DE588119C - Zahnraederwechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit gleichachsiger treibender und getriebener Welle, zwei dauernd in Eingriff stehenden Räderpaaren für den zweithöchsten Getriebegang und feststellbaren Freilaufvorrichtungen für die zwei höchsten Getriebegänge. Bei den bekannten Getrieben dieser Art ist es erforderlich, zwecks Einschaltung oder Ausrücken der Freilaufvorrichtungen entweder mit dem Schalthebel Schaltbewegungen von das übliche Maß nicht unbeträchtlich überschreitender Weglänge auszuführen oder aber einen besonderen,' nur für die Bedienung der Freilaufvorrichtungen bestimmten Hebel zu betätigen.

Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Getriebes der genannten Art, das so ausgebildet ist, daß der Schalthebel auch für die Bedienung der Freilaufvorrichtungen dient, dabei aber zum Ein- und Ausrücken derselben nur innerhalb seines für die Schaltung eines Getriebeganges vorgesehenen Schaltweges verstellt zu werden braucht.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß auf der treibenden und getriebenen Welle je ein Zahnrad frei drehbar, jedoch unverschiebbar angeordnet und mit je einer äußeren Kupplungszahnung versehen ist, zwisehen denen je eine gleichartige äußere Kupplungszahnung der .treibenden und der getriebenen Welle und eines durch Freilaufvorrichtung mit der getriebenen Welle verbundenen Kupplungsgliedes angeordnet ist, welche durch eine axial verschiebbare Kupplungsmuffe, die aus zwei gegeneinander drehbaren Teilen mit Innenzahnung besteht, gruppenweise miteinander kuppelbar sind. Durch die Erfindung ist ein Getriebe einfacher Bauart und engster baulicher Zusammenordnung geschaffen, das die Vorzüge geringen Raumbedarfes mit einfacher, an die Bedienungsperson keine besonderen Ansprüche stellender Handhabung eines einzigen Schalthebels in sich vereinigt.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι den Längsschnitt eines Getriebes gemäß der Erfindung,

Abb. 2, 3, 4 und 5 vergrößerte Teilansichten des gleichen Schnittes bei jeweils geänderter Stellung von Teilen,

Abb. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Abb. i,

Abb. 7 und 8 Längsschnitte verschiedener Ausführungen von Kupplungsbuchsen.

Es bezeichnet 1 das Gehäuse des Getriebes mit Boden 2, Seitenwänden 3 und Stirnwänden 4 und 5. Mit dem oberen Teil dieses Gehäuses ι ist ein Deckel 6 verbunden, in welchem verschiebbare Stangen oder Schienen 7 und 8 angeordnet sind, welche mittels des unteren Endes eines in einem Kugelgelenk an

einem Gehäuse ίο am Deckel 6 schwenkbar gelagerten Hebels 9 verstellbar sind.

Die verschiebbare Stange 7 ist für den zweiten und den direkten Gang des Getriebes bestimmt, während die Stange 8 zur Schaltung des langsamen und Rückwärtsganges des Getriebes bestimmt ist.

11 bezeichnet die mit der nicht dargestellten. Antriebsmaschine auf geeignete Weise verbundene Welle des Getriebes, während 12 die gleichachsig zu ihr angeordnete getriebene Welle des Getriebes bezeichnet, die mit den Treibrädern eines Kraftfahrzeuges auf geeignete Weise verbunden wird.
t5 Die Wellen wird von Lagern 13 in der Stirnwand 4 des Gehäuses getragen und besitzt eine Verlängerung 14 an ihrem hinteren Ende, die an ihrem Umfang eine Zahnung 15 trägt. Im Ende der Wellen ist eine Ausnehmung 16 zur Aufnahme von Rollenlagern 17 vorgesehen, in die das Ende 18 der getriebenen Welle 12 eingesetzt ist. Diese Welle ist nahe ihrem hinteren Ende in Lagern 19 der Hinterwand 5 des Gehäuses 1 abgestützt. Die Welle 12 ist mit Längsnuten I2^a versehen.

Die Welle 11 trägt zwischen dem Lager 13 und ihrer Verlängerung 14 eine Buchse 20, die am Umfang ihres vorderen Endes ein Zahnrad 21 trägt und am Umfang 'ihres hinteren Endes zwei Zahnungen 22, 23 aufweist, deren letztere geringere Zahnhöhe besitzt. Das Zahnrad 21 kämmt ständig mit einem Zahnrad 24, welches auf dem vorderen Ende einer auf der Achse 26 gelagerten Hülse 25 sitzt, welche auch noch Räder 27, 28 und 29 trägt.

Nahe dem Ende 14 der Antriebswelle 11 ist auf der getriebenen Welle 12 ein topfförmiges Glied 30 gelagert, das sich nach rückwärts öffnet. Mit diesem Glied 30 ist ein zweites topfförmiges Glied 31 vereinigt, das sich nach vorn öffnet und daher gemeinsam mit dem Glied 30 einen Raum einschließt, der eine zylindrische Kupplungsfläche besitzt. Das topfförmige Glied 30 hat eine Nabe32, welche :■ drehbar auf dem zwischen einem Bund 33 und einem Sperring 34 der Welle 12 befindlichen Teil derselben gelagert ist, wobei der Sperring 34 auf ein Gewinde der Welle 12 aufgesetzt ist. Das topfförmige Glied 31 besitzt eine sich nach rückwärts erstreckende Nabe 35, die mit entsprechenden Ansätzen in ihrer Bohrung in die Längsnuten ϊ2^α der Welle 12 eingreift und somit gegenüber dieser unverdrehbar und durch Anschlagringe 36, 37 auch gegen Längsverschiebung gesichert ist. Das Glied 30 ist mit einer Außenzahnung 38 geringer Zahnhöhe versehen und besitzt nahe seinem vorderen Ende zwischen den Zähnen 38 eine konische Ausnehmung 39. Am vorderen Ende des Gliedes 31 sind am Umfang desselben Zahnungen 40 vorgesehen.

Auf der Nabe 3 5 des Gliedes 31 ist ein Zahnrad 41 drehbar angeordnet, das durch die Anlage seiner Stirnflächen gegen die Rückwand des Gliedes 31 und den Endbund 36 desselben gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Das Rad 41 hat zwei Verzahnungen 42 und 43, von welchen die letztere in standigem Eingriff mit dem Zahnrad 27 auf der Vorgelegewelle steht.

Längsverschiebbar auf dem genuteten Teil 12° der Welle 12 ist zwischen dem Zahnrad 41 und dem Lager 19 ein Zahnrad 44 angeordnet, welches in Eingriff entweder mit dem Zahnrad 28 oder mit einem leer laufenden Rückwärtsgangzahnrad 45 auf einer Welle 46 (Abb. 6) kommt, welch letzteres Zahnrad im Eingriff mit dem Zahnrad 29 steht. Das Zahnrad 44 ist auf seiner nach hinten liegenden Stirnfläche mit einer Ringnut 47 versehen, in die eine auf der Stange 8 befestigte Gabel 48 greift.

In dem durch die topfförmigen Glieder 30 und 31 eingeschlossenen Raum ist eine verhältnismäßig starke Kupplungsfeder 49 angeordnet, welche eine Endabbiegung 50 aufweist, die in eine hierzu bestimmte Ausnehmung in dem Glied 31 greift. Das andere Ende der Feder wirkt mit der Innenfläche des topfförmigen Gliedes 30 derart zusammen, daß bei relativer Drehbewegung zwischen den Gliedern 30, 31 in einer Richtung, die Feder aufgewickelt wird und sich radial ausdehnt, so daß sie die beiden Töpfe miteinander kuppelt. Bei relativer Drehbewegung zwischen den beiden Topfen in der anderen Richtung wird die Feder zusammengewickelt, verringert dabei ihren. Durchmesser und hebt dadurch die Kupplung auf, so daß eines der topfförmigen Glieder dem anderen voreilen kann.

52 bezeichnet eine längsbewegliche Hülse, die das Glied 30 umgibt und ebenso über das Glied 31 ragt, wenn sich die Hülse in neutraler Stellung befindet. Diese Hülse ist an ihrem rückwärtigen Ende mit einer Innenzahnung 53 und an ihrem vorderen Ende mit einer Innenzahnung 53° und 53⁶ versehen, deren letztere eine größere Länge und Höhe als die erstere hat, welche eine verringerte Zahnhöhe besitzt. Das vordere Ende dieser Hülse hat eine konische Außenseite und besitzt eine mittlere Schulter 52^a und ferner eine radiale Bohrung durch einen der Zähne-53^&, durch die ein federbelasteter Bolzen 55 in die konische Ausnehmung 39 des Gliedes 30 tritt, wenn die Hülse 52 nach vorn bewegt wurde, um diesen Bolzen 55 in die Ebene der konischen Ausnehmung 39 zu bringen.

Eine zweite längsbewegbare Hülse 56 um-

gibt das hintere Ende des Teiles 20 und das konische Ende der Buchse 52. Diese Hülse 56 ist an ihrem vorderen Endö mit einer Innen-

• zahnung 57 und 58 versehen, deren letztere eine verringerte Zahnhöhe aufweist. An der Außenseite dieses vorderen Endes der Hülse

56 ist eine Ringnut 59 vorgesehen, in welche eine auf der Stange 7 befestigte Gabel 60 greift. Das .hintere Ende der Hülse 56 ragt über die Ringschulter 52° der Hülse 52 und besitzt eine innere Ringnut 61, in welche ein Spei ring 62 eingesprengt ist, wodurch, obgleich eine relative Drehbewegung zwischen den beiden Hülsen vorkommen kann, diese Hülsen nur gemeinsame Längsverschiebungen ausführen können. Zu diesem Zwecke ist die Hülse 56 an einer Stelle zwischen der Zahnung 58 und der Sperringnut 61 mit einer inneren konischen Fläche 63 versehen, so daß.

sie mit dem konischen Ende 54 der Hülse 52 zusammenwirkt.

In Abb. ι sind die Teile in neutraler Lage dargestellt. Es- sei angenommen, daß die Welle 11 angetrieben wird. - In diesem Falle wird, da die Zahnung 15 der Welle im Eingriff mit den Zähnen 58 geringer Höhe der Hülse 56 steht, diese Hülse durch die Zähne

57 den Teil 20 antreiben, welcher infolge des Eingriffes seiner Zähne 21 mit jenen des Rades 24 die Vorgelegewelle 26 und das mit dem Rad 27 derselben kämmende Zahnrad 41 antreiben wird.

Um den direkten oder den zweiten Gang einzuschalten, wird der Hebel 9 so geschwenkt, daß er der Stange 7 für die Schaltung des direkten Ganges eine Vorwärtsbewegung und für die Schaltung des zweiten Ganges eine Rückwärtsbewegung erteilt. Bei diesen Bewegungen der verschiebbaren Stange wird eine Teilbewegung nach vorn den direkten Gang in solcher Weise schalten, daß die Welle 12^! über die Freilaufkupplung 30, 31, 49 angetrieben wird. Eine völlige Vorwärtsbewegung der Stange wird die Schaltung des direkten Ganges unter Ausschaltung der Freilaufkupplung bewirken. Eine Teilbewegung nach rückwärts durch die Stange wird den zweiten Gang einschalten, so daß die Welle 12 über die Freilaufkupplung" angetrieben wird, während eine völlige Rückbewegung dieser Stange den zweiten Gang unter Ausschaltung der Freilaufkupplung einschalten wird.

Eine Teilbewegung der Stange 7 nach vorn verschiebt mittels der Gabel 60 die Hülse 56 nach vorn und infolge der Verbindung zwischen dieser Hülse und der Hülse 52 auch die letztere in derselben Richtung. Das Ausmaß dieser Verschiebung ist derart, daß der federbelastete Bolzen 55 der Hülse 52 in Eingriff mit der Ausnehmung 39 des Gliedes 30 gebracht wird und die Zahnung 53 dieser Hülse gegen die Zahnung 40 des Gliedes 31 bewegt wird, jedoch nicht mit ihr in Eingriff gelangt, wie aus Abb. 2 zu entnehmen ist. Es wird ■ auch die Zahnung 57 der Hülse 56 außer Eingriff mit der Zahnung 15 der Antriebswelle 11 gebracht und die Zahnung 53^s der Hülse 52 mit dieser in Eingriff kommen. Die Zahnung 22 des Teiles 20 wird nun in die Zahnung 58 der Hülse 56 greifen, so daß diese nicht weiter angetrieben und die Hülse 52 durch die Welle 11 angetrieben wird. Da die Hülse 56 also nicht umläuft, so läuft auch die Vorgelegewelle 26 nicht um.

Der Antrieb von der Welle 11 erfolgt also jetzt über ihre Zähne 15 auf die Zähne 53° und 53^δ der Hülse 52 zu den Zähnen 38 des Gliedes 30, wodurch die Ausdehnung der Feder 49 und damit auch die Kupplung der Glieder 30 und 31 bewirkt wird. Da nun das Glied 31 auf Längsnuten der Welle 12 sitzt, so wird diese letztere angetrieben. Es wird somit die Welle 12 von der Welle 11 unmittelbar durch die Kupplungsfeder 49 angetrieben. Sollte die Welle 12 bestrebt sein, schneller .umzulaufen als die Wellen, wie dies etwa beim Bergabwärtsfahren eintreten kann, so wird das Glied 31 zusammenziehend auf die Feder 49 wirken und deren Kupplungswirkung aufheben, so daß das Glied 31 dem Glied 30 voreilen wird. Eine weitere Bewegung der Stange 7 in der gleichen Richtung bringt die Zähne 53 der Hülse 52 in Eingriff mit den Zähnen 40 des Gliedes 31 (Abb. 3). Die niedrigen Zähne S3¹² der Hülse 52 werden sich in die Ebene der niedrigen Zähne 23 des Getriebeteiles 20 bewegen, ohne mit ihnen in Eingriff zu kommen. Obgleich die Zähne 58 der Hülse 56 in Eingriff sind mit den Zähnen 22 des Teiles 20, so wird dieser Teil doch nicht dadurch angetrieben, so daß die Vorgelegewelle 26 sich nicht dreht. Es wird nun die Kraft von der Welle 11 über die Zähne 15 die Hülse 52 antreiben, welche durch ihre Zähne S3 und die Zahnung 40 des Gliedes 31 das letztere antreibt. Da dieses Glied 31 in den Längsnuten der Welle 12 sitzt, so wird die letztere angetrieben, da jedoch die Kraft anstatt auf das Glied 30 auf das Glied 31 übertragen wird, so ist die Kupplungsfeder 49 no unwirksam.

Es ist ersichtlich, daß nach voller Vorwärtsbewegung der Stange 7 (Abb. 3) der Antrieb von der Welle 11 durch die Hülse 52 auf das Glied 31 und die Welle 12 erfolgt, während die Vorgelegewelle stillsteht. Aus Abb. 2 ist zu entnehmen, daß der Antrieb von der Welle 11 zur Hülse 52 und zu dem Glied 30, der Kupplungsfeder 49 und dem Glied 31 auf die Welle 12 nur übertragen wird, wenn die verschiebbare Stange 7 um einen Teilbetrag nach vorwärts bewegt worden ist.

Sollte in dieser Stellung die Welle 12 eine Neigung erhalten, schneller als die Welle 11 umzulaufen, so wird das Glied 31 der Feder 49 voreilen und deren Kupplungswirkung aufheben, so daß trotz der umlaufenden Welle 11 ein Freilauf eintritt. Es kann also bei direktem Antrieb starre Kupplung der Wellen oder Freilauf erzielt werden, wobei in jedem Falle die Vorgelegewelle und deren Getrieberäde: nicht mit umlaufen.

Es sei nun angenommen, daß die Teile in die Stellung gemäß Abb. 2 gebracht werden sollen. Der Hebel 9 wird so verstellt, daß er die Stange 7 nach rückwärts schiebt unddaher durch die Gabel 60 auch die Hülse 56 derart nach rückwärts verschiebt, daß deren konische Fläche 63 gegen die entsprechende Fläche 54 der Hülse 52 drückt. Dieser Rückwärtsbewegung stellt sich nun der Widerstand des ao in der Ausnehmung 39 ruhenden federbelasteten Bolzens 55 entgegen. Dieser Widerstand veranlaßt einen Eingriff zwischen den konischen Kupplungsflächen 63, 54, wodurch die Antriebs wirkung auf die Hülse 52 (durch die Zähne 53", 15) durch diese Kupplungsflächen auf die Hülse 56 übertragen wird und dadurch eine Umdrehung der Zahnung 58 derselben einleitet, bevor diese mit den Zähnen 15 der Antriebswelle 11 in Eingriff kommt, so daß bei genügendem Druck die Hülse 56 den federbelasteten Bolzen 55 aus der Ausnehmung 39 hebt, um die Teile in neutrale Stellung zu bringen. Diese Verschiebung aus den Stellungen nach Abb. 2 und 3 nach rückwärts in die neutrale Stellung nach Abb. 1 wird daher dadurch, daß eine Verzögerung des Heraustretens des federbelasteten Bolzens aus der Ausnehmung 39 sich ergibt, vor Herstellung der neutralen Stellung nach Abb. 1 die Zahnungen 15, 22, 23 gleichstellen.

Um den zweiten Gang über die Freilaufwirkung der Feder 49 und die Glieder 30, 31 zu erhalten, wird der Hebel 9 so verstellt, daß die Hülse 56 sich teilweise nach rückwärts bewegt und über die konischen Flächen 63 und 54 der Hülse 52 eine gleiche Bewegung erteilt.

Bei dieser Bewegung der Teile wird die

Zahnung 53 der Hülse 52 in Eingriff mit der Zahnung 42 des Zahnrades 41 kommen, wie aus Abb. 4 zu entnehmen ist. Dies bringt auch die Zahnung 58 der Hülse 56 in Stellung bis über die Zahnung 38 am vorderen Ende des Gliedes 30, jedoch" nicht in Eingriff mit ihr, und die Zähne 53* der Hülse 52 werden in Eingriff mit der Zahnung 38 am hinteren Ende des Gliedes 30 gebracht.

Sind die Teile in dieser Stellung, so treibt

die Wellen (über die Zähne 15 und 58) die Hülse 56, welche (durch die Zähne 57 und 22) den Teil 20 antreibt. Dieser Teil wird die Vorgelegewelle 26 und durch das Zahnrad 27 das Rad 41 antreiben. Da die Zahnung 42 dieses Zahnrades 41 mit den Zähnen 53 der Hülse 52 in Eingriff steht, so wird diese Hülse durch die. Zahnung 53* und die niedrige Zahnung 38 am hinteren Ende des Gliedes 30 die Feder 49 spannen, so daß das Glied 30 mit dem Glied 31 gekuppelt wird. Es wird also das Glied 31, welches in den Längsnuten der Welle 12 sitzt, diese derart antreiben, daß die Welle 12 über die Freilaufkupplung im zweiten Gang angetrieben wird. Sollte es dagegen gewünscht werden, den zweiten Gang der Welle 12 ohne Antrieb über die Freilaufkupplung zu erhalten, dann wird die Stange 7 weiter nach rückwärts bis in ihre Endstellung bewegt. Hierdurch wird die Hülse 52 weiter nach rückwärts bewegt und die Zahnung 53 gegenüber der Zahnung So 42 des Rades 41 in eine Stellung gebracht, wie sie aus Abb. 5 zu entnehmen ist. Bei dieser Bewegung der Hülse kommen die Zähne 53* in Eingriff mit den Zähnen 40 des Gliedes 31 und mit den Zähnen 38 des Gliedes 30. Dies geschieht, ohne den Eingriff der Zähne 53 mit den Zähnen 42 zu lösen. Das Rad 41 treibt die Hülse 52 durch die Zahnung S3, und diese Hülse 52 treibt durch die Zahnung 53⁶ und die Zahnung 40 das Glied 31. Bei diesem Antrieb ist die Freilaufkupplung unwirksam.

Der erste Getriebegang und der Rückwärtsgang werden durch Verstellung des Handhebels in die Schaltstange 8 ausgeführt. Durch die Gabel 48 wird das Zahnrad 44 in Eingriff mit dem Rad 28 auf der Vorgelegewelle oder mit dem Umkehrrad 45 gebracht.

Es ist ersichtlich, daß es mit der Einrichtung gemäß der Erfindung möglich ist, entweder eine starre Verbindung oder eine Freilaufverbindung zwischen der treibenden und der getriebenen· Welle bei direktem Antrieb oder bei dem nächstniedrigen Gang zu erzielen.

Die Schaltvorrichtung wird in der gleichen Art bedient wie bei den gebräuchlichen Getrieben für Kraftfahrzeuge. Wie an sich bekannt, wird zum Zwecke des Einschaltens des Freilaufes der Handhebel beim direkten und nächstniedrigen Gang nicht um seinen vollen Schaltweg bewegt.

Da die Vorgelegewelle bei Übertragung des direkten und nächstniedrigen Ganges in Ruhe verbleibt, so ist auch die Abnutzung des Getriebes verringert, und die Umschaltung kann schnell und leicht gehandhabt werden. Da aber nun ein wesentlicher Teil des Getriebes ;eitweilig in Ruhe ist, bleibt auch die Temperatur im Innern des Getriebes verhältnismäßig niedrig, so daß das verwendete Schmiermittel längere Zeit brauchbar bleibt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Zahnräderwechselgetriebe, insbeson dere für Kraftfahrzeuge, mit gleichachsiger treibender und getriebener Welle, zwei dauernd in Eingriff stehenden Räderpaaren für den zweithöchsten Getriebegang und feststellbaren Freilaufvorrichtungen für die zwei höchsten Getriebegänge, dadurch gekennzeichnet, daß auf der treibenden (n) und getriebenen Welle (12) je ein Zahnrad (21 und 43) frei drehbar, jedoch unverschiebbar angeordnet und mit je einer äußeren Kupplungszahnung (22, 23 und 42) versehen ist, zwischen· denen (23 und 42) je eine gleichartige äußere Kupplungszahnung (15, 40, 38) der treibenden und der getriebenen Welle und eines durch Freilaufvorrichtung mit der getriebenen Welle verbundenen Kupplungsgliedes (30) angeordnet ist, welche (22, 23, 42, 15, 40, 38) durch eine axial verschiebbare Kupplungsmuffe, die aus zwei gegeneinander drehbaren Teilen (56, 52) mit Innenzahnung (57, 48 und 53, 53°, S3⁶) besteht, gruppenweise miteinander kuppelbar sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen