DE2751699C3

DE2751699C3 - Einrichtung zur geräuschlosen Schaltung eines Rückwärtsganges von Geschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2751699C3
Application number: DE2751699A
Authority: DE
Inventors: Fritz 3180 Wolfsburg Blumenstein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-11-19
Filing date: 1977-11-19
Publication date: 1981-03-12
Also published as: IT1100947B; FR2409419A1; DE2751699A1; DE2751699B2; IT7829923D0; US4257284A; FR2409419B1

Description

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Die Krfindung bezieht sich auf eine Einrichtung /ur geräuschlosen Schaltung eines Rückwärtsganges von Geschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Bei einer bekannten Einrichtung zum geräuschlosen Schalten eines Rückwärtsganges (FR-PS 11 22 892) ist der Bremsring in Umfangsrichtung fixiert und mit radialem Spiel in einer Nut des feststehenden Teils gehalten und weist an beiden Stirnseiten Konen auf, die ^M mit entsprechenden Gegenkonen an einem an dem Schaltrad angebrachten Hülsenteil zur Abbremsung desselben während des Schaltvorgangcs zusammenwirken. Dabei kommen im Ein- und Ausrückvorgang jeweils besondere Konenpaare zur Wirkung. Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß der bzw. die Gegenkonen direkt an einem Teil des Schaltrades angebracht sind, so daß beim Auftreten von zu starkem Verschleiß das Schaltrad selbst und mit diesem die mit ihm kämmenden Zahnräder der An- und Abtriebswelle ausgewechselt werden müßten.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum geräuschlosen Schalten des Rückwärtsganges (DE-AS 20 18 399) trägt bzw. bildet das Schalt- oder Schieberad einen Synchronisierkonus, 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 eir.geschaltetem 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 auch er direkt an dem Schaltrad auftritt das dann gegebenenfalls mit erheblichen Kosten ausgewechselt werden muß. Auch während des Einschaltvorganges ergibt der ständige Reib-xhluß zwischen dem Synchronisierkonus und dem Gegenkonus Nachteile in sofern, als bt'<n Einspuren des stehenden Schaltrades mit dem gegebenenfalls sich noch drehenden ersten Zahnrad das Schaltrad 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 ι η Eingriff steht, nicht jedoch schon vorher.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Rückwärtsgangsynchronisiereinrichtungen vermeidet, indem sie sicherstellt, daß beim Auftreten von übermäßigem Verschleiß an den Reibkonen nicht auch das Schallrad ausgewechselt werden muß. Außerdem soll sie mit möglichst wenig radialem Bauraum auskommen.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist bei synchronisierten Schalteinrichtungen zum Umschalten von Vorwärtsgängen zwar bereits bekannt (FR-PS 11 89 608) eine Sperrsynchronisierung durch Anordnung von Sperrflächen vorzusehen. Da jedoch bei der Vorwärtsgangsynchronisierung schon von vornherein andere Verhältnisse vorliegen, zumal da dort der Gleichlauf eines Gangrades mit einem Synchronkörper erreicht werden muß, während bei der vorliegenden Erfindung die Abbremsung des Schaltrades als Ziel anzusehen ist, können die bei dieser Vorrichtung vorgesehenen Maßnahmen nicht ohne weiteres Über-

nommen werden.

Durch die Erfindung wird also die Verwendung einer ständig im Eingriff stehenden Feder vermieden und zudem der Synchronisierkonus von dem Schaltrad weg zu einem zwischen dem Schaltrad und einer feststehenden Hülse angeordneten Bremsring verlegt, der gegenüber der Hülse mit axialem Spiel gehalten ist Der am Außenumfang des Brenisringes vorgesehene Synchronisierkoni.· s 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 daher 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 Betriebszuständen kein Reibschluß und damit kein Bremsen und .aich kein Verschleiß eintreten kann. Sollte jedoch tatsächlich einmal nach längerer 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 eine Auswechslung der Hülse und des Bremsringes.

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 bereits vorhandener Konstruktionen in vielen Fällen ohne große Änderung erreichtbar. Selbstverständlich ermöglicht die erfindungsgemäße Schalteinrichtung auch ein Ausrücken des Rückwärtsganges ohne Schwierigkeiten und Behinderungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Untera»sprüchen aufgeführt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näh«ir erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Schaltgetriebes von Kraftfahrzeugen, wobei des einfacheren Verständnisses wegen daf Rückwärtsgang-Zahnradpaar der Getriebewellen in eine Ebene mit der das Rückwärtsgang-Schpltrad aufnehmenden Achse gedreht ist und

Fig. 2—4 jeweils eine.* Ausschnitt aus dem Getriebe nach F i g. I zur Darstellung der verschiedenen Schaltstellungen des Schaltrades.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein das Schaltgetriebe umgebendes Schaltgetnebegehäuse 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 v,nd einem auf der Antriebswelle 3 angeordneten Zahnrad 8 in Eingriff, wodurch eine Umkehrung der Drehrichtung zwischen der Antriebswelle und der Triebwelle, sowie unter Berücksichtigung der Zähnezahl der Zahnräder 7 und 8 eine entsprechende Übersetzung eingestellt wird. Das auf der Triebwelle ϊ 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

ίο Getriebeganges, wobei dem ersten Getriebegang die Zahnräder 10 und 11 und dem zweiten Getriebegang die Zahnräder 12 und 13 zugeordnet sind. Selbstverständlich stehen diese Zahnradpaare tatsächlich in ständigem Eingriff miteinander und sind hier nur aufgrund der

ι s besonderen zeichnerischen Darstellung getrennt

Das auf der feststehenden Achse 5 drehbar und axial verschiebbar gehaltene Schaltrad 6 weist eine nabenförmige Verlängerung 14 auf, die über den Urnfang verteilt Führungsnuten 15 und 17 aufweist die, wie näher aus den in den Fig. 2—4 gezeigten Dr?"^fsichten auf das Schaltrad hervorgeht, unterschiedliche Umfangsbreite aufweisen. So sind die dem Schaltrad b abgewandten Führungsnuten 17 in Umfangsrichtung breiter als die Führungsnuten 15 und sind mit diesen über schlug zur Achse verlaufende Sperrflächen 16 verbunden. In diese Führungsnute'n 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 des 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

■to zwischen den beiden Gehäuseteilen 1 und 2 fest eir jespannte Trennwand 28. die in eine Aussparung 27 am Umfang der Hülse eingreift. Diese Aussparung kann dabei so tief und breit ausgeführt sein, daß sie zugleich als Ausflußöffnung für in das Innere der Hülse gelangtes

■»5 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 23 auf, die während des Synchronisiervorganges mit den Sperrflächen 16 zwischen den Führungsnuten 15 und 17 dtr nabenförmigen Verlängerung 14 des Schaltrades 6 zusammenwirken.

Die Funktion und Wirkungsweise der Schalteinrichtung soll nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die in den F i g. 2 bis 4 gezeigten unterschiedlichen Stellungen der Schallelemente näher erläutert werden. So zeigt die F i g. 2 die Stell! .ig 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 Bremsringes 20 befinden sich dann in einer mittleren Stellung zwischen den Nutwänden der in Umfangsrichtung breiteren Führungsnuten 17 der nabenförmigen

Schaltradverlängerung 14.

Bei Beginn des Schaltvorganges zur Einschaltung des Rückwärtsganges wird nun ausgehend von der in der Fig. 2 gezeigten Stellung durch Verschiebung des Schaltrades 6 mittels eines hier nicht gezeigten ^cchaltfingers 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 erfolgt, 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 Bremsring 20 befindet sich noch nicht in der in der F i g. 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 hingrilf 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 Fig. 3 gezeigten Mittelstellung dadurch, daß beim Weiterschieben des Schaltrades 6 die zwischen den unterschiedlich breiten Führungsnuten 17 und 15 der nabenförmigen Schaltradverlängerung 14 angeordnelen 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. Fin 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 Fig.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 7, 8 eingespurt werden kann. In dieser Stellung werden die .Sperrzähne 22 des Bremsringes 20 in den in IJmfangsrichtung schmaleren Führungsnuten 15 der nabenförmigen Schaltradverlängerung 14 geführt und aufgrund der fehlenden Anpreßkraft hat sich 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 Bremsring 20 und der feststehenden Hülse 18 kein Reibschluß und damit keine Abbremsung und Verschleißbildung 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 Fig.2 gezeigten Ausgangsstellung, mit dem Schaltrad 6 in Eingriff steht. Auf diese

> Weise kann der nicht kontrollierte Einspurvorgang zwischen den Verzahnungen des Schaltrades 6 und des Zahnrades 8 ausgeschaltet werden, was sich insbesondere bei schnellaufenden Getrieben positiv bemerkbar machen könnte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 Synchronisiervorrichtung, die einen Bremsring mit wenigstens einem Synchronisierkonus aufweist, der beim Verschieben des Schaltrades mit einem Gegenkonus zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsring (20) in dem durch eine axial und in Umfangsrichtung fixierte Hülse (18) gebildeten ortsfesten Teil frei drehbar mit axialem Spiel gehalten ist und einen Außenkonus (21) aufweist, der durch eine während des Schaltvorgangs von dem Schaltrad (6) über eine Sperrfläche (16) auf den Bremsring übertragene Axialkraft mit dem an der Hülse vorgesehenen Innenkonus (19) zur Abbremsung zusammenwirkt.

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 μ 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 Stirnsei.en mit den schrägen Sperrflächen zusammenwirkende, dachförmige Zuspitzungen (23) aufweisen.

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

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) zur Fixierung in Umfangsrichtung eine am Außenumfang vorgesehene Ausnehmung (27) zum Eingriff eines feststehenden Bauteils (28) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (27) als Ausflußöffnung für innerhalb der Hülse (18) befindliches ^w Schmiermittel ausgebildet ist.