DE1060718B

DE1060718B - Gleichlauf- und Gangschaltkupplung fuer ein stufenweise schaltbares Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE1060718B
Application number: DED27750A
Authority: DE
Inventors: Werner Altmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1958-03-28
Filing date: 1958-03-28
Publication date: 1959-07-02

Description

Gleichlauf- und Gangschaltkupplung für ein stufenweise schaltbares Wechselgetriebe Die Erfindung betrifft eine Gleichlauf- und Gangschaltkupplung für ein stufenweise schaltbares Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem die losen Zahnräder von ständig im Eingriff befindlichen Zahnradpaaren durch einen axial verschiebbaren Nabenteil mit der Welle kuppelbar sind, nach Patentanmeldung D24701 II/63 c.
Bei der Anordnung nach der Hauptpatentanmeldung ist dieser Nabenteil mit der Welle über sternartig angeordnete Zapfen mit achsparallelen und geneigten Anlageflächen verbunden und durch diese in Abhängigkeit vom Drehmoment axial verschiebbar, wobei am Zahnrad ein in sich geschlossener und axial aus einer Sperrstellung gegen Federwirkung in eine den Eingriff freigebende Stellung bewegbarer Gleichlaufring angeordnet ist, der mit einer konischen Reibfläche versehen ist und an seiner dem Zahnrad zugewandten Stirnseite axial wirkende geneigte Sperrflächen aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das in der Kupplung nach der Hauptpatentanmeldung beim Wechsel der Kraftflußrichtung auftretende Schlaggeräusch zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gleichlaufring eine weitere Kegelfläche hat, an die eine Kegelfläche eines Gegenringes anlegbar ist, der mit sternartig angeordneten Nocken mit achsparallelen und geneigten Anlageflächen in die Lücken zwischen entsprechenden Nocken der Welle eingreift und der gegenüber dem Nabenteil durch Federwirkung in Umfangsrichtung verdrehbar ist, wobei sich die radialen Zapfen am Nabenteil und die Nocken am Gegenring in entgegengesetzten Drehrichtungen an die Zapfen bzw. an die Nocken der Welle anlegen.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Tangentialspiel in der Verbindung zwischen dem Nabenteil und der Welle beseitigt wird. Dadurch kann beim Wechsel der Kraftflußrichtung keine Bewegung zum Wechsel der Anlageflächen und kein Geräusch auftreten. Außerdem wird beim Durchgang durch das Drehmoment Null der eingeschaltete Gang von der axial auf den Gleichlaufring wirkenden Feder nicht mehr herausgedrückt.
Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung ist der Gegenring radial innerhalb der Kegelfläche des Gleichlaufringes angeordnet. Er greift mit mehreren Vorsprüngen in Ausschnitte des Nabenteiles ein, wobei diese Vorsprünge unter der Vorspannung von Federn stehen, die im Nabenteil angeordnet sind.
Besonders zweckmäßig kann die Erfindung bei Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben bei sogenannten Wechselkupplungen zum wechselseitigen Ankuppeln zweier Zahnräder an ihre Welle angewendet werden. In diesem Fall sind zwei beiderseits des Nabenteiles angeordnete Gegenringe durch Stifte od. dgl. miteinander verbunden, die die Ausschnitte im Nabenteil durchsetzen.
Die für den Nabenteil und die Gegenringe auf der Welle vorgesehenen Nockenreihen sind derart angeordnet, daß jeweils zwei Nocken und ein Zapfen auf der Welle in einer achsparallelen Reihe nebeneinanderliegen. Dabei ist der axiale Abstand zwischen den Zapfen und den Nocken auf der Welle größer als der zwischen den Zapfen des Nabenteiles und den Nocken der Gegenringe. Die Federn sind in von den Endflächen der Ausschnitte ausgehenden, tangential verlaufenden Bohrungen des Nabenteiles angeordnet.
Einzelheiten der Erfindung zeigen die Ausführungsbeispiele der Zeichnung, ohne daß dem Text oder der Darstellung ein einschränkender Sinn beizulegen ist. Es zeigt Fig. 1 die Gleichlauf- und Gangschaltkupplung im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, Fig.3 die Anordnung der Nocken und Zapfen zwischen der Welle und dem Nabenteil bzw. den Gegenringen abgewickelt im Schnitt und Fig.4 eine andere Ausführungsform des Nabenteiles im Schnitt. Nach Fig. 1 bis 3 sind auf einer Welle 10 zwei Zahnräder 11 und 12 lose gelagert. Sie stehen mit nicht dargestellten Zahnrädern auf einer Vorgelegewelle in ständigem Eingriff. Zwischen beiden Zahnrädern 11 und 12 befindet sich ein axial verschiebbarer Nabenteil 13, der mit einer Ringnut 14 zum Eingriff eines Schaltorgans, z. B. einer Schaltgabel, versehen ist. Der Nabenteil 13 weist einen mittleren Ringteil 15 auf, der am inneren Umfang Zapfen 16 bildet zum Eingriff in die sternartig angeordneten Zapfen 17 auf der Welle 10 (Fig. 2 und 3). Die Zapfen 16 und 17 sind entsprechend der Anordnung bei der Kupplung nach der Hauptpatentanmeldung mit achsparallelen Flächen 18 für die neutralen und geneigten Flächen 19 für die Eingriffsstellung versehen.
Der Gesamtaufbau der Kupplung ist symmetrisch, und an jedem Zahnrad 11 und 12 befindet sich ein Gleichlaufring 20. Dieser ist entsprechend der Ausbildung bei der Kupplung nach der Hauptpatentanmeldung als in sich geschlossener Ring mit einer kegelstumpfförmigen Eingriffsfläche 21 ausgebildet. Er ist gegenüber dem Zahnrad il bzw. 12 über gleichmäßig am Umfang seiner Stirnseite angeordnete sinusförmige Sperrflächen 22 abgestützt und wird durch mehrere Federn 23 ständig in Richtung auf den Nabenteil 13 gedrückt. Ein Sprengring 24 od. dgl. begrenzt den axialen Hub des Gleichlaufringes 20 auf einen Wert, welcher kleiner ist als der Hub der sinusförmigen Sperrflächen 22. Die Begrenzung kann auch in anderer Weise, z. B. durch die Zapfen selbst, erzielt werden. Am Nabenteil 13 ist eine Kegelstumpffläche 25 zum Zusammenwirken mit der Kegelfläche 21 des Gleichlaufringes 20 vorgesehen. Die Wirkungsweise des Gleichlaufringes und der sinusförmigen Sperrflächen 22 entspricht derjenigen bei der Kupplung nach der Hauptpatentanmeldung.
Im Ringteil 15 des Nabenteiles sind mehrere, z. B. drei, Ausschnitte 26 vorgesehen. Beiderseits des Ringteiles 15 ist je ein Gegenring 27 vorgesehen. Beide Gegenringe 27 sind gleich und spiegelbildlich zueinander angeordnet. Sie sind in sich geschlossen und durch Stifte 28 od. dgl. starr miteinander verbunden. Die Stifte 28 durchsetzen, wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, die Ausschnitte 26. Sie stehen dabei unter der Spannung von Federn 29, die in Bohrungen 30 des Ringteiles 15 einstellbar angeordnet sind. Infolge dieser Federwirkung haben die Gegenringe das Bestreben, sich gegenüber dem Ringteil 15 zu drehen.
Die Gegenringe 27 liegen radial innerhalb der Kegelflächen 21 und 25. Sie sind selbst außen mit Kegelflächen 31 versehen, die mit Kegelflächen 32 am Gleichlaufring 20 zusammenwirken. Beide Gegenringe 27 haben durch entsprechende Bemessung der Stifte 28 gegenüber dem Ringteil 15 ein geringes axiales Spiel.
Die Gegenringe 27 greifen nach Fig. 3 durch Nokken 33 hindurch in die Lücken zwischen den sternartigen Nocken 34 der Welle 10 ein. An den Nocken 33 und 34 sind ebenfalls achsparallele Flächen 36 und geneigte Flächen 35 für die neutrale und die Eingriffsstellung vorgesehen.
An der Welle 10 sind also drei achsnormale Reihen von Nocken bzw. Zapfen vorgesehen. Diese sind so angeordnet, daß je zwei Nocken 34 und 34' sowie ein Zapfen 17 achsparallel nebeneinanderliegen. Alle Nocken und Zapfen an der Welle 10 sind gleich ausgebildet. Es können auch wie bei der Anordnung nach der Hauptpatentanmeldung zwei Neigungsflächen an den Zapfen vorgesehen sein. Der axiale Abstand der Nocken von den Zapfen auf der Welle ist größer als der Abstand der äußeren Nocken 33 der Gegenringe von der mittleren Zapfenreihe 16 am Nabenteil 13.
In der in Fig. 3 mit voll ausgezogenen Linien dargestellten neutralen Stellung liegen die Nocken 33 der Gegenringe 27 und Zapfen 16 des Nabenteiles 13 in achsparallelen Ebenen nebeneinander, nämlich in den Lücken der Nocken 34 und 34' sowie der Zapfen 17 an der Welle 10. Sie liegen dabei mit ihren achsparallelen Flächen 18 bzw. 36 aneinander an. In dieser Stellung sind die Federn 29 gespannt.
Wird der Nabenteil 13 zum Einschalten eines Ganges, z. B. nach links, in Richtung auf das Zahnrad 11 zu verschoben, dann tritt zunächst ebenso wie bei der Kupplung nach der Hauptpatentanmeldung über die Kegelflächen 21 und 25 der Gleichlaufring 20 in Funktion. Ist der Gleichlauf erzielt und tritt jetzt der Gleichlaufring 20 aus der Sperrstellung nach links in die Freigabestellung zurück, so treten die Nocken 33 und die Zapfen 16 nach links aus den Lücken zwischen den Wellennocken 34 und 34' bzw. den Zapfen 17 heraus. Die Zapfen 16 des Nabenteiles 13 legen sich in der strichpunktiert gezeichneten Stellung an die Wellennocken 17 an und erzeugen einen Axialschub aus dem Reib- bzw. Drehmoment.
Die Gegenringe 27 dagegen werden nun durch die Federn 29 gegenüber dem Nabenteil 13 verdreht, so daß sich die Nocken 33 gewissermaßen in der entgegengesetzten Drehrichtung mit ihren Schrägflächen 35 an die Nocken 34 anlegen, wie ebenfalls strichpunktiert in Fig. 3 dargestellt ist. Gleichzeitig werden außer den Kegelflächen 21 und 25 zwischen dem Gleichlaufring und dem Nabenteil 13 auch noch die Kegelflächen 31 und 30 am Gleichlaufring sowie am Gegenring kraftschlüssig aneinandergepreßt. Es besteht nunmehr kein Tangentialspiel in der Verbindung zwischen dem Nabenteil 13 und der Welle 10.
Wenn der Motor zieht, dann erfolgt die Kraftübertragung vom Zahnrad 10 über den Gleichlaufring 20 sowie über die Kegelflächen 21 und 25 auf den Nabenteil 13 und von dessen Zapfen 16 über die Schrägflächen 19 auf die Zapfen 17 an der Welle 10. Wird jetzt z. B. Gas weggenommen und das Fahrzeug schiebt den Motor in der gleichen Drehrichtung, dann erfolgt die Kraftübertragung über die Wellennocken 34 mit den Schrägflächen 35 auf die Nocken 33 des Gegenringes 27 und von dort aus über die Kegelflächen 31 und 32 auf den Gleichlaufring 20 und damit auf das Zahnrad 11. Es ist also beim Wechsel der Kraftflußrichtung keine Bewegung in der Verbindung zwischen der Welle 10 und dem Nabenteil 13 eingetreten, so daß auch kein Schlaggeräusch auftreten kann.
Nach Fig.4 sind im Nabenteil13 wiederum drei Ausschnitte 26 vorgesehen. Diese sind jedoch so groß ausgebildet, daß die stehenbleibenden Segmente 40, aus welchen die Zapfen 16 gebildet sind, gleich groß sind wie die Ausschnitte 26. Von beiden Endflächen 41 der Ausschnitte 26 führen tangentiale Bohrungen 37 nach außen. Sie dienen zur Aufnahme der Federn 29, die außen an Stiften 38 abgestützt sind. Zur Aufnahme dieser Stifte sind im Nabenteil Bohrungen 39 vorgesehen. Die Federn 29 drücken innen gegen die in den Gegenringen 27 festgelegten Stifte 28 oder sind in anderer Weise mit den Gegenringen verbunden. Dieser Nabenteil kann infolge der für beide Drehrichtungen vorgesehenen Bohrungen 37 auch für beide Drehrichtungen verwendet werden. Je drei der Bohrungen 37 sind also mit Federn 29 ausgerüstet, während die anderen drei Bohrungen leer sind. Die Federn 29 sind so auf die Federn 23 abgestimmt, daß auch beim Drehmoment Null der Gang nicht herausspringen kann. Hierzu müßten die Nocken 33 wieder auf den Schrägflächen 35 in die Lücken zwischen den Nocken 34 zurückgleiten, was durch die Federn 29 verhindert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung für ein stufenweise schaltbares Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem die losen Zahnräder von ständig im Eingriff befindlichen Zahnradpaaren durch einen axial verschiebbaren Nabenteil mit der Welle kuppelbar sind, wobei Neigungsflächen an radialen Zapfen des Nabenteiles und an radialen Zapfen der Welle den Nabenteil abhängig vom Drehmoment verschieben, und bei dem am Zahnrad ein mit dem Nabenteil in Reibungsschluß tretender, in sich geschlossener und axial aus einer Sperrstellung gegen Federwirkung in eine den Eingriff freigebende Stellung bewegbarer Gleichlaufring angeordnet ist, der mit einer konischen Reibfläche versehen ist und an seiner dem Zahnrad zugewendeten Stirnseite axial wirkende geneigte Sperrflächen aufweist, nach Patentanmeldung D 24701 II/63c, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufring (20) eine weitere Kegelfläche (32) hat, an die eine Kegelfläche (31) eines Gegenringes (27) anlegbar ist, der mit sternartig angeordneten Nocken (33 bzw. 33') mit achsparallelen und geneigten Anlageflächen (36 und 35) in die Lücken zwischen entsprechenden Nocken (34 bzw. 34') der Welle eingreift und der gegenüber dem Nabenteil (13) durch Federwirkung in der Umfangsrichtung verdrehbar ist, wobei sich die radialen Zapfen (16) am Nabenteil und die Nocken (33 bzw. 34') am Gegenring (27) in entgegengesetzten Drehrichtungen an die Zapfen (17) bzw. an die Nocken (34 bzw. 34') der Welle (10) anlegen.
2. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenring (27) radial innerhalb der Kegelfläche (21) des Gleichlaufringes (20) angeordnet ist.
3. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenring (27) mit mehreren Vorsprüngen in Ausschnitte (26) des Nabenteiles (13) eingreift und diese Vorsprünge unter der Vorspannung von im Nabenteil angeordneten Federn (29) stehen.
4. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (26) im Nabenteil (13) ein größeres Spiel haben, als es den beiden durch die tangentiale Nockenentfernung bedingten Endlagen der Vorsprünge gegenüber den Gegenringen (27) entspricht.
5. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei beiderseits des Nabenteiles angeordnete Gegenringe (27) durch Stifte (28) miteinander verbunden sind, die die Ausschnitte (26) durchsetzen.
6. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Nocken (34 und 34') und ein Zapfen (17) auf der Welle (10) in einer achsparallelen Reihe nebeneinanderliegen.
7. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen den Zapfen (17) und den Nocken (34 bzw. 34') der Welle (10) größer ist als der zwischen den Zapfen (16) des Nabenteiles (13) und den Nocken (33 bzw. 33') der Gegenringe (27). B. Gleichlauf- und Gangschaltkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (29) in von den Endflächen (41) der Ausschnitte (26) ausgehenden, tangential verlaufenden Bohrungen (37) des Nabenteiles (13) angeordnet sind.