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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbremsen einer
Gegenwellen in einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff der Anspruches
1.
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Stand der
Technik
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9 stellt
eine bereits bekannte Synchronisationsvorrichtung 10' dar, die zwischen
zwei Wellen mit zugeordneten Zahnrädern 50', 60' angeordnet ist. Die Vorrichtung
weist eine Schaltmuffe 12' für das Einlegen
und Auskuppeln von Gängen
auf, wobei die Schaltmuffe, wenn sie zu einem der beiden Zahnrädern hin
bewegt wird, einen starren Körper 20' mit sich führt, der
fest an Kegelelementen 30', 32' angebracht
ist, die auf ein benachbart dem betreffenden Zahnrad angeordnetes
Kegelelement 54' treffen. Wird
das eine Kegelelement 32' zu
dem Zahnrad 60' hin
bewegt, trifft es auf das Kegelelement 54', und dabei wird das Zahnrad durch
gegenseitige Wechselwirkung der Kegelelemente abgebremst und angehalten.
Die Bewegung der Schaltmuffe 12' und des starren Körpers 20 zum
Zahnrad 60' hin
wird gleichzeitig durch das Auftreffen der Kegelelemente behindert.
Wird auf die Schaltmuffe eine Kraft ausgeübt, die das Bremsmoment überwindet,
und wird sie dem Eingriff mit einem federvorgespannten Sperrelement 92' in einer Aussparung 24' in dem festen
Körper ausgesetzt,
bewegt sich die Schaltmuffe weiter, während der starre Körper stationär bleibt,
so dass die Kupplungszähne
der Schaltmuffe 12',
die sich im Eingriff mit den Kupplungszähnen des Trägers 40' befinden, in Eingriff mit den
Kupplungszähnen
des Zahnrades 60' gelangen.
Die Gestaltung einer Synchronisationsvorrichtung wird durch die
Federvorspannung komplizierter.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vereinfachte Gestaltung
einer Bremsvorrichtung in einem Getriebe vorzusehen, wobei das Getriebe
eine Welle aufweist, auf der zwei Zahnräder für unterschiedliche Gänge drehbar
gelagert sind, und eine Trägervorrichtung
zwischen den Zahnrädern
angeordnet ist, wobei die Trägervorrichtung
fest an der Welle zur gemeinsamen Drehung mit derselben angebracht
ist und eine Kupplungsmuffe aufweist, die in Richtung der Welle
für das
Einle gen und Auskuppeln von Gängen
bewegbar ist, und wobei erste und zweite Bremskegelelemente benachbart
ersten und zweiten Kegelelementen der jeweiligen Zahnräder angeordnet
sind. Die Bremsvorrichtung ist gekennzeichnet durch die Kupplungsmuffe,
die bewegbar angeordnet ist mit einer Aussparung entlang einem Sperrstift,
wobei der Sperrstift sich im Wesentlichen in Richtung der Welle
erstreckt und beide Enden relativ zu den Bremskegelelementen gelenkig
angeordnet sind. Die Tatsache, dass der Sperrstift gelenkig relativ
zu den Bremskegelelementen angeordnet ist, bedeutet, dass er in
eine schiefliegende Position gebracht werden kann. Diese schiefliegende
Positionierung bedeutet, dass er zum Zeitpunkt eines Schaltvorgangs
die Bewegung der Kupplungsmuffe sperrt, so dass die Kupplungsmuffe
eine Bremskraft über den
Sperrstift auf einen der Bremskegel überträgt.
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Es
ist besonders passend, die Bremsvorrichtung zwischen zwei Zahnrädern anzuordnen,
die sich gegenseitig in entgegengesetzte Richtungen drehen, so dass
diese dabei helfen, den Sperrstift in eine schiefe Stellung zu bringen.
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Bei
einer Ausführungsform
besitzt der mittlere Abschnitt des Sperrstiftes einen wulstförmigen Abschnitt,
der im schiefliegenden Zustand zu einem größeren Widerlager für die Kupplungsmuffe
führt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt
einen Querschnitt in einem Getriebe dar, das mit einer Vorrichtung
zum Abbremsen einer Gegenwelle gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet
ist.
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2 stellt
eine Teilansicht der Vorrichtung der 1 mit einem
an einer Kupplungsmuffe angebrachten Träger und einem relativ zu den
beiden Kegelelementen angeordneten Sperrstift dar.
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3 stellt
eine Teilansicht eines Zahnrades eines Wechselgetriebemechanismus
dar, das einem der Kegelelemente in 2 zugeordnet
ist.
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4 stellt
eine Gesamtansicht der beiden Kegelelemente mit drei Sperrstiften
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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5 stellt
eine Teilansicht mit einem relativ zu einem Kegelelement angeordneten
Sperrstift dar.
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6 stellt eine Teilansicht eines Schnittes der 2 dar,
die die Funktion der Erfindung beim Einlegen eines Ganges darstellt.
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7 stellt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem modifizierten Sperrstift dar.
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8 stellt
eine Teilansicht der Ausführungsform
der 7 in einem Schnitt entlang der Mittellinie des
Sperrstiftes dar.
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9 stellt
eine Synchronisationsvorrichtung in einem Getriebe gemäß dem Stand
der Technik dar.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Erfindung betrifft Getriebe in Kraftfahrzeugen, in denen der Motor über die
Kupplung und einer Eingangswelle mit einer Gegenwelle in dem Getriebe
verbunden ist. Zahnräder
sind fest an der Gegenwelle angebracht und befinden sich im Eingriff mit
Zahnrädern
der verschiedenen Gänge
bzw. Schaltstufen, wobei die letzteren Zahnräder zur Drehung um die Getriebewelle
angeordnet sind. Diese letzteren Zahnräder drehen sich so mit dem
Motor. Sogenannte Träger
sind relativ zu der Hauptwelle des Getriebes angeordnet, und die
Welle ist ferner mit einer oder mehreren Antriebswellen und weiter mit
einem oder mehreren Straßenrädern des
Kraftfahrzeuges verbunden. Die Träger sind fest um die Getriebewelle
angebracht und drehen sich mit dieser, wenn die Straßenräder sich
drehen. Beim Einlegen eines Ganges wird eines der Zahnräder, das
sich mit dem Motor dreht, mit einem entsprechenden Träger verbunden,
so dass der Motor auf diese Weise mit dem Straßenrad oder der Antriebswelle/Antriebswellen
der Straßenräder gekoppelt
wird. Durch den Schaltvorgang mit Hilfe des Kupplungspedals befreit der
Fahrer den Motor von den Zahnrädern
auf der Gegenwelle und durch Bewegen des Schalthebels verbindet
er einen Träger
mit dem Zahnrad des betreffenden Ganges. Das Zahnrad und der Träger des betreffenden
Ganges können
sich zu diesem Zeitpunkt unterschiedlich schnell drehen, und deshalb sind
Getriebe mit Synchronisationsvorrichtungen ausgestattet, die die
Drehgeschwindigkeiten des Zahnrades und des Trägers einander anpassen. Die vorliegende
Erfindung nimmt die Form einer vereinfachten Synchronisationsvorrichtung
an, die das Zahnrad und den Träger
relativ zu einander abbremsen.
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1 stellt
einen Querschnitt eines Getriebes dar, das mit einer Vorrichtung 10 zum
Abbremsen einer Gegenwelle gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist. Zwei Zahnräder 50, 60 für zwei unterschiedliche
Gänge sind
zur Drehung um die Getriebewelle 70 gelagert. Die beiden
Zahnräder 50, 60 sind über zwei
Gegenwellen-Zahnräder 11, 13 mit
einer Gegenwelle 15 in dem Getriebe verbunden, wobei die
Gegenwelle ferner mit dem Motor verbunden ist. Das eine Zahnrad 60 ist
Teil eines Kriechganges („crawl
gear") und befindet
sich in direktem Kontakt mit dem Gegenwellen-Zahnrad 13,
das auf der Gegenwelle angeordnet ist, während das andere Zahnrad 15 Teil
eines Rückwärtsganges
ist und über
ein weiteres Zahnrad (in dem Querschnitt nicht sichtbar) zur Änderung
der Drehrichtung mit dem Gegenwellenzahnrad 11, das auf
der Gegenwelle angeordnet ist, verbunden ist. Ein Träger 40 ist
auf der Getriebewelle 70 angeordnet, die mit Antriebswellen
der Straßenräder des
Kraftfahrzeuges verbunden ist. Eine Kupplungsmuffe 12 für das Einlegen
und Auskuppeln von Gängen
ist zwischen den Zahnräder 50, 60 des Kriechganges
und des Rückwärtsganges
angeordnet und ist auf herkömmliche
Weise mit einem Schalthebel (nicht dargestellt) in dem Kraftfahrzeug
verbunden. Die Kupplungsmuffe 12 ist entlang einem Sperrstift 20 bewegbar,
der zwischen zwei Bremskegelelementen 30 benachbart der
beiden Zahnräder 50, 60 angeordnet
ist. Das Einlegen des Rückwärtsganges führt dazu,
dass die Kupplungsmuffe 12, wie in dem Schaubild dargestellt
ist, entlang dem Sperrstift zu dem Zahnrad 50 des Rückwärtsganges
hin bewegt wird, so dass die Kupplungszähne (14 in 2)
auf der Kupplungsmuffe in Eingriff mit den Kupplungszähnen (52 in 3)
des Rückwärtsganges
gebracht werden. Das Zahnrad 50 des Rückwärtsganges mit den Kupplungszähnen 52 wird
auf diese Weise über die
Kupplungszähne
der Kupplungsmuffe 40 mit den Kupplungszähnen 42 (2),
die auf dem Träger
angeordnet sind, verbunden, so dass der Rückwärtsgang mit der Getriebewelle 70 verbunden
wird und der Motor dadurch über
den Rückwärtsgang
mit der Antriebswelle der Straßenräder verbunden
wird. Die Funktion wird im Anschluss in Verbindung mit der 6 deutlicher beschrieben.
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2 ist
eine Teilansicht der Kupplungsmuffe 12, des Sperrstiftes 20,
der Bremskegelelemente 30 und eines Teils des Trägers 40.
Die Kupplungsmuffe ist für
die axiale Bewegung relativ zu dem Träger angeordnet, wobei die Zähne 14 sich
im Eingriff mit den Zähnen 42 des
Trägers
befinden. Der Sperrstift 20 ist in einer zylindrischen
Aussparung 17 mit Innenseiten 16 in der Kupplungsmuffe
angeordnet. Der Sperrstift weist einen zylindrischen mittleren Abschnitt 22,
zylindrische Hauptabschnitte 26 und kugelförmig abgerundete
Endabschnitte 28 auf, die relativ zu den Bremskegelelementen 30 in
der Aussparung 34 angeordnet sind. Zwischen dem mittleren Abschnitt 22 und
den Hauptabschnitten 26 besitzt der Sperrstift kegelförmige Sperrflanken 24, die
sich von dem schmaleren mittleren Abschnitt zu den dickeren Endabschnitten
verbreitern. Die Aussparung 17 der Kupplungsmuffe ist an
seinen Öffnungen
durch kegelförmige
Kantenabschnitte 18 verbreitert. Der Durchmesser der Aussparung 17 ist
größer als
der Durchmesser des mittleren Abschnittes 22 des Sperrstiftes,
weswegen die kugelförmig
ausgebildeten Endabschnitte 18 eine Schieflage des Sperrstiftes
relativ zu der Getriebewelle gestatten. Der Durchmesser der Aussparung 17 ist
der gleiche wie der der Hauptabschnitte 26 des Sperrstiftes,
und dies führt dazu,
dass der schiefliegend positionierte Sperrstift in axialer Richtung
des Getriebes ausgerichtet wird, wenn die Kupplungsmuffe 12 entlang
des Sperrstiftes zu einem der beiden Zahnräder der Schaltstufe bewegt
wird. Der Träger 40 ist
fest an der Getriebewelle zur gemeinsamen Drehung derselben mittels
interner Keilverzahnungen 44 angebracht.
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3 stellt
einen Teil des Zahnrades 50 des Rückwärtsganges dar. Das Zahnrad
ist über
ein Kugellager 56 um die Getriebewelle gelagert und ist
mit Kupplungszähnen 52 und
einem Kegelelement 54 versehen, das beim Einlegen des Ganges
auf einen Kegel 32 des Bremskegelelements 30 trifft
und durch diesen abgebremst wird.
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4 stellt
die Bremskegelelemente 30 dar, die mit drei Sperrstiften 20 versehen
sind. Die Bremskegelelemente 30 weisen kreisförmige Kegel 32 auf, die
symmetrisch um die Getriebewelle angeordnet sind, wobei die kreisförmigen Kegel
in Kontakt mit den Kegelelementen 54 benachbart der Zahnräder der
Schaltstufen gelangen können
und daher die Gegenwelle abbremsen können. Drei Sperrstifte sind um
den Umfang des Kegelelements 30 in der Aussparung 34 gleichmäßig beabstandet
angeordnet.
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5 stellt
eine Anordnung eines Sperrstiftes in einem Bremskegelelement 30 dar.
Jeder Endabschnitt des Sperrstiftes besitzt eine kugelförmige Kugelgelenksform,
die in dem Kegelelement angeordnet ist, und die Seitenoberfläche des
letzteren, die der Getriebewelle zugewandt ist, besitzt die Form
eines ringförmigen
Kegels 32. Der Übergang
zwischen dem Hautabschnitt und einem Endabschnitt des Sperrstiftes
besitzt einen abgeschrägten
Kantenabschnitt 27, der an das Kegelelement 30 anstößt, wenn
der Sperrstift schiefliegend positioniert ist.
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Um
die Funktion der Vorrichtung darzustellen, stellt die 6 verschiedene Phasen A–F beim Schalten
von Gängen
dar. 6 stellt einen Schnitt entlang
der Mittellinie 6-6 in der 2 dar, die
Querschnittsansichten "in
Draufsicht" der 1 entsprechen. 6A stellt
den Sperrstift 20 und die Kupplungsmuffe 12 in
einem Leerlauf dar, in dem die Endabschnitte 28 des Sperrstiftes
gelenkig relativ zu den Bremske gelelementen 30 angeordnet
sind. Läuft der
Motor und ist die Kupplung nicht gedrückt, so drehen sich das Zahnrad
des Kriechganges und das Getrieberad des Rückwärtsganges (1)
gegenseitig in entgegengesetzte Richtungen. Die Bremskegelelemente 30 werden
anschließend
mit den jeweiligen Zahnrädern
geführt
und die Endabschnitte 28 des Sperrstiftes folgen den Kegelelementen
in den Zahnrädern 50, 60 in
tangentialer Richtung der 1, so dass
der Sperrstift schiefliegend (6B) relativ
zur Getriebewelle angeordnet ist, wobei die Welle durch die Mittellinie 72 angedeutet
ist. Die Innenseiten 16 der Aussparung 17 und
die Form des Sperrstiftes, wobei eine Sperrflanke 24 zwischen
einem mittleren Abschnitt 22 und einem Hauptabschnitt 26 angeordnet
ist, wirken derart zusammen, dass diese Schieflage begrenzt wird.
Die Kupplungsmuffe ist (6B) mit
Kantenabschnitten 18 an der Innenseite der Öffnungen
der Aussparung versehen, wobei die Kantenabschnitte währen der
schiefen Positionierung derart angeordnet sind, dass sie auf die
Sperrflanken 24 des Sperrstiftes treffen. Zu Beginn des
Schaltvorganges bewirkt der Fahrer, der den Schalthebel bewegt, dass
die Kupplungsmuffe entlang des Sperrstiftes zu dem betreffenden
Gang hin bewegt wird, wie dies durch einen Pfeil auf der Kupplungsmuffe
in 6C angedeutet ist. Der Hauptabschnitt 26 des
Sperrstiftes drückt
gegen einen der Bremskegelelemente 30. Das Bremskegelelement 30 bewegt
sich zu dem Zahnrad um einen Abstand d (in 6C dargestellt), so
dass das betreffende Zahnrad 50 (in 3) durch das
Kegelelement 30 abgebremst wird, welches an das Kegelelement 54 des
Zahnrades anstößt. Die Kupplungsmuffe
bewegt sich weiter entlang des Sperrstiftes, so dass die Innenseite 16 der
Aussparung (6D) auf den Hauptabschnitt des
Sperrstiftes trifft, was dazu führt,
dass das Zahnrad relativ zu der Kupplungsmuffe und daher ebenso
relativ zu dem Träger 40 (in
den 1–2)
abgebremst wird und zur Ruhe kommt. Die Innenseite 16 der Kupplungsmuffe
bewegt sich weiter einwärts
beim Anstoßen
gegen den Hauptabschnitt 26 des Sperrstiftes (6E),
und der Gang wird dadurch eingelegt, dass die Zähne 14 der Kupplungsmuffe
(siehe 1 bis 2) in Eingriff mit den Kupplungszähnen 52 des
Zahnrades (siehe 1 und 3) gebracht werden.
Die 6F stellt einen endgültigen Zustand (wie in 1)
dar, in dem die Kupplungsmuffe 12 vollständig den
Hauptabschnitt 26 des Sperrstiftes umgibt und der Rückwärtsgang
eingelegt ist.
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Die 7 und
die 8 stellen eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar.
Eine Kupplungsmuffe 12 ist um einen Sperrstift 20 zwischen
zwei Zahnrädern 50, 60 angeordnet.
Die Kupplungsmuffe ist in einem Träger 40 angeordnet,
der sich mit der Getriebewelle 70 dreht. Der Sperrstift
ist relativ zu dem Bremskegelelement 30 beider Zahnräder gelenkig
angeordnet. Bei dieser Ausführungsform
besitzt der mittlere Abschnitt 22 des Sperrstiftes einen
wulstförmigen
Abschnitt 23, so dass der mittlere Abschnitt von der Mitte
des Sperrstiftes zu den Hauptabschnitten verjüngt ausgebildet verläuft. Die 8 stellt
den Sperrstift in schiefliegender Position in einem Schnitt entsprechend
dem der 6 dar. In dieser Situation stößt der mittlere
Abschnitt an die Innenseiten der Aussparung an, und zwar an gegenüberliegenden Seiten
des wulstförmigen
Abschnittes 23, während gleichzeitig
die Sperrflanken gegen die Kantenabschnitte 18 der Aussparung
an den Öffnungen
der Aussparung anstoßen.
Der Hauptabschnitt des Sperrstiftes besitzt abgeschrägte Kanten 27,
die an die Bremskegelelemente 30 an den Öffnungen
der Aussparung 34 anstoßen.
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Vorrichtung
zum Abbremsen einer Seitenachse in einem Getriebe
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine vereinfachte
Form einer Bremsvorrichtung in einem Getriebe vorzusehen, bei der das
Getriebe eine Welle (70), um die zwei Zahnräder (50, 60)
für unterschiedliche
Gänge drehbar
gelagert sind, und eine zwischen den Zahnrädern angeordnete Trägervorrichtung
(40), wobei die Trägervorrichtung
an der Welle fest zur gemeinsamen Drehung mit dieser angebracht
ist, und eine Kupplungsmuffe (12) aufweist, die in Richtung
der Welle für
das Einlegen und Auskuppeln von Gängen bewegbar ist und ein erstes
und ein zweites Bremskegelelement (30) aufweist, die benachbart
einem ersten und einem zweiten Kegelelement (54) der jeweiligen
Zahnräder
angeordnet sind. Die Bremsvorrichtung ist gekennzeichnet durch die
Kupplungsmuffe, die zur Bewegung mit einer Aussparung entlang einem
Sperrstift (20) angeordnet ist, wobei der Sperrstift im
Wesentlichen in Richtung der Welle verläuft und seine Enden relativ
zu dem Bremskegelelementen gelenkig angeordnet sind.