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Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit hydraulisch
geschalteten Reibkupplungen Bei Wechselgetrieben mit hydraulisch geschalteten Reibkupplungen
besteht häufig die Schwierigkeit, daß beim Rückschalten unter Vollgas die Schaltzylinder
sich nicht entsprechend dem Drehzahlanstieg des Motors schnell genug füllen. Die
Füllzeiten dürfen zur richtigen Schaltung in der Regel nur Bruchteile einer Sekunde
betragen. Außerdem besteht der Nachteil, daß sich die Füllzeiten mit der Gashebelstellung
und der Fahrgeschwindigkeit ändern.
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Diese Schwierigkeiten können in an sich bekannter Weise durch übliche
Freiläufe beseitigt werden. Solche Freiläufe haben jedoch den Nachteil, daß der
Motor nicht zum Bremsen benutzt werden kann. Ihre Anwendung ist daher nicht überall
möglich.
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Es sind Schaltvorrichtungen für Reibkupplunggen bekannt, bei denen
das eine Kupplungsglied mit dem ihm zugeordneten Getriebeglied durch ein Steilgewinde
derart verbunden ist, daß es beim Beschleunigen in einer relativen Drehrichtung
in Kupplungsrichtung verschoben wird und dadurch die Kupplung in Eingriff bringt,
während bei einem Antrieb in entgegengesetzter relativer Drehrichtung die Kupplung
durch das Steilgewinde ausgerückt wird. Bei ähnlichen Schaltvorrichtungen für Getriebe
erfolgt das Einrücken der Kupplung dadurch, daß das eine Kupplungsglied als
Zahnrad
mit Schrägverzahnung ausgebildet ist, die mit einem entsprechend schräg verzahnten
Gegenzahnrad im Eingriff steht.
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Diese bekannten Ausführungen haben jedoch den Nachteil, daß bei Umkehr
der Antriebsrichtung von der zweitgenannten auf die ersterwähnte relative Drehrichtung
eine verhältnismäßig lange Zeitdauer erforderlich ist, damit die Kupplung zum Fassen
gebracht wird.
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Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Nachteile und besteht
darin, daß die Verschiebung des Kupplungsgliedes durch einen Anschlag, z. B. einen
Sprengring, derart begrenzt ist, daß die Kupplung erst durch entgegengesetztes Verstellen
eines zum Einrücken der Kupplung dienenden, hydraulisch betätigten Kupplungskolbens
einrückbar ist.
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Durch die Erfindung kann ein schnelles Fassen der Gangkupplung auch
bei sehr schneller Erhöhung der Motorendrehzahl erzielt werden. Die Erfindung weist
ferner den Vorteil auf, daß bei Fahrzeugstillstand und laufendem Motor das Füllvolumen
des Schaltzylinders bis zum Fassen der Kupplung auf einen Bruchteil, z. B. ein Fünftel
des Normalvolumens, verringert werden kann, so daß beim Umlegen des Schalthebels
von Leerlauf auf Vorwärts das Getriebe ohne jede Verzögerung fahrbereit ist. Eine
entsprechende Wirkung kann auch beim Einschalten des Rückwärtsganges erzielt werden.
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Ein weiterer Vorteil ist ferner unter Umständen dadurch gegeben, daß
die Ölpumpe zur Füllung der Schaltkupplungen erheblich verkleinert und damit der
Wirkungsgrad des Getriebes gehoben werden kann.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. I das Schema eines zur erfindungsgemäßen Ausbildung geeigneten
Getriebes, Fig. 2 eine konstruktive Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4. eine andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung und Fig. 5 die gleiche Ausführungsform wie
in Fig. 4, jedoch in einer anderen Schaltstellung.
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In Fig. I ist 6 die Motorwelle, welche über eine Strömungskupplung
8 mit einer Hohlwelle 9 gekuppelt und über eine Reibungskupplung 7 mit einer inneren
Welle Io kuppelbar ist. Mit II ist ferner die getriebene und mit I2 die Vorgelegewelle
eines dreigängigen Wechselgetriebes, z. B. eines Kraftfahrzeuges, bezeichnet. Die
Wellen Io und I2 stehen durch die Zahnräder I3, I4 in fester Antriebsverbindung.
Auf der Vorgelegewelle I2 sind die Zahnräder I5 und I6 lose drehbar gelagert, auf
der mit der inneren Welle Io fest verbundenen oder unmittelbar kuppelbaren getriebenen
Hauptwelle II des Getriebes die Zahnräder I7 und I8 fest angeordnet. Durch Kupplungen
I9 und 2o sind die Zahnräder I5 und I6 mit der Vorgelegewelle I2 zur Erzielung eines
zweiten und ersten Ganges kuppelbar. Die Kupplung I9 ist z. B. mit Freilaufwirkung
ausgebildet. Doch können auch weitere Kupplungen, z. B. die Kupplung 2o (oder, insbesondere
bei weiteren höheren Gängen auch die Kupplung 7), entsprechend ausgebildet sein.
Auch kann die Erfindung bei zwei-, vier- oder mehrgängigen Getrieben angewendet
werden.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen die Kupplung I9 in konstruktiver Ausführung.
Die Zahnräder I4 und I5 sind hierbei unmittelbar nebeneinander auf der Vorgelegewelle
I2 angeordnet, wobei das Zahnrad I5 mittels Gleitlagers 22 auf der verlängerten
Nabe des Zahnrades I4 gelagert ist. Auf der Vorgelegewelle I2 ist der trommelförmige
Kupplungsträger 23 fest aufgesetzt, z. B. aufgeschrumpft. Er dient als Außenträger
des Lamellenpaketes 24 der Lamellenkupplung, deren Innenträger 25 mittels Keilzähne
26 nach Art eines Steilgewindes in entsprechende Keilzähne 27 eines nebenförmigen
Ansatzes 28 des Zahnrades I5 eingreift. Die Gewindezähne 26 sind kürzer als die
Gewindezähne 27, so daß sie in der dargestellten Lage ein Spiel x gegenüber einem
die Zähne 27 begrenzenden, als rechten Anschlag wirkenden Sprengring 29 aufweisen.
Nach links ist die Bewegung des Kupplungsträgers 25 durch eine in die Nut 3o eingelegte
sprengringartige Scheibe 3I begrenzt. Die linke Druckscheibe 32 der Lamellen ist
durch einen Sprengring 34 am inneren Lamellenträger abgestützt. Zum Einkuppeln der
Lamellen dient ein Kolben 35, der im Lamellenträger 23 geführt ist und dessen Druckraum
36 durch diesen gebildet wird. Die Rückführung des Kolbens in die unbetätigte Stellung
erfolgt durch die Feder 37. Die Zuführung des Drucköls geschieht in beliebiger geeigneter
Weise, z. B. durch die hohle Vorgelegewelle I2, mittels einzelner in ihr angeordneter
Bohrungen.
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Die Schräge der Zähne 26, 27 ist so gerichtet, daß bei gegenüber dem
inneren Lamellenträger 25 langsamer laufendem Zahnrad I5 mit den Zähnen 27 der Lamellenträger
25 mit den Zähnen 26 infolge des Widerstandes an den Zähnen 27 nach rechts gedrückt,
bei schneller angetriebenem Zahnrad 15 durch die Zähne 27 dagegen nach links gedrückt
wird. Das Spiel x ist so gewählt, daß nach dem Anlegen der Zähne 26 am Sprengring
2,9 die Lamellen noch nicht voll gefaßt haben, sondern noch z. B. ein Hub y bis
zum vollen Fassen verbleibt.
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Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist folgende: Ist der i. Gang
geschaltet, also in Fig. i die Kupplung 2o eingerückt, so läuft das Zahnrad 15,
17 langsamer als der Lamellen.träger 23 um. Infolge der in den Lamellen stets vorhandenen
Restreibung wird auch der innere Lamellenträger 25 mit den Gewindezähnen 26 vom
äußeren Lamellenträger in Pfeilrichtung p (Fig. 3) mitgenommen und dadurch an den
langsamer laufenden Zähnen 27 nach rechts bis zum Anschlag 29 verschraubt. Da der
Zylinder 36 jedoch drucklos ist, der Kolben 35 also noch zu weit rechts steht, können
die Lamellen 24 nicht voll fassen. Die Leerlaufverluste sind zwar etwas erhöht,
beeinträchtigen den Betrieb im i. Gang jedoch kaum.
Zur Schaltung
des 2. Ganges wird der Zylinder 36 unter Druck gesetzt, so daß der Kolben 35 die
Lamellen 24 zusammenpreßt und den 2. Gang einrückt.
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Im 3. Gang läuft, nach Druckloswerden des Zylinders 36 und z. B. nach
dem Einrücken der Kupplung 7 in Fig. I, das Zahnrad I5 schneller als der Kupplungsträger
23, also 27 in Pfeilrichtung p schneller als 26 (Fig.3) um. Dadurch wird der Lamellenträger
25 mit den Gewindezähnen 26 nach links verschraubt. Die Kupplung I9 mit den Lamellen
24 wird vollständig geöffnet, so daß die Leerlaufverluste sehr gering sind. Entsprechendes
würde auch für weitere höhere Gänge gelten.
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Ist der 3. Gang geschaltet und soll der 2. Gang eingerückt werden,
so wird der Zylinder 36 wieder unter Druck gesetzt. Der Lamellenträger 25 befindet
sich jedoch anfangs in seiner linken Endstellung, da das Zahnrad I5 durch Antrieb
von der Abtriebswelle II her zunächst noch schneller als die Vorgelegewelle mit
dem Lamellenträger 23 umläuft. Sobald jedoch der Motor und damit I3, I4, I2 und
auch der Lamellenträger 23 so viel an Drehzahl aufgeholt hat, daß sich die relative
Drehrichtung zwischen Innen- und Außenlamellen jäh umkehrt, schraubt sich der Innenlamellenträger
25, 26 nach rechts. Wenn der Kolben in der Zwischenzeit sich nur um den kleinen
Betrag y des Leerhubes aus der rechten Endstellung vorwärts bewegt hat, kann in
diesem Augenblick die Kupplung fassen und den 2. Gang einrücken. Die Kupplung arbeitet
also als echter Freilauf, indem sie bei Drehzahlgleichheit der beiden Lamellenträger
kuppelt.
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Die Füllgeschwindigkeit des Kupplungskolbens ist vorzugsweise so abzustimmen,
daß er auch bei den kleinsten Fahrgeschwindigkeiten, in denen die Schaltung stattfinden
soll, schon den kleinen Leerhub y zurückgelegt hat. Bei den höheren Fahrgeschwindigkeiten
ist dann in jedem Fall eine echte Freilaufwirkung vorhanden, auch wenn der Kolben
noch nicht den Gesamthub y + x ausgeführt hat.
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Wird bei schiebendem Fahrzeug vom 3. auf den 2. Gang geschaltet, so
bleibt der Innenlamellenträger an seinem linken Anschlag 3I, und die Schaltung kann
wie bisher durch den Anpreßkolben auch in dieser Stellung erzielt werden.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 und 5 unterscheidet sich von dem
vorhergehenden dadurch, daß das Zahnrad I5 mit der gleichzeitig als innerer Lamellenträger
dienenden Nabe 28 als Ganzes axial verschiebbar angeordnet ist. An Stelle des hierbei
fortfallenden Steilgewindes zwischen Zahnrad und Lamellenträger ist das Zahnrad
I5 bzw. das mit ihm im Eingriff stehende Zahnrad I7 mit entsprechender Schrägverzahnung
versehen, so daß sich die gleiche Wirkung wie im vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
ergibt. Fig. 4 zeigt die Stellung des Zahnrades I5 im I. Gang, wobei der Ring 38
als rechter Endanschlag dient, Fig.5 die Stellung im 3. Gang, in welchem das Zahnrad
I5 so weit nach links verschoben ist, daß es am Anschlag 39 des Zahnrades I4 anliegt.