DE1158375B - Gleichlaufeinrichtung fuer Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem aus einem geschlitzten, federnden Ring bestehenden Gleichlaufring, der eine in entspanntem Zustand ovale Zentrierfläche und eine Reibfläche aufweist, wobei die Zentrierfläche unter Vorspannung in einem mit dem zu kuppelnden Zahnrad verbundenen Kupplungskörper gehalten ist und die Reibfläche mit einer Arbeitsfläche der Schaltmuffe zum Erzielen des Gleichlaufes in Reibungsschluß gebracht wird.

Bei Gleichlaufeinrichtungen dieser Art ist man bestrebt, einen satten Reibungsschluß zwischen dem Gleichlaufring und der Schaltmuffe während der Gleichlaufarbeit zu erreichen. Da jedoch der Gleichlaufring einer Vorspannung bedarf und außerdem bei der Gleichlaufarbeit durch die Schaltmuffe eine Zusammendrückung erfährt, ist es bei den bisher bekannten symmetrischen Gleichlaufringen gleicher Wandstärke wie auch mit asymmetrischen Gleichlaufringen mit in Richtung des größten Biegemomentes zunehmender Wandstärke nicht möglich, auf dem gesamten Umfang eine satte Anlage während des Gleichlaufvorganges an der Arbeitsfläche der Schaltmuffe zu erzielen. Bei symmetrischen Gleichlaufringen ergibt sich aus der Arbeitsweise, daß die an- und ablaufenden Ringenden sowie der gegenüberliegende Bereich am Umfang der Reibfläche eine stärkere Abnutzung erfahren als die dazwischenliegenden Bereiche. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der entspannte Gleichlaufring eine zylindrische Außenform aufweist, wodurch er bei der Gleichlaufarbeit in eine mit Bezug auf die Ringenden hochovale Form gedrückt wird mit der Folge, daß nur eine Dreipunktanlage in den erwähnten Bereichen zustande kommt. Bei asymmetrischen Gleichlaufringen treten im wesentlichen dieselben Mängel auf, mit dem Unterschied, daß das Gesamttragbild der an der Schaltmuffe anliegenden Ringbereiche größer ausfällt. Die asymmetrischen Gleichlaufringe bestehen aus einer zylindrischen Außenfläche und einer zylindrischen Innenfläche mit versetzt zueinander angeordneten Mittelpunkten. Derartige Ringe sind schwierig in der Fertigung und bedürfen zusätzlich einer asymmetrischen Ausbildung ihrer Träger. Ferner ist ein geschlitzter Gleichlaufring mit zwei im Winkel zueinander angestellten Umfangsflächen bekannt, wovon die eine Fläche zur Zentrierung und die andere zur Reibarbeit zusammen mit der Schaltmuffe dient. Die Zentrier- und die Reibfläche werden in getrennten Arbeitsgängen im Einbauzustand, d. h. in vorgespannter Stellung, wie sie im Kupplungskörper gehalten sind, bearbeitet, wobei Gleichlaufeinrichtung

für Geschwindigkeitswechselgetriebe,

insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Dr.-Ing. h.c. F.Porsche K.G.,
Stuttgart-Zuffenhausen, Spitalwaldstr. 2

Hans Reich, Korntal (Württ.),
ist als Erfinder genannt worden

der Zentrierfläche eine ovale und der Reibfläche eine zylindrische Form erteilt wird. Neben einem wesentlieh größeren Arbeitsaufwand, der für Gleichlaufringe dieser Art in Kauf genommen werden muß, ist als wesentlicher Nachteil festzustellen, daß der Ring in dieser Form nur für eine einzige, auf den Gleichlaufvorgang bezogene Arbeitsstellung optimal auslegbar ist. Schon bei der geringsten Abnutzung, die bei Verschleißkörpern dieser Art unvermeidbar ist, trägt die Reibfläche nicht mehr in vollem Umfang an der Schaltmuffe. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die hochovale verformte Zentrierfläche mit ihren maximal verspannten Anlageflächen (Dreipunktabstützung) keine weitere radiale Verspannung des Gleichlaufringes zuläßt. Die Wirkungsweise und die Lebensdauer des Gleichlaufringes sind deshalb trotz der aufwendigen Vorkehrungen ungenügend.

Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Zentrierfläche und die Reibfläche des Gleichlaufringes in ungespanntem Zustand oval sind, wobei der Gleichlaufring in der senkrecht zur Ebene der Ringenden liegenden Ebene eine größere Abmessung aufweist, so daß die Reibfläche während des Gleichlaufvorganges zylindrische Form annimmt. Durch diese Ausbildung wird, ohne nachteilige Folgen hinsichtlich Herstellung und Wirkungsweise in Kauf nehmen zu müssen, ein gleichmäßiges Verschleißbild an der gesamten Oberfläche des Gleichlaufringes erreicht. Des weiteren hat die Ausbildung den Vorteil, daß bei auftretendem Verschleiß

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die Gleichlauf arbeit nicht in Frage gestellt ist, da den Ringenden die Möglichkeit gegeben ist, sich in Richtung der Zentrierfläche des zugehörigen Klauenträgers zu spreizen, was einer Selbstnachstellung der Arbeitsfläche des Gleichlaufringes gleichkommt. Ferner können die Gleichlaufringe mit einer einzigen Aufspannung bearbeitet werden und sind in beliebiger Weise in der Gleichlaufeinrichtung verwendbar, da die Reib- und die Zentrierfläche in ihrer Wirkung äquivalent sind.

Der Gleichlaufring ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aus einem stabförmigen Formteil zu einem offenen Ring gebogen, welcher aus einzelnen, ungefähr gleiche Radialspannung erzeugenden

diese Weise in eine für die Spannungserzeugung erforderliche Umrißform gedrückt wird. Des weiteren ist es möglich, den Gleichlaufring spanabhebend in

der Gleichlaufringe 13 in Umfangsrichtung wird durch in die Naben 11 und 12 eingesetzte Anschläge 15 verhindert. Die Zähne 8 und 9 der Kupplungskörper 6 und 7 weisen eine Zentrierfläche 16 (Fig. 5) 5 und die Schaltzähne 10 der Schaltmuffe 5 schräge Arbeitsflächen 17 auf. Der Gleichlauf ring 13 ist mit dachförmig am Umfang verlaufenden Reibflächen versehen, wovon die Reibfläche 18 der Arbeitsfläche 17 und die Zentrierfläche 18' der Zentrierfläche 16 xo zugeordnet ist.

In ungespanntem Zustand (Fig. 3) ist der über seinen gesamten Umfang gleichen Querschnitt aufweisende Gleichlauf ring 13 oval mit dem großen Durchmesser a' in einer Ebene x-x, welche senkrecht

Ringsektoren unterschiedlicher Radien besteht. Der- 15 zur Ebene y-y der Ringenden 19 verläuft, derart geartig hergestellte Gleichlaufringe zeichnen sich durch formt, daß sich die konische Reibfläche 18 mit der eine hohe Widerstandsfähigkeit in Umfangsrichtung konischen Arbeitsfläche 17 der Schaltmuffe 5 bei der aus. Die Herstellung des Gleichlaufringes ist jedoch Gleichlaufarbeit über den gesamten Umfang deckt, auch durch plastische Verformung, wie Kaltverfor- Durch diese Formgebung kommt der Bereich der mung, eines zylindrischen Ringes unter Verringerung 20 Ringenden 19 sowie der diesen gegenüberliegende eines ursprünglichen Durchmessers möglich, der auf Teil des Ringumfanges um einen um das Maß b gegebenen Abstand innerhalb des Durchmessers α zu liegen. Der in dieser Weise vorgeformte Ring wird aus einem kaltgezogenen Profildraht in einer Biegegeschlossener Unrundform zu fertigen und danach 25 vorrichtung hergestellt, einer eventuell notwendigen aufzuschneiden. Vergütung unterzogen und anschließend in einer Vor-

In den Zeichnungen, welche zwei beispielsweise richtung auf Genauigkeit der die Radialspannung er-Ausführungsformen der Erfindung zeigen, ist zeugenden Ringsektoren kalibriert. Darauffolgend

Fig. 1 ein senkrechter Mittellängsschnitt durch kann zusätzlich eine abriebfeste Verschleißschicht, einen Teil einer Gleichlaufeinrichtung eines Wechsel- 30 z. B. Molybdän, auf die Reibfläche des Gleichlaufgetriebes mit dem erfindungsgemäßen Gleichlaufring ringes beispielsweise mittels Flammspritzen aufin Arbeitsstellung, gebracht werden.

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1 Beim Zusammenbau (Fig. 4) der Gleichlaufeinrich-

in kleinerem Maßstab, tung wird der ungespannte Gleichlauf ring 13, dessen

Fig. 3 eine Ansicht des ungespannten Gleichlauf- 35 Durchmesser a! größer als der Durchmesser der Zenringes nach der Fig. 2, trierfläche 16 ist, unter Zusammendrückung in der

Fig. 4 ein Teilausschnitt der Gleichlaufeinrichtung Ebene x-x in diese Zentrierfläche eingesetzt und damit unter Vorspannung im Kupplungskörper gehal- durch vorgespannt. Das Maß der Vorspannung ist tenem Gleichlaufring nach der Fig. 1, derart bemessen, daß der Gleichlaufring seine ovale

Fig. 5 ein Teilausschnitt der Gleichlaufeinrichtung 40 Form unter geringfügiger Längung zunächst beinach der Fig. 4 in Arbeitsstellung des Gleichlauf- behält.

ringes, Wird nunmehr, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist,

Fig. 6 ein Teilausschnitt der Gleichlaufeinrichtung die Schaltmuffe 5 aus ihrer neutralen Lage mit Bezug nach Fig. 4 nach vollzogenem Gangwechsel, auf die Zeichnung zum Ingleichlaufbringen nach links

Fig. 7 ein senkrechter Mittellängsschnitt durch 45 verschoben, so gelangt die Arbeitsfläche 17 mit der einen Teil eines Schaltmuffengetriebes mit dem erfin- Reibfläche 18 in kraftschlüssige Verbindung, wodungsgemäßen Gleichlauf ring, welcher unter der Wirkung von die Servowirkung desselben erhöhenden
Sperrmitteln steht, und

Fig. 8 ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der 50 durch eine Kraft auf den Anschlag 15 aus, unter Fig. 7 in der Arbeitsstellung der Gleichlaufeinrichtung dessen Einfluß die aus der statischen Eigenspannung in kleinerem Maßstab.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausschnitt eines
Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge sind auf der Abtriebswelle 1 Zahnräder 2 und 3 drehbar, jedoch nicht 55 richtung kommt deren Arbeitsfläche 17 auf ihrer gelängsverschiebbar angeordnet. Die Zahnräder 2 und 3 samten Breite an der Reibfläche 18 des Gleichlaufsind in ständigem Eingriff mit auf einer nicht gezeig- ringes zur Anlage. Ist diese Stellung (Arbeitsstellung ten Antriebswelle befindlichen Zahnrädern. Auf der Fig. 5) des Gleichlaufringes erreicht, so nimmt dieser Abtriebswelle 1 ist ein Muffenträger 4 verkeilt, auf als Folge der erfahrenen Zusammendrückung hierbei welchem eine Schaltmuffe 5 längsverschiebbar ge- 60 die gewünschte zylindrische Außenform ein, so daß halten ist. Mit den Zahnrädern 2 und 3 sind Kupp- seine konische Reibfläche 18 an der gleichfalls lungskörper 6 und 7 drehfest verbunden, deren konischen Arbeitsfläche 17 der Schaltmuffe über den Zähne 8 und 9 am Ende des Schaltvorganges mit ganzen Umfang anliegt.

Schaltzähnen 10 der Schaltmuffe 5 in Eingriff korn- Ist auf diese Weise Gleichlauf erzielt, so kann die

men. Auf den Nabenil und 12 der Kupplungs- 65 Schaltmuffe 5 über den Gleichlaufring hinwegkörper 6 und 7 sind geschlitzte und federnde Gleich- geschoben und mit den Zähnen 8 des Kupplungslaufringe 13 angeordnet, welche durch Klemmringe körpers 6 in Eingriff gebracht werden, wodurch der 14 in axialer Richtung gesichert sind. Eine Drehung Gangwechsel vollzogen ist. In der somit gegebenen

durch der Gleichlauf ring in Umfangsrichtung R (Fig. 2) mitgenommen wird, bis sein Ringende 19 an dem Anschlag 15 auftrifft. Der Gleichlaufring übt da-

resultierende Anpreßkraft in radialer Richtung um das Maß der Servowirkung desselben vergrößert wird. Durch Weiterdrücken der Schaltmuffe 5 in der Schalt-

Endlage (Fig. 6) der Schaltmuffe wird der Gleichlaufring 13 um ein bestimmtes Maß weiter zusammengedrückt, so daß dessen Dachscheitelumfang 20 in einer keilförmigen Ausnehmung 21 (Fig. 5) der Schaltmuffe zu liegen kommt. Durch die damit ausgeübte erhöhte Radialspannung an mehreren Stellen des Umfcnges des nunmehr wieder ovalen Gleichlaufringes wird die Endlage der Schaltmuffe gesichert. Durch diese Wirkungsweise des Gleichlaufringes wird mit Sicherheit vermieden, daß insbesondere an den Ringenden die gesamte Reibschicht abgenutzt wird, während am übrigen Umfang kein nennenswerter Verschleiß auftritt. Ein frühzeitiges Kratzen der Gleichlaufeinrichtung als Folge ungleichmäßiger ner Unrundform zu fertigen und nach der Endbehandlung aufzuschneiden.

Beim Schalten eines Ganges wird die Arbeitsfläche 17' der Schaltmuffe S' in Reibungsschluß mit der Reibfläche 18" des unter Vorspannung in der Zentrierfläche 16' gehaltenen Gleichlaufringes 13' gebracht. Dadurch wird der Gleichlaufring in Umfangsrichtungi?' von der Schaltmuffe mitgenommen, bis sein Ringende 19' auf der Nase 31 des Anschlages 29 auftrifft. Der in dieser Stellung zunächst gleichfalls ovale Gleichlaufring versucht nun seinerseits, über den Anschlag 29 das Sperrband 28 zu drehen (Fig. 8), was jedoch durch den ortsfesten Anschlag 30 verhindert wird. Die ausgeübte Kraft an der Schaltmuffe hat

Abnutzung der Gleichlaufringe wird somit wirkungs- 15 somit ein Verspannen des Sperrbandes 28 zur Folge,

das sich dadurch gegen die Innenfläche des Gleichlaufringes drückt, was eine Erhöhung der Servowirkung desselben zur Folge hat. Gleichzeitig erfährt der Gleichlaufring eine Aufweitung in die zylindrische

zielen, wie an sich bekannt, zusätzlich unter dem Ein- 20 Außenform, so daß am Sperrpunkt seine konische fluß von die Servowirkung derselben erhöhenden Reibfläche 18" über den ganzen Umfang an der Sperrmitteln stehen. Dieselben Teile sind mit den- konischen Arbeitsfläche 17' der Schaltmuffe anliegt, selben, jedoch mit einem Index versehenen Bezugs- Bei dieser Ausführung wirken infolge der Sperr

mittel an der auflaufenden Seite des Gleichlaufringes

voll vermieden.

In den Fig. 7 und 8 ist eine Gleichlaufeinrichtung mit demselben Grandaufbau gezeigt, wobei jedoch die Gleichlaufringe, um kürzere Schaltzeiten zu erzeichen bezeichnet.

Die mit der Abtriebswelle 1' drehbar verbundenen Zahnräder 2' und 3' sind wiederum mit Kupplungskörpern 6' und 7' versehen, zwischen welchen ein Muffenträger 4' angeordnet ist. Auf dem Muffenträger 4' ist eine Schaltmuffe 5' längsverschiebbar gehalten. Die Kupplungskörper 6' und T besitzen Zähne 8' und 9', mit welchen die Schaltzähne 10' der Schaltmuffe 5' kuppelbar sind. Auf den Naben der Kupplungskörper 6' und 7' sind geschlitzte und federnde Gleichlaufringe 13' angeordnet, welche

durch Klemmringe 14' in axialer Richtung gesichert 35 die unterschiedlichen Belastungen am Umfang des sind. Zwischen den Naben 25 und 26 der Kupplungs- Gleichlaufringes auf, so daß trotzdem eine gleich

höhere Druckkräfte als an der ablaufenden Seite, nachdem dort das Sperrband 27 wirkungslos zwischen der Nabe des Kupplungskörpers und dem Gleichlaufring verbleibt. Dieser Umstand führt jedoch insofern nicht zu einem einseitigen Verschleiß der Reibfläche des Gleichlaufringes, weil erfahrungsgemäß eine gleichmäßige Lastwechselverteilung zwischen dem Herauf- und dem Herunterschalten der Gänge zu verzeichnen ist, so daß abwechselnd das eine oder andere Sperrband zur Wirkung kommt. Dadurch heben sich

körper 6' und 7' und den Gleichlaufringen 13' sind federnde Sperrbänder 27 und 28 (Fig. 8) eingefügt, die sich auf Anschlägen 29 und 30 abstützen. Der Anschlag 29 ist verschiebbar gelagert und erstreckt sich mit einer Nase 31 zwischen die Ringenden 19', während der Anschlag 30 fest in der Nabe 25 bzw. 26 angeordnet ist und Zungen 32 zur Führung der Sperrbänder 27 und 28 aufweist.

Der in dieser Gleichlaufeinrichtung verwendete Gleichlaufring 13' ist in ungespanntem Zustand entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 oval ausgeführt, wobei jedoch bei der Auslegung der unterschiedlich gekrümmten Ringsektoren zusätzlich die aus den Sperrmitteln resultierenden Faktoren hinsichtlich ihrer am Umfang ausgeübten Radialspannung während der Gleichlaufarbeit bei der Formgebung in Betracht zu ziehen sind. Die Formgebung des Gleichlaufringes ist infolgedessen abhängig von der meßbaren Größe der Sperrmittel, welche am inneren Umfang 33 der Gleichlauf ringe angreifen, sowie dem Maß seiner Eigenspannung als Folge der Zusammendrückung in der Arbeitsstellung am Sperrpunkt, d. h. der Stellung, in welcher es nahezu oder unmöglich ist, die Schaltung vor Erreichen von Gleichlauf durchzuführen.

Die Herstellung des Gleichlaufringes kann sowohl nach dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel als auch durch Kaltverformung eines zylindrischen Ringes unter Verringerung seines ursprünglichen Durchmessers in eine für die Spannungserzeugung erforderliche Umrißform erfolgen. Ferner ist es möglich, den Gleichlaufring spanabhebend in geschlossemäßige Abnutzung der Reibflächen des Gleichlaufringes zustande kommt.

Nach dem vollzogenen Gangwechsel, d. h. wenn die Schaltmuffe über den Gleichlaufring hinweggedrückt ist und mit dem Kupplungskörper in formschlüssiger Verbindung steht, sichert der weiter zusammengedrückte Gleichlaufring die Endlage der Schaltmuffe wie beim ersten Ausführungsbeispiel, indem der Dachscheitelumfang in die keilförmige Ausnehmung 21' der Schaltmuffe einrastet.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern für jede Art von Geschwindigkeitswechselgetrieben anwendbar, in welchen unter anderem z. B. die mit dem zu schaltenden Bauteil verbindbaren Kupplungskörper mit den jeweiligen Zahnrädern aus einem Stück bestehen. Auch kann die Herstellung des ungespannten Gleichlaufringes auf andere Weise durchgeführt werden, indem z. B. der Gleichlaufring aus dem vollen Werkstoff mittels Kopierschablonen herausgeschnitten wird. Des weiteren kann der Gleichlaufring, falls erforderlich, in einer Vorrichtung zur Endbearbeitung gelangen, in welcher der Gleichlaufring in seiner Arbeitsstellung gehalten und mit der dort gewünschten, konzentrisch zur Arbeitsfläche der Schaltmuffe verlaufenden Reibfläche versehen wird. Für extreme Belastungsfälle, wie sie z. B. in LKW-Getrieben mit großen, in Gleichlauf zu bringenden Massen auftreten, ist es unter Umständen zur Erzielung einer gleichmäßigen Abnutzung vorteilhaft, die im Durchmesser großen Gleichlaufringe oval vorzuformen und außerdem an der Stelle des größten

Biegemomentes mit einer größeren Wandstärke 211 versehen als am übrigen Umfang. Damit wird verhindert, daß sich die Gleichlaufringe übermäßig deformieren bzw. ihr Gesamtquerschnitt nicht übermäßig stark gewählt werden muß.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem aus einem geschlitzten, federnden Ring bestehenden Gleichlaufring, der eine im entspannten Zustand ovale Zentrierfläche und eine Reibfläche aufweist, wobei die Zentrierfläche unter Vorspannung in einem mit dem zu kuppelnden Zahnrad verbundenen Kupplungskörper gehalten ist und die Reibfläche mit einer Arbeitsfläche der Schaltmuffe zum Erzielen des Gleichlaufes in Reibungsschluß gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierfläche und die Reib- so fläche (18' und 18 und 18") des Gleichlaufringes im ungespannten Zustand oval sind, wobei der Gleichlaufring (13 und 13') in der senkrecht zur Ebene (y-y) der Ringenden (19 und 19') Hegenden Ebene (x-x) eine größere Abmessung aufweist, so daß die Reibfläche (18 und 18') während des Gleichlaufvorganges zylindrische Form annimmt.

2. Gleichlaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufring (13 und 13') aus einem stabförmigen Formteil zu einem offenen Ring gebogen ist, welcher aus einzelnen, ungefähr gleiche Radialspannung erzeugenden Ringsektoren unterschiedlicher Radien besteht.

3. Gleichlaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Gleichlaufringes (13 und 13') durch plastische Verformung, wie Kaltverformung, eines zylindrischen Ringes unter Verringerung seines ursprünglichen Durchmessers (a) in eine für die Spannungserzeugung erforderliche Umrißform (a-b) erfolgt.

4. Gleichlaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufring (13 und 13') spanabhebend in geschlossener Unrundform gefertigt und danach aufgeschnitten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 919 216;

deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 810 961,
832, 1770 875;

französische Patentschrift Nr. 1284 323;

Zeitschrift »Motor-Rundschau«, 1958, Heft 21, S. 734 bis 737.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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