DE2758494C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem als Vorgelegegetriebe ausgebildeten mehrstufigen Zahnradwechselgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 25 12 248 ist ein gattungsgemäßes Zahn­ räderwechselgetriebe bekannt, bei dem die den einzelnen Gangstufen zugeordneten Zahnradpaare ständig miteinan­ der kämmen. Um je nach gewünschter Gangstufe das ent­ sprechende Zahnradpaar in den Leistungsfluß zwischen der Getriebeeingangs- und der Getriebeausgangswelle einzuschalten, sind auf der Getriebehauptwelle Schalt­ muffen vorgesehen, die drehfest, jedoch axial verschieb­ lich, auf der Hauptwelle sitzen. Die Schaltmuffen tragen eine Außenverzahnung, die mit einer entsprechend komplementär gestalteten Innenverzahnung am zugehörigen Hauptwellenzahnrad in Eingriff gebracht werden kann.

Zu diesem Zweck wird die Kupplungsmuffe und das betref­ fende Hauptwellenzahnrad relativ gegeneinander axial verschoben, um die erforderliche formschlüssige Ver­ bindung zwischen dem Hauptwellenzahnrad und der Hauptwelle herzustellen.

Um ein Eingreifen der Außenverzahnung der Schaltmuffe in die Innenverzahnung des Hauptwellenzahnrades zu ver­ hindern, wenn beide Getriebebauteile mit unterschied­ lichen Drehzahlen umlaufen, ist auf der Schaltmuffe ein Sperring vorgesehen. Dieser Sperring weist einer­ seits eine konusförmige Reibfläche auf, die mit einer entsprechenden Reibfläche am zugehörigen Zahnrad zusam­ menwirkt und außerdem trägt er mehrere nach innen wei­ sende Zähne, die in Zahnlücken der Außenverzahnung der Schaltmuffe eintauchen. Die Zähne haben voneinander einen Abstand, gesehen in Umfangsrichtung, der den Ab­ messungen der Zähne auf der Schaltmuffe entspricht. Außerdem sind diese sogenannten Sperrzähne in Umfangs­ richtung gesehen etwas schlanker als es der Zahnlücke auf der Schaltmuffe entspricht. Der Sperring kann sich in beiden Drehrichtungen begrenzt gegenüber der Schalt­ muffe verdrehen.

Seine Sperrwirkung kommt dadurch zustande, daß diejenigen Zähne auf der Schaltmuffe, die zwischen jeweils einem Paar von nach innen vorragenden Sperrzähnen liegen, in axialer Richtung verkürzt sind. Hierdurch wird erreicht, daß, wenn das Hauptwellenzahnrad und die Schaltmuffe axial gegeneinander verschoben werden, bei unterschied­ licher Drehzahl von Schaltmuffe und Hauptwellenzahn­ rad der Sperring gegenüber der Schaltmuffe verdreht wird, weil seine konusförmige Reibfläche von der ent­ sprechenden Reibfläche des Hauptwellenzahnrades mitge­ nommen wird. Die mögliche Verdrehung infolge der Zahn­ luft zwischen Sperring und Schaltmuffe genügt, damit die verkürzt ausgeführten Zähne auf die Sperrzähne des Sperr­ rings auflaufen. Der Sperring verhindert, daß die Zähne der Schaltmuffe mit der Innenverzahnung des Innenzahn­ rades in Berührung kommen. Wenn im Verlauf des Schalt­ vorgangs infolge der auftretenden Drehzahländerungen an der Hauptwelle bzw. am Hauptwellenzahnrad die synchrone Drehbedingung zwischen der Schaltmuffe und dem Hauptwellenzahnrad durch­ laufen wird, wird der Sperring in der entgegengesetzten Richtung auf der Schaltmuffe gedreht. Dabei wird ein Zustand erreicht, in dem die Lücke zwischen den Sperr­ zähnen am Sperring mit dem zugehörigen, verkürzt aus­ geführten Zahn der Schaltmuffe fluchtet. In diesem Au­ genblick kann die Schaltmuffe mit ihrer Verzahnung durch den Sperring hindurchgleiten und mit der Verzah­ nung des Hauptwellenzahnrades in Eingriff kommen.

Bei dem bekannten Geschwindigkeitswechselgetriebe dienen die Reibflächen am Sperring und am Hauptwellenzahnrad nicht, wie dies sonst bei sperrsynchronisierten Getrie­ ben üblich ist, dazu, eine Drehzahlangleichung zu er­ zeugen. Sie sollen nur die Synchronbedingung zwischen den beiden beiden Getriebeteilen abfühlen, während die Drehzahlangleichung an anderer Stelle im oder außer­ halb des Getriebes vorgenommen wird.

Dieses bekannte Getriebe hat sich in der Praxis außer­ ordentlich gut bewährt, weil bei kleiner Bauform große Drehmomente übertragen werden können und auch das Schal­ ten verschleißfrei erfolgt. Wegen des Sperrings können nur in der Nähe des Synchronpunktes die Zähne der Kupp­ lungsmuffe mit dem Zahnrad in Eingriff gebracht werden.

Es hat sich allerdings gezeigt, daß, wenn alle Gangstu­ fen des bekannten Getriebes mit dieser Art von Synchron­ einrichtung ausgebildet sind, Schwierigkeiten beim Ein­ legen jener Gänge auftreten können, mit denen das Fahr­ zeug angefahren werden soll. Wenn der Sperring auf der betreffenden Schaltmuffe infolge ungünstiger Umstände in einer Endlage steht, wie sie beim Herunterschalten auftreten würde, läßt sich der Gang nicht einlegen, weil der Reibschluß zwischen dem Sperring und dem Hauptwellenzahnrad nur bestrebt wäre, den Sperring in dieser Richtung weiterzuverdrehen. Es kann nicht der Zustand erreicht werden, bei dem die Lücke zwischen zwei Sperrzähnen mit dem entsprechenden Zahn auf der Kupplungsmuffe fluchtet. Das Gangeinlegen erfordert dann eine etwas kompliziertere Handhabung des Getrie­ bes.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die zum Anfahren verwendeten Gänge in jedem Falle leicht einzulegen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Zahnrad­ wechselgetriebe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei einem Zahnradwechselgetriebe, das eine Haupt­ welle und eine Anzahl mit dieser wahlweise kuppelbarer Haupt­ wellen-Zahnräder sowie wenigstens eine Vorgelegewelle auf­ weist, kann die Erfindung auf die formschlüssige Kupplung angewandt werden, welche dazu dient, das dem ersten Gang zugeordnete, eine Getriebeübersetzung bewirkende Hauptwellen­ zahnrad mit der Hauptwelle zu kuppeln, wobei durch die Sperr­ einrichtung das Einlegen der formschlüssigen Kupplung ledig­ lich dann gesperrt wird, wenn die Hauptwelle schneller um­ läuft als das Hauptwellenzahnrad.

Die Sperreinrichtung des neuen Getriebes ist wesentlich einfacher im Aufbau und billiger in der Herstellung als bekannte vergleichbare Einrichtungen; sie verhindert zuverlässig das Auftreten eines Zustandes, in dem die Sperreinrichtung auf die falsche Seite des Synchro­ nismus eingestellt und damit daran gehindert wird, das Auf­ treten der Synchronisationsbedingung festzustellen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Zahnradwechselgetriebe gemäß der Erfin­ dung, bei dem die neue Sperreinrich­ tung mit zugeordneter Kupplung bei den dem ersten Gang des Hauptgetriebeteiles zugeordneten Getriebe­ zahnrädern vorgesehen ist, während die übrigen Ge­ schwindigkeitsstufen Kupplungen und Sperrsynchroni­ sationseinrichtungen bekannter Art aufweisen, in einer Darstellung, bei der der Hauptgetriebeteil längs der Linie 1-1 der Fig. 3 und der Hilfetriebe­ teil längs der Linie 1-1A der Fig. 3 geschnitten ist, in einer Seitenansicht,

Fig. 2 das Zahnradwechselgetriebe nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie 2-2 der Fig. 3 in einer Seitenansicht,

Fig. 3 das Zahnradwechselgetriebe nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie 3-3 der Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 4 den grundsätzlichen Aufbau einer formschlüssigen Kupplung mit zugeordneter Sperrsynchronisations­ einrichtung bekannter Art des Zahnradwech­ selgetriebes nach Fig. 1 im axialen Schnitt in einer Seitenansicht und im Ausschnitt sowie in einem anderen Maßstab,

Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 in einer Ansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 4 in einer Seitenansicht,

Fig. 6 einen Ausschnitt der Anordnung nach Fig. 4 unter Veranschaulichung des Zustandes beim Auftreten der die Gangschaltung gestattenden Synchronisations­ bedingung in einer Draufsicht,

Fig. 7 den Sperring der Anordnung nach Fig. 5 im Ausschnitt und in einem anderen Maßstab,

Fig. 8 die Anordnung nach Fig. 7 in einer Ansicht längs der Pfeile 8-8 der Fig. 7 und im Ausschnitt,

Fig. 9 eine formschlüssige Kupplung mit zugeordneter Sperreinrichtung erfindungsgemäßer Bauart des Zahnradwechselgetriebes nach Fig. 1, einge­ setzt zur wahlweisen Ankupplung des dem ersten Gang zugeordneten Hauptwellenzahnrades an die Hauptwelle, im axialen Schnitt in einer Seitenansicht und in einem anderen Maßstab,

Fig. 10 die Anordnung nach Fig. 9 in einer Ansicht längs der Linie 10-10 der Fig. 9,

Fig. 11 den Sperring der Anordnung nach Fig. 10 im Ausschnitt in einer Seitenansicht und

Fig. 12 die Anordnung nach Fig. 11 in einer Ansicht in Rich­ tung der Pfeile 12-12 der Fig. 11 im Ausschnitt.

In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber eine bestimmte Terminologie benutzt, die jedoch nicht in irgendeiner Weise beschränkend zu verstehen ist. Die Worte "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" be­ zeichnen Richtungen in der Zeichnung, auf die Bezug genom­ men wird. Die Worte "vorne" und "hinten" beziehen sich jeweils auf das vordere bzw. rückwärtige Ende des Getriebes, wie dieses zweckmäßigerweise in das Kraftfahrzeug eingebaut ist, d. h. sie bedeuten die linke bzw. rechte Seite des Getriebes, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Worte "einwärts" und "auswärts" bezeichnen Richtungen, die auf den geometrischen Mittelpunkt der Vorrichtung und einen bestimmten Teil derselben hin oder von diesem weg weisen. Die verwendete Terminologie enthält die angeführten Worte, Ableitungen davon und Worte ähnlicher Bedeutung.

In der Zeichnung ist ein elastisch umschaltbares Zahnradwechselgetriebe 11 dargestellt, das einen Haupt­ getriebeteil 12 und einen Hilfsgetriebeteil 13 aufweist, von denen jeder eine Anzahl wählbarer Übersetzungsstufen aufweist. Das dargestellte Getriebe wird als sogenanntes Verbundgetriebe bezeichnet und ist ein sogenanntes Ab­ stufungs-Verbundgetriebe (Splitter-Verbundgetriebe). Der Haupt- und der Hilfsgetriebeteil sind beide in üblichen Gehäusen abgeschlossen.

Das Getriebe weist eine Antriebswelle 16 auf, die an ihrem hinteren Ende durch ein Lager 17 gelagert ist und verfügt außerdem über ein Antriebszahnrad 18, das drehfest, etwa über Keile, mit der Antriebswelle 16 verbunden ist. Das Antriebszahnrad 18 treibt gleichzeitig eine Anzahl Vorlege­ wellen mit jeweils gleicher Drehzahl an. Bei der dar­ gestellten Ausführungsform ist das Getriebe mit zwei Vorlegewellen 21, 22 versehen, die diametral einander gegenüberliegend beidseitig der Hauptwelle 23 liegen, wobei die Hauptwelle 23 koaxial mit der Antriebswelle 16 fluch­ tet und an ihrem vorderen Ende mit einem Führungsteil 24 versehen ist, der in dem hinteren Ende der Antriebswelle 16 drehbar gelagert und gehaltert ist.

Jede der Vorlegewellen 21, 22 trägt eine identische Gruppe von Vorgelege-Zahnrädern 25, 26, 27, 28 und 29, wobei die Gruppen jeweils Räderpaare, wie etwa das Räderpaar 26, identischer Größe und Zähnezahl bilden, die diametral gegen­ überliegend, beidseitig der Hauptwelle 23 angeordnet sind.

Auf die Hauptwelle 23 sind eine Anzahl Hauptwellen-Antriebs­ zahnräder 31, 32, 33, 34 aufgesetzt, die durch nachgiebige Kupplungsmechanismen wahlweise jeweils einzeln mit der Hauptwelle kuppelbar sind.

Die Hauptwellen-Zahnräder 31, 32, 33, die die Hauptwelle 23 umschließen, stehen in dauerndem Eingriff mit den diametral gegenüberliegenden Paaren der Vorgelegezahnräder 26, 27 bzw. 28, durch die sie schwimmend gelagert sind. Das Hauptwellengetrieberad 34 gehört zum Rückwärts­ gang; es steht über übliche, nicht weiter dargestellte Zwischenzahnräder in dauerndem Eingriff mit einem Vorge­ legezahnräderpaar 29. Die vordersten Vorgelegezahnräder 25 stehen dauernd in Eingriff mit dem Antriebszahnrad 18, durch das sie angetrieben sind, so daß die Vorgelegewellen 21, 22 gleichzeitig in Umlauf versetzt werden, sobald die Antriebswelle angetrieben wird. Wie aus Fig. 1 zu er­ sehen, ist das Antriebszahnrad 18 mit einer bekannten Schaltgabel 39 verbunden, die durch eine Schaltstange 37 gesteuert ist, welche es gestattet, das Antriebszahnrad 18 axial zu verschieben und damit wahlweise eine direkte Antriebskupplung zwischen der Antriebswelle 16 und der Hauptwelle 23 herzustellen.

Die Hauptwellenzahnräder 31, 32 sind axial miteinander unter Ausbildung eines Zahnradpaares verbunden; sie stehen im übrigen mit einer üblichen Schaltgabel 36 in Verbindung. Die Stellung der Schaltgabel 36 ist in bekannter Weise durch geeignete Schaltstangen ähnlich der Schaltstange 37 gesteuert. Das Hauptwellenzahnradpaar 31-32 ist axial bezüglich der Hauptwelle in Abhängigkeit von einer durch die Schaltstange hervorgerufenen Axialverschiebung der Schaltgabel 36 verstellbar. Die Zahnräder 31, 32 sind je­ doch unabhängig relativ zueinander drehbar. In ähnlicher Weise sind die Hauptwellen-Zahnräder 33, 34 ebenso axial derart miteinander verbunden, daß sie als Zahnradpaar mittels der Schaltgabel 38 verschoben werden können, die ebenfalls durch eine geeignete Schalteinrichtung gesteuert ist. Das Hauptwellen-Zahnradpaar 33-34 ist in ähnlicher Weise ebenso bezüglich der Hauptwelle 23 axial verschieblich und unabhängig verdrehbar. Bei dem Unterteilungs-Hilfsge­ triebeteil 13 ist zu ersehen, daß die Hauptwelle 23 in diesen Getriebeteil hineinragt und koaxial zu einer Abtriebs­ welle 58 angeordnet ist, in der sie geführt ist. Die Ab­ triebswelle 58 ist ihrerseits in dem Gehäuse 13 durch ge­ eignete Lager gelagert, wie sie allgemein bei 59 angedeutet sind. Der Getriebeteil weist außerdem eine Anzahl von Vor­ gelegewellen 66, 67 (Fig. 3) auf, von denen jede eine identische Gruppe von Vorgelege-Zahnrädern trägt, von welchen zwei bei 68, 69 (Fig. 1) dargestellt sind. Das erste Paar Vorgelegezahnräder 68 ist diametral beidseitig des Hauptwellenzahnrades 71 angeordnet und steht mit diesem in dauerndem Eingriff. Das Hauptwellenzahnrad 71 ist durch das vordere Vorgelegezahnradpaar, von denen eines das Zahnrad 68 ist, derart schwimmend gelagert, daß es die Hauptwelle 23 umfaßt. Ein weiteres Hauptgetriebezahnrad 72 ist ebenso schwimmend und im wesentlichen aufeinanderfolgend bezüglich der Hauptwelle 23 durch das hintere Vorgelegezahnräderpaar gelagert, von dem eines das Zahnrad 69 ist. Schaltgabeln 73, 74 dienen zur Verschiebung der Zahnräder 71, 72, wobei diese Schaltgabeln 73, 74 durch geeignete Schaltstangen betätigt werden können, von denen eine bei 76 dargestellt ist und die ihrerseits durch geeignete Einrichtungen, wie etwa einen Druckzylinder 77, verstellbar sind. Geeignete Steuerungs­ einrichtungen 78 dienen dazu, die Schalteinrichtungen der vorderen Zahnräder 18 sowie 31-34 und der Unterteilungs­ zahnräder 71, 72 ordnungsgemäß zu betätigen und aufeinander abzustimmen.

Die nachgiebigen Kupplungen zwischen den umschaltbaren Hauptwellenzahnrädern sind sowohl in dem Hauptgetriebeteil als auch in dem Hilfsgetriebeteil vorgesehen; sie sind mit elastischen, sie in Eingriff drückenden Einrichtungen versehen.

Es genügt, eine der Kupplungseinrichtungen in den Einzelheiten zu beschreiben, wobei dann unterstellt ist, daß dasselbe auch für die anderen Kupplungseinheiten gilt. Zu diesem Zweck wird deshalb auf die formschlüssige Klauenkupplungseinheit zwischen dem Hauptwellenzahnrad 72 und der Hauptwelle 23 in dem Hilfsgetriebeteil (vgl. Fig. 4) Bezug genommen. Diese Klauenkupplungseinheit ist allgemein mit 41 bezeichnet; sie weist eine ringförmige Kupplungs­ muffe bzw. -teil 42 auf, die bzw. das die Hauptwelle 23 umgibt. Das Kupplungsteil 42 ist mit einer Innenverzahnung 43 versehen, deren Zähne in einer entsprechenden Außenver­ zahnung 44 liegen, welche auf der Hauptwelle 23 dazu vor­ gesehen ist, das Kupplungsteil 42 mit der Hauptwelle 23 drehfest zu kuppeln. Die miteinander zusammenwirkenden Verzahnungen 43, 44 gestatten eine freie axiale Verschie­ bung des Kupplungsteiles 42 bezüglich der Welle 23. In den Außenumfang der Welle 23 ist eine Nut eingearbeitet, in welche ein Anschlagring 46 eingesetzt ist, an dem das Kupplungsteil 42 anliegt und der dessen nach rechts gerichtete Bewegung begrenzt. Das Kupplungsteil 42 wird durch eine Feder 47 elastisch in Anlage an dem Anschlag­ ring 46 gehalten.

Das Kupplungsteil 42 trägt außen angeordnete Zähne 48, die mit innenliegenden Zähnen 50 in Eingriff kommen können, welche an einem der Hauptwellenzahnräder, etwa dem Rad 72, angeordnet sind. Die innenliegenden Zähne 50 bilden das andere Teil der Kupplung 41. Die Zähne 48 des Kupplungs­ teils 42 sind bei 51 angeschrägt; in ähnlicher Weise ist die vordere Kante der Zähne 50 des Hauptwellenzahnrades 72 bei 52 angeschrägt. Die angeschrägten konischen Flächen 51, 52 verlaufen jeweils unter einem Winkel von vorzugsweise 30 und 40° bezüglich der Längsachse der Hauptwelle 23. Das andere Ende der Feder 47 wirkt elastisch auf ein anderes Kupplungs­ teil 53 (Fig. 1) ein, das identisch mit dem Kupplungsteil 42 ausgebildet, aber derart angeordnet ist, daß seine abge­ schrägten vorderen Zahnenden in die entgegengesetzte Rich­ tung weisen.

Es wird nun auf die bekannte Sperrsynchronisationseinrichtung hingewiesen, die in der Zeichnung dargestellt und in die Klauenkupplungseinheit derart eingebaut ist, daß sie mit dieser zusammenwirken kann.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen, sind eine bestimmte Anzahl, hier drei, der Zähne 48 teilweise entfernt, um das Einsetzen eines im einzelnen noch zu beschreibenden Sperringes zu ermög­ lichen. Diese teilweise Entfernung läßt einen kürzeren Zahn 49 zurück, der mit dem Sperring zusammenwirkt.

In den Fig. 5 bis 8 sind bekannte Sperrsynchronisationsein­ richtungen dargestellt, von denen eine allgemein mit 81 be­ zeichnet ist und einen Ring darstellt, welcher die Kupplungs­ muffe 42 umgibt und eine geeignete Zahl, hier drei Paare, radial nach innen vorstehender Vorsprünge 82, 83 trägt, die - wenn sie die richtige Lage einnehmen - mit den erwähnten äußeren Zähnen in Eingriff stehen. Die einwärts weisenden Vorsprünge oder Zähne 82, 83 sind an ihren Seiten derart geformt, daß sie satt an den benachbarten Seiten der Zähne 48 anliegen; sie sind derart angeordnet, daß sie in die Zwischen­ räume zwischen einem teilweise entfernten Zahn 49 und dem Zahn 48 auf beiden Seiten davon ragen. Jedes Paar Vorsprünge 82, 83 weist, in Umfangsrichtung gesehen, eine kleinere Abmes­ sung auf als die durch die teilweise entfernten Zähne 49 begrenzten, in Umfangsrichtung liegenden Bereiche, so daß der Sperring 81, ausgehend von der Stellung nach Fig. 5, in der der Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 82, 83 auf den teilweise entfernten Zahn 49 ausgerichtet ist, ent­ weder im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn jeweils in begrenztem Maße bezüglich des Kupplungsteils 42 verdrehbar ist. Der Anschlag entweder des Sperrvorsprunges 82 oder des Sperrvorsprunges 83 an einem Kupplungszahn 48 begrenzt diese Relativbewegung und veranlaßt, daß der Sperring 81 mit dem Kupplungsteil 42 umläuft. Der Zwischenraum zwischen den nach innen ragenden Vorsprüngen 82, 83 ist jedoch um das Spiel breiter als die entsprechende Umfangs­ abmessung des Zahnes 49, so daß bei ordnungsgemäßer Ausrichtung im Synchronismus (oder genauer, wenn die Relativdrehzahlen der Kupplungsteile durch den Synchronis­ mus durchlaufen) die Vorsprünge 82, 83 den Zahn 49 über­ greifen und das Kupplungsteil 42 sich axial durch den Sperring 81 hindurch, aber nicht über diesen hinaus be­ wegen kann, um damit mit dem entsprechenden, einstückig in einem zugeordneten Zahnrad ausgebildeten Kupplungsteil in Eingriff zu kommen. Wie aus Fig. 8 zu ersehen, können die Stirnflächen der Sperr-Vorsprünge 82, 83 angeschrägt sein.

Die radial innen liegende Seite des Sperringes 81 kann mit einer einwärts weisenden Nut 54 ver­ sehen sein, in die ein elastischer Ring 55 eingesetzt ist, der normalerweise einen geringfügig kleineren Innendurch­ messer aufweist als dem Außendurchmesser der Verzahnung 48 entspricht, so daß im montierten Zustand der Ring 55 etwas nach außen verformt ist und damit eine geringe aber definier­ te Druckkraft auf die Außenfläche der Verzahnung 48 ausübt. Da der Ring 55 lose eingesetzt ist und lediglich in geringem Reibschluß mit den Wänden der Nut 48 steht, wird dadurch ein beträchtlicher Widerstand gegen Axialbewegung zwischen dem Sperring 81 und dem Kupplungsteil 42 hervorgerufen, wäh­ rend andererseits der Relativdrehbewegung zwischen diesen beiden Teilen lediglich ein unbedeutender Widerstand entgegensteht.

Von dem Sperring 81 ragt eine geeignete konische Fläche 56 radial nach außen; sie ist derart angeordnet, daß sie mit einer entsprechenden konischen Fläche 57 auf einer radial innen liegenden Wand des Zahnrades 72 in Eingriff kommen kann. Der erwähnte axiale Antrieb reicht aus, zu erreichen, daß die von der Fläche 57 auf den Sperring 81 ausgeübte Antriebs­ wirkung in Drehrichtung größer ist als jeder mögliche Dreh­ widerstand, der zwischen dem Sperring 81 und dem Kupplungs­ teil 42 vorhanden sein kann. Ein Anschlagring 60 begrenzt die von der konischen Fläche 57 weggerichtete Bewegung des Sperringes 81, wenn die Kupplungsmuffe 42 außer Eingriff bewegt wird (in Fig. 4 nach links).

Die anderen beiden, dem Zahn 49 entsprechenden, teilweise ent­ fernten Zähne sind bei 49 A und 49 B angedeutet; den Vorsprüngen 82, 83 entsprechende, nach innen weisende Zähne des Sperr­ ringes 81 sind mit 82 A, 83 A bezeichnet; sie wirken mit dem Teilzahn 49 A und bei 82 B und 83 B mit dem Teilzahn 49 B zu­ sammen.

Die Wirkungsweise des bekannten Sperrings 81 ist folgende:

Wenn z. B. angenommen wird, daß das Zahnrad 72 schnel­ ler als das Kupplungsteil 42 umläuft, das sich seinerseits naturgemäß mit der gleichen Drehzahl wie die Hauptwelle 23 dreht, so wird der Sperring 81 normalerweise (wenn für den Augenblick die Wirkung des Ringes 55 vernachlässigt wird) mit dem Zahnrad 72 umlaufen wollen, d. h. dem Kupp­ lungsteil 42 voreilen und die Vorsprünge 83, 83 A, 83 B in eine Stellung überführen, in der sie vor den Teil­ zähnen 49, 49 A, 49 B stehen und damit eine axiale Kupp­ lungsbewegung des Kupplungsteils 42 nach rechts infolge der Vorspannung der Feder 47 verhindern. Wenn die Hauptwelle 23 aber beschleunigt wird und sich der Synchronisationsbe­ dingung nähert, wird der Zwischenraum zwischen den nach in­ nen weisenden Sperrvorsprüngen im wesentlichen mit den Teil­ zähnen auf der Außenseite des Kupplungsteils 42 ausgerich­ tet, so daß bei Umkehr der Relativdrehzahlen die Sperr­ synchronisationseinrichtungen nicht länger blockiert und das Kupplungsteil 42 in der üblichen Weise in Kupplungs­ eingriff bewegt werden kann.

Wenn das Zahnrad 72 zunächst langsamer als die Hauptwelle 23 umläuft, ist die Wirkungsweise im allgemeinen ähnlich der beschriebenen, mit der Ausnahme, daß der Sperring 81 hinter dem Kupplungsteil 42 nachhinkt, bis eine Umkehr der Relativdrehzahlen stattfindet, d. h. der Durchgang durch den Synchronismus. Zu diesem Zeitpunkt hört die Sperrung auf, womit die Kupplung wieder zustandekommt.

Wenn man nun die Wirkung des Druck- oder Mitnahmeringes 55 betrachtet, so ergibt sich, daß wenn keine merkliche nach rechts gerichtete axiale Druckkraft wie in Fig. 4 auf den Sperring 81 einwirkt, auch keine merkliche Rei­ bung zwischen den konischen Flächen 56, 57 auftritt und demgemäß der Sperring 81 auch nicht mit dem Zahnrad 72 umlaufen will. Wenn jedoch das Kupplungsteil 42 beginnt, sich axial nach rechts zu bewegen, drückt die von dem Mitnahmering 55 ausgeübte axiale Mitnahme den Sperring 81 eben so axial vor, daß zwischen den Reibflächen 56, 57 eine Eingriffnahme stattfindet. Da die von der Fläche 57 auf den Sperring 81 ausgeübte in Drehrichtung wirkende Antriebs­ kraft größer ist als der Drehwiderstand zwischen dem Sperr­ ring 81 und dem Kupplungsteil 42, beginnt der Sperring 81 mit dem Zahnrad 72 umzulaufen, und zwar bevor die Vorsprünge des Sperringes 81 und die Zähne des Kupplungsteils 42 einander berühren.

Die neue Sperreinrichtung ist zum Einsatz mit formschlüssigen Kupplungsanordnungen bestimmt, die dazu dienen, wahlweise das dem niedrigen Gang zugeordnete Haupt­ wellengetrieberad 33 des Hauptgetriebeteils mit der Haupt­ welle 23 zu kuppeln; sie kann im einzelnen aus den Fig. 9 bis 12 entnommen werden.

In Fig. 9 ist eine elastische formschlüssige Kupplungseinheit, und zwar die zwischen dem der niederen Geschwindigkeit zuge­ ordneten Hauptwellenzahnrad 33 und der Hauptwelle 23 in dem Hauptgetriebeteil angeordnete Kupplungseinheit darge­ stellt und allgemein mit 141 bezeichnet. Die nachgiebige Kupplungseinheit 141 weist eine ringförmige Kupplungsmuffe bzw. ein Kupplungsteil 142 auf, welche bzw. welches die Hauptwelle 23 umschließt. Das Kupplungsteil 142 ist mit einer Innenverzahnung 143 versehen, die zwischen eine entsprechende Außenverzahnung 144 der Hauptwelle 23 derart eingreift, daß das Kupplungsteil 142 mit der Hauptwelle 23 drehfest verbunden ist. Die miteinander zusammenwir­ kenden Verzahnungen 143, 144 erlauben aber eine freie axiale Verschiebung des Kupplungsteils 142 bezüglich der Hauptwelle 23. In eine geeignete Nut auf der Außen­ seite der Welle 23 ist ein Anschlagring 146 eingesetzt, der mit dem Kupplungsteil 142 zusammenwirkt und dessen Axialbewegung begrenzt. Das Kupplungsteil 142 wird norma­ lerweise mittels einer Feder 147 in Anlage an den Anschlag­ ring 146 gedrückt.

Das Kupplungsteil 142 trägt außenliegende Zähne 148, die mit entsprechenden innenliegenden Zähnen 150 des der nie­ drigen Geschwindigkeit zugeordneten Hauptwellenzahnrades 33 in Eingriff kommen können. Die innenliegenden Zähne 150 des Hauptwellenzahnrades 33 bilden das andere formschlüs­ sige Kupplungsteil, das zusammen mit dem Kupplungsteil 142 die formschlüssige Klauenkupplung 141 darstellt. Die Kupp­ lungszähne 148, 150 können 152, ange­ schrägt sein, wie dies im einzelnen im Zusammenhang mit der Kupplung 41 bereits beschrieben worden ist.

Die neue Sperreinrichtung ist allgemein mit 181 bezeichnet; sie enthält einen im wesentlichen unverformbaren Ring, welcher das Kupplungsteil 142 umgibt und eine geeignete Anzahl, hier drei Paare, radial nach innen ragender, im Abstand angeordneter Vorsprünge oder Zähne 182, 183 aufweist, die bei lagerichtiger Aus­ richtung mit den erwähnten äußeren Zähnen 149 in Eingriff stehen. Die nach innen ragenden Vorsprünge oder Zähne 182, 183 sind an der Seite derart gestaltet, daß sie satt an den benachbarten Seiten der Zähne 148 anliegen; sie sind derart angeordnet, daß sie in die Zwischenräume zwischen einem teilweise entfernten Zahn 149 und Zähnen 148 auf beiden Seiten dieses Zahnes hineinragen. Das Paar Zähne oder Vorsprünge 182, 183 weist, als Paar gesehen, in Um­ fangsrichtung eine Abmessung A auf, die kleiner ist als der entsprechende Umfangs-Abstand B, wie er durch teilweise entfernte Zähne 149 gebildet ist. Der Abstand C zwischen den einwärts ragenden Zähnen 182, 183 ist jedoch um das Spiel breiter als die entsprechende Umfangsabmessung D des Zahnes 149, so daß bei ordnungsgemäßer Ausrichtung im Synchronismus (oder genauer, wenn die Relativdrehzahl der Kupplungsteile durch den Synchronismus durchläuft) die Zähne oder Vorsprünge 182, 183 den Zahn 149 umgreifen und die Kupplungsmuffe 142 axial durch den Sperring 181 hin­ durch, jedoch nicht über diesen hinaus bewegt werden kann, derart, daß sie mit der einstückig an dem Zahnrad 33 aus­ gebildeten Verzahnung 150 in Eingriff kommen kann.

Im Gegensatz zu dem bekannten Sperring 81, wie er im Vorstehenden beschrieben worden ist, verwendet der erfin­ dungsgemäße Sperring 181 ein Paar nicht-symmetrischer, radial nach innen ragender Vorsprünge oder Zähne 182, 183. Im einzelnen weist der nach innen ragende Vorsprung oder Zahn 182 eine beträchtlich größere Umfangs-Abmessung E auf als der radial nach innen ragende Vorsprung oder Zahn 183; seine Umfangs-Abmessung ist im wesentlichen gleich dem in Umfangsrichtung gesehenen Abstand F zwischen dem teil­ weise entfernten Zahn 149 und einem benachbarten Zahn 148. Das Paar nach innen ragender Zähne oder Vorsprünge 182, 183 ist deshalb in einem proportionalen Maßstab in der Umfangs- Abmessung breiter als der Umfangs-Abmessung der Vorsprünge 82, 83 entspricht, wie sie bei dem bekannten Sperring 81 vorhanden sind; sie sind aber immer noch von einer kleineren Umfangs-Abmessung als die Abstände, welche durch die teil­ weise entfernten Zähne 149 definiert sind. Das Maß der zwischen dem neuen Sperring 181 und dem Kupplungsteil 142 möglichen Relativdrehung ist deshalb proportional klei­ ner als das Maß der Relativverdrehung, welche zwischen dem bekannten Sperring 81 und dem Kupplungsteil 42 möglich ist.

Weil der nach innen ragende Sperrfortsatz 182 eine Umfangs- Abmessung E aufweist, die im wesentlichen gleich dem Abstand F zwischen dem entfernten Zahn 149 und dem benachbarten Zahn 148 des Kupplungsteils 142 ist, kann sich der Sperring 181 im Uhrzeigersinn lediglich so weit drehen, bis der teil­ weise entfernte Zahn 149 auf den Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen oder Zähnen 182, 183 ausgerichtet ist. Der Sperring 181 hat aber bezüglich des Kupplungsteils 142 immer noch eine im Gegenuhrzeigersinn am weitesten gedrehte Stellung, die ähnlich der entsprechenden Stellung des be­ kannten Sperringes 81 bezüglich des Kupplungsteils 142 ist und in der die nach innen ragenden Vorsprünge oder Zähne 182, 183 den teilweise entfernten Zahn 149 behindern und damit die Axialbewegung des Kupplungsteils 142 verhindern. Der neue Sperring 181 sperrt deshalb das axiale Ineingriff­ kommen der Kupplung lediglich unter solchen Umständen, in denen der Sperring 181 bezüglich des Kupplungsteils 142 im Gegenuhrzeigersinn verdreht ist. Der Sperring 181 ist bezüglich des Sperrens der axialen Kupplungseingriffnahme unwirksam, wenn er bezüglich das Kupplungsteil 142 im Uhrzeigersinn weitmöglichst verdreht ist.

Der Sperring 181 und das Kupplungsteil 142 sind in Fig. 10 in einer Ansicht von der Vorderseite des Getriebes entsprechend der Vorderseite eines Kraftfahrzeuges aus dargestellt, so daß bei Annahme eines üblichen Dieselmotors die Hauptwelle 23 im Uhrzeigersinn umläuft. Der Sperring 181 wird deshalb bezüglich des Kupplungsteils 142 im Gegenuhrzeigersinn verdreht, wenn das Kupplungsteil 142 schneller als der Sperring 181 umläuft; er steht in seiner im Uhrzeiger­ sinn am weitest verdrehten Stellung bezüglich des Kupp­ lungsteils 142, wenn diese langsamer als der Sperring 181 umläuft. Da das Kupplungsteil 142 derart verzahnt ist, daß es mit der Hauptwelle 23 umläuft und da der Sperring 181 reibschlüssig derart angetrieben sein kann, daß er mit dem Hauptwellenzahnrad 33 umlaufen will, gibt die Drehbewegung des Kupplungsteiles 142 die Drehbe­ wegung des Abtriebteiles des Getriebes wieder, während die begrenzte Bewegung des Sperrings 181 bezüglich des Kupplungsteiles 142 die Drehbewegung der Antriebs­ teile des Getriebes wiedergibt. Der Steuerring 181 sperrt die Kupplungseingriffnahme demgemäß lediglich in dem Fall, daß die Abtriebsteile (d. h. die Hauptwelle 23) schneller als die Antriebsteile umlaufen. Der Sperring stellt in dem Falle, daß die Getriebeantriebsteile (d. h. das Haupt­ wellenzahnrad 33) schneller als die Abtriebsteile (d. h. die Hauptwelle 23) umlaufen, keinen nichtsynchronen Zu­ stand fest, so daß er auch die Kupplungseingriffnahme nicht sperrt. Es wurde nun festgestellt, daß bei einem üblichen Lastwagengetriebe einfacher Art oder der Unter­ teiler-Verbundart, und zwar insbesondere bei einem Last­ wagengetriebe, das durch einen Dieselmotor angetrieben ist, es in der Regel nicht notwendig ist, beim Schalten auf den niederen Gang einen Zustand festzustellen, in dem die Antriebsteile des Getriebes schneller als die Abtriebs­ teile umlaufen. Dies ist deshalb so, weil es unmöglich ist, solche Getriebe in den niedrigen Gang "hoch"zuschalten. Bei einem typischen Lastwagengetriebe läuft das dem niedri­ gen Gang entsprechende Hauptwellenzahnrad des Hauptgetrie­ beteiles bezüglich der Antriebswelle des Getriebes mit einem Verhältnis von etwa 1 : 7,2 um. Ein normaler Diesel­ motor läuft im Leerlauf mit etwa 600 UpM; er ist in der Regel derart gesteuert, daß seine Maximaldrehzahl zwischen 1800 und 2100 UpM liegt. Das bedeutet, daß selbst im vollständig angehaltenen Zustand, in dem die Hauptwelle stillsteht (womit auch das Kupplungsteil 142 stillsteht), das Hauptwellenzahnrad (und damit die Kupplungszähne 150) mit einer Drehzahl von etwa lediglich 85 bis 100 UpM um­ laufen. Selbst für den unwahrscheinlichen Fall, daß eine Bedienungsperson es vorsätzlich versuchen sollte, bei mit maximaler Drehzahl laufendem Motor eine Gangschaltung vor­ zunehmen, würde das Hauptwellenzahnrad 33 lediglich mit einer Maximaldrehzahl von etwa 250 UpM umlaufen.

Die Stirnflächen der Sperrfortsätze oder -zähne 182, 183 können angeschrägt sein; auch kann ein elastischer Ring in einer entsprechenden, nach innen weisenden Nut aus den gleichen Gründen vorgesehen sein, wie sie für die angeschräg­ ten Zähne oder Vorsprünge 82, 83 und den im Zusammenhang mit dem bereits beschriebenen Sperring 81 verwendeten Ring 55 gelten.

Eine zweckmäßig gestaltete konische Fläche ragt von dem Sperring 181 aus radial nach außen; sie ist derart ange­ ordnet, daß sie mit einer ähnlichen konischen Fläche auf einer radial innenliegenden Wand des Zahnrades 33 in Eingriff kommen kann. Ein Anschlagring begrenzt die von der koni­ schen Fläche weggerichtete Bewegung des Sperringes 181, wenn das Kupplungsteil 142 sich außer Eingriff bewegt (in Fig. 9 nach links).

Die anderen beiden teilweise entfernten Zähne, welche dem entfernten Zahn 149 entsprechen, sind mit 149 A und 149 B be­ zeichnet, während die nach innen weisenden Zähne des Sperr­ ringes 181, die den Zähnen oder Vorsprüngen 182, 183 ent­ sprechen, bei 182 A, 183 A angedeutet sind und mit Teilzähnen 149 A bei 182 B bzw. bei 183 B mit dem Teilzahn 149 B zusammen­ wirken. Es versteht sich, daß die nach innen ragenden Zähne oder Vorsprünge 182 A, 182 B keine größere Umfangs-Abmessung aufweisen müssen als die Zähne oder Vorsprünge 183, 183 A oder 183 B, da es genügt, daß ein einziger Zahn oder Vor­ sprung 182 die Drehbewegung im Uhrzeigersinn des Sperr­ ringes 181 bezüglich des Kupplungsteils begrenzt.

Claims (4)

1. Als Vorgelegegetriebe ausgebildetes mehrstufiges Zahn­ radwechselgetriebe, mit zweiteiligen, formschlüssigen Schaltkupplungen zwischen der Hauptgetriebewelle (23) und den diese umschließenden, mit zugeordneten Vorge­ legewellenzahnrädern (26, 27, 28) in Dauereingriff stehenden Hauptwellenzahnrädern (31, 32, 33), sowie mit wenigstens einer zumindest der Schaltkupplung (141) der niedrigen Gangstufe zugeordneten, bei Auftreten einer Nichtsynchronisationsbedingung die Eingriff­ nahme deren beider Kupplungsteile (142, 150) sperren­ den Sperreinrichtung, die einen bezüglich eines (142) der beiden Kupplungsteile begrenzt verdrehbaren und bei Beginn des Einkupplungsvorganges von dem anderen Kupplungsteil (150) mitnehmbaren, unverformbaren Sperr­ ring (181) aufweist, welcher auf einer Seite wenigstens zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandet ange­ ordnete, radial nach innen ragende Vorsprünge (182, 183) trägt, durch deren Zwischenraum ein jeweils zu­ geordneter, an dem einen Kupplungsteil (142) radial zu dem anderen Kupplungsteil (150) hin gerichtet an­ geordneter Sperrzahn (149) unter Ermöglichung der gegenseitigen axialen Eingriffnahme der beiden Kupp­ lungsteile (142, 150) durchgehen kann, wobei beim Auftreten einer einer bestimmten Verdrehung des Sperr­ ringes (181) bezüglich des einen Kupplungsteils (142) entsprechenden, nicht-synchronen Drehbewegung der beiden Kupplungsteile (142, 150) die gegenseitige axiale Eingriffnahme der beiden Kupplungsteile (142, 150) durch den mit den Vorsprüngen zusammenwirkenden Sperrzahn (149) sperrbar ist, wobei der Sperrzahn (149) des zugeordneten einen Kupplungsteiles (142) teilweise entfernt ist und die beiden Vorsprünge (182, 183) des Sperringes (181) eine gemeinsame Umfangserstreckung (A) aufweisen, die kleiner ist als die Umfangser­ streckung der durch den teilweise entfernten Sperr­ zahn definierten Lücke zwischen den dem teilweise entfernten Sperrzahn benachbarten Kupplungszahnflan­ ken, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsabmes­ sung eines der Vorsprünge (183) kleiner als der Ab­ stand zwischen benachbarten Kupplungszähnen (148) dieses einen Kupplungsteiles (142) ist, und der andere Vorsprung (182) eine Umfangserstreckung auf­ weist, die im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Kupplungszähnen (148) dieses einen Kupplungs­ teiles (142) ist, und daß der Sperring (181) aus einer Stellung, in der der andere Vorsprung (182) an dem dem teilweise entfernten Sperrzahn benachbarten Kupplungszahn (148) anliegt, lediglich in der Rich­ tung auf den einen Vorsprung (183) zu bezüglich des einen Kupplungsteiles (142) verdrehbar ist.

2. Zahnradwechselgetriebe nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sperrzahn (149) an dem drehfest mit der Hauptwelle (23) ver­ bundenen einen Kupplungsteil (142) angeordnet ist.

3. Zahnradwechselgetriebe nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Kupplungsteile (142) in Ein­ griffsrichtung elastisch axial auf das andere zu vorgespannt ist, und daß dieses Kupplungsteil (142) gegen den Axialdruck der Vorspannung formschlüssig abgestützt ist.

4. Zahnradwechselgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch vorge­ spannte Kupplungsteil das drehfest mit der Haupt­ welle (23) verbundene Kupplungsteil (142) ist.