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Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufeinrichtung für
Geschwindigkeitswechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der eine mit
Schaltzähnen versehene Schaltmuffe von einem fest auf der Getriebewelle angeordneten
Schaltmuffenträger gehalten wird und entgegen der Wirkung von Gleichlauf erzeugenden
Reibgliedern mit einem Kupplungskörper des zu schaltenden Zahnrades kuppelbar ist,
wobei das unmittelbar mit den Schaltzähnen der Schaltmuffe zusammenarbeitende, als
geschlitzter, federnder, sich am zu schaltenden Zahnrad abstützender Gleichlaufring
ausgebildete primäre Reibglied ein sekundäres Reibglied beaufschlagt, das in Abhängigkeit
von der an der Schaltmuffe ausgeübten Kraft mit Reibflächen in Reibungsschluß gelangt.
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Bei Gleichlaufeinrichtungen dieser Art steht für die Gleichlaufarbeit
die Eigenspannung des Gleichlaufringes, die Servo-Wirkung desselben sowie zusätzlich
die Anpreßkraft von die Servo-Wirkung erhöhenden Mitteln, wie Stützringe, Sperrbänder
od. dgl., zur Verfügung (Deutsche Patentschrift 1038 925). Diese Mittel arbeiten
mit der Innenfläche des Gleichlaufringes zusammen. Die maximal zulässige Anpreßkraft
der Stützringe od. dgl. am Gleichlaufring ist jedoch mit Rücksicht auf die Lebensdauer
desselben begrenzt und kann somit nicht beliebig erhöht werden. Um trotzdem große
Massen rasch in Gleichlauf zu bringen, wurde schon vorgeschlagen, neben dem Gleichlaufring
ein zweites Reibglied vorzusehen, welches von ersterem beaufschlagt, in Abhängigkeit
der an der Schaltmuffe ausgeübten Kraft mit Reibflächen am Muffenträger in Eingriff
gelangt (Deutsche Patentschrift 1152 311). Dadurch wird unter Wahrung der gebräuchlichen
Baulänge der Gleichlaufeinrichtung eine erhebliche Beschleunigung der Gleichlaufarbeit
erzielt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das als Spannband ausgebildete Reibglied
unter Umständen eine unerwünscht große Sperrwirkung hervorruft, so daß es besonderer
Vorkehrungen, wie beispielsweise der Wahl differenzierter Abstützwinkel bedarf,
um eine Selbsthemmung in der Gleichlaufeinrichtung zu vermeiden. Es ist auch eine
Gleichlaufeinrichtung mit einem geschlitzten Gleichlaufring bekannt, der mit einem
weiteren Reibkörper zusammenarbeitet. Der Reibkörper ist zur Reibarbeit mit dem
Schaltmuffenträger eingerichtet und zu diesem Zweck mit einem Klemmgesperre versehen
(deutsche Auslegeschrift 1170 795), durch das bei einer Drehbewegung des Gleichlaufringes
eine Axialbewegung des Reibkörpers gegen den Schaltmuffenträger zu erzwungen wird.
Die Verwendung des Klemmgesperres verursacht durch spezielle Bearbeitung der Kupplungskörper
und der zusätzlichen Reibkörper erhebliche Mehrkosten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, in Gleichlaufeinrichtungen
mit einem geschlitzten und federnden Gleichlaufring durch die Anordnung eines weiteren
Reibgliedes das Gleichlaufvermögen zu erhöhen, ohne Selbsthemmung auslösende Mittel
bzw. Klemmgesperre in Kauf nehmen zu müssen.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das sekundäre
Reibglied in der Ebene zwischen dem Gleichlaufring und dem Kupplungskörper angeordnet
und mit dem Schaltmuffenträger formschlüssig verbunden ist, wobei die etwa senkrecht
zur Schaltrichtung der Schaltmuffe angestellten Reibflächen des Reibgliedes mit
entsprechend angestellten Reibflächen am Gleichlaufring und am Kupplungskörper in
Reibungsschluß kommen. Dadurch wird eine Ausführung erhalten, bei welcher man mit
einfachen Dreh- oder Stanzteilen das Gleichlaufvermögen wesentlich zu erhöhen vermag,
wobei die Gefahr von Selbsthemmung in der Gleichlaufeinrichtung ausgeschlossen ist.
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Das sekundäre Reibglied wird vorzüglich durch eine Reibscheibe gebildet,
die zwischen einer der Stirnflächen des Gleichlaufringes und der benachbarten Stirnfläche
des Kupplungskörpers axial verschiebbar und relativ zu den Reibflächen drehbar angeordnet
ist und mit den Führungsstegen des Schaltmuffenträgers im Eingriff steht. Die Aufwendungen
welche neben dem Gleichlaufring benötigt werden, sind dadurch gering gehalten, wie
auch die Baubreite der Gleichlaufeinrichtung keine Vergrößerung erfährt. Ist die
Reibscheibe durch am Umfang verteilte Ansätze formschlüssig mit den Führungsstegen
des
Schaltmuffenträgers verbunden und gelangt unmittelbar mit den
Reibflächen des Gleichlaufringes und des Kupplungskörpers in Reibungsschluß, so
können bereits vorhandene Teile der Gleichlaufeinrichtung für die erhöhte Reibarbeit
benutzt werden.
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Anstelle der Ansätze kann die Reibscheibe auch mit einer Verzahnung
versehen werden, die mit den Schaltzähnen der Schaltmuffe zusammenarbeitet und Lücken
für den Eingriff der Führungsstege besitzt, die derart bemessen sind, daß sie ein
begrenztes Drehspiel der Reibscheibe gegenüber dem Schaltmuffenträger gestatten.
Dadurch wird eine einfache Sperre gegen das Durchschalten der Schaltmuffe bevor
nicht Gleichlauf erreicht ist, erhalten. Um in der Neutralstellung eine unerwünschte
Reibarbeit zwischen der Reibscheibe und den dieser benachbarten Teilen zu vermeiden,
ist die Reibscheibe vorteilhaft durch entgegengesetzt zur Schaltrichtung der Schaltmuffe
auf den Gleichlaufring einwirkende Mittel mit einem begrenzten axialen Lüftungsspiel
zwischen dem Gleichlaufring und dem Kupplungskörper gehalten. Die Mittel werden
vorzüglich durch eine entgegengesetzt zur Schaltrichtung der Schaltmuffe angestellte
Keilfläche zwischen dem Gleichlaufring und dem Kupplungskörper gebildet. Die entgegengesetzt
zur Schaltrichtung der Schaltmuffe wirkenden Mittel können auch aus einer Tellerfeder
bestehen, die auf der Nabe des Kupplungskörpers angebracht ist und sich am Gleichlaufring
abstützt.
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In Gleichlaufeinrichtungen, bei welchen der Gleichlaufring unter der
Wirkung von die Servo-Wirkung desselben erhöhenden Mitteln steht, besitzt der Gleichlaufring
zwei Gleichlauf erzeugende Reibflächen und eine Innenfläche, wobei die erste Reibfläche
den Kopfflächen der Schaltzähne der Schaltmuffe, die dem Kupplungskörper benachbarte
zweite Reibfläche der Reibscheibe und die als Stützfläche dienende Innenfläche,
den die Servo-Wirkung erhöhenden Mitteln zugeordnet ist. Dadurch wird bei überdurchschnittlicher
Lebensdauer der Gleichlaufeinrichtung eine besonders wirkungsvolle Gleichlaufarbeit
für große in Gleichlauf zu bringende Massen, bei räumlich günstiger Anordnung erreicht.
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In den Zeichnungen, welche zwei beispielsweise Ausführungsformen der
Gleichlaufeinrichtung nach der Erfindung zeigen, ist F i g. 1 ein Mittellängsschnitt
durch einen Teil einer Gleichlaufeinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Geschwindigkeitswechselgetriebe
mit der Anordnung verschiedener Gleichlauf erzeugenden Reibglieder beiderseits einer
gemeinsamen Schaltmuffe, wobei den geschlitzten und gefederten Gleichlaufringen
weitere Reibglieder zugeordnet sind, F i g. 2 eine Abwicklung der auf der linken
Zeichnungshälfte der F i g. 1 gezeigten Gleichlauf erzielenden Reibglieder mit den
in Gleichlauf zu bringenden Getriebeteilen, F i g. 3 eine Abwicklung der auf der
rechten Zeichnungshälfte der F i g. 1 gezeigten Gleichlauf erzielenden Reibglieder
in der Neutralstellung, F i g. 4 ein Querschnitt durch die Gleichlaufeinrichtung
nach der Linie IV-IV der F i g. 1 in kleinerem Maßstab, F i g. 5 ein Schnitt nach
der Linie V -V der F i g. 1 in kleinerem Maßstab, F i g. 6 ein Teilausschnitt der
Gleichlaufeinrichtung nach der linken Zeichnungshälfte der F i g. 1 in der Arbeitsstellung
der Gleichlauf erzielenden Reibglieder. In dem in F i g. 1 gezeigten Ausschnitt
eines Geschwindigkeitswechselgetriebes sind auf einer Getriebewelle 1 Zahnräder
2 und 3 drehbar, jedoch nicht längsverschiebbar angeordnet. Die Zahnräder 2 und
3 sind in ständigem Eingriff mit auf einer nicht gezeigten Getriebewelle angeordneten
Zahnrädern. Auf der Getriebewelle 1 ist ein Schaltmuffenträger 4 verkeilt, welcher
drei gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Führungsstege 5 (F i g. 5) besitzt,
auf welchen eine Schaltmuffe 6 axial verschiebbar gelagert ist. Die Schaltmuffe
6 ist mit Schaltzähnen 7 versehen, welche am Ende eines Schaltvorganges mit Zähnen
8 oder 9 von Kupplungskörpern 10 oder 11 in Eingriff gelangen, die mit den Zahnrädern
2 oder 3 verbunden sind bzw. mit diesen aus einem Stück bestehen. Auf einer Nabe
10' des Kupplungskörpers 10 ist ein geschlitzter und federnder Gleichlaufring 12
angeordnet, dessen Umfangsfläche 13 durch Verschieben der Schaltmuffe in der Schaltrichtung
S mit Kopfflächen 14 der Schaltzähne 7 der Schaltmuffe 6 in Reibungsschluß gelangen.
In der Ebene zwischen dem Gleichlaufring 12 und dem Kupplungskörper 10 ist ein weiteres
Reibglied 15 in Form einer Reibscheibe angeordnet. Der Reibscheibe 15 ist eine senkrecht
zur Schaltrichtung S der Schaltmuffe 6 angestellte Reibfläche 16 (F i g. 2) am Gleichlaufring
12 und eine parallel dazu gerichtete Reibfläche 17 am Kupplungskörper 10 zugeordnet.
Auf einer Schulter 18 ist die Reibscheibe 15 mit axialem Spiel zwischen den Reibflächen
16 und 17 gehalten. Zur Aufrechterhaltung des Spieles in der Neutralstellung des
Kupplungskörpers 10 dient eine auf der Nabe 10' angebrachte Tellerfeder 19, welche
entgegengesetzt zur Schaltrichtung S vorgespannt sich auf einer Schulter 18 des
Gleichlaufringes 12 abstützt und diesen gegen einen Klemmring 20 zu drückt. Die
Reibscheibe 15 ist an ihrem äußeren Umfang mit einer Verzahnung 21 versehen, deren
Teilung der Zahnteilung der Schaltmuffe 6 entspricht. Die Verzahnung 21 besitzt
Lücken a für den Eingriff der drei Führungsstege 5 der Schaltmuffe 6. Jeder der
Lücken a benachbarte Zähne 22 und 23 der Verzahnung bilden zusammen mit Ausnehmungen
24 an den Führungsstegen 5 eine Sperre gegen das Durchschalten der Schaltmuffe 6
bevor Gleichlauf erreicht ist. Zwischen dem Gleichlaufring 12 und der Nabe 10' des
Kupplungskörpers 10 ist des weiteren eine Einrichtung zur Erhöhung der Servo-Wirkung
des Gleichlaufringes angebracht. Die Einrichtung umfaßt zwei Sperrbänder 25 und
26 (F i g. 4), welche an einer Innenfläche 27 des Gleichlaufringes 12 zwischen Anschlägen
28 und 29 angeordnet sind. Der Anschlag 28 erstreckt sich mit einer Nase 30 zwischen
geschlitzte Enden 31 des Gleichlaufringes, während der Anschlag 29 kippbar in der
Nabe 10' gehalten ist.
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Wird die mit der Getriebewelle 1 umlaufende Schaltmuffe 6 aus ihrer
neutralen Stellung (F i g. 1) in der Schaltrichtung S verschoben, so gelangen zunächst
die Kopfflächen 14 der Schaltzähne 7 mit der Umfangsfläche 13 des Gleichlaufringes
12 in Reibungsschluß, wodurch derselbe unter Schlupf allmählich auf die Drehzahl
der Schaltmuffe beschleunigt wird. Unter überbrückung der Tellerfeder 19 gelangt
durch das Weiterdrücken der Schaltmuffe nahezu gleichzeitig die Reibfläche 16 des
Gleichlaufringes sowie die Reibfläche 17 des Kupplungskörpers 10 mit der Reibscheibe
15 in Reibungsschluß. Die Reibscheibe 15 stützt sich dabei in der eingeleiteten
Drehrichtung
R mit Hilfe der Zähne 22 an den Ausnehrnungen 24 der Führungsstege 5 des Schaltmuffenträgers
4 ab. Durch die nunmehr stark anwachsende Gleichlaufarbeit zwischen den mit der
Getriebewellendrehzahl umlaufenden Schaltzähnen 7 sowie Reibgliedern 15 und den
zu beschleunigenden oder abzubremsenden Gliedern, d. h. dem Gleichlaufring 12 bzw.
dem Kupplungskörper 10, wird rasch Gleichlauf erreicht. Zusätzlich unterstützt wird
der Gleichlaufvorgang durch das über den Anschlag 28 vom Gleichlaufring gegen die
Innenfläche 27 desselben gepreßte Sperrband 25. Die Stellung der größten Gleichlaufarbeit
zeigt die F i g. 6. Ist auf diese Weise Drehzahlgleichheit zwischen den zu kuppelnden
Teilen erreicht, so lösen sich die als Sperre an den Ausnehmungen 24 anliegenden
Zähne 22 und ebenso das Sperrband 25, wodurch die Schaltzähne 7 über den Gleichlaufring
12 hinweggedrückt mit den Zähnen 8 des Kupplungskörpers 10 in Eingriff gebracht
werden können. Die Gleichlaufarbeit verteilt sich bei dieser Ausführung auf drei
Flächen am Gleichlaufring, wodurch bei kurzer Schaltzeit ein großes Gleichlaufmoment
erhalten wird, während gleichzeitig die aufzuwendende Schaltkraft gering gehalten
ist. Desgleichen stellt sich ein wirksames Entsperren am Ende des Gleichlaufvorganges
ein.
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In der rechten Zeichnungshälfte der F i g. 1 ist in Verbindung mit
den F i g. 3 und F i g. 5 eine vereinfachte Ausführung der Gleichlaufeinrichtung
nach der Erfindung gezeigt, wobei hauptsächlich auf die Verwendung von die Servo-Wirkung
des Gleichlaufringes erhöhenden Mittel sowie auf eine Gleichlaufsperre verzichtet
wurde. Auf die Nabe 11' des Kupplungskörpers 11 ist ein geschlitzter und federnder
Gleichlaufring 32 zwischen dem Klemmring 20 und dem Kupplungskörper in axialer Richtung
gehalten. Der Gleichlaufring 32 besitzt gleichfalls eine Umfangsfläche 33, die mit
den Kopfflächen 14 der Schaltzähne 7 der Schaltmuffe 6 in Reibungsschluß gelangt.
In der Ebene zwischen dem Gleichlaufring 32 und dem Kupplungskörper 11 ist ein als
Reibscheibe ausgebildetes Reibglied 34 angeordnet, welches durch eine Anzahl der
Führungsstege 5 entsprechende Anzahl von Ansätzen 35 mit dem Schaltmuffenträger
4 verbunden ist. Die Ansätze 35 stehen mit Ausnehmungen 36 in den Führungsstegen
5 in Eingriff. Das Reibglied 34 arbeitet ebenfalls mit senkrecht zur Schaltrichtung
S' der Schaltmuffe angestellten Reibflächen 37 und 38 am Gleichlaufring 32 bzw.
am Kupplungskörper 11 zusammen. Das Reibglied 34 ist auf einer Schulter 39 des Gleichlaufringes
32 mit einem begrenzten Axialspiel zwischen den Reibflächen 37 und 38 gehalten.
Das Spiel für das Reibglied 34 wird von einer Keilfläche 40 erzwungen, welche sich
zwischen der Schulter 39 und dem Kupplungskörper 11. erstreckt und entgegengesetzt
zur Schaltrichtung S' angestellt ist. Beim Verschieben der Schaltmuffe 6 in Schaltrichtung
S' kommen die Reibflächen 33 und 37 des Gleichlaufringes 32 sowie die Reibfläche
38 am Kupplungskörper 11, wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel,
in Reibungsschluß mit den entsprechenden Gegenflächen an der Schaltmuffe bzw. an
der Reibschale 34. Bei dieser Ausführung wird neben der Gleichlaufarbeit des geschlitzten
und federnden Ringes nur die Gleichlaufhilfe des Reibgliedes 34 in Anspruch genommen.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt..
So können anstelle einer Reibscheibe nach Art einer Kupplungslamelle auch andere
Reibkörper, beispielsweise auf keramischer Basis zwischen dem Gleichlaufring und
dem jeweils zugeordneten Kupplungskörper vorgesehen werden. Ferner können die Führungsstege
zur Halterung der Reibkörper als besondere Einsatzstücke ausgeführt und lösbar am
Schaltmuffenträger angebracht sein.