-
Bereich der Technik
-
Gegenstand der Erfindung ist die Schaltkupplung, vor allem für Getriebe von Kraftfahrzeugen, die aus einer Eingangswelle mit Hohlnabe, welche mit äußerer gerader Verzahnung versehen ist, einem Kranz des geschalteten Rades mit Stirnverzahnung, welcher gleichachsig zur Hohlnabe angeordnet ist, einem kreisförmigen Schaltring, welcher mit innerer gerader Verzahnung für den axialen Gleitsitz auf der inneren geraden Nabenverzahnung, einer Stirnverzahnung für den Eingriff und einer Stirnverzahnung für den Kranz des geschalteten Rades und äußeren axialen geschlossenen Nuten auf dem äußeren Umfang des Schaltringes versehen ist, und einer Schalthülse, die axial auf dem Schaltring angeordnet ist und mit einer äußeren radialen umlaufenden Nut für den Eingriff mit Getriebegabel und Schaltstiften versehen ist, die aus dem Innenumfang der Schalthülse herausragen und in die äußeren axialen geschlossenen Nuten des Schaltringes eingreifen, besteht.
-
Stand der Technik
-
Gegenstand der älteren Anmeldung PV 2016-761 desselben Anmelders ist die Schaltkupplung für eine Wellenverbindung mit dem auf der Welle drehbar angeordneten Zahnrad. Das Zahnrad ist mit einem an seinem Umfang mit äußerer Verzahnung und an seiner Stirnseite mit Stirnverzahnung versehenen Kranz fest verbunden. An der Eingangswelle ist es fest angeordnet und der axial verschiebbare Führungsring ist an seiner Stirnseite mit Stirnverzahnung für die Einrastung und den Eingriff auf der Stirnverzahnung des Kranzes versehen. Am Führungsring ist eine Schalthülse axial verschiebbar angeordnet. Die Schalthülse ist mit einer äußeren umlaufenden radialen Nut für den Eingriff mit einer Schaltgabel versehen. Für den axialen Kraftschluss zwischen der Schalthülse und dem Führungsring ist die Schalthülse mit radialen Führungsstiften versehen, die aus dem Innenumfang der Schalthülse herausragen und in die äußeren axialen geschlossenen Nuten des Schaltringes eingreifen, die am äußeren Umfang des Führungsringes gebildet werden. Der Führungsring ist an seinem äußeren Umfang mit offenen axialen Nuten versehen. Die Schalthülse ist an ihrem äußeren Umfang mit innerer axialer Verzahnung versehen, die die offenen axialen Nuten des Führungsringes berührt. Für die Verbindung der Schalthülse mit dem Führungsring, dem Zahnrad und gleichzeitig mit dem Zahnrad berührt die innere axiale Verzahnung der Schalthülse sowohl die offenen axialen Nuten des Führungsringes als auch die Zahnlücken zwischen den äußeren Zähnen des Zahnradkranzes. Für die Winkeleinstellung der inneren axialen Verzahnung der Schalthülse in eine den Zahnlücken zwischen den äußeren Zähnen des Zahnradkranzes entsprechende Stellung verfügen die Eingriffsseiten der Stirnverzahnung des Führungsringes und die Eingriffseiten der Stirnverzahnung des Kranzen zum Zahnfuß hin über eine abnehmende Zahnbreite. Um die axiale Lage zu sichern, wird der Führungsring an seinem Umfang mit radial gefederten Kugeln versehen, die in die Vertiefung am äußeren Umfang der Schalthülse eingreifen. Der älteren Anmeldung PV 2016-761 zufolge verfügen die Eingriffsseiten der Stirnverzahnung des Kranzen und die Eingriffsseiten der Stirnverzahnung des Führungsringes über eine negative Neigung, um eine Winkeleinstellung der Schalthülse und des Zahnradkranzes herbeizuführen und die axialen Zähne des Zahnradkranzes in die Zahnlücken einrasten zu lassen, was die Beseitigung der Gefahr vom Springen der Verzahnung aus dem Eingriff beim Umkehren des Drehmoments und gleichzeitig die Feststellung eines kleinen Umfangsspiels zwischen den Eingriffsrädern zur Folge hat.
-
Der älteren Anmeldung PV 2016-761 zufolge verfügt die Schaltkupplung über keine Neutralstellung, ist bauseitig sehr kompliziert und besteht aus einer großen Teileanzahl.
-
Gegenstand der Erfindung
-
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile des heutigen Standes der Technik zu beseitigen und für eine bauseitig einfache Zahnkupplung mit Neutralstellung, zuverlässiger Verriegelung des eingeschalteten Ganges, niedrigem Umfangsspiel und geringer Teileanzahl zu sorgen.
-
Die Nachteile des heutigen Standes der Technik werden im Wesentlichen durch die Schaltkupplung beseitigt, die die Ziele der Erfindung erfüllt, vor allem für Getriebe der Kraftfahrzeuge bestimmt ist und aus einer Eingangswelle mit Hohlnabe, welche mit äußerer gerader Verzahnung versehen ist, einem Kranz des geschalteten Rades mit Stirnverzahnung, welcher gleichachsig zur Hohlnabe angeordnet ist, einem kreisförmigen Schaltring, welcher mit innerer gerader Verzahnung für den axialen Gleitsitz auf der inneren geraden Nabenverzahnung, einer Stirnverzahnung für den Eingriff und einer Stirnverzahnung für den Kranz des geschalteten Rades und äußeren axialen geschlossenen Nuten auf dem äußeren Umfang des Schaltringes versehen ist, und einer Schalthülse, die axial auf dem Schaltring angeordnet ist und mit einer äußeren radialen umlaufenden Nut für den Eingriff mit Getriebegabel und Schaltstiften versehen ist, die aus dem Innenumfang der Schalthülse herausragen und in die äußeren axialen geschlossenen Nuten des Schaltringes eingreifen, der Erfindung nach besteht, deren Kern darin besteht, dass sich mindestens eine umlaufende Nut, in der sich ein radial kompressibler Verriegelungsring befindet, und offene axiale Nuten am äußeren Umfang der Nabe befinden, sowie axiale offene Nuten am inneren Umfang des Schaltringes gebildet werden und radiale Vorsprünge an der Schalthülse angeordnet werden, die mit Axialarmen mit Arbeitsflächen abgeschlossen werden, welche in die axialen offenen Nuten für den Eingriff mit den umlaufenden Verriegelungsringen eingreifen.
-
Es ist von Vorteil, wenn die offenen axialen Nuten die Form eines radialen Schnitts durch die Schaltringseite haben und die radialen Vorsprünge der Arbeitsfläche symmetrisch an der Achse der Schalthülse angeordnet sind. Es ist von Vorteil, wenn die radialen Vorsprünge U-förmig sind und die freien Enden mit der Schalthülse verbunden sind, wobei der Schaltring zwischen den freien Enden der U-förmigen radialen Vorsprünge führt. Es ist von Vorteil, wenn eine offene axiale Durchbrechung für die Einschiebung der Arbeitsfläche des Axialarmes auf der äußeren Oberfläche der Nabe gebildet wird. Es ist von Vorteil, wenn zwei umlaufende Nuten, in denen radial kompressible Verriegelungsringe am äußeren Umfang gebildet werden können, die mit ihren Stirnseiten mit einem Spiel in der Neutralstellung des Schaltringes an die gegenüberliegenden Seiten des Schaltringes anliegen. Es ist von Vorteil, wenn eine innere umlaufende Nut am inneren Umfang des Schaltringes gebildet werden kann, in die der Verriegelungsring in der Eingriffsstellung der Stirnverzahnung des Kranzes des Eingriffsrades mit der Stirnverzahnung des Schaltringes einrastet.
-
Der Erfindung zufolge bestehen die Vorteile der Schaltkupplung darin, dass die Stirnverzahnung des Schaltringes und die Stirnverzahnung des Zahnradkranzes trapezförmig sein und sich zum Zahnfuß hin verbreitern können, was die Schaltung erleichtert. Am Anfang der Schaltung befindet sich eine breitere Lücke zwischen den Zähnen, was dazu führt, dass die Stirnseiten der Stirnverzahnung des Schaltringes und die Stirnseiten der Stirnverzahnung des Zahnradkranzes am Anfang der Schaltung nicht aneinander stoßen. Dank einer größeren Lücke zwischen den Zähnen am Anfang der Schaltung wird die Schaltung erleichtert. Die Stirnverzahnung des Schaltringes und die Stirnverzahnung des Zahnradkranzes grenzen das Umfangsspiel mit ihrer Form ab. Das System des von der Schalthülse und den Schaltstiften gesteuerten Verriegelungsringes ermöglicht dank der trapezförmigen Dornen auch bei geringen Bauabmessungen, eine Schaltkupplung mit einem Umfangsspiel von null zu erhalten. Der Erfindung zufolge ist es von Vorteil, dass die Schaltkupplung über eine Verriegelung des eingeschalteten Ganges verfügt, so dass der Schaltring in der Eingriffsstellung mit der Stirnverzahnung des Rades des gewählten Ganges verriegelt wird. Die Trapezform der Stirnverzahnung des Schaltringes und der Stirnverzahnung des Zahnradkranzes würde den eingeschalteten Gang an sich nicht halten, da die axiale Kraft an den Seiten der Stirnverzahnung die Stirnverzahnung vom Eingriff drücken würde. Der Erfindung zufolge ist es von Vorteil, dass es eine Kombination der Form der Stirnverzahnung und der Verriegelung der Stellung des Schaltringes gibt. Dank des Einsatzes von zwei Verriegelungsringen wird die Neutralstellung genau definiert.
-
Figurenliste
-
Die gegenständliche Schaltkupplung wird in den Zeichnungen dargestellt, in denen
- die Ansicht der auseinander gebauten Schaltkupplung,
- die Schaltkupplung in der Neutralstellung,
- die Schaltkupplung in der Vorbereitungsphase der Schaltung,
- die Schaltkupplung in der Anfangsphase der Schaltung,
- die Schaltkupplung im Laufe der Schaltung,
- die Schaltkupplung in der Endphase der Schaltung,
- die Schaltkupplung in der Anfangsphase der Ausschaltung,
- die Schaltkupplung im Laufe der Ausschaltung,
- die Schaltkupplung in der Endphase der Ausschaltung darstellen.
-
Ausführungsbeispiele
-
Nach besteht die Schaltkupplung aus Bestandteilen mit einer gemeinsamen Achslinie, einer Nabe 3 mit innerer gerader Kerbverzahnung für den festen Einsatz auf der nicht abgebildeten Eingangswelle, einem Schaltring 5, der axial verschiebbar und fest auf der Nabe angeordnet ist 3, Verriegelungsringen 4, die sich zwischen dem Schaltring 5 und der Nabe 3 befinden und in den äußeren Umfangsnuten 33 angeordnet sind, Kränzen 1 und 2, die mit den nicht abgebildeten Zahnrädern der eingeschalteten Gänge fest verbunden sind, und einer Schalthülse 6, die am Schaltring 5 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Kränze 1 und 2 sind mit Stirnverzahnungen 11 und 21 für den Eingriff mit den Stirnverzahnungen 52 des Schaltringes 5 versehen. Im Falle des beabsichtigten Einsatzes im Getriebe eines Kraftfahrzeuges sind die Kränze 1 und 2 am Zahnrad des eingeschalteten Ganges befestigt, wegen ihrer Form können die Stirnverzahnungen 11 und 21 aus einem Stück zusammen mit der Seite der Zahnräder hergestellt werden. Die Stirnverzahnung 11 des Kranzes 1 und die Stirnverzahnung 52 des Schaltringes 5 sind bei einem eingeschalteten Gang im Eingriff, die Stirnverzahnung 21 des Kranzes 2 und die gegenüberliegende Stirnverzahnung 52 des Schaltringes 5 sind beim zweiten Gang im Eingriff. Am inneren Umfang der Hohlnabe 3 befindet sich eine gerade Kerbverzahnung 31, die in die gerade Kerbverzahnung an der nicht abgebildeten Eingangswelle einrastet. Diese gerade Kerbverzahnung überträgt das Drehmoment vom Motor zur Schaltkupplung. Die axiale Lage der Hohlnabe 3 wird durch die nicht abgebildeten Zahnräder der beiden eingeschalteten Gänge bestimmt. Am äußeren Umfang der Hohlnabe 3 wird eine gerade Kerbverzahnung 35 gebildet, auf die der Schaltring 5 eingeschoben wird, der am inneren Umfang ebenfalls mit der entsprechenden inneren geraden Kerbverzahnung 51 versehen ist. Am äußeren Umfang der Hohlnabe 3 werden zwei Umfangsnuten 33 gebildet, in denen die Verriegelungsringe 4 angeordnet sind. Die Verriegelungsringe 4 sind radial kompressibel, um die axiale Bewegung des Schaltringes 5 in der äußeren geraden Kerbverzahnung zu ermöglichen. Die Verriegelungsringe sind an einer Stelle geschnitten und zwischen deren freien Enden befindet sich eine Umfangslücke 41. Sie ermöglicht eine Änderung des Durchmessers der Verriegelungsringe 4. Der Verriegelungsstift 9 verringert den Spielraum der Umfangslücke 41. Daher muss die Umfangslücke 41 groß genug sein, um die Kompressibilität des Verriegelungsringes 4 zu ermöglichen, so dass er die axiale Bewegung des Schaltringes 5 nicht verhindert. In den Umfangsnuten 33 befinden sich zylindrische Bohrungen 34 mit Gewinden, die in die Umfangsnuten 33 mit ihren Enden eingreifen. Die Verriegelungsstiften 9, die in die Umfangslücke 41 zwischen den freien Enden der Verriegelungsringe 4 eingreifen, sollen die Winkelstellung der Verriegelungsringe 4 bestimmen und deren Drehung verhindern. Die Verriegelungsringe rasten in die äußeren Umfangsnuten 33 in der Nabe 3 ein, so dass sie sich weder bewegen noch drehen, sie können sich lediglich dehnen bzw. schrumpfen. Der Schaltring 5 wird mithilfe der inneren geraden Kerbverzahnung 51 an der äußeren geraden Kerbverzahnung der Nabe 3 fest gelagert. Die Stirnverzahnung 52 des Schaltringes 5 rastet bei einem eingeschalteten Gang in die Stirnverzahnung 11 oder die Stirnverzahnung 21 und überträgt das Drehmoment. Am Umfang der inneren geraden Kerbverzahnung 51 des Schaltringes 5 befinden sich zwei Ringnuten 53, in die je einer der Verriegelungsringe 4 bei einem eingeschalteten Gang einrastet. An der Schalthülse 6 befinden sich radiale Vorsprünge 7, die mit Axialarmen 72 mit Arbeitsflächen 71 abgeschlossen sind. Der Schaltring 5 wird beispielhaft mit drei parallelen Materialaussparungen - offenen axialen Nuten 52 - versehen. Um die axiale Bewegung der radialen Vorsprünge 7 zu ermöglichen, die mit Axialarmen 72 mit Arbeitsflächen 71 abgeschlossen sind, greifen die Axialarme 72 mit Arbeitsflächen 71 in die offenen axialen Nuten 54 ein für den Eingriff mit den Verriegelungsringen 4 am Umfang. Es ist von Vorteil, wenn die äußere Kerbverzahnung 35 der Hohlnabe 3 mit drei axialen offenen Durchbrechungen 32 durchbrochen wird, so dass ein Raum für die axiale Bewegung der Axialarme 72 mit Arbeitsflächen 71 für den Eingriff der Arbeitsflächen 71 mit den Verriegelungsringen 4 am Umfang geschaffen wird. Am äußeren Umfang des Schaltringes 5 werden äußere axiale geschlossene Nuten 55 - beispielhaft drei ovale Öffnungen 55 - gebildet. Am Schaltring 5 liegt eine axial angeordnete Schalthülse 6, die mit einer äußeren umlaufenden radialen Nut 62 für den Eingriff mit der nicht abgebildeten Schaltgabel versehen wird. In der Schalthülse 6 befinden sich radiale Öffnungen 61 mit Gewinde für die Schaltstifte 8, die durch die radialen Öffnungen 61 mit Gewinden gehen, vom inneren Umfang der Schalthülse 6 herausragen und die äußeren geschlossenen radialen Nuten 55 des Schaltringes 5 eingreifen. Die Schaltstifte 8 werden mithilfe der Gewinde in die radialen Öffnungen 61 eingeschraubt. Am inneren Umfang des Schaltringes 5 werden offene axiale Nuten 54 gebildet und an der Schalthülse 6 werden radiale Vorsprünge 7 angeordnet, die mit Axialarmen 72 mit axialen Arbeitsflächen 71 abgeschlossen sind, welche in die offenen axialen Nuten 54 für den Eingriff mit den Verriegelungsringen 4 am Umfang eingreifen. Der radiale Vorsprung 7 kann U-förmig mit Ständern sein, die von Radialarmen 73 gebildet werden, deren freie Enden mit der Schalthülse 6 fest verbunden sind und deren andere Enden mit den Axialarmen 72 verbunden sind. In diesem Fall befindet sich der Schaltring 6 zwischen den Radialarmen 73 der radialen Vorsprünge 7. In einer anderen Ausführung können die radialen Vorsprünge 7 von je einem Radialarm 73 gebildet werden, der aus der Schalthülse 6 herausragt und mit dem Axialarm 72 mit axialer Arbeitsfläche 71 abgeschlossen wird, die mit den Verriegelungsringen 4 am Umfang eingreift. Es ist von Vorteil, dass die Arbeitsfläche 71 des Axialarmes 72 einen Anlaufrand hat, der in Axialrichtung schräg bzw. rund ist, damit der Verriegelungsring 4 in die umlaufende radiale Nut 33 einfacher gedrückt werden kann. Die radialen Vorsprünge 7 sind gleichmäßig am Umfang des Schaltringes 5 verteilt, wobei deren Anzahl von drei von Vorteil ist. Die radialen Vorsprünge 7 werden einbaubedingt getrennt hergestellt, in der Betriebsphase müssen sie jedoch mit der Schalthülse 6 fest verbunden werden, was beispielsweise durch Zusammenschweißen bzw. Zusammenschrauben erfolgen kann. Die Axialarme 73 der radialen Vorsprünge bewegen sich also zusammen mit der Schalthülse 6, so dass deren axiale Arbeitsfläche 71 durch ihre geeignete Form bei der Bewegung der Schalthülse 6 ermöglicht, den Durchmesser der Verriegelungsringe 4 zu verringern. Die Schaltstifte 8 übertragen die Schaltbewegung von der Schalthülse 6 auf den Schaltring 5. Gleichzeitig verhindern sie eine relative Drehung der Schalthülse 6 gegenüber dem Schaltring 5. In jeder umlaufenden radialen Nut 33 wird eine Öffnung für die Befestigung des Verriegelungsstiftes 9 gebildet.
-
Die Verriegelungsstifte 9 verhindern, dass die Verriegelungsringe 4 sich um ihre Achse drehen. Sie sind in der Umfangslücke des Verriegelungsringes 4 angeordnet.
-
In befindet sich die Schalthülse 6 in der Neutralstellung inmitten der Spiegelachse der Bewegung der Schaltkupplung. Es ist kein Gang eingeschaltet, die beiden Kränze 1 und 2 der geschalteten Räder können sich frei bewegen. Das Spiel zwischen den Schaltstiften 8 und den geschlossenen axialen Nuten 55 im Schaltring ist wichtig, da es für eine richtige Funktion notwendig ist. Trotz des vorgenannten Spieles kann sich der Schaltring 5 in Axialrichtung nicht bewegen, da er beiderseitig von den Verriegelungsringen 4 gehalten wird. Die Verriegelungsringe befinden sich im offenen (nicht gespannten) Zustand, so dass sie einen größeren Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser der Umfangsnuten 33 ist, in denen sie geführt werden. Trotzdem bleiben sie den anderen Teilen gegenüber gleichachsig angeordnet, da sie sich in drei parallelen Punkten an die axiale Arbeitsfläche 71 stützen. Die ganze Schaltkupplung ist somit gegen eine unerwünschte Teilebewegung gesichert. Die Verriegelungsringe 4 werden dank der radialen Vorsprünge 7 gleichachsig gehalten, wegen des Widerstands gegen die Kompressibilität verhindern sie, dass sich die radialen Vorsprünge 7 und somit die Schalthülse 6 in der Gegenrichtung bewegen, da jede Bewegung der Schalthülse 6 und des radialen Vorsprunges 7 mit der Kompressibilität der Verriegelungsringe 4 verbunden ist. Deshalb ist die ganze Schaltkupplung gegen eine unerwünschte Bewegung aller Teile gesichert.
-
In Abb. 3 löst ein externer Schaltmechanismus in der Vorbereitungsphase der Schaltung den Beginn der Schaltung dank der Einwirkung der axialen Kräfte an die umlaufende radiale Nut 62 der Schalthülse 6 ein. Sie beginnt, sich dank der Einwirkung der axialen Kräfte in der gewählten Richtung zu bewegen. Der Schaltring 5 bleibt dank des vorgenannten Spieles zwischen dem Schaltstift 8 und der geschlossenen axialen Nut 55 in Ruhe, die radialen Vorsprünge 7, die mit der Schalthülse 6 fest verbunden sind, bewegen sich und dank der Geometrie der axialen Arbeitsfläche 71 drücken den Verriegelungsring 4 zusammen, der in der gewählten Richtung liegt. Dank der Kompressibilität beginnt der vorgenannte Verriegelungsring 4, den Schaltring 5 loszulassen. Der andere Verriegelungsring 4 wird nicht mehr in gleichachsiger Stellung gehalten, da die radialen Vorsprünge 7 abgeschoben werden. In der Zeichnung wird eine der Versatzmöglichkeiten dargestellt.
-
Sobald das Spiel zwischen dem Schaltstift 8 und der geschlossenen axialen Nut 55 des Schaltringes 5 - wie in (Beginn der Schaltung) dargestellt wird - abgebaut ist, beginnt der Schaltring 5, sich zusammen mit der Schalthülse 6 zu bewegen, da der Verriegelungsring 4 bereits zusammengedrückt ist und verhindert die Bewegung des Schaltringes 5 nicht mehr. In diesem Augenblick überwindet der Schaltring 5 zuerst das Spiel zwischen seiner Stirnverzahnung 52 und der Stirnverzahnung 21 des geschalteten Kranzes 2. Der andere Verriegelungsring 4 wird bereits mit seinem maximalen Versatz dargestellt. In diesem Augenblick befindet sich der Schaltring 5 in einer allgemeinen Winkelstellung gegenüber dem geschalteten Kranz 2. Die Form der Zähne der Stirnverzahnung 52 und der Stirnverzahnung 21 mit abgeschrägten Stirnseiten sorgt dafür, dass eine ordentliche Sicherung sowohl im Ruhezustand, wenn die gegenseitige Winkelgeschwindigkeit des Schaltringes 5 und des Kranzes 2 null ist, als auch im Zustand, wenn sie unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten aufweisen, zustande kommt. Wegen der Zahnform ist in diesem Fall wünschenswert, dass die Geschwindigkeit des Schaltringes 5 höher ist als die des geschalteten Kranzes 2. Dies wird von einer externen Synchronisierung bewirkt. Die Schaltkupplung und der Verriegelungsmechanismus können genauso gut im Falle von Zähnen mit nicht abgeschrägten Stirnseiten fungieren, im vorgenannten Fall ist jedoch dafür zu sorgen, dass die gegenseitige Drehbewegung der beiden geschalteten Teile in der Phase der Stirnreibung nicht gestoppt wird (da anderenfalls keine Schaltung zustande kommt). Die Schaltung bei einer gegenseitigen Anfangsgeschwindigkeit der Drehbewegung der beiden Teile von null ist ebenfalls nicht möglich; dieses Problem ist jedoch - falls es vorkommt - ohne Rücksicht auf die Bauart und den Verriegelungsmechanismus an sich zu beseitigen.
-
Nachdem die Stirnverzahnung 52 und die Stirnverzahnung 21 - wie in (im Laufe der Schaltung) dargestellt wird - einrasten, kommt es zur gegenseitigen Einschiebung des Schaltringes 5 in den geschalteten Kranz 2 des Ringes mit der Stirnverzahnung 21, wobei deren Winkelgeschwindigkeit gleich ist. Der Verriegelungsring 4 ist während der Schaltung eingeklemmt. Am Ende der Bewegung wird er nicht mehr durch die radialen Vorsprünge 7 gehalten, da die axiale Arbeitsfläche 21 einen vergrößerten Durchmesser in ihrem mittleren Teil aufweist, sondern durch den Schaltring 5, der sich über den Verriegelungsring 4 bewegt. Es ist sichtbar, dass die Form der radialen Vorsprünge 7 so gestaltet werden muss, dass sie je eine Zahnlücke in der Stirnverzahnung 21 ausfüllt. In der Zeichnung wird die Endphase der Bewegung der Schaltkupplung abgebildet, die lediglich vorübergehend ist, da die Schaltkupplung sofort in den Zustand gemäß (Ende der Schaltung) übergeht, sobald sie diese Phase erreicht hat.
-
Am Ende der Bewegung - wie in (Endphase der Schaltung) dargestellt wird - ist der Verriegelungsring 4 vorgespannt, weshalb er sofort, nachdem dieser Zustand erreicht ist, in den nicht gespannten Zustand übergeht und die innere Umfangsnut 53 im Schaltring 5 ausfüllt. Somit wird der Gang geschaltet und gegen eine unerwünschte Änderung verriegelt - die axiale Kraft im Kontakt zwischen der Stirnverzahnung 52 und der Stirnverzahnung 21 wird vom Schaltring 5 über den Verriegelungsring 4 zur axial gesicherten Nabe 3 übertragen.
-
Die Ausschaltung - wie (Vorbereitungsphase der Ausschaltung) zu entnehmen ist - bedarf der Einwirkung der Steuerkraft auf die Schalthülse 6 in Gegenrichtung im Vergleich mit der Schaltung. Bei einer erfolgreichen Schaltung entstand in der Ausschaltungsrichtung ein Spiel zwischen den Schaltstiften 8 und den geschlossenen axialen Nuten 55 des Schaltringes 5, weshalb sich zuerst lediglich die Schalthülse 6 und die radialen Vorsprünge 7 bewegen. Dank der Geometrie der axialen Arbeitsfläche 71 wird der Verriegelungsring 4 zusammengedrückt, damit die axiale Bewegung des Schaltringes 5 losgelassen wird.
-
Wie aus (Phase der Ausschaltung) hervorgeht, kommt es zur Ausschaltung, sobald das Spiel zwischen den Schaltstiften 8 und den geschlossen axialen Nuten 55 im Schaltring 5 abgebaut ist. Der Verriegelungsring 4 ist eingeklemmt und der Schaltring 5 kann sich zusammen mit der Schalthülse 6 bewegen. Der Zeichnung ist zu entnehmen, dass die radialen Vorsprünge 7 mit ihrer verlängerten Anlauffläche der axialen Arbeitsfläche 71 den zweiten Verriegelungsring 4 überlagern. Durch eine weitere Bewegung verschiebt er sich in die gleichachsige Stellung.
-
Wie in (Phase der Ausschaltung) dargestellt wird, gerät die Schalthülse 6 in die Mittellage (Neutralstellung) und hört auf, sich weiter zu bewegen, die äußere Steuerkraft wirkt nicht mehr ein. Mit Rücksicht auf das Spiel zwischen den Schaltstiften 8 und geschlossenen axialen Nuten 55 im Schaltring 5 bleibt der Schaltring 5 um den Wert des vorgenannten Spieles hinter der Schalthülse 6 in seiner Bewegung verspätet. Um den Schaltring 5 in die Neutralstellung zu bringen, ist es hilfreich, dass der Schaltring 5 in der dargestellten Lage eine Geschwindigkeit und somit auch eine Beweglichkeit aufweist, die er im Laufe der Ausschaltungsphase gewann. Sollte diese Geschwindigkeit angesichts der einwirkenden Reibungskräfte nicht ausreichend sein, um ihn in die Neutralstellung zu bringen, ist dabei ebenfalls die Schräge am äußeren Durchmesser des Verriegelungsringes 4 hilfreich, mit dem der Schaltring 5 in der geschalteten Stellung gesichert wurde. Der Verriegelungsring 4 befindet sich nämlich immer noch in der eingeklemmten (gespannten) Stellung und an der Öffnung wird er lediglich durch den Schaltring 5 gehindert, der sich über ihn bewegt. Sobald die Kante des Schaltringes 5 nach einer kleinen Bewegung dank der Schwungkraft über die Schräge des Verriegelungsringes 4 gerät, entsteht eine axiale Kraft, die ihm hilft, die Neutralstellung zu erreichen, und der Verriegelungsring 4 dehnt sich aus. Die ganze Schaltkupplung erreicht wieder die Neutralstellung gemäß . Auch wenn die Neutralstellung nicht genau erreicht wird und der Schaltring 5 zwischen der Neutralstellung der Schaltung und der Vorbereitungsphase der Schaltung klemmen bleibt, ist der Mechanismus für die Schaltung der beiden Gänge voll funktionsfähig und gegen die unerwünschte axiale Bewegung gesichert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kranz
- 11
- Stirnverzahnung
- 2
- Kranz
- 21
- Stirnverzahnung
- 3
- Nabe
- 31
- innere gerade Kerbverzahnung
- 32
- axiale offene Durchbrechung
- 33
- Umfangsnut
- 34
- zylindrische Bohrung
- 35
- äußere gerade Kerbverzahnung
- 4
- Verriegelungsring
- 41
- Umfangslücke
- 5
- Schaltring
- 51
- innere gerade Kerbverzahnung
- 52
- Stirnverzahnung
- 53
- innere Umfangsnut
- 54
- offene axiale Nut
- 55
- geschlossene axiale Nut
- 6
- Schalthülse
- 61
- radiale Öffnung
- 62
- umlaufende radiale Nut
- 7
- radialer Vorsprung
- 71
- axiale Arbeitsfläche
- 72
- Axialarm
- 73
- Radialarm
- 8
- Schaltstift
- 9
- Verriegelungsstift
