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Sperrvorrichtung für Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sperrvorrichtung für Schaltgetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit auf einer Getriebewelle axial verschiebbaren, in einer Umfangsnut
der Getriebewelle durch an den Schalträdern radial beweglich angebrachte Sperriegelscheiben
in axialer Richtung verriegelbaren Schalträdern.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, für die Zahn- oder Schalträder eines
Schaltgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeugschaltgetriebes, eine betriebssichere
Verriegelung zu schaffen, welche insbesondere für das Rückwärtsgangschaltrad Anwendung
finden kann, ferner die Dimensionen des Getriebes nicht vergrößert, ständig betriebsbereit
ist und die rotierende Masse beim Schaltrad nicht oder nur unwesentlich erhöht.
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Es ist bereits eine Verriegelung für die Schalträder von Kraftfahrzeugwechselgetrieben
gegen axiales Verschieben auf einer Getriebewelle mittels Sperrkörpern bekannt,
die als Sperrkugeln ausgebildet sind. Die Schaltmuffe, in die eine Schaltgabel zum
Verschieben der als Block ausgebildeten Schalträder eingreift, ist hierbei auf einer
nabenförmigen Verlängerung des Schalträderblockes zwischen Bunden der Verlängerung
begrenzt axial verschiebbar. Die Sperrkugeln sind in Radialbohrungen dieser Verlängerung
gelagert und im Durchmesser größer als die Wandstärke der Verlängerung ausgeführt.
In nicht verriegelter Stellung des Schalträderblocks sind diese Sperrkörper im Eingriff
mit einer inneren Umfangsnut der Schaltmuffe. Die Getriebewelle weist für die Verriegelungsstcllung
Vertiefungen auf, in welche bei dieser Stellung die Sperrkörper durch den glatten
Bohrungsteil der Schaltmuffe gedrückt werden. Je nach der Lage der Schaltmuffe ist
entweder das Schaltrad mit der Getriebewelle oder das Schaltrad mit der Schaltmuffe
in axialer Richtung verbunden. In der Verriegelungsstellung ist hierdurch erreicht,
daß bei eingerückten Schalträdern der Axialschub der schrägverzahnten Räder über
die Sperrkörper auf die Getriebewelle übertragen wird, wodurch die übrigen Getriebeteile
entlastet werden. Bei dieser bekannten Verriegelungseinrichtung entstehen, abhängig
von den Axialschubkräften, an den Sperrkugeln radial zur Welle gerichtete Kräfte,
welche die Schaltmuffe auszuweiten versuchen. Infolge der annähernd punktförmigen
Berührung entstehende hohe Flächenpressungen erfordern eine sehr starke Bauweise
und können zu schnellem Verschleiß führen. Auch besteht die Gefahr, daß die Schaltmuffe
durch die Radialkräfte gesprengt wird.
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Weiterhin ist eine Verriegelungsvorrichtung für axial verschiebbare,
umlaufende Schaltglieder in Kraftfahrzeugwechselgetrieben bekannt, bei welcher zwei
besondere Kupplungsnasen aufweisende Fliehgewichte an der Stirnseite eines Schaltrades
schwingbar angeordnet sind. Die bekannte Vorrichtung arbeitet derart, daß bei niedrigen
Drehzahlen bzw. der Drehzahl Null die Kupplungsnasen entlastet werden, so daß durch
einen axialen Druck am Schaltrad und infolge der Abschrägung der Nut in der Getriebewelle
und der Kupplungsnase selbst letztere aus den Nuten der Wellen herausgehoben werden,
so daß jetzt die eigentliche Schaltbewegung ausgeführt werden kann. Bei höheren
Drehzahlen jedoch drücken die Fliehgewichte die Kupplungsnasen in eine Ringnut der
Getriebewelle, so daß das Schaltrad in axialer Richtung verriegelt bleibt. Die bekannte
Vorrichtung ist jedoch sehr drehzahlabhängig, also nicht ständig betriebsbereit
wie die Sperrvorrichtung nach der Erfindung. Es ist unerwünscht und technisch nur
schwer ausführbar, vor einer Schaltbewegung eine Null-Drehzahl des zu schaltenden
Rades abzuwarten. Insbesondere der in axialer Richtung zur Verfügung stehende Raum
ist bei Getrieben sehr beschränkt; bei der bekannten Anordnung geht ein Teil dieses
Raumes in nachteiliger Weise verloren, da die Fliehgewichte und ihre Befestigungsbolzen
nicht unerheblich über die Stirnseite des Schaltrades hervorstehen. Im vorliegenden
Falle können die Fliehgewichte auch nicht übermäßig dünn, d. h. scheibenartig, ausgebildet
werden, da sie sonst ungenau arbeiten würden. Durch die bekannten Fliehgewichte,
welche den größten Durchmesser des Schaltrades sogar übersteigen, wird der Anteil
der rotierenden Massen am Schaltrad erhöht.
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Durch die Erfindung sind die Nachteile der bekannten Einrichtungen
vermieden.
Die Erfindung besteht darin, daß die im Schaltrad bzw.
in Schalträdern angeordnete Sperriegelscheibe unter ständiger Einwirkung von elastischen
Mitteln, wie Federn, steht, die die Sperriegelscheibe in der Sperrstellung bzw.
Schaltstellung halten und beim Einleiten einer Schaltbewegung überwunden werden,
und daß die Sperriegelscheibe um eine zur Getriebewelle parallele Achse schwenkbar
ist.
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Da die eigentlichen Verriegelungsmittel im Schaltrad selbst angeordnet
sind und keinen zusätzlichen Platz beanspruchen, kann das Schaltgetriebe mit kleinen
Abmessungen gebaut werden. Die Größe der rotierenden Massen am Schaltrad wird nicht
oder nicht wesentlich erhöht, da letzteres teilweise hohl ist. Ferner ist die Sperrvorrichtung
nach der Erfindung ständig betriebsbereit, da eine axiale Bewegung des Schaltrades
nicht an eine bestimmte Drehzahl gebunden ist wie bei einer der bekannten Sperrvorrichtungen.
Dies ist insbesondere bei Getrieben mit auf der Getriebewelle lose umlaufenden Schalträdern
unerläßlich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die in einer radialen
Ausdehnung des Schaltrades angeordnete Sperriegelscheibe in dieser mittels eines
Ringspannelementes axial gehalten. Hierdurch ist es möglich, den im hohlen Teil
des Schaltrades begrenzt zur Verfügung stehenden Raum für die in beiden Richtungen
notwendige axiale Festlegung der Sperriegelscheibe auszunutzen. Ferner kann die
Sperriegelscheibe mit einer eine Schrägfläche oder Kante aufweisenden Durchbrechung
versehen sein, in die ein ebenfalls im Schaltrad geführtes, durch die Schaltgabel
im wesentlichen axial bewegliches, in eine konische Fläche auslaufendes Stellglied
einführbar ist. Dadurch wird es möglich, ein einziges Stellglied für die Sperriegelscheibe
zu verwenden. Diese Ausbildung ist ebenfalls raumsparend. Die konische Ausbildung
der aneinander gleitenden Schrägflächen gestattet bei kleinen Schaltbewegungen eine
exakte Verriegelung bzw. Entriegelung. Die Sperriegelscheibe wird durch elastische
Glieder, welche in ihre Ausnehmungen eingeführt sein können, nach der Entriegelung
automatisch in die Verriegelungsstellung hineingedrückt und dort sicher gehalten.
Die Sperrriegelscheibe ist ferner auf der Federseite mit die Fliehkraft herabsetzenden
Durchbrechungen versehen. Schließlich kann die Sperrvorrichtung derart ausgeführt
sein, daß in der Sperrstellung die Sperriegelscheibe nur mit einem annähernd konzentrisch
zur Getriebewelle bzw. zu deren Umfangsnut angeordneten Randteil in die Umfangsnut
der Getriebewelle eingreift.
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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, die
ein schematisches Ausführungsbeispiel darstellt. Es zeigt Abb. 1 die Seitenansicht,
teilweise geschnitten, Abb. 2 die Stirnansicht mit der Sperriegelscheibe in Verriegelungsstellung
ohne Darstellung des Ringspannelements, Abb. 3 eine zu Abb. 2 analoge Darstellung,
nur im Entriegelungszustand, und Abb. 4 einen zum Schnitt nach Abb. 1 senkrechten
Teilschnitt.
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Auf einer Getriebewelle 2 ist ein Schalträderblock
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gelagert, welcher mit Hilfe einer Schaltgabel 3 über eine Schaltmuffe
4 axial verstellbar ist. Die Schaltmuffe 4 ist auf einer nabenförnÜgen
Verlängerung des Schalträderblockes 1 gelagert und auf dieser begrenzt in
axialer Richtung mittels der Schaltgabel 3 verschiebbar. Die Verstellung des Schalträderblockes
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erfolgt in Pfeilrichtung 1 über ein als Bolzen od. dgl. ausgeführtes Stellglied
8, welches an dem der Schaltgabel 3 abgewandten Ende eine Stufe 15 aufweist, die
in eine Kegelfläche 14 ausläuft. Das Stellglied 8 ist in einer zur
Getriebewelle 2 parallelen axialen Bohrung 16 im Schalträderblock
1 geführt. Die Schaltmuffe 4 ist in bekannter Weise durch ein Ringspannelement
5 auf der nabenförmigen Verlängerung gegen axiales Verschieben vom Schalträderblock
1 hinweg gesichert. Ein vorzugsweise als Scheibe ausgebildeter Sperriegel
6 ist an seinem äußeren Umfang mit einer Durchbrechung 19 versehen. Ein Ende der
Sperriegelscheibe 6 ist durchbruchseitig mit einer schrägen oder konischen Fläche
18 versehen, welche mit der entsprechenden Schrägfläche 14 des Stellgliedes
8 in Wechselwirkung steht. Die Sperriegelscheibe 6 ist um einen am
Schalträderblock 1 fest angeordneten Bolzen 9 od. dgl. senkrecht zur Getriebewelle
2 schwenkbar. Ferner ist die von einem Ringspannelement 10
axial im Schalträderblock
1 gehaltene Sperriegelscheibe 6 mit einer Aussparung für eine Feder 7 und
mit weiteren Durchbrechungen 12 versehen, welche die Fliehkraft herabsetzen
und dadurch ein sicheres Halten des in einer Umfangsnut 11 der Getriebewelle
2 eingreifenden Randteils 13 der Sperriegelscheibe 6 unterstützen.
Die Umfangsnut 11 bildet eine scharfkantige Schulter 20. Entsprechende
Gegenflächen zur Umfangsnut 11 sind an der Sperriegelscheibe 6 vorgesehen.
Die Sperriegelscheibe 6 ist in einer radialen Ausdrehung 17 des Schalträderblockes
1 derart geführt, daß sie im wesentlichen kein axiales Spiel zum Schalträderblock
1 aufweist.
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Die Sperrvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Durch Verstellung der
Schaltgabel 3 in axialer Richtung entsprechend der Pfeilrichtung I durch den Fahrer
wird über die Schaltmuffe 4 ein Druck auf das Stellglied 8 ausgeübt.
Dieser Druck verschiebt das Stellglied 8 mit seiner konischen Endfläche
14
um ein bestimmtes Maß, wobei durch die Wechselwirkung dieser Schrägfläche
14 mit der ihr gegenüberliegenden Schrägfläche 18 der Sperriegelscheibe
6
diese um den Bolzen 9 - wie in Abb. 3 dargestellt -so weit nach außen
radial verschwenkt wird, daß ihr Randteil 13 aus der Umfangsnut
11 der Getriebewelle 2 ausgehoben wird. Somit ist der Weg für die weitere
axiale Verstellung des Schalträderblockes 1
freigegeben, und dieser wird um
ein bestimmtes Maß verschoben, bis z. B. sein Eingriff mit (nicht dargestellten)
achsparallelen Zahnrädern des Schaltgetriebes erfolgt.
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Bei einer Schaltbewegung der Schaltgabel in Pfeilrichtung 11 durch
den Fahrer übt die Feder 7 oder ein anderes elastisches Mittel eine Druckkraft auf
die Sperriegelscheibe 6 derart aus, daß ein Drehmoment um die durch den Bolzen
9 gehende Schwenkachse zustande kommt. Die Sperriegelscheibe 6 wird
somit in die Verriegelungsstellung zurückgedrückt, sobald sie über die Schulter
20 der Umfangsnut 11 geführt wird, d. h., es erfolgt dann der Eingriff
des Randteiles 13, da durch die Schrägfläche 18 beim Entspannen der
Feder 7 das Stellglied 8 axial in die Anfangslage zurückgedrückt wird.