-
Geschwindigkeitswechselgetriebe Die Erfindung betrifft mechanische
Schaltkupplungsvorrichtungen von der Art von Synchronkupplungen zum Übertragen oder
Verhindern von Drehbewegung, wie z. B. der Legge-Synchronkupplung.
-
Die Art der SynchronIkupplungsvorrichtung, auf die sich die Erfindung
bezieht, enthält ein gezahntes erstes Glied, welches das Antriebs-, Abtriebs- oder
Bremsglied sein kann, ein zweites das Abtriebs-, Brems- bzw. Antriebsglied darstellendes
Glied, ein Zwischenglied, das derart mit dem zweiten Glied in Verbindung steht,
daß es infolge einer Relativdrehung zwischen dem Zwischen- und :dem zweiten Glied
gezwungen ist, sich schraubenförmig zu diesem zweiten Glied zu bewegen, wobei das
Zwischenglied eine mit den Zähnen des ersten Gliedes in Eingriff bringbare Zahnung
aufweist, und einen Klinkenhil:fsantrieb, der das erste Glied mit dem Zwischenglied
zu kuppeln imstande ist und so angeordnet ist, daß es bei einer gleichsinnigen Win'kelverstellung
des ersten und zweiten Gliedes zueinander einen Eingriff der Zahnungen des ersten
und des Zwischengliedes bewirkt. Bei der vorzugsweise verwendeten Bauart besteht
der Klinkenhilfsantrieb -aus einer oder mehreren Klinken, die verlagenbar auf #dem
ersten oder dem Zwischenglied angeordnet sind und mit Zahnungen, insbesondere der
erwähnten Zahnung, des ersten oder des Zwischengliedes zusammenwirken.
-
Unter normalen Betriebsbedingungen ist bei solchen Synchronkupplungen
die vom Klinkenhilfsantrieb übertragene Drehmomentlast nicht größer, als es zur
Verlagerung des Zwischengliedes auf dem
zweiten Glied erforderlich
ist, da die Anordnung eine derartige ist, daß während des Eingreifens der Zahnungen
des ersten und des Zwischengliedes der Klinkenantrieb vor völligem Zahneingriff
unwirksam. wird.
-
Bei Verwendung einer solchen Doppelkupplung als gangwählende Kupplung
in einem Geschwindigkeitswechselgetriebe können ungewöhnliche Bedingungen, wie das
ungewollte Umkehrender Getriebeantriebs- bzw. -abtriebswelle während der Betätigung
der Gangwechselkontrollmittel, auftreten, welche zu einer unzulässig hohen Drehmomentlelastung
des. Klinkenhilfsantriebes die Ursache geben. Die Erfindung bezweckt die Schaffung
einer verbesserten Bauart; die jede Beschädigungsgefahr infolge übermäßiger Drehmomentbelastung
des Klinkenhilfsantriebes ausschließt.
-
Erfindungsgemäß weist bei der nachfolgend näher erläuterten Synchronkupplung
der Klinkenhilfsantrieb Mittel auf ,die ihn automatisch infolge übermäßiger Drehmomentbelastung
zum Schlupf bringen und die ,dann, wenn ',die das übermäßige Drehmoment verursachenden
Bedingungen nicht mehr bestehen, ,den Klinkenantrieb in die Lage versetzen, seine
normale Synchronisierungswirkung zu erfüllen.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine Anschlagfläche
an der Nase der Klinke des Klink4nhilfsantriebes und die mit diesen Anschlagflächen
zusammenwirkenden Flächen der Zahnung oder beide Flächen derart geneigt, daß bei
Übertragung eines übermäßigen Drehmoments durch die Klinke diese mit den Zähnen
außer Eingriff kommt. Wenn !die Klinke sich auf einem drehbaren Glied befindet,
wird vorzugsweise die. Klinke in die Eingriffstellungdurch eine vergleichsweise
schwache Federgedrängt, die so angeordnet ist, daß ihr Druck infolge Zentrifugalkraftwirkung
bei Drehung des die Klinke tragenden Gliedes verstärkt wird.
-
In .der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.
Es ist Fig. i eine Seitenansicht im Schnitt auf ein Zweigangplanetengetriebe; davon
ein Teil im Schnitt längs der Linie 1-i der Fig. 2, Fig. 2 eine vergrößerte -Schnittdarstellung
längs der Linie 2-2 der Fig. i, Fig. 3 eine Endansicht auf eine Klinke in noch größerem
Maßstabe, Fig: q. eine Schnittdarstellung eines Teils einer abgeänderten Ausführungsform
einer Synchronkupplung längs der Linie 4-q: der Fig. 5, Fig. 5 eine Schnittdarstellung
längs der Linie 5-5 der Fig. 4, Fig.6 eine Draufsicht in Abwicklung auf den rechtsgängigen
Kupplungsteil der Fig. 5, Fig..7 eine Endansicht im Schnitt auf einen Teil einer-
weiteren Ausführungsform, Fig. 8_ eine abgeänderte Ausführungsform der Klinkenanordnung
nach Fig. 3.
-
Das in Fig. i dargestellte Getriebe ist als Einfügung zwischen einer
Verbrennungskraftmaschine undeinemweiteren Geschwindigkeitswechselgetriebe verwendbar.
Die Getriebeantriebswelle io geht durch eine Muffe 1i hindurch, auf der das Sonnenrad
12 angeordnet ist. Auf der Antriebswelle sitzt der Planetenträger 13 mit den Planetenrädern
1q.. Eine ringförmige Zahntrommel 15 ist auf der Abtriebäwelle 16 befestigt. Eine
Trommel 17 besitzt beispielsweise achtundvierzig Zähne; von denen sechzehn im gleichen
Abstand befindliche Zähne 18A die volle Zahnhöhe und zweiunddreißig niedrige; nach
dem Teilkreis zu verkürzte Zähne 18 sind. Diese Trommel 17 sitzt an der Antriebswelle
1o und bildet,das erste Glied einer Legge-Synchronkupplung. Das zweite Glied der
Kupplung wird durch die Sonnenradmuffe i i gebildet, die auf ihrer Außenseite ein
steiles rechtsgängiges Schraubengewinde 1g trägt. Das Zwischenglied der Synchronkupplung
ist eine auf diesem Schraubengewinde sitzende Mutter 2o, die mit einem Flansch 21
versehen ist, ider auf seinem Umfang achtundvierzig Klauenkupplungszähne 22 trägt,
die in der äußersten Linksstellung gemäß Fig. i der Mutter mit den Zähnen 18 und
18A der Antriebswelle 17 und bei äußerster Rechtsstellung der Mutter mit achtundvierzig
Klauenkupplungszähnen 23 auf einem das Reaktionsglied der Kupplung bildenden festen
Ring 24 in Eingriff kommen können. Auf .der Stirnseite des Flansches :2i sind drei
auf Zapfen 26 sitzende Klinken 25 im bleichen Abstand voneinander angeordnet. Jede
Klinke hat eine Nase 27, ,die nach vorwärts in die normale Drehrichtung der Eingangswelle
weist und durch eine leichte Feder 28 nach auswärts gedrängt wird. Jede Klinke hat
fernerhin einen Schwanzansatz 29, der sich an dem Umfang der Mutter 2o anlegt und
dadurch das Auswärtsschwingen der Nase begrenzen kann. Die Klinken sind so ausgebildet,
daß ihre Nasen wesentlich schwerer als ihr Schwanzansatz sind. Wenn die Mutter sich
in der in Fig. i dargestellten Mittenstellung befindet, stehen die Klinken 25 in
Deckung mit den hohen Zähnen 18A und können daher, wie in Fig. 2 dargestellt ist,
mit ihnen zusammenwirken.
-
Die Nasen 27 der Klinken sind mit Anschlagflachen 30 versehen, .die
tangential zu ihrem Verlagerungsweg 'uni die Zapfen 26 geneigt sind; die Neigung
ist hierbei eine derartige, daß die Klinken nach einwärts und aus dem Eingriff mit
den Zähnen 18A herausschlüpfen, sobald ein übermäßiges Drehmoment durch sie übertragen
wird. In denn dargestellten Beispiel steht die Anschlagfläche 3o der hinter die
Zähne 18A greifenden Klinkennase 25, wie insbesondere aus Fig.3 ersichtlich ist,
unter einem Winkel A von 77 bis 79° gegenüber der Wirkungsachse 41
der Klinke, d. h. derjenigen Linie, die den Mittelpunkt des Zapfens 26 mit dem Berührungspunkt
zwischen Fläche 30 und Zahn 18A verbindet. Es ist zweckmäßig; den Zapfen
z6 derart anzuordnen, daß .die Oberfläche 30 unter einem Winkel B von etwa 38 bis
40° gegenüber der Linie steht, die den Zahn 18A halbiert und durch die Drehachse
der Zahntrommel 17 geht. :Auf -der Rückseite des Flansches 21 sind Klinken 32 angeordnet,
deren Nasen 33 in bezug auf die Vorwärtsdrehrichtung nachschleppen. Diese Klinken
können in üblicher Weise ausgebildet sein.
Die Mutter 2o kann in
ihren beiden Endstellungen durch eine Muffe 34 gesperrt werden, die durch Vorwählersteuermittel,
bestehend aus einer verschiebbaren Stange 35 und einem nachgiebig damit gekuppelten
Joch 36, axial verschoben werden kann. Die Sperrmuffe 34 trägt einwärts gerichtete
axiale Ansätze 37, die mit Ansätzen 38 der Mutter 2o im Eingriff stehen und fernerhin
nur bei äußerster Rechtsstellung der Mutter mit Ansätzen 39 auf der Muffe a i in
Eingriff kommen können. Die Sperrmuffe 34 ist fernerhin mit Ansätzen 40 versehen,
die gegenüber .den Ansätzen 37 auf Lücke stehen und nur bei äußerster Linksstellung
der Mutter mit den Ansätzen 39 in Angriff kommen können.
-
Das Getriebe arbeitet folgendermaßen: Bei direktem Antrieb, d. h.
kleinem Gange, befinden sich die Mutter 2o ,und die Sperrmuffe 34 in ihrer linken
Stellung, und die Zähne 22 stehen mit den Zähnen iS und iSA im Eingriff.
-
Zwecks Einschaltens des höheren Ganges bei laufendem Getriebe wird
die Sperrmuffe 34 nach rechts gedrückt und die Maschine verzögert. Infolge der Wirkung
des Planetenräderzuges und der Trägheit der von der A.btriebswelle 16 getriebenen
Teile fällt die Geschwindigkeit der Muffe i i schneller als die der zusammen mit
der Antriebswelle umlaufenden Zähne 18 und 18A. Infolgedessen wird die Mutter 2o
so lange nach rechts bewegt, bis die Zähne 22 mit den Zähnen 18 und 18A außer Eingriff
kommen. Jetzt rutschen die Klinken 25 und 32 über die Zähne 18, i8A bzw. a3, und
sobald die Sonnenradmuffe i i rückwärts zu laufen beginnt, erfaßt eine Klinke 32
einen Zahn 23 und bringt die Mutter in ihre äußerste Rechtsstellung. Die Klinken
32 sind dabei so angeordnet, daß die Zähne 22 und 23 ohne Ratschen in Eingriff kommen,
worauf die Sperrmuffe 34 sich so bewegt, daß die Ansätze 37 mit den :Ansätzen 39
in Eingriff kommen und damit die Mutter sperren. Nunmehr wird die Maschine wieder
beschleunigt.
-
Zwecks Einschaltens des kleinen Ganges wird die Sperrmuffe34 nach
links gedrückt und die Maschine kurzzeitig verzögert, um die Sperrmuffe vom Drehmoment
zu entlasten, worauf sich diese in die dargestellte Stellung bewegt. Wenn jetzt
die Maschine wieder beschleunigt wird, beginnt sich die Sonnenradmuffe i i vorwärts
zu drehen, und die Mutter 2o wird so lange nach links bewegt, bis die Zähne 22 mit
den Zähnen 23 außer Eingriff kommen. Nun rutschen die Zähne 23 und i8A über die
Klinken 32 bzw. -25, und sobald das Sonnenrad i i sich schneller als die Antriebswelle
io zu drehen beginnt, erfaßt eine Klinke 25 .einen Zahn 18A und bringt die Mutter
in ihre äußerste Linksstellung. Die Klinken 25 sind dabei so angeordnet, daß die
Zähne 22 mit den Zähnen 18 und 18A ohne Ratschen in Eingriff kommen, worauf die
Sperrmuffe 34 sich nach links bewegt und das Getriebe in direktem Gang sperrt.
-
Es werde nun angenommen, :daß bei Stellung .der Mutter 2o ganz links,
d. h. in direktem Gang, die Maschine und :das Getriebe sich in Ruhe befinden und
die Vorwählerstange 35 zwecks Vorwählens des höheren Ganges nach rechts gedrückt
ist. Die Sperrmuffe 34 wird sich in die in Fig. i gezeichnete Lage bewegen und die
Mutter 2o freigeben. Es wird fernerhin angenommen, :daß die Maschine in Gang gesetzt
wird und,daß sie infolge Frühzündung einige Rückwärtsumläufe macht. Wenn die Antriebswelle
io bei ruhender Welle 16 rückwärts läuft, .dreht sich die Sonnenradmuffe i i schneller
rückwärts als,die Antriebswelle io, so daß die entsperrte Mutter 2o durch das Zusammenwirken
der Zähne 18 und 18A mit .den Zähnen 22 nach rechts bewegt wird. Wenn -die Mutter
praktisch die in Fig. i gezeichnete Stellung erreicht, kommt eine Klinke 32 mit
einem der Zähne 22 in Eingriff und bremst die Drehung der Mutter ab, während sich
noch eine Klinke 25 mit einem Zahn i8 im Eingriff befindet. Wenn diese Klinke unter
diesen Umständen sich nicht lösen könnte, würde sie das gesamte Rückwärtsdrehmoment
von ,der Antriebswelle io auf den festen Ring 24 übertragen und damit einer Bruchgefahr
unterliegen. Infolge der Abschrägung der Anschlagflächen 30 der Nasen der Klinken
25 jedoch geraten die Klinken automatisch mit den Zähnen 18A außer Eingriff, sobald
-ihre Drehmomentbelastung zu groß wird, und damit wird die Gefahr ,der Beschädigung
beseitigt.
-
Während des Gangwechsels bei normalem Lauf dreht sich die Mutter 2o,
wenn die Klinke 25 in die Zähne 18A eingreifen muß. Da die Klinken nasenseitig schwerer
sind, unterstützt die Zentrifugalkraft die Wirkung :der Klinkenfeder 28 und beseitigt
jede Gefahr, daß die Klinken unter normalen Belastungsbedingungen irgendwieunrichtigarbeiten.
-
Es ist auch möglich, daß .der Klin"1<enhilfsantriebweg ein Kupplungssystem
enthält, das sich bei Überlastung nicht lösen kann und in Reihe mit einem Hilfskupplungssystem
steht, das bei Überlastung schlüpfen und nur dann in normale Antriebslage gebracht
werden kann, wenn seine Antriebs- und Abtriebselemente in solcher Winkelbeziehung
stehen, daß das Klinkenhilfssystem die Kupplungszähne zu synchronisieren vermag.
-
Eine solche Anordnung ist in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt, in welchen
die den Teilen der Fig. i gleichwirkenden Teile die gleiche, nur um ioo vergrößerte
Bezifferung tragen. Bei dieser Ausführungsform besitzt jede Klinke 125 eine Anschlagfläche
13o, die tangential zum Verlagerungsweg um den Klinkenzapfen 126 verläuft, so daß
die Klinke keine Neigung zeigt, beim Auftreten von übermäßiger Drehmomentbelastung
mit einem ider Zähne i8A außer Eingriff zu kommen. Die Klinke ist mit einem Anschlag
50 versehen, der sich gegen einen Anschlag 51 eines Ringes 52 legen kann.
Der Ring trägt einen Ausschnitt, welcher die Klinke und die Klinkenfeder 128 aufnimmt.
Eine ringförmige, von den Klinkenzapfen 126 getragene Deckplatte 54 hält die Klinken
und die Klinkenfedern in den Ausschnitten zurück. Der Ring 52 trägt eine Zickzackzähnung
55, :die normalerweise mit einer gleichartigen Zahnung 56 auf dem Mutterflansch
121 durch .die Wirkung eines Federringes 57 im Eingriff gehalten wird. Der Federring
sitzt zwischen dem Ring 52 und einer Scheibe 58, die durch einen in
die
Mutter i2o eingesetzten Sprengring 59 gehalten wird. Die Zackenzahnung hat den gleichen
Teilkreis wie die Zähne z22 und ist so angeordnet, daß unter normalen Bedingungen
die Klinken in Umfangrichtung richtig zu .den Zähnen 127, stehen. Sobald aber eine
Klinke 125 zufällig genügend überlastet wird; gleiten die Zackenzähne übereinander,
der Ring 52 bewegt sich nach links gemäß den Fig. 5 und 6 und dreht sich gegenüber
der Mutter i2o. Sobald die Überlastung fortfällt, bringt die Feder 57 den Ring 5a
in seine Normallage gegenüber der Mutter mit voll im Eingriff stehender Zackenzahnung
zurück, so daß die Klinken wieder in der Lage sind, einen Synchroneingriff der Zähne
118 und zi8A in die Zähne 122 zu bewirken.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der
Klinkenhilfsantrieb eine Klinke, die in Umfangsrichtung gegenüber ihrem Träger gegen
-den Einfluß einer Feder verlagert werden kann, welche normalerweise die Klinke
mit einem die Verlagerung in der Klinkennasenrichtung begrenzenden Anschlag hält,
und Mittel besitzt, die mit der Klinke züsammenwirkenddiese infolge ihrer Umfangsverlagerung
in der anderen Richtung zurückzuziehen suchen.
-
In diesem Sinne ist gemäß Fig. 7 die Klinke 225, die in einem Ausschnitt
253 der Mutter 22o ruht und nicht dargestellte Klinkenzähne in synchronen Eingriff
mit den Zähnen 222 der Mutter zu bringen sucht, mit einem Langloch 6o versehen,
in welchem der Drehzapfen 226 ruht: Ein mit einer starken Druckfeder 62 belasteter
und in einer Bohrung 63 der Mutter 22o geführter Bolzen 61 drückt an einer gegenüber
dem Langloch 6o versetzten Stelle derart gegendas hintere Ende der Klinke, daß diese
sich in ihrer äußersten Stellung der Umfangsverlagerung befindet, in der die Anschlagfläche
23o an der Klinkennase sich in der den Synchroneingriff der Klinkenzähne bewirkenden
Stellung befindet, und daß die Klinkennase gleichzeitig radial nach auswärts gedrückt
wird. Eine dreieckige Öffnung 64 in der Klinke nimmt einen an der Mutter 22o befestigten
Stift 65 auf; welcher gleichzeitig zur Begrenzung der Klinkenauswärtsbewegung dient
und mit der Schrägfläche 66 der Öffnung 64 zusammenwirkt. Wenn eine übermäßige;
ein Zusammendrücken der Feder 62 ermöglichende Kraft auf die Klinkennase aufgedrückt
wird, bewegt sich die Klinke in Umfangsrichtung in der Mutter, und der auf der Schrägfläche
66 gleitende Stift 65 drückt die Klinkennase aus dem Eingriff mit dem die übermäßige
Kraft übertragenden Zahn heraus.
-
Auch bei diesem Ausführungsibeispiel ist die Klinke derart ausgestaltet,
daß .das Hi.neinschwingen der Klinke in die Eingriffsstellung durch die bei der
Drehung der Mutter auftretende Zentrifugalkraft verstärkt wird.
-
Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform entspricht derjenigen nach
Fig. 3 mit der Abänderung, daß die Nase .der Klinke 25 mit einer Anschlagkante 30A
und der Zahn i8$ mit einer mit der Anschlagkante 30A zusammenwirkenden Fläche 70
versehen ist; welche so geneigt ist, daß eine durch die Klinke übertragene übermäßige
Drehmomentbelastung dieselbe im Uhrzeigersinn mit dem Zahn i8$ außer Eingriff bringt.