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Gleichlaufeinrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für
Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufeinrichtung für Zahnräderwechselgetriebe,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem geschlitzten Reibring, innerhalb dem
ein die Servowirkung desselben erhöhender, etwa über die gesamte Länge des Reibringes
sich erstreckender einteiliger geschlitzter Spreizring angeordnet ist, dessen Endbereiche
in Funktionsstellung einerseits an dem in Drehrichtung weisenden Ende des Reibringes
und andererseits an einer entgegengesetzt gerichteten Anlagefläche einer die Gleichlaufeinrichtung
tragenden Nabe unmittelbar anliegen.
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Bekannt ist eine Gleichlaufeinrichtung dieser Bauart mit einem als
Spannband ausgebildeten Spreizring, dessen Endbereiche sich axial nebeneinanderliegend
überlappen. Beide Endbereiche tragen jeweils innen und außen fest angebrachte Anschläge
mit parallelen Abstützflächen. Je nach Drehrichtung stützt sich jeweils einer der
inneren Anschläge, nämlich der in Drehrichtung am Spannband vorn liegende Anschlag,
gegen eine der beiden etwa radialen und parallelen Begrenzungsflächen einer Ausnehmung
in der die Gleichlaufeinrichtung tragenden Nabe ab. Der am Spannband in Drehrichtung
jeweils hinten liegende äußere Anschlag dient zur Abstützung des in Drehrichtung
zeigenden Endes des Reibringes. Bei der Einleitung des Gleichlaufvorganges wird
der Reibring zunächst in Drehrichtung soweit frei gedreht, bis dessen in Drehrichtung
weisendes Ende an dem äußeren Anschlag des Spannbandendes anliegt, das gegen die
Drehrichtung zeigt. Bei der weiteren Drehung des Reibringes wird alsdann das Spannband
durch Mitnahme seines äußeren Anschlages aufgespreizt und kommt an der Innenfläche
des Reibringes sofort über dessen gesamte Länge zum Anliegen. Das in Drehrichtung
weisende Ende des Spannbandes stützt sich dabei an der Nabe mit seinem inneren Anschlag
ab. Das Spannband erzeugt bei seiner Aufspreizung radial auswärts wirkende, über
seinen gesamten Umfang etwa gleichmäßig verteilte Kräfte, die eine sehr hohe Sperrwirkung
des Reibringes gegen das Überschieben einer Kupplungsmuffe zur Folge haben. Diese
Sperrwirkung ist so groß, daß vielfach Selbsthemmung eintritt und die Schaltung
der in Gleichlauf befindlichen Kupplungsglieder nicht oder nur mit sehr großen Schaltkräften
ausgeführt werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart ist die Schwierigkeit,
die Anschläge am Spannband einstückig auszubilden oder diese Anschläge haltbar am
Spannband zu befestigen. Auf Grund dieser Mängel hat sich diese Bauart trotz ihres
im gesamten gesehen einfachen Aufbaues und ihrer hohen Sperrwirkung bisher nicht
praktisch verwertbar ausbilden lassen.
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Gegenstand eines älteren Patentes ist zwar schon eine Gleichlaufeinrichtung,
bei der ein einteiliger Spreizring an beiden Enden Abstützflächen trägt, deren Ebenen
eipen radial nach außen offenen Winkel einschließen, wodurch die daran angreifenden
Stützkräfte eine radial einwärts gerichtete Resultierende haben. Jedoch enthält
diese Ausführung zumindest ein zwischen den Enden des Spreizringes angeordnetes
gesondertes Zwischenglied, das die Enden des Spreizringes mit den Enden des Reibringes
in Verbindung bringt. Die Winkelstellung der Abstützflächen ergibt sich bei dieser
Ausbildung mit radialen Trennflächen zwischen Spreizring und Zwischenglied von selbst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der bekannten
Gleichlaufeinrichtung zu vermeiden.
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Zum Lösen dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einer Gleichlaufeinrichtung
der eingangs genannten Art darin, daß die Endbereiche des Spreizringes Abstützflächen
aufweisen, deren Ebenen miteinander einen solchen Winkel einschließen, daß die am
Spreizring angreifenden Stützkräfte eine nach innen gerichtete Resultierende haben.
Auf diese Weise wird bei Beginn des Gleichlaufvorganges der Spreizring zunächst
unter der Wirkung der resultierenden Kraft der Abstützkräfte am Reibring im Bereich
gegenüber dessen Schlitzöffnung zur Anlage gebracht. Bei der weiteren Drehung des
Reibringes wird alsdann der Spreizring zunehmend aufgeweitet und tritt nach beiden
Richtungen mehr und mehr mit der Innenfläche des Reibringes druckkräfteübertragend
in Berührung. Dabei bleiben die Enden des Reibringes
von einer
Unterstützung durch den Spreizring frei und behalten somit ihre Ausweichmöglichkeit
nach innen bei, wodurch das Oberschieben einer Kupplungsmuffe nach erreichtem Gleichlauf
erleichtert wird. Bei besonders hoher Gleichlaufarbeit wird der Spreizring auch
bei dieser Ausbildung über seine gesamte Länge mit dei Innenfläche des Reibringes
in Berührung treten. Die elastische Rückformkraft des Spreizringes wird dabei jedoch
so hoch, daß eine Selbsthemmung der l#Ileichlaufeinrichtung auch in diesem Fall
verhindert wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung trägt der Spreizring an
beiden Endbereichen für jede Drehrichtung je eine einzige nur bei der jeweiligen
Drehrichtung wirksame Abstützfläche, wovon in an sich bekannter Weise die eine ausschließlich
mit dem Reibring und die andere ausschließlich mit der Nabe in Verbindung tritt.
Dadurch wird der Spreizring nur bei einer Drehrichtung aufgespreizt und wirkt auf
die Innenfläche des Reibringes. Bei der entgegengesetzten Drehrichtung wird dagegen
der Spreizring zusammengezogen. Diese Ausführung ist insbesondere für die Verwendung
beim Anfahrgang oder bei der höchsten Schaltstufe eines Zahnräderwechselgetriebes
geeignet, bei denen eine Gleichlaufarbeit nur in einer Drehrichtung notwendig oder
erwünscht ist. Beim Einschalten des Anfahrganges bei stillstehendem Fahrzeug wird
durch diese Ausbildung die störende Sperrung des Schaltvorganges verhindert.
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Vorteilhaft ist die Anordnung der beiden Abstützflächen am Spreizring
in an sich bekannter Weise einerseits an einer nach innen gerichteten Nase, die
in eine Ausnehmung der Nabe eingreift, und andererseits an einer nach außen gerichteten
Nase, die zwischen die Schlitzöffnung des Reibringes ragt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der geschlitzte
Spreizring über seinen Umfang einen veränderlichen Querschnitt hat. Dadurch kann
die Aufspreizung des Spreizringes gesteuert werden, so daß dieser nach einer Richtung
schneller und stärker an der Ihnenfläche des Reibringes zum Anliegen kommt.
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Es ist zwar bereits-bekannt, einen geschlossenen starren mit diametral'
gegenüberliegenden Anschlägen versehenen Spreizring zwischen dessen Anschlägen mit
stetig veränderlichem Querschnitt auszubilden, wobei dessen innere und äußere Begrenzungsflächen,
abgesehen von den beiden Anschlägen, durch zwei zueinander exzentrisch angeordnete
Kreise gebildet werden. Diese Querschnittsveränderung hat jedoch keinen Einfluß
auf die Wirkung der Gleichlaufeinrichtung, sondern sie dient lediglich der besseren
räumlichen Ausnutzung des innerhalb des Reibringes bis zur Näbe verbleibenden exzentrischen
Ringraurnes, da der'Reibring ebenfalls, jedoch in zum Spreizring entgegengesetzter
Richtung, einen stetig veränderlichen Querschnitt hat.
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Für die raumsparende Ausbildung der Gleichlaufeinrichtung ist es vorteilhaft,
daß der Spreizring einen flachen Querschnitt _ aufweist, dessen lange Querschnittsachse
in der von der Ringfläche bestimmten Ebene liegt. Dadurch.:erhält der Spreizring
bei veränderlichem Querschnitt eine gleichbleibende Dicke und kann nach einew weiteren
Merkmal der Erfindung durch Stanzen hergestellt sein. Es ergibt sich dadurch eine
besonders billige Ausführung der Gleichlaufeinrichtung' Diese Ausbildung hat darüber
hinaus auch funktionelle Vorteile, denn der Spreizring hat dadurch eine hohe Rückfederkraft,
die bei erreichtem Gleichlauf den Abbau der Sperrwirkung begünstigt und einer Selbsthemmung
entgegenwirkt. Bei Verwendung von dünnem Blechmaterial werddn mehrere gleiche Spreizringe
axial nebeneinander angeordnet, so daß die Abstützflächen eine ausreichende Größe
für die Obertragung der Abstützkräfte erhalten. Es ist möglich, jedoch wegen des
zusätzlich erforderlichen Arbeitsganges nicht empfehlenswert, diese Spreizringe
miteinander, z. B. durch Punktschweißen, Hartlöten od. ä., zu verbinden.
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Um die Gleichlaufeinrichtung mit einseitig wirkenden Spreizringen
für beide Drehrichtungen arbeitsfähig zu gestalten, werden nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung mindestens zwei gleiche Spreizringe wechselseitig angeordnet, wovon
jede Gruppe bei einer Drehrichtung zur Wirkung kommt. Werden diese wechselseitig
angeordneten Spreizringe, z. B. jeweils paarweise, miteinander verbunden, so kann
die Elastizität aller Spreizringe für die Steuerung der Aufspreizung herangezogen
werden. In der Regel genügt jedoch, wenn jeweils ein Teil Spreizringe nur für eine
Drehrichtung wirksam ist. Bei dieser Ausführung weist die Nabe zwei in Drehrichtung
versetzte Ausnehmungen auf, in die jeweils in an sich bekannter Weise eine nach
innen gerichtete Nase derjenigen Spreizringe eingreift, die nach einer Richtung
wirken. Die nach außen gerichteten Nasen sämtlicher Spreizringe ragen in an sich
bekannter Weise zwischen die Schlitzöffnung des Reibringes. Der Ab-
stand
der Ausnehmunaen in der Nabe kann mit zur Steuerung der Funktion der Spreizringe
herangezogen werden, da sich mit wachsendem Abstand der Winkel zwischen den Abstützflächen
des Spreizringes zur Nabe und zum Reibring vergrößert und gleichzeitig die Biegelänge
des Spreizringes geringer wird, so daß dessen Elastizität abnimmt.
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Zur Begrenzung des Aufspreizens des Spreizringes wird nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung bei wechselseitiger Anordnung von mindestens zwei Spreizringen
die Schlitzöffnung jedes Spreizringes auf eine Breite festgelegt, die ein Zusammendrücken
des einen Spreizriinges um einen Drehwinkel zuläßt, der einem höchstzulässigen Aufweiten
eines zweiten wechselseitig angeordneten Spreizringes entspricht. Dabei wird der
erstere Spreizring zu einem starren geschlossenen Ringkörper verf ormt, und zwar
gerade in der Arbeitsstellung der Gleichlaufeinrichtung, in der der aufgespreizte
Spreizring ein Maß erreicht, das der höchstzulässigen Aufspreizung des Reibringes
entspricht. Dieses Maß wird vorteilhaft auf die Stellung des Reibringes in seiner
an der Nabe festgelegten Ruhelage abgestimmt. Der Reibring wird also vom Spreizring
äußerstens bis zu seiner Ruhelage aufgeweitet, die er auch durch seine Eigenspannung
einzunehmen sucht.
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In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte
Ausführungsbeispiele der Gleichlaufeinrichtung nach der Erfindung dargestellt, und
zwar zeigt: F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeugwechselgetriebe
mit einer Gleichlaufeinrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Querschnitt
durch die Gleichlaufeinrichtung nach F i g. 1 in Ruhelage, F i
g. 3 einen Querschnitt durch die Gleichlaufeinrichtung nach F i
g. 1 in Arbeitsstellung und
F i g. 4 einen Querschnitt
durch die Gleichlaufeinrichtung nach F i g. 1 in Arbeitsstellung mit nur
einem Spreizring in nicht sperrender Anordnung, wobei der Spreizring gegenüber der
Ausführungsform nach F i g. 1 abgewandelt ist.
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Auf der Welle 1 des dargestellten Kraftfahrzeugwechselgetriebes
sind beiderseits eines Muffenträgers 2 je ein Zahnrad 3 und 4 frei
drehbar gelagert. Der Muffenträger2 ist dagegen fest mit der Welle 1 verbunden.
An den Zahnrädern 3 und 4 sind Klauenverzahnungen S und
6 angeordnet, die zum Kuppeln mit einer auf dem Muffenträger 2 drehfest und
längsverschiebbar angeordneten, sowie innen verzahnten Schaltmuffe 7 vorgesehen
sind. Um das Kuppeln der Schaltmuffe 7 nur bei Gleichlauf derselben mit einem
einzuschaltenden Zahnrad 3 oder 4 bzw. dessen Klauenverzahnung
5 oder 6 zuzulassen, sind den Zahnrädern Gleichlaufeinrichtungen zugeordnet.
Diese bestehen aus einem vorgespannten geschlitzten Reibring 8 und
9 sowie aus innerhalb desselben angeordneten Spreizringen 10 und
11 bzw. 10'
und 11' zum Verstärken der Spreizwirkung des Reibringes.
Ein Klemmring 12 sowie eine Eindrehung 5' und 6' an den Klauenverzahnungen
5
und 6 hält die Teile der Gleichlaufeinrichtung an den Zahnrädern
3 und 4.
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In F i g. 1 sind in dem linken Teil vier dünne Spreizringe
10 und 11 vorgesehen, während im rechten Teil zwei doppelt dicke Spreizringe
10' und 11'
eingebaut sind. Jeweils die Hälfte der gleichgestalteten
Spreizringe einer Seite ist dabei gegenüber der zweiten Hälfte wechselseitig angeordnet.
Dies geht aus der F i g. 2 hervor. Der dort obenliegend dargestellte schraffierte
Spreizrring 10 trägt an der Außenseite seines im Uhrzeigerdrehsinn gerichteten
Endbereiches 13 eine nach außen gerichtete Nase 14, die zwischen die Schlitzöffnung
15 des Reibringes 8 eingreift. Am entgegengesetzt gerichteten Endbereich
16
hat der Spreizring 10 eine nach innen gerichtete Nase
17, die in eine Ausnehmung 18 in einem axialen Ansatz einer Nabe
3' der Klauenverzahnung 5 eingreift. Der wechselseitig angeordnete,
darunterliegende Spreizri#ng 11 greift mit einer am entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn
gerichteten Endbereich 13'
angeordneten Nase 14' ebenfalls in die Schlitzöffnung
15 des Reibringes 8 ein. Die an seinem im Uhrzeigerdrehsinn gerichteten
Endbereich 16' angeordnete nach innen gerichtete Nase 17' greift jedoch
in eine zweite Ausnehmung 19 der Nabe 3'. Die Ausnehmung
18, in die die beiden oberen Spreizringe 10
eingreifen, weist eine
geringere axiale Tiefe auf als die Ausnehmung 19. Die Spreizringe
10 und 11 bzw. 10' und 11' weisen über ihren Umfang
eine in der Ebene ihrer Ringfläche gesehen gleichbleibende Dicke auf.
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Die dünnen Spreizringe 10 und 11 und gegebenenfalls
auch die Spreizringe 10' und 11' können in einem Arbeitsgang durch
Stanzen aus Blechtafeln hergestellt werden. Gegebenenfalls ist nachträglich noch
eine Wärinebehandlung zum Erzielen einer ausreichenden Festigkeit oder Elastizität
erforderlich. Die Breite der Spreizringe 10 und 11 ist nach den F
i g. 2 und 3 im wesentlichen über dessen Umfang gleichbleibend ausgeführt.
An den Endbereichen 13
und 16 kann zur Verstärkung eine größere Breite
vorgesehen sein. Nach F i g. 4 kann die Breite jedoch auch über den gesamten
Umfang veränderlich ausgeführt sein und zwar beispielsweise durch exIzentrische
Anordnung der inneren und äußeren kreisförmigen Umfangsflächen 20 und 21 eines abgewandelten
Spreizringes 22.
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Die Wirkungsweise der Gleichlaufeinrichtung ist folgende: Beim Einleiten
eines Schaltvorganges mittels der Schaltmuffe 7 bei einer in F i
g. 3 beispielsweise gemäß der Pfeilrichtung angenommenen Drehrichtung
D kommt durch die axiale Bewegung der Schaltmuffe diese zunächst mit dem
Reibring in Berührung. Der Reibring 8 wird in Drehrichtung mitgenommen und
legt sich mit seinem in Drehrichtung weisenden Ende 8' an die Abstützfläche
23 der Nase 14 des Spreizringes 10 an. Dann wird der Spreizring
10 in Drehrichtung D mitgenommen bis sich dessen Nase 17 mit
seiner Abstützfläche 24 an die Begrenzungsfläche 18' der Ausnehmung
18 anlegt. Die nun auftretenden Abstützkräfte P, und P, ergeben durch die
Schrägstellung der Abstützfläc ' hen 23 und 24 zueinander um einen
Winkel ß eine nach innen gerichtete resultierende Kraft R, die den Spreizriing
10 zunächst in ihrer Richtung bewegt bis dieser etwa in dem seiner Schlitzöffnung
25 gegenüberliegenden Bereich innen am Reibring 8 anliegt. Bei der
weiteren Drehung des Reibringes wird der Spreizring 10 aufgeweitet und er
legt sich mehr und mehr nach beiden Richtungen fortschreitend innen gegen den Reibring
8 an. In F i g. 3 ist diese Anlage über einen Bereich 26 dargestellt,
der nahezu dem halben Umfang des Reibringes 8 entspricht. Die Enden des Reibringes
haben jedoch nach innen hin noch eine Bewegungsmöglichkeit, so daß der Reibring
nach erreichtem Gleichlauf von den Enden her durch die Schaltmuffe zusammengedrückt
werden kann und keine Selbsthemmung der Gleichlaufeinrichtung eintritt.
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Der in F i g. 2 und 3 hintenliegend dargestellte wechselseitig
angeordnete Spreizring 11 wird bei diesem Vorgang zusammengedrückt. Die Schlitzöffnung
25' verändert dabei zunehmend ihre Breite bis die Endbereiche 13'
und 16' aneinander anliegen. Dies ist neben der F i g. 3 besonders
aus F i g. 4 ersichtlich, in der der Spreizring 22 in dieser Endstellung
dargestellt ist. Hat der Spreizring 11 nach F i g. 3
diese Endstellung
erreicht, so hat auch der Reibring 8
den aufgeweiteten Spreizring
10 in seine größte öffnungsstellung gebracht und die Aufspreizung des Reibringes
8 hat damit ihren Höchstwert erreicht. Dieser Höchstwert ist in einfacher
Weise durch die Breite der Schlitzöffnung 25' vorausbestimmbar. Von Einfluß
sind dabei auch die Abmessungen der Ausnehmungen 18 und 19 in der
Nabe 3' und 4' sowie der Nasen 14, 14', 17 und 17' an den Spreizringen
10
und 11.