auf der Hauptwelle 23 zwischen dem Antriebsrad 31-und dem Eingangszahnrad 13 angeordnet. Die nachgiebige Kupplung 41A ist in gleicher Weise ausgebildet wie die Kupplung 41 und kann mit der Innenverzahnung des Antriebsrades 31 oder des Eingangszahnrades 18 in Eingriff gebracht werden.

Die Hauptwelle 23 weist zusätzlich einen v/eiteren Kupplungs-' ring 59 auf, der unverdrehbar auf ihr angeordnet ist und dem oben beschriebenen Kupplungsring 42 gleicht. Der Kupplungsring 59 ist jedoch in seiner axialen Bewegung gegenüber der Hauptwelle 23 durch Anschlagringe 61 und 62 beschränkt, die axial gegenüberliegend zu seinen beiden Seiten angeordnet sind.

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Dor Kupplungsring 59 kann rait der Innenverzahnung des An- triebsrcidcs 34 in Eingriff kommen, wenn dieses aus. der in Fig. 2 gezeichneten Stellung nach rechts verschoben wird. Der Kupplungsring 59 steht nicht unter Federwirkung, wie dies bei den Kupplungsringcn 41 und 41Λ der Fall ist,-da er nur dann zur Wirkung kommt, wenn das Getriebe rückwärts läuft. Nach Wunsch kann jedoch auch eine Feder zur Einwirkung auf den Kupplungsring 59 vorgesehen sein.

Das Hilfsgetriebe 13 weist Nebenwellen 66 und 67 auf (Fig. 5), auf jeder von welchen gleichartige Gruppen von Zahnrädern 68 und 69 angeordnet sind (Fig. 4). Das erste Paar von Zahnrädern 63 ist diametral gegenüberliegend und in fortwährendem Eingriff mit einem Antriebsrad 71 angeordnet, das die Hauptwelle 23 umgibt, wobei es von dem Räderpaar 68 schwebend gehalten wird. In gleicher Weise ist ein weiteres Antriebsrad 72 gegenüber der Hauptwelle 23 angeordnet, das von dem anderen Räderpaar 69 schwebend gehalten wird. Das Räderpaar 71, 72 ist axial miteinander verbunden und gegenüber der Hauptwelle 23 mit Hilfe einer Schaltgabel 73 axial beweglich, die mit Hilfe eines Kolbens 76 verschicblich ist. Der Kolben 76 ist in üblicher Weise antreibbar, z.B. mit Hilfe eines von Hand zu betätigenden, vorzugsweise vorcinstellbaren Schaltknopfes oder -hebeis, der in der Fahrzeugkabine angeordnet ist und seinerseits ein nicht gezeichnetes Ventil steuert, das den Kolben mit Druckflüssigkeit benufschlagt.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, erstreckt sich die Hauptwelle 23 nicht nur über das Hauptgetriebe 12, sondern auch über das Hilfs'getriebe 13. Das hintere Ende der Hauptwelle 23 weist einen Zapfen 76 auf, der in dem Ende der Ausgangswelle 77 drehbar gelagert ist.

Die Antriebsräder 71 und 72 des Hilfsgetriebes sind jedes einzeln mit der Hauptwelle 23 kuppelbar, mit Hilfe einer

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nachgiebigen Kupplung 41B-/ die in gleicher Weise ausgebildet ist v/ie die oben beschriebene Kupplung 41. Die Kupplung 4IB weist Kupplungsringe 42B und 53B auf, die auf der Hauptwelle 23 verkeilt sind und in entgegengesetzten Richtungen mit Hilfe der dazwischenliegenden Feder 47B sich axial zu verstellen bestrebt sind» Die auf den Kupplungsringen 42B und 53B vorgesehenen Außenverzahnungen können mit den Innenverzahnungen der Antriebsräder 72 bzw. 71 in Eingriff kommen." ~ Die Innenverzahnung-des Antriebsrades 72 steht außerdem in Eingriff mit einer entsprechenden Außenverzahnung auf der Ausgangswelle 77, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende.

Es sei zunächst angenommen, daß sowohl das Ilauptgetriebe 12 als auch das Hilfsgetriebe 13 sich im ersten Gang befinden/ dann ist das Antriebsrad 33 mit der Hauptwelle 23 gekuppelt mit Hilfe des Kupplungsringes 42, und das Räderpaar 71, 72 ist .nach hinten verschoben (nach rechts in Fig. 2), so daß ■-"" das Antriebsrad 71 mit der Hauptwelle 2-3 gekuppelt ist mit Hilfe des Kupplungsringes 53B, während das Antriebsrad 72 von dem Kupplungsring 42B gelöst ist. Im ersten Gang wird demgemäß die Kraft von der Eingangswelle 16 auf das Eingangszahnrad 18 und über das Räderpaar 25 übertragen, so daß es zu einem gleichartigen Umlauf der Nebenwellen 21 und 22 kommt. Die Drehbewegung der Nebenwellen bewirkt eine entsprechende Drehbewegung des Räderpaares 28, das seinerseits das Antriebsrad 33 in Umlauf versetzt, das die Hauptwelle 2 3 antreibt. Die Hauptwelle 23 setzt das Zahnrad 71 in Umlauf, welches das Drehmoment über die Zahnräder 63 und 69 auf das Antriebsrad 72 überträgt, das unmittelbar mit der Ausgangswelle 77 in Antriebsverbindung steht.

Nachdem das Fahrzeug sich in Bewegung gesetzt hat und der Wunsch besteht, den zweiten Gang einzuschalten, betätigt der Fahrer den Schalthebel 37, so daß die Schaltgabel 38

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und das Räderpaar 33-34 nach rückwärts (nach rechts in Fig. 2) bewegt werden und das Antriebsrad 33 von dem Kupplungsring 42 gelöst wird. Das Hauptgetriebe befindet sich nunmehr in neutralem Zustand, Die Schaltbewegung des Schalthebels 37 wird fortgesetzt, um eine Bewegung der Schaltgabel 36 und des Räderpaares 31,32 nach rückwärts (nach rechts in Fig. 2) zu bewirken, worauf die konische Fläche an dem Antriebsrad 32 die entsprechende konische Fläche an dem Kupplungsring 53'berührt. Da jedoch das Antriebsrad 3.2 schneller umläuft als der Kupplungsring 53 kommt der Kupplungsring 53 nicht in Eingriff mit dem Antriebsrad 32 und wird axial (nach rechts in Fig. 2) entgegen der Wirkung der Feder 47 verschoben. Um die Geschwindigkeiten des Rades 32 und des Kupplungsringes 53 zu synchronisieren, entlastet der Fahrer den Gashebel, so daß die Geschwindigkeit der Eingangswelle 16 herabgesetzt wird, und die Drehzahl des Rades 32 sich verringert und sich derjenigen des Kupplungsringcs 53 annähert. Wenn die gewünschte Synchronisation zwischen den beiden Elementen vollzogen ist, bewegt die Feder 47 den Kupplungsring 53 nach vorn (nach links in Fig. 2), so daß- dieser selbsttätig in Eingriff mit dem Rad 32 kommt _: und es in Antriebsverbindung mit der Hauptwelle 23 bringt.

Wenn der dritte Gang eingeschaltet werden soll, v/erden die Schaltgabel 36 und das Räderpaar 31-32 nach links bewegt, so daß das Rad 32 sich von dem Kupplungsring 53 löst und das Rad 31 den Kupplungsring 42A berührt. Da das Rad 31 schneller umläuft als der Kupplungsring 42A, wird dieser ^: axial nach links bewegt, entgegen der Wirkung der Feder 47Λ, bis sich die Motordrehzahl ausreichend verringert hat, um eine Synchronisierung der Drehzahlen herbeizuführen, worauf die Feder 47A den Kupplungsring 42A axial nach rechts in Eingriff mit dem Rad 31 bringt.

In gleicher Weise wird, v/enn der vierte Gang eingeschaltet werden soll, die Schaltgabel 36 zuerst nach rechts bewegt, um das Rad 31 von dem Kupplungsring 42A zu lösen, worauf

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die Schaltgabel 39 nach rechts bewegt wird, dair.it das Eingangszahnrad 13 den Kupplungsring 53Λ berührt, der in axialer Richtung entgegen der V/irkung der Feder 47A verschoben v/ird, bis die Drehzahlen synchronisiert sind, v;orauf or sich in axialer Richtung nach links bewegt, um in das Eingangszahnrad 18 einzugreifen und eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 23 herzustellen.

üiu den fünften Gang einzuschalten, muß nicht nur dne Schaltung im Iiauptgetriebe, sondern auch eine solche in dem Hilfsgetriebe vorgenommen werden. Es müssen daher sov/ohl das nicht gezeichnete Schaltorgan für das Hilfsgetriebe als auch der Schalthebel 37 betätigt v/erden. Vorzugsweise ist die Schaltung für das Hilf sgetriebe voreingestellt und v/ird automatisch betätigt, wenn der Schalthebel in seine Ruhestellung gelangt, wie dies in der US-Patentschrift 2 G37 221 beschrieben ist. Demgemäß wird nach geeigneter Voreinstellung des Schaltorgans für das Hilfsgetriebe der Schalthebel 37 betätigt, um die Schaltgabel 39 nach vorn zu bewegen, wodurch das Rad 18 von dem Kupplungsring 53A gelöst wird und das Hauptgetriebe sich wiederum in neutralem Zustand befindet. Die nunmehr zur Wirkung kommende Steuerung des Hilfsgetriebes bewegt den Kolben 76 nach vorn (nach links aus der in Fig. gezeichneten Stellung) , v/orauf sich das Rad 71 von dem Kupplungsring 5313 löst und das Rad 72 den Kupplungsring 4 2B berührt, so daß dieser sich axial nach links entgegen der Wirkung der Feder 4713 verschiebt. In diesem Zustand ist die Hauptwelle 23 außer Verbindung mit der A'üsgangswelle 77 und, da auf ihr keine großen Teile sitze^besitzt sie ein geringes Trägheitsmoment, so daß sich ihre Drehzahl schnell verringert und eine Synchronisation mit der Ausgangswelle zustande kommt. Wenn dies der Fall ist, verschiebt die Feder 47B den Kupplungsring 42B nach rechts, so daß dieser in Eingriff mit. dem Antriebsrad 72 kommt und eine unmittelbare Antriebs verbindung zv/ischen der Hauptwelle 23 mit der Ausgangswelle 77 hergestellt wird, wie dies aus Fig. 2 erkenntlich ist.

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Die weitere Bewegung des Schalthebels 37 in seine Fünfte-Gang-'^Ctellung bev/irkt, daß das Rad 33 sich wieder nach links bewegt, so daß es den Kupplungsring 42 berührt, der wiederum axial verschoben wird und sich nach der Synchronisierung der Drehzahlen unter Wirkung der Feder 47 nach rechts bewegt, um mit dem Rad 33 in Eingriff zu kommen.

Beim Schalten vom fünften bis herauf zum achten Gang ist die Folge der Vorgänge die gleiche wie beim Schalten vom ersten bis zum vierten Gang gemäß den oben beschriebenen Einzelheiten.

Das Herunterschalten geht umgekehrt wie oben beschrieben vor sich. Beim Herunterschalten z.B. von dem sechsten auf den fünften Gang (oder von dem zweiten auf den ersten Gang) v/ird das Rad 32 nach links verschoben, so daß es sich von den Kupplungsring 53 löst, während das Rad 33 ebenfalls nach links bewegt wird und mit dem Kupplungsring 42 in Berührung kommt. Dieser verschiebt sich entgegen der Wirkung der Feder 47 nach links, weil seine Drehzahl größer ist als diejenige des Rades 33. Demgemäß drückt der Fahrer den Gashebel, wenn das Rad 32 den Kupplungsring 53 verlassen hat, leicht nach unten, um die !fahrgeschwindigkeit ausreichend zu erhöhen, damit sich die Drehzahl des Rades 33 derart vergrößert, daß sie mit derjenigen des Kupplungsringes 42 übereinstimmt. Wenn dies der Fall ist, verschiebt die Feder 47 den Kupplungsring 42 selbsttätig (nach rechts in Fig. 2) in den Eingriff mit der Innenverzahnung des Rades 33, womit das Herunterschalten beendet ist.

Das anderweitige Heruntersclialten vollzieht sich in gleicher Ueise, wie dies oben beschrieben wurde. Von besonderer Bedeutung ist die Ausbildung der nachgiebigen Kupplung, die im einzelnen in Fig. 3 dargestellt ist, da sie in Verbindung mit den anderen Bestandteilen des Getriebes die Wirkung hat, daß die auf der Hauptwelle befestigte und mit dieser umlaufende Masse verringert ist, wodurch sich auch das Trägheitsmoment der Hauptwelle verringert. Darüberhinaus erfordert die beschriebene und dargestellte nachgiebige Kupplung nur einen

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geringen Raum/ so daß sich die Gesamtlänge des Getriebes verkleinert. Da weiterhin die verschiebbaren Antriebsräder der Hauptwelle von den anliegenden Rädern der Nebenwellen schwebend gehalten werden und nicht unmittelbar mit der Hauptwelle verbunden sind, üben die Räder der Hauptwelle keinen Reibungswiderstand auf diese aus, und zwar weder während ihrer Verschiebung noch·während ihres Leerlaufs,

Ein weiterer Vorteil der in Fig. 3 dargestellten nachgiebigen Kupplung besteht darin, daß ihre Kupplungskraft unabhängig von der auf den Schalthebel 37 ausgeübten Kraft ist. Weiterhin kann die Kupplungskraft, die sich durch die Stärke der Feder 47 bestimmt, für jeden Gang besonders gewählt werden, so daß jeweils'die kleinstmögliche Kupplungskraft zustande kommt und hierdurch auch die Abnutzung auf ein Mindestmaß verringert ist. So kann z.B. bei den niedrigen Gängen der verschiebbare Kupplungsring entweder eine größere Masse oder eine kleinere Kupplungskraft erfordern, um seinen Eingriff mit dem entsprechenden Antriebsrad der Hauptwelle bei. der erforderlichen synchronisierten Drehzahl zu bewirken. Andererseits kann für die höheren Gänge die Kupplungskraft vergrößert oder die Masse des Kupplungsringes verringert werden und hierbei der Eingriff des Kupplungsringes in das entsprechende Antriebsrad der Hauptwelle bei der erforderlichen synchronisierten Drehzahl immer noch beherrscht v/erden. Bei der beschriebenen nachgiebigen Kupplung kann die Masse der einzelnen Kupplungsringe 42 und 53 und die von der Feder 47 ausgeübte Kupplungskraft individuell bestimmt werden, so daß jeweils eine minimale Kupplungskraft, zustande kommt, deren Größe davon abhängt, welches Antriebsrad der Hauptwelle jeweils- mit dem verschiebbaren Kupplungsring zusammenwirkt. Dadurch, daß jede nachgiebige Kupplung auf diese Weise optimal und unabhängig ausgelegt v/erden kann, wird offensichtlich eine Verringerung der Zeit erreicht, die für das Schalten erforderlich ist.

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Box dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben alle Kupplungsringe die gleiche Größe. In manchen Fällen kann' es jedoch vorteilhaft nein, Kupplungsoinheil-.cn vorzusehen, bei denen die eine Kupplung einen größeren Durchmesser besitzt als die andere Kupplung. Auf diese Weise kann jede Kupplung den Drehzahlbedingungcn angepaßt v/erden, denen sie unterv/orfen ist, dadurch, daß der größere Durchmesser es ermöglicht, eine größere Zahl von Zähnen aufzubringen, und damit in einer größeren Zahl von Drehstellungen die Kupplung bewirkt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

Gesciiwindigkeitswechselgetriebe mit einer ersten Welle, ■auf der Zahnräder befestigt sind» und einer zweiten parallelen Welle, auf der mit Hilfe der Gangschaltmittel axial verschiebbare, mit den Zahnrädern der ersten Welle kämmende Zahnräder angeordnet sind, durch deren Verschiebung Kupplungen betätigt werden, durch die sie wahlweise mit der zweiten Welle in Drehverbindung zu bringen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (32,33) der zweiten Welle (23) je ein erstes ringförmiges Zahnkupplungsglied (56, 49) tragen, das jeweils Mit einem zweiten mit der zweiten Welle (23) verbundenen ZaiinkupplungsgS-ed (53, 42) zusammenwirkt, und die ersten oder die zweiten Zahnkupplungsglicder (56, 49 bzw. 53, 42) gegenüber ihrem Träger (32, 33 bzw. 23) unter der Wirkung einer Feder (47) auf die anderen Zahnkupplungsglicder und in den Eingriff mit diesen axial verschiebbar sind.
2. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zahnkupplungsglied (53, 42) auf der zweiten Welle (23) axial verschiebbar befestigt ist, während das erste Zahnkupplungsglied (56, 49) mit Bezug auf das Zahnrad (32, 33) der zweiten Welle (23) unverschiebbar angeordnet ist.
3. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste ringförmige Zahnkupplungsglied (56, 49) aus einem Zahnkranz besteht, der fest mit dem Zahnrad (32, 33) der zweiten Welle (23) verbunden ist_#und das zweite Zahnkupplungsglied (53, 42) einen Kupplungsring enthält, der einen zweiten Zahnkranz auf v/eist, der mit dem erstgenannten Zahnkranz'zusammenwirken kann, während die Feder (47) gleichachsig auf der zweiten Welle (23) angeordnet ist und das zweite Zahnkupplungsglied (53, 42) gegen das erste Zahnkupplungsglied (56, 49) anzudrücken sucht.

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4, GcschwindigkeitswGchSGlgetricbe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Welle (23) ein Anschlng(2i46) befestigt ist, gegen den das zweite Zahnkupplungsglied (53, 42) von der Feder (47) normalerweise angedrückt wird, v/enn das Zahnrad (32, 33) der zweiten Welle (23) sich in seiner ersten
axialen Stellung befindet und die ersten und zweiten Zahnkupplungsglieder außer Eingriff sind, während die Bewegung des
Zahnrades (32, 33) der zweiten Welle (23) in axialer Richtung gegen das zweite Zahnkupplüngsglied (53, 42) das erste Zahnkupplungsglied (56, 49) in Berührung mit dem zweiten Zahnkupplungsglied (53, 42) bringt und es von dem Anschlag (58, 46) wegbewegt, entgegen der Wirkung der Feder (47) , während diese das zweite Kupplungsglied (53, 42) wieder in entgegengesetzter Richtung in den Eingriff mit dem ersten Zahnkupplungsglied
" (56, 49) bewegt, wenn die Synchronisierung der beiderseitigen Drehsahlen vollzogen ist.
5„ Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet0 daß die sich-gegenüber, stehenden Verzahnungen des ersten und des zweiten Zahnkupplungsgliedes (56, 49 bzw.
53, 42) mit Bezug auf die Drehachse der Zahnkujplungsglieder
konisch ausgebildet sind.
6 „ Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere jeweils durch die Eingangsenergie angetriebene, parallel angeordnete erste Wellen (21, 22) vor-

|i gesehen sind, deren einander entsprechende, einzelne Zahnräder (26, 27, 281 Gruppen bilden und innerhalb der Gruppe geneinsam mit dem zugehörigen Antriebsrad (31, 32, 33) an der zweiten
Welle (23) kämmen.
7 ο Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch ■gekennzeichnet, daß die Antriebsräder (31, 32, 33) nur von

den die Gruppen bildenden Zahnrädern (26, 27, 23) der ersten
Wellen (21, 22) gleichachsig zur zweiten Welle (23) schwebend gehalten werden.
S. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wellen (21, 22) mit ihren

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Zahnrädern (26, 27, 28) und die zweite Welle (23) mit ihren Antriebsrädern (31, 32, 33) ein Ilauptgetriebe (12) bilden, das mit einem Hilfsgetriebe (13) in Reihe verbunden ist, das· die Einstellung v/eiterer Geschwindigkeiten ermöglicht.
9. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (23) sich sowohl über das Ilauptgetriebe (12) als auch über das Hilfsgetriebe (13) erstreckt und das Hilfsgetriebe (13) mehrere Antriebsräder (71, 72) aufweist, die an der zweiten Welle (23) drehbar angeordnet sind und diese über weitere Zahnräder (68, 69) wahlweise '. mit der Ausgangsv/elIe (77) verbinden.
10. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsräder (71, 72) des Hilfsgetriebes (13) mit einer nachgdäaigen Kupplung (41B) zusammenwirken, mit deren Hilfe sie wahlweise mit der Hauptwelle (23) verbunden werden können.
11. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsrad (72) des Hilfsgetriebes (13) unmittelbar sowohl mit der zweiten Welle (23) als auch mit der Ausgangswelle (77) kuppelbar ist.
12. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgetriebe (13) zwei Nebenwellen

(66, 67) aufweist, auf jeder von denen ein Zahnrad (68) eines Paares befestigt ist, das fortwährend mit dem Antriebsrad (71) kämmt und dieses schwebend hält, und auf jeder von denen weiterhin je ein Zahnrad (69) eines Paares befestigt ist, das fortwährend mit dem Antriebsrad (72) kämmt und dieses schwebend hält.

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13. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch IO , dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Kupplung (41B) zwei eine Verzahnung tragende und nicht drehbar, jedoch axial verschiebbar auf der ersten Welle (23) befestigte Kupplungsringe (53 B, 42B) aufweist, die von einer Feder (47B) in Richtung auf das zugehörige Antriebsrad (71, 72) gedrückt werden.
14. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Antriebsräder (71, 72) auf der ersten Welle (23) derart dieser gegenüber axial verschiebbar ist, daß es mit ihr gekuppelt oder von ihr entkuppelt werden kann.
15. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (16) und die Ausgangswelle (77) gleichachsig mit der zweiten Welle (23) an deren beiden entgegengesetzten Enden angeordnet sind, während eines der Antriebsräder (18) der zweiten Welle (23) dieser gegenüber derart verschiebbar ist, daß diese unmittelbar mit der Eingangswelle (16) gekuppelt ist, während ein zu dem anderen Getriebeteil (Hauptgetriebe 12 oder Hilfsgetriebe 13) gehörendes Antriebsrad (72) der zweiten Welle (23) auf dieser derart verschiebbar ist, daß die zweite Welle (23) unmittelbar mit der Ausgangswelle (77) gekuppelt ist.

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