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Gleichlaufeinrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufeinrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbeson- dere für Kraftfahrzeuge, mit einem geschlitzten Reibring, der unter dem Einfluss eines die Servowirkung desselben erhöhenden Sperrkörpers steht, welcher sich an einer den Reibring tragenden Nabe in einer
Ausnehmung derselben abstützt und mit in Drehrichtung sich erstreckenden Schenkeln unter die Enden des Reibringes sowie mit einem radial auswärts gerichteten Fortsatz in die Schlitzöffnung des Reibringes ragt. Diese Bauart weist den Vorteil eines besonders einfachen Aufbaues auf.
Bei einer bekannten Gleichlaufeinrichtung dieser Art stützt sich der Sperrkörper an der Ausnehmung der Nabe über schräge Flächen ab. Der Sperrkörper wird dadurch jeweils in Drehrichtung durch Keilwir- kung radial auswärts innen an das gegen die Drehrichtung weisende - auflaufende - Ende des Reibringes gedrückt. Der Reibring wird durch dieses Andrücken zusätzlich gespreizt, wodurch die Servowirkung der
Reibringspreizung und die daraus sich ergebende Reibkrafterhöhung wesentlich verstärkt wird. Da bei dieser Ausführung vor allem das in Drehrichtung auflaufende Ende des Reibringes beeinflusst wird, tritt hie- bei vorzeitig Selbsthemmung ein, was das Einschalten der Schaltkupplung unerwünscht verhindert und manchmal ein mehrmaliges Betätigen der Trennkupplung nötig macht.
Daneben zeigt sich am auflau- fenden Reibringende örtlich hoher Verschleiss. Diese Ausführung wird somit nicht allen an eine Gleichlaufeinrichtung zu stellenden Anforderungen gerecht.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung des einfachen Aufbaues der Gleichlaufeinrichtung nach der eingangs genannten Bauart, diese Mängel durch Beeinflussung des ablaufenden Reibringendes zu beheben, was eine gleichmässigere Verteilung der Stützkräfte und daher auch der Reibkräfte ergibt und geringeren Verschleiss zur Folge hat. Hiezu schlägt die Erfindung vor, den Sperrkörper an seiner radial innen gelegenen Seite im Bereich radial innerhalb des auswärts gerichteten Fortsatzes an der Nabe kippbeweglich zu lagern, so dass in gekippter Stellung jeweils der gegen die Drehrichtung weisende Schenkel des Sperrkörpers innen an dem in Drehrichtung weisenden - ablaufenden - Ende des Reibringes anliegt.
Dieser Aufbau ermöglicht eine besonders intensive Verstärkung der Servowirkung des Reibringes, weil die gesamte Abstützkraft des Reibringes in Drehrichtung durch Kipphebelwirkung als Stützkraft innen auf das Reibringende wirkt. Daneben verhindert die Stützkraft ein Ausweichen des ablaufenden Reibringendes radial einwärts, da die Stützkraft weitgehend in derselben Richtung liegt und ausserdem der Kipplagerpunkt etwa radial innerhalb des ablaufenden Reibringendes liegt.
Die Kipplagerung des Sperrkörpers wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung derart ausgebildet, dass der Sperrkörper einen radial einwärts gerichteten Fortsatz trägt, der in einer Ausnehmung der den Reibring tragenden Nabe gelagert ist, wobei zwischen Fortsatz und Ausnehmung ein das Kippen des Sperrkörpers ermöglichendes Bewegungsspiel vorgesehen ist.
Um zu verhindern, dass die Ausnehmung in der Nabe deren Festigkeitsverband stört und zur vereinfachten Herstellung, ist es vorteilhaft, dass der radial einwärts gerichtete Fortsatz des Sperrkörpers und die Ausnehmung in der Nabe im Schnitt quer zur Drehachse der Gleichlaufeinrichtung bogenförmige Konturen aufweisen, wobei die Kontur der Ausnehmung in der Nabe etwa halbkreisförmig ausgebildet und radial nach aussen offen ist.
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Um für das Abbremsen und die Beschleunigung der Gleichlaufeinrichtung unterschiedliche Stützkräf- te für die Reibringenden zu erhalten, kann der Sperrkörper mit Schenkeln von unterschiedlicher wirksa- mer Länge in bezug auf seine Abstützpunkt an der Nabe versehen werden. Dies ist besonders vorteilhaft für das Einschaltendes Anfahrganges bei Stillstand der Gleichlaufeinrichtung anwendbar.
Um auch das Ausweichen des auflaufenden Reibringendes nach innen während des Gleichlaufvorgan- ges zu verhindern und damit ein vorzeitiges Ausweichen des gesamten Reibringes zu unterbinden, ist es besonders vorteilhaft, einen zusätzlichen Riegelkörper anzuordnen, der in Arbeitsstellung des Sperrkör- pers durch das in Drehrichtung weisende - ablaufende - Ende des Reibringes beaufschlagt wird und innen am zweiten - auflaufenden - Ende des Reibringes anliegt oder diesem mit geringem Abstand gegenüber- steht. Dieser Riegelkörper führt in Verbindung mit dem kippbeweglich gelagerten Sperrkörper nach der
Erfindung zu einer Gleichlaufeinrichtung, bei welcher der Reibring an beiden Enden gestützt oder wenig- stens auch am zweiten Ende gegen ein vorzeitiges radiales Ausweichen nach innen, insbesondere bei ho- hen Schaltkräften, gesichert ist.
Da sowohl der Sperrkörper als auch der Riegelkörper frei beweglich zwi- schen den Reibringenden und der Ausnehmung in der Nabe angeordnet sind, treten diese Teile bei Ein- schaltung des Schaltvorganges sofort in ihre Wirkstellung, so dass die erfi. ndungsgemässe Gleichlaufein- richtung ohne zeitliche Verzögerungen voll wirksam ist und keine Fehlschaltungen ohne Gleichlauf zwi- schen den Kupplungsgliedern möglich sind.
Eine bevorzugte Ausführung für die Anordnung des Riegelkörpers besteht darin, dass dieser an einer kreisbogenförmigen Gleitfläche des Sperrkörpers mit radial aussenliegendem Krümmungsmittelpunkt ge- führt ist, einen radial auswärts gerichteten Fortsatz mit gleicher Anordnung jedoch grösserer Breite als der
Fortsatz des Sperrkörpers, sowie in Drehrichtung sich erstreckende Schenkel aufweist, die in ihrer radial aussenliegenden Kontur im wesentlichen der Kontur der Schenkel des Sperrkörpers entsprechen. Damit er- gibt sich eine einfache Herstellung der Teile und ein zuverlässiger Aufbau für die Aufnahme und Weiter- leitung der im. Betrieb auftretenden hohen Kräfte.
Für die erleichterte Einschaltung des Anfahrganges im Stillstand kann vorgesehen werden, dass die
Abstützfläche am Riegelkörper für eine Ende des Reibringes in Drehrichtung etwa auf ein Mass zurück- gesetzt ist, das in Mittellage des Riegelkörpers gegenüber dem Sperrkörper eine gleichzeitige Anlage des einen Endes des Reibringes am Riegelkörper und am Sperrkörper ergibt. Auf diese Weise entfällt für die hier massgebende Drehrichtung die Abstützung des Riegelkörpers am auflaufenden Ende des Reibringes, so dass keine Selbstsperrung der Gleichlaufeinrichtung beim Stillstand derselben eintreten kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen dargestellt, u. zw. zeigen :
Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeugwechselgetriebe mit Gleichlaufeinrichtung, Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt nach Fig. 1 mit Darstellung der Anordnung eines Sperrkörpers und eines Riegelkörpers zwischen den Enden des geschlitzten Reibringes, Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt entsprechend Fig. 2 mit Anordnung der Teile in Funktionsstellung, Fig. 4 einen teilweisen Querschnitt entsprechend Fig. 2 mit abgewandelter Ausführung der Gleichlaufeinrichtung, Fig. 5 einen teilweisen Querschnitt gemäss Fig. 4 mit Anordnung der Bauteile in Funktionsstellung für den Anfahrgang, Fig. 6 einen Riegelkörper in Ansicht und Fig. 7 einen Sperrkörper mit unterschiedlicher Schenkellänge in Ansicht.
Auf der Welle 1 des in Fig. 1 dargestellten Teiles eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes sind beiderseits einer Nabe2 je ein Zahnrad 3,4 frei drehbar gelagert. Die Nabe 2 ist dagegen fest mit der Welle 1 verbunden. An den Zahnrädern 3 und 4 sind Klauenverzahnungen 5 und 6 angeordnet, die zur Kupplung mit einer auf der Nabe 2 drehfest und längsverschiebbar angeordneten, sowie innenverzahnten Schaltmuffe 7 vorgesehen sind. Um die Kupplung der Schaltmuffe 7 nur bei Gleichlauf derselben mit einem einzuschaltenden Zahnrad 3 oder 4 bzw. dessen Klauenverzahnung 5 oder 6 zuzulassen, sind den Zahnrädern Gleichlaufeinrichtungen zugeordnet. Diese bestehen im wesentlichen aus einem vorgespannten geschlitzten Reibring 8 sowie innerhalb desselben angeordneten Mitteln zur Verstärkung der Spreizwirkung des'Reibringes.
Ein Klemmring 10 sowie eine Eindrehung 5', 6'an den Klauenverzahnungen 5,6 halten die Teile der Gleichlaufeinrichtung an den Zahnrädern. Dieser Aufbau ist bei allen gezeigten Ausführungen übereinstimmend, so dass diese Teile jeweils mit gleichen Zahlen bezeichnet sind.
Nach den Fig. 1-3 sind zur Verstärkung der Spreizwirkung des Reibringes 8 ein Sperrkörper 11 und ein Riegelkörper 12 zwischen der Schlitzöffnung des Reibringes 8 und einer Ausnehmung 13 in. einem axialen Ansatz der Nabe 3', 4'eingeschaltet, Der Sperrkörper 11 weist zwei radial nach aussen und innen gerichtete Fortsätze 14, 15 auf, wovon der nach aussen gerichtete Fortsatz 14 in die Schlitzöffnung des Reibringes 8 ragt, während der nach innen gerichtete Fortsatz 15 in die Ausnehmung 13 des axialen Ansatzes der Nabe 3', 4'eingreift, Die Abmessungen des Fortsatzes 15 und der Ausnehmung 13 sind so
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gewählt, dass zwischen deren etwa radial gerichteten Flanken 13', 15'genügend Bewegungsspiel ver- bleibt, welches Kippbewegungen des Sperrkörpers 11 zulässt.
Der Sperrkörper 11 weist ferner Sehen- kel 16,17 auf, die sich in beiden Drehrichtungen der Gleichlaufeinrichtung radial innerhalb der Reib - ringenden 8', 8" in einem Ringraum 18 zwischen der Innenfläche 9 des Reibringes 8 und der Aussenflä- che 19 des axialen Ansatzes der Nabe 3', 4'erstrecken. Die radial aussenliegenden Begrenzungsflächen der Schenkel 16,17 des Sperrkörpers 11 sind dem Verlauf der Innenfläche 9 des Reibringes 8 angepasst.
Die radial innenliegenden Begrenzungsflächen weisen eine Form auf, die das Kippen des Sperrkörpers 11 zulassen. Aus Fertigungsgründen ist ein ebener Verlauf gewählt. Die Enden der Schenkel 16,17 sind zur
Vermeidung von scharfen Spitzen verkürzt. Der Riegelkörper 12 ist in einer radial nach aussen offenen, schlitzartigen Ausnehmung 11'im Sperrkörper 11 beweglich gelagert. Die Grundfläche der Ausneh- mung 11'und die Lagerfläche 12'des Riegelkörpers 12 weisen eine übereinstimmende, kreisbogenför- mige Kontur auf, deren Krümmungsmittelpunkt radial ausserhalb der Gleichlaufeinrichtung liegt. Der
Riegelkörper 12 trägt ebenfalls einen radial nach aussen gerichteten Fortsatz 20, der entsprechend dem
Fortsatz 14 des Sperrkörpers 11 angeordnet ist und wie dieser in die Schlitzöffnung des Reibringes 8 ragt.
Der Fortsatz 20 weist in Drehrichtung eine grössere Breite auf, als der Fortsatz 14 des Sperrkörpers 11.
Auch der Riegelkörper 12 erstreckt sich in beiden Drehrichtungen mit sich verjüngenden Schen- keln 21,22. Die radial aussenliegenden Flächen dieser Schenkel 21,22 entsprechen in ihrem Verlauf gleichfalls der Innenfläche 9 des Reibringes 8. Die radial innenliegenden Flächen der Schenkel 21,22 des Riegelkörpers 12 sind durch die bogenförmige Gestalt seiner inneren Begrenzung bestimmt.
Abweichend von der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführung zeigen die Fig. 4 und 5 eine
Gleichlaufeinrichtung, bei der der radial einwärts gerichtete Fortsatz 115 des Sperrkörpers 111 eine im
Schnitt quer zur Drehachse der Gleichlaufeinrichtung kreisbogenförmige Kontur aufweist. Auch die Aus- nehmung 113 im axialen Ansatz der Nabe 3'weist in diesem Schnitt eine kreisbogenförmige Begren- zung auf und ist nur radial nach aussen offen, so dass der Ansatz der Nabe 3'durch die Ausnehmung 113 in seinem Festigkeitsverband weniger geschwächt ist als bei einer durchgehenden Ausnehmung. Die kreis- bogenförmigen Konturen der beiden Teile weisen unterschiedliche Krümmungsradien auf, so dass der
Fortsatz 115 in der Ausnehmung 113 ein für die Kippbewegung des Sperrkörpers 111 ausreichendes Bewe- gungsspiel hat.
Im übrigen stimmt die Ausbildung und Anordnung des Sperrkörpers 111 und des Riegel- körpers 112 mit derjenigen nach den Fig. l, 2 und 3 überein. Der Fortsatz 120 des Riegelkörpers 112 ist bei der Ausbildung nach der Fig. 5 und in der gesonderten Darstellung des Riegelkörpers 112 in Fig. 6 etwas schmäler ausgeführt als in den Fig. 1-4, so dass in Mittellage des Riegelkörpers 112 gegenüber dem Sperrkörper 111 dessen etwa radial gerichtete Seitenfläche 120'zurückgesetzt ist und mit der benachbarten Fläche 114'des Fortsatzes 114 am Sperrkörper in axialer Richtung etwa fluchtet.
In Fig. 7 ist ein Sperrkörper 211 dargestellt, der Schenkel 216,217 mit unterschiedlicher Länge aufweist. Der längere Schenkel 216 trägt an seinem Ende eine etwas erhabene Anlagefläche 216', die mit der Innenfläche 9 des Reibringes 8 in Berührung treten kann.
Die Wirkungsweise der dargestellten Gleichlaufeinrichtung geht weitgehend aus den Fig. 3 und 5 hervor. In Fig. 3 besitzt die Schaltmuffe 7 gegenüber der Nabe 3'bzw. 4'und damit auch gegenüber dem Reibring 8 eine relative Drehrichtung D. Der Reibring 8 kommt bei axialer Bewegung der Schaltmuffe 7 mit dieser in Berührung und wird durch Reibung der beiden Teile aneinander in Drehrichtung D zunächst mitbewegt. Das in Drehrichtung D weisende-ablaufende-Ende 8'des Reibringes 8 kommt nach kurzer Verdrehung mit dem Fortsatz 14 des Sperrkörpers 11 in Berührung. Der Sperrkörper 11 wird auf Grund seiner Lagerung in der Ausnehmung 13 gekippt, bis sich sein gegen die Drehrichtung D weisender Schenkel 17 gegen die Innenfläche 9 des ablaufenden Endes 8'des Reibringes 8 anlegt.
Die Reibung zwischen der Schaltmuffe 7 und dem Reibring 8 erzeugt eine Reibkraft, die sich am Fortsatz 14 des Sperrkörpers 11 abstützt und ein durch den senkrechten Abstand zwischen dem Abstützpunkt des Reibringes 8 an diesem Fortsatz 14 und dem Kipplagerpunkt des Fortsatzes 15 in der Ausnehmung 13 sich zusammensetzendes Kippmoment erzeugt. Dieses Kippmoment bewirkt wieder eine Andrückkraft des gegen die Drehrichtung D weisenden Schenkels 17 des Sperrkörpers 11, das sich aus dem senkrechten Abstand zwischen dem Kipplagerpunkt des Sperrkörpers 11 und dem Anlagepunkt des Schenkels 17 an der Innenfläche 9 des Reibringes 8 ergibt. Damit wird die Stützkraft vom Ende 8'des Reibringes 8 durch den Sperrkörper 11 auf die Innenfläche 9 des Reibringes 8 in der Nähe des gleichen Endes 8'des Reibringes 8 übertragen.
Die Grösse dieser an der Innenfläche 9 des Reibringes 8 zur Wirkung kommenden Stützkraft ergibt sich ausschliesslich durch die Hebelübersetzung der verschiedenen Abstützpunkte am Sperrkörper 11.
Verluste durch Reibung oder ungünstige Kraftrichtung treten nicht ein. Das ablaufende Ende 8'des Reib-
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ringes 8 stützt sich gleichzeitig auch am Fortsatz 20 des Riegelkörpers 12 ab und verschiebt damit den Riegelkörper 12 in Drehrichtung D so weit, dass eine radial gerichtete Seitenflanke seines Fortsatzes 20 mit der entsprechenden Seitenflanke des Sperrkörpers 11 etwa in einer Ebene liegt. Die radial aussenliegende Begrenzungsfläche 21'des in Drehrichtung D weisenden Schenkels 21 des Riegelkörpers 12 steht dabei dem gegen die Drehrichtung D weisenden - auflaufenden - Ende 8" des Reibringes 8 an seiner Innenfläche 9 mit geringem Abstand gegenüber.
Der Reibring 8 wird also bei der erfindungsgemässen Gleichlaufeinrichtung an seinem ablaufenden Ende 8'durch den Sperrkörper 11 radial nach aussen gedrückt, wodurch seine Spreizwirkung zusätzlich verstärkt wird. Ausserdem wird das auflaufende Ende 8" des Reibringes 8 von dem Riegelkörper 12 in seiner Stellung festgehalten, so dass bei Anwendung von hohen Schaltkräften für die axiale Bewegung der Schaltmuffe 7 auch das auflaufende Ende 8"des Reibringes 8 nicht radial nach innen ausweichen kann. Damit wird erreicht, dass die Reibflächen des Reibringes 8 bis zum Gleichlauf zu den Reibflächen der Schaltmuffe 7 eine gleichbleibende, höchste Wirksamkeit gewährleistende Stellung einnehmen, dass also der elastisch nachgiebige, gestützt Reibring 8 nicht an einem seiner beiden Enden Ausweichbewegungen durchführen kann.
Durch die exakte Führung der beiden Reibringenden 8', 8'ist dieser auch über seinen übrigen Bereich seines Umfanges nicht in der Lage, unkontrollierte Ausweichbewegungen zu machen, da sich dies immer durch eine Bewegung seiner Enden äussern würde.
Bei. der Darstellung nach Fig. 5 mit der Drehrichtung D'ist abweichend von Fig. 3 neben der Ausbildung der Abstützung des Sperrkörpers 111 in der Ausnehmung 113 der Riegelkörper 112 an seiner gegen die Drehrichtung gerichteten Seitenfläche 120'seines Fortsatzes 120 entsprechend der Fig. 6 ausgebildet, so dass sich in der gezeigten Arbeitsstellung der in Drehrichtung D'weisende Schenkel 121 des Riegelkör- pers 112 mit der Begrenzung des Sperrkörpers 111 deckt und nicht mit dem auflaufenden Ende 8"des Reibringes 8 zusammenarbeitet. Diese Ausbildung hat den Zweck, für die Einschaltung von Schaltkupplungen in einer bestimmten Relativdrehbewegung D'die Wirkung des Riegelkörpers 112 auszuschalten, wodurch eine selbsthemmende Sperrung der Gleichlaufeinrichtung insbesondere bei stillstehenden Teilen derselben unterbunden wird.
Diese Massnahme empfiehlt sich insbesondere für die Relativbewegung D', welche der Einschaltung des Anfahrganges im Stillstand des Fahrzeuges entspricht.
Eine weitere Massnahme zur Erleichterung des Einschaltens des Anfahrganges oder für sonstige Sonderzwecke. besteht darin, dass gemäss Fig. 7 ein Schenkel 216 des Sperrkörpers 211 wesentlich verlängert ausgebildet ist, so dass die Abstützfläche 216'infolge des dabei zur Wirkung kommenden langen Hebel-
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PATENTANSPRÜCHE :
1. Gleichlaufeinrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem geschlitzten Reibring, der unter dem Einfluss eines die Spreizwirkung desselben erhöhenden Sperrkörpers steht, welcher sich an einer den Reibring tragenden Nabe in einer Ausnehmung derselben abstützt und mit in Drehrichtung sich erstreckenden Schenkeln unter die Enden des Reibringes sowie mit einem radial auswärts gerichteten Fortsatz in die Schlitzöffnung des Reibringes ragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrkörper (11 bzw. 111 bzw. 211) an seiner radial innen gelegenen Seite im Bereich radial innerhalb des auswärts gerichteten Fortsatzes (14 bzw. 114 bzw.
214) an der Nabe (3', 4') kippbeweglich gelagert ist, so dass in gekippter Stellung jeweils der gegen die Drehrichtung weisende Schenkel (16, 17 bzw. 116, 117 bzw. 216, 217) des Sperrkörpers innen an dem in Drehrichtung weisenden Ende (8', 8") des Reibringes (8) anliegt.