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Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen.
Die bisher bei Kraftfahrzeugen gebräuchlichen Wechselgetriebe mit Mehrgangsebaltvorriehtung haben den Nachteil, dass sie die Aufmerksamkeit des Fahrers in hohem Masse dadurch beanspruchen, dass bei Geschwindigkeitsänderungen ein Umschalten erforderlich wird, welches überdies bei nachlässiger oder falscher Ausführung oft Brüche oder sonstige Störungen verursacht.
Die Erfindung löst die Aufgabe, diese Gangschaltung selbsttätig zu gestalten. Es geschieht dies in der Weise, dass Kräfte, die infolge der Wechselwirkung zwischen der Motorkraft und der Schubkraft
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Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung. Fig. l ist ein wag- rechter Schnitt durch ein normales Zahnradgetriebe mit Segmentschaltung, mit dem aber ein für die selbsttätige Gangschaltung gemäss der Erfindung dienendes Hilfsgetiiebe verbunden ist. Fig. 2 ist eine
Seitenansicht des Getriebes nach Fig. 1. Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt und Fig. 4 ein wagrechter Schnitt durch ein mehrgängiges Planetengetriebe, dessen Verwendung in erster Linie für die Gangschaltung nach der Erfindung vorteilhaft ist.
Fig. 5-8 veranschaulichen schematisch mehrere Stellungen der Brems- hebel während der GangsellaltU1Jg. Fig. 9-11 zeigen verschiedene Stellungen einer abgeänderten Aus- führungsform dieser Bremshebel, und Fig. 12 und 13 stellen ein Ausführungsbeispiel des Planetengetriebes nach Fig. 3 und 4 mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang der. Fig. 14-21 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, u. zw. zeig (n die Fig. 14-18 schematisch mehrere Stellungen der hiebei durch paarweise angeordnete Nocken gesteuerten Bremshebel, Fig. 19 eine perspektivische
Ansieht des zugehörigen Getriebes, Fig. 20 einen Mittelschuitt durch das Getriebe nach Fig. 19 und
Fig. 21 eine perspektivische Ansicht eines Getriebes mit Nocken etwas geänderter Gestalt.
In dem üblichen Zahnradgetriebe mit Segmentsehaltung nach Fig. 1 und 2 ist die Hauptwelle 1 in üblicher Weise mit der Motorwelle 2 durch eine Kupplung. 3, enthaltend Kupplungskonus, Kuplungs- seheibe, Druckfeder und Kupplungsbremse, gekuppelt. Die Hauptwelle 7 ist zweiteilig, der zweite Teil 4 liegt in axialer Verlängerung des ersten Teiles 1. Der Wellenteil1 trägt ein Zahnrad 5 mit schräger Ver- zahnung, Teil 4 ist teilweise als ein Vierkant ausgebildet, auf welchem eine Buchse 6 durch die Stange 7 verschiebbar gelagert ist. Die Buchse 6 trägt drei Zahnräder 8, 9 und 10. Die Zahnräder 5 und 8 sind mit Zapfen versehen, welche beim Vorschieben der Buchse 6 gegen das Zahnrad 5 ineinandergreifen.
Die Vorgelegewelle besteht gleichfalls aus zwei Teilen 11 und 12.
Der Teil 11 trägt am Ende ein Kegel-
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Ende der Welle 12 ist ferner ein mit Rad 5 kämmendes Zahnrad mit schräger Verzahnung versehiebbar @ aber nicht drehbar gelagert. Eine Feder 18 drückt das Zahnrad 17 mit leichtem Druck vom Kegelrad 13 ab. Die einander zugekehrten Flächen der Räder. M und 77 sind als Kupplungsglieder 19 ausgebildet, dergestalt, dass bei Verschieben des Zahnrades 17 gegen das Kegelrad 13 die Kupplungsglieder 19 in- einander greifen.
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Die Schwingwelle 20 trät an cinem Ende das Kupplungspedal. M, in der Mitte einen Hebel 22, 'welcher mit der Kupplungsscheibe oder-feder in der Kupplung J verbunden ist und endlich am ändern Ende einen Hebel 23. Das Kegelrad 13 steht im Eingriff mit einem Kegelrade.'. welches mittels des auf der gleichen Welle 25 sitzenden Ritzels 26 ein grosses Stirnrad 27 antreibt. An dem Zahnrad 27 ist
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des auf den Arm 7 und damit auf die Buchse 6 wirkenden und um den Punkt 37 schwingbaren Getriebeschalthebels : 16, sowie der eine Arm eines am Schalthebel 36 angelenkten Doppelhebels 38 hineinragen.
Letzterer greift mit seinem andern Arm an die Auslosestange 39 der in das Zahnsegment 40 eingreifenden Spenldinke 41 an.
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Zug der Kupplungsfeder, der auf den nunmehr nur noch um etwa 90" von seiner Ruhelage nach Fig. 2 entfernten Zapfen 28 wirkt, zieht jetzt das Zahnrad in seine Ruhestellung zuräck, nachdem es also insgesamt eine Drehung um 360 ausgeführt hat.
Dadurch wird das Kupplungspedal wieder in Einräck-
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Der gleiche Vorgang wiederholt sieh, nachdem die Lastzelle J auf die erhöhte Geschwindigkeit und die Tourenzahl der Kraftwelle 2 wieder verringert Wild. Ebenso tritt der gleiche Vorgang ein, wenn Rückwärtsgang eingeschaltet war, wobei das Getriebe dann selbsttätig auf Leerlauf schaltet. Ein Schalten von dem grössten Gang auf Leerlauf geschieht durch Niedertreten des Kupplungspedals 2 und Zurückziehen des Hebels. ? in seine Leerlaufstellung.
Die Bedienung des Getriebes geschieht also im allgemeinen wie bisher üblich, nur mit der Verbesserung, dass das Vorwärtsschalten auf die nächsthöhere Gangart selbsttätig durch die Wechselwirkung zwischen der Motorkraft und der Schubkraft der bewegten Last
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der Erfindung darin, dass die infolge der Wechselwirkung zwischen der Motorkraft und der Schubkraft der bewegten Last im Getriebe auftretenden Kräfte dazu nutzbar gemacht werden, eine vollkommen selbsttätige Schaltung auf den nächsten Gang zu errcichen.
An Stelle der mit schräger Verzahnung ver-
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kann dann auf einer Buchse sitzen. welche auf der Achse 12 durch ein Steilgewinde geführt ist, so dass sie sich je nach der Zugriehtung im Rahmen des Steilgewindes verschiebt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung eines Planetengetriebes mit drei Vorwärtsgängen bei selbsttätiger Schaltvorrichtung ist in den Fig. 3-8 dargestellt. Hierin ist a
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Bolzen g und Abstandsstücke t starr miteinander verbunden. Der Gehäuseteil/'. ist am äusseren Umfang als Bremsscheibe und der Gehäuseteil i als Kupplungskonus q ausgebildet. Um die Planetenräder c. d ist ein Zahnring v mit Innenverzahnung gelagert. der ebenfalls am äusserem I,fam a;s Bre,sscjeobe ausgebildet ist.
Auf der Welle (ist eine von ihr durch eomem Leo; ,otgpmp,,eme Li[[;imgsscjeobe s verschiebbar angeordnet, die, sobald der Dricl ciner Feder u ausgelöst wird. eine Scheibe ;'gegen den
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Gänge gegeneinander derart versetzt, dass sie einzeln bei Drchung der Welle W den Hebeln H nacheinander Raum zu einer Verschiebung auf ihren Stiitzzapfpn D gewähren.
Die Wirkungsweise des Getriebes und der selbsttätigen Gangschaltung ist folgende : Befindet sich
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zweitens durch die durch ihre eigene Umdrehung hervorgerufene Abwicklung am Innenzahnrad v, was einen Umlauf der Planetenradachsen bewirkt und sich auf die Welle/'. \veil mit derselben im Eingriff befindlich, in gleicher Weise auswirkt, so dass die Summe dieser beiden Drehbewegungen die Umdrehung
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gegen die Scheibe s, wodurch der Konus gegen den Konus q gedrückt und das Getriebe blockiert wird, so dass die Drehung der Welle (t sieh auf die Wene l'im Verhältnis 1 : 1 überträgt.
Die selbsttätige Schaltung geschieht folgendermassen : Befindet sich a iu Drehung und f ruhend,
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um den Zapfen D zu bewirken. Der Hebel befindet sieh also in der Lage der Fig. 3. Erhält jetzt die Schaltwelle W einen gleichmässigen Zug, so nimmt der erste auf den Hebel H des Bremsbandes m wirkende
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"Nocken N zunächst eine Stellung, wie sie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ein. Das Bremsband in zieht jetzt infolge des durch die sich im Sinne des Uhrzeigers, also reehtläufig", drehende Scheibe'7 au geübten Zuges den Hebel H, an dem das Bremsband im stumpfen Winkel angreift, gegen den Nocken N
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ist jetzt abgebremst und der erste (kleinste) Gang in Tätigkeit.
Hat die getriebene Welle f die durch die Umdrehungszahl der Antriebswelle s bedingte, dem kleinsten Gang entsprechende Geschwindigkeit voll erreicht, so hört der rechtläufige Druck der Brems- scheibe h auf, und bei plötzlicher Verminderung der Drehzahl der Welle (t erhält die Bremsscheibe in infolge des auf die Welle t wirkenden Beharrungsvermögens der in Bewegung befindlichen Last eine gegenläufige Drehbewegung.
Die Folge ist, dass der Hebel H in seine ursprüngliche Lage, d. h. diejenige der Fig. 8, zurückschnellt. Der gleichmässige Zug an de@ Schaltwelle W, welcher bisher eine Weiterdrehung derselben nicht hat bewirken können, weil der dem Bremsband t zugeordnete Nocken N der Welle If am zugehörigen Hebel H einen Widerstand fand, bewirkt jetzt eine weitere Drehung der Welle W, wodurch der nächste dem Bremsband w zugeordnete Nocken N diesem zweiten Bremsband bzw. dem zugehörigen
Hebel H Raum gibt, so dass die rechtläufige Drehung der Bremsseheibe w ein selbsttätige Abbremsung in gleicher Weise bewirkt, wodurch der zweite Gang eingeschaltet wird.
Hat sich auch dieser Gang in gleicher Weise wie beim vorhergehenden Gang selbsttätig ausgeschaltet, so löst eine weitere Drehung der Nockenwelle W die Feder u vermittels einer zweckdienlichen Einrichtung aus, so dass der Konus gegen den Konus s gedrückt und das Getriebe blockiert wird, womit der grösste Gang eing schaltet ist.
Durch Rückwärtsdrehen der Steuerwelle W in ihre Ruhelage nach Fig. 3 wird das Auskuppeln bewirkt.
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der bewegten Last.
Die Fig. 9-11 zeigen noch ein anderes Ausführungsbeispiel einer selbsttätigen Schaltvorrichtung.
Hiebei findet gleichfalls das Planetengetriebe nach Fig. 3 und 4 Verwendung. Auf einer Nockenwelle A ruht ein mit einer Aussparung B versehener Hebel C. Jedes der Bremsbänder @ ? und K'greift mit beiden Enden an einem solchen Hebel an. Jeder Winkel C trägt einen Zapfen E, welcher durch einen Nocken F auf der Welle 11 mitgenommen werden kann. Fig. 9 zeigt die Ruhestellung. Eine Drehung der Welle A im Sinne des Uhrzeigers aus dieser Lage heraus bewirkt ein Anziehen des Bremsbandes In oder/' (Fig. 10).
In Fig. 11 entzieht die rückläufige Drehung der Bremsscheibe dz bzw. v den Zapfen E dem Eingriff des
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Gang sich selbsttätig ausschaltet, der nächste Nocken zum Eingriff und dadurch der nächste Gang zum Einschalten freigegeben wird. Bei dieser Anordnung wird, im Gegensatz zu derjenigen nach Fig. 5-8, die reehtläufige Drehung der Brem scheiben nur zum selbsttätigen Einstellen auf den betreffenden Gang benutzt, während die Einschaltung des betreffenden Ganges selbst zwangläufig durch Drehung der Nockenwelle A bewirkt wird.
Die Fig. 12 und 13 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Gestalt eines Getriebes mit drei Vorwärts-und einem Rückwärtsgang mit selbsttätiger Schaltvorrichtung. Dieses Getriebe ist im allgemeinen identisch mit demjenigen nach Fig. 3 und 4, was aus einem Vergleich dieser mit den Fig. 12 und 13, in denen für entsprechende Konstruktionsteile die gleichen Bezugszeiehen gewählt sind, ohne weiteres hervorgeht. Ein Unters hied besteht im wesentlichen nur insoweit, als in Fig. 12 um die Tiiebwelle a noch eine Hohlwelle 8 drehbar ist, die ein für den Rüekwärtsgang bestimmtes und in eine hier vorgesehene dritte Stufe R2 der Planetenräder c, d eingreifendes Zahnrad R1 trägt.
In diesem Falle ist auch die Kupplungsscheibe s nicht auf der Triebwclle a. sondern auf der Hohlwelle S verschiebbar aber nicht drehbar gelagert. Ferner ist die Kupplungsscheibe r ihrerseits als Bremsscheibe ausgebildet und kann durch ein drittes Bremsband T gebremst werden. Die Schaltwelle A ist mit Nocken versehen und trägt drei Hebel Ci, Cs, Cg, wie solche in den Fig. 9-11 dargestellt sind.
An ihnen sind die Bremsbänder T, m und w befestigt
Die Wirkungsweise ist folgende : Befindet sich a in Drehung und f ruhend und wird die Steuerwelle A in Drehung versetzt, so ergreift zunächst der mittlere Nocken F den Zapfen E des Hebels C2 und zieht das Bremsband m fest, wodurch das Gehäuse i, h festgchalien und der erste, kleinste Gang eingeschaltet ist.
Hat die getriebene Welle l'die durch die Drehzahl der treibenden Welle a bedingte Geschwindigkeit erreicht, und tritt bei plötzlicher Verminderung der Drehzahl der Welle a eine gegenläufige Drehung der Bremsscheibe i auf, so rückt das Bremsband M und damit der erste Gang selbsttätig aus, und der nächste Noeken F ergreift den Zapfen E des Hebels Ca. Dieser zieht jetzt in gleicher Weise das Bremsband w fest, wodurch der zweite Gang in Tätigkeit tritt, bis dieser wiederum sich selbst-
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Hebel Cl und dadurch das Bremsband T angezogen, wodurch der Rückwärtsgang eingeschaltet wird.
Es genügt also zur Bedienung des Getriebes lediglich ein dauernder Zug an der Welle. 1 zum Einsehaltrn und ein Zurückdrehen der Welle A in ihre Ruhclage zum Ansschalen.
An Stelle der in Fig. 9-11 darges elltel1 Schaltvorrichtung kann das Getriebe selbstredend auch
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und vorübergehender Ausschaltung (Zurückdrehen) der Schaltwelle es genügt, die Schallwelle wieder einzuschalten, wobei die durch die Geschwindigkeit des Wagens bereits überholten Gänge sich durch die rüekläufige Drehung der Bremsscheiben selbsttätig der Einschaltung entziehen, somit ein Schalten auf einen zu kleinen Gang ausgeschlossen ist.
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kraft und Schaltwelle unter Ausschluss der Schubkraft des fahrenden Wagens bewirkt wird.
Es ist dann nur nötig, die Nocken N derart zu gestalten, dass bei einer ersten Bewegung der Welle t !' zunächst der erste Nocken dem Hebel H Raum gibt, dann bei weiterer Drehung der nächste Nocken den zweiten Hebel H zwar auch freigibt, aber dabei der erste Nocken den ersten Hebel auch nicht wieder sperrt, so dass jetzt durch Einschalten des nächsten Ganges der vorhergehende ausgeschaltet wird. Diese Anordnung gestattet die willkürliche Schaltung des Getriebes nach Massgabe der Drehung der Welle l !', wobei eine selbst-
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in der Anordnung der Bremsvorrichtung, sowie der Gruppierung und Anzahl der verschiedenen Zahnräder möglich.
Das Wesen der Erfindung besteht jedoch darin, dass die infolge der Wechselwirkung zwischen der Motorkraft und der Schubkraft der bewerten Last im Getriebe auftretenden Kräfte unter Vermittlung eines durch diese Kräfte zu bewegenden Zwischengliedes zum selbsttätigen Schalten des
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Vermittlung eines nicht dargestellten Drahtseiles oder Gestänges verbunden ist. Jeder Hebel 11 besitzt wieder Anschläge Z und ist auf einem Stützzapfen D begrenzt verschiebbar und drehbar.
Die Brems- bänder m bzw. ? und T. die zur Bremsung der rotierenden Zahntriebe h bzw. c order r dienen. greifen an
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gesteuert wird, wird erreicht, dass der Hebel bei Drehung der Nockenwellen und W2 bis zu seiner vollständigen Einrüekstellung zwangläufig geführt wird. Während nämlich der Nocken N dem Hebel H allmählich Raum gibt, damit er sich auf dem Drehzapfen D schräg aufwärts im Sinne einer Entfernung von der Getriebeachse verschieben kann, erfolgt die Drehung des Hebels H um den Zapfen D entsprechend der Drehung des Nockens M allmählich. Es wird also ein sanfteres und zeitlich regulierbares Angreifen
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Fig. 14 zeigt die Leerlaufstellung. In Fig. 15 beginnt der Hebel H sich gegen den Nocken N'zu verschieben. In Fig. 16 gibt der Nocken M den längeren Arm D-a i des Hebels H teilweise frei, und letzterer beginnt seine Drehung um den Zapfen D. In Fig. 17 hat der Nocken den Hebel H ganz freigegeben, und letzterer zieht sich jetzt vollständig fest. So lange jetzt ein reehtläufiger Druck von dem
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zug den Nocken N nicht weiterdrehen, da letzterer am Hebel H einen Widerstand findet.
Hört aber der Druck auf, so drückt entweder der Nocken N den Hebel H in seine Ruhelage zurück, oder eine gegenläufige Drehung des gebremsten Zahntriebes h zieht den Hebel H unter Vermittlung des im Punkte, x angreifenden Bremsbandes 1n in seine Ruhelage der Fig. 18 zurück, wodurch eine weitere Drehung der Nockenwellen W1 und W2 möglich wird und damit der nächste Hebel in gleicher Weise zum Einschalten kommt.
Fig. 19 und 20 veranschaulichen nun in Ansicht und Schnitt ein praktisch, bereits ausgeprobtes Getriebe mit Noekenpaaren gemäss Fig. 14-18. Dieses Getriebe besitzt also drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang. Die treibende Welle a trägt ein Zahnrad b und ist durch Kugellager l4 im Gehäuseteil G2 gelagert Die getriebene, hohlausgebildete Welle/endigt in einem Zahnrad e und läuft auf der Welle a unter Vermittlung von Bronzebuchsen e1 und e2. Sie ist durch Kugellager l3 im Gehäuseteil 6*3 gelagert.
Für den Riickwä t, gans dient die Hohlwelle R2, die in einem Zahnrade R1 endigt und unter
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konus r zusammen, der an einer Scheibe s ausgebildet ist.-Die Scheiben s und 82 sind miteinander verschraubt, und letztere ist in Nuten t auf der Rüekwärtsgangwelle R2 in axialer Richtung verschiebbar, ab r nicht drehbar. Eine Feder u1, welche sich an ihrem einen Ende gegen einen auf die Welle R2 g schranbten Ring u2 legt, drückt den Teil s2 und somit den Kupplungskonus r gegen den Kupplungs-
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und der Konus r von dem Konus entfernt wird.
Li bis L5 sind Dich ungen an den entsprechenden Kugellagern l1 bis l5 Das Planetenradgchäuse h, i wird abgedichtet durch einen Ring La.
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trägt eine Sperrklinke J4. wl'lche mittels eines Druckknopfes J4 ausgelöst werden kann und. in eine Raste des Segmentes J6 eingrcifend, den Hebel in der Leerlaufstellung sperrt.
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einer derartigen Senkung ist, dass die Bremsbänder m, w und T gleichzeitig entspannt werden.
Die Bewegung des Schiebers 0 geschieht mit Hilfe eines Fussheb Is F. an welchem das Gestänge U1 der Fussbremse angreift. Der Hebel U trä trägt am Ende eine Gabel. die einen Zapfen O5 an dem Schieber O umgreift, so dass also beim Ni@derdrücken des Fusshebels U der Schieber O in seinen Schlitzen 0 ;, und
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hebels U bereits der grosse Gang eingeschaltet gewesen sein, so wird dieser hiebei gleichfalls ausgeschaltet, u. zw. mit Hilfe einer Stange Pu. welche das Steilgewinde ? i bedient.
Diese zur Entspannung der Bremsbänder dienende Einrichtung könnte naturgemäss auch dann verwendet werden, wenn nur je ein Nocken auf die Bremshebel H wirkt.
Fig. 21 stellt eine etwas abgeänderte Ausführungsform dar. Wie ersichtlich, sind hier die Nocken Vi,
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geschaltet wird. Dasselbe wiederholt sich bei Weiterschaltung auf den nächsten Gang. Diese Anordnung gestattet die millkürliehe Schaltung des Getriebes nach Massgabe der Drehung der Wellen W1 und 12, wobei eine selbsttätige Gange@nstel@ung jeweils eintritt, d. h. eine Schaltung auf einen zu kleinen Gang ausgeschlossen ist.
Die Nocken N und ill könnten auch dergestalt geformt sein, dass bei jedesmaligem Schaltvorgang zunächst der Federzug an der Kette ein teilweises Zurückdrücken des Hebels H1 in seine Ruhelage bewirkt, wobei gleichzeitig der nächst Hebel H2 bzw. der Blockierungshebel P6 zum Eingriff kommt, so dass durch das Eingreifen des nächsthöheren Ganges der vorhergehende vollständig ausgeschaltet wird. Durch die e Anordnung wird ein selbsttätiges Schalten ohne erkennbaren Übergang ermöglicht.
An Stelle der in Fig. 19 dargestellten Einrichtung zum Senken des Bremsmeehani mus kann letzterer oder ein Teil desselben auch in einem Rahmen oder in andern zweckdienlichen Führungen gelagert sein, durch welche derselbe gegen die Getriebehauptachse zum Zwecke der Entspannung der Bremsbänder bzw. der Eindrückung des Steilgetriebes gesenkt werden kann.
Allen Ausführungen der Erfindung ist gemeinsam, dass die infolge der Wechselwirkung zwischen der Motorkraft und der Schubkraft der bewegten Last im Getriebe auftretenden Kräfte unter Vermittlung eines durch diese Kräfte zu bewegenden Zwischengliedes zum selbsttätigen Schalten des Wechselgetriebes nutzbar gemacht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass Kräfte, die infolge der Wechselwirkung zwischen der Motorkraft und der Schubkraft der bewegten Last im Getriebe auftreten, unter Vermittlung eines durch diese Kräfte zu bewegenden Zwischengliedes zum selbsttätigen Schalten des Wechselgetriebes nutzbar gemacht werden.
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