Geschwindigkeitswechselgetriebe, bei dem das Ein- und Auskuppeln der einzelnen Ge schwindigkeitsstufen auf hydraulischem oder pneumatischem Wege unter Vermittlung von Membranenkupplungen erfolgt. Die Erfindung betrifft ein Geschwindig keitswechselgetriebe, bei dem das Ein- und Auskuppeln der einzelnen Geschwindigkeits stufen auf hydraulischem oder pneumati schem Wege unter Vermittlung von Mem branenkupplungen erfolgt. Getriebe dieser Art weisen den Vorteil auf, dass sie ein sanf tes Anfahren und sanftes Ein- und Auskup peln der einzelnen Geschwindigkeitsstufen ermöglichen, sowie leicht zu betätigen und von verhältnismässig einfachem, betriebssiche rem Aufbau sind.
Zweck der Erfindung ist, ein Geschwin digkeitswechselgetriebe der umschriebenen Art zu schaffen, bei dem die für die Kraft übertragung in Betracht kommenden Kupp lungsflächen gross bemessen werden können, so dass sie zur Übertragung grosser Kräfte geeignet sind. Zu diesem Behufe weist erfin dungsgemäss jede Membrankupplung der verschiedenen Geschwindigkeitsstufen eine Reibscheibe auf, welche nahe ihrem Aussen umfang an dem freien Schenkel einer gefalte ten, an einem Kupplungsteil angebrachten Membrane befestigt ist, deren Schenkel in radialer Richtung genügend steif ausgebildet sind, um für die daran befestigte Reibscheibe jede Führung zu vermeiden. Bei einer solchen Membranenkupplung lässt die Membrane wohl eine achsiale, aber keine radiale Bewegung der Reibscheibe zu, die gewissermassen an der Membrane aufgehängt ist.
Die Reibscheibe ist mithin nirgends, also auch nicht am In nenumfang, geführt, so dass an ihrem Innen umfang weder ein Ecken eintreten, noch Rei bungsverluste auftreten können; infolgedessen ist die richtige achsiale Bewegung der Reib scheibe gewährleistet.
In gewissen Fällen kann es zweckmässig sein, die Reibscheibe am Innenumfang durch eine federnd ausgebildete zweite Membrane, die vor allem abdichtend zu wirken hat, mit demselben Stufenkupplungsteil wie am Aussenumfang zu verbinden. Es können dann Undichtheitsverluste aus dem Raum der Kupplung, der von der Reibscheibe, den zwei Membranen und- dem die Reibscheibe tragen den Kupplungsteil begrenzt wird und der zur Aufnahme des zum Betätigen der Kupplung bestimmten Druckmittels dient, praktisch auf Null herabgesetzt werden, was den Vorteil bedingt, dass mit einer kleinen Leistungsab gabe seitens der zum Fördern jenes Druck mittels dienenden Pumpe auszukommen ist.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind verschiedene beispielsweise Ausführungen der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt: Fig. 1 eine erste Ausführung eines Ge- schwindigkeitswechselgetriebes teilweise in Ansicht und teilweise in einem achsialen Längsschnitt; Fig. 2 zeigt in grösserem Massstab einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 zeigt in einem achsialen Längs schnitt Teile eines Geschwindigkeitswechsel- getriebes, bei welchem bewegliche Reibschei ben der einen Kupplungshälfte mit Nuten versehen sind, in die Mitnehmer eines zwei ten Teils der betreffenden Kupplungshälfte eingreifen;
Fig. 4 zeigt in einem achsialen Längs schnitt einen Teil eines Getriebes, bei dem bewegliche Reibscheiben am Aussen- und Innenumfange je durch eine federnd ausge bildete Membrane mit einer Kupplungshälfte verbunden sind, und Fig. 5 zeigt schliesslich einen achsialen Längsschnitt durch einen Teil eines Ge- schwindigkeitswechselgetriebes, bei welchem federnd ausgebildete Membranen Teile der getriebenen Kupplungshälften verbinden.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ge schwindigkeitswechselgetriebe bleiben die Zahnräder ständig, also auch bei Leerlauf, im Eingriff, so dass beim Schalten keine in Bewegung befindlichen Zahnräder ineinander zu schieben sind und für das Umschalten nur eine einfache Verteilvorrichtung für das Druckmittel vorzusehen ist. Es bezeichnen 1, 2, 3 und 4 auf einer von einem nicht gezeig ten Motor angetriebenen Welle 5 sitzende Zahnräder für die erste, zweite, dritte und vierte Vorwärtsgeschwindigkeit, während 6 ein auf diese Welle 5 fest aufgekeiltes Ritzel für den Rückwärtsgang bezeichnet, das mit einem in nur strichpunktierten Linien ange deuteten Zwischenrad 111 zusammenarbeitet.
Das Zahnrad 1 steht stets mit einem Zahnrad 7 in Eingriff, das Zahnrad 2 stets mit einem Zahnrad 8, das Zahnrad 3 stets mit einem Zahnrad 9 und das Zahnrad 4 stets mit einem Zahnrad 10. Das Zwischenrad 111 des Rück wärtsganges steht stets mit einem Zahnrad 11 in Eingriff. Jedes der Zahnräder 7, 8, 9, 10, 11, die lose auf Büchsen 12 laufen, bildet einen Teil der einen Kuppelhälfte von noch näher zu beschreibenden, hydraulisch betätig ten Membranenkupplungen. Die Büchsen 12 sind mit achsialen Nuten 34 (in Fig. 1 nur gestrichelt gezeichnet) versehen. 13 sind zu beiden Seiten der Zahnräder 7, 8, 9, 10, 11 angeordnete und am Aussenumfange mit den selben durch gefaltete elastische Membranen 14 verbundene Reibscheiben, welche zum Zu sammenarbeiten mit fest auf der anzu treibenden Welle 15 sitzenden Scheiben 16 dr zweiten Kuppelhälfte bestimmt sind.
Die Schenkel der Membranen 14 sind in radialer Richtung genügend steif ausgebil det, um für die daran befestigten Reibschei ben 13 jede Führung zu vermeiden.
Die Reibscheiben 13 erstrecken sich von der Nabe bis gegen den Kranz der Zahnräder 7, 8, 9, 10 und 11 hin. Je eine dieser Zahn räder begrenzt zusammen mit je einer Reib scheibe 13 und je einer Membrane 14 eine zur Aufnahme von Druckflüssigkeit dienende Kammer 18. Mit Ausnahme der ersten und letzten der Scheiben 16 bildet jede derselben einen Bestandteil zweier benachbarter Stufen kupplungen. Die Büchsen 12 und Scheiben 16 sind in achsialer Richtung zwischen zwei auf die Welle 15 aufgeschraubten Ringen 17 fest gehalten, welche die Teile 12, 16 fest gegen einander pressen.
Die Zahnräder 7, 8, 9, 10 und 11 sind mit Bohrungen 33 versehen, die dauernd mit einem Raume verbunden sind, in welchem ein Druck herrscht, der niedriger ist als der, welcher bei eingeschalteter Stu fenkupplung in der Kammer 18 der betref fenden Stufe herrscht.
In Fig. 1 und 2 ist auch noch eine Steuer vorrichtung gezeigt, die in Abhängigkeit von der Lage ihres Hauptsteuerorganes den Zu fluss von Drucköl nach den Druckkammern 18 der verschiedenen Kupplungen, das heisst nach den verschiedenen Rädern 7, 8, 9, 10 des Vorwärtsganges beherrscht. Der Zufluss von Drucköl zu den Kammern 18 des Rades 11 für den Rückwärtsgang wird von einer Vorrichtung gesteuert, die von der Steuervor richtung für den Vorwärtsgang besonders zu betätigen ist. Diese zweite Vorrichtung ist der Einfachheit halber nicht mehr gezeichnet worden.
Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Steuervor richtung weist einen Ring 19 auf, welcher auf einer mit der Welle 15 fest verbundenen Hülse 20 verschiebbar angeordnet ist. Im Ring 19 ist eine ringförmige Kammer 21 vor gesehen, die an eine Druckölleitung 22 ange schlossen ist. Die Welle 15 weist vier Nuten 23, 24, 25, 26 auf, von denen Nut 23 durch Kanäle 27 und 28 in der Büchse 12 bezw. dem Zahnrad 7 mit den Druckkammern 18 der Kupplung für die erste Geschwindigkeit in Verbindung steht, während die Nuten 24, 25, 26 durch ähnliche Kanäle mit den Druck kammern 18 der Kupplung für die zweite bezw. dritte bezw. vierte Geschwindigkeit in Verbindung stehen. Der Durchflussquerschnitt der Kanäle 28 ist im Verhältnis zu demjeni gen der Bohrungen 33 gross.
Je nachdem die Kammer 21 durch Verstellen des Ringes 19 auf der Hülse 20, die mit vier Bohrungen 29, 30, 31, 32 versehen ist, welche zum Zusam menarbeiten mit der Nut 23 bezw. 24, 25, 26 bestimmt sind, mit der Nut 23 bezw. 24 oder 25, 26 in Verbindung gebracht worden ist, fin det ein Einschalten der ersten bezw. zweiten bezw. dritten bezw. vierten Geschwindigkeit statt.
Wenn eine bestimmte Geschwindigkeits stufe des beschriebenen Geschwindigkeits- wechselgetriebes einzuschalten ist, so wird der Ring 19 derart eingestellt, dass den Kupp lungskammern 18 der betreffenden Stufe Druckmittel, und als solches wird zweck mässig ein Schmieröl verwendet, zufliesst. Das hat in der betreffenden Stufe, nachdem der Flüssigkeitsdruck, die einer achsialen Verschiebung der Reibscheiben 13 entgegen wirkende Federkraft der Membranen 14 über wunden hat, ein Anpressen der Reibscheiben 13 gegen die benachbarten Scheiben 16 zur Folge, so dass dann durch diese Teile 13, 16 die Drehbewegung von der Welle 5 in einem durch die eingeschaltete Stufe bedingten Übersetzungsverhältnis auf die Welle 15 übertragen wird.
Dabei sind die dieser Stufe zugeordneten elastischen Membranen 14 beim Anpressen der Reibscheiben 13 gegen die Scheiben 16 gespannt worden. Da die Fläche der Scheiben 13, auf die das Druckmittel ein wirkt, sowie die zusammenarbeitenden Flä chen der Teile 13, 16 gross sind, ist es mög lich, an den Kupplungsflächen grosse Kräfte zu übertragen. Bei der eingeschalteten Stufe fliesst stets Druckmittel durch die Nuten 34 nach den zusammenarbeitenden Flächen der Teile 13, 16, sowie durch die Bohrungen 33 auch dauernd nach dem Aussenumfang des getriebenen Zahnrades der betreffenden Stufe; da aber, wie erwähnt, der Durchmesser der Bohrungen 33 im Verhältnis zu dem der Boh rungen 28 klein ist, so ist die Menge des nach dem getriebenen Zahnrad abfliessenden Druck mittels, im Verhältnis zu derjenigen, welche durch die Bohrungen 28 zufliessen kann, nicht gross.
Auch kann das Spiel zwischen den Scheiben 13 und den Zahnradnaben ein reich liches sein, da infolge des verhältnismässig kleinen Durchmessers der Bohrungen, die durch ein solches Spiel bedingten Durchfluss mengen nicht unannehmbar gross ausfallen und die betreffenden Mengen gleichzeitig zu Schmier- und Kühlzwecken verwendet wer den können.
Zum Ausschalten des Getriebes wird der Druckmittelzufluss zu den Druckräumen 18 abgesperrt. Da aber durch die Bohrungen 33 trotzdem noch Druckmittel aus den Räumen 18 abfliesst, da jene Bohrungen in einen Raum ausmünden, in welchem ein niedrige rer Druck als in den Räumen 1,8 herrscht, so nimmt in letzteren der Druck rasch ab und die gespannten elastischen Membranen 14 der soeben noch eingeschaltet gewesenen Stufe entfernen daher schon kurz nach Absperrung des Druckmittelzuflusses selbsttätig die Reib scheiben 13 um einen verhältnismässig grossen Betrag von den Scheiben 16. Auf diese Weise kann an den ausgeschalteten Stufen das zwi schen den verschiedenen Reibscheiben 13 und 16 noch vorhandene Druckmittel keine Rei bungsverluste von Belang hervorrufen.
Da die achsialen Nuten 34 ein Schmieren der zum Zusammenarbeiten bestimmten Flächen der Teile 13, 16 ermöglichen, wird beim Ein schalten der verschiedenen Stufen ein trocke nes Anlaufen verhindert, so dass keine Be schädigungen eintreten können. Bei einge schalteter Stufe kann, wie bereits angedeutet, das durch die Nuten 34 den Arbeitsflächen der Reibscheiben 13, 16 zuströmende Schmier mittel, die bei einem eventuellen Gleiten der Teile auftretende Wärme zum grössten Teil abführen.
Das beschriebene Geschwindigkeitswech selgetriebe weist den Vorteil auf, dass das Druckmittel durch sämtliche Durchlässe im mer in derselben Richtung fliesst, so dass zum Beispiel für das Entkuppeln keine besonderen Vorkehrungen zu treffen sind, um einen Durchfluss des Druckmittels durch die Nuten 23, 24, 25, 26 in umgekehrter Richtung zu gestatten. Die Anordnung ist ferner eine solche, dass mit dem Einschalten einer Ge schwindigkeit gleichzeitig und selbsttätig das Ausschalten der bis jetzt wirksam gewe- senen Geschwindigkeit erfolgt, wobei alles geräuschlos und allmählich, d. h. ohne Stösse und Rücke, vor sich geht.
Anstatt in der in Fig. 1 gezeigten Weise für den Rückwärtsgang eine besondere Steue rungsvorrichtung für das Druckmittel vorzu sehen, kann diese Vorrichtung gewünschten falls mit der Druckmittelsteuerungsvorrich- tung für die Vorwärtsgänge vereinigt werden.
In vielen Fällen ist es erwünscht, die ela stischen Membranen 14 soviel als möglich von den Kräften zu entlasten, die vom trei benden auf den getriebenen Teil zu über tragen sind. Das kann in der in Fig. 3 ge zeigten Weise dadurch erreicht werden, dass diejenigen Zahnräder, die den Zahnrädern 7, 8, 9, 10, 11 der ersten Ausführung entspre- chen, mit Nocken 40 versehen und diese ver anlasst werden, in entsprechende Nuten 41 der Reibscheiben 13 einzugreifen.
In Fig. 4 ist eine Ausführung gezeigt, bei der die Reibscheiben 13 nicht nur am Aussenumfange durch eine elastische Mem brane 14 mit einem Zahnrad verbunden sind, sondern durch eine zweite Membrane 42 auch am Innenumfange. Der zweiten Membrane 42 kommt dabei der Hauptsache nach nur ab dichtender Charakter zu; um die äussern Membranen 14 von den zu übertragenden Kräften soviel als möglich zu entlasten, sind auch in diesem Falle wieder Mitnehmer 40 und Nuten 41 vorgesehen. Das Vorsehen in nerer Membranen 42 empfiehlt sich in all den Fällen, wo aus irgend einem Grunde Leckver luste von Druckflüssigkeit aus den Druck räumen 18 nicht zulässig sind, oder wo ein Druckmittel zur Verwendung kommt, das sich nicht mit der zur Schmie rung des Getriebes dienenden Flüssigkeit ver mischen darf.
Beispielsweise lässt sich in einem solchen Falle als Druckmittel zweck mässig Luft verwenden.
Bei den bis jetzt beschriebenen Ausfüh rungen sind die Reibscheiben 13 durch eine federnd ausgebildete Membrane 14 immer mit der treibenden Kupplungshälfte der ver schiedenen Stufen verbunden. Wie in Fig. 5 gezeigt, können jedoch diese Reibscheiben 13 ebensogut durch federnd ausgebildete Mem branen 14, deren Schenkel in radialer Rich tung genügend steif ausgebildet sind, um für die daran befestigten Reibscheiben jede Führung zu vermeiden, mit den den getriebe nen Teil der Stufenkupplungen bildenden Scheiben 16 verbunden sein.
In diesem Falle werden die Druckräume 18 je von einer Reib scheibe 13, einer Membrane 14 und einer Scheibe 16 begrenzt; grundsätzlich wird aber dadurch in der Wirkungsweise gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 und 2 bezw. 3, 4 nichts geändert.