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Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge und Werkzeugmaschinen
Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge und Werkzeugmaschinen, bei denen
der Gangwechsel durch Verschieben von miteinander starr verbundenen Rädern bewirkt
wird, werden im allgemeinen so gebaut, daß die Schieberäder auf ihren Wellen mittels
in eine Ringnut des umlaufenden Schieberädersatzes eingreifender Schaltfinger verschoben
werden. Bei Werkzeugmaschinen, z. B. Bohrmaschinen, kommt es vor, daß die Wellen
bzw. Achsen des Getriebes in senkrechter Lage angeordnet werden müssen. In einem
solchen Fall tritt bei der erwähnten Getriebeausführung ein erheblicher Verschleiß
an den Schaltfingern auf, der nur durch besondere Gleitsteine oder durch Wälzlager,
die eine beträchtliche Verteuerung des Getriebes mit sich bringen, verringert werden
kann.
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Es sind auch bereits Getriebe bekannt, bei denen der Gangwechsel durch
Verschieben einer in Führungen längs verschiebbar angeordneten Achse erfolgt, auf
der die starr miteinander verbundenen Wechselräder drehbar, aber nicht verschiebbar
gelagert sind. Bei diesen Getrieben erfolgt die Verschiebung der Achse durch mechanische
Stellmittel, die einerseits verhältnismäßig viel Platz erfordern und andererseits
nicht die Möglichkeit bieten, die Getriebeschaltung von beliebiger Stelle aus vorzunehmen.
Endlich
sind auch noch Schaltgetriebe bekannt, bei denen unmittelbar nebeneinander auf einer
gemeinsamen Welle angeordnete Schalträder wählweise durch eine ziehkeilartig wirkende
Kupplungsvorrichtung mit der Welle gekuppelt werden können, um -ein gewünschtes
Übersetzungsverhältnis einzustellen. Die Kupplungsvorrichtung wird dabei durch einen
hydraulischen Kolben auf die gewünschte Kuppelstellung eingestellt. Diese bekannte
Bauart ist in ihrem Aufbau sehr kompliziert und erfordert wegen der Vielzahl von
Einzelteilen, die genauestens gearbeitet sein müssen, erhebliche Herstellungskosten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Wechselgetriebe, insbesondere für
Kraftfahrzeuge und Werkzeugmaschinen, bei dem der Gangwechsel durch Verschieben
einer in Führungen längs verschiebbar angeordneten Achse erfolgt, auf der starr
miteinander verbundene Wechselräder drehbar, aber nicht verschiebbar gelagert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in seinem Aufbau einfaches und daher
billiges Getriebe zu schaffen, dessen Gangwechsel je nach den jeweils vorliegenden
Einbauverhältnissen von verschiedenen Stellen aus gesteuert werden kann. Die Erfindung
verwendet dabei einen an sich bekannten fernsteuerbaren Kraftantrieb und besteht
im wesentlichen darin, daß die Enden der verschiebbaren Achse als Kolben in Zylindern
geführt und die Zylinder zwecks Verschiebung der Achse mit Druckmittel beaufschlagbar
sind.
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Bei einem Wechselgetriebe mit einem in eine Vielzahl von Stellungen
einstellbaren Schieberädersatz wird die Erfindung vorteilhaft so .durchgeführt,
daß mit den Enden der Schieberäderachse in einer Flucht hintereinanderliegende Kolben
mit je getrennt beaufschlagbaren Zylinderräumen zusammenwirken, deren durch Anschläge
begrenzte Hubbewegungen verschieden groß sind, wobei die Kolben größeren Durchmesser
haben als die Enden -der Achse.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele
dargestellt. sind; näher erläutert.
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Fig. I zeigt ein Viergang-Wechselgetriebe mit zwei Schieberädersätzen,
während in -Fig. 2 ein Wechselgetriebe für eine Vielzahl von Übersetzungsstufen
mit drei Schieberädersätzen dargestellt ist; in Fig:3 ist schematisch die hydraulische
Steuerung für die Verschiebung eines Schieberädersatzes bei einem Getriebe nach
Fig. I veranschaulicht; -Fig.4 zeigt in entsprechender Darstellung eine hydraulische
Steuervorrichtung für einen Schieberädersatz eines Getriebes nach Fig. 2.
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In Fig. I ist auf einer Antriebswelle I, die in ihren Lagern unverschiebbar
gelagert ist, ein Zahnrad 6 mit verhältnismäßig breiter Verzahnung vorgesehen. Mit
dem Zahnrad 6 steht ein Zahnrad 7 in Eingriff, das mit einem weiteren Zahnrad 8
zusammen einen Schieberädersatz bildet. Dieser Satz 7, 8 ist auf einer Achse 2 drehbar;
aber unverschiebbar, gelagert. Die Achse .2 ist in Führungen in Achsrichtung verschiebbar
und kann in die eine oder ändere Schaltstellung gebracht werden.
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Auf einer Welle 3, die in ihren Lagern unverschiebbar gelagert ist,
sind zwei Zahnräder 9, IO befestigt, die mit den Schieberädern 7, 8 zusammenarbeiten
können. Auf einer Achse 4, die längs verschiebbar in Führungen ruht, ist ein weiterer
Schieberädersatz II, 12 drehbar, aber nicht verschiebbar gelagert. Auch die Achse
4 und damit der Schieberädersatz II, I2 kann durch Verschiebung in zwei Schaltstellungen
gebracht werden. Das Schieberad II steht mit einem eine breite Verzahnung aufweisenden
Zahnrad 13 im Eingriff, das auf einer unverschiebbar gelagerten Abtriebswelle 5
sitzt.
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Bei dem Getriebe nach Fig. I können mittels der Schieberädersätze
7, 8 und II, 12 vier verschiedene Übersetzungen eingestellt werden, je nachdem,
ob beide Sätze nach oben oder nach unten, oder der eine Satz nach oben und der andere
nach unten oder umgekehrt eingestellt werden. Bei der in Fig. I dargestellten Schaltstellung,
in der beide Sätze nach oben eingestellt sind, wird die Abtriebswelle 5 von der
Antriebswelle I aus über die Zahnräder 6, 7, 9, II, 13 angetrieben, wobei die Umfangsgeschwindigkeit
des Zahnrades 6 auf :das Zahnrad 13 übertragen wird und das Übersetzungsverhältnis
demnach nur durch die Zähnezahlen der -Räder 6 und 13 bestimmt ist.
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Falls der Schieberädersatz 7, 8 nach unten eingestellt wird, ergibt
sich eine Untersetzung gegenüber der vorstehend behandelten direkten Übertragung.
Das Maß der Untersetzung ist durch das Verhältnis 'der Durchmesser der beiden Zahnräder
7, 8 bestimmt. Die Welle 5 wird also mit langsamerer Geschwindigkeit als vorher
angetrieben.
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Wird außer dem Rädersatz 7, 8 auch noch der Satz II,I2 in die untere
Lage gebracht, so ergibt sich gegenüber der vorstehend erwähnten zweiten Schaltungsmöglichkeit
eine Übersetzung ins Schnelle; die durch das Verhältnis der Durchmesser der Zahnräder
II , I2 bestimmt ist. Die durch die Umschaltung des Schieberädersatzes 7, 8 bewirkte
Untersetzung wird je nach der Wahl des Durchmesserverhältnisses der Räder i i, i
2 mehr oder weniger aufgehoben, so daß sich als Drehzahl der Abtriebswelle eine
Drehzahl ergeben kann, die höher- oder niedriger ist als' die bei -direktem Antrieb
erzielte Drehzahl.
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Endlich kann das Getriebe noch so eingestellt werden, daß sich der
Rädersatz 7, 8 oben und der Satz ii, 12, unten- befindet. Auf diese Weisse wird
eine Übersetzung ins Schnelle eingestellt,- deren Verhältnis durch die Durchmesserverhältnisse
der Zahnräder g, io und i, 12 bestimmt ist.
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Bei dem in -Fig. 2 dargestellten Wechselgetriebe sind drei _ Schieberädersätze
vorhanden, die auf längs verschiebbaren Achsen drehbar gelagert sind. Bei diesem
Getriebe ist die Antriebswelle mit 2o bezeichnet:- 22 ist eine drei Zahnräder tragende
Getriebewelle, die unverschiebbar gelagert ist.
2I.,. 23 und 24
sind je einen aus drei Zahnrädern bestehenden Schieberädersatz tragende längs verschiebbare
Achsen. 25 ist die Abtriebswelle.Durch Einstellen der Schieberädersätze in verschiedene
Stellungen können bei dem dargestellten Getriebe insgesamt siebenundzwanzig verschiedene
Übersetzungen eingestellt werden.
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Gemäß der Erfindung wird für die Einstellung der Schieberädersätze
in ihre verschiedenen Stellungen ein hydraulischer Kraftantrieb vorgesehen. Fig.3
zeigt, wie ein hydraulischer Antrieb bei einem in nur zwei Stellungen zu verschiebenden
Rädersatz ausgeführt werden kann. In diesem Falle ist die Achse 27 des Schieberädersatzes
mit ihren Enden in zylindrischen Bohrungen 26a, 26b geführt, so daß ihre Enden Kolben
bilden, die durch Beaufschlagung des einen oder anderen Zylinders 26a, 26b mit Druckflüssigkeit
den Schieberädersatz aus der einen in die andere Stellung verschieben können.
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In Fig.4 ist ein aus drei Zahnrädern bestehender Schieberädersatz
auf einer Achse 3o drehbar gelagert. Die Achse 30 ist mit ihren Enden, die
wiederum als Kolben benutzt sind, in entsprechenden Bohrungen geführt. In diesem
Falle sind die Enden der Achse 30 so lang gehalten, daß sie in hinter den
Bohrungen vorgesehene Zylinderräume 28 bzw. 31 hineinragen können, die einen größeren-Durchmesser
aufweisen als die Enden der Achse 30. In dem Zylinderraum 28 ist ein Kolben 40 vorgesehen.
Der auf der anderen Seite des Kolbens 40 vorhandene Zylinderraum ist mit 29 bezeichnet.
In dem Zylinderraum 31 ist in gleicher Weise ein Kolben 42 verschiebbar angeordnet,
dessen untere Lage durch einen Anschlagring 38 bestimmt ist. Unterhalb des Anschlagringes
38 ist ein weiterer Zylinderraum 32 vorgesehen, in dem ein abgesetzter Kolben 37
vorgesehen ist, dessen untere Lage durch einen Anschlagring 36 bestimmt ist. Unterhalb
des Anschlagringes 36 ist noch ein Zylinderraum 33 vorgesehen, in dem ein gleichfalls
abgesetzter Kolben 35 verschiebbar ist. Der Zylinderraum unterhalb des Kolbens 35
ist mit 34 bezeichnet. Die Anschlagringe 36 und 38 dienen zugleich dazu, die Verschiebung
der unter ihnen befindlichen Kolben 35, 37 nach oben zu begrenzen. Die Aufwärtsbewegung
des Kolbens 42 wird durch die Endfläche 39.
des Zylinderraumes 31 und
die Abwärtsbewegung des Kolbens 4o durch die Endfläche 41 des Zylinderraumes 28
begrenzt.
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Die einzelnen Zylinderräume 28, 29 und 31 bis 34 können durch einen
Drehschieber bekannter Bauart wahlweise einzeln oder zu mehreren gemeinsam mit Druckmittel
beaufschlagt werden, wobei jeweils die nicht benutzten Zuleitungen zu Zylinderräumen
auf Auslaß geschaltet bzw. mit dem Ölvorratsbehälter verbunden werden. Wird Druckmittel
in den Zylinderraum 3 I geleitet,' so wird das als Kolben wirkende untere Ende der
Achse 3o aufwärts gedrückt, bis der Bund der Achse oben zum Anschlag kommt. Wird
dagegen Druckmittel gleichzeitig in die Zylinderräume 28 und 32 geleitet" so bewegt
sich der Kolben 42 bis gegen die Endfläche 39 des Zylinderraumes 31 und gelangt
so in eine Stellung, die etwas tiefer liegt als die vorige. Bei dieser Einstellung
wirken die untere Fläche des Kolbens 42 und die kleinere Stirnfläche - des oberen
Endes der Achse 3o als Druckflächen, so daß nur die Differenz beider Flächen für
die Verschiebung .wirksam ist, aber durch den im Zylinderraum 28 vorhandenen Druck
eine zu weite Verstellung der Achse 30 verhindert wird.
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Entsprechend kann die Schieberäderachse 30 durch gleichzeitige Beaufschlagung
der Zylinderräume 33 und 28 bzw. 34 und 28 in zwei weitere Stellungen gebracht werden,
die durch die Anschlagringe 38 bzw. 36 bestimmt sind. Wenn nur in den Zylinderraum
28 Druckmittel geleitet wird, verschiebt sich die Achse 3o, da nur ihr oberes Ende
unter Wirkung von Druckmittel steht, in die in Fig. 4 dargestellte unterste Stellung.
Eine weitere Zwischenstellung, die etwas über der untersten Stellung liegt, kann
durch gleichzeitige Beaufschlagung der Zylinderräume 29 und 3 z eingestellt werden.
In diesem Falle wirken die obere Fläche des Kolbens 4o und die untere Stirnfläche
der Achse 3o als Differentialkolben zusammen, so daß die Achse 30 in eine
Lage eingestellt wird, die durch die Endfläche 41 des Zylinderraumes 28 gegeben
ist, wobei der in dem Zylinderraum 3 r vorhandene Druck die genaue Einstellage gewährleistet.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Schieberäderachse
3o also in sechs verschiedene Stellungen eingestellt werden. Durch Anordnung entsprechender
weiterer Zylinderräume mit darin vorgesehenen abgesetzten Kolben verschiedener Länge,
gegebenenfalls auch am oberen Ende der Achse, können bei entsprechender Wahl der
Kolbenabmessungen und Anordnung von Anschlagringen noch weitere Zwischenstellungen
einer Schieberäderachse erreicht werden. Es sei ausdrücklich betont, daß es sich
bei der beschriebenen Steuerung nach Fig. 4 nur um ein Ausführungsbeispiel handelt,
das nach Bedarf beliebig abgewandelt werden kann. So ist es beispielsweise nicht
erforderlich, daß die einzelnen Zylinderräume mit ihren Kolben in einer Flucht mit
der Achse angeordnet werden. Es ist auch möglich, die einzelnen Kolben nebeneinander
anzuordnen oder über Gestänge od. dgl. mit der Achse zu verbinden.