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Geschwindigkeitswechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein
Geschwindigkeitswechselgetriebe mit ständig im Eingriff stehenden Zahnrädern, von
denen die eine Gruppe fest auf einer Welle und die andere frei drehbar auf einer
zweiten, zur ersten parallelen Welle sitzt, mit der die frei drehbaren Zahnräder
durch verschiebbare Kupplungsmuffen kuppelbar sind.
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Es sind bereits derartige Geschwindigkeitswechselgetriebe bekannt,
bei denen jede Kupplungsmuffe von einer Steuerkurve eingestellt wird und sämtliche
an einem durch einen Schalthebel beweglichen Bauteil vorgesehenen Steuerkurven in
der Weise verstellt werden können, daß jeder Stellung dieses Steuerhebels eine bestimmte
Stellung der Kupplungsmuffen und damit eine bestimmte Schaltstellung entspricht.
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Der Einbau derartiger Getriebe kann überall dort mit Vorteil vorgenommen
werden, wo genügend Raum zur Unterbringung eines verhältnismäßig großen Getriebegehäuses
zur Verfügung steht, wie z. B. bei Kraftfahrzeugen, Werkzeugmaschinen od. dgl. Die
bei den bekannten Geschwindigkeitswechselgetrieben dieser Bauart benutzten Steuer-
und Kupplungseinrichtungen sowie
die erforderlichenfalls zusätzlich
anzubringenden Synchronisiereinrichtungen erfordern nämlich einen Raum, der in einem
sehr ungünstigen Verhältnis zu dem Raumbedarf steht, den das Stirnrädergetriebe
selbst auf Grund der zu übertragenden Leistung bzw. des zu übertragenden Drehmomentes
erfordert.
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Ziel der Erfindung ist es daher, ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
dieser Art mit Kupplungs-und Synchronisiereinrichtung derart auszubilden, daß es
ein möglichst geringes Bauvolumen erfordert.
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Dieses Ziel wird bei einem Geschwindigkeitswechselgetriebe der eingangs
genannten Bauart durch die Vereinigung der folgenden Merkmale erreicht: a) Die einander
zugekehrten Seitenflächen der axial verschiebbaren Kupplungsmuffen und der diesen
benachbarten Zahnräder weisen sektorförmige Kupplungsklauen mit ebenen Begrenzungsflächen
auf, deren radiale Länge wesentlich größer ist als ihre axiale Höhe; b) an jeder
Kupplungsmuffe greift eine Gabel an, die in bekannter Weise mit zwei beidseitig
angeordneten, die Welle, auf der die Muffe sitzt, schneidenden Zapfen in Steuerschlitze
von Kulissen eingreift; c) die Steuerschlitze sind in beidseitig längs des Getriebegehäuses
parallel zu der durch die Achsen der beiden Wellen gehenden Ebene geradlinig verschiebbaren
Platten angeordnet; d) die Schaltgabeln sind halbkreisförmig ausgebildet, mit einer
Leiste lose in eine Umfangsnut der Kupplungsmuffen eingelegt und über die durch
die Steuerschlitze nach außen vorstehenden Zapfen an inneren . Gehäuseansätzen abgestützt.
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Durch diese vorstehend gekennzeichnete Ausbildung wird außerdem der
Vorteil erzielt, daß das Getriebe unter Anwendung weniger, verhältnismäßig einfach
geformter Teile preisgünstig herstellbar ist. Auf Grund der gedrängten Bauweise
und der einfachen und zugleich robusten Ausbildung eignet sich das erfindungsgemäße
Getriebe insbesondere für Fahrräder und Motorräder. Insbesondere bei der Anwendung
des Getriebes für Fahrräder, Mopeds u. dgl. ist außerdem das verhältnismäßig geringe
Gewicht des erfindungsgemäßen Getriebes von Vorteil.
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Sämtliche in den Absätzen a) bis d) gekennzeichneten Merkmale tragen
zur Erreichung des erwähnten Zieles bei und ergeben in ihrem Zusammenwirken die
genannten Vorteile.
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Durch die an sich bekannte Kupplungsausbildung mit den Klauen geringer
Höhe wird zunächst eine kurze axiale Baulänge des Getriebes erzielt, weil die Schaltwege
der Kupplungsmuffen sehr kurz gehalten werden können. Ein weiterer Vorzug dieser
Ausbildung besteht jedoch darin, daß die Stirnflächen ihrer verhältnismäßig großen
Fläche wegen als Synchronisiermittel dienen können, so daß zusätzliche Synchronisiermittel,
die stets einen erheblichen Platzbedarf erfordern, entbehrlich sind.
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Durch die in dem Absatz b) gekennzeichnete Anordnung der Kulissenführungen
wird es möglich, das Getriebegehäuse in der Breite innerhalb der Abmessungen zu
halten, die durch den Durchmesser der Zahnräder bestimmt sind. Die Kulissen, in
deren Steuerschlitze die Zapfen der Schaltgabeln eingreifen, können hierbei nämlich
einen Abstand aufweisen, der im wesentlichen durch den Durchmesser der Schaltmuffe
bzw. des größten auf der gleichen Welle sitzenden Zahnrades bestimmt ist. Das heißt,
das Gehäuse braucht nur wenig breiter zu sein als der Durchmesser des auf der genannten
Welle sitzenden größten Zahnrades. Die Anordnung kann aber zweckmäßigerweise dabei
so getroffen werden, daß auf der zu der genannten Welle parallel liegenden Vorgelegewelle
für die maximale Albersetzung ein Zahnrad von- einem Durchmesser untergebracht wird,
der dem notwendigen Abstand der Kulissen entspricht, da die Kulissen nicht in den
von diesem großen Zahnradeingenommenen Raum eingreifen.
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Das in dem Absatz c) gekennzeichnete Merkmal trägt ebenfalls zu dem
vorstehend gekennzeichneten Erfolg bei, weil das Getriebegehäuse über die gesamte
Baulänge die sich durch den Abstand der Kulissen ergebende Breite besitzen kann.
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Der Platzersparnis .dient ferner die in dein Ahsatz d) beschriebene
Maßnahme. Dadurch, daß die halbkreisförmigen Schaltgabeln mit einer Leiste lose
in eine Umfangsnut der Kupplungsmuffen eingelegt sind.und zur Festlegung der Zapfen
in Verschieberichtung der Kulissen ohne zusätzliche Führung -lediglich die beiden
Gehäuseanschläge benutzt werden, wird außer dem Vorteil einer leichten Montage und
Demontage das Ziel verwirklicht, die Breite des Getriebegehäuses' senkrecht zur
Achse der Wellen in den durch den Abstand der Kulissen bestimmten Grenzen zu halten.
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An die Gehäuseanschläge legen sich die Zapfen der Schaltgabeln an
und werden dadurch in Verschieberichtung der Platten in ihrer Lage gehalten, was
mit sehr geringem Aufwand erreicht wird, indem lediglich die Zapfen um einen kleinen
Betrag durch die Steuerschlitze in den Platten hindurchragen. Diese Anschläge für
die Schaltgabeln bzw. deren Zapfen ersetzen also unter Platzersparnis aufwendigere
Führungsmittel, die bei bekannten Getrieben dieser Art vorgesehen werden mußten.
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Die die Steuerschlitze aufweisenden, plattenartig ausgebildeten Kulissen
weisen Ansätze, z. B. in Gestalt von Armen, auf, die durch das Gehäuse hindurchgreifen
und mittels eines Schalthebels od. dgl. betätigt werden können. Die Platten können
dabei starr brückenartig miteinander verbunden sein, so daß sie einen im wesentlichen
U-förmigen Bauteil bilden, an welchem die durch das Gehäuse hindurchragenden Arme
befestigt sind.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung
zeigt
Fig. 1 einen axialen Schnitt eines erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang,
Fig. 2 einen Schnitt des in Fig. 1 dargestellten Getriebes in einer Ebene senkrecht
zur Schnittebene nach Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht der Kulissenplatten für
die Schaltgabeln, Fig. 4 eine Ansicht der Kulissenplatten nach Fig.3, gegenüber
der Darstellung nach Fig. 3 um 9o° gedreht, Fig. 5 eine axiale Ansicht einer Kupplungsmuffe,
Fig.6 eine radiale Ansicht der in Fig. 5 dargestellten Kupplungsmuffe, Fig. 7 als
Einzelteil eine Schaltgabel zum axialen Verschieben der Kupplungsmuffen, Fig. 8
einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig.7, Fig.9 eine teilweise geschnittene
Ansicht eines erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes für Fahrräder mit vier
Geschwindigkeitsstufen, Fig. 10 einen durch die Getriebewellen gelegten Horizontalschnitt
des in Fig. 9 dargestellten Getriebes.
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Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen
Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 koaxial zueinander und sind in dem Getriebegehäuse
3 in üblicher Weise gelagert. Das innere Ende der Abtriebswelle 2 wird von einem
in der Antriebswelle 1 ausgebildeten Lager 7 getragen. Die Antriebswelle 1 trägt
ein Zahnrad 4. Auf der Abtriebswelle 2 sind hintereinander Kupplungsmuffen 5 und
Stirnräder 6 aufgesetzt. Die Kupplungsmuffen 5 sind mittels Paßfedern 8 auf der
Abtriebswelle 2 drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert. Die Stirnräder 6
sind auf der Abtriebswelle 2 frei drehbar gelagert. An den mige Schalt-Kupplungsmuffen
gsmuffen 5 greifen halbkreisförmige gabeln 10 an, die mit einer Leiste lose in eine
Umfangsnut der Kupplungsmuffen 5 eingelegt sind und radial nach außen stehende Zapfen
11 aufweisen, die in Kulissen 12 eingreifen, die in parallel zueinander angeordneten
Platten 13 vorgesehen sind, welche im Getriebegehäuse verschiebbar angeordnet sind.
Die Zapfen 11 stehen durch die Platten 13 hindurch und wirken in weiter unten beschriebener
Weise mit gehäusefesten Anschlägen zusammen.
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Die Stirnräder 4 und 6 stehen ständig im Eingriff mit den ihnen zugeordneten
Stirnrädern 14 und 15, welche auf einer Vorgelegewelle 16 drehfest angeordnet sind.
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Für den Rückwärtsgang ist ein Zwischenrad 17 (Fig. 2) vorgesehen,
das mit zwei Stirnrädern auf der Welle 2 bzw. der Vorgelegewelle 16 im Eingriff
steht.
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Die Platten 13 sind mittels eines Quersteges verbunden und mit zwei
aus dem Gehäuse 3 nach außen geführten Armen 18 versehen, welche zur Verschiebung
der Kulissenplatten 13 dienen. An den Armen 18 ist bei 21 das eine Ende eines Winkelhebels
19, 20 angelenkt, der bei 22 an einem Gehäuseansatz 27 schwenkbar an gelenkt ist.
Der Hebel 19 wirkt mit einer an ihm angeordneten Sperrklinke mit Rasten 24 eines
gestellfesten Teiles 25 zusammen, um die Platten 13 und damit die Schaltgabeln 10
in jeder eingestellten Schaltstufe festlegen zu können.
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Die axialen Stirnflächen der Kupplungsmuffen sind mit Kupplungsklauen
26 ausgestattet, deren axiale Höhe wesentlich kleiner ist als ihre radiale Länge
(Fig. 1, 5 und 6). Entsprechend ausgebildete Kupplungsklauen sind an den axialen
Stirnflächen der Zahnräder 6 angeordnet, welche mit den Kupplungsklauen 26 der Kupplungsmuffen
zusammenwirken.
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Durch eine relativ kleine Verschiebung der Kulissenplatten 13 wird
jeweils eine der Kupplungsmutten 5 durch ihre Schaltgabel 10 so weit auf die Kupplungsklauen
eines benachbarten Zahnrades bewegt, daß durch die Berührung ein Mitnehmen erfolgt,
so daß eine Synchronisierwirkung ausgeübt wird, bevor nach weiterem Verschieben
der Platten 13 die Kupplungsklauen in Eingriff kommen. Das Gehäuse 3 weist innen
Vorsprünge 23 auf, die als Anschlag für die durch die Platten 13 hindurchstehenden
Zapfen II dienen und ein Mitnehmen der Schaltgabeln Io verhindern, wenn die Platten
13 mit den Kulissen 12 angehoben werden. Diese Anschläge 23 sind raumsparend und
machen die Anordnung zusätzlicher Führungsmittel überflüssig.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht jeder Rast 24
des gestellfesten Teiles 25 eine Kupplungsstellung. Zwischen den einzelnen Schaltstellungen
befindet sich jeweils eine Leerlaufstellung. In eingeschobenem Zustand der Platten
13 bzw. der Arme 18 ist der 4. Gang eingeschaltet, wobei die Zapfen I i der Schaltgabeln
Io am obersten Ende der Kulissen 12 liegen. Es folgen dann, jeweils unter Zwischenschaltung
einer Leerlaufstellung, der 3., 2., 1. und schließlich der Rückwärtsgang.
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Bei dem in den Fig. 9 und Io dargestellten Ausführungsbeispiel eines
in ein Fahrrad eingebauten Getriebes ist eine durchgehende Welle 3o vorgesehen,
auf deren beiden Enden die Pedale 29 sitzen, Die Welle 30 trägt in der gleichen
Weise wie die Welle 2 bei dem in den Fig. i und 2 dargestellten Getriebe Zahnräder
31 und Kupplungsmuffen 32. Auf einer Vorgelegewelle 34 sind Zahnräder 33 und 35
aufgekeilt, die mit Zahnrädern 36 auf der Abtriebswelle 37 kämmen. Die Abtriebswelle
37 trägt ein Kettenrad 38, über das die Fahrradkette 39 läuft. Die Schaltgabeln
40, welche in die zwischen den Zahnrädern 31 angeordneten Kupplungsmuffen 32 eingreifen,
werden mit ihren Zapfen in Kulissen geführt, die in verschiebbaren Platten :I1 angeordnet
sind. Die Platten 41 werden von außen über einen bei 43 angelenkten Winkelhebel
44, 45 betätigt, der bei 42 gelenkig mit durch das Getriebegehäuse hindurchgreifenden
Armen verbunden ist. Der Hebelarm 45 ist mit einem Betätigungsorgan 46 verbunden.
Das Getriebe liegt bei dem Fahrrad an der Stelle, wo das untere Rohr
47,
das Sattelrohr 48 und die nach hinten weisenden, die Hinterradgabel bildenden Rohre
49 zusammentreffen.