DE2751699A1

DE2751699A1 - Einrichtung zur geraeuschlosen schaltung eines rueckwaertsganges von geschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2751699A1
Application number: DE19772751699
Authority: DE
Inventors: Karl Ashauer; Fritz Blumenstein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-11-19
Filing date: 1977-11-19
Publication date: 1979-05-23
Also published as: DE2751699B2; IT1100947B; FR2409419B1; US4257284A; DE2751699C3; IT7829923A0; FR2409419A1

Description

VOLKSWAGENWERK AKTIENGESELLSCHAFT

3180 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 2444
-We-ja

Einrichtung zur geräuschlosen Schaltung eines Rückwärtsganges von Gegeschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur geräuschlosen Schaltung eines Rückwärtsganges von Geschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem auf einer feststehenden Achse drehbar gelagerten, axial verschiebbaren Schaltrad, das mit einem ersten Zahnrad auf einer ersten Getriebewelle und einem gegenüber dem ersten Zahnrad breiteren Zahnrad auf einer zweiten Getriebewelle zusammenwirkt, und mit einer beim Verschieben des Schaltrades zur Abbremsung desselben an einem ortsfesten Teil wirksam werdenden, Synchronisierkonen und Sperrorgane aufweisenden Synchronisiervorrichtungen.

Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 2 01 θ 399 bekannt, bei der das Schalt- oder Schieberad

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Vorsitzender Vorstand: Toni Schmucker, Vorsitzende! ■ Horst Backsmann ■ Prol. Or. team. Einst fiel« · Or. jur. Peter Frerk

des AulsldMsrats: Günter Hartwldi · Horst Müniner · Dr. rer. pol. Werner P. Schmidt - Gottlieb M. Strobl ■ Prol. Dr. rer. pol. Friedrich Thomee

Hans Birnbaum Sitz der Gesellschaft: Wortsburg Amtsgericht Wollsburg HRB MS

-A-

einen Synchronisierkonus trägt oder bildet, an dem unter der Wirkung einer ortsfest abgestützten Feder ständig ein Gegenkonus anliegt, der mit Sperrorganen versehen und gegen die Feder axial verschiebbar und bis in eine Sperrstellung begrenzt drehbar ist. Bei dieser Ausführung wirkt die Feder ständig auf den Gegenkonus und hält auch das Schieberad in der Ausschaltstellung ständig außer Eingriff mit den beiden anderen Zahnrädern. Infolge dieser ständig auf den Gegenkonus und damit auch auf das Schaltrad entgegen der Einschaltrichtung des Rückwärtsganges einwirkenden Feder muß zur Vermeidung des Herausspringens des eingeschalteten Rückwärtsganges die Rastierungskraft erhöht werden, was eine Beeinträchtigung des Schaltkomforts bedeutet. Des weiteren wird auch während des Einschaltvorganges und selbst bei eingeschaltetem Rückwärtsgang ein Reibschluß zwischen dem an dem Schaltrad angebrachten Synchronisierkonus und dem feststehenden Gegenkonus und damit ein Abbremsen des Schaltrades verursacht, was während des Betriebes des Fahrzeugs im Rückwärtsgang zu einem Verschleiß an den Konusflächen führt. Ein solcher Verschleiß ist um so kritischer, als er direkt an dem Schaltrad auftritt, das dann gegebenenfalls mit erhbelichen Kosten ausgewechselt werden muß. Aber auch während des Einschaltvorganges ergibt der ständige Reibschluß zwischen dem Synchronisierkonus und dem Gegenkonus Nachteile insofern, als beim Einspuren des stehenden Schaltrades mit dem gegebenenfalls sich noch drehenden ersten Zahnrad das Schaltrad noch gebremst wird, so daß die Synchronisierung hier erschwert wird. Sinnvoll und notwendig ist ein Abbremsen des Schaltrades dagegen erst dann, wenn dieses mit dem ersten Zahnrad im Eingriff steht, nicht jedoch schon vorher.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter Vermeidung der zuvor genannten Nachteile die geräuschlose Schaltung eines Rückwärtsganges von Geschwindigkeitswechselgetrieben erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Synchronisiervorrichtung aus einer axial 12nd in üafangsxichttmg

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fixierten,einen Innenkonus aufweisenden Hülse sowie aus einem gegenüber dem Schaltrad durch die Sperrorgane begrenzt drehbar gehaltenen Bremsring besteht, der einen mit dem Innenkonus der Hülse zusammenwirkenden Außenkonus aufweist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung soll das Schaltrad eine nabenförmige Verlängerung mit über den Umfang verteilt angeordneten, in der Umfangsbreite abgesetzten und durch eine schräge Sperrfläche miteinander verbundenen Führungsnuten zum Eingriff vom am Innenumfang des Bremsringes radial vorstehenden Zähnen aufweisen, die. an den dem Schaltrad zugewandten Stirnseiten mit den schrägen Sperrflächen zusammenwirkende dachförmige Zuspitzungen aufweisen. Darüberhinaus soll der Bremsring gegenüber der Hülse unter Gewährleistung eines axialen Spiels festgelegt sein.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung vermeidet also die Verwendung einer ständig im Eingriff stehenden Feder und verlegt zudem den Synchronisierkonu3 von dem Schaltrad weg zu einem zwischen dem Schaltrad und einer feststehenden Hülse angeordneten Bremsring, der gegenüber der Hülse mit axialem Spiel gehalten ist. Der am Außenumfang des Bremsringes vorgesehene Synchronisierkonus kommt mit dem am Innenumfang der Hülse angeordneten Gegenkonus daher nur dann zur Anlage, wenn während des Einschaltvorganges die dachförmigen Zuspitzungen an den radial nach innen stehenden Zähnen des Bremsringes gegen die Sperrflächen zwischen den beiden unterschiedlich breiten Führungsnuten der nabenförmigen Verlängerung des Schaltrades laufen. Vor und nach dem dadurch bewirkten eigentlichen Synchronisiervorgang kann sich dagegen der Außenkonus des Bremsringes von dem Innenkonus der Hülse infolge der axial mit Spiel behafteten Halterung des Bremsringes in der Hülse lösen, so daß in diesen Betriebszuständenlein Reibschluß und damit kein Bremsen und auch kein Verschleiß auftreten kann. Sollte tatsächlich einmal nach län-

gerer Betriebszeit des Fahrzeugs der Verschleiß an den Synchronisierkonen zu groß werden, dann braucht hier auch nicht das Schaltrad mit ausgewechselt zu werden, sondern es genügt dann eine Auswechslung der Hülse und des Bremsringes.

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Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung zeichnet sich zudem durch relativ geringe radiale Bauhöhe aus, so daß es gegebenenfalls
möglich ist, den ansonsten nicht benutzten Bauraum in Höhe des ersten Gangradpaares auszunutzen. Auch ist ein nachträglicher
Einbau in bereits vorhandene Konstruktionen in vielen Fällen
ohne große Änderungen erreichbar.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchai enthalten und werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Schaltgetriebes von Kraftfahrzeugen, wobei des einfacheren Verständnisses wegen das Rückwärtsgang-Zahnradpaar der Getriebewellen in eine Ebene mit der das Rückwärtsgang-Schal trad aufnehmenden Achse gedreht ist und

Figuren jeweils einen Ausschnitt aus dem Getriebe nach Fi-2-4 gur 1 zur Darstellung der verschiedenen Schaltstellungen des Schaltrades.

In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 ein das Schaltgetriebe
umgebendes Schaltgetriebegehäuse und mit 2 ein daran anschließendes Achsgetriebegehäuse bezeichnet. 3 stellt eine über eine hier nicht gezeigte Kupplung mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbindbare Antriebswelle und 4 eine den Abtrieb zu dem Achsgetriebe besorgende Triebwelle dar. In der Zeichnung sind
diese beiden Getriebewellen 3 und 4 in eine Ebene mit einer
ortsfest im Gehäuse gehaltenen Achse 5 gedreht gezeichnet, auf der ein Schaltrad 6 zur Einschaltung des Rückwärtsganges axial verschiebbar und drehbar gehalten ist. Beim Verschieben des
Schaltrades 6 kommt dabei die an dessen Außenumfang vorgesehene Verzahnung mit einem auf der Triebwelle 4 gehaltenen Zahnrad 7 und einem auf der Antriebswelle 3 angeordneten Zahnrad 8 in
Eingriff, wodurch eine Umkehrung der Drehrichtung zwischen
der Antriebswelle und der Triebwelle, sowie unter Berücksich-

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tigung der Zähnezahl der Zahnräder 7 und 8 eine entsprechende Übersetzung eingestellt wird. Las auf der Triebwelle 4 gehaltene Zahnrad 7 ist bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel als am Außenumfang eines Synchronkörpers 9 angeordnete Verzahnung ausgebildet. Dieser Synchronkörper 9 dient hier zur synchronisierten Schaltung des ersten und zweiten Getriebeganges, wobei dem ersten Getriebegang die Zahnräder 10 und 11 und dem zweiten Getriebegang die Zahnräder 12 und 15 zugeordnet sind. Selbstverständlich stehet diese Zahnradpaare tatsächlich in ständigem Eingriff miteinander und sind hier nur aufgrund der besonderen zeichnerischen Sarstellung getrennt.

Das auf der feststehenden Achse 5 drehbar und axial verschiebbar gehaltene Schaltrad 6 weist eine nabenförmige Verlängerung 14 auf, die über den Umfang verteilt Führungsnuten 15 und 17 aufweist die, wie näher aus den in den Figuren 2-4 gezeigten Draufsichten auf das Schaltrad hervorgeht, unterschiedliche Umfangsbreite aufweisen. So sind die dem Schaltrad 6 abgewandten Führungsnuten 17 in Umfangsrichtung breiter als die Führungsnuten 15 und

.über

sind mit diesen/schräg zur Achse verlaufende Sperrflächen 16 verbunden. In diese Führungsnuten greifen Zähne 22 ein, die am Innenumfang eines Bremsringes 20 angeordnet sind, an dessen Außenumfang ein Synchronisierkonus 21 ausgebildet ist. Dieser Synchronisierkonus wirkt mit einem Innenkonus 19 an einer in axialer und Umfangsrichtung festgelegten Hülse 18 zusammen. Die axiale Festlegung dieser Hülse 18 erfolgt in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen auf der festen Achse 5 gehaltenen Sprengring 26, zwischen dem und der Wand dee Gehäuses 2 der Boden 25 der einseitig geschlossenen Hülse 18 eingeklemmt ist. Anstelle des Sprengringes 26 könnte hier auch ein entsprechender Durchmesserabsatz auf der Achse 5 vorgesehen sein. Die Festlegung der Hülse 18 in Umfangsrichtung erfolgt durch eine zwischen den beiden Gehäuseteilen 1 und 2 fest eingespannte Trennwand 28, die in eine Aussparung 27 am Umfang der Hülse eingreift. Diese Aussparung kann dabei so tief und breit ausgeführt sein, daß sie

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zugleich als Ausflußöffnung für in das Innere der Hülse gelangtes Getriebeschmiermittel dient.

Der Bremsring 20 ist gegenüber der Hülse 18 unter Belassung eines axialen Spiels durch einen Sprengring 24 gesichert. Die Zähne 22 des Bremsringes 20 weisen schließlich auf der dem Schaltrad zugewandten Stirnseite dachförmige Zuspitzungen 2J auf, die während des Synchronisiervorganges mit den Sperrflächen 16 zwischen den Führungsnuten 15 und 17 der nabenförmigen Verlängerung 14 des Schaltrades 6 zusammenwirken.

Die Funktion und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung soll nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die in den Figuren 2 bis 4 gezeigten unterschiedlichen Stellungen der Schaltelemente näher erläutert werden. So zeigt die Figur 2 die Stellung der bei der Einschaltung des Rückwärtsganges beteiligten Schaltelemente bei ausgeschaltetem Rückwärtsgang. Dabei steht die Verzahnung des Schaltrades 6 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weder mit dem Zahnrad 7 der Triebwelle 4 noch mit dem gegenüber dem Zahnrad 7 breiteren Zahnrad 8 der Antriebswelle 3 im Eingriff. Die Zähne 22 des Bremsringea 20 befinden sich dann in einer mittleren Stellung zwischen den Jfutwänden der in Umfangsrichiung breiteren Führungsnuten 17 der nabenförmigen Schaltradverlängerung I4.

Bei Beginn des Schaltvorgang-es zur Einschaltung des Rückwärtsganges wird nun ausgehend von der in der Figur 2 gezeigten Stellung durch Verschiebung des Schaltrades 6 mittels eines hier nicht gezeigten Schaltfingers die Verzahnung des Schaltrades 6 zunächst mit dem breiteren Zahnrad 8 auf der Antriebswelle 3 in Eingriff gebracht. Die Antriebswelle kann dabei, insbesondere wenn das Einschalten des Rückwärtsganges unmittelbar auf einen der Vorwärtsgänge folgt, infolge der Massenträgheit der auf dieser Welle starr befestigten Bauteile noch eine gewisse Drehzahl aufweisen. Da beim Einspuren des Schaltrades 6 in das Zahnrad 8 der Antriebswelle 3 das Schaltrad noch frei drehbar ist - der Brems-

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ring 20 befindet eich noch nicht in der in der Figur 3 gezeigten Bremsstellung, in der er mit seinem Außenkonus 21 gegen den Innenkonus der Hülse 18 zur Herstellung eines Reibschlusses gedrückt wird - wird dieses schnell beschleunigt, bis zwischen den im Eingriff befindlichen Zähnen des Schaltrades 6 und des Zahnrades 8 keine Relativbewegung mehr stattfindet. Der in der Hülse 18 mit axialem Spiel gehaltene Bremsring 20 wird in dieser Stellung durch Anschlag der Nutflanken der breiteren Führungsnut 17 an den Sperrzähnen 22 mitgenommen.

Bevor nun das Schaltrad 6 auch in das schmalere Zahnrad 7 der über das Achsgetriebe mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbundenen und bei Einschaltung des Rückwärtsganges stillstehenden Triebwelle 4 eingespurt werden kann, muß der aus der Antriebswelle 3 und dem Schaltrad 6 bestehende Triebzweig zur Verhinderung eines Einschaltgeräusches abgebremst werden. Dies erfolgt in der in der Figur 3 gezeigten Mittelstellung dadurch, daß beim Weiterschieben des Schaltrades 6 die zwischen den unterschiedlich breiten Führungsnuten 17 und 15 der nabenförmigen Schaltradverlängerung 14 angeordneten schrägen Sperrflächen 16 an den dachförmig zugespitzten Stirnflächen 23 der Sperrzähne 22 des Bremsringes 20 zur Anlage kommen. Dadurch wird auf den Bremsring 20 eine axiale Kraft ausgeübt, die dessen Außenkonus 21 zur Herstellung eines Reibschlusses gegen den Innenkonus 19 der Hülse 18 drückt. Ein Weiterschieben des Schaltrades 6 unter geringfügiger Rückdrehung des Bremsringes 20 ist jetzt erst dann möglich, wenn das Schaltrad 6 und die mit diesem über das Zahnrad 8 in Eingriff stehende Antriebswelle 3 zum Stillstand gekommen ist.

Dieser Fall ist in der Figur 4 gezeigt, in der jetzt das zum Stillstand gekommene Schaltrad 6 ohne Schwierigkeiten auch in das mit der Triebwelle 4 verbundene Zahnrad 7 des Rückwärtsgang-Zahnradpaares 7t 8 eingespurt werden kann. In dieser Stellung werden die Sperrzähne 22 des Bremsringes 20 in den in Umfangsrichtung schmaleren Führungsnuten I5 der nabenförmigen Schaltradverlängerung 14 geführt und aufgrund der fehlenden Anpreßkraft hat sich

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hier der Bremsring mit seinem Außenkonus 21 von dem Innenkonus 19 der Hülse 18 gelöst. Wenn jetzt durch Einrücken der Schaltkupplung die Antriebswelle mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbunden wird und das Fahrzeug im Rückwärtsgang betrieben wird, findet zwischen dem mit dem Schaltrad 6 drehenden Breosring 20 und der feststehenden Hülse 18 kein Reibschluß und damit keine Abbremsung und Verscnleißbildung mehr statt.

Dadurch, daß zwischen dem Innenkonus 19 der Hülse 18 und dem Außenkonus 21 des Bremsringes 20 nur während des Synchronisiervorganges, nicht jedoch schon vorher,ein Reibschluß vorhanden ist, ist es auch durchaus möglich, die Verzahnung des Zahnrades 8 der Antriebswelle 3 so breit auszuführen, daß dieses ständig, also auch in der in der Figur 2 gezeigten Ausgangsstellung,mit dem Schaltrad 6 im Eingriff steht. Auf diese Weise kann der nicht kontrollierte Einspurvorgang zv/ischen den Verzahnungen des Schaltrades 6 und des Zahnrades 8 ausgeschaltet werden, was sich insbesondere bei schnellaufenden Getrieben positiv bemerkbar machen könnte.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß auch bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung das Ausrücken des Rückwärtsganges ohne Schwierigkeiten und Behinderungen erfolgen kann.

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eerseite

Claims

VOLKSWAGENWERK AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg Unsere Zeichen: K 2444 1702pt-we-jä 18. Nov. 19/7 ANSPRÜCHE

1./ Einrichtung zur geräuschlosen Schaltung eines Rückwärtsganges von Geschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem auf einer feststehenden Achse drehbar gelagerten, axial verschiebbaren Schaltrad, das mit einem ersten Zahnrad auf einer ersten Getriebewelle und einem gegenüber dem ersten Zahnrad breiteren zweiten Zahnrad auf einer zweiten Getriebewelle zusammenwirkt, und mit einer beim Verschieben des Schaltrades zur Abbremsung desselben an einem ortsfesten Teil wirksam werdenden, Synchronisierkonen und Sperrorgane aufweisenden Synchronisiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung aus einer axial und in TJmfangsrichtung fixierten, einen Innenkonus (19) aufweisenden Hülse (18) sowie aus einem gegenüber dem Schaltrad (6) durch die Sperrorgane (15 - 17t 22, 23) begrenzt drehbar gehaltenen Bremsring (20) besteht, der einen mit dem Innenkonus der Hülse zusammenwirkenden Außenkonus (21) aufweist.

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Vonltzander Vontand: Toni Schmück«, Voriiuender ■ Horst Backsmann · Prof. Or. lecnn. Erntl Fiale - Or. Jur. Peter Frerk

de» Auflichttrat«: Günter Hartwidi · Hortl Münirar ■ Dr. rer. pol. Werner P. Schmidt - Gottlieb M. Strobl · Prof. Df. rer. pol. Friedrich Tnomee

Harn Birnbaum Slti dar Gesellschaft: Woltiburg Amtsgericht Wolflburg HRB

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (6) eine nabenförmige Verlängerung (14) mit über den Umfang verteilt angeordneten, in der Umfangsbreite abgesetzten und durch eine schräge Sperrfläche (16) miteinander verbundenen Führungsnuten (15» 17) zum Eingriff vom am Innenumfang des Bremsringes (20) radial vorstehenden Zähnen (22) aufweist, die an dem dem Schaltrad zugewandten Stirnseiten mit den schrägen Sperrflächen zusammenwirkende, dachförmige Zuspitzungen (23) aufweisen.

3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsring (20) gegenüber der Hülse (18) unter Gewährleistung eines axialen Spiels festgelegt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) in axialer Richtung zwischen der das Schaltrad (6) tragenden Achse (5) und dem umgebenden Getriebegehäuse (2) festgelegt ist.

5· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) zur Fixierung in Umfangsrichtung eine am Außenumfang vorgesehene Ausnehmung (27) zum Eingriff eines feststehenden Bauteils (28) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (27) als Ausflußöffnung für innerhalb der Hülse (18) befindliches Schmiermittel ausgebildet ist.

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