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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Getriebe und genauer auf ein Getriebe mit einer Rückwärtszahnradbremse, die verwendet wird, um ein Zusammenprallen von Zahnrädern zu verringern, wenn in einen Rückwärtsgang geschaltet wird.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Ein typisches Handschaltgetriebe enthält mehrere Wellen, Zahnräder, Schaltmechanismen, Synchronisierer oder andere Drehmomentübertragungsmechanismen, die zusammenwirken, um mehrere Vorwärts- oder Rückwärtsgang- oder -drehzahlverhältnisse zu schaffen. Die Getriebeeingangswelle wird wahlweise mit einer Motorausgangswelle verbunden und umfasst zahlreiche Zahnräder, die beispielsweise unter Verwendung von Synchronisierern wahlweise mit der Eingangswelle verbunden werden können. Die Zahnräder der Eingangswelle kämmen mit entsprechenden Zahnrädern, die wahlweise mit einer Ausgangswelle verbunden werden können. Um ein bestimmtes Vorwärtsübersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle zu erzielen, steuert ein Schaltmechanismus wie etwa eine manuelle Schalteinrichtung den Eingriff der Synchronisierer mit den gewünschten Zahnrädern. Um aus dem Leerlauf in ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis zu schalten, wird ein Rückwärtszahnrad verwendet, um zwischen einem Eingangswellenzahnrad und einem Ausgangswellenzahnrad zu gleiten, um die Drehrichtung der Ausgangswelle umzukehren.
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Das Rückwärtszahnrad kämmt wahlweise mit dem Eingangswellen-Rückwärtszahnrad. Wenn das Eingangswellen-Rückwärtszahnrad und das Rückwärtszahnrad kämmen, drehen sie sich etwa mit derselben Drehzahl. Das Rückwärtszahnrad gelangt dann mit dem Ausgangswellenzahnrad in Eingriff, um Drehmoment von der Eingangswelle an die Ausgangswelle zu übertragen. Die Ausgangswelle ist gewöhnlich stationär oder dreht sich in der zu dem Rückwärtszahnrad entgegengesetzten Richtung. Falls die Ausgangswelle stationär ist oder sich in der entgegengesetzten Richtung dreht, kann das Kämmen des Rückwärtszahnrads mit dem Ausgangszahnrad einen Stoß oder ein Zusammenprallen von Zahnrädern hervorrufen, das ein lautes Kratz- und Schleifgeräusch erzeugt. Dieses Geräusch kann besonders unangenehm sein, wenn sich das Rückwärtszahnrad relativ zu der Ausgangswelle mit hoher Drehzahl dreht. Das Zusammenprallen der Zahnräder steht der langfristigen Haltbarkeit des Getriebes diametral entgegen und kann die Quelle teurer Kundenreparaturrechnungen sein. Ein Rückwärtszahnrad-Synchronisierersystem kann verwendet werden, um die Drehung des Rückwärtszahnrads anzuhalten, wenn es mit der Ausgangswelle in Eingriff gelangt, dieses Rückwärtszahnrad-Synchronisierersystem ist jedoch bei der Implementierung teuer.
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Daher gibt es auf dem Gebiet Raum für ein Getriebe, das einen kostengünstigen Mechanismus aufweist, um den Zahnradzusammenprall durch Verringern der Drehzahl der Eingangswelle und des Rückwärtszahnrades, wenn der Fahrer in ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis schaltet, zu reduzieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Getriebe, das eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle besitzt. Ein Eingangszahnrad ist für eine gemeinsame Drehung mit der Eingangswelle drehfest angebracht, während ein Ausgangszahnrad für eine gemeinsame Drehung mit der Ausgangswelle drehfest angebracht ist. Eine dritte Welle ist im Allgemeinen parallel zu der Eingangs- und der Ausgangswelle angeordnet und besitzt eine äußere Oberfläche, die einen Keilnutabschnitt und einen keilnutfreien Abschnitt aufweist. Es ist eine Rückwärtszahnradanordnung vorgesehen, die für eine gemeinsame Drehung mit der dritten Welle drehfest angebracht ist. Die Rückwärtszahnradanordnung umfasst ein Rückwärtszahnrad, ein Synchronisiererelement, eine Synchronisiererfeder und ein Halteelement. Das Rückwärtszahnrad ist an der dritten Welle angeordnet und besitzt eine erste Seite, eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite und eine Nabe, die sich von der ersten Seite erstreckt. Die Nabe umfasst eine innere Zahnradoberfläche und eine äußere Zahnradoberfläche, wobei die innere Zahnradoberfläche ein konisches Profil hat. Das Synchronisiererelement ist an dem Keilnutabschnitt angeordnet und kann zwischen diesem Keilnutabschnitt und dem keilnutfreien Abschnitt der dritten Welle gleiten. Das Synchronisiererelement besitzt eine innere Synchronisiereroberfläche, die eine Öffnung definiert, und eine konische äußere Synchronisiereroberfläche. Die äußere Synchronisiereroberfläche befindet sich gegenüber der inneren Zahnradoberfläche der Nabe des Rückwärtszahnrads und ist damit in einem Reibeingriff, um die relative Drehung zwischen dem Rückwärtszahnrad und dem Synchronisiererelement zu verringern. Die innere Synchronisiereroberfläche besitzt wenigstens einen radial verlaufenden Ansatz, der wahlweise mit dem Keilnutabschnitt der dritten Welle in Eingriff gelangen kann. Das ringförmige Halteelement ist an der dritten Welle angeordnet und besitzt eine innere Haltoberfläche. Ein Abschnitt der inneren Halteoberfläche ist mit der äußeren Zahnradoberfläche der Nabe in festem Eingriff. Die Synchronisiererfeder ist an der dritten Welle angeordnet und befindet sich zwischen dem Halteelement und dem Synchronisiererelement. Die innere Oberfläche des Halteelements stellt einen Kontakt mit der Feder her und bewirkt deren Vorbelastung. Die Feder übt eine Vorbelastungskraft auf das Synchronisiererelement aus, um den Synchronisierer wahlweise von dem Keilnutabschnitt zu dem keilnutfreien Abschnitt der dritten Welle zu bewegen. Die Rückwärtszahnradanordnung ist längs der dritten Welle wahlweise axial beweglich, um das Eingangs- und das Ausgangszahnrad einzurücken.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Rückwärtszahnradanordnung wahlweise in einer ersten Position und/oder einer zweiten Position und/oder einer dritten Position angeordnet. In der ersten Position ist das Rückwärtszahnrad nicht mit dem Eingangszahnrad und mit dem Ausgangszahnrad in Kontakt. In der zweiten Position kämmt das Rückwärtszahnrad mit dem Eingangszahnradelement. Der wenigstens eine radial verlaufende Ansatz des Synchronisiererelements ist mit dem Keilnutabschnitt der dritten Welle in Eingriff, so dass das Synchronisiererelement sich im Allgemeinen nicht um die dritte Welle drehen kann. In der dritten Position kämmt das Rückwärtszahnrad sowohl mit dem Eingangszahnrad als auch mit dem Ausgangszahnrad.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der wenigstens eine radial verlaufende Ansatz in der dritten Position nicht mit dem Keilnutabschnitt der dritten Welle in Eingriff. Das Synchronisiererelement dreht sich in der dritten Position um die dritte Welle.
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In einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Rückwärtszahnrad ferner eine zweite Nabe, die sich von der zweiten Seite erstreckt. Die zweite Nabe besitzt eine radiale Nut, die konfiguriert ist, um ein wahlweise betätigtes Gestängeelement aufzunehmen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Synchronisiererelement vier radial verlaufende Ansätze.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Synchronisiererfeder eine Wellenfeder.
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In einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die äußere Synchronisiereroberfläche texturiert, um einen Reibeingriff zwischen dem Synchronisiererelement und dem Rückwärtszahnrad zu schaffen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die texturierte Oberfläche eine Reihe radial orientierter erhöhter Stege.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Rückwärtszahnrad der Eingangswelle eine erste Breite und besitzt das Hülsenzahnrad der Ausgangswelle eine zweite Breite, wobei die erste Breite größer ist als die zweite Breite.
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Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich dienen die Beschreibung und die besonderen Beispiele nur dem Zweck der Erläuterung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung auf keine Weise einschränken.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Getriebes, das eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Rückwärtszahnradanordnung besitzt;
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2A ist eine Explosionsansicht der Rückwärtszahnradanordnung des in 1 veranschaulichten Getriebes;
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2B ist eine perspektivische Ansicht der Rückwärtszahnradanordnung, die längs eines Keilnutabschnitts einer Rückwärtswelle in Eingriff ist;
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2C ist eine perspektivische Ansicht der Rückwärtszahnradanordnung, die nicht mit dem Keilnutabschnitt der Rückwärtswelle in Eingriff ist;
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3A ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Rückwärtszahnradanordnung;
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3B ist eine perspektivische Ansicht eines Synchronisiererelements der in 1 veranschaulichten Rückwärtszahnradanordnung;
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4A ist eine Draufsicht der Eingangswelle, der Ausgangswelle und der Rückwärtszahnradanordnung, die in 1 gezeigt sind, in einer ersten ausgerückten Position;
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4B ist eine Querschnittsansicht der Rückwärtszahnradanordnung in der ersten ausgerückten Position;
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5A ist eine Draufsicht der Eingangswelle, der Ausgangswelle und der Rückwärtszahnradanordnung, die in 1 gezeigt sind, in einer zweiten teilweise eingerückten Position;
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5B ist eine Querschnittsansicht der Rückwärtszahnradanordnung in der teilweise eingerückten Position;
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6A ist eine Draufsicht der Eingangswelle, der Ausgangswelle und der Rückwärtszahnradanordnung, die in 1 gezeigt sind, in einer dritten, eingerückten Position; und
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6B ist eine Querschnittsansicht der Rückwärtszahnradanordnung in der dritten, eingerückten Position.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen nicht einschränken.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Getriebes 10 gezeigt, das eine Eingangswelle 12, eine Haupt- oder Ausgangswelle 14 und eine Rückwärtswelle 16 besitzt, die durch ein (nicht gezeigtes) Getriebegehäuse unterstützt sind. Die Eingangswelle 12 ist mit einem Motor- oder Kraftmaschinenausgang (nicht gezeigt) verbunden, während die Hauptwelle 14 mit einer Fahrzeugantriebswelle (nicht gezeigt) verbunden ist, die Drehmoment für ein Antriebsrad eines Fahrzeugs bereitstellt. Die Eingangswelle 12 und die Ausgangswelle 14 tragen jeweils mehrere Zahnräder 18, die miteinander kämmen, um mehrere Zahnradgruppen zu bilden. Die Rückwärtswelle 16 ist parallel zu der Eingangswelle 12 und zu der Ausgangswelle 14 angeordnet und durch das Getriebegehäuse fest unterstützt. Die Rückwärtswelle 16 trägt eine Rückwärtszahnradanordnung 20, die sich wahlweise längs der Rückwärtswelle 16 bewegt, um mit einem Rückwärtszahnrad oder -element 22 der Eingangswelle 12 und mit einem Hülsenzahnrad oder -element 24 an der Ausgangswelle 14 in Eingriff zu gelangen. Wenn das Getriebe 10 aus dem Leerlaufübersetzungsverhältnis in ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis schaltet, kämmt die Rückwärtszahnradanordnung 20 zunächst mit dem Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12. Dann kämmt die Rückwärtszahnradanordnung 20 mit dem Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14.
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In den 2A–2C ist die Rückwärtszahnradanordnung 20 in 2A in einem zerlegten Zustand und in den 2B–2C in einem zusammengefügten Zustand gezeigt. In 2A umfasst die Rückwärtszahnradanordnung 20 ein Rückwärtszahnradelement 30, ein im Allgemeinen konisches Synchronisiererelement 32, ein Synchronisierervorbelastungselement oder eine Synchronisiererfeder 34 und ein Halteelement 36. Das Rückwärtszahnradelement 30 besitzt eine äußere Oberfläche 40 mit mehreren Zahnradzähnen 42, die konfiguriert sind, um mit einem anderen rotierenden Zahnrad gleitend zu kämmen. Das Rückwärtszahnradelement 30 enthält außerdem auf seiner ersten Seite 48 eine erste im Allgemeinen konische Bremsnabe 46 sowie auf seiner zweiten Seite 52 eine zweite, mit Nuten versehene Verbindungsnabe 50 (in 3A gezeigt). Die Bremsnabe 46 weist eine innere Oberfläche 54 und eine äußere Oberfläche 56 auf. In 3A besitzt die mit Nuten versehene Verbindungsnabe 50 eine radiale Nut 51, die konfiguriert ist, um eine wahlweise betätigte Gestängevorrichtung wie etwa ein Schaltgabelgestänge aufzunehmen. Wie wiederum in 2A gezeigt ist, besitzt das Rückwärtszahnrad 30 auch einen Innendurchmesser 58, der ein Lager 60 aufnimmt. Das Lager 60 wird verwendet, um Drehverluste und -verschleiß zu verbessern, wenn sich das Rückwärtszahnrad 30 um die Rückwärtswelle 16 dreht.
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Das Synchronisiererelement 32 besitzt eine innere Oberfläche 62, eine äußere Oberfläche 64, ein erstes Ende 66 und ein zweites Ende 68. In der in 2A gezeigten Ausführungsform besitzt die äußere Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 ein im Allgemeinen konisches Profil und ist texturiert, damit es mehrere radial orientierte, erhöhte Stege 70 besitzt. In 3A besitzt das erste Ende 66 des Synchronisiererelements 32 einen ersten Durchmesser D1, während das zweite Ende 68 einen zweiten Durchmesser D2 besitzt, wobei der erste Durchmesser D1 kleiner ist als der zweite Durchmesser D2. Die äußere Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 ist mit Stegen 70 texturiert, um zu bewirken, dass sie mit der inneren Oberfläche 60 der Bremsnabe 46 des Rückwärtszahnrades 30 in einen Reibeingriff gelangt. Dieser Eingriff verringert die relative Drehung zwischen dem Rückwärtszahnrad 30 und dem Synchronisiererelement 32. Insbesondere entspricht die äußere Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 im Allgemeinen der inneren Oberfläche 60 der Bremsnabe 64 und stellt die texturierte äußere Oberfläche 64 einen Kontakt zwischen dem Synchronisiererelement 32 und dem Rückwärtszahnrad 30 her und erleichtert zwischen diesen einen Reibeingriff. Obwohl die 2A und 3A die äußere Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 mit Stegen 70 veranschaulicht, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, dass andere Typen von Texturmerkmalen ebenso verwendet werden können, um einen Reibeingriff zwischen dem Synchronisiererelement 32 und dem Rückwärtszahnrad 30 zu erleichtern. Beispielsweise könnte in einer alternativen Ausführungsform die äußere Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 gerieft sein.
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Wie in 3B gezeigt ist, definiert die innere Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 eine Öffnung 71. Die innere Oberfläche 64 enthält wenigstens einen radial verlaufenden Ansatz 72. In der gezeigten Ausführungsform enthält das Synchronisiererelement 32 vier gleichmäßig beabstandete Ansätze 72, selbstverständlich kann jedoch ebenso gut jede andere Anzahl von Ansätzen 72 verwendet werden. Wie wiederum in 2A gezeigt ist, werden die Ansätze 72 des Synchronisiererelements 32 verwendet, um das Synchronisiererelement 32 wahlweise mit einem Abschnitt 74 mit Keilnutverbindung der Rückwärtswelle 16 in Eingriff zu bringen. Die Rückwärtswelle 16 enthält auch einen im Allgemeinen glatten oder keilnutfreien Abschnitt 76. Das Synchronisiererelement 32 bewegt sich wahlweise axial längs der Rückwärtswelle 16 zwischen dem Keilnutabschnitt 72 und dem keilnutfreien Abschnitt 74.
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Die Synchronisiererfeder 34 ist an der Rückwärtswelle 16 zwischen dem Synchronisiererelement 32 und dem Halteelement 36 angeordnet. Die Synchronisiererfeder 34 wird verwendet, um auf das Synchronisiererelement 32 eine Vorbelastungskraft auszuüben, um dadurch das Synchronisiererelement 32 wahlweise axial längs der Rückwärtswelle 16 zu bewegen. Obwohl 2A die Synchronisiererfeder als eine Wellenfeder zeigt, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, dass irgendein Typ eines Vorbelastungselements, das eine Vorbelastungskraft ausübt, ebenso gut verwendet werden kann.
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Das ringförmige Halteelement 36 ist an der Rückwärtswelle 16 angeordnet und besitzt eine innere Oberfläche 80. Wie in 3A gezeigt ist, ist ein Abschnitt der inneren Oberfläche 80 des Halteelements 36 mit der äußeren Oberfläche 56 der Bremsnabe 46 in festem Eingriff. In einer Ausführungsform ist das Halteelement 36 an der äußeren Oberfläche 56 der Bremsnabe 46 durch Presspassung angebracht, selbstverständlich können jedoch andere Lösungswege ebenso gut verwendet werden, um das Halteelement 36 an der Bremsnabe 46 fest in Eingriff zu bringen. Die innere Oberfläche 80 des Halteelements 36 ist mit der Synchronisiererfeder 34 in Kontakt und mit der Bremsnabe 36 in festem Eingriff, um die Synchronisiererfeder 34 vorzubelasten. Die Synchronisiererfeder 34 ist durch das Halteelement 36 vorbelastet, um eine Vorbelastungskraft F auf das Synchronisiererelement 32 auszuüben. Die Vorbelastungskraft F des Synchronisiererrings 34 drängt die Rückwärtszahnradanordnung 20 wahlweise in Richtung A.
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Wie in 2B gezeigt ist, kann sich das Rückwärtszahnrad 30 nicht frei um die Rückwärtswelle 16 drehen, wenn die Ansätze 72 des Synchronisiererelements 32 (3B) mit dem Keilnutabschnitt 74 der Rückwärtswelle 16 in Eingriff sind. Der Grund hierfür besteht darin, dass die Ansätze 72 des Synchronisiererelements 32 mit dem Keilnutabschnitt 74 der Rückwärtswelle 16 in Eingriff sind und dadurch das Synchronisiererelement 32 in Bezug auf die Rückwärtswelle 16 an seinem Ort verriegeln. In 2C wird, wenn die Rückwärtszahnradanordnung 20 durch die Vorbelastungskraft F, die durch die Synchronisiererfeder 34 (siehe 3A) ausgeübt wird, in Richtung A gedrängt wird, der Eingriff zwischen den Ansätzen 72 des Synchronisiererelements 32 und dem Keilnutabschnitt 74 der Rückwärtswelle 16 gelöst, so dass sich das Synchronisiererelement 32 und das Rückwärtszahnrad 30 um die Rückwärtswelle 16 drehen können. Die Rückwärtszahnradanordnung 20 kann axial längs der Rückwärtswelle 16 in Richtung B mittels einer wahlweise betätigten Verbindungsvorrichtung wie etwa eines Schaltgabelgestänges, das mit der radialen Nut 51 des Rückwärtszahnrads 30 (in 3A gezeigt) in Eingriff ist, axial bewegt werden.
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Nun wird allgemein auf die 4A–6B Bezug genommen, in denen eine Rückwärtszahnradanordnung 20 beispielhaft veranschaulicht ist, die sowohl mit der Eingangswelle 12 als auch mit der Ausgangswelle 14 in Eingriff ist, wenn das Getriebe 10 aus dem Leerlaufübersetzungsverhältnis in ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis geschaltet wird. Die 4A, 5A und 6A sind jeweils eine Veranschaulichung der Rückwärtszahnradanordnung 30 in drei verschiedenen Positionen in Bezug auf die Eingangswelle 12 und die Ausgangswelle 14. Das Rückwärtszahnrad 30, das Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 und das Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14 verwenden jeweils Zahnradzähne, die so entworfen sind, dass sie gleitend in gegenseitigen Eingriff gelangen können. Genauer gelangt das Rückwärtszahnrad 30 sowohl mit dem Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 als auch mit dem Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14 in gleitenden Eingriff. Die 4B, 5B und 6B sind jeweilige Querschnittsansichten der auf der Rückwärtswelle 16 positionierten Rückwärtszahnradanordnung 20 in jeder der drei verschiedenen Positionen.
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In den 4A–4B ist eine erste nicht eingerückte Position der Rückwärtszahnradanordnung 20 gezeigt, in der das Getriebe in dem Leerlaufübersetzungsverhältnis ist. In der ersten nicht eingerückten Position ist die Rückwärtszahnradanordnung 20 weder mit dem Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 noch mit dem Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14 weder in Kontakt noch kämmt es damit. Wie insbesondere in 4A gezeigt ist, besitzt das Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 eine erste Breite W1, während das Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14 eine zweite Breite W2 besitzt. Die erste Breite W1 ist größer als die zweite Breite W2, so dass sich das Rückwärtszahnrad 22 näher als das Hülsenzahnrad 24 bei dem Rückwärtszahnrad 30 befindet. Wenn die Rückwärtszahnradanordnung 20 axial längs der Rückwärtszahnradwelle 16 in Richtung A bewegt wird, kämmt das Rückwärtszahnrad 30 zunächst mit dem Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12, bevor es mit dem Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 16 kämmt. Wie in 4B gezeigt ist, sind die Ansätze 72 des Synchronisiererelements 32 mit dem Keilnutabschnitt 74 der Rückwärtswelle 16 in Eingriff. Wenn die Rückwärtszahnradanordnung 20 in der ersten nicht eingerückten Position ist, ist das Synchronisiererelement 32 an seinem Ort in Bezug auf die Rückwärtswelle 16 verriegelt. Daher kann sich das Synchronisiererelement 32 im Allgemeinen nicht um eine Achse A-A der Rückwärtswelle 16 drehen.
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Die 5A–5B veranschaulichen die Rückwärtszahnradanordnung 20 in einer zweiten teilweise eingerückten Position. Die Rückwärtszahnradanordnung 20 wird längs der Rückwärtswelle 16 durch die Vorbelastungskraft F, die durch die Synchronisiererfeder 34 (in 3A gezeigt) ausgeübt wird, in Richtung A aus der nicht eingerückten Position (in 4A gezeigt) in die zweite, teilweise eingerückte Position in 5A gedrängt. Das Rückwärtszahnrad 30 wird in Richtung A gedrängt, um mit dem Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 zu kämmen, es kämmt jedoch noch nicht mit dem Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14. In der gezeigten Ausführungsform enthalten das Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 und das Rückwärtszahnrad 30 der Rückwärtswelle 16 jeweils gefaste Kanten 80 und 82. Die gefasten Kanten 80 und 82 befinden sich einander gegenüber und können den Eingriff zwischen dem Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 und dem Rückwärtszahnrad 30 der Rückwärtswelle 16 erleichtern.
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Wie in 5B gezeigt ist, sind die Ansätze 72 des Synchronisiererelements 32 dann, wenn die Rückwärtszahnradanordnung 20 in der zweiten, teilweise eingerückten Position ist, noch immer mit dem Keilnutabschnitt 74 der Rückwärtswelle 16 in Eingriff. Das Synchronisiererelement 32 kann sich noch nicht um die Achse A-A der Rückwärtswelle 16 drehen, weil zwischen dem Ansatz 72 und dem Keilnutabschnitt 74 ein Eingriff besteht. Die äußere Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 ist mit der inneren Oberfläche 60 der Bremsnabe 46 des Rückwärtszahnrads 30 in Reibeingriff. Wenn daher das Rückwärtszahnrad 30 mit der Eingangswelle 12 kämmt, verringert der reibschlüssige Eingriff zwischen der äußeren Oberfläche 64 des Synchronisiererelements 32 und der inneren Oberfläche 60 der Bremsnabe 46 des Rückwärtszahnrads 30 die Drehzahl der Eingangswelle 12. In einer Ausführungsform kann die Drehzahl der Eingangswelle 12 auf eine Drehzahl unterhalb von 150 min–1 verringert werden.
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Die 6A–6B veranschaulichen die Rückwärtszahnradanordnung 20 in einer dritten, vollständig eingerückten Position. Die Rückwärtszahnradanordnung 20 wird längs der Rückwärtswelle 16 in Richtung A aus der zweiten teilweise eingerückten Position in 5A in die dritte, vollständig eingerückte Position in 6A gedrängt. Das Rückwärtszahnrad kämmt sowohl mit dem Rückwärtszahnrad 32 der Eingangswelle 12 als auch mit dem Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14 und das Getriebe wird in das Rückwärtsübersetzungsverhältnis geschaltet. Wenn die Rückwärtszahnradanordnung 20 in der dritten eingerückten Position ist, sind die Ansätze 72 des Synchronisiererelements 32 nicht mehr mit dem Keilnutabschnitt 74 der Rückwärtswelle 16 in Eingriff, so dass sich das Rückwärtszahnrad 30 um die Rückwärtswelle 16 frei drehen kann. Wenn, wie in 6B gezeigt ist, die Rückwärtszahnradanordnung 20 in der dritten, eingerückten Position ist, sind die Ansätze 72 des Synchronisiererelements 32 nicht mehr mit dem Keilnutabschnitt 74 der Rückwärtswelle 16 in Eingriff. Folglich kann sich nun das Synchronisiererelement 32 um die Achse A-A der Rückwärtswelle 16 frei drehen.
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Das Rückwärtszahnrad 30, das Rückwärtszahnrad 22 der Eingangswelle 12 und das Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14 verwenden jeweils Zahnradzähne, die so entworfen sind, dass sie gleitend in gegenseitigen Eingriff gelangen können. Das Gleiten von zwei Zahnrädern ineinander, um zu kämmen, erfordert typischerweise, dass die jeweiligen Zahnräder sich mit verhältnismäßig ähnlichen Drehzahlen und in derselben Richtung drehen. Falls Zahnräder in einen kämmenden Eingriff gelangen, die sich unähnlich oder in entgegengesetzten Drehrichtungen drehen, kann ein Stoß oder ein Zusammenprallen der Zahnräder auftreten. Die Ausgangswelle 14 ist gewöhnlich stationär oder dreht sich in der in Bezug auf die Rückwärtswelle 16 entgegengesetzten Richtung, direkt bevor das Hülsenzahnrad 24 der Ausgangswelle 14 mit dem Rückwärtszahnrad 30 der Rückwärtswelle 16 in Eingriff gelangt. Das Rückwärtszahnrad 30 und das Hülsenzahnrad 24 können jedoch noch immer gleichmäßig in kämmenden Eingriff gelangen. Der Grund hierfür besteht darin, dass die Rückwärtszahnradanordnung 20 die Drehzahl der Eingangswelle 12 in der zweiten, teilweise eingerückten Position (in den 5A–5B veranschaulicht) bereits verringert hat. Beispielsweise werden in einer Ausführungsform die Drehzahlen der Eingangswelle 12 bzw. der Rückwärtswelle 16 jeweils auf weniger als etwa 150 min–1 verringert, wenn das Rückwärtszahnrad 30 mit dem Hülsenzahnrad 24 in kämmenden Eingriff gelangt. Das gleichmäßige Herstellen des kämmenden Eingriffs des Rückwärtszahnrads 30 und des Hülsenzahnrads 24 verringert das Auftreten eines Stoßes oder eines Zusammenpralls der Zahnräder, insbesondere im Vergleich zu einer Rückwärtswelle, die sich mit einer viel höheren Drehzahl dreht.
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Die Rückwärtszahnradanordnung 20 wird verwendet, um die Drehzahl der Eingangswelle 12 und des Rückwärtszahnrads 30 erst zu verringern, bevor sie mit der Ausgangswelle 14 in kämmenden Eingriff gelangen, wodurch das Auftreten eines Zahnradzusammenpralls und die Beschädigung von Komponenten verringert wird. Darüber hinaus ist die Rückwärtszahnradanordnung 20 kompakt, mit Getrieben austauschbar, die keine Rückwärtszahnradanordnung 20 verwenden, außerdem ist sie typischerweise weniger teuer als die Implementierung eines Rückwärtszahnrad-Synchronisierersystems. Die Rückwärtszahnradanordnung 20 ist vorbelastet, weshalb das Rückwärtszahnrad 30 keine erhöhte Kraft erfordert, um das Getriebe 10 aus dem Leerlaufübersetzungsverhältnis in das Rückwärtsübersetzungsverhältnis zu schalten.
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Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei Abwandlungen, die nicht von der Idee der Erfindung abweichen, im Umfang der Erfindung liegen sollen. Solche Abwandlungen werden nicht als Abweichung vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung angesehen.
