DE1092315B

DE1092315B - Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung fuer Zahnraederwechselgetriebe

Info

Publication number: DE1092315B
Application number: DEZ6689A
Authority: DE
Inventors: Josef Schmaeh
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1958-06-04
Filing date: 1958-06-04
Publication date: 1960-11-03

Description

Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindung betrifft Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe zum Synchronisieren und Kuppeln lose auf ihrer Welle laufender Zanhräder, mit einer in den hohlen Wellen angeordneten, Schaltnocken aufweisenden Schaltwelle und durch diese radial verschiebbare, an einem Führungskörper federnd nachgiebig gehaltene Riegelglieder.
Bisher bekanntgewordene Schalteinrichtungen der genannten Art weisen eine gleichzeitig zur Vermittlung der Kraftübertragung dienende Schaltwelle und durch diese nacheinander zur Wirkung kommende Synchronisier- und Kupplungskörper auf. Die Synchronisierkörper führen sich hierbei in Ausnehmungen an der Schaltwelle und können durch die Wirkung von Federungseinrichtungen radial nach außen in entsprechende, an seitlichen Vorsprüngen der zu kuppelnden Zahnräder gebildete Ausnehmungen einrasten, während die an den Zahnrädern gehaltenen Kupplungskörper starr in entsprechende Ausnehmungen an der Schaltwelle eingreifen.
Derartig ausgebildete Schalteinrichtungen sind jedoch noch unvollkommen. Die Lagerung der Zahnräder ist dabei nur an ihrem Außendurchmesser und mit Hilfe seitlich an diesen gebildeter Ansätze und im Gehäuse vorhandener Lagerstege zwischen jedem der Zahnräder möglich. Außerdem werden sowohl für den Synchronisiervorgang als auch zum Kuppeln voneinander getrennt angeordnete Körper verwendet.
Es ist ferner eine Schalteinrichtung bekanntgeworden, bei welcher eine mit Nocken versehene Schaltwelle und durch diese radial in Ausnehmungen an den zu kuppelnden Zahnrädern schaltbare Kupplungskörper vorhanden sind. Letztere stehen unter der Wirkung von Federungseinrichtungen, welche sich an zwischen den zu kuppelnden Zahnrädern vorhandenen Ringteilen abstützen.
Eine solche Schalteinrichtung eignet sich infolge der Form der Kupplungsglieder und der zugehörigen Ausnehmungen nicht zum Synchronisieren der zu kuppelnden Zahnräder mit ihren Wellen und ergibt durch die zwischen den Zahnrädern angeordneten Ringe eine große Baulänge des gesamten Getriebes.
Mit der vorliegenden Erfindung wird bezweckt, die den bekannten Einrichtungen anhaftenden Mängel zu beseitigen, und zwar wird dies dadurch erreicht, daß die auf den Umfang der Welle verteilt angeordneten Führungskörper mehrere auf einem gemeinsamen Teilkreis befestigte Verriegelungsglieder aufweisen und mindestens eines der Verriegelungsglieder radial federnd nach außen in einen größeren Teilkreis als die übrigen Verriegelungsglieder beweglich ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Führungskörper einen segmentförmig ausgebildeten Teil aufweisen, an dessen Mantelfläche halbkreisförmige Ausnehmungen zur Aufnahme der Verriegelungsglieder gebildet sind und ein in Umfangsrichtung des segmentförmigen Teils verlaufender, mit Bohrungen zum radialen Lagern der Verriegelungsglieder versehener Steg am Führungskörper vorgesehen ist.
Durch eine solche Ausbildung der Schalteinrichtung wird erreicht, mit ein und denselben Gliedern sowohl das Synchronisieren als auch das Kuppeln der Zahnräder mit ihren Wellen vorzunehmen, wodurch eine wesentliche Einsparung an Bauteilen und eine einfachere Ausbildung der Schalteinrichtung erzielt wird. Erfindungsgemäß beansprucht die Schalteinrichtung nicht mehr Raum als die Breite des zugehörigen Zahnrades, wodurch die Zahnräder eines Wechselgetriebes unmittelbar nebeneinander auf ihrer Welle angeordnet werden können, so daß sich eine wesentliche Verkürzung der gesamten Getriebebaulänge erzielen läßt.
Es ist auch denkbar, alle Verriegelungsglieder nachgiebig an ihrem Trägerteil zu lagern.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Schaltvorrichtung mit einem Teil eines Zahnräderwechselgetriebes im Längsschnitt, wobei die Schaltvorrichtung in ausgerückter Stellung dargestellt ist; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig.3 zeigt einen Teil der Schaltvorrichtung in Stirnansicht; Fig. 4 zeigt das Teil nach Fig. 3 in Draufsicht; Fig.5 zeigt die Schaltvorrichtung in einer gegenüber Fig. 1 veränderten Schaltstellung; Fig.6 zeigt die Schaltvorrichtung in ihrer vollen Arbeitsstellung.
Fig. 1 und 2 lassen beispielsweise einen Teil eines Zahnräderwechselgetriebes erkennen, bei welchem die Zahnräderpaare für die einzelnen Gangstufen ständig miteinander im Eingriff sind und das lose laufend auf seiner Welle vorgesehene Zahnrad mit dieser gekuppelt werden soll. Ein solches Zahnräderpaar ist hierbei mit 2 bzw. 3 bezeichnet, wobei das Zahnrad 3 <las Losrad darstellt. Dieses Zahnrad erhält seine Lagerung mittels zwei auf einer Welle 4 aufgesetzter Lagerringe 6 bzw. 7, die in Eindrehungen 8 bzw. 9 an der Nabe 10 des Zahnrades 3 eingesetzt sind. Gegen axiale Verschiebung ist das Zahnrad 3 bzw. dessen Lagerringe 6 bzw. 7 durch Sprengringe 12 bzw. 13 gesichert. Die Bohrung des Zahnrades 3 weist verzahnungsähnliche halbkreisförmige Ausnehmungen 15 auf und ist mit einem Einstich 16 versehen, der um einen Betrag tiefer ausgearbeitet ist als der Fußkreis 18 der Ausnehmungen 15. Vorteilhaft ist zwischen dem Außendurchmesser der Welle 4 und dem Kopfkreis 19 der Zähne 20 etwas Spiel vorgesehen, und an den Zahnköpfen sind Abrundungen 21 gebildet. Die Welle 4 ist hohl ausgeführt und nimmt eine axial verschiebbare Schaltwelle25 auf, die mit Schaltnocken 25a versehen ist, und deren besondere Ausbildung im weiteren noch genauer beschrieben ist. In einer radial verlaufenden Bohrung 29 der Welle 4 ist ein Führungskörper 30 mittels seines Zapfens 31 radial beweglich eingesetzt. In einem erweiterten Teil 28 der Bohrung 29 ist ein segmentförmig ausgebildeter Teil 30 des Führungskörpers 30, 31 eingesetzt, dessen Umfangsfläche der Krümmung des Kopfkreises 19 der Ausnehmungen 16 des Zahnrades 4 entsprechend ausgebildet ist und hier beispielsweise drei Ausnehmungen 32, 33 und 34 zur Aufnahme von Verriegelungsgliedern 36, 37 und 38 aufweist, welche walzenförmig ausgebildet sind. Der Führungskörper ist mittels seiner Stirnflächen 35 und der entsprechenden Gegenflächen am erweiterten Teil 28 der Bohrung 29 geführt und gegen Drehen - um seine Längsachse gesichert. Am segmentförmigen Teil 30 des Führungskörpers 30, 31 ist ein dem Einstich 16 am Zahnrad 3 entsprechender Steg 40 gebildet, der in diesen einzugreifen vermag, wie später noch näher erläutert ist. Für die Aufnahme der Verriegelungsglieder 36, 37 und 38 hat der Steg 40 dem Durchmesser derselben und der halbkreisförmigen Ausnehmungen 15 entsprechend Bohrungen 41, 42 bzw. 43. Beispielsweise ist die mittlere Bohrung42 als Langloch ausgebildet, dessen Erweiterung radial nach außen verläuft. Eine durch die Ausnehmung 15 für das mittlere Verriegelungsglied 37 verlaufende radiale Sackbohrung 44 dient zur Aufnahme einer Druckfeder 45, welche das Verriegelungsglied 37 vermittels ihrer Vorspannung am oberen Teil des Langloches in Anlage hält. Durch den am Führungskörper 30, 31 gebildeten Steg 40 werden die Verriegelungsglieder 36, 37, 38 am Führungskörper 30, 31 gehalten und ein durch die Zentrifugalkraft hervorgerufenes unbeabsichtigtes Schalten vermieden.
Mittels der unter Vorspannung eingesetzten Druckfedern 23, 24, die sich in der Bohrung der Lagerringe 6 bzw. 7 und in Vorsprüngen 26 bzw. 27 des Führungskörpers 30, 31 abstützen, wird letzterer in ungeschaltetem Zustand in seiner Ruhelage gehalten.
Wie bereits beschrieben, wird das mittlere Verriegelungsglied 37 durch die Wirkung der Druckfeder 45 an den äußeren Radius des Langloches gedrückt und liegt in ungeschaltetem Zustand auf einem größeren Teilkreis als die übrigen Verriegelungsglieder. Die Teilung der die Verriegelungsglieder aufnehmenden Ausnehmungen entspricht dabei der Teilung der Ausnehmungen 15 am Zahnrad 3. Die Ausbildung des Schaltnockens 25a ist in bekannter Weise so vorgesehen, daß dessen Schaltfläche aus zwei Abschnitten unterschiedlicher Neigung besteht, wobei der Teil 47 der Schaltfläche mit nur geringem Ansteigen der Neigung verläuft, während der Teil 48 stärker ansteigend ausgeführt ist.
Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung ist wie nachfolgend beschrieben: Soll das Zahnrad 3 mit seiner Welle 4 gekuppelt werden, so wird die Schaltwelle 25 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung nach links verschoben. Durch den schwach konischen Teil der Schaltwelle 25 werden die Führungskörper30 bei Einleitung der Schaltbewegung allmählich radial nach außen bewegt. Die auf einem größeren Teilkreis liegenden gefederten Verriegelungsglieder 37 kommen dabei in Eingriff mit den Ausnehmungen 15 am Zahnrad 3, werden jedoch durch die abgerundeten Zahnköpfe 21 gegen die Wirkung der Feder 45 zurückgedrückt, wie Fig. 5 erkennen läßt. Die gefederten Verriegelungsglieder üben hierbei die Funktion des Synchronisierens zwischen Zahnrad und Welle aus, wobei die nicht gefederten Verriegelungsglieder 36, 38 noch außer Eingriff sind. Wird die Schaltwelle 25 weiter nach links verschoben, so gleitet der Zapfen 31 an dem nunmehr steiler ansteigenden Teil 48 der Schaltfläche des Schaltnockens 25a, wobei jetzt auch die ungefederten Verriegelungsglieder 36, 38 in die Ausnehmungen 15 eingreifen und damit das Zahnrad 3 mit seiner Welle zusammenkuppeln, wie in Fig.6 gezeigt ist. Durch den Übergang vom flach verlaufenden Teil 47 auf den steiler ansteigenden Teil 48 der Schaltfläche ergibt sich für den Bedienungsmann ein Druckpunkt, der ihm das Gefühl für das endgültige Durchschalten vermittelt.
Nachdem die Feder 45 zusammengedrückt ist, liegt das Verriegelungsglied 37 auf dem gleichen Teilkreis wie die übrigen Verriegelungsglieder und wirkt nunmehr ebenfalls als Kupplungsglied. Der Steg 40 greift dabei in den Einstich 16 am Zahnrad 3 ein und verhindert ein Verkanten der Führungskörper 30, 31.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe zum Synchronisieren und Kuppeln lose auf ihrer Welle laufender Zahnräder, mit einer in den hohlen Wellen angeordneten, Schaltnocken aufweisenden Schaltwelle und durch diese radial verschiebbare, an einem Führungskörper federnd nachgiebig gehaltene Riegelglieder, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Umfang der Welle (4) verteilt angeordneten Führungskörper (30, 31) mehrere auf einem gemeinsamen Teilkreis befestigte Verriegelungsglieder (36, 37 und 38) aufweisen und mindestens eines der Verriegelungsglieder (37) radial federnd nach außen in einen größeren Teilkreis als die übrigen Verriegelungsglieder (36 und 38) beweglich ist.
2. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung, bei der in Ausn.ehmungen der hohlen Welle mittels eines an der Schaltwelle in dauernder Anlage gehaltenen Teils geführte Führungskörper vorgesehen sind nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper einen segmentförmig ausgebildeten Teil (30) aufweisen, an dessen Mantelfläche halbkreisförmige Ausnehmungen (32, 33 und 34) zur Aufnahme der Verriegelungsglieder (36, 37 und 38) - gebildet sind, und ein in Umfangsrichtung des segmentförmigen Teils (30) verlaufender, mit Bohrungen zum radialen Lagern der Verriegelungsglieder (36, 37 und 38) versehener Steg (40) am Führungskörper (30, 31) vorgesehen ist.
3. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am segmentförmigen Teil (30) bzw. im Steg (40) vorgesehenen Ausnehmungen (32, 33 und 34) bzw. Bohrungen (41, 42 und 43) auf einem gemeinsamen Teilkreis liegen und eine der am Zahnrad (4) vorgesehenen Ausnehmungen (15) entsprechende Teilung aufweisen.
4. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der radial beweglichen Verriegelungsglieder (37) dienenden Bohrungen (42) als sich in radialer Richtung erstreckende Langlöcher ausgebildet sind, deren radial innenliegende Begrenzung von den Ausnehmungen (33) gebildet werden und deren radial außenliegende Begrenzung den Verstellweg der Verriegelungsglieder (37) auf einem größeren als dem gemeinsamen Teilkreis begrenzen.
5. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmungen (33) radial gerichtete Sacklöcher (44) münden, die in an sich bekannter Weise unter Vorspannung stehende, auf die radial beweglichen Verriegelungskörper (37) einwirkende Druckfedern (45) aufnehmen.
6. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Ausnehmungen (15) aufweisenden Nabenbohrung des Zahnrades (4) eine in Umfangsrichtung verlaufende, den Abmessungen des Steges (40) am Führungskörper (30, 31) entsprechende Nut (16) vorgesehen ist.
7. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ausnehmungen (15) gebildeten Zähne (20) am Zahnrad (4) mit einer Abrundung (21) versehen sind. B. Gangschalt- und Synchronisiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungskörper (36, 37, 38) walzenförmig ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 832 218, 978 839; USA.-Patentschriften Nr. 1596 192, 1947 033.