DE1038861B

DE1038861B - Ziehkeilgetriebe

Info

Publication number: DE1038861B
Application number: DEG19722A
Authority: DE
Inventors: Otto Kreidler
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 1956-05-28
Filing date: 1956-05-28
Publication date: 1958-09-11
Also published as: CH352892A; NL103311C; FR1179352A; DE1060214B; GB839021A; US2861461A; NL217002A; AT205823B

Description

Ziehkeilgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe, bei dem das Schalten mittels eines in einer hohlen Getriebewelle axial verschieblichen Ziehkeiles bewirkt wird, der in radialen Bohrungen der Schaltwelle geführte Riegelglieder durch radiale Verschiebung so in Kupplungsstellung mit dem Getrieberad: bringt, daß ein Teil jedes Riegelgliedes in eine Tasche des Getrieberades eingreift. Bei den meisten bekannten Ausführungsarten derartiger Ziehkeilgetriebe sind die Riegelglieder Kugeln, die in Radialbohrungen der hohlen Schaltwelle geführt werden.
Bei Getriebewellen mit hohen Drehzahlen treten an den Riegelgliedern unerwünschte Zentrifugalkräfte auf, die mit zunehmender Drehzahl ansteigen. Um diese Kräfte gering zu halten, ist man gezwungen, möglichst kleine Kugeln zu verwenden. Dadurch ergibt sich eine Beschränkung der übertragbaren Kräfte. Nachteilig ist ferner, daß die leer laufenden, also nicht eingeschalteten Kugeln bei relativ zu ihnen sich drehendem Getrieberad durch die in der Radnabe vorhandenen taschenförmigen Ausnehmungen in eine radial hin- und hergehende Bewegung versetzt werden, weil die Kugeln von der Fliehkraft gegen die Innenwand der Radnabe gedrückt werden, wo sie von den vorbeilaufenden Taschen Schläge erhalten, die sie in entgegengesetzter Richtung bewegen. Das führt, besonders bei hohen Drehzahlen, zu Geräuschen und Verschleiß. Es ist bekannt, die Kugeln oder anders geformte radial bewegliche Riegelglieder, die von Ziehkeilen in Kuppelstellung gebracht werden, mittels der Fliehkraft entgegenwirkenden federnden Organen der nachteiligen Wirkung der Fliehkraft zu entziehen.
Je größer bei diesen Ausführungsarten mit Ausschaltung der schädlichen Fliehkraftwirkung die Masse der radial beweglichen Riegelglieder ist, um so größer muß die der Fliehkraft entgegenwirkende Spannkraft des federnden Organs sein. Einen Teil dieser Federkraft muß der Ziehkeil bei seiner Schaltbewegung überwinden. Diese zusätzliche Schaltarbeit steigt mit der Vergrößerung der zu übertragenden Drehmomente und der Drehgeschwindigkeit.
Die den Verschleiß und die Schaltarbeit erhöhenden Nachteile der bekanten Vorrichtungen werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß auf der Schaltwelle zwischen zwei Schaltstellen ein axial verschiebliches Element vorgesehen ist, dessen axiale Länge etwa um den halben Durchmesser der Riegelglieder geringer ist als der Abstand der beiden Schaltstellen, so daß dieses Element die Riegelglieder beider Schaltstellen unter dem Durchmesser der Lagerbohrung der zugehörigen kuppelbaren Räder hält, wenn diese Riegelglieder sich in nicht kuppelnder Stellung befinden, und daß ferner bei durch Axialbewegung des Ziehkeils erzeugter radialer Verschiebung der Riegelglieder einer Schaltstelle in die Kuppelstellung eine axiale Bewegung des auf der Schaltwelle verschiebbaren Elements gegen die Riegelglieder der anderen Schaltstelle erzeugt wird, wodurch die Riegelglieder dieser Schaltstelle radial nach innen gedrückt und durch das genannte, axial verschiebliche Element in dieser Stellung gegen die Wirkung der Fliehkraft gehalten werden.
Das auf der Schaltwelle axial verschiebliche Element kann eine die Schaltwelle umgebende Hülse sein, die mit ihren Stirnseiten an den Riegelgliedern, z. B. Kugeln, anliegt und so abgeschrägt ist, daß sie b-ei axialer Bewegung gegen die Kugeln diese radial nach innen drückt oder bei radialer Bewegung der Kugeln von diesen axial verschoben wird. An Stelle der Hülse können auch Stifte oder Keile vorgesehen sein, die in der Schaltwelle axial verschieblich gelagert sind und von denen je einer für je ein Kugelpaar zweier benachbarter Schaltstellen vorgesehen ist.
Das auf der Schaltwelle axial verschiebliche Element hält in jedem Fall, ob als Hülse, Stift oder Keil ausgebildet, die nicht in Kuppelstellung befindlichen Riegelglieder, z. B. Kugeln, gegen die Wirkung der Fliehkraft in den radialen Bohrungen der Schaltwelle zurück, so daß Geräuschentwicklung und Verschleiß in den Bohrungen der auf der Schaltwelle sitzenden Zahnräder verhindert ist.
Wenn vom Ziehkeil die Kugeln einer Schaltstelle radial in die Kuppelstellung geschoben werden, dann wird die Kraft, die notwendig ist, die Kugeln der anderen Schaltstelle gegen die Wirkung der Fliehkraft nach innen zu drücken, durch eine ebenso große Kraft kompensiert, die durch die Fliehkraft gegeben ist, welche auf die anderen, sich in die Kuppelstellung bewegenden Kugeln wirksam wird. Dadurch hat der Ziehkeil außer . der Reibung keinen zusätzlichen Widerstand zu überwinden, wie er bei den erwähnten bekannten Ausführungen auftritt.
Beim Zurückschalten der in Kuppelstellung befindlichen Kugeln auf Leerlauf werden diese von der Fliehkraft der Kugeln der anderen Schaltstelle über das axial verschiebliche Element in die Leerstellung gedrückt.
Dieses Element stellt sich zwischen den Kugeln beider Schaltstellen in axialer Richtung so ein, daß alle Kugeln sich in gleicher radialer Höhe befinden. Beim Verschieben des Ziehkeiles in eine Leerlaufstellung bewegt sich demzufolge das axial verschiebbare Element unter der Wirkung der Fliehkräfte der nicht in Kuppelstellung befindlichen Kugeln selbsttätig in die Mittelstellung zurück.
Bei dieser Ausführung können demzufolge Kugeln beliebiger Größe verwendet werden, da die auftretenden Fliehkräfte das Schalten nicht nachteilig beeinflussen. Es können also mit einem Ziehkeilgetriebe gemäß der Erfindung auch bei hohen Drehzahlen Kugeln mit Durchmessern verwendet werden, die in der Lage sind, große Drehmomente von der Welle auf die Zahnräder zu übertragen.
Vorteilhaft kann das axial verschiebliche Element in Gestalt einer Lagerbüchse aus Lagerwerkstoff hergestellt sein. Die Schaltwelle ist zweckmäßigerweise bundlos, so daß geschlossene Hülsen als axial verschiebliche Elemente aufgeschoben werden können. Mit Vorteil werden dabei die beiderseits davon liegenden Lagerbüchsen ebenfalls schwimmend angeordnet.
Weitere Vorteile sind, daß durch die schwimmende Anordnung der Lagerbüchsen - beispielsweise aus Bronze - die Lagerung der Räder eine Sicherung gegen Fressen vorliegt, eine einfache Fertigung und Montage ermöglicht wird und die Anzahl der Taschen für die Riegelglieder in den Radbohrungen vergrößert werden kann, wodurch eine Verbesserung der Eingriffsverhältnisse zu erzielen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine Schaltwelle mit zwei Schaltstellen A und B, darin ein Ziehkeil in Leerlaufstellung, Abb.2 einen Querschnitt längs der Schnittlinie II-II in Abb. 1, Abb. 3 den Ziehkeil nach Abb. 1 in Schaltstellung, Abb.4 einen Querschnitt längs der Schnittlinie IV-IV in Abb.3. Abb. 5 einen Ziehkeil in Leerlaufstellung mit einem Stift als axial verschiebliches Element, Abb.6 einen Ziehkeil gemäß Abb. 5 in Schaltstellung, Abb.7 einen Querschnitt längs der Schnittlinie VII-VII in Abb. 6.
Die in Abb. 1 und 3 dargestellten Längsschnitte zeigen die Schaltwelle 2, in deren Bohrung der Ziehkeil 1 axial verschieblich geführt ist. In der Schaltwelle 2 sitzen in radialen Bohrungen die Kugeln 3 und 4 als Riegelglieder. Die Kugeln dienen an den beiden Schaltstellen A und B zum Kuppeln eines der auf der Schaltwelle 2 drehbeweglich sitzenden Getrieberäder 20 und 21. Für eine Schaltstelle sind, wie an sich bekannt, mehrere Kugeln 3 bzw. 4 am Umfang der Schaltwelle verteilt vorgesehen, wie Abb. 2 und 4 zeigen. Zwischen den Kugeln 3 der einen Schaltstelle und den Kugeln 4 der anderen Schaltstelle befindet sich auf der Schaltwelle 2 ein axial verschiebliches Element 5, das gemäß dem in Abb. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Hülse 5 besteht, die die Schaltwelle umgibt. Diese Hülse 5 hat die Länge L, die etwa um den halben Durchmesser d der Kugeln 3 bzw. 4 geringer ist als der Abstand a der beiden Schaltstellen A und B (s. Abb. 3), so daß bei Leerlauf beider Schaltstellen (Abb. 1) die Kugeln 3, 4 nicht über die Oberfläche dieser Hülse 5 hinaustreten können und die auf der Hülse 5 umlaufenden Zahnräder 20 und 21 die Kugeln nicht berühren. Wird ein Kugelsatz, z. B. die Kugeln 3, vom axial verschobenen "Ziehkeil in die Schaltstellung gebracht, wie Abb.3 zeigt, dann wird die Hülse 5 von den radial nach außen gedrückten Kugeln gegen die anderen Kugeln 4 geschoben, so daß diese Kugeln zwischen dem Schaft des Ziehkeiles und der Innenwand der Hülse 5 gehalten werden.
Wird der Ziehkeil von seiner Schaltstellung in Abb:3 wieder in die Leerlaufstellung (Abb. 1) geschobcn, dann werden die Kugeln 3 von den Kugeltaschen des zugehörigen Getrieberades nach innen gedrückt, und die Kugeln 4 bewegen sich unter der Wirkung der Fliehkraft nach außen und verschieben dabei die Hülse 5 in die Mittelstellung gemäß Abb. 1 zurück, in der es durch die gleich großen Fliehkräfte beider Kugeln bzw. Kugelsätze 3 und 4 gehalten wird.
Diese als Hülsen oder Büchsen ausgebildeten axial verschieblichen Elemente 5 können aus Lagermetall hergestellt sein und dienen dadurch zugleich als Lagerurig für die kuppelbaren Getrieberäder. Beiderseits der beiden Schaltstellen können zur Vereinfachung der Fertigung und der Montage ähnliche Büchsen 22 vorgesehen sein. Sind statt zwei drei oder mehr Schaltstellen mit je einem Kugelsatz in der Schaltwelle vorhanden, dann ist zwischen je zwei benachbarten Kugelsätzen ein axial verschiebliches Element 5 vorgesehen.
An Stelle der die Schaltwelle umgebenden Hülse 5 kann zwischen je zwei einander entsprechenden Kugeln 3' und 4' zweier Schaltstellen, die miteinander ein Kugelpaar bilden, je ein am Umfang der Schalt-Welle gelagerter axial verschieblicher Keil oder Stift 15 vorgesehen sein, wie Abb. 5 bis 7 zeigen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Zahnrä.derwechselgetriebe, bei dem das Schalten der Übersetzungsstufen mittels eines Ziehkeiles bewirkt wird, der in radialen Bohrungen einer hohlen Schaltwelle geführte Riegelglieder durch radiale Verschiebung so in Kuppelstellung mit dem Getrieberad bringt, daß ein Teil jedes Riegelgliedes in Taschen des Getrieberades eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schaltwelle (2) zwischen zwei Schaltstellen (A, B) ein axial verschiebliches Element (5) vorgesehen ist, dessen, axiale Länge (L) etwa um den halben Durchmesser (d) der Riegelglieder (3, 4) geringer ist als der Abstand (a) der Schaltstellen (A, B), so daß das Element (5) die Riegelglieder (3 bzw. 4) beider Schaltstellen. unter dem Durchmesser der Lagerbohrung der zugehörigen kuppelbaren Räder (20 bzw. 21) hält, wenn diese Riegelglieder (3 bzw. 4) sich in nicht kuppelnder Stellung befinden, und daß ferner bei durch Axialbewegung des Ziehkeils (1) erzeugter radialer Verschiebung der Riegelglieder (3 in Abb. 3) einer Schaltstelle in die Kuppelstellung eine axiale Bewegung des auf der Schaltwelle verschiebbaren Elements. (5) gegen die Riegelglieder (4 in Abb. 3) der anderen Schaltsteller erzeugt wird, wodurch die Riegelglieder (4 in Abb. 3) dieser Schaltstelle radial nach innen gedrückt und durch das Element (5) in die ser Stellung gegen die Wirkung der Fliehkraft gehalten werden.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (5) eine die Schaltwelle umgerbende Hülse ist, die an ihren beiden Stirnseiten, innen Abfassungen aufweist.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebliche Element (5) eine aus Lagerwerkstoff hergestellte Büchse ist.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebliche Element (5) drehbeweglich auf der Schaltrvedle (2) angeordnet ist.
5. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle bundlos ist und das axial verschiebliche Element (5) und die beiderseits davon liegenden Lagerbüchsen (22), in an sich bekannter Weise schwimmend angeordnet sind.
6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelglieder zweier benachbarter Schaltstellen Paare (3', 4' in Abb. 5 und 6) bilden, wobei zwischen den paarweise einander zugeordneten Riegelgliedern je ein in. der Schaltwelle (2) geführter Stift oder Keil (15) als axial verschiebliches Element (5) vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 215 470; französische Patentschriften Nr. 925 727, 1061817; französische Zusatzpatentschrift Nr. 56 573.