DE1550895C - Hydraulische Schalteinrichtung fur ein Zahnrader Wechselgetriebe mit Ringkupplungen in den Radern - Google Patents

Description

Hydraulische Schalteinrichtung für ein Zahnräder-Wechselgetriebe mit Ringkupplungen in den Rädern, wobei zwei oder mehr Zahnräder auf einer Welle drehbar nebeneinander angeordnet sind, deren scheibenförmige Radkörper als Druckmittelzylinder ausgebildet und über Mitnehmer mit je einem darin untergebrachten scheibenförmigen Ringkolben Drehkraft übertragend verbunden sind, und mit beiderseits der genannten Zahnräder sitzenden, mit der Welle undrehbar und unverschieblich verbundene Kupplungsreibscheiben, wobei die vor dem ersten Zahnrad und hinter dem letzten Zahnrad sitzende Kupplungsscheibe nur einseitig, die zwischen zwei Zahnrädern sitzenden Kupplungsreibscheiben beidseitig mit den Zahnrädern wechselweise reibschlüssig kuppelbar sind, indem zwischen die scheibenförmigen Radkörper und die scheibenförmigen Ringkolben eingeleitete Druckflüssigkeit den Radkörper und den Ringkolben auseinanderspreizt und sie mit ihren ebenen Stirnflächen an die ebenen Stirnflächen der benachbarten Kupplungsreibscheibeh anpreßt.

Eine hydraulische Schalteinrichtung nach dem Ausgangspunkt der Erfindung ist aus der deutschen Patentschrift 549 257 gemäß den Fig. 3 und 4 bekannt, bei der zwischen ringförmigen Reibscheiben und einem Zahnradkörper eine Mitnehmerverbindung vorgesehen ist, so daß die Reibscheiben mit dem Zahnradkörper rotieren und die dazwischen befindlichen Feder-Membranbälge von einer Belastung in Umfangsrichtung freigehalten werden.

Dadurch kommt jedoch bei Rotation das öl durch Fliehkraftwirkung zusätzlich unter Druck, und das relativ große ölvolumen in den^; beweglichen dünnen und deformierbaren Membranbalgfalten der ölkammern bringt eine Rotationseinwirkung auf die Schaltfunktion, so daß jedenfalls eine drehzahlbeeinflußte Kupplungswirkung eintritt, was ein schnelles Schalten ^: zumindest verunsichert.

Aus der britischen Patentschrift 799 375 ist eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher scheibenförmige Radkörper als Druckmittelzylinder ausgebildet sind und mit je einem darin untergebrachten scheibenförmigen Ringkolben drehkraftübertragend verbunden sind, wobei zwischen den scheibenförmigen Radkörper und einen in ihn eingreifenden scheibenförmigen Ringkolben Druckflüssigkeit eingeleitet, wird, wodurch der Radkörper auf der axialen Gegenseite mit der feststehenden Kupplungsreibscheibe kraftschlüssig wird. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß nur eine funktionierende Reibfläche stirnseitig pro Radkörper möglich ist und diese Anordnung in axialer Richtung breit baut. Die drehbaren Zahnräder bildeten massive Scheiben zur durchgehenden ebenen Feinbearbeitung. Das Getriebe war relativ schwer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu-

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sammenwirkenden Reibflächen möglichst stark und Nuten die Kupplungsflächen beim Wählen eines angleichmäßig gegeneinander zu pressen. deren Ganges auseinander, wodurch ein schnelleres

Die erfindungsgemäßen Lösungsmerkmale sind Schalten erzielbar ist, wie es für Kraftfahrzeuge oder

teilweise bei hydraulisch beaufschlagten Scheibenrei- - Werkzeugmaschinen erforderlich ist. "^

bungskupplungen je für'sich bekannt. So geht z.B. 5 . In Ausgestaltung der Erfindung wiircl vorgeschla-

aus der britischen Patentschrift 799 375 hervor, zwi- gen, daß die Innenränder der Druckmittelzylinder

sehen dem Ringkolben und den ihn umgreifenden und die Innenränder der Ringkolben in an sich be-

Radkörper-Druckmittelzylinder Dichtungsmittel vor- kannter Weise über Tellerfedern an den benachbar-

zusehen. Bei dieser bekannten Anordnung wird fer- ten Kupplungsreibscheiben abgestützt sind. Dadurch

ner der Druckmittelzylinder, der an einer ebenen io werden die beiden Spaltweiten der Kupplungsfugen

Stirnfläche als Kupplungsscheibe wirkt, zwischen den der leerlaufenden Gänge gleich groß gehalten, wo-

unverschieblich angeordneten, auch nur auf einer durch die Reibungsverluste im öl am kleinsten sind.

Seite wirkenden Kupplungsreibscheiben axial ver- . Für eine bestimmte Flächenpressung der Kupp-

schieblich gehalten. lungsteile kann der Öldruck vermindert werden,

Aus der USA.-Patentschrift 2 349 925 ist es bei 15 wenn man die Schaltzahnräder und Ringkolben mit

einer selbsttätig wirkenden Kupplung bekannt, kon- einer in einer oder in beiden Richtungen wirkenden

zentrische, unter anderem auch konische axial ver- Keilverzahnung mit schrägen Stirnflächen versieht,

schiebbare Kupplungsreibflächen durch Schraubmit- Da es jedoch äußerst schwierig ist, die Keilflächen

tel mit einer Selbstandrucksteigerung im Kraftschluß miteinander zum gleichmäßigen Tragen zu bringen,

zu versehen. 20 wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorge-

In der USA.-Patentschrift 2 364 019 findet sich schlagen, daß zwischen den Keilflanken der Mitneh-

eine selbsttätig wirkende Überholkupplung ohne mer ein dem Profil der Keilflanken angepaßter Schei-

Druckflüssigkeit mit zum Teil ähnlicher Aufgabe wie benring aus plastisch verformbarem Werkstoff, z. B.

hier bekannt, wobei in und an ringzylindrischen aus Aluminium, eingelegt ist. Der von den Keilzäh-

Kammern mit in diesen und zu diesen beweglichen, 25 nen selbst geformte Ring kann auch aus erhärtetem

zum Teil kolbenartige Scheiben axial kraftschlüs- Kunststoff bestehen. Bei nach dieser Ausgestaltung

sige Verbindungen mittels Reibschluß hergestellt ausgebildeten Teilen sind die Teilungs- und Ab-

werden. standsfehler der Keilverzahnung ausgeglichen, so daß

Aus der französischen Patentschrift 1 234 497 sind die Verstärkung der Anpreßkraft ohne . örtliche durch Druckflüssigkeit axial gegeneinander ver- 30 Druckspitzen erfolgt. .
schiebbare, im Inneren eines Rades angeordnete In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird Reibscheiben mit konzentrischen Kegelflächen für vorgeschlagen, daß die Zahnradkörper symmetrisch Kraftschlußverbindungen bekannt, welche am zu ihrer radialen Mittelebene beiderseits als Druck-Außenrand einen Dichtungsring aufweisen. mittelzylinder ausgebildet sind und in jedem der bei-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet eine 35 den Druckmittelzylinder ein Ringkolben angeordnet

Verminderung der Baulänge, die Verwendung eines ist, der mit seiner ebenen Stirnfläche an je einer der

kleineren Schalt-Öldrucks und ergibt eine geringere beiderseits des Zahnrades angeordneten Kupplungs-

Reibflächenbelastung. Die Zahnradscheiben und reibscheiben anpreßbar ist. Die Bearbeitung des

Ringkolben können schwächer ausgeführt werden als Zahnrades wird dann bei den auf beiden Seiten

die frei tragenden feststehenden Kupplungsreibschei- 40 außenliegenden Kupplungsflächen vereinfacht. Nur

ben, was im Sinne der aufgabengemäß gleichmäßige- die Ringkolben und die Kupplungsscheiben arbeiten

ren Anlage der Ringkolben an die Kupplungsreib- als Reibflächen zusammen, was besser geeignete

scheiben ist. Werkstoffpaarungen erlaubt. Darüber hinaus ermög-

Wechselgetriebe nach der Erfindung haben ferner licht dies auch eine einfache Fertigung der Ringkolden Vorteil, daß die Spalten zwischen den leerlaufen- 45 ben, z. B. durch Stanzen und Prägen, Flachläppen; es den Rädern mit öl gefüllt sind, so daß die Schwin- ermöglicht Aufbringen von Überzügen, wie Hartgungen der Räder außerordentlich stark schon am chrom, Titankarbid, Gas- oder Badnitrierschichten Ort der Entstehung gedämpft werden. Dies bewirkt u. dgl. Die Kupplungsscheiben können dann zweckeinen sehr ruhigen Lauf. Die erfindungsgemäße An- mäßig aus Perlitgußeisen oder Kugelgraphiteisen Ordnung ermöglicht eine Wälzlagerung der schaltba- 50 sein, und es sind auch dünne Ringe, z. B. aus gesinren Zahnräder im Druckölraum. Damit ist die Zufüh- tertem Blech, als Zwischen-Reibscheiben, z. B. angerung des Drucköls durch eine Bohrung in den Innen- punktet am Ringkolben, vorteilhaft anwendbar,
laufringen von besonderem Vorteil. Dadurch wird die Infolge der beiderseitigen Druckwirkung übertra-Abdichtung des Zuleitweges zum arbeitenden öl- gen die Zahnräder schon bei kleinerem Öldruck die druckraum einfach und absolut betriebssicher mit 55 volle Kraft, oder es wird eine Erhöhung des übertrageinem Dichtungsring ausführbar. Weil bei der erfin- baren Drehmoments erzielt.

dungsgemäßen Anordnung die seitlichen Flächen erst Reibschaltkupplungen bei den nötigen Anpreßbeim Kupplungsvorgang zur Anlage kommen, ist der drücken von etwa 100 kp/cm² erfordern mindestens Druckraum im Zahnrad gegen Leckölverlust abge- eine gehärtete und glatte Reibfläche mit hohem Tragdichtet, und im Leerlauf können die Druckräume 60 anteil, wodurch von vornherein der Beginn eines abdurch die Kupplungsspalten selbsttätig sich entlüften. normalen Verschleißes verhütet wird. Die kuppeln-Der Spaltraum des Wälzlagers erhält jeweils beim den Reibflächen sollten daher praktisch optisch eben Schalten eine gewisse Menge öl, wodurch ein Fressen sein. Die erfindungsgemäße Anordnung ist im Sinne der Lagerungen der leerlaufenden Gänge auch über dieser Forderung darüber hinaus ebenfalls sehr vorlängere Betriebszeiten ausgeschlossen ist. 65 teilhaft, weil alle Reibflächen frei eben und dadurch

Der Öldruckraum im Zahnrad wird durch den maschinell läppbar sind.

gummielastischen Ring auf dem Ringkolben abge- F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines

dichtet. Dieser zieht bei entsprechend ausgebildeten Getriebes mit Schalteinrichtungen nach der Erf in-

dung, wobei ein Zahnrad als Druckzylinder mit Ringkolben ausgebildet ist;

F i g. 2 gibt einen Teilschnitt wieder, bei dem das Zahnrad und der Ringkolben zur Kraftverstärkung eine Keilverzahnung aufweisen und durch einen Zwischenring mit geprägten Gegenflächen verschiebbar verbunden sind;

F i g. 3 zeigt die Herstellung eines erfindungsgemäßen Details,

Fig.4 einen Teil der Ansicht gemäß Schnitt 3-3 der Fig. 3.

In F i g. 1 sind auf den Profilkanten der Keilzahnwelle 1 auch innen glatte Wälzlagerringe 2 aufgesetzt. Die Nadeln 3 tragen die Lagerrirignabe 4 des Zahnrades 5 mit den Zähnen 6. Der Ringkolben 7 ist mit seinem äußeren Rand und dem Dichtungsring 8 in dem Zahnrad 5 dicht geführt. Die Mitnehmer 9 greifen in die Lücken zwischen den Mitnehmern 10 des Zahnrades 5 ein. Diese halten den Ringkolben 7 gegen das Zahnrad 5 drehfest, aber verschiebbar. Auf der Keilzahnwelle 1 sind Kupplungsscheiben 11, 12 mit Innenverzahnung und parallelgeläppten Flanken angeordnet, gegen welche die Zahnräder 5 und Ringkolben? angepreßt werden. Das Drucköl wird den einzelnen Zahnrädern 5 durch den Steuerkolben 13 mit der Verteilungsrille 14 über die Steuerbüchse 15 zugeführt. Aus dem Raum des Wälzlagers 2, 3 gelangt das Drucköl um die Lagerringnabe 4 herum in den Druckraum 35. Die Zahnräder 5 und die Ringkolben? werden hierdurch schon bei sehr geringem Druckabfall in den Spalten zwischen 5 und 11 sowie 7 und 12 auseinandergetrieben. Die Reibflächen von 5 und 7 legen sich schnell dicht an, worauf der Schaltöldruck voll zur Wirkung kommt.

In F i g. 2 ist das Zahnrad 5 mit einer, radialen Zahnung 28 versehen. Der Ringkolben7_L|rägt gleichartige Zähne 29. Dazwischen ist ein abgeformter Ring

30, etwa aus Aluminium oder erhärtetem Kunststoff angeordnet. Die dachförmigen Zähne 28, 29 werden beispielsweise nach F i g. 3 und 4 in einem besonderen Arbeitsgang in den Ring 30 abgepreßt. Die Zähne 28j 29 dürfen daher auch ungenaue Form haben und können durch Pressen oder Schmieden erzeugt sein. Infolge der Keilwirkung tritt zwischen den Keilflächen an den Teilen 28, 29 und 30 eine Verstärkung der Anpressung der Ringkolben 7 und der Zahnräder 5 gegen die Flanken der Kupplungsscheiben 11 und 12 auf. Der Öldruck läßt sich daher herabsetzen.

F i g. 4 zeigt im Ausschnitt eine Seitenansicht gemäß Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 3. Der Ring 30 füllt den Druckraum 35 zwischen 5 und 7 weitgehend aus. Die Fliehkraft wirkt daher auf die geringe Ölmenge nur wenig. Die lösenden Tellerfedern 31, 32 können deshalb schwach sein. Sie liegen in Ausdrehungen der Zahnräder 5 und der Ringkolben 7 und werden durch Reibung verschleißfrei mitgenommen. Die Innenkanten 33, 34 der Tellerfedern

31, 32 gleiten an den Flanken der Kupplungsscheiben 11 und 12.

Das Öl zwischen 5 und 11, 7 und 12 will parallele Schichten bilden. Damit wird Planlauf auch bei schrägverzahnten Rädern 5 erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische'" Schalteinrichtung für ein Zahnräder-Wechselgetriebe mit Ringkupplungen in den Rädern, wobei zwei oder mehr Zahnräder auf einer Welle drehbar nebeneinander angeordnet sind, deren scheibenförmige Radkörper als Druckmittelzylinder ausgebildet und über Mitnehmer mit je einem darin untergebrachten scheibenförmigen Ringkolben Drehkraft übertragend verbunden sind, und mit beiderseits der genahnr ten Zahnräder sitzenden, mit der Welle undrehbar und ünyerschieblich verbundene Kupplungsreibscheiben, wobei die vor dem ersten Zahnrad und hinter dem letzten Zahnrad sitzende Kupplungsscheibe nur einseitig, die zwischen zwei Zahnrädern sitzenden . Kupplungsreibscheiben beidseitig mit den Zahnrädern wechselweise reibschlüssig kuppelbar sind, indem zwischen die scheibenförmigen Radkörper und die scheibenförmigen Ringkolben eingeleitete Druckflüssigkeit den Radkörper und den Ringkolben auseinanderspreizt und sie mit ihren ebenen Stirnflächen an die ebenen Stirnflächen der benachbarten Kupplungsreibscheiben anpreßt, gemeinsam gekennzeichnet durch die folgenden, je für sich bei hydraulisch beaufschlagten Scheibenreibungskupplungen bekannten Merkmale:

a) Die mit je einer ebenen Stirnfläche (5 a) als Kupplungsscheibe dienenden Druckmittelzylinder (5) und die mit je einer ebenen Stirnfläche (7 ä) als Kupplungsscheibe dienenden. ■■ Ringkolben (7) sind zwischen den beiderseits davon unverschieblich angeordneten Kupp-: lungsreibscheiben (11, 12) axial verschieblich;

b) die Ringkolben weisen an ihren zylindrischen Umfangsflächen (7 b) gegenüber den zylindrischen Innenflächen (5 6) der Druckmittelzylinder radial Luft auf, und zwischen die genannten zylindrischen, Flä- ■ chen sind Dichtungsringe (8) eingelegt;

c) die Mitnehmer (9) der Ringkolben und die Mitnehmer (10) der Druckmittelzylinder wirken durch Keilflanken (29, 28) derart zusammen, daß die am Druckmittelzylinder wirksame Drehkraft des Zahnkranzes an den Keilflanken einen den Druckmittelzylinder (5) und den Kolben (7) auseinanderspreizenden Axialschub hervorruft.

2. Hydraulische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurctLgekennzeichnet, daß die Innenränder (5 c) der Druckmittelzylinder (5) und die Innenränder (7£);1der-Ringkolben (7) in ärisich bekannter Weise über Tellerfedern (31) an den benachbarten Kupplungsreibscheiben (11, 12) abgestützt sind.

3. Hydraulische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Keilflanken (28, 29) der Mitnehmer (10,9) ein dem Profil der Keilflanken angepaßter Scheibenring (30) aus plastisch verformbarem Werkstoff, z. B. aus Aluminium, eingelegt ist.

4. Hydraulische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradkörper symmetrisch zu ihrer radialen Mittelebene beiderseits als Druckmittelzylinder ausgebildet sind und in jedem der beiden Druckmittelzylinder ein Ringkolben (7) angeordnet ist, der mit seiner ebenen Stirnfläche (7 a) an je einer der beiderseits des Zahnrades'i'ängeordneten Kupplungsreibscheiben (11, 12) anpreßbar ist.