DE10054757A1

DE10054757A1 - Vorrichtung zum schnellen, geräuschfreien Schalten des Rückwärtsganges in einem Zahnräderwechselgetriebe

Info

Publication number: DE10054757A1
Application number: DE2000154757
Authority: DE
Inventors: Klaus Christian
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-11-04
Filing date: 2000-11-04
Publication date: 2002-05-16

Abstract

Die Vorrichtung zum schnellen, geräuschfreien Schalten des Rückwärtsganges in einem Zahnradwechselgetriebe weist einen Synchronring (2) mit einer umlaufenden Nut (8) auf, in die eine Ringfeder (3) eingesetzt ist, wobei die Innenverzahnung des Zahnrades (1) für den Rückwärtsgang ebenfalls eine umlaufende Nut (7) aufweist, die bei nicht eingelegtem Rückwärtsgang der im Synchronring ausgebildeten Nut (8) gegenüberliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schnellen, geräuschfreien Schalten des Rückwärtsganges in einem Zahnräderwechselgetriebe, das ein Zahnrad für den Rückwärtsgang aufweist, dem ein Kupplungskörper mit Reibko nus und ein Synchronring zugeordnet sind.

Manuell schaltbare Zahnräderwechselgetriebe für Kraft fahrzeuge sind vielfältig bekannt. So beschreibt die DE-A 44 29 546 ein mehrgängiges Stufenwechselgetriebe mit einer Eingangswelle und einer in axialer Verlängerung der Eingangswelle angeordneten Hauptwelle, die die Ausgangswel le des Getriebes darstellt und mit einer parallel zur Ein gangswelle und zur Hauptwelle angeordneten Vorgelegewelle, wobei Eingangswelle, Hauptwelle und Vorgelegewelle Zahnrä der aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen und da durch Übersetzungsstufen des Getriebes bilden.

Bei derartigen Zahnräderwechselgetrieben rotieren die Zahnräder und die Wellen, die mit dem Motor verbunden sind, wenn das Fahrzeug steht, der Motor läuft und sich das Zahn räderwechselgetriebe in Neutralstellung befindet. Dabei stehen die Zahnräder und Wellen auf der Abtriebsseite still; wird nun nach dem Auskuppeln der Rückwärtsgang ein gelegt bevor die antriebsseitigen Zahnräder und Wellen zum Stillstand gekommen sind, so treten als unangenehm empfun dene Schaltschläge und Ratschgeräusche auf, wobei die War tezeit bis zum Stillstand der rotierenden Massen, d. h. bis der Rückwärtsgang geräuschfrei eingelegt werden kann, bis zu 25 Sekunden beträgt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits in der EP B 599 986 ein Verfahren zum Schalten eines Rückwärtsgan ges in einem Zahnräderwechselgetriebe vorgeschlagen, wobei mit Hilfe einer Steuereinrichtung die mit Synchronisierein richtungen versehenen Klauenkupplungen von Vorwärtsgängen geschaltet werden und wobei das Zahnräderwechselgetriebe mit einem die Drehzahl der Eingangswelle erfassenden Dreh zahlsensor und mit einer nicht synchronisierten Rückwärts gangstufe ausgestattet ist. Der Steuereinrichtung wird die gemessene Drehzahl der Eingangswelle ständig zugeführt, wobei zum Schalten der Rückwärtsgangstufe die Steuerein richtung die gemessene Eingangswellendrehzahl mit einer programmierbaren Höchstdrehzahl der Eingangswelle ver gleicht und zunächst eine Synchronisiereinrichtung einer der Vorwärtsgangstufen aktiviert, wenn diese Höchstdrehzahl unterhalb der gemessenen Eingangswellendrehzahl liegt, um so ein Abbremsen der Eingangswelle zu bewirken. Danach ver gleicht die Steuereinrichtung die gemessene Eingangswellen drehzahl mit einer von Null verschiedenen Restdrehzahl oder einer programmierbaren von Null verschiedenen Zieldrehzahl der Eingangswelle, bei deren Erreichen die aktivierte Syn chronisiereinrichtung gelöst und die Rückwärtsgangstufe geschaltet wird, bevor die Fahrzeugkupplung geschlossen wird.

Hiermit ist zwar ein geräuschloses Schalten eines Rückwärtsganges in einem Zahnräderwechselgetriebe gewähr leistet, jedoch ist der Gesamtaufwand mit dem die Synchro nisierung beim Einlegen des Rückwärtsganges erzielt wird noch erheblich.

In der deutschen Patentanmeldung P 199 18 498 der Anmelderin wurde ein Verfahren zum ratschenfreien Einlegen des Rückwärtsganges in einem Zahnräderwechselgetriebe vor geschlagen, bei dem die Vorwärtsgänge mit Hilfe von mit Synchronisiereinrichtungen versehenen Klauenkupplungen ge schaltet werden, während eine Fahrkupplung die Zugkraft unterbricht. Hierbei ist vorgesehen, daß beim Einlegen des Rückwärtsganges der drehfest mit dem Kupplungskörper ver bundene Bremsring über eine Rastierung zusammen mit der Schiebemuffe auf den Synchronkegel des Losrades für den Rückwärtsgang gedrückt wird, so daß dieses mit der zugehö rigen Welle synchronisiert wird. Dies erfordert noch die Anwesenheit einer normalen Synchrongruppe mit allen Einzel teilen wie Schiebemuffe und Synchronkörper.

Das gleiche gilt auch für das Vorsehen einer eigenen Sperrsynchronisierung, die auf Grund des erheblichen Her stellungsaufwandes hohe Kosten verursacht, wobei noch die Gefahr besteht, daß der Rückwärtsgang bei einer noch rela tiv schnellen Vorwärtsfahrt eingelegt werden kann. Dies erhöht die Unfallgefahr und kann außerdem zu einem Motor schaden führen.

Es wurde ferner auch versucht, durch kurzes Ansynchro nisieren eines anderen Gangrades beim Einlegen des Schalt hebels in die Gasse des Rückwärtsganges das Losrad für den Rückwärtsgang zum Stillstand zu bringen. Dieser Lösung ste hen aber in der Praxis die langen Toleranzketten und die schnelle Abnützung der Synchronisierung entgegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor richtung zum schnellen und geräuschfreien Schalten des Rückwärtsganges in einem Zahnräderwechselgetriebe zu schaffen, bei dem auch bei warmen Getrieben mit geringen Ver lustmomenten keine Schaltschläge und Schaltgeräusche mehr auftreten.

Ausgehend von einer Vorrichtung der Eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen be schrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass der Syn chronring mit einer umlaufenden Nut versehen ist, in die eine Ringfeder eingesetzt ist und dass die Innenverzahnung des Zahnrades für den Rückwärtsgang ebenfalls mit einer umlaufenden Nut versehen ist, die bei nicht eingelegtem Rückwärtsgang der im Synchronring ausgebildeten Nut gegen überliegt.

Vorteilhafterweise ist die Tiefe der im Synchronring ausgebildeten Nut mindestens gleich dem Durchmesser der Ringfeder. Der Reibkonus des Kupplungskörpers ist vorteil hafterweise mit einem den rückwärts gerichteten, axialen Verschiebeweg des Synchronringes begrenzenden Sprengring versehen.

Die erfingungsgemäß vorgesehene Teilsynchronisierung des Zahnrades für den Rückwärtsgang bietet den Vorteil, daß die Synchronwirkung einstell- und begrenzbar ist und daß dadurch die Synchronisierung vor einer Fehlbedienung ge schützt werden kann.

Die üblicherweise vorliegende hohe Übersetzung des Rückwärtsganges bedingt ein im Durchmesser großes Zahnrad für den Rückwärtsgang, das in seinen Abmessungen demjenigen für den ersten Gang der Vorwärtsfahrt ähnlich ist. Die Er findung nutzt diese Tatsache aus, so daß ohne einen weite ren Bauraum zu benötigen die zusätzlich erforderlichen Syn chronteile, nämlich Synchronring, Ringfeder und Sprengring unterhalb der Laufverzahnung, d. h. quasi im Zahnrad für den Rückwärtsgang untergebracht werden können.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestal tung ist darin zu sehen, daß das Rückwärtsgangrad mit allen zugehörigen Synchron- und Schaltungsteilen vormontiert wer den kann und als Einheit auf der Hauptwelle angeordnet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbei spiel dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Zahnräderwechselgetriebe und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Zahnrad für den Rückwärtsgang.

Derartige Zahnräderwechselgetriebe sind dem Fachmann gut bekannt, so daß im folgenden nur die für das Verständ nis der Erfindung notwendigen Bauteile beschrieben sind, die auch nur in der Zeichnung dargestellt sind. Mit 1 ist dabei das Zahnrad für den Rückwärtsgang bezeichnet, mit 2 ein Synchronring, mit 3 eine Ringfeder, mit 4 ein Sprengring, mit 5 ein Kupplungkörper, mit 6 der Reibkonus des Kupplungskörpers, mit 7 eine Nut in der Innenverzahnung des Zahnrades für den Rückwärtsgang und mit 8 eine Nut im Syn chronring 2. Mit d ist der Durchmesser der Ringfeder 3 be zeichnet.

Der Synchronring 2 sitzt lose auf dem Reibkonus 6 des Kupplungskörpers 5 für den Rückwärtsgang und ist axial be weglich zwischen Konus und einem Sprengring 4, der den Ver schiebeweg begrenzt. In der umlaufenden Nut 8 des Synchron ringes 2 ist die Ringfeder 3 eingesetzt, die zugleich bei nicht eingelegten Rückwärtsgang in die umlaufende Nut 7 in der Innenverzahnung des Zahnrades 1 für den Rückwärtsgang eingreift und zu diesem axial fixiert ist. Der Synchron ring 2 ist über radial in die Lücken der Innenverzahnung des Zahnrades für den Rückwärtsgang stehende Nocken mit leichten Spiel drehfest mit dem Zahnrad 1 verbunden.

Zum Schalten des Rückwärtsganges wird das Zahnrad in Axialrichtung zum Kupplungskörper 5 hin bewegt. Das Zahn rad 1 ist dabei über die Ringfeder 3 axial fest an den Syn chronring 2 gebunden und drückt diesen auf den Reibkonus 6 des Kupplungskörpers 5. Hier bremst auf Grund der instal lierten Kraft der Ringfeder 3 das entstehende Reibmoment die Relativdrehzahl zwischen Kupplungkörper 5 und Zahnrad 1 ab. Nach dem beendeten Synchronvorgang kann die Ringfeder 3 überdrückt werden. Das Zahnrad wird dabei weiter in Rich tung Kupplungskörper 5 bewegt und kann letztendlich mit seiner Innenverzahnung in die Außenverzahnung des Kupp lungskörpers einspuren. Beim Ausschalten des Rückwärtsgan ges wird das Zahnrad 1 einschließlich Ringfeder 3 und Syn chronring 2 auf Grund der Reibung zwischen der Ringfeder und der Innenverzahnung in Axialrichtung zurückbewegt. Der axiale Weg des Synchronringes wird durch den Sprengring 4 begrenzt. Bei einer Weiterbewegung des Zahnrades 1 für den Rückwärtsgang in seine Endstellung und gleichzeitiger axia ler Fixierung der Ringfeder 3 durch die Nut des Synchron ringes 2 rutscht die Ringfeder 3 in die umlaufende Nut 7 der Innenverzahnung des Zahnrades 1 für den Rückwärtsgang. Damit ist der Ausgangszustand für eine erneute synchroni sierte geräuschfreie Schaltung des Rückwärtsganges wieder gegeben.

Die Synchronkraft und damit das Synchronmoment bzw. die Synchronzeit kann eingestellt werden über den Durchmes ser d der Ringfeder (Fig. 1), den Nutwinkel α der Nut 7 in der Innenverzahnung des Zahnrades 1 für den Rückwärtsgang (Fig. 2) und den Konuswinkel des Kupplungskörpers. Wird die voreingestellte Synchronkraft überschritten, wie es z. B. bei einer Notschaltung der Fall sein kann, so weicht die Ringfeder radial nach innen aus und greift vollständing in die im Synchronring 2 vorgesehene Nut 8 ein, da deren Tiefe mindestens gleich dem Durchmesser d der Ringfeder ist. Der Synchronvorgang wird dadurch beendet. Die Abbremsung der Differenzdrehzahl erfolgt, wie bisher üblich, durch ein Ratschen der Schaltverzahnung. Dabei wird aber die Synchro nisierung weder überlastet noch geschädigt, so daß sie bei einer erneuten normalen Schaltung wieder wirksam eingesetzt werden kann.

Bezugszeichen

1

Zahnrad

2

Synchronring

3

Ringfeder

4

Sprengring

5

Kupplungskörper

6

Reibkonus

7

Nut

8

Nut
d Durchmesser

Claims

1. Vorrichtung zum schnellen geräuschfreien Schalten des Rückwärtsganges in einem Zahnräderwechselgetriebe, das ein Zahnrad für den Rückwärtsgang aufweist, dem ein Kupp lungskörper mit Reibkonus und ein Synchronring zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronring (2) mit einer umlaufenden Nut (8) versehen ist, in die eine Ringfeder (3) eingesetzt ist und dass die Innenverzahnung des Zahnrades (1) für den Rückwärtsgang ebenfalls mit einer umlaufenden Nut (7) versehen ist, die bei nicht eingelegten Rückwärtsgang der im Synchronring ausgebildeten Nut (8) gegenüberliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Tiefe der im Synchron ring ausgebildeten Nut (8) mindestens gleich dem Durchmes ser (d) der Ringfeder (3) ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkonus (6) des Kupplungskörpers (5) mit einem dem axialen Verschiebeweg des Synchronringes (2) begrenzenden Sprengring (4) versehen ist.