DE2338275A1

DE2338275A1 - Geschwindigkeitswechselgetriebe

Info

Publication number: DE2338275A1
Application number: DE19732338275
Authority: DE
Inventors: Elmer Aaron Richards
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1972-07-31
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1974-02-21
Also published as: GB1446600A; IT1045854B; US3799002A; GB1446598A; CA996378A; SE404409B; DE2338275C2; GB1446599A

Description

Patentanwälte Dipl.- Ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348

Telefon 27. Juli 1973 Stuttgart (0711)356539

PA 85 naha ^⁹⁶¹⁹

. Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Eaton Corporation_f IQO Erieview Plaza, Cleveland/ Ohio'44114,

USA

Geschwind igkeitsv/echselgetriebe

Zusatz zu Patent (... Patentanmeldung P 21 38 657.2)

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer ersten Welle, auf der Zahnräder befestigt sind, und einer zweiten parallelen Welle, auf der mit Hilfe der Gangschaltmittel axial verschiebbare, mit den Zahnrädern der ersten Welle kämmende Zahnräder angeordnet sind, durch deren Verschiebung Kupplungen wirksam zu machen sind, durch die sie wahlweise mit der zweiten Welle in Drehverbindung zu bringen sind, indem die Zahnräder der zweiten Welle je ein erstes ringförmiges Zahnkupplungsglied tragen, das jeweils mit einem zweiten mit der zweiten Welle verbundenen Zahnkupplungsglied zusanjnenwirkt, und die ersten oder die zweiten Zahnkupplungsglieder gegenüber ihrem Träger unter der Wirkung einer Feder auf die anderen Z ahnkupp)lungsglieder zu und in den Eingriff mit diesen axial verschiebbar sind, nach Patent (... Patentanmeldung P 21 38 657.2).

Während die Geschwindigkeitswechselgetriebe des obigen Aufbaus im allgemeinen befriedigend arbeiten, hat sich gezeigt, daß unter gewissen Betriebsbedingungen und insbe-

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sondere, wenn das Getriebe unter einer großen Belastung arbeitet, bei der die Relativgeschwindigkeit zwischen den zu schaltenden Teilen außerordentlich schnell wechselt, die in Eingriff zu bringenden Teile sich gelegentlich aneinander scheuern und sich dann außerordentlich stark abnutzen. Gelegentlich greifen die zusammenwirkenden Zähne der Kupplungsglieder auch ineinander und beginnen, den Antrieb zu übertragen, bevor der Eingriff vollständig ist. Bei dieser Situation, bei der die Eingriffsberührung zwischen den Kupplungszähnen sich über einen kleineren Bereich erstreckt als die gesamte Länge der Zähne, wird der auf die Zähne ausgeübte Druck größer als derjenige für den die Zähne ausgelegt sind, so daß ein Bruch zustandekommt. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Geschwindigkeitswechselgetriebe nach dem Hauptpatent derart zu verbessern, daß sichergestellt ist, daß die Zahnkupplungsglieder voll in Eingriff miteinander sind, bevor sie der Belastung ausgesetzt werden.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist gemäß der Erfindung zwischen dem ersten ringförmigen Zahnkupplungsglied des Zahnrades und dem zweiten mit der zweiten Welle verbundenen Zahnkupplungsglied ^: ein im Zustand des Nichtsynchronismus zwischen den beiden Zahnkupplungsgliedern selbsttätig wirkende Sperreinrichtung angeordnet. Diese hat demgemäß die Wirkung, daß sie das Zusammenschließen der beiden Zahnkupplungsglieder erst zulässt, wenn diese mit gleichen Drehzahlen umlaufen, wodurch gewährleistet ist, daß die Zähne der Zahnkupplungsglieder sogleich in einen vollständigen Eingriff miteinander kommen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Geschwindigkeitswechselgetriebe gemäß der Erfindung in einem von oben bis zur in der Mitte angeordneten Hauptwelle zunächst senkrecht geführten und von hier sodann diagonal nach vorn geführten Schnitt,

Fig. 2 einen Teil des Getriebes nach Fig. 1 in der gleichen Darstellungsart,

Fig. 3 einen verschiebbaren Kupplungsring mit der Sperreinrichtung des Geschwindigkeitswechselgetriebes in einer Ansicht von links der Fig. 2 und

Fig. 4 den Teil des Geschwindigkeitswechselgetriebes gemäß Fig. 2 in einer anderen Ausführungsforrn im gleichen Maßstab und in der gleichen Darstellungftart.

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In Fig. 1, in der das Geschwindigkeitswechselgetriebe in ähnlicher Weise dargestellt ist wie in Fig. 2 der Hauptanmeldung, enthalten die Kupplungen eine mit ihnen zusammenwirkende Sperreinrichtung. Die Kupplungen enthalten wiederum Kupplungsringe, von denen in den Fig. 1 bis 3 einer mit 101 bezeichnet ist. Die Kupplungsringe weisen eine Innenverkeilung auf, die mit der Aussenverkeilung 102 (Fig.2) der Hauptwelle 105 in Eingriff steht. Die Hauptwelle 105 entspricht der Hauptwelle 23 des Geschwindigkeitswechselgetriebes nach den Fig. 1 bis 5 der Hauptanmeldung. Der Kupplungsring 101 weist eine /mssenverzahnung 103 auf, die mit der Innenverzahnung 104 an dem Antriebsrad 106 in Eingriff kommt. Das Antriebsrad 106 entspricht dem Eingangs zahnrad 18 des Getriebes der llauptanmeldung. Die Zähne der Aussenverzahnung 103 weisen einen in radialer Richtung kürzeren Antriebsteil 103 A und einen in radialer Richtung längeren Sperrteil 103 B auf, deren Zweck später erläutert werden wird. Die Zähne der Aussenverzahnung 103 sind an ihren Eingriffsenden 107 abgeschrägt, um mit den in gleicher Weise abgeschrägten und entgegengesetzt gerichteten Enden der Zähne der Innenverzahnung zu kämmen, in gleicher Weise wie dies mit Bezug auf das Getriebe gemäß der Hauptanmeldung beschrieben und dargestellt worden ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ausgewählte Zahl von Zähnen der Aussenverzahnung 103, hier drei, weggenommen, um den Durchgang des Sperrings zu ermöglichen, wie dies unten beschrieben werden wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Sperreinrichtung 108 enthält einen Ring, der den Kupplungsring 1Ο1 umgibt und eine geeignete Zahl, hier drei, von radial nach innen gerichteten Vorsprüngen 110 aufweist, die, wenn sie sich in der richtigen Lage befinden, in die Bereiche der oben erwähnten weggenommenen

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Zähne der Aussenverzahnung 103 eingreifen. Die Vorsprünge 110 weisen seitliche Ansätze 109 auf, über welche die gewünschte Sperrwirkung zustandekoirant. Der Innenradius 111 der Ansätze 109 ist groß genug, damit sie an dem Äntriebsteil 103 A der Zähne 103 vorbeikommen, wenn die Sperreinrichtung 108 verdreht wird, während der Ansatz 109 sich in einer Stellung der Sperreinrichtung 108 gegen den Sperrteil 103 B der Zähne 103 des Kupplungsringes 101 anlegt und die axiale Bewegung des Kupplungsringes 101 verhindert.

Die Aussenflache der Sperreinrichtung 108 verläuft geneigt, um eine Konuskupplungsberührung mit einer entsprechenden Innenfläche 112 des Antriebsrades 106 herzustellen. Die Innenfläche 112 enthält einen Schnappring 113, der die Bewegung der Sperreinrichtung in der Richtung entgegengesetzt zur Kupplungsberührung, hier nach rechts, begrenzt.

Die Wirkungsweise der Sperreinrichtung 108 entspricht im allgemeinen derjenigen bekannter Sperreinrichtungen. Wenn man z.B. annimmt, daß das Antriebsrad 106 schneller umläuft als der Kupplungsring 101, der seinerseits naturgemäß mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Hauptwelle 105, wird die Sperreinrichtung 108 bestrebt sein, mit dem Antriebsrad 106 umzulaufen und demgemäß gegenüber dem Kupplungsring 101 vorzueilen, so daß einer der seitlichen Ansätze 109 in eine Stellung gelangt, in der er mit dem Sperrteil 103 B eines Zahnes der Aussenverzahnung 103 in Anlage kommt und damit die zur Kupplung führende Bewegung (nach links) des Kupplungsringes 101 verhindert. Wenn jedoch die Welle 105 beschleunigt wird und der Zustand des Synchronismus annähernd erreicht wird, stellen sich die Vorsprünge 110 der Sperreinrichtungen zentrisch zu den Bereichen der wegge-

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genommenen Zähne am Umfang des Kupplungsringes 1O1 , üben nach Umkehr der ReI^tivgeschwindigkeiten über die Sperreinrichtungen keine Sperrwirkung mehr aus, und der Kupplungsring 101 bewegt sich in der üblichen Weise in die Kupplungsstellung.

Wenn das Antriebsrad 106 anfänglich langsamer umläuft als die Welle 105, ist die Wirkungsweise im allgemeinen eine ähnliche wie die oben beschriebene, mit der Ausnahme, daß die Sperreinrichtung 108 dem Kupplungsring 101 nacheilt.bis eine Umkehr der Relativgeschwindigkeiten eintritt, worauf die Sperrwirkung aufhört und sich der Kupplungsvorgang auf die übliche Weise vollzieht.

Die übrigen in Fig. 1 dargestellten Sperreinrichtungen sind in gleicher Weise aufgebaut und wirken in gleicher Weise so daß sie keiner weiteren Erläuterung bedürfen.

In Fig. 4 ist im wesentlichen die gleiche Ausführungsform einer Sperreinrichtung dargestellt.Bei dieser dienen FedeiPdazu, um die Sperreinrichtungen mit den entsprechenden, mit ihnen zusammenwirkenden- Zahnrädern in Eingriff zu bringen. Normalerweise ist eine solche Feder nicht erforderlich. Jedoch kann es zweckmässig sein, sie in solchen Fällen vorzusehen, in denen eine stärkere Wirkung der Sperreinrichtung erwünscht ist.

Bei der Verwendung von Sperreinrichtungen tritt bisweilen ein weiteres Problem an dem Geschwindigkeitswechselgetriebe auf, das damit zusammenhängt, daß die gesamte Hauptwelle 105 über die Hilfsgetriebezahnrääer fest mit der Antriebswelle des Fahrzeuges verbunden ist. Wenn daher bei dem normalen Verschieben der Stufenräder des Hauptgetriebes (die andere sind als diejenigen des Hilfsgetriebes) die Räder in die neutrale Stellung verschoben werden, überträgt sich

der Antriebswelle
das Drehmoment/des Fahrzeuges auf die Stufenschaltvorrichtung des Getriebes,erzeugt an dieser Schwingungen und stört

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möglicherweise die Wirkung der Sperreinrichtungen. Es wird daher oft erwünscht sein, diese Schwierigkeit zu vermeiden, indem die Zahnräder, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 5 der Hauptanmeldung gleichzeitig verschoben werden, nach Fig. 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels getrennt verschoben werden und daß die Schaltvorrichtung derart gesteuert wird, daß die Räder des Hilfsgetriebes früher außer Eingriff kommen als diejenigen des Hauptgetriebes. Das kann auf einfache Weise . " erreicht werden, indem das Hilfsgetriebe mit einem Schaltzylinder 114 versehen wird, der einem größeren Fluiddruck ausgesetzt ist als derjenige für das Hauptgetriebe. Da auf die Zahnräder beider Getriebe das gleiche Drehmoment ausgeübt wird, führt das dazu, daß das Hilfsgetriebe früher unwirksam wird als das Hauptgetriebe. Naturgemäß können auch andere Steuermittel verwendet werden; Auf jeden Fall wird erreicht, daß die Hauptwelle 105 während jeder Stufenschaltung von der Antriebswelle des Fahrzeuges getrennt ist und daß deren Drehmoment die Wirkung der Sperreinrichtungen nicht beeinträchtigt. Die Steuerung der Schaltung der Zahnräder des Haupt- und des Hilfsgetriebes ist bei 116 in Fig. 1 schematisch angedeutet. Sie kann in irgendeiner bekannten Weise ausgebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

1.)Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer ersten Wolle, auf der Zahnräder befestigt sind, und einer zweiten parallelen Welle, auf der mit Hilfe der Gangschaltmittel axial verschiebbare mit den Zahnrädern der ersten Welle kämmende Zahnräder angeordnet sind, durch deren Verschiebung Kupplungen wirksam zu machen sind, durch die sie wahlweise mit der zweiten V¹JeIIe in Drehverbindung zu bringen sind, indem die Zahnräder der zweiten Welle je ein erstes ringförmiges Zahnkupplungsglied tragen, das jeweils mit einem zweiten mit der zweiten Welle verbundenen Zahnkupplungsglied zusammenwirkt, und die ersten oder die zweiten Zahnkupplungsglieder gegenüber ihrem Träger unter der Wirkung einer Feder auf die anderen Zahnkupplungsglieder zu und in den Eingriff mit diesen axial verschiebbar sind, nach Patent (... Patentanmeldung P 21 38 657.2), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten ringförmigen Zahnkupplungsglied (104) des Zahnrades (106) und dem zweiten mit der zweiten Welle (105) verbundene Zahnkupplungsglied (101, 103) 'eine im Zustand des Nichtsynchronismus zwischen den beiden Zahnkupplungsgliedern selbsttätig wirksame Sperreinrichtung (1O8) angeordnet ist.

2. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zahnkupplungsglieder (104,101) vorspringende Zahnsperrteile (103B) aufweist, die gegenüber den Zahnantriebsteilen(103A) axial versetzt sind und daß die an dem einen Zahnkupplungsglied (101) angeordnete Sperreinrichtung (108) sich gegen das andere Zahnkupplungsglied/unter ReibungsSchluß anlegen kann und durch Zusammenwirken mit den Zahnsperrteilen (103B) die axiale Verschiebung des einen Zahnkupplungsgliedes (101) verhindert solange die Zahnkupplungsglieder (104,101) mit nicht synchroner Drehzahl umlaufen.

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3. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zahnkupplungsglieder (1Ot) Zähne (103) besitzt, die radial zu dem anderen Zahnkupplungsglied (104) vorspringen und die Sperreinrichtung (108) auf den Zähnen (103) angeordnet ist und gegen das andere Zahnkupplungsglied (104) unter Reibungsschluß anliegt, während an diesen ein Anschlag (113) angeordnet ist, der die Bewegung der Sperreinrichtung (108) weg von dem Zahnkupplungsglied (104) begrenzt.

4. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zahnkupplungsglieder (101) Zähne (103) besitzt, die radial zu dem anderen Zahnkupplungsglied (104) vorspringen und die Sperreinrichtung (108) auf den Zähnen (103) angeordnet ist und gegen das andere Zahnkupplungsglied (1O4) unter Reibungsschluß und unter Federwirkung anliegt,

5. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1 bei dem die ersten Wellen mit ihren Zahnrädern und die zweite Welle mit ihren Antriebsrädern ein Hauptgetriebe bilden, das mit einem Hilfsgetriebe verbunden ist, das die Einstellung weiterer Geschwindigkeiten ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptgetriebe mehrere aus zwei Zahnkupplungsgliedern bestehende Kupplungen aufweist, innerhalb welcher eine Sperreinrichtung (1O8) angeordnet ist, und die Schaltvorrichtungen für das Kauptgetriebe und das Hilfsgetriebe derart miteinander verbunden sind, daß das Hilfsgetriebe zwangsläufig vor dem Hauptgetriebe ausgeschaltet wird.

6. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgetriebe zwei Zahnräderpaare enthält, die Übersetzungsverhältnisse von einer Stufe aufweisen, die etwa der Hälfte einer Stufe entspricht, die durch die übersetzung in dem Hauptgetriebe zustandekommt.

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7. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch

2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (108) aus einem auf den Zahnantriebsteilen (103A) der Zähne (1O3) des einen Zahnkupplungsgliedes (101) begrenzt verdrehbaren und zwischen den Zahnsperrteilen (103B) der Zähne (103) dieses Zahnkupplungsgliedes und dem anderen Zahnkupplungsglied (104) angeordneten Ring besteht, der mehrere radial nach innen gerichtete Vorsprünge (11O) mit kürzeren seitlichen Ansätzen (109) aufweist, deren Innenradius groß genug ist, um bei Verdrehung des Ringes an den Zahnantriebsteilen (103A) der Zähne (103) vorbeizukommen, während die Zahnsperrteile (103B) sich in dieser Stellung des Ringes gegen einen Ansatz (109) anlegen und die axiale Verschiebung des Zahnkupplungsgliedes (101) verhindern.

8. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnantriebsteile (103A) der Zähne (103) des einen Zahnkupplungsgliedes (101) an einer Aussenfläche dieses ZahnkupplurtsgIiedes ausgebildet sind, während die Zahnsperrteile (103B) der Zähne (1O3) radial nach aussen über die Spitzen der Zahnantriebsteile (103A) hinausragen, und daß die radial nach innen gerichteten Vorsprünge (110) des Ringes der Sperreinrichtung (108) in Lücken eingreifen, die durch Wegnahme von Zähnen (103) des Zahnkupplungsgliedes (101) gebildet sind.

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