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Hydraulische Schalthilfsvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung :dient ads eine einem oder mehreren,, gegebenMfalls
sämtlichen Gängen gemeinsame Schalthilfs-oder Angleichsvorrichtung beim Schalten
von Zahnräderwechselgetrieben, insbesondere bei Schienenfahrzeugen, die durch Brennkraftmaschinen
angetrieben werden.
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Solche Vorrichtung werden insbesondere in solchen Zahnräderwechselgetrieben
verwendet, bei denen für die einzelnen Gangstufen Kupplungen vorgesehen sind, die
im Augenblick des Überholens sich einrücken. Die Vorrichtung ist dabei als gesonderte
Hilfsvorrichtung ausgebildet, durch welche beim Herunterschalten der langsamer laufende
Teil der zu kuppelnden Glieder vom Motor oder vom Fahrzeug her beschleunigt oder
beim Hinaufschalten der schneller laufende Teil der zu kuppelnden Glieder durch
Bremsung verzögert wird. Die beiden bekannten Vorrichtungen verwendeten, auf reiner
Flächenreibung beruhenden. Kupplungen bzw. Bremsen sind erfahrungsgemäß einem hohen
Verschleiß ausgesetzt, der zu Betriebsstörungen führt. Diese Kupplungen bedürfen
daher fortgesetzter Überwachung und bilden somit ein empfindliches. Element des
Getriebes.
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Diese Nachteile behebt die Erfindung dadurch, daß die Hilfsvorrichtung
aus einer oder mehreren hydraulischen Strömungskupplungen oder -wandlern besteht.
Dabei ist in bekannter Weise ein beidseitig beschaufeltes Mittelstück vorgesehen,
das mit der einen oder anderen zweier ihm gegenüberliegenden Schaufelüngen durch
Füllen oder Entleeren der Arbeitsräume gekuppelt bzw. von diesem getrennt wird.
Besondere Vorteile ergeben sich dadurch, daß nach der Erfindung das Mittelstück
mit den zu beschleunigenden oder zu verzögernden Getriebegliedern verbunden ist
und bei axialem Verschieben nach der einen Seite mit dem vom Motor oder vom Fahrzeug
her getriebenen Teil hydraulisch gekuppelt wird, wodurch die Getriebeglieder
beschleunigt
werden, und das bei axialem Verschieben nach der anderen Seite mit einem am Gehäuse
angebrachten Schaufelkranz hydraulisch gekuppelt wird, wodurch die Getriebeglieder
abgebremst werden.
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Zweckmäßig wird dabei nach der Erfindung das beidseitig geschaufelte
Mittelstück mit dem geschaufelten Teil zu einer Beschleunigung von Getriebegliedern
durch Füllen des Raumes der einen Schaufelungen hydraulisch gekuppelt. Zu einer
Verzögerung von Getriebegliedern wird der Raum der anderen °Schaufelungen gefüllt
und der Raum der einen Schaufelungen entleert, wodurch das Mittelstück mit dem am
Gehäuse angebrachten Schaufelkranz hydraulisch gekuppelt wird.
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Die Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der
Erfindung, teilweise im Schnitt.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das beidseitig beschaufelte
Mittelstück der hydraulischen Kupplung axial verschiebbar angeordnet ist und der
Antrieb für die Beschleunigung von Getriebegliedern vom Motor her erfolgt.
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Die Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schalthilfsvorrichtung,
bei welchem das Mittelstück der hydraulischen Kupplung nicht axial verschoben wird,
sondern durch Füllen der Schwefelräume das Ein- bzw. Auskuppeln erfolgt.
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Die Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das beidseitig
geschaufelte Mit- j telstück zum Ein- und Auskuppeln der hydraulischen Kupplung
axial verschoben wird und der Antrieb für die Beschleunigung von GetriebegIiedern
vom Fahrzeug her erfolgt.
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In Abb. i ist der Motor mit i bezeichnet, dessen Welle mit 2, das
Motorgehäuse mit 3 und das Gehäuse der hydraulischen Kupplung mit .4. Das Wechselgetriebe
ist mit 5 bezeichnet, 7 und 8 stellt das erste Räderpaar des Getriebes dar, 9 und
i i sind die Hälften einer Überholklauenkupplung, mittels der die Welle
13 des Rades 7 mit der Welle 15 des Rades 17 gekuppelt wird,
io und 12 sind die Hälften der auf der Nebenwelle 6 sitzenden Überholklauenkupplung,
welche die Wellenstücke 14 und 16 der Räder 8 und 18 des Getriebes miteinander verbindet.
Die weiteren Räderpaare des Getriebes, welches beliebiger Art sein kann, sind nicht
näher dargestellt.
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i9 ist ein auf der Motorwelle sitzendes Zahnrad, welches eine mit
einem Zahnkranz versehene Kupplungshälfte 2o der hydraulischen Kupplung antreibt.
Die mit der Schauflung 22 versehene Kupplungshälfte 2o sitzt frei drehbar auf der
Welle 21, die mit der Welle 6 des Getriebes verbunden ist und auf der auch das die
Schauflungen 23 und 24. tragende, Mittelstück 25 undrehbar, jedoch über die Hülse
26, die Muffe 27 und das Gestänge 28 axial verschiebbar angeordnet ist.
30 ist die Abschlußw and des Gehäuses 4., die auf der dem Mittelstück 25
zugekehrten Seite mit der Schauflung 29 versehen ist. 31 ist eine Flüssigkeitsleitung,
32 ist die Hauptkupplung zwischen Motor und Wechselgetriebe.
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Soll nun aus dem in der Zeichnung dargestellten ersten Gang in den
zweiten Gang geschaltet werden, so müssen nach Lösen der Hauptkupplung 32 die Schaltungskupplungshälften
i o, 12 gelöst und die Hälften 9, 1i in Eingriff gebracht werden. Da die
Kupplungshälfte 9 schneller dreht als die Gegenhälfte i i, so muß die Drehzahl der
lIälfte 9 unter die Drehzahl der Gegenhälfte i i verzögert werden, um die Überholklauen
zum Eingriff zu bringen. Diese Verzögerung der Kupplungshälfte 9 wird nun nach der
Erfindung in folgender Weise erreicht: Aus der gezeichneten Mittelstellung wird
das Mittelstück 25 der hydraulischen Kupplung mittels Gestänge 28, Verschiebemuffe
27 und Hülse 26 so weit nach rechts verschoben, bis die Schauflung 24. mit der am
Gehäusedeckel angebrachten Schauflung 29 zusammenwirkt. Dadurch entsteht eine das
Mittelstück 25 bremsende Wirkung, wodurch auch die Drehzahl der Räder 8 und 7 und
damit auch die der Kupplungshälfte 9 rasch verzögert wird.
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Soll beispielsweise von dem eben eingeschalteten zweiten Gang wieder
in den ersten Gang zurückgeschaltet werden, so muß die Kupplung 9, i i wieder aus-
und die Kupplung io, 12 wieder eingerückt werden. Da die Kupplungshälfte io langsamer
umläuft als ihre Gegenhälfte 12, so muß die Hälfte io über die Drehzahl der Gegenhälfte
12 beschleu- i nigt werden, um die Überholklauen in Eingriff zu bringen. Die Beschleunigung
der Kupplungshälfte io geschieht in der Weise, daß das Mittelstück 25 aus der gezeichneten
Mittelstellung mittels Gestänge 28, Verschiebemuffe 27 und Hülse 26 so weit nach
links verschoben wird, bis die Schauflung 23 mit der Schauflung 22 des von der Motorwelle
-2 über das Zahnrad i9 angetriebenen Teiles 2o zusammenwirkt. Wegen der übersetzung
ins Schnelle zwischen dem Rad i9 und dem Zahnkranz des Teiles 2o wird durch die
Verbindung des Teiles 2o mit dem Mittelstück 25 bzw. dem Rad 8 auch die Schaltkupplungshälfte
io so lange beschleunigt, bis die Klauen dieser Hälfte im Überholmoment mit den
Klauen der Hälfte 12 in Eingriff gehen.
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Durch Undichtheiten v erlorengegangene Füllflüssigkeit in der hydraulischen
Kupplung kann über die Leitung 3 i nach Bedarf nachgefüllt werden.
Im
Ausführungsbeispiel der Abb. ä sind die der Abb. i entsprechenden Teile mit denselben
Bezugszeichen versehen. Es bedeuten weiterhin 33 und 34 Leitungen für die Füllflüssigkeit
der hydraulischen Kupplungen, deren Steuerung üblicher Art ist und nicht besonders
dargestellt ist. 35 ist ein Raum, 36 eine axiale Bohrung in der Welle 2 i, die mit
der Welle 6 des Getriebes verbunden ist. In der Bohrung 36 ist konzentrisch ein
Rohr 37 eingebracht, welche den Raum 35 mit dem Raum 39 verbindet. 40 sind radiale
Bohrungen in der Welle 21, die den Raum 39 über einen Ringraum mit Kanälen 41 verbinden,
welche in dem Mittelstück 25 liegen. Von den Kanälen 41 führen Kanäle 43 zu den
Schaufelräumen 22, 23 der hydraulischen Kupplung.
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Von der Bohrung 36 aus führen radiale Bohrungen 38 über einen Ringraum
nach den ebenfalls im Mittelstück 25 gelegenen Kanälen 42, welche über Kanäle 44
mit den Schaufelräumen 24, 29 in Verbindung stehen. Das Mittelstück 25 ist finit
der Welle 2i verbunden, während der Kupplungsteil 2o frei umlaufen kann.
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Soll nun, wie bei Ausführungsbeispiel nach Abb. i näher beschrieben,
ein Getriebeteil verzögert oder beschleunigt werden, so wird zur Durchführung einer
Verzögerung über die Leitung 34, die Bohrungen 36, 38, die Kanäle 42, 44 in die
sonst entleerten Räume der Schauflungen 24, 29 Füllflüssigkeit gedrückt. Dadurch
erfolgt ein Kupplungsschluß zwischen der festen Schauflung 29 und dem Mittelstück
25, wodurch der zu verzögernde Getriebeteil über die Welle G und die Räder 8, 7
abgebremst wird.
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Um eine Beschleunigung einzurückender Getriebeglieder zu erhalten,
wird die Leitung 34 zunächst entlüftet, so daß sich die Räume der Schauflungen 24,
29 unter dem Einfluß der Fliehkraft entleeren. Darauf wird Füllflüssigkeit über
die Leitung 33, den Raum 35, das Zentralrohr 37, den Raum 39, die radialen Bohrungen
40, die Kanäle 41, 43 in die Räume der Schauflungen 22, 23 gegeben. Dadurch erfolgt
eine Kupplung mit dem vom Motor angetriebenen Teil 2o, wodurch dessen hohe Drehzahl
über die Welle 6 und damit auf das zu beschleunigende Getriebeglied übertragen wird.
Nach Ablauf der Schaltung werden auch die Räume der Schauflungen22, 23 über die
Leitung 33 entleert.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3 handelt es sich um eine hydraulische
Schalthilfsvorrichtung, bei welcher die Beschleunigung einzurückender Getriebeglieder
' von einer die Fahrzeugräder antreibenden Welle hinter dem Wechselgetriebe her
.erfolgt. Die den in den Abb. i und :2 entsprechenden Teile der Abb. 3 haben die
gleichen Bezugszeichen erhalten wie dort.
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Das Gehäuse 4 der hydraulischen Kupplung ist an einer Zwischenwand
46 angebracht. 47 ist eine mit dem nicht näher dargestellten Abtrieb verbundene
Vorlegewelle, `die über die Räder 48, 49 die Kupplungshälfte 5o antreibt. 51 ist
eine in einer Bohrung 52 der Welle 2i verschiebbar gelagerte Achse, die mittels
Gestänge 53 axial hin und her verschoben werden kann, wobei über den Mitnehmerstift
54 diese Bewegung auf das Mittelstück 25 übertragen wird.
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Die Anordnung nach der Abb. 3 wirkt ähnlich wie das in der Abb. i
gezeigte Anordnungsbeispiel. Soll eine Verzögerung der einzuschaltenden Getriebeglieder
erreicht werden, so wird über das Gestänge 53, die Achse 51, den Mitnehmer 54, das
Mittelstück 25 so weit nach rechts verschoben, bis die Schauflung 24 mit der festen
Schauflung 29 zusammenwirkt. Zur Erreichung einer Beschleunigung einzuschaltender
Getriebeglieder wird das Mittelstück mittels Gestänge 53, Achse 5 i und dem Mitnehmerstift
54 nach links verschoben. Dadurch wird eine hydraulische Verbindung mit dem vom
Fahrzeug her angetriebenen Teil 5o hergestellt und die Welle 6 und damit auch die
.Getriebeglieder beschleunigt.
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Die Übertragungseinrichtung nach der Erfindung arbeitet zuverlässig
und stoßfrei und läßt sich vorteilhaft in das Wechselgetriebe einbauen. Die axiale
Verschiebung des Mittelstückes 25 kann auch in bekannter Weise hydraulisch, pneumatisch
oder elektromagnetisch betätigt werden. Ferner kann die Verschiebung des Mittelstückes
bzw. das Füllen und Entleeren der Schaufelräume der Übertragungseinrichtung in Verbindung
mit der Schaltvorrichtung der Getriebekupplungen in bekannter Weise, z. B. mit Öldruck,
gesteuert werden, so daß der Schaltvorgang beschleunigt und der Fahrzeugführer entlastet
wird.
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Bei entsprechender Änderung der Schauf-Jung der hydraulischen Übertragungseinrichtung
kann diese auch als hydraulischer Wandler erfindungsgemäß Anwendung finden. Dadurch
wird die abzuführende Verlustwärme wesentlich verringert.