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Gleichlaufschaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere für
Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufschaltvorrichtung für
Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei auf einem drehfest auf einer
Getriebewelle sitzenden Muffenträger die von diesem mitgedrehte Schaltmuffe axial
verschiebbar gelagert ist und die auf ihrer Innenseite angeordneten Zähne zum Anschalten
der Muffe an eine benachbarte, entsprechend gezahnte Schaltscheibe dienen. Hierbei
hat man weiter beidseits des Muffenträgers Reibkegel angeordnet, von denen jeweils
einer durch eine axiale Verschiebung der Schaltmuffe an einen der mit den Schaltscheiben
fest verbundenen Gegenreibkegel anzudrücken ist und bis zum Erreichen des Gleichlaufes
von Schaltscheibe und Schaltmuffe eine: axiale Weiterbewegung der Muffe durch. eine
mit dem betreffenden Reibkegel verbundene Zahnreihe verhindert. Bei den Gleichlaufschaltvorrichtungen
dieser Art sind die beiden Reibkegel nicht fest miteinander verbunden, sondern einzeln
beidseits des von der Muffe zu verstellenden Muffenträgers angeordnet. Dies hat
den Nachteil, daß nach der Ausführung eines Gangwechsels zwar der Muffenträger durch
die Muffe in die normale Mittelstellung zurückbewegt wird, aber der Reibkegel, der
den letzten Gangwechsel einleitete, mehr oder weniger nahe bei seinem Gegenreibkegel
zurückbleibt und danach, wenn ein anderer Gang eingeschaltet wird, unter Umständen
dauernd schleift, so daß eine erhebliche Abnutzung in verhältnismäßig kurzer Zeit
eintreten kann.
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Bei der Gleichlaufschaltvorrichtung der eben besprochenen Art hat
man ferner die Schaltzähne der Muffe so lang gehalten, daß ihre Enden bis in den
Bereich der Zahnreiben hineinreichen, die an den Tragringen der Reibkegel vorgesehen
sind, vorausgesetzt, daß diese Tragringe an den Muffenträger herangeschoben sind.
Hierbei erfolgt aber nicht die Mitnahme der Reibkegel durch die Einwirkung der Muffenzähne
auf die eine oder andere Zahnreihe der Reibkegel, sondern durch besondere Mitnehmer,
die in Form von axial gerichteten Kerben an der Nabe des Muffenträgers vorgesehen
sind, wobei in diese Kerben Zähne eingreifen, die vom Innenrand der Tragringe der
Reibkegel aus radial in die genannten Kerben hineinreichen. Diese Mitnehmereinrichtung
muß genau auf die Teilung der Zähne ausgerichtet .sein, die der Tragring der Reibkegel
besitzt. Dies erschwert die Herstellung jener bekannten Schaltvorrichtung.
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Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden und nach jedem Gangwechsel
den betreffenden Reibkegel zuverlässig von dem Gegenreibkegel zu entfernen, so d,aß
ein Schleifen der Reibkegel aneinander nach einem folgenden Gangwechsel zuverlässig
ausgeschlossen ist, und um weiter hierbei die zusätzliche Mitnehmervorrichtung für
die Reibkegel entbehrlich zu machen und dadurch die Herstellung der Schaltvorrichtung
zu vereinfachen, wird; erfindungsgemäß der Muffenträger unverschiebbar mit der ihn
tragenden Getriebewelle verbunden, und ebenso werden weiter auch die beiden Reibkegel
unter Aussparung eines freien Raumes rings um die Muffe tragenden Arme des Muffenträgers
herum zu einem gegenüber dem Muffenträger unmittelbar durch die Muffe axial verschiebbaren
Doppelreibkegel fest miteinander vereinigt. Außerdem wird hierbei der Doppelreibkegel
ausschließlich durch die Einwirkung der Muffenzähne auf die am Doppelreibkegel vorgesehenen
Zähne während des Synchronisiervorganges angetrieben bzw. gebremst, indem die Muffenzähne
mit ihren beiden seitlich abgeschrägtem Enden auf die entsprechend gestalteten Enden
der Zähne beider Reibkegel gleichzeitig einwirken.
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Bei einer Gleichlaufschaltvorrichtung dieser Art kann von der Schaltmuffe
eine axiale Stellkraft auf den Doppelreibkegel nur in begrenzter Größe ausgeübt
werden; denn diese Kraft darf nicht so groß sein, daß dadurch etwa die Verschiebung
der Muffe nach dem Erreichen des Gleichlaufes zwischen Muffenträger und Schaltscheibe
übermäßig behindert ist. Daher muß mit einem möglichst kleinen axialen Druck auf
die Reibkegel eine möglichst große Mitnahmekraft auf den betreffenden Gegenreibkegel
ausgeübt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird weiter erfindungsgemäß bei der
vorgesehenen Konuskupplung jeder der beiden mit dem Doppelreibkegel zusammenarbeitenden
und über die ganze Breite auf der Außenseite gleichmäßig abgeschrägten Gegenreibkegel
sichelförmig gestaltet, ferner an der schwächsten Stelle geschlitzt und auf einer
exzentrisch abgedrehten Nabe spannungslos, aber mit Sicherung seiner richtigen Lage
auf der Nabe gelagert. An und für sich ist es bekannt,
bei Gleichlaufschaltvorrichtungen
anderer Art, nämlich solchen, bei denen keine Reibegel vorgesehen sind, die Zähne
der Schaltmuffe bei deren axialer Verschiebung auf einen sichelförmig gestalteten
Klemmring aufzuschieben, um die Drehbewegung der Muffe auf den mit der Schaltscheibe
verbundenen Klemmring und durch diesen auf die Schaltscheibe zu übertragen. Hierbei
wird der Klemmring ein wenig zusammengedrückt, um .die erforderliche Reibkraft zu
erzeugen. Nach dem Erreichen des Gleichlaufes zwischen der Muffe und der gezahnten
Schaltscheibe wird die Muffe über den Klemmring hinweg bis in den Bereich der an
der Schaltscheibe vorgesehenen Schaltzähne bewegt. In diesem Fall muß der Klemmring
verhältnismäßig schwer ausgeführt werden, um die erforderliche Klemmwirkung und
Reibung entstehen zu lassen, wohingegen der sichelförmige Gegenreibring einer Konuskupplung
verhältnismäßig leicht gehalten werden kann und fest an der ihn tragenden Nabe anliegt,
da er nicht zusammengedrückt zu werden braucht, um die angestrebte Wirkung zu erzielen,
sondern er nur in einer fast unmerklichen Weise unter dem Einfluß der durch Reibung
erzeugten Stauchung auseinanderzuspreizen ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Hierbei zeigt Abb. 1 einen Achsenschnitt durch das angegebene Gleichlaufschaltgetriebe,
Abb. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe mit einer Seitenansicht des Muffenträgers,
Abb. 3 einen Querschnitt durch den Doppelreibkegel an einer Nietstelle, Abb. 4 das
Zusammenspiel der an der Muffe vorgesehenen Zähne mit denen der Reibringe, Abb.
5 die Verriegelung der Muffe in der Wirkungsstellung und Abb. 6 einen Gegenreibring
und dessen Lagerung im Aufriß.
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Auf der Welle 1, die als Hohlwelle ausgeführt sein kann, sitzen lose
drehbar, aber gegen seitliche Verschiebung gesichert, die beiden Räder 2 und 3 eines
Wechselrädergetriebes an sich bekannter Art. Zwischen diesen Rädern ist auf der
Welle 1 gleichfalls unverschiebbar, aber drehfest, der Muffenträger 4 angeordnet,
der wegen seiner festen Verbindung mit der Welle 1 verhältnismäßig schmal gehalten
werden kann und dadurch eine geringe Baulänge des Getriebes ermöglicht. Der Muffenträger
4 hat gemäß Abb. 2 eine annähernd dreieckförmige Gestalt, in deren Ecken beiderseitig
plattenförmige Stege 5 in Achserrichtung vorspringen. Die glatte Außenfläche dieser
Stege und deren Längskanten dienen zur Lagerung bzw. Führung der Muffe 6, die ringförmig
den Muffenträger 4 umschließt und auf ihrer Innenfläche zwischen den Stegen 5 eine
Vielzahl von axial gerichteten Schaltzähnen 7 besitzt. Hierbei sind jeweils zwei
Zähne unmittelbar beidseits neben den Stegen 5 vorgesehen, so daß sie die Muffe
6 sicher bei denen axialen Verschiebungen führen und die Drehung der Welle 1 durch
Vermittlung des Muffenträgers 4 zuverlässig auf die Muffe 6 übertragen. In eine
auf der Außenseite der Muffe 6 vorgesehene Ringnut 8 greift in an sich bekannter
Weise eine Schaltgabel ein, durch die die Muffe 6 axial verschiebbar ist. Hierdurch
können deren Zähne 7 nach Art einer Klauenkupplung in Eingriff mit den Zähnen 9
bzw. 10 des einen oder anderen Kupplungsringes 11 bzw. 12 gebracht werden. Dieser
Ring ist fest auf die Nabe des angrenzenden Getrieberades 1 bzw. 3 aufgezogen, um
die Drehung der Welle 1 und des Muffenträgers 4 durch Vermittlung der Muffe 6 auf
das betreffende Zahnrad 2 bzw. 3 übertragen zu können.
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Um jeweils vor dem Anschalten eines dieser Räder an die Welle 1 den
Gleichlauf dieser Teile herzustellen und dadurch ein stoßfreies und geräuschloses
Schalten zu ermöglichen, ist jeder Zahnkupplung 7, 9 bzw. 7, 10 für die Räder 2
und 3 eine Reibkupplung vorgeschaltet. Hierzu sind innerhalb der Muffe 6 zwei Reibringe
15 und 16 angeordnet, die baulich völlig gleich, aber spiegelbildlich zueinander
angeordnet sind und die zwischen den Stegen 5 der Mitnehmerscheibe 4 an die Köpfe
der Muffenzähne 7 heranreichen. An den einander zugekehrten Rändern besitzen die
Reibringe 15 und 16 flanschartige Rippen 18, durch die sie z. B. mittels Hohlnieten
fest miteinander verbunden sind, so daß sie leicht ausgebaut und durch andere ersetzt
werden können.
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Im Bereich der Stege 5 besitzen die Reibringe 15 und 16 hinreichend
große Ausnehmungen, damit nicht nur die an die Stege 5 angrenzenden Teile dies Muffenträgers
4 hindurchreichen können, sondern auch diesem gegenüber der Doppelreibkegel 15,
16 axial verschoben werden kann, wie es in der unteren Hälfte von Abb. 1 dargestellt
ist. Auch in der Umlaufrichtung muß der Doppelreibkegel ein gewisses Spiel besitzen,
also gegenüber dem Muffenträger 4 innerhalb enger Grenzen drehbar sein. Auf der
Außenseite des Doppelreibkegels 15, 16 ist zwischen den Stegen 5 gemäß Abb. 3 an
jedem Rand eine Verzahnung 19, 20 vorgesehen, deren Teilung derjenigen der Zähne
7 auf der Innenseite der Muffe 6 entspricht. Die Lücken zwischen den Zähnen 19 und
20 sind breit genug, um die Zähne 7 gegebenenfalls hindurchtreten zu lassen. Andererseits
sind die Zahnreihen 19 und 20 so weit axial voneinander entfernt, daß sich die gemäß
Abb. 4 schräg zur Umlaufebene der Muffe 6 stehenden Enden der Zähne 7 bei Beginn
eines Synchronisierungsvorganges an die entsprechend schräg zur Umlaufebene stehenden
Enden der Zähne 19 und 20 des Doppelreibkegels 15,16 oder letztere Zähne an die
vorher genannten anlegen, wobei die Zähne 19 und 20 als Schaltsperre wirken, indem
sie bis zum Erreichen des Gleichlaufes die Muffe 6 und deren Zähne 7 an einer weiteren
Verschiebung hindern. Sobald aber Gleichlauf erzielt ist, kann durch eine axial
auf die Muffe 6 einwirkende Stellkraft der Doppelreibkegel 15, 16 in solcher Weise
gegenüber dem Muffenträger 4 verschoben wenden, daß die Zähne 7 in die Lücken zwischen
den Zähnen 19 bzw. 20 hineinbewegt und danach auch in Eingriff mit der Verzahnung
9 bzw. 10 gebracht werden.
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Die axiale Verstellung des Doppelreibkegels 15, 16 erfolgt von der
Muffe 6 aus durch Vermittlung von drei Kugeln 21, die in je eine radiale Bohrung
22 eingesetzt sind, die in dem Doppelreibkegel 15,16 jeweils mitten zwischen zwei
Stegen 5 vorgesehen sind. Durch Federkraft werden die Kugeln 21 an die Muffe 6 angedrückt,
wobei sie teilweise aus der Bohrung 22 herausragen. Dementsprechend weisen die in
ihrem Bereich befindlichen Muffenzähne 7 Einkerbungen mit schrägen Kanten auf, damit
sie die Kugel 21 zurückdrücken können, wenn die Muffe 6 über die Grenzstellung des
Doppelrei:bhegels 15, 16 hinaus axial weiterzubewegen ist.
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Zur Erzielung des Gleichlaufes des gemeinsam mit der Welle 1 umlaufenden
Muffenträgers 4 und des jeweils an diesen anzuschaltenden Rades 2 bzw. 3 ist die
betreffende Reibfläche des Doppelreibkegels 15,16
an tuen mit dem entsprechenden
Getrieberad 2 bzw. 3 verbundenen Gegenreibkege123 bzw. 24 anzudrücken.
Diese
Gegenreibkegel können in üblicher Weise ringförmig ausgeführt und fest mit den Schaltscheiben
11 bzw. 12 verbunden werden oder auch aus einem Stück mit diesen hergestellt sein.
Zweckmäßiger ist es jedoch, gemäß Abb. 6 die Gegenreibkegel als sichelförmige, geschlitzte
und gegebenenfalls schwach federnde Reibringe, jedoch mit über die ganze Ringbreite
gehender schräger Reibfläche auszuführen. Die Innenfläche solcher Ringe soll sich
satt, etwa mit Schiebesitz, an die entsprechend exzentrisch abgedrehte Außenfläche
der Nabe 25 der Schaltscheibe 11 bzw. 12 anlegen. Ein aus dieser Nabe an deren stärkster
Stelle vorstehender Bolzen 26, der beispielsweise parallel zur Welle 1 in eine halbzylindrische
Mulde in der Außenfläche der Nabe 25 eingelegt werden kann, reicht in den Schlitz
des betreffenden Gegenreibkegels 23 bzw. 24 hinein und sichert diesen gegen eine
Drehung in Bezug auf die Nabe 25.
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In die Innenseite der Gegenreibkegel 23 und 24 kann eine Nut 27 derart
eingearbeitet sein, daß diese Gegenreibkegel einen U-förmigen Querschnitt mit überall
gleichbleibender Wandstärke besitzen. Bei einem Schaltvorgang wird sich derjenige
Gegenreibkegel 23 oder 24, an den der Doppelreibkegel 15, 16 angedrückt wird, ein
wenig aufbiegen und dadurch fester an den letzteren andrücken, wobei sich die Andrück-
und Reibkraft von dem einen Ende des betreffenden Gegenreibkegels aus nach dem anderen
Ende hin in der Umlaufrichtung dieser Getriebeteile verstärkt. Durch den Bolzen
26 wird das Drehmoment von dem Gegenreibkegel auf die Nabel 25 und dadurch auf das
zugehörige Getrieberad 2 oder 3 übertragen. Der Doppelreibkegel oder die Gegenreibkegel
werden zweckmäßigerweise aus Stahl hergestellt, aber auf dein Reibflächen mit einer
Bronzeschicht versehen.
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Die Zähne 7 der Muffe 6 werden nach ihrem Einschieben in die Verzahnung
9 der Schaltscheibe 11 bzw. in die Verzahnung 10 der Schaltscheibe 12 in ihrer Wirkungsstellung
gegen ein ungewolltes Zurückschieben und die Lösung der Kupplung dadurch gesichert,
daß in die Mitte der Längskanten eines jeden Steges 5 schmale Vertiefungen 28 und
in die Mitte der angrenzenden Seitenflächen der benachbarten Muffenzähne 7 Ausnehmungen
eingearbeitet werden, so daß jeweils auf der in der Umlaufrichtung der Kupplung
vorangehenden Seite der Stege 5 das nicht vertiefte Ende eines Zahnes 7 in die Vertiefung
28 des betreffenden Steges 5 und dessen nicht vertieftes Ende in die Ausnehmung
29 des betreffenden Muffenzahnes 7 eintreten kann und darin durch den Umlaufwiderstand
festgehalten wird.