DE892115C

DE892115C - Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE892115C
Application number: DES19603D
Authority: DE
Inventors: Harold Sinclair
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-11-04
Filing date: 1937-10-21
Publication date: 1953-10-05
Also published as: BE424440A; GB486589A; NL50308C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 5. OKTOBER 1953

S 19603 III63 c

Harold Sinclair, London

ist als Erfinder genannt worden

Harold Sinclair, London

Die Erfindung richtet sich auf ein Geschwindigkeitswechselgetriebe derjenigen Gattung, bei welcher sich die Schaltung während des Betriebes ausführen läßt, ohne daß es nötig ist, den Antrieb zwischen dem Motor und 'dem getriebenen Teil der Anlage außerhalb des Getriebes zu unterbrechen. Die Schaltung wird dabei dadurch eingeleitet, daß man das vom Motor auf die Eingangswelle des Wechselgetriebes übertragene Drehmoment zeitweilig herabsetzt.

Derartige Getriebe sind bei Kraftwagen verwendet worden entweder als Zweiganggetriebe in Reihe mit einem üblichen Gsschwindigkeitswechseigetriebe mit Rückwärtsgang, und zwar zu dem Zweck, über den direkten Gang hinaus noch eine Übersetzung ins Schnelle zur Verfügung zu haben, die sich ohne Treten des Hauptkupplungspedals während des Betriebes ein- und ausrücken läßt. Man hat aber solche Getriebe auch schon in Form einer Einheit für drei oder mehr Vorwärtsgänge angeordnet, an Stelle des üblichen Mehrganggetriebes, im Verein mit einem die Nullage und den Rückwärtsgang umfassenden Getriebe sowie mit einer Gleitkupplung, die beim Anfahren benutzt wird. Derartige Getriebe bei Kraftwagen sind mit Gangwählerkupplungen versehen, die mit Gleitbacken arbeiten und imstande sind, über die im Eingriff befindlichen Backen Drehmoment sowohl vom Motor her als auch auf den Motor (Überholmoment) zu übertragen. Damit man ein solches Getriebe ohne Ausrücken der in Reihe damit liegenden Reibhauptkupplung schalten kann, ist es notwendig, den Wähler kräftig auszubilden, etwa mit einem Servomotor oder einem über eine. starke Feder

wirkenden Schalthebel, damit die Klauenkupplung während der sehr kurzen Zeitspanne vollständig ausgerückt wird, während deren die Drehmomentbelastung des Getriebes vernachlässigenswert klein ist, nämlich wenn der Motor dazu übergeht, Drehmoment zu empfangen statt abzugeben. Wäre die Klauenkupplung nicht vollständig ausgerückt, sobald merkliches Überholmoment auf das Getriebe zu wirken beginnt, so würde dieses Moment die ίο Kupplung in Eingrifflage sperren und so das Schalten hindern.

Weiterhin kann es, während eine solche Gleitklauenkupplung ausgerückt ist, dazu kommen, daß die beiden Kupplungsteile eine hohe Relativgeschwindigkeit gegeneinander annehmen, so daß beim Wiedereinrücken der Kupplung schwere Stöße auftreten. Es ist daher bei bekannten Anordnungen dieser Art nötig, Vorkehrungen dafür zu treffen, daß die Kupplung während des kurzen Augenblicks, währenddessen der treibende und der getriebene Teil synchron laufen, vollständig eingerückt wird.

Ein Zweck der Erfindung ist es, ein verbessertes Geschwindigkeitswechselgetriebe der angegebenen Art zu schaffen, bei welchem der Gangweohsel vereinfacht ist.

Ein solches Geschwindigkeitswechseligetriebe ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungsanordnung zur Einrückung des größeren Gangs bzw. eines der größeren Gänge eine in einem Drehsinn greifende Kupplung enthält, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß, sobald ihre Elemente sich infolge eines Überholmoments relativ zueinander verdrehen, die Kupplung schlüssig eingerückt wird, und daß ferner die in einem Drehsinn wirkende Kupplung mit einer entsprechend zu betätigenden Verriegelungseinrichtung versehen ist, die beim Schalten auf den betreffenden größeren Gang nicht wirksam werden kann, bevor die in einem Drehsinn wirkende Kupplung eingerückt ist, und die in wirksamem Zustand die Kupplung zur Übertragung eines treibenden Drehmoments befähigt.

Die Ausdrücke treibendes Drehmoment und Überholmoment umfassen auch, wo· es der Zusammenhang erlaubt, die Reaktionsmomente, welche beim Treiben bzw. beim Überholen in einem Planetengetriebe auftreten, bei welchem die Kupplung zum Herstellen eines hohen Gangs verwendet wird, um solche Reaktionsmomente zu übertragen. Es sind bereits Freilaufkupplungen ohne Sperrvorrichtung bekanntgeworden. Ebenso kennt man Geschwindigkeitswechselgetriebe mit Klauenkupplungen, deren Zähne schraubenförmig geschnitten sind, so daß das gewöhnliche Treibmoment sie eingerückt zu halten strebt. Bei diesen bekannten Anordnungen kann der treibende Teil schneller umlaufen als der getriebene, und während eines solchen Umlaufens können die Teile mit einem heftigen Stoß eingerückt werden. Ferner sind Klauenkupplungen zum Wählen des Getriebes bekannt, deren Zähne eigenartig unterschnitten sind, um ein zufälliges Ausrücken zu verhüten. Weiterhin ist auf eine bekannte unregelbare Klauenkupplung zu verweisen, die sich selbsttätig bei Überlastung ausrücken kann und mit einem von einer Feder belasteten radialen Sperrbolzen ausgerüstet ist.

Man hat auch bereits ein Geschwindigkeitswechselgetriebe beschrieben, bei dem ein doppeltes Klauenkupplungsglied, durch das die höchste und die nächstfolgende Geschwindigkeitsstufe eingeschaltet wird, eine Freilaufkupplung enthält, die in der üblichen Weise derart angeordnet ist, daß sie die getriebene Welle vorwärts sich schneller drehen läßt als die treibende Welle. Hierbei können die Freilaufkupplungen gewünschtenf alls auch blockiert werden. Im Gegensatz zur' Erfindung ist hier aber die Freilaufkupplung, durch die die Höchstgeschwindigkeit erzielt wird, nicht umgekehrt eingesetzt. Es ist bei der bekannten Einrichtung auch ein Stoß beim Einrücken der Höchstgeschwindigkeit möglich.

Gegenüber diesen vorbeschriebenen Anordnungen zeichnet sich die Erfindung insbesondere durch die Verwendung eines sperfbaren Freilaufes zum Herstellen eines höheren Gangs aus.

Das verbesserte Getriebe ist vorzugsweise derart angeordnet, daß beim Wirksamwerden der Gangwählerkupplungen, welche für den Gangwechsel ohne Unterbrechung der Kraftübertragung außerhalb des Getriebes Anwendung finden, das Über- -90 Setzungsverhältnis zwischen treibender und getriebener Welle des Getriebes unfähig ist, außerhalb der durch den höchsten und niedrigsten, vom Wechselgetriebe zugelassenen Gang gegebenen Grenzen zu gehen, d. h. das Verhältnis der Geschwindigkeit der treibenden Welle zu der der getriebenen kann niemals denjenigen Wert überschreiten, welcher durch den kleinsten'Gang gegeben ist, und niemals kleiner sein als derjenige Wert, welcher durch den höchsten Gang bestimmt ist.

Somit umfaßt erfindungsgemäß das verbesserte-Getriebe weiterhin einen nur bei vom Motor herrührendem Kraftfluß kuppelnden Freilauf für den kleineren Gang sowie zweckmäßig eine vorwählbare Kupplung für die Kupplung des kleineren Gangs, die den Kraftfluß zürn Motor sichert, wobei vorzugsweise eine !gemeinsame Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln sowohl der dem großen Gang als auch der dem kleinen Gang zugeordneten Kupplung vorgesehen ist.

Die Steuerung der Verriegelung eines solchen Getriebes ist vorzugsweise entsprechend der oben erläuterten Aufgabestellung so ausgebildet und angeordnet, daß jeweils die Verriegelung des auszuschaltenden Gangs rechtzeitig gelöst und die Verriegelung des einzuschaltenden Gangs vorbereitet wird, so daß die Verriegelung von selbst wirkt, sobald die jeweilige Gangschaltkupplung gekuppelt ist.

Jeder der beiden zur Wahl gestellten Wege kann iao noch ein zusätzliches Wechselgetriebe beliebiger Art enthalten, beispielsweise ein Hilfsgetriebe, das seinerseits auch noch erfindungsgemäß ausgebildet ist, sonst aber auch ein Flüssigkeitsgetriebe nach Art der Föttinger-Getriebe oder sogar ein nur ein einziges Übersetzungsverhältnis für den Notfall

ergebendes Getriebe, das zum Einrücken die Bedienung einer Hauptkupplung erfordert.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es ist

Fig. ι ein Schema eines Zweiganggetriebes mit Vorgelegewelle,

Fig. 2 einschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel mit Planetengetriebe;

Fig. 3 und 4 sind Einzelschnitte längs 3-3 bzw. 4-4 der Fig. 2;

Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine aus Planetenradgetriebe und Getriebe mit Vorgelegewelle zusammengesetzte Einheit,

Fig. 6 ein Teilschnitt zu Fig. 5,

Fig. 7 ein Schema der Steuervorrichtung für das Getriebe nach Fig. 5,

Fig. 8 ein schematischer Schnitt durch ein Dreiganggetriebe mit Vorgelegewelle und

Fig. 9 ein Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, wobei einer der Energiewege des Getriebes ein Flüssigkeitsgetriebe nach Föttinger-Bauart aufweist.

Gemäß Fig. 1 steht ein Ritzel 10 auf der treibenden Wellen über eine Vorgelege welle 12 im Dauereingriff mit einem Zahnrad 13, das auf der getriebenen Welle 14 drehbar gelagert ist. Auf der getriebenen Welle sind beiderseits eines Ringes 15 zwei Kupplungsglieder 16 bzw. 17 für je eine einsinnig wirkende Kupplung angeordnet mit hinterschnittenen Sperrzähnen; das Ganze ist mittels einer Keil- und Nutverbindung undrehbar, aber axial verschieblich auf der getriebenen Welle gelagert. Die Kupplungsglieder 16 und 17 wirken mi+ Sperrzähnen 20 und 21 an Rädern 10 bzw. 13 zusammen. Eine Blockmuffe 22, die auf dem Ring gleitet und durch eine Feder- und Nutverbindung gezwungen ist, mit ihm umzulaufen, ist mit Schubnuten 18 und 19 versehen, die je mit einer Anzahl von federbelasteten Bolzen 23 bzw. 24 zusammenwirken; die Bolzen vermögen in Bohrungen 25 bzw. 26 der Welle 14 einzutreten, jedoch nur dann, wenn jeweils das zugehörige Sperrad ganz in Greiflage steht. Die Muffe 22 läßt sich durch eine Gabel 27, die durch Federn mit einer verschieblichen Vorwählersteuerstange 28 gekuppelt ist, in ihre Endstellung drängen. Zwischen den Kupplungsgliedern 16 und 17 ist eine Anzahl von Federn 29 angeordnet deren Länge so bemessen ist, daß sie dem einen Kupplungsglied gestatten, eine -unwirksame Lage einzunehmen, wenn das andere voll in die Verzahnung 20 bzw. 21 eingerückt ist, jedoch wenn das eine Kupplungsglied auszurücken beginnt, das andere zum Greifen bringen. Die Treibwelle 11 ist über eine Hauptkupplung, z. B. eine Flüssigkeitskupplung oder eine Fliehkraftreibkupplung, an den Motor angeschlossen.

Fig. ι veranschaulicht das Getriebe bei eingeschaltetem großem Gang; jedoch ist der kleine Gang vorgewählt, und die Umschaltung ist vorbereitet.

Beim Anfahren im kleinen Gang befinden sich die Blockbolzen 23 in der entblockten Stellung, so, wie es in Fig. 1 für die anderen Bolzen 24 gezeichnet ist.

und die Steuerstange 28 steht rechts, wie angegeben. Wirkt Treibmoment auf die Wellen, so dreht sie sich in der Richtung des Pfeils, und der Antrieb überträgt sich über die Räderzüge und das ■ Kupsplungsglied 17 des kleinen Gangs auf die getriebene Welle 14. Die Sperrzähne 20 weisen dabei das Kupplungsglied 16 des hohen Gangs ab, bis das Kuplungsglied 17 des kleinen Gangs voll eingerückt ist. Die Schubnuten 19 der unter Federdruck stehenden Blockmuffe 22 drängen jetzt die Bolzen 24 in die Löcher 26 und blocken die Kupplung des kleinen Gangs, so daß, falls der Motor verzögert wird, auch Überholmoment übertragen werden kann.

Will man auf den hohen Gang umschalten, so bewegt man die Vorwählersteuerstange 28 nach links; dann nimmt die Gabel 27 die Muffe 22 nach links mit und gestattet dem Bolzen 24, die Löcher 26 zu verlassen, da diese Bolzen, wenn Treibmoment durch den kleinen Gang übertragen wird, unbelastet sind. Die Kurvennuten 18 drängen die Bolzen 23 einwärts, die jedoch, da das Kupplungsglied 16 des großen Gangs noch nicht eingerückt ist, noch nicht vor den Löchern 25 stehen. Der Motor wird jetzt verzögert, und dadurch wird das Kupplungsglied 17 des kleinen Gangs unter der Wirkung der Trägheit der durch die Welle 14 angetriebenen Teile die Sperrzähne 21 überholen. Die Federn 29 drängen das Kupplungsglied 16 des hohen Gangs gegen die Zähne 20. Da jedoch die Wellen rascher läuft als das Glied 16, vermag dieses nicht weit genug nach links vorzudringen, um die Bolzen 23 vor die Löcher 25 zu bringen. Die Zähne des Elements 16 und die Zähne 20 stehen verkehrt zu solchen einer Schaltradkupplung, die vorwärts treiben würde, und solange die Zähne 20 schneller als das Element 16 umlaufen, wird dieses ganz außer Eingriff gehalten. Fällt aber die Geschwindigkeit der treibenden Welle 11 bis zu derjenigen der getriebenen Welle 14, so wird die Verkehrtkupplung 20, 16 des hohen Gangs völlig eingerückt und hält beide Wellen in synchronen Lauf, d. h. die Geschwindigkeit der Maschine wird vor weiterem Abfallen bewahrt. Das vollständige Einrücken des Kupplungsgliedes 16 bringt die Bolzen 23 vor die Löcher 25, so daß die unter Federwirkung stehende Sperrmuffe 22 ihre Bewegung nach links vollenden und so die Bolzen in die Löcher 25 einschieben kann. Jetzt wird der Motor wieder beschleunigt, und das Treibmoment geht von der Welle n durch die Kupplung 20, 16 des großen Gangs, weiche durch die Blockbolzen 23 am Ausrücken unter Treibmoment 'gehindert ist.

Will man wieder vom großen zum kleinen Gang übergehen, so schiebt man die Steuerstange 28 nach rechts, so daß die Kurvennuten 19 die Bolzen 24 er- . neut jnach innen drängen. Die Bolzen 23 bleiben, da sie durch das Treibmoment belastet sind, vorerst in Blocklage gemäß Fig. 1. Jetzt wird der Motor zeitweilig verzögert, so daß das Treibmoment verschwindet, und die treibende sowie die getriebene Welle werden dadurch synchron gehalten, daß unter dem Einfluß von Überholmoment die Kupplung 20, 16 noch im Eingriff bleibt. Da aber jetzt die

Bolzen 23 unbelastet sind, federn sie auswärts und

• entblocken die Kupplung 20,16, so daß, wenn jetzt der Motor wieder beschleunigt wird, die Sperrzähne 20 die Zähne 16 überholen. Darauf bringen die Federn 29 die Zähne 17 in Berührung mit den Zähnen 21; da aber die Welle 14 rascher läuft als das Rad 13, vermag das Kupplungsglied 17 zunächst nicht weit genug nach rechts vorzudringen, um die Bolzen 24 bis zu den Löchern 26 zu bringen. Erst wenn die Geschwindigkeit des Rades 13 derjenigen der Welle 14 gleichkommt, wird die Kupplung 17, 21 des kleinen Gangs voll eingerückt und damit der kleine Gang hergestellt. Volles Einrücken des Kupplungsgliedes 17 bringt die Bolzen 24 bis zu den Löchern 26, so daß die Blockmuffe 22 ihre Bewegung nach rechts vollenden und die Bolzen zum Eingreifen bringen kann.

Ist die Hauptkupplung beispielsweise eine ständig gefüllte Flüssigkeitskupplung, die nicht in der Lage

»0 ist, den Antrieb völlig zu unterbrechen, so läßt sich das Ausrücken des hohen Gangs bei leer laufendem Motor und bei durch die Belastung zum Stillstand gebrachter getriebener Welle dadurch erleichtern, daß man eine bekannte Vorkehrung trifft, mittels welcher man der treibenden Welle eine Drehung nach rückwärts aufzwingen kann.

Fig. ι zeigt eine ganz einfache Anordnung zwecks bequemer Erläuterung der Erfindung. In der Praxis wird man es freilich vorziehen, eine widerstandsfähigere Form einsinnig wirkender Kupplungen zu benutzen. Die weiteren Beispiele betreffen eine zwangsläufige, einsinnig wirkende Kupplung mit Blockvorrichtung zum Herstellen von Antrieb in beiden Richtungen.

Fig. 2 zeigt ein Planetengetriebe mit zwei Geschwindigkeiten vorwärts, nämlich einem unmittelbaren Gang und einem schnellen Gang, mit vorwählbarer Synchronschaltung zwischen beiden, ferner einem Rückwärtsgang und einem Leergang. Eine Planetenträgerwelle 31 ist gleichmittig zu einer treibenden Welle 30 und einer getriebenen Welle 32 zwischen beiden gelagert. Ein verschiebliches, treibendes Klauenkupplungsstück 33, das durch einen Umkehrhebel über eine Wählerstange 34 gesteuert wird, ist mit Zähnen 33^ß und 33⁶ versehen, die wechselweise in eine Verzahnung 3i^a auf der Welle 31 und eine Verzahnung 36°» einzugreifen vermögen, welche an einer auf der Welle 31 gelagerten Sonnenradmuffe 36 ausgebildet sind. Ein Sonnenrad 37 an der Muffe 36 kämmt mit Planetenrädern-38, die ihrerseits in eine Ringverzahnung 39 auf der getriebenen Welle 32 eingreifen. Der Planetenträger 3i^c ist mit Zähnen 31* versehen, die von Zähnen 34° eines nicht drehbaren, am Wähler 34 befestigten Ringes erfaßt werden können.

Es ist für eine selbsttätige Synchronumschaltung zwischen den Vorwärtsgängen gesorgt, und zwar mittels einer doppelten Kupplung. Hierzu gehört eine Mutter 40, die in rechtsgängige Gewindegänge 41 der Sonnenmuffe 36 von großer Steigung einfaßt. Die Mutter 40 hat einen beschränkten Schraubbereich auf der Muffe 36, und zwar zwischen Anschlägen 42 und 43. Zähne 40^s an der Mutter 40 vermögen wechselweise in Zähne 33^s, wenn sich das Glied 33 in seiner rechten Endlage befindet, und in Zähne 44 einzugreifen, die am Getriebegehäuse 45 befestigt sind. Eine Anzahl von Klinken 46 wirkt mit den Zähnen 33* zusammen. Die Klinken sind auf Zapfen 48 .schwenkbar, die an der Mutter 40 befestigt sind, und werden mittels Federn 46* auswärts gegen Anschläge 46" gedrängt (Fig. 3), bis ihre Spitzen etwas vor die Zähne 4ο⁰ hervorragen. Eine gleiche Reihe von Klinken 47 (Fig. 4), die unter dem Einfluß von Federn 47^s und Anschlägen 47^a stehen und die gleichfalls auf den Zapfen 48 sitzen, arbeiten mit den festen Zähnen.44 zusammen. Eine Blockmuffe 49 ist mit Innenzähnen 49^s versehen, in welche Außenzähne 4ο⁶ der Mutter 40 einfassen; die Muffe 49 läßt 'sich ähnlich wie die Muffe gemäß Fig. 1 durch eine Vorwählersteuerung 50, 51 einer axialen Kraft unterwerfen'. Zusätzliche Zähne 49^& in der Muffe 49 sind mit Abstand von den, ersten Zähnen. 49" und winklig dazu angeordnet. Die Lücke zwischen den Zähnen 49" und 49* paßt auf Zähne 30⁶ an dem Anschlagkranz 43 der Sonnenmuffe 36.

Dieses Getriebe arbeitet folgendermaßen: Angenommen, die Teile stehen in der gezeichneten Lage, die treibende Welle 30 ruht, der Hebel 35 ist nach links geschoben, um die Zähne 33° in die Zähne 3i^ß einzurücken und die Zähne 33^s in die Bahn der Klinken 46 zu bringen. Die Steuerstange 51 ist nach links geschoben, um den unmittelbaren Gang zu wählen. Die Blockmuffe 49 vermag nicht nach links zu gehen, da die Zähne 36* gegen die Enden der Zähne 49* anliegen. Die treibende Welle wird jetzt in Richtung des Pfeils beschleunigt, und der Planetenträger wird durch die Welle 31 in Drehung versetzt. Wegen des Widerstandes, welchen die Belastung der !getriebenen Welle 32 bietet, bringen die Planetenräder 38 die Sonnenmuffe 36 zu schneilerem Umlauf als die treibende Welle. Die Klinken 46 an der Mutter 40 erfassen die Zähne 33^s und beschränken die Geschwindigkeit de'r Mutter auf diejenige der treibenden Welle, so daß die Mutter unter der Wirkung der Schraubengänge 41 nach links verschoben wird, wobei die Klinken 46 die Zähne 40« genau in Eingriff mit den Zähnen 33* leiten. Erreicht die Mutter den Anschlag 42, so hat die Drehung der Blockmuffe 49 relativ zu der Sonnenmuffe 36 die Lücken der Zähne 49^s zur Deckung mit den Zähnen 36* gebracht, so daß die Muffe nach links springt und die Zähne 49* in die Zähne 36* einschiebt; die Mutter wird also gegen Schraubbewegung geblockt. In diesem Zustand vermag das Getriebe sowohl Treibmoment als auch Überhol- moment unmittelbar zwischen den Wellen 30 und 32 zu übertragen. Das Planetenhandgetriebe ist geblockt.

Will man auf Schnellgang umschalten, so wird die Vorwählerstange 51 nach rechts geschoben, und die Blockmuffe 49 kehrt in die gezeichnete Lage zurück, wobei sie an einer Verschiebung noch weiter nach rechts dadurch gehindert ist, daß die Enden der Zähne 49° gegen die Zähne 36* anliegen. Der die Welle 30 treibende Motor wird jetzt verzögert, und die fortgesetzte Drehung des Ringes 39 unter

der Wirkung der Trägheit der von der Welle 32 angetriebenen Teile führt dazu, daß die Sonnenmuffe 36 stärker als die treibende Welle verzögert wird. Die Mutter 40 schraubt sich daher nach rechts, bis die Zähne. 40⁰ die Zähne 33* verlassen, und die Klinken 47 laufen zunächst an den festen Zähnen 44 vorbei. Fortgesetzte Verzögerung der treibenden Welle läßt die Sonnenmuffe zum Stillstand kommen und in entgegensetzter Richtung umlaufen. Darauf sperren die Klinken 47 die Mutter 40 gegen Drehung, so daß sie unter der Wirkung der Gewindegänge 41 nach rechts tritt, wobei die Zähne 40° durch die Klinken genau in Eingriff mit den festen Zähnen 44 geleitet werden.

Wenn die Mutter den Anschlag 43 erreicht hat, ist die einsinnige Kupplung, die aus der Mutter und dem festen Glied mit den Zähnen 44 besteht, voll eingerückt unter dem Einfluß der Reaktion des Überholmoments. Erreicht die Mutter die Anlage 43, so kommen die Nuten der Zähne 49" der Blockmuffe vor die Zähne 36* der Sonnenmuffe zu stehen, so daß die Blockmuffe nach rechts springt und die Zähne 49° in die Zähne 36* einrückt> Die Mutter ist also vjetzt gegen Schraubung geblockt.

Die die Welle 30 treibende Maschine wird beschleunigt, und die Reaktion des Treibmoments auf die Schraubengänge 41 sticht die Mutter nach links zu schieben und die Zähne 40" und 44 auseinanderzubringen. Da aber jetzt die Blockmuffe 49 eine Schraubung der Mutter verhindert, verbleibt das Getriebe im Schnellgang; das Sonnenrad steht still, und die getriebene Welle 32 läuft schneller als die treibende Welle.

Zum Umschalten vom Schnellgang auf den kleinen unmittelbaren Gang wird die Vorwählersteuerstange5i nach links verschoben. Die Blockmuffe 49 bleibt aber in ihrer rechten Lage, da sie durch die auf ihre Verzahnung infolge der Reaktion des Treibmoments wirkende Belastung festgehalten wird. Die Treibmaschine wird zeitweilig verzögert, um die Blockmuffe 49 zu entlasten, die dann sofort in die Lage gemäß Fig. 2 springt. Wird jetzt die Maschine wieder beschleunigt, so stellt sich der unmittelbare Gang her, wie oben beschrieben ist.

Die Klinken 46 und 47 besitzen an ihren Enden Abschrägungen 46^C und 47^C (Fig. 3 und 4), damit sie sich beim axialen Eingreifen in die Zähne 33 bzw. 44 leichter von diesen niederdrücken lassen.

Für den Rückwärtsgang wird der Hebel 35 nach rechts geschoben, so daß der Wähler 34 die Zähne 33⁶ in die Zähne 36" einrückt und den Planetenkäfig dadurch gegen Drehung blockt, daß die Zähne 34° mit den Zähnen 31* im Eingriff stehen.

Das Getriebe gemäß Fig. 5, das als Hauptwechselgetriebe eines Kraftwagens geeignet ist, ergibt drei Gänge vorwärts, Nullage und Rückwärtsgang; die gleiche doppelte Synchronkupplung dient dazu, vorwählbare Selbstumsehaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang sowie .zwischen dem zweiten und dem dritten herbeizuführen.

Eine treibende Welle 60 liegt gleichzeitig mit einer Zwischenwelle 61 und einer getriebenen Welle 62. Ein Zahnrad 63, das auf der Welle 61 gelagert ist, wird durch eine Vorgelegewelk 64 von einem auf der Welle 60 sitzenden Zahnrad 65 angetrieben, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle 60 und dem Zahnrad 63 den Wert 1,55 : 1 besitzt. Das Zwischenrad 63 sitzt an einem Klauenkupplungsglied 165 mit Zähnen 165", die in Zähne 66" eines weiteren Klauenkupplungsgliedes 66 einzufassen vermögen, das mittels einer Gabel 67 auf Planetenträgerzapfen, z. B. 68, verschoben werden kann. Planetenritzel 70 kämen mit einem Sonnenrad 69 auf der Welle 61 sowie mit einer Ringverzahnung 71, die an der getriebenen Welle 62 befestigt ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Planetenkäfig und Sonnenrad besitzt bei feststehender Ringverzahnung den Wert 1:3. Das verschiebliche Klauenkupplungsglied 66 weist zusätzlich Zähne 66* und 66* auf, die in Zähne 71^s an der Ringverzahnung bzw. Zähne J2^a am Getriebegehäuse 72 einzugreifen vermögen.

Die doppelte Synchronkupplung besitzt eine gemeinsame Mutter 73, die mit rechtsgängigen Gewindegängen 74 von großer Steigung auf die Welle 61 geschraubt ist. Diese Mutter hat zwischen Anlagen 75 und 76 einen beschränkten Schraubweg. Die Mutter ist mit einem Bund JJ ausgebildet, der in ein Rohr 78 mit axialen Endzähnen 78° bzw. 78* ausläuft; die Zahnt tonnen wechselweise mit Zähnen 65^s des Rades 65 bzw. mit Zähnen 63° des Rades 63 in Eingriff gebracht werden. Am hinteren Ende der Treibwelle 60 sind Klinken 79 angelenkt, deren Spitzen, von der treibenden Welle her gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet sind; weitere Klinken 80, deren Spitzen im Uhrzeigersinn weisen, sind am Rade 63 angelenkt. Die beiden Klinkensätze entsprechen nach Anordnung und Wirkungsweise den Klinken 46 bzw. 47, die an Hand von Fig. 2, 3 und 4 verschieblich sind.

Die Blockvorrichtung für diese Synchronkupplung umfaßt eine Anzahl von Bolzen 81, die in radialen Bohrungen des Bundes JJ der Mutter verschieblich sind. In der oberen Hälfte der Fig. 6 sind diese Bolzen in ungeblocktem Zustand dargestellt; in der unteren Hälfte dagegen im Blockzustand. Ihre Innenenden vermögen in zwei Sitze von Löchern 82 bzw. 82' einzutreten (Fig. 5), die dann zur Deckung mit den Bolzen gelangen, wenn sich die Mutter in der einen oder der anderen Endlage befindet. Die Bolzen 81 werden durch schwache Federn 83 auswärts gedrängt, und ihre Außenenden nehmen in Bohrungen Kugeln 84 auf, unter denen sich kräftige Federn 85 befinden, welche die Kugeln •halb aus den Bolzen herausdrängen. Eine Wähler- "5 muffe 86, die bei 87 (Fig. 6) eine Nut- und Keilverbindung mit dem Rohr 78 besitzt, ist auf diesem Rohr mittels einer Vorwählerstange 88 verschieblich. Auf der Innenfläche der Muffe 86 befindet sich eine Reihe von Längsnuten 89, die sich mit den Kugeln 84 decken und deren größte Tiefe gleich dem Halbmesser der Kugeln ist. Beide Enden der Nuten sind abgeschrägt.

Die Steuervorrichtung, die in Fig. 7 im Grundriß schematisch veranschaulicht ist, umfaßt einen Getriebeschalthebel 90, der in einer Schlitzführung 91

arbeitet und an einer Muffe 92 befestigt ist, die ihrerseits mittels einer Keil- und Nutverbindung auf einer Welle 93 verschieblich ist; diese ist durch feste Lager 94 an einer Axialverschiebung gehindert. Eine Hohlnabe 6y^a der Gabel 67 für die Bedienung der Klauenkupplung ist auf einem Fortsatz 95 der Muffe 92 drehbar gelagert und wird darauf durch einen Ring 96 in Stellung gehalten. Ein in eine Gabel endender Arm 97, der auf der Welle 93 befestigt ist, bedient einen Winkelhebel 98, der durch einen Lenker 99 mit einem Gelenkzapfen 100 einer Vorwählerstange 88 gekuppelt ist.

Diese Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Angenommen, der Getriebehebel 90 befindet sich in der LageiV; dann sind keine Zähne des Klauenkupplungsgliedes. 66 im Eingriff, und die treibende Welle 60 kann leer laufen. Eine nicht dargestellte Hauptreibkupplung, welche die Welle 60 mit dem Motor verbindet, ist ausgerückt, und jetzt wird der Hebel 90 in die Lage 1 gebracht, so daß die Zähne 66^a in die Zähne 165" eingreifen; dadurch wird der Planetenträger mit dem Zahnrad 63 geblockt, und die Wählermuffe 86 wird nach rechts verschoben. Die Hauptkupplung rückt man ein, um die treibende Welle 60 zu beschleunigen. Das Zahnrad 63 treibt den Planetenträger mit verminderter Geschwindigkeit an, und infolge des Belastungswiderstandes am Zahnkranz. 71 sucht das Sonnenrad 69 schneller als die treibende Welle zu laufen. Die Schraubengänge 74 verschieben daher die Mutter 73 nach links, so daß unter der Wirkung der Klinken 79 die Zähne 78° in die Zähne 65° einfassen. Die Kugeln 84 werden durch die abgeschrägten linken Enden der Nuten 89 nach innen gedrückt; sobald die Bolzen 81 bis zu den Löchern 82 gelangen, werden sie von den Federn 85 in die Löcher hineingedrückt und blocken die Mutter auf den Schraubengängen. Auf diese Weise wird in dem für den Notfall dienenden kleinen Gang beidsinnig Antrieb hergestellt.

Zum Umschalten auf den zweiten Gang wird der Hebel 90 in die Lage 2 gebracht und danach gegen die Lage 2^A gedrängt. Die erste dieser Bewegungen in die Lage 2 läßt die Wählermuffe 86 nach links gehen, und die Federn 83 bringen die Bolzen 81 aus den Löchern 82 heraus. Die treibende Welle 60 wird jetzt durch Verzögern des Motors mit verzögert, während die getriebene Welle 62 ihre Drehung wegen der Trägheit des Fahrzeuges fortsetzt. Da das Planetenradgetrkbe die Welle 61 nötigt, sich schneller zu verzögern als die Welle 60, drücken die Schraubengänge 74 die Mutter 73 von der Treibwelle fort. Da jetzt das Klauenkupplungsglied 165 - unbelastet ist, läßt sich der Hebel 90· aus der Stellung 2 ohne Widerstand in die Stellung 2^A verschieben, rückt daher die Zähne 66^& und 71" ein, sobald die Klinken 80 die Zähne j& greifen. Es besteht daher keine Relativdrehung zwischen den Teilen des Planetengetriebes. Dieses winkt vielmehr jetzt einfach als starre Verbindung zwischen den Wellen 61 und 62. Inzwischen sind die Zähne γ& voll in Eingriff mit den Zähnen 63° gelangt, und die Bolzen 81 sind mit Blockwirkung in die Löcher 82 eingetreten. Unter diesen Umständen entspricht die Gesehwindigkeitsherabsetzung dem Wert 1,55 : 1, wie es die Vorgelegewelle ergibt. Zum Umschalten auf unmittelbaren Gang wird der Hebel 90 in Stellung 3 gelegt, so daß er die Wählermuffe nach rechts gleiten läßt und die Bolzen 81 entblockt. Sobald jetzt der Motor verzögert wird, bringen die Gewindegänge 74 die Mutter 73 nach links. Unter der Wirkung der Klinken 79 greifen die Zähne 6s^a und 78° ineinander ein und halten die treibende und die getriebene Welle unter dem Einfluß von Über- ■ holmoment im Gleichlauf. Ist dieser eingetreten, so dringen die Bolzen 81 selbsttätig in die Löcher 82 ein, wie beschrieben, und vermögen, wenn jetzt der Motor wieder beschleunigt wird, Treibmoment zu übertragen. '

Zum Zurückschalten von unmittelbarem Gang auf den zweiten Gang wird man den Schalthebel 90 in die Lagea⁴ bringen und den Motor verzögern, so daß das Aufhören des Treibmoments die Blockbolzen entlastet und so ihr Austreten aus den Löchern 82 ermöglicht. Der Motor wird jetzt wieder beschleunigt, um die Mutter 73 nach rechts zu bewegen.

Der Rückdruck infolge des Treibmoments läßt unter dem Einfluß der Klinken 80 die Zähne 78^s und 63" in Eingriff miteinander gelangen, und dadurch werden im zweiten Gang die treibende und go die getriebene Welle zum Gleichlauf gebracht. Die Kugeln 84 werden durch das schräge rechte Ende der Nuten 89 nach innen gedruckt, und sobald die Bolzen 81 vor den Löchern 82' stehen, lassen die Federn 85 die Bolzen in die Löcher eintreten, so daß die Mutter geblockt ist. Zum Umschalten vom zweiten auf den ersten Gang wird der Hebel 90 gegen die Lage 2 gedrängt und der Motor zeitweilig verzögert. Sobald das Lastmoment seinen Sinn umkehrt, geht der Hebel 90 in die Lage 2 über und weiter in die Lage 1. Der Rückwärtsgang wird dadurch eingeschaltet, daß man den Hebel in die Lage R bringt; dadurch gelangen die Zähne 66^C und 72^a in Eingriff, so daß der Planetenträger gegen Drehung geblockt ist. Das Planetengetriebe wirkt jetzt als Umkehrgetriebe, wobei das Sonnenrad 69 über die Vorgelegewelle angetrieben wird. Die Stellung RA ergibt einen höheren Gang rückwärts, wobei die Wellen 60 und 61 unmittelbar gekuppelt sind. Das in Fig. 8 schematisch veranschaulichte Getriebe besitzt zwei doppelte Gangwählkupplungen und ergibt drei Geschwindigkeiten vorwärts. Die selbsttätige Synchronumschaltung von jedem kleineren Gang auf den nächsthöheren geschieht durch Bedienen nur einer oder der anderen der beiden Doppelkupplungen.

Die treibende Welle 110 läßt sich wechselweise mit einem auf der getriebenen Welle 111 befestigten Zahnrad 114 verbinden oder mit zwei Zahnrädern 112, 113, die auf der treibenden Welle gelagert sind. iao Dies geschieht durch eine Synchrondoppelkupplung der an Hand von Fig. 5 und 6 beschriebenen Art. Diese Kupplung besitzt eine Mutter 115, die in rechtsgängige Gewindegänge 116 auf der Welle 110 eingreift, ferner eine Steuermuffe 117. Das Zahnrad 114 kämmt mit einem Rad 119 auf einer Vorgelege-

welle ii8. Zahnräder 122 und 123, die mit den Rädern 112 bzw. 113 kämmen, sind auf der Vorgelege welle unabhängig drehbar und lassen sich damit wechselweise durch eine Synchrondoppelkupplung verbinden, wie sie an Hand von Fig. 2 und 4 beschrieben ist. Diese Kupplung weist eine Mutter 124 auf, die in Linksgewinde 120 der Vorgelegewelle 118 eingreift, ferner eine Blockmuff« 121.
Die treibende Welle 110 läuft in der Richtung des Pfeils. Bei kleinem Gang überträgt sich der Antrieb über die Teile 110, 116, 115, 115^s, 113⁰, 113, 123, 123°, 124°, 124, 120, 118, 119, 114 und in, wobei die Steuermuffe 117 und die Blockmuffe 121 rechts stehen. Zum Einschalten des zweiten Gangs drängt man die Blockmuffe 121 nach links und verzögert den Motor, bis die Vorgelegewellenkupplungsmutter 124 ihre linke Endlage erreicht hat und dort geblockt ist. Der Antrieb geht jetzt, wie bei dem ersten Gang, bis zu den Zähnen 113", von dort über die Teile 112, 122, 122⁰, 124" und dann wie beim ersten Gang, wobei die Mutter 124 durch die Blockmuffe 121, die dabei einen Teil des Treibmoments überträgt, in linker Greiflage gehalten wird.

Zum Einrücken des unmittelbaren Gangs verschiebt man die Steuermuffe 117 nach links und verzögert den Motor, bis die Treibwellenkupplung 115 nach rechts gegangen und hier geblockt ist. Der Antrieb geht jetzt über die Teile 110, 116, 115, 115*, 114^s, 114 und in; die Mutter 115 ist in ihrer rechten Greiflage durch die Sperrbolzen geblockt, welche das Treibmoment übertragen.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei welcher der hohe Gang durch unmittelbaren mechanischen Trieb erzielt wird, während kleine Übersetzung durch ein Flüssigkeitsgetriebe nach Föttinger-Bauart erreicht wird. Infolgedessen ist das über den Weg des kleinen Gangs erzielbare Übersetzungsverhältnis nicht festgelegt, sondern hängt von der absoluten Geschwindigkeit der treibenden Welle sowie von der Drehmomentbelastung der getriebenen Welle ab. Bei einer solchen Anordnung ist es erforderlich, den Drehmomentwandler als solchen außer Wirkung zu setzen, wenn unmittelbarer Gang eingeschaltet wird; andernfalls würden die Reibungsverluste in der Flüssigkeit hinderlich sein. Der treibende Teil 141 des Flüssigkeitsgetriebes ist auf der treibenden Welle 140 befestigt, während die Turbine 142 auf der getriebenen Welle 145 sitzt. Der Körper 146 zur Aufnahme des Rüokdrucks läßt sich durch eine einsinnig wirkende Kupplung 147 mit einem undrehbaren Glied 151 verbinden, wobei die Kupplung 147 mit einer Blockvorrichtung 149 zum Bremsen beim Schnellgang versehen sein mag. Die dargestellte Kupplung ist bekannt.

Die getriebene Welle 145 ist mit Zähnen 145° versehen, die mit Zähnen 148° einer Mutter 148 zusammenwirkt; die Mutter greift in rechtsgängige Schraubengänge 143 auf der treibenden Welle 140.

Ein steuerbarer Blockring 150 ist durch eine Keil- und Nutverbindung verschieblich auf der Mutter 148 gelagert und vermag mit einem Zahnkranz 144 der Welle 140 in Eingriff zu treten. Bedient wird der Ring 150 durch Stangen 152, die an einem Steuerglied 153 .sitzen.

Der Arbeitskreislauf des Flüssigkeitsgetriebes wird im Betriebe ständig gefüllt gehalten. Die Mittel zum Ersetzen der an den Dichtungen vorbeileckenden Flüssigkeit und zum Durchtreiben der Flüssigkeit durch einen Kühler sind als bekannt nicht dargestellt.

Beim Anlassen aus der Ruhe bleibt die Mutter 148, wenn die Welle 140 in Pfeilrichtung beschleunigt wird, in der dargestellten Ausrücklage, und die getriebene Welle 145 wird lediglich durch die im Flüssigkeitsgetriebe übertragene Energie angetrieben, wodurch in bekannter Weise eine Drehmomentsteigerung eintritt; die Drehmomentrückwirkung auf das Glied 146 geht dabei durch die Kupplung 147 auf den festen Teil 151 über.

Um den unmittelbaren Gang einzuschalten, drängt man den Blockring 150 nach links und verzögert die Welle 140, bis ihre Geschwindigkeit unter diejenige der getriebenen Welle 145 zu sinken sucht. Die Mutter 148 wird jetzt nach links gezogen und rückt die Zähne 145^s und 148⁰ ineinander ein, so daß die beiden Wellen unter Überholmoment bei gleicher Geschwindigkeit gehalten werden. Sobald sich der Schraubweg der Mutter 148 auf der treibenden Welle 140 vollendet, gelangen die Lücken zwischen den Zähnen des Blockringes 150 vor die Zähne des Ringes 144. Der Blockring verschiebt sich daher nach links und blockt die Mutter auf den Gewindegängen 143. Die Welle 140 wird jetzt beschleunigt, und das Treibmoment geht durch die geblockte Synchronkupplung. Der treibende Teil und die Turbine des Flüssigkeitsgetriebes laufen daher mit gleicher Geschwindigkeit und nehmen das Leitrad 146 frei mit, während die einsinnig wirkende Kupplung 147 jetzt ausrückt. Auf diese Weise sind beim unmittelbaren Gang Reibverluste an der Flüssigkeit vermieden.

Claims

Patentansprüche:

1. Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungsanordnung zur Einrückung des größeren Gangs bzw. eines der größeren Gänge eine in einem Drehsinn greifende Kupplung enthält, die so ausgebildet und no angeordnet ist, daß, sobald ihre Elemente sich infolge eines Überholmoments relativ zueinander verdrehen, die Kupplung schlüssig eingerückt wird, und "daß ferner die in einem Drehsinn wirkende Kupplung mit einer entsprechend zu betätigenden Verriegelungseinrichtung versehen ist, die beim Schalten auf den betreffenden größeren Gang nicht wirksam werden kann, bevor die in einem Drehsinn wirkende Kupplung eingerückt ist, und die in wirksamem Zustand die Kupplung zur Übertragung eines treibenden Drehmoments befähigt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen nur bei Kraftfluß vom Motor kuppelnden Freilauf (17, 21, 40^s, 44) für den kleineren Gang (Fig. 1 und 2).

3. Getriebe nach Anspruchs, gekennzeichnet durch eine vorwählbare Kupplung (24) für die Kupplung des kleineren Gangs, die den Kraftfluß zum Motor sichert (Fig. 1).

4. Getriebe nach Anspruch. 3, gekennzeichnet ■durch eine gemeinsame Verriegelungseinrichtung (49, 81) zum Verriegeln sowohl der dem großen Gang als auch der dem kleinen Gang zugeordneten Kupplung (Fig. 2 und 6).

5. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung der Verriegelung die' Verriegelung (24) des jeweils auszuschaltenden Gangs rechtzeitig gelöst und die Verriegelung des jeweils einzuschaltenden Gangs vorbereitet wird, so daß die Verriegelung von selbst wirkt, sobald die jeweilige Gangschaltkupplung gekuppelt hat (Fig. ι beim Hinauf schalten).

6. Getriebe mit einem Zusatzwechselgetriebe entweder in dem über die dem größeren Gang zugeordnete Kupplung oder dem über die dem kleineren Gang zugeordnete Kupplung führenden Übertragungsweg bzw. in diesen beiden Übertragungswegen nach dem Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch Gangschaltkupplungen (II4*, II5⁶, H5^a, II3, 122°, 124", 123⁰) sowohl für das Hauptgetriebe als auch für das Zusatzgetriebe (Fig. 8).

7. Getriebe mit einer Kupplung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, m einem größeren Gang parallel liegenden, als kleinerer Gang dienenden Strömungsmomentwandler zwischen einer treibenden und einer getriebenen Welle, wobei der größere Gang die Kupplung (148^, I45^a) umfaß't und Mittel (147) vorgesehen sind, die den Momentwandler (141, 142, 146) unwirksam machen, wenn die Kupplung (148°, 145⁰) Treibmoment überträgt (Fig. 9).

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 300458, 436232, 046, 576669, 511 7735

österreichische Patentschrift Nr. 29 039; +5

britische Patentschrift Nr. 1697 vom Jahre 1911,

391837; französische Patentschrift Nr. 346 869.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

©S443 9. S3