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Gegenwellengetriebe flir Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich
auf ein Gegenwellengetriebe für Kraftfahrzeuge, bei dem die von der Antriebßmaschine
angetriebene Gegenwelle wahlweise mit der Ausgangswelle Uber einen ein Zwischenzahnrad
enthaltenden Rückwärtsgangrädersatz oder über einen Vorwärtsgangrädersatz kuppelbar
ist, und das Zwischenrad bei Rückwärtsgang mit einem Rückwärtsgangzahnrad kämmt,
das an einer mit der Ausgangswelle drehfest verbundenen Schaitmuffe vorgesehen ist,
und die Schaltmuffe für einen Vorwärtsgang mit einem Zahnrad kuppelbar ist, das
mit einem auf der Gegenwelle sitzenden Zahnrad kämit.
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Bei der konstruktiven jusgestaltung derartiger Gegenwellengetriebe
kann es eintreten, dass das Rückwärtsgangzahnrad mit dem Zwischenrad des Rückwärtsgangrädersatzes
in Eingriff gelangt,
wenn die Schaltmuffe in die Stellung für den
Vorwärtsgang bewegt wird. Obwohl bei dieser Bewegung das Zwischenrad nicht unter
Last läuft, tritt bei aer Bewegung der Schaltmuffe in die Vorwärtsgangstellung eine
Relativdrehung zwischen dem Rückwärtsgangzahnrad und dem Zwischenrad auf, da der
Schalten vorgang bei sich bewegendes Kraftfahrzeug erfolgt, während das Einschalten
des Rüclrwärtsganges in der Regel bei stillstehendem Fahrzeug vorgenommen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges willkürliches
Ineingriffkommen des Rückwärtsgangrades mit dem Zwischenrad bei der Bewegung der
Schaltmuffe in die Vorwärtsgangstellung zu unterbinden.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch dass das Rückwärtsgangzahnrad
in der Vorwärtsgangstellung der Schaitmuffe mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff
kommt und vor diesem Eingriff ein Dämpfer in Form eines nachgiebigen nichtmetallischen
Zahnrades, das an der Schaltmuffe neben dem Rückwärtsgangzahnrad auf der dem Zwischenzahnrad
zugewandten Seite vorgesehen ist, mit dem Zwischenz#hnrad in Eingriff gelangt.
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Durch diese Ausbildung wird nicht nur die gestellte Aufgabe gelöst,
sondern darüber hinaus eine besonders kurze und gedrängt bauende Anordnung eines
Gegenwellengetriebes ermöglicht. Dies ist in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung
dadurch erreicht, dass das Rückwärtsgangzahnrad arial in der Mitte der Schaltmuffe
angeordnet ist, die aus einer mittleren Leerlaufstellung axial in einer Richtung
zum Schalten des niedrigsten Vorwärtsganges und ia entgegengesetiter Richtung zum
Schalten des nächst höheren Ganges eines Mehrganggetriebes verschiblich ist. Durch
diese Anordnung ergibt sich auch eine Lage des Rückwärtsgangzahnrädersatzes zwischen
den Zahnrädern flir den ersten und zweiten Gang ohne+ dass die Gefahr eines unbeabsichtigten
Eingriffs des Rückwärtsgangzahnrades in das Leeerlaufrad bei einem Abwärtsschalten
von zweiten zum ersten Gang besteht.
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Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Dämpfer einen
auf einer Schulter der Schaltmuffe neben des Rückwärtsgangzahnrad aufgepreßsten
Metallring enthält, an des das nicht metallische Zahnrad befestigt ist.
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Ferner ist vorgesehen, dass die Zähne des Rückwärtsgangzahnrades,
des nichtmetallischen Zahnrad und des Zwischenrades abgeschrägte Eingriffskanten
aufweisen. Schliesslich iet es vorteilhaft, wenn das nichtmetallische Zahnrad aus
einem Polyurethan-Kunststoff einer Härte zwischen 55 und 70 besteht.
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In der Zeichnung ist ein Ausfürrungsbeispiel eines Gegenwellengetriebes
nach der Erfindung dargestellt.
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In der Zeichnung ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein Gegenwellengetriebe
nach der Linie 1-1 derFig. 2 ia Richtung der Pfeile gesehen,
Fig.
2 ein Teilquerschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,
Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,
Fig. 4 ein Teilschnitt nach der Linie 4-4 in Fig.l in Richtung der Pfeile gesehen
und Fig. 5 ein vergrösserter Teilschnitt nach der Linie 5-5 ia Fig. 2 in Richtung
der Pfeile gesehen.
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Das Gegenwellengetriebe des Ausführungsbeispiels ist ein Getriebe
mit vier synchronisierten Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang.
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In einem Getriebegehäuse 10 ist ia der einen Wand ein Lager 11 zur
Abstützung eines Eingangsgliedes 12 vorgesehen, das über eine Kerbverzahnung 1 4
mit einer nicht dargestellten Eingangswelle verbunden ist. Das Eingangsglied sitzt
auf einer Ausgangswelle 32. Eine Abschlussplatte 15 an der Gehäusewand dichtet die
Öffnung im Bereich des Lagers 11| ab. Am Eingangsglied 12 ist ein Eingangszahnkranz
16 gebildet, der mit einem Zahnkranz 17 an einer Zahnradeinheit 18 kämmt, die durch
in Abstand voneinander liegende Lager 21 und 22 auf einer Gegenwelle 23 drehbar
gelagert ist. Die Lager 21 und 22 liegen in Aussparungen des Getriebegehäuses 10
und werden durch eine Lbstandsbllchse 24 auf der Gegenwelle 23 in Abstand voneinander
gehalten.
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Die Zahnrädereinheit 18 hat ausser dem Eingangszahnrad 17 ein Zahnrad
26 für den dritten Gang, ein Zahnrad 27 für den zweiten Gang, ein Zahnrad 28 für
den Rückwärtsgang und ein Zahnrad 29 £r den er@ten Gang. Das Zahnrad 26 für den
dritten Gang kämmt mit einem Zahnrad 31, das drehbar auf der Ausgangswelle 32 sitzt.
Die Ausgangswelle 32 ist über Nadellager 30 und 33 im Bereich des Eingangszahnrades
16 in dem Eingangsglied gelagert und auf der anderen Seite über ein Kugeldrucklager
35 an der anderen Stirnwand 98 des Getriebegehäuses abgestützt. Das Zahnrad 27 für
den zweiten Gang kämmt mit einem Zahnrad 34, das drehbar auf der Auagangswelle 32
sitzt, während das Zahnrad 29 für den ersten Gang mit einem zugeordneten Zahnrad
36 kämmt, das ebenfalls auf der Ausgangswelle 32 drehbar gelagert ist Auf der Ausgangswolle
32 ist zwischen den Zahnrädern 31 und 16 eine Synchronisierungseinrichtung 37 für
den dritten und vierten Gang angeordnet. Diese Einheit besteht aus einer Nabe 3g,
die auf die Ausgangswelle 32 aufgekeilt ist und axial durch einen Sprengring festgelegt
ist. Auf dem Aussenumfang der Nabe 38 ist axial verschieblich eine Schaltmuffe 39
aufgekeilt. Die Schaltmuffe hat am Aussenumfang eine Ringnut 41 zur Aufnahme einer
Schaltgabel 121. Keile 42 an der Innenfläche bilden die Kupplungszähne für den vierten
und dritten Gang. Auf einem kegelstumpfförmigen Synchronisierungsring
46
sind Sperrzähne 44 für den vierten Gang angeordnet.
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Der Synchronisierungsring 46 liegt gegen eine keglige Fläche 47 am
Eingangsglied 12 an. Kupplungszähne 49 für den vierten Gang sind an dem Eingangsgliden
12 dicht neben der konischen Fläche 47 angeordnet. Bei einem Schalten des dritten
Ganges arbeiten die Keile 42 mit Sperrzähnen 51 an einem Synchronisierungsring 52
für den dritten Gang zusammen, der gegen eine konische Fläche 53 am Zahnrad 31 für
den dritten Gang anliegt. An letzterem sind Kupplungszähne 54 neben der konischen
Fläche 53 gebildet. In axialen Nuten der Nabe 38 und der Schlatmuffe 39 sind durch
zwei ringförmige Federn 57 drei Keile 56 gehalten, die normalerweise in der Mittellage
durch einen Sperrzahn 58 gehalten sind.
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Wird die Schaltmuffe 38 in Richtung auf das Eingangsglied 12 bewegt,
so werden die Keile 56 federnd mit der Schaltmuffe durch den Sperrzahn 58 mitgenommen
und bringen den Synchronisierungsring 46 in anlage gegen die konische Fläche 47,
so dass die Schaltmuffe 39 mit der gleichen Drehzahl wie das Eingangsglied 12 umläuft,
wodurch eine Synchronisierung der Keile 42 an der Schaltmuffe eintritt, so dass
diese durch die Sperrzähne 44 tretend in die Kupplungszähne 49 des Eingangsgliedes
12 eingreifen können, wodurch der vierte Gang eingeschaltet ist. Der dritte Gang
wird in ähnlicher Weise durch Bewegung der Schaitmuffe 39 nach rechts eingeschaltet,
so dass
die Keile 56 den Synchronisierungsring 52 gegen die konische
Fläche 53 des Zahnrades 31 für den dritten Gang bewegen.
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Laufen die Schaltmuffe 39 und das Zahnrad 31 für den dritten Gang
mit gleicherDrehzahl um, so können die Kupplungszähne 42 durch die Sperrzähne 51
treten und in die Kupplungszähne 54 am Zahnrad 31 eingreifen, wodurch der dritte
Gang eingeschaltet ist.
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Konzentrisch zur Ausgangswelle 32 ist auf dieser zwischen dem Zahnrad
36 für den ersten Gang und dem Zahnrad 34 für den zweiten Gang eine Synchronisierungseinrichtung
61 für den ersten und zweiten Gang angeordnet. Diese Synchronisierungseinrichtung
61 ist ähnlich wie die Syachronisierungeinrichtung 37 aufgebaut und weist eine Nabe
62 auf, die auf die lusgangswelle 32 aufgekeilt ist, während eine Schaltmuffe 69
axial verschieblich auf der Nabe 62 aufgeteilt ist. Die Schaltmuffe 63 hat innen
keilförmige Zähne 65 und aussen eine Ringnut 64. sir jufnahie einer Schaltgabel
115. Ferner ist an der Aussenfläche ein Rückwärtsgangzahnrad 66 gebildet, dessen
Eingriffskanten 67 abgeschrägt sind. Das Zahnrad 34 fur den zweiten Gang hat Kupplungszähne
71 und eine konische Fläche 72, gegen die ein Synchronisierungsring 73 mit Sperrzähnen
74 bewegbar ist. Das Zahnrad 36 für den ersten Gang hat Kupplungszähne 76 und eine
keglige Fläche 77, mit der ein Synchronisierungsring 78 zusammenarbeitet, der Sperrzähne
79 aufweist. In Nuten der Schaltmuffe 63 und der Nabe 62 sitzen
drei
Keile 81, die nachgiebig über einen Sperrzahn 82 mit der Schaltmuffe 63 verbunden
sind. Ringfd.rmigeFedern 83 halten die Keile in der dargestellten Lage.
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Wird die Schaltmuffe 63 nach links bewegt, so werden die Keile 81
federnd mitgenommen und bewirken die Anlage des Synchronisierungsringes 73 gegen
die keglige Fläche 72 am Zahnrad 34 für den zweiten Gang, wodurch die Schaltmuffe
63 und das Zahnrad 34 synchronisiert werden, worauf die Zähne 65 der Schaltmuffe
63 zwischen die Sperrzähne 74 des Synchronisierungsringes treten und in die Kupplungzähne
71 eingreifen, um die lusgangswelle 32 mit dem Zahnrad 34 für den zweiten Gang zu
kuppeln. Wird die Schaltmuffe 63 nach rechts bewegt, so bewirken die Keile 81 eine
Bewegung des Synchronisierungsringes 78 gegen die keglige Fläche 77 des Zahnrades
96 für den ersten Gang, um dieses mit der Schaltmuffe 63 zu synchronisieren.
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Dann können die Zkhne 65 der Schaltmuffe 63 zwischen den Sperr zähnen
79 zum Eingriff in die Kupplungszähne 76 am Zahnrad 36 für den ersten Gang eingreifen.
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Die Schaltmuffe 63 hat ferner eine Schulter 86, auf die ein Dämpfer
87 aufgepresst ist. Der Dämpfer 87 besteht aus einem Stahlring 88 und einem nichtmetallischen
Zahnrad 89, das mit dem Stahlring 88 verbunden ist. Als Werkstoff für das nichtmetallische
Zahnrad 89 muss ein federnder gegen Öl und Sauerstoff widerstandsfähiger nichtalternder
Werkstoff gewählt
werden, der eine hohe Dämpfungseigenschaft aufweist.
Im Ausführungsbeispiel wird Polyurethafl verwendet, jedoch können Polyamide oder
Polytetrafluoräthylen ebenfalls verwendet werden. Der Dämpfer 87 ist an der Schaltmuffe
83 so angeordnet, dass die Mittellinien der Gähne des nichtmetallischen Zahnrades
89 und des Rückwärtsgangzahnrades 66 in axialer Richtung ausgerichtet sind. Das
Zahnprofil des nichtmetallischen Zahnrades 89 ist etwas kleiner als das Zahnprofil
des Rückwärtsgangzahnrades 66 und hat ebenfalls eine abgeschrägte Eintrittskante
91 (Fig. 1 und 5).
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Ein Zwischenrad 92 des Rückwärtsgangzaharäder3atzes hat Zähne mit
ebenfalls abgeschrägter Eintrittskante 93. Es ist huber ein Lager 94 auf einer Welle
95 gelagert, die in der Rückwand 98 des Getriebegehäuses abgestützt und verkeilt
ist, während ihr anderes Ende in einem Durchbruch 99 einer Zwischenwand 101 abgestützt
ist, die zwischen den Zahnrädern 27 und 28 auf der Gegenwelle vorgesehen ist.
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Befindet sich das Getriebe im Leerlauf9 wie dies in den Fig. 1 und
5 dargestellt ist, oder im ersten Gang, d.h. mit nach rechts bewegter Schaltmuffe
63, so steht das nichtmetallische Zahnrad 89 mit dem Zwischenzahnrad 92 in Eingriff.
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Im ersten Gang steht ferner auch das Rückwärtsgangzahnrad 66 mit dem
Zwischenzahnrad 92 in Eingriff. Befindet sich das Getriebe im zweiten Gang, so ist
das nichtmetallische Zahnrad 89 ausser Eingriff mit dem Zwischenzahnrad 92. Bei
einem
Abwärtsschalten vom zweiten zum ersten Gang kommt also das
nichtmetallische Zahnrad 89 in Eingriff mit dem Zwischenzahnrad 92, so dass das
Rückwärtsgangzahnrad 66 und die Schaltmuffe 63 im gleichen Sinne und gleicher Drehzahl
mit dem Rückwärtsgangzwischenzahnrad 92 umlaufen, so dass ein Anlaufen zwischen
den Zahnrädern 66 und 92 vermieden ist. Die abgeschrägten Eintrittskanten 67 und
93 der Zahnräder 66 und 92 verhindern ein Blockieren beim Umschalten, können jedoch
nicht die metallische Berührung beim einlaufen der Räder verhindern.
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Die Aufgabe des Dämpfers 87 besteht daher darin, in das Rückwärtsgangzwischenzahnrad
92 einzugreifen und dieses mit der gleichen Dre#ahl wie das Rückwärtsgangzahnrad
66 anzutreiben.
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Die abgeschrägte Eintrittskante 91 des nichtmetallischen Zahnrades
89 verhindert ein Blockieren. Der Eingriff der beiden Zahnräder bedingt keine Geräusche.
Beim Abwärtsschalten vom zweiten zum ersten Gang kann das Zwischenrad 92 lastfrei
frei umlaufen, so dass auf den Dämpfer lediglich die Trägheit kraft des Zwischenrades
92 und Reibungskräfte aufgeübt werden.
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Das nichtmetallische Zahnrad hat eine gewisse Nachgiebigkeit, die
die Aufnahme der Trägheitskräfte unterstützt.
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Zweckmässig ist die Nachgiebigkeit des nichtmetallischen Zahnrades
89 jedoch begrenzt, damit die Relativdrehung zwischen den Zähnen des nichtmetallischen
Zahnrades 89 und den Zähnen des Rückwärtsgangzahnrades 66, die beim Eingriff des
nichtmetallischen
Zahnrades 89 in das Zwischenrad 92 eintritt, nicht ausreicht, um die Zähne des Rückwärtsgangzahnrades
66 axial auagerichtet mit den Zähnen des Zwischenzahnrades 92 zu bringen. Das nichtmetallische
Zahnrad 89 hat im Ausführungsbeispiel eine Härte auf dem Härteprüfer zwischen 55
und 70. Diese Härte ist zu bevorzugen, da sie eine ausreichende Nachgiebigkeit ermöglicht
und andererseits nicht so gross ist, dass der Kunststoff während des Betriebes zerstört
und abgesplittert werden kann.
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Das Zwischenzahnrad 92 hat eine Nabe mit einer Ringnut 102, ia die
eine' Schaltgabel 103 eingreift, deren Führungsteil 104 auf einem Zapfen 105 gleitet,
der in Löchern der hinteren Wand 98 und der Zwischenwand 101 des Getriebe gehäuses
sitzt. Die Führung 104 ist Bei einen Zapfen 107 schwenkbar mit einem Hebel 108 verbunden,
der über einen Zapfen 109 schwenkbar am Getriebegehäuse lo befestigt ist (Fig. 2).
Das andere Ende des Hebels 108 ist über einen Zapfen 111 mit einer Führung 112 für
eine Schaltstange 113 für den Rückwärtsaang verbunden. Die Schaltgabel 115 für den
ersten und zweiten Gang greift in die Ringnut 64 der Schaltmuffe 63 und hat einen
auf einer Schaltstange 118 für den ersten und zweiten Gang sitzenden Führungsteil
117.
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Die Schaltgabel 121 für den dritten und vierten Gang greift in die
Ringnut 41 der Schaltmuffe 39 ein und hat einen an einer Schaltstange 123 für den
dritten und vierten Gang
sitzenden Führungsteil 122. Die Schaltgabel
121 greift in die Ringnut 41 der Schaltmuffe 39 eo ein, dass eine Drehung des Führungsteils
122 und der Schaltstange 123 verhindert ist.
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Die Schaltgabel 115 verhindert in ähnlicher Weise eine Drehung des
Führungsteils 117 und der Schaltstange 118. Der F#ührungsteil 117 hat einen ansatz
116, der in eine axial liegende aussparung 124 eingreift, die lediglich so lang
ist, um die notwendige Schaltung des Rückwärtsganges zu ermöglichen und die eine
Drehung des Führungsteils 112 verhindert. Eine Schaltwelle 127 ist drehbar und axial
verschieblich in einer Öffnung 128 in der vorderen Wand des Getriebegehäuses 10
und ia einer Öffnung 129 eines Ansatzes 131 an der unteren Wand des Getriebegehäuses
abgestützt. Eine Dichtung 132 verhindert den Austritt von Schmieröl durch die Öffnung
128, durch die die Schaltwelle 127 nach aussen geführt ist. Ein Äblaßstopfen 133
ist auf der anderen Seite des Getriebegehäuser vorgesehen. Die Schaltwelle 127 trägt
einen Schalthebel 134 mit einer Schaltzunge 135, die normalerweise ia einer ausnehmung
136 in den Führungsteil 117 der Schaltgabel 115 für den ersten und zweiten Gang
liegt. Wird der Schalthebel 134 durch Drehen der Schaltwelle 127 entgegen dem Uhrzeigersinn
in Fig. 3 gedreht, so kommt die Schaltzunge 135 in den Bereich einer Ausnehmung
137 im Führungsteil 122 der Schaltgabel 121 für den dritten und vierten Gang, um
einen
dieser beiden Gänge zu wählen. Wird die Schaltwelle 127 und
der Schalthebel 134 im Uhrzeigersinn gedreht, so kommt die Schaltzunge 135 in den
Bereich einer Ausnehmung 138 am Ftthrungsteil 112, die über den Hebel 108 mit der
Schaltgabel 103 für den Rückwärtsgang verbunden ist.
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Dieser Bewegung des Schalthebels 134 steht ein Riegel 141 entgegen,
der aus einem Stift 142 besteht.
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Dieser ist in die gezeichnete Lage (Fig. 3) durch eine Feder 143 gedrückt,
die in einem zylindrischen Gehäuse 144 angeordnet ist und sich an einem Federteller
145 abstützt, der ein Loch 146 zur Führung des Stiftes 142 aufweist. Ein beweglicher
Anschlag 147 wird durch die Feder gegen eine Schulter 148 des Stiftes 142 gedrückt,
um diesen gegen den Schalthebel 134 zu bewegen. Ein Anschlag 149 begrenzt die Bewegung
des Stiftes 142, so das er nur die Bewegung des Schalthebels 134 huber die Stellung
für den ersten und zweiten Gang hinweg sperrt.
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Die Befestigung der Riegeleinrichtung erfolgt über einen Lappen 151,
der über einen Stift 152 an dem Getriebegehäuse 10 befestigt ist.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass der Rückwärtsgang durch Bewegung
des Zwischenzahnrades 92 nach links in Fig. 1 bewirkt wird, wobei dieses mit dem
Rückwärtsgangzahnrad 66 und dem Zahnrad 28 auf der Gegenwelle in Eingriff kommt,
während sich die Schaltmuffe 63 in der Mittelt
lage befindet. Da
das Rückwärtsgangzahnrad 66 Jedoch in der Mitte der Schaltmuffe 63 angeordnet ist,
veranlasst eine Bewegung der Schaltmuffe 63 nach rechts in Fig. 1 zum Einschalten
des ersten Ganges auch einen Eingriff des Rückwärtsgangzahnrades 66 in das Zwischenzahnrad
92, das.Jedoch-bei dem eingeschalteten ersten Gang lastfrei ist. Bei einem derartigen
Gangwechsel vom zweiten zum ersten Gang bewirkt das nichtmetallische Zahnrad 89
at der Schaltmuffe 63 durch den Eingriff in das Zwischenzahnrad 92 die Synchronisierung
dieses Zahnrades mit dem Rückwärtsgangzahnrad 66, so das ein stosafreier Eingriff
swischen diesen beiden Zahnrädern beim Einschalten des ersten Vorwärtsganges eintritt.