DE2758889A1

DE2758889A1 - Mechanische einrichtung fuer ein gesperrtes getriebe

Info

Publication number: DE2758889A1
Application number: DE19772758889
Authority: DE
Inventors: Elmer Aaron Richards
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1977-08-05
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1979-05-23
Also published as: AR214810A1; AU3866378A; MX4398E; IT1099013B; IT7825978A0; ES472387A1; US4186618A; ES472386A1; GB2009869B; GB2009869A; CA1104378A; AU520153B2; JPS5428968A; BR7805037A; FR2399589A1

Description

EATON CORPORATI(»l_r 100, Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114/USA

Mechanische Einrichtung für ein gesperrtes Getriebe

Die Erfindung betrifft eine mechanische Einrichtung, die mit einer durch einen nur in einer Drehrichtung laufenden Motor angetriebenen Welle verbunden ist, wobei eine wahlweise ausrückbare Kupplung als Verbindungsglied dient.

Beim Entwurf von Getrieben, insbesondere bei solchen für den Schwerlastbetrieb, die in Lastkraftwagen benutzt werden, hat lange Zeit das Problem bestanden, das Getriebe entsprechend den verschiedenen Geschwindigkeitsstufen zu schalten. Dieses Problem wurde noch größer dadurch, daß dem Getriebe ein Hilfsgetriebe zugeschaltet wurde, durch das die Anzahl der schaltbaren Geschwindigkeitsstufen vergrößert wurde. Bei den meisten bekannten Getrieben ist entweder der Schaltvorgang entsprechend schwierig oder der Schaltmechanismus ist entsprechend kompliziert. Bei manchen Getrieben treten beide Schwierigkeiten auch gemeinsam auf. Die permanent vorhandenen Forderungen beim Entwurf von Getrieben lauten demnach: 1. Verbesserung des Schaltvorgangs, 2. Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit, 3. Verminderung der Kompliziertheit des Schaltmechanismus und 4. Verringerung der Kosten.

Bei den meisten bisher bekannten Getrieben ist entweder eine hohe Geschicklichkeit des Fahrers notwendig oder bei den Getrieben werden notwendigerweise sogenannte Synchronisiereinrichtungen eingeschaltet. Diese in mannigfacher Ausführung bekannten Synchronisiereinrichtungen dienen dazu,

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die Geschwindigkeit der Klauen-oder Zahnkupplungsteile auf einen gleichen Wert zu bringen, d.h. diese Teile zu synchronisieren, bevor es erlaubt ist, daß die Teile ineinander eingreifen, wie dies bei einem Schaltvorgang von einer Geschwindigkeitsstufe in eine andere der Fall ist. Während also der Einsatz sogenannter Synchronisiereinrichtungen auf der einen Seite den Schaltvorgang erleichtert, bringen solche Synchronisiereinrichtungen hinsichtlich des Aufwandes, des Gewichtes, des Raumes und des Leistungsverlustes erhebliche Nachteile mit sich. Diese und weitere Probleme, die im Zusammenhang mit der Konstruktion von Getrieben auftreten, sind in den US-PSen 3 799 002, 3 910 131, 3 921 469, 3 924 484 und 3 983 979 beschrieben. Beim genannten Stand der Technik handelt es sich um Getriebe, die entweder mit Sperren oder ohne Sperren ausgestattet sind. Unter dem Gesichtspunkt des Betriebsgeräusches und der Abnutzung der Kupplungszähne hat es sich herausgestellt, daß die Getriebe, die mit Sperren ausgerüstet sind, doch wesentlich vorteilhafter sind. Man hat in letzter Zeit daher versucht, Getriebe mit Sperren so zu bauen, daß die Sperreinrichtungen einfacher sind und außerdem die Betätigung des Getriebes und die Arbeitsweise der Sperren unkomplizierter werden. Sperreinrichtungen in verschiedenen Bauformen sind bereits bekannt;in diesem Zusammenhang kann auf die bereits genannten Veröffentlichungen hingewiesen werden und außerdem noch auf die US-PS 3 503 280. Inhaber aller genannten US-Psen ist die Anmelderin.

Bei den Sperren der in obigen Veröffentlichungen genannten Art handelt es sich um allgemein nicht verformbare Einrichtungen, die so ausgestattet sind, daß ein Eingreifen der axial eingreifenden Klauenkupplungsteile verhindert wird, wenn die betroffenen Kupplungsteile noch mit wesentlich unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren, d.h. solange die beteiligten Kupplungsteile noch nicht synchronisiert sind. Getriebe, die mit solchen Sperren ausgestattet sind,

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werden nachstehend als "gesperrte Getriebe" bezeichnet. Im Gegensatz zu der geschilderten Betriebsweise der sogenannten "gesperrten Getriebe" werden bei den sogenannten synchronisierten Getrieben Synchronisierkupplungen benutzt, um die Klauenkupplungsteile zu synchronisieren. Die relativ unverformbaren Sperreinrichtungen, die bei verschiedenen der bekannten gesperrten Getriebe benutzt werden, werden im allgemeinen auf einem Kupplungsteil gehalten und rotieren mit diesem, wobei ein geringer Wert gegenseitiger Drehbarkeit (3° bis 15°) vorgesehen ist. Die Sperre und das eine Kupplungsglied bilden zusammen eine Anordnung von Vorsprüngen oder ähnlichem, die ein Aufeinanderzubewegen der Kupplungsteile dann gestatten, wenn sie miteinander fluchten, aber die Sperren verhindern eine solche Bewegung, wenn die Sperre sich dreht, sei es im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, bezogen auf die Drehrichtung des anderen Kupplungsteils. Die Sperreinrichtungen sind so ausgebildet, daß sie in einem Zwangsreibungskontakt mit den zweiten Kupplungsteilen stehen, und zwar während des Einrastvorganges* Die betreffende Sperreinrichtung rotiert dann in Richtung des zweiten Kupplungsgliedes . Ein am Umfang wirkender Reibkontakt verursacht üblicherweise, daß die Sperreinrichtungen mit den zweiten Kupplungsgliedern dann rotieren, wenn der Kupplungskontakt noch nicht erreicht ist.

Beispielsweise wird angenommen, daß relativ unverformbare Sperren benutzt werden, und daß die Kupplungsteile sich im Uhrzeigersinn drehen, wobei sich das erste Kupplungsteil schneller als das zweite dreht. Bei der Einleitung eines Einrückvorganges wird die Sperre im Gegenuhrzeigersinn, bezogen auf das erste Kupplungsteil, gedreht. Die Sperre verhindert dann eine axiale Bewegung des ersten Kupplungsteiles zum zweiten Kupplungsteil hin. Ebenso verhindert die Sperre ein Einrücken, wenn die Geschwindigkeitsverhältnisse der Kupplungsteile zueinander umgekehrt sind. Wenn das erste Kupplungsteil zunächst schneller und dann langsamer dreht

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als das zweite Kupplungsteil, dann dreht sich die Sperre bezogen auf das erste Kupplungsteil - im Uhrzeigersinn, wobei zunächst eine Relativdrehung im Gegenuhrzeigersinn vorhanden war. Während der Dauer der Relativbewegung befindet sich die Sperre für eine kurze Zeit in einem fluchtenden Zustand und die Sperrung des Aufeinanderzubewegens der Kupplungsteile ist aufgehoben.

Diesen Ubergangszustand nennt man einen Durchgang durch den Synchronismus. Die Kupplung geht durch den Synchronismus oder kreuzt den Synchronismus, sobald die beiden Kupplungsteile eine im wesentlichen synchrone Rotation erreicht haben. Genau zu diesem Zeitpunkt sollte eine Kupplung in Eingriff gebracht werden oder ein Schaltvorgang des Getriebes durchgeführt werden. Da die Sperre so konstruiert ist, daß sie zur Vermeidung unerwünschter Reibungsverluste nur dann zwangsweise mit dem zweiten Kupplungsteil in Reibkontakt ist, wenn die Kupplung betätigt wird, ist es unter bestimmten Umständen möglich, daß die Sperre "auf die falsche Seite des Synchronismus" eingerichtet wird; d.h. unter Bezug auf das obige Beispiel, daß eine Drehung im Uhrzeigersinn bezüglich des ersten Kupplungsteiles erfolgt, wenn das erste Kupplungsteil schneller dreht als das zweite und umgekehrt. Unter solchen Bedingungen, insbesondere wenn die angetriebene Einrichtung gestoppt wird, ist es schwierig oder unmöglich, die Sperre "durch den Synchronismus" zu bringen, d.h. das Getriebe kann nicht ohne unerlaubte Maßnahmen in den gewünschten Gang geschaltet werden.

Bei einem gesperrten Getriebe besteht für die gesperrten Kupplungsteile das Problem, unter statischen Bedingungen, d.h. wenn das Fahrzeug steht, in Eingriff zu gelangen. Wenn sich ein gesperrtes Getriebe mit doppelten Gegenwellen gemäß der US-PS 3 799 002 oder gemäß der US-PS 3 924 484 bei eingerückter Hauptkupplung im Leerlauf befindet, dann drehen sich die Zahnräder zumindest für eine kurze Zeit, während die

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Ausgangswelle noch stillsteht. Dann tendieren die Sperren eine solche Lage einzunehmen, die derjenigen beim Heraufschalten entspricht, wobei das Kupplungsteil, das mit der Hauptwelle dreht, schneller rotieren muß, als dasjenige, das mit den Zahnrädern dreht, um die Kupplung durch den Synchronismus zu bringen. Sobald die Zahnräder stillstehen, bleiben die Sperren dennoch in der "Heraufschaltposition" und da es schwierig ist, die Hauptwelle mit dem Getriebe in den Leerlauf zu bringen, ist eine Drehrichtungsumkehr der Zahnräder oder eine hilfsweise Ausrichtung der Sperren für ein Einkuppeln notwendig.

Bei einem sogenannten gesperrten Verbundgetriebe, wie es in den US-PSen 3 799 002 und 3 924 484 beschrieben ist, kann ein relatives SehneHerdrehen der Hilfsgetriebezahnräder mittels der Hauptwelle dadurch erreicht, werden, daß der Fahrer das Getriebe kurz vom Leerlauf in den Rückwärtsgang schaltet, der normalerweise nicht gesperrt ist.

Andere Getriebe, bei denen eine Bremse für die Eingangswelle vorgesehen ist, können als eine mögliche Hilfslösung angesehen werden. Allerdings treten auch bei diesen Getrieben, insbesondere unter den Gesichtpunkten des Platzbedarfs, der Kosten und der Bedienung noch Nachteile auf.

Ein weiteres Erfordernis bei den Getrieben nach Art der US-PS 3 799 002 und/oder 3 924 484 besteht darin, daß eine Bremseinrichtung für die Eingangswelle des Getriebes notwendig ist, die ein Umschalten in einen kleineren Gang, z.B. an einer Steigung, erlaubt. Dabei muß bei ausgerückter Hauptkupplung die Eingangswelle so weit abgebremst werden, daß sich die Ausgangswelle trotz der Verlangsamung der Drehzahl noch schneller dreht als die Eingangswelle.

Eine Lösung dieses Problems ist in der Vergangenheit immer daran gescheitert, daß die Bremsen für die Eingangswelle un-

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wirksam sind, wenn ein Schaltvorgang im Stand vorgenommen werden soll.

Die Forderung nach einem Getriebe, welches diese Aufgaben erfüllt, ist zwar in der US-PS 3 304 375 aufgestellt worden, allerdings ist eine Lösung bei der offenbarten Anordnung nicht gefunden worden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und ein Getriebe anzugeben, das mit solchen Sperren ausgerüstet ist, die unter allen Betriebsbedingungen funktionsfähig sind. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei ausgerückter Kupplung und bei Betätigung der mechanischen Einrichtung die angetriebene Welle abgebremst wird, daß die angetriebene Welle augenblicklich und zwangsweise in der zur Ursprungsdrehrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird.

Zur Vermeidung von Fehlbedienungen ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Betätigung dieser Einrichtung nur bei ausgerückter Hauptkupplung erfolgt.

Eine baulich vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in diesem Gehäuse eine drehbare Reibkupplung angeordnet ist, daß ein erster Teil der Reibkupplung drehbar an einem Zahnrad befestigt ist, welches von der angetriebenen Welle angetrieben wird, daß das andere Kupplungsteil drehbar an einem Widerlager befestigt ist, welches axial und drehend im Gehäuse bewegbar ist, daß bei axialer Bewegung des Widerlagers gegen das erste Kupplungsteil das Widerlager sich in eine Richtung dreht, die derjenigen Richtung entgegengesetzt ist, in die sich das erste Kupplungsteil unter Einwirkung der angetriebenen Welle bewegt.

Bezüglich weiterer Merkmale der Erfindung wird auf die nachfolgenden Patentansprüche verwiesen.

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

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Fig. 1 einen Querschnitt durch ein gesperrtes Verbundgetriebe, bei dem ein Mechanismus zur Abbremsung und zur augenblicklichen Drehrichtungsumkehr einer Welle vorgesehen ist, wobei es sich bei diesem Beispiel um die Eingangswelle des Getriebes handelt. Eine Teilansicht des Hauptgetriebeteils ist entlang der Linie I-I der Fig. 3 und ein Teil des Hilfsgetriebes ist entlang der Linie I-IA der Fig. 3 dargestellt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 einen Ausschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Ausschnitt der Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 5 Einzelheiten der Klauenkupplung und der Sperreinrichtung ,

Fig. 6 Teile der Sperreinrichtung im synchronisierten Zustan, Fig. 7 einen Ausschnitt des Sperr-Ringes gemäß Fig. 5,

Fig. 8 eine andere Ansicht in Richtung der Pfeile VIII-VIII gemäß Fig. 7 und

Fig. 9 eine Ansicht in Richtung der Pfeile IX-IX gemäß .Fig. 8,

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Einleitend sei darauf hingewiesen, daß bei der Beschreibung der Konstruktion und der Betriebsweise der Sperren und des Sperrgetriebes Bezug genommen wird auf die eingangs genannten Patentschriften und die dort dargestellten Einzelheiten.

Nachstehend werden einige Begriffe erläutert, die in der folgenden Beschreibung verwendet werden, ohne dies in einem begrenzenden Sinne zu verstehen. Die Worte "oben", "unten", "rechts" und "links" beziehen sich auf die Richtung in der gewählten Darstellung der Zeichnungen. Die Worte "vorne" und "hinten" beziehen sich jeweils auf das vordere und rückwärtige Ende des Getriebes, wobei vorausgesetzt wird, daß dieses in konventioneller Weise in ein Fahrzeug eingebaut ist. In Fig. 1 befindet sich das vordere Ende des Getriebes links und das hintere Ende des Getriebes rechts. Die Worte "auswärts" und "einwärts" beziehen sich auf Richtungen zum bzw. vom geometrischen Zentrum der Anordnung.

Unter dem Begriff "einfaches Getriebe" wird ein Wechselgetriebe verstanden, bei dem der Fahrer aus einer Vielzahl von einfachen Zahnradübersetzungen eine auswählen kann. Der Begriff "Verbundgetriebe" ist hier für ein solches Getriebe verwendet, das aus einem Hauptgetriebe und aus einem Hilfsgetriebe besteht; jede Zahnradübersetzung des Hauptgetriebes kann in Verbindung gebracht werden mit einer gewählten übersetzung des Hilfsgetriebes. Der Begriff "Verbundgetriebe mit Bereichswahl" soll hier so verstanden werden, daß bei jedem übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes über das Hilfsgetriebe noch eine Anzahl von wählbaren Zwischenschritten ermöglicht werden. Das Heraufschalten bedeutet einen Wechsel aus einem Übersetzungsverhältnis niederer Geschwindigkeit in ein solches mit höherer Geschwindigkeit. Der

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Begriff "herunterschalten" bedeutet einen Wechsel des Übersetzungsverhältnisses höherer Geschwindigkeit hin zu einem übersetzungsverhältnis niederer Geschwindigkeit. Die Begriffe "kleiner Gang", "langsamer Gang" und/oder "erster Gang" werden für ein übersetzungsverhältnis benutzt, bei dem die niedrigste Vorwärtsgeschwindigkeit über das Getriebe eingestellt wird; das entsprechende Untersetzungsverhältnis zwischen dem betroffenen Zahnradsatz und der Eingangswelle des Getriebes ist dabei am größten.

Der Begriff "gesperrtes Getriebe" bezeichnet hier ein Wechselradgetriebe, bei dem ein bestimmtes Zahnrad mit Hilfe einer Zwangskupplung fest mit einer Welle verbunden wird, und bei dem eine Sperre benutzt wird, die ein Einrücken der Zwangskupplung bis zum Erreichen des Synchronismus verhindert; der synchrone Zustand wird dabei von Hand und/oder durch automatische Mittel des Getriebes erreicht, wobei die erwähnten Antriebswellen synchronisiert werden. Hingegen wird kein Reibkontakt der benutzten Kupplungsglieder dazu benutzt, den synchronen Zustand herzustellen.

Unter dem Begriff "synchronisiertes Getriebe" wird ein Wechselradgetriebe verstanden, bei dem ein bestimmtes Zahnrad mit Hilfe einer Zwangskupplung fest mit einer Welle verbunden wird, bei dem aber der Kupplungskontakt so lange verhindert wird, bis die Glieder der Kupplung im synchronen Zustand sind. In der US-PS 3 799 002 ist ein federnd schaltbares Wechselgetriebe mit einer Pendelhauptachse und einer Vielzahl im wesentlichen gleichen Gegenwellen dargestellt. In Verbindung mit einem solchen Getriebe wird der Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung zum Abbremsen und zur momentanen Zwangsumkehr der Drehrichtung einer drehbaren Welle gezeigt. Um eine solche Welle handelt es sich z. B. bei der Eingangswelle eines Getriebes. Die Darstellung der Erfindung im Zusammenhang mit einer nach dem genannten US-Patent bekannten Getriebeeinrichtung bedeutet jedoch nicht,

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daß die Erfindung auf einen solchen Anwendungsfall beschränkt ist. Bei anderen gesperrten Klauenkupplungen/ die axial einrasten und mit sogenannten steifen Sperren versehen sind, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ebenfalls anwendbar.

Soweit es sich um die Integration der relativ steifen Sperren in die verbesserte Bauart des schaltbaren Wechselgetriebes gemäß der Erfindung handelt, sind diese Sperren zwischen zwei axial zueinander verschiebbaren Teilen oder Gliedern angeordnet, und zwar bei mindestens einer, besser aber bei den meisten oder bei allen Zwangskupplungen des Getriebes. Die üblichen, auf Reibung arbeitenden Teile sorgen dafür, daß die Sperren mit einem der besagten Teile des Getriebes rotieren, so bald sich die übrigen Kupplungsteile während eines Kupplungsvorganges aufeinander zu bewegen. Eines der erwähnten Kupplungsglieder bildet oft einen Teil eines Hauptwellen-Zahnrades, und zwar in Form eines inneren Kupplungszahns. Sobald ein Kupplungsvorgang eingeleitet wird, begrenzt die Sperre eine gegenseitige axiale Bewegung, bis im wesentlichen eine Synchronisation zwischen den Kupplung sg lie de rn, die bei dem angenommenen Gangwechsel beteiligt sind, erreicht ist.

Die Sperren gemäß der vorliegenden Erfindung sowie die anderen Kupplungselemente hier benutzter Kupplungsanordnungen sind in typischer Weise mit leichtjwinkligen Führungen auf den Sperrzähnen versehen. Man erreicht auf diese Weise ein leichteres Entsperren, sobald die Hauptwelle auch anderweitig nicht mehr mit Hauptwellen-Zahnrädern in Eingriff steht. Andererseits ist der Winkel so klein, daß ein ungewolltes Entsperren während eines normalen Schaltvorganges ausgeschlossen ist, d. h. die geforderte Funktionssicherheit bleibt dabei gewahrt. Unter Hinweis auf die US-PS 3 921 469 und die US-PS 3 924 484 sei erwähnt, daß auch noch weitere

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Mittel vorgesehen sein können, durch die zwischen dem Sperring und dem entsprechenden Kupplungsglied konstant ein signifikanter, axialer Widerstand bei gleichzeitigem, minimalem Rotationswiderstand erzeugt wird. Durch eine axiale Bewegung des letztgenannten Kupplungselementes werden die erwähnten Sperringe in Eingriff mit dem Antriebskonus des anderen Kupplungselementes gebracht. Außerdem werden die Sperringe entgegen dem Effekt ihrer eigenen Trägheit in einer bestimmten Position in Bezug auf das verbundene Zahnrad gehalten. Für die meisten in Betracht kommenden Betriebsfälle erreicht man auf diese Weise, daß die Sperringe sich in der gewünschten Lage befinden, bevor sie die sperrende Oberfläche der Kupplung erreichen.

Die Sperrelemente haben noch weitere Vorteile, die darin bestehen, daß nur ein Teil eines Zahnes eines Kupplungselementes bewegt werden muß, der Sperring ist mit einem Zahnpaar oder entsprechenden Vorsprüngen versehen, die sich in Richtung des Kupplungselementes erstrecken, dessen einer Zahn bewegt wurde. Die genannten Zähne stehen genügend breit auseinander, um den restlichen Teil des genannten einen Zahnes aufzunehmen; dann besteht bei Synchronismus ein entsperrter Zustand. Aber mindestens einer der Zähne der Sperre ist schmäler als der Zwischenraum zwischen den Zähnen des Kupplungselementes, um einen Umlauf des Kupplungselementes in wenigstens einer Richtung zu ermöglichen und den Sperrzustand zu schaffen.

In den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen ist ein federnd schaltendes Sperrgetriebe 11 dargestellt, das aus einem Hauptgetriebeteil 12 und einem Hilfsgetriebeteil 13 besteht. Jedes der Teilgetriebe hat eine Vielzahl von wählbaren Übersetzungsverhältnissen. Bei dem dargestellten Getriebe handelt es sich um ein im wesentlichen bekanntes Verbundgetriebe, und zwar um ein solches mit Bereichsumschaltung. Das

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Haupt- und das Hilfsgetriebe sind beide in einem gebräuchlichen Gehäuse untergebracht.

Das Sperrgetriebe 11 besitzt eine Eingangswelle 16, die an ihrem hinteren Ende durch ein Lager 17 gestützt wird. Auf ihr sitzt ein Eingangszahnrad 18, das durch Keile gegen Verdrehen gesichert ist. Das Eingangszahnrad 18 treibt gleichzeitig eine Mehrzahl von Gegenwellen mit gleicher Geschwindigkeit an. In der gezeigten Ausführung ist das Getriebe mit zwei Gegenwellen 21, 22 ausgerüstet, die diametral entgegengesetzt zu beiden Seiten der Hauptwelle 23 angeordnet sind. Die Hauptwelle 23 verläuft koaxial mit der Eingangswelle 16 und ist mit einem Führungsteil 24 ausgestattet, das mit dem hinteren Ende der Eingangswelle 16 verbunden ist.

Die Eingangswelle 16 wird normalerweise in einer Richtung durch einen Motor, wie z. B. eine Dieselmaschine E angetrieben und ist mit dieser Maschine über eine Reibungs-Hauptkupplung C verbunden. Die Kupplung C kann in bekannter Weise über ein Pedal ausgerückt werden.

Jede der Gegenwellen 21 und 22 trägt eine identische Gruppierung von Gegenwellen-Zahnrädern 25, 26, 27, 28 und 29. Diese Gruppierungen bilden Zahnradpaare, wie z. B. das Zahnradpaar 26, dessen Zahnzahl und Abmessungen identisch sind und die sich zu beiden Seiten der Hauptwelle 2 3 diametral gegenüberliegen.

Die Hauptwelle ist von einer Vielzahl von Hauptwellen-Antriebs zahnrädern 31, 32, 33 und 34 umgeben. Diese Zahnräder sind jeweils einzeln durch einen entsprechenden Kupplungsmechanismus mit der Hauptwelle verbindbar; dies wird nachstehend im einzelnen noch beschrieben werden.

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Die die Hauptwelle 23 umgebenden Zahnräder 31, 32, 33 befinden sich in kontinuierlichem Zahnradeingriff mit den auf den Gegenwellen angeordneten Zahnradpaaren 26, 27 und 28, von denen sie entsprechend beweglich gestützt werden. Einzelheiten dieser speziellen Anordnung sowie deren Vorteile sind in allen Einzelheiten in den beiden US-PSen 3 105 395 und 3 335 616 der Anmelderin ausführlich beschrieben, so daß hier auf eine Wiederholung verzichtet werden kann. Das Hauptwellen-Zahnrad 34 ist dem Rückwärtsgang zugeordnet und befindet sich in kontinuierlichem Zahnradeingriff mit einem Paar der Gegenwellen-Zahnräder 29, wobei in hier nicht gezeigter Weise noch ein übliches Zwischenzahnrad eingeschaltet ist. Die ersten Gegenwellen-Zahnräder 25 befinden sich in dauerndem Eingriff und werden angetrieben durch ein Eingangswellen-Zahnrad 18. Dadurch werden die beiden Gegenwellen 21 und 22 stets dann gleichzeitig angetrieben, wenn die Eingangswelle in Bewegung ist. Man sieht aus Fig. 1, daß das Eingangswellen-Zahnrad 18 mit einer üblichen Schaltgabel 39 verbunden ist, die ihrerseits über eine Schaltstange 37 betätigt wird. Mit dieser Schaltanordnung kann das Eingangswellen-Zahnrad 18 axial verschoben werden, wodurch dann ein direkter Antrieb zwischen der Eingangswelle 16 und dem Hauptwellen-Zahnrad 23 besteht.

Die Hauptwellenräder 31 und 32 sind axial miteinander verbunden und bilden ein Zahnradpaar, das gemeinsam an eine Schaltgabel 36 angeschlossen ist. Die Stellung der Schaltgabel 36 kann durch herkömmliche Mittel, wie z. B. die Schaltstanqe 37, eingestellt werden. Durch Betätigung der Schaltgabel 36 kann das Hauptwellen-Zahnradpaar 31, 32 axial gegenüber der Hauptwelle 23 verschoben werden. Dennoch sind die Zahnräder 31, 32 gegeneinander unabhängig drehbar. In ähnlicher Weise können die Hauptwellen-Zahnräder 33 und 34, die axial untereinander verbunden sind und so ein Paar bilden, mit Hilfe einer Schaltgabel 38 verschoben werden. Die Betä-

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tigung der Schaltgabel 38 erfolqt in bekannter Weise. Das Hauptwellen-Zahnradpaar 33, 34 ist wahlweise axial gegenüber der Hauptwelle 23 verschiebbar, gegeneinander sind sie unabhängig drehbar.

Betrachtet man nun das Hilfsgetriebe 13, so sieht man, daß die Hauptwelle 23 sich bis in dieses Hilfsgetriebe hinein erstreckt und koaxial mit einer Ausgangswelle 58 verläuft und in diese geführt ist. Die Ausgangswelle 58 ist in dem Gehäuse 13 in geeigneter Weise durch Lager 59 gelagert . Das Hilfsgetriebe enthält weiterhin eine Mehrzahl von Gegenwellen 66 und 67 (Fig. 3). Jede der Gegenwellen hat eine identische Gruppierung von Gegenwellen-Zahnrädern, von denen zwei 68 und 69 in Fig. 1 dargestellt sind. Das erste Paar der Gegenwellen-Zahnräder 68 ist in diametral entgegengesetzter Weise zu dem Hauptwellenrad 71 angeordnet und mit diesem in kontinuierlichem Zahnradeingriff. Das Hauptwellen-Zahnrad 71 wird beweglich durch das vorstehend genannte Paar von Gegenwellen-Zahnrädern gestützt. Ein weiteres Hauptwellen-Zahnrad 72 ist dahinter und ebenfalls beweglich auf der Hauptwelle 23 angebracht, wobei es durch ein hinteres Gegenwellen-Zahnradpaar gestützt wird, von denen eines das Zahnrad 69 ist. Zwei Schaltgabeln 73 und 74, die auf einem gemeinsamen Schaltgestänge 76 angebracht sind, dienen zur Verschiebung der Zahnräder 71 und 72, Als Antrieb für das Schaltgestänge 76 kann z. B. ein Druckzylinder 7 7 dienen. Eine geeignete und an sich bekannte Steuereinrichtung 78 dient dazu, die Verschiebung der vorderen Zahnräder 18 und 31 bis 34 sowie der Teilbereichs-Zahnräder 71 und 72 in geeigneter Weise zu betätigen. Eine Einrichtung 100 dient dazu, die Eingangswelle 16 sowie die zugehörige Zahnradanordnung wahlweise und/oder automatisch abzubremsen und augenblicklich in der Drehrichtung umzukehren. Die Einrichtung 100 kann außerdem dazu dienen, öl und/oder Kühlmittel zum Zwecke der Zwangsschmierung und/oder Kühlung in das Getriebe zu pumpen.

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Der Mechanismus 100 ist vorzugsweise in einem eigenen Gehäuse 102 untergebracht, das so ausgebildet ist, daß es leicht mit dem Getriebe 11 baulich verbunden werden kann. Vorzugsweise wird der Mechanismus 100 an einen üblichen Anschluß für die Leistungsentnahme an das Getriebe 11 angeschlossen (PTO).

Eine Detaildarstellung des Mechanismus 100 ist in Fig. 2 enthalten und wird ausführlich nachstehend beschrieben.

Ausrückbare Kupplungsanordnungen sind zwischen den verschiebbaren Hauptwellenrädern in beiden Getriebeteilen, d.h. im Hauptgetriebe und im Hilfsgetriebe angeordnet; sie sind mit geeigneten Federn ausgestattet, die einen zwangsweisen Eingriff verursachen und im einzelnen in den genannten US-PSen 3 799 002 und 3 983 979 beschrieben sind. Während Kupplungsanordnungen, die mit relativ steifen Sperren gemäß dem Stand der Technik ausgerüstet sind, untereinander durchaus nicht identisch sind, so sind sie doch im allgemeinen untereinander insoweit ähnlich, daß es im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung genügt, wenn eine von ihnen im Detail genau beschrieben wird. Dem Fachmann ist dann eine entsprechende Anpassung an geänderte Verhältnisse leicht möglich. Zwischen dem Hauptwellen-Zahnrad 72 und der Hauptwelle 23 ist im Hilfsgetriebeteil eine Zwangsklauenkupplung angeordnet. Diese Zwangsklauenkupplung ist allgemein mit 41 bezeichnet und enthält einen ringförmigen Kupplungskragen oder ein Kupplungsteil 42, das die Hauptwelle 23 umgibt. Der Kupplungskragen 42 ist mit inneren Keilen 43 versehen, die zwischen entsprechenden äußeren Teilen 44 auf der Hauptwelle 23 angeordnet sind und zur Verbindung des Kupplungskragens 42 mit der Hauptwelle 23 dienen. Allerdings sind die Keilanordnungen 43 und 44 so ausgebildet, daß der Kupplungskragen 42 axial frei gegenüber der Hauptwelle 23 beweglich ist. In einer entsprechend geformten Nut

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auf dem äußeren Umfang der Hauptwelle 23 ist ein Anschlagring 46 angeordnet, der den Kupplungskragen 42 berührt und eine Bewegung in axialer Richtung nach links verhindert. Normalerweise wird der Kupplungskragen 42 mit Hilfe einer Feder 47 elastisch gegen den Anschlagring 46 gedrückt. Der Kupplungskragen 42 ist mit einer Außenverzahnung 48 versehen, die in Eingriff mit einer Innenverzahnung 50 an einem der Hauptwellen-Zahnräder, wie z. B. dem Hauptwellen-Zahnrad 72, steht. Die Innenverzahnung 50 bildet den anderen Teil der Kupplung 41. Die Verzahnung 48 des Kupplungskragens 42 verjüngt sich, wie durch 51 angedeutet. In ähnlicher Weise verjüngt sich bei der Verzahnung 50 die Führungskante auf dem Hauptwellen-Zahnrad 72, dies ist mit 52 bezeichnet. Die sich verjüngenden, konischen Oberflächen 51 und 52 weisen vorzugsweise einen Winkel zwischen 30 und 40 , bezogen auf die Längsachse der Hauptwelle 23 auf. Das exakte Maß der Verjüngung und die damit verbundenen Vorteile sind im einzelnen in der US-PS 3 265 173 beschrieben. Das andere Ende der Feder 4 7 drückt elastisch gegen einen weiteren Kupplungskragen 53 (Fig. 1). Dieser Kupplungskragen ist identisch dem Kupplungskragen 42, aber er ist so angeordnet, daß sein sich verjüngender Teil der Verzahnung in die entgegengesetzte Richtung weist.

Weitere elastische Kupplungsanordnungen für die übrigen Zahnradsätze sind in den genannten US-Patentschriften detailiert beschrieben und brauchen deshalb hier nicht mehr aufgeführt zu werden.

Wie man in Fig. 4 sieht, ist von der Verzahnung 48 eine ganz bestimmte Anzahl von Zähnen, hier sind es drei, zum Teil weggelassen. Diese Maßnahme dient der Aufnahme eines Sperrings, wie er hier nachfolgend beschrieben wird. Solch ein teilweises Weglassen läßt naturgemäß einen gekürzten Zahn 49 stehen, der zusammenwirkt mit dem Sperring.

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In den Fig. 5 bis 8 sind Einzelheiten der relativ steifen Sperren dargestellt. Eine dieser Sperren ist hier mit 81 bezeichnet, und enthält einen Ring, der das Kupplungsteil umgibt. Eine solche Sperre weist eine geeignete Anzahl, hier sind es drei Paar, radial sich nach innen erstreckender Vorsprünge 82 und 83 auf, die bei geeigneter Anordnung in die oben erwähnte äußere Verzahnung eingreifen. Die nach innen gerichteten Vorsprünge oder Zähne 82 und 83 sind so gestaltet, daß ihre Seitenflanken eng gegen die benachbarten Flanken der Zähne 48 anliegen; sie sind so angeordnet, daß sie sich in die Räume zwischen einem teilweise weggelassenen Zahn 49 und den Zähnen 48 zu beiden Seiten erstrecken. Die Abmessungen der Zähne 82 und 83 sind kleiner als die entsprechenden Abmessungen des Zwischenraumes, der durch die weggelassenen Zähne 49 entsteht. Auf diese Weise kann der Sperring 81 in begrenzter Weise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn bezüglich des Kupplungsgliedes 42 gedreht werden. Sobald ein Zahn 82 oder 83 der Sperre gegen einen Zahn 48 stößt, wird die Bewegung gestoppt und der Sperring 81 rotiert mit dem Kupplungsglied 42. Die Lücke zwischen zwei sich nach innen erstreckenden Zähnen 82 und ist um einen bestimmten Betrag größer als die Abmessungen des Zahnes 49. Wenn die einzelnen Teile der Kupplung durch den Synchronismus gehen, dann umfassen die Zähne 82 und den Zahn 49 und das Kupplungsteil 42 kann dann axial bewegt werden. Allerdings kann die Bewegung nicht an dem Sperring vorbeigehen. Das Kupplungsteil 42 greift dann in das entsprechende Kupplungsteil, das an das entsprechende Zahnrad angeformt ist, ein. Wie man aus Fig. 8 ersieht, sind die Endflächen der Sperring-Zähne 82 und 83 angeschrägt.

An der Innenseite des Sperrings 81 kann eine Nut 54 vorgesehen sein, die zur Aufnahme einer ringförmigen Feder dient. Der Innendurchmesser der Feder 55 ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Verzahnung 48. Im zu-

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sanunengebauten Zustand der Gesamtanordnung wird also der Federring 55 leicht nach außen verformt, was dazu führt, daß ein leichter, aber bestimmter Druck auf die äußere Oberfläche der erwähnten Verzahnung 4 8 ausgeübt wird. In gleichem Maße wie der Federring 55 leicht und mit nur geringem Reibkontakt auf den Wänden der Verzahnung 48 aufliegt, bedeutet dies doch einen signifikanten Widerstand gegen eine axiale Verschiebung zwischen dem Sperring 81 und dem Kupplungsring aber nur einen unbedeutenden Widerstand gegen eine relative Verdrehung zwischen beiden Elementen.

Eine geeignete konische Oberfläche 56 erstreckt sich radial nach außen von dem Sperring 81 und ist so angeordnet, daß sie in Eingriff mit einer ähnlichen konischen Oberfläche 57 an der radialen Innenwand des Zahnrades 72 steht. Der oben erwähnte axiale Antrieb ist so groß, daß der Antriebseffekt der Oberfläche 57 auf den Sperring 41 größer ist als jeder mögliche Rotationswiderstand zwischen dem Sperring 81 und dem Kupplungsglied 42. Ein Stopring 60 begrenzt die Bewegung des Sperrings 81 weg von der konischen Oberfläche 57, wenn der Kupplungsring 42 ausgerückt wird (links in Fig.4). Die beiden anderen,teilweise weggelassenen Zähne entsprechend dem Zahn 49 sind mit 49A und 49B bezeichnet. Die sich nach innen erstreckenden Zähne auf dem Sperring entsprechend den Zähnen 82 und 83 sind mit 82A und 83A bezeichnet. Die Zähne 82A und 83A wirken zusammen mit dem Teil zahn 49A und die Zähne 82B und 83B wirken zusammen mit dem Teilzahn 49B.

Die Betriebsweise der Sperre 41 ist im allgemeinen ähnlich derjenigen von allgemein bekannten nicht verformbaren Sperren, und insbesondere ist sie fast identisch jener nicht verformbaren Sperre, die in der US-PS 3 92 4 484 beschrieben ist. Wenn man einmal annimmt, daß das Zahnrad 72 sich sehr viel schneller dreht als das Kupplungsteil 42, welches natürlich mit derselben Geschwindigkeit wie die Hauptwelle 23 rotiert, dann tendiert der Sperring 81 normalerweise dazu,

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mit dem Zahnrad 72 zu drehen (unbeachtlich des Effektes des Federringes 55). Das Kupplungsglied 42 wird geführt und die Zähne 83, 83a und 83B werden in eine Position gebracht, in der sie mit den teilweisen Zähnen 49, 49A und 49B entsprechend sperren. Auf diese Art und Weise wird eine axiale Kupplungsbewegung des Kupplungsteiles nach rechts verhindert. Wenn nun die Welle 23 beschleunigt wird und der Synchronismus erreicht wird, dann wird der Zwischenraum zwischen den sich nach innen erstreckenden Sperring-Zähnen und dem Teilzahn auf dem Umfang des Kupplungsteiles 42 in etwa gleich und bei einer-Umkehr der relativen Geschwindigkeiten wirkt die Sperre nicht mehr, d.h. das Kupplungsglied 42 bewegt sich in Richtung des normalen Kupplungseingriffs.

Wenn das Zahnrad 72 anfangs langsamer umläuft als die Antriebswelle 23, dann ist die Betriebsweise im allgemeinen ähnlich der oben beschriebenen allerdings eilt der Sperrring 81 hinter dem Kupplungsglied 42 so lange her, bis ein Wechsel der gegenseitigen Umdrehungsgeschwindigkeiten auftritt, d.h. bis ein Durchgang durch den Synchronismus erfolgt. In diesem Augenblick wird die Sperre aufgehoben, und es findet erneut ein Kupplungsvorgang in der schon beschriebenen Art statt.

Nachfolgend sei die Wirkung des Druckrings 55 betrachtet. Wenn, wie aus Fig. 4 ersichtlich, kein nennenswerter axialer Druck nach rechts auf den Sperring 81 wirkt, dann tritt auch keine nennenswerte Reibung zwischen den konischen Oberflächen 56 und 57 auf. Demzufolge besteht auch kein Zwang für den Sperring 81 mit dem Zahnrad 72 zu drehen. Wenn sich allerdings das Kupplungsglied 42 nach rechts zu bewegen beginnt, dann wird durch den Ring 55 ein axialer Druck erzeugt und der Sperring 81 entsprechend axial verschoben, so daß ein Eingriff zwischen den Reibflächen 56 und 57 entsteht.

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Da der Rotationsantrieb auf die Oberfläche 57 des Sperrrings größer ist als der Rotationswiderstand zwischen dem Sperring und dem Kupplungsring, beginnt der Sperring 81 sich mit dem Zahnrad 72 zu drehen, und zwar bevor ein Kontakt zwischen den Zähnen des Sperrings 81 und den Zähnen des Kupplungsgliedes 42 auftritt.

Gesperrte Getriebe, die nach Art des Getriebes 11, wie es oben beschrieben ist, gebaut sind, bei denen im wesentlichen nicht verformbare Sperren verwendet werden, bei denen der Eingriff der Klauenkupplung davon abhängig gemacht wird, welche Rotationslage der Sperre bezüglich eines Teils der Klauenkupplung besteht, stellen eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten Anordnungen dar. Allerdings sind für solche gesperrten Getriebe zugehörige Hilfseinrichtungen oder Betriebsweisen notwendig, um ein zufriedenstellendes Schaltverhalten unter bestimmten Bedingungen zu erreichen. Solche bestimmten Bedingungen sind beispielsweise dann gegeben, wenn eine maximale Beschleunigung des Fahrzeuges erforderlich ist, wenn das Fahrzeug beispielsweise in Bergauffahrt geschaltet werden soll oder wenn das Fahrzeug aus dem Leerlauf geschaltet werden soll. Erschwerte Betriebsbedingungen und/oder der Einsatz von Geräuschdämpfungsmaßnahmen können es notwendig machen, daß spezielle Einrichtungen für den Umlauf von Schmier- und/oder Kühlmitteln eingesetzt werden, die unter Druck für eine Zwangsschmierung und/oder -kühlung des Getriebes sorgen.

Schnelles Heraufschalten des Getriebes und das Heraufschalten des Getriebes, wenn sich das Fahrzeug auf einer Geraden bergaufbewegt, erfordern, daß die Eingangswelle 16 und die von ihr angetriebene Zahnradanordnung schneller abgebremst werden als die Ausgangs- oder Hauptwelle, um so den beteiligten Kupplungsteilen einen Durchgang durch den Synchronismus zu ermöglichen. Unter den oben beschriebenen

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Umständen genügen die normalerweise vorhandenen Mittel zum Abbremsen der Eingangswelle, insbesondere der Maschinenwiderstand und der Rotationswiderstand der Wellen und Zahnräder nicht, um die Zahnräder genauso schnell wie die Ausgangs- oder Hauptwelle abzubremsen. Einstellbare oder automatisch betriebene Hilfseinrichtungen für die Abbremsung der Eingangswelle und der von ihr angetriebenen Zahnräder sind daher notwendigerweise erforderlich.

Sobald sich ein gesperrtes Getriebe bei stehendem Fahrzeug im Leerlauf befindet, wird durch die Bewegung der Zahnräder und durch den Reibungskontakt zwischen den Zahnrädern und den Sperren ein Zustand erreicht, der dem entspricht, wenn sich die Sperren in der Heraufschalteposition befinden. Wenn sich also z.B. das Zahnrad 72 und die Hauptwelle 23 im Uhrzeigersinn drehen (Fig. 5), dann dreht sich der Sperr-Ring 42 im Uhrzeigersinn,bezogen auf das Kupplungsglied 81. Soll nun ein Durchgang durch den Synchronismus stattfinden, dann muß das Zahnrad 72, das von dem Sperr-Ring 42 mitgenommen wird, gezwungen werden, im Gegenuhrzeigersinn^bezogen auf die Bewegung der Hauptwelle 23 zu drehen. Ein solcher relativer Drehzustand tritt nur dann auf, wenn die Hauptwelle schneller dreht als die Zahnräder oder wenn die Hauptwelle und die Zahnräder in Gegenrichtung gedreht werden. Im Leerlauf ist es schwierig oder unmöglich, die Ausgangswelle schneller drehen zu lassen als die Eingangswelle und die Zahnräder, daher braucht man eine Einrichtung, die gesteuert und/oder automatisch und zwangsweise dafür sorgt, daß sich die Drehrichtung der Eingangswelle 16 und der damit zusammenhängenden Zahnräder umkehrt.

Die oben beschriebenen Forderungen bezüglich der Abbremsung und der zwangsweisen Drehrichtungsumkehr der Eingangswelle 16 und der mit ihr zusammenhängenden Zahnräder werden erfüllt durch den Einsatz einer Einrichtung 100, wie sie in

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Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Für die Einrichtung 100 ist ein Gehäuse vorgesehen, das entweder an das Gehäuse 12 des Getriebes angeschraubt werden kann oder das in das Gehäuse des Getriebes integriert ist. Vorzugsweise wird man die Einrichtung 100 unterhalb der Ölwanne des Getriebegehäuses anordnen, wodurch sich diese Einrichtung mit dem Getriebeschmiermittel bzw. mit dem Getriebekühlmittel füllt.

Die Einrichtung 100 enthält ein Paket von Reibscheiben 104, in dem der eine Satz von Reibscheiben 1O6 durch ein Antriebsglied 108 angetrieben wird, das vorzugsweise aus einem Zahnrad besteht, welches mit dem Eingangszahnrad des Getriebes, hier mit dem Gegenwellenrad 25, in Eingriff steht. Der andere Satz der verzahnt zueinander angeordneten Scheiben 110 wird durch ein Widerlager 112 gehalten. Das Widerlager 112 wird in seiner Bewegung weg von dem Scheibenpaket 104 begrenzt, und zwar nach rechts durch eine Schulter 114, die in dem Gehäuse 102 angeformt ist. Nach links, d.h. gegen das Scheibenpaket 104 kann das Widerlager 112 mit Hilfe einer Einrichtung 116 gedrückt werden, die hier aus einem Luftdruckzylinder besteht. Natürlich sind auch andere Antriebsmittel, wie z.B. hydraulische Zylinder oder elektromagnetische Antriebe denkbar.

Die axiale Kraft des Luftzylinders 116 wird auf das Widerlager 112 über eine Welle 118 übertragen. Die Welle 118 weist außen eine Vielzahl von schraubenförmig gewundenen äußeren Keilen 120 auf, die in Eingriff stehen mit entsprechenden inneren Schraubenkeilen 122, die an dem Widerlager angeformt sind. Der Steigungswinkel der schraubenförmigen Keile ist vorzugsweise etwa 45°, d.h. er sollte in einem Bereich zwischen 3O und 60° liegen, und zwar bezogen auf die Achse der Welle 118. Die Antriebswelle 118 gleitet in einer Bohrung 124 des Gehäuses 102. Eine Vielzahl axial verlaufender

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außenliegender Keile 126, die an der Betätigungswelle 118 angebracht sind, stehen in Eingriff mit entsprechenden axial verlaufenden internen Keilen 128, die in der Bohrung 124 des Gehäuses verlaufen. Dadurch wird eine Drehung des Zylinders 116 und der Betätigungswelle 118 in Bezug auf das Gehäuse 102 vermieden. Ein Sperr-Ring 130 oder eine ähnliche Anordnung wird dazu benutzt, eine Bewegung des Widerlagers 112 nach links in Bezug auf die Antriebswelle 118 zu vermeiden. Eine Rückholfeder 132, die in einem entsprechenden Sitz, der sich an der linken Endbegrenzung des Gehäuses 102 befindet, befestigt ist« drückt die Betätigungswelle 118 nach rechts und sorgt so dafür, daß ein Betriebsabstand in dem Scheibenpaket 114 besteht, wenn der Luftzylinder 116 nicht in Betrieb ist. Eine entsprechend schwächere Feder 134 wird dazu benutzt, das Widerlager nach links zu drücken. Ein Gegendrehraomentbügel 135 ist an das Gehäuse 102 angeschraubt und wird in einer Vertiefung aufgenommen, die sich in dem Teil befindet» der die Keile 128 aufnimmt und eine Drehung dieses Teiles verhindert.

Da der Mechanismus vorzugsweise an der Unterseite des Getriebes 11 montiert ist, taucht er ganz in die Getriebeschmierflüssigkeit bzw, in das Getriebekühlmittel ein. Ein mit einer umlaufenden Kante versehenes Zwischenzahnrad 136 befindet sich im Eingriff mit einem Zahnrad 108 und ist in einer Kammer 138 angeordnet, die eine entsprechend ausgebildete Schmiermittelauslaßöffnung 14O aufweist. Durch das Zusammenwirken des Zahnrades 108 mit dem Zwischenzahnrad 136, das sich in wohlbekannter Weise in einer Zahnradpumpenkammer befindet, entsteht eine Zahnradpumpe mit Zwangsumlauf, die für einen Druckumlauf der Kühlfüssigkeit und/oder des Schmieröls in dem Getriebe 11 sorgt. Da in den meisten Fällen der Kühler H einen relativ geringen Fließwiderstand aufweist, ist die Dimensionierung und der Wirkungsgrad der Pumpe nicht kritisch.

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Die Anzahl der Kupplungsscheiben 106 und 110, der Reibbelag dieser Scheiben und der Steigungswinkel der schraubenförmig verlaufenden Keile sind so gewählt, daß das Drehmoment, welches zum Durchrutschen der Reibscheiben des Scheibenpaketes 104 führt, größer ist als das Gegenmoment von dem schraubenförmigen Keil; wenn also das Gegenlager 112 gegen das Reibscheibenpaket 104 gedrückt wird, so wird das Reibscheibenpaket 104 eher blockiert als daß die Reibscheiben 110 eine Relativbewegung gegenüber den Scheiben 106 ausführen.

Aus Fig. 1 kann man entnehmen, daß der Mechanismus 100 automatisch und/oder wahlweise in wohlbekannter Weise betätigt werden kann. Vorzugsweise wird beim vollen Niederdrücken des Kupplungspedals P einmal die Hauptkupplung C ausgerückt und außerdem wird ein hier nicht gezeigtes Ventil betätigt, wodurch Druckluft in die Kammer 117 auf der rechten Seite des Luftkolbens 116 einströmt. Mit Hilfe eines zeitabhängigen Steuermittels T erreicht man, daß die Dauer, während der Luft in die Kammer 117 einströmt, begrenzt wird; damit soll ein Mißbrauch des Mechanismus 1OO als Verzögerungsglied unterbunden werden.

Befindet sich an der Pumpenkammer 138, in der das Zwischenrad 136 angeordnet ist, ein Auslaß 14O, dann sind auch entsprechende Wärmeaustauscher, wie z.B. der ölkühler H und weitere ölauslässe, wie z.B. die Düse N, vorgesehen.

Wird z.B. im normalen Betrieb die Eingangswelle durch einen konventionellen Dieselmotor angetrieben, so dreht sich diese Welle nur im Gegenuhrzeigersinn, und zwar von der Frontseite des Fahrzeuges aus gesehen. Die Gegenwelle 22 und die Zahnräder 25, 26, 27, 28 und 29 drehen sich normalerweise im Uhrzeigersinn, die Hauptwellen-Räder 31, 32, 33, 71 und drehen sich normalerweise im Gegenuhrzeigersinn und das Zahnrad 108 des Mechanismus 100 sowie die Scheiben 106 drehen

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sich im Gegenuhrzeigersinn.-

Falls ein schnelles Aufwärtsschalten oder ein Aufwärtsschalten auf einem Gefälle notwendig werden, dann wird der Mechanismus 100 durch volles Niederdrücken des Hauptkupplungspedals P betätigt. Wird hingegen eine Betätigung des Mechanismus 100 nicht erforderlich während eines Schaltvorganges, dann wird die Hauptkupplung dadurch ausgerückt, daß das Kupplungspedal P nurjteilweise durchgedrückt wird. Dabei handelt es sich um eine Betriebsweise, die derjenigen einer normalen Abbremsung der Eingangswelle entspricht. Daher ist für diesen Fall auch nur eine geringe oder gar keine Unterweisung des Fahres notwendig. Bei Betätigung wird ein Ventil in Gang gesetzt, über welches Druckluft in die Kammer

117 hinter dem Luftkolben 116 einströmt und den Kolben 116 nach vorne drückt. Die Welle 118 und das Widerlager 112 werden gegen das Scheibenpaket 104 gedrückt. Die verhältnismäßig schwache Feder 134 verursacht ein leichtes Einrücken des Scheibenpaketes 104, während die fortgesetzte Bewegung des Druckkolbens 116 und der Betätigungswelle 118 über das Widerlager 112 eine axiale kraft auf das Scheibenpaket ausüben und das Gegenwellenrad 25 sowie die Eingangswelle und die Zahnradanordnung, die sich in konstantem Eingriff damit befindet, abbremst. Der Sperr-Rlng 130 verhindert, daß das Gegenlager 124 sich gegenüber der Betätigungswelle

118 nach links verschiebt. Da die Eingangszahnradanordnung einschließlich des Hauptwellen-Zahnrades abgebremst werden und so langsamer rotieren als die Hauptwelle 23, geht die betätigte Klauenkupplung durch den Synchronismus und der gewünschte Gang wird eingelegt. Der Kolben 116 ist so dimensioniert, daß die Beharrungskraft der freilaufenden Zahnradanordnung, die durch die schraubenförmigen Keile 120 bis 122 übertragen wird, die Kolbenkraft nicht übersteigen kann, ohne daß eine signifikante Verlangsamung der Eingangszahnradanordnung eintritt.

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Soll im Stillstand des Fahrzeuges ein Gang aus der Leerlaufstellung heraus eingelegt werden, dann drückt der Fahrer das Pedal P ganz herunter. Die Kammer 117 hinter dem Kolben 116 füllt sich mit Luft und dadurch bewegt sich der Kolben 116, die Betätigungswelle 118 und das Widerlager 112 nach links in Richtung des Reibscheibenpaketes 104. Zunächst wird das Scheibenpaket 104 verriegelt, dann führt der Kolbenhub des Kolbens 116 und demzufolge der Betätigungswelle 118 dazu, daß das Widerlager 112 und dann auch das Zahnrad 108 augenblicklich in Drehung versetzt werden, und zwar im Uhrzeigersinn. Diese augenblickliche Drehung im Uhrzeigersinn des Zahnrades 108 verursacht natürlich auch, daß das Zahnrad 25 und alle mit diesem in Eingriff stehenden Eingangszahnräder augenblicklich und zwangsweise in Gegendrehung versetzt werden.

Falls eine Vorauswahl stattgefunden hat, dann führt das augenblickliche Umkehren der Drehrichtung der Eingangszahnräder einschließlich des Hauptwellen-Zahnrades dazu, daß die vorgewählte Klauenkupplung durch den Synchronismus geht und demzufolge der vorgewählte Gang eingelegt wird. Falls keine Vorauswahl stattgefunden hat, führt die Drehrichtungsumkehr der Eingangszahnradanordnung dazu, daß in Abhängigkeit vom Reibkontakt zwischen den Sperren und den zweiten Kupplungsgliedern die Sperren in Richtung auf die Herabschaltposition bewegt werden. Ein späterer Schaltvorgang vollzieht sich dann in konventioneller Weise unter statischen Bedingungen.

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Claims

Fatenianwälte Οφ).-Ιι«|. W. Scherrmann- Prying: R: Roger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3. Postfach 348

30. Dezember 1977 ,„„„,,

PA t59 eh Stuttgart <07in 355539

Telex 07256610 smr υ

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Patentansprüche

Mechanische Einrichtung, die mit einer durch einen in nur eine Drehrichtung umlaufenden Motor angetriebenen Welle verbunden ist, wobei eine wahlweise ausrückbare Kupplung als Verbindungsglied dient, dadurch gekennzeichnet, daß bei ausgerückter Kupplung und bei Betätigung der mechanischen Einrichtung die angetriebene Welle abgebremst wird, daß die angetriebene Welle augenblicklich und zwangsweise in der zur Ursprungsdrehrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
2. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung dieser Einrichtung nur bei ausgerückter Hauptkupplung erfolgt.
3. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse vorgesehen ist, daß in diesem Gehäuse eine drehbare Reibkupplung angeordnet ist, daß ein erster Teil der Reibkupplung drehbar an einem Zahnrad befestigt ist, welches von der angetriebenen Welle angetrieben wird, daß das andere Kupplungsteil drehbar an einem Widerlager befestigt ist, welches axial und drehend im Gehäuse bewegbar ist, daß bei axialer Bewegung des Widerlagers gegen das erste Kupplungsteil das Widerlager sich in eine Richtung dreht, die derjenigen Richtung entgegengesetzt ist, in die sich das erste Kupplungsteil unter Einwirkung der angetriebenen Welle bewegt.

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4. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungswelle vorgesehen ist, die im Gehäuse axial verschiebbar aber nicht drehbar befestigt ist, daß das Widerlager mit der Betätigungswelle mittels einer schraubenförmigen Keilanordnung verbunden ist und daß die schraubenförmige Keilanordnung eine gegenseitige axiale und rotierende Bewegung des Widerlagers und der Betätigungswelle erlaubt.
5. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein axialer Antrieb vorgesehen ist, der die Betätigungswelle gegen das erste Kupplungsteil drückt und daß eine Rückstelleinrichtung die Kupplungsteile auseinanderdrückt.
6. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Antrieb ein pneumatisch betätigter Kolben ist.
7. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit betätigt wird und daß eine Zeitschalteinrichtung den Zufluß der Flüssigkeit zum Kolben begrenzt.
8. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem Schmiermittel gefüllt ist.
9. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse ein Zwischenzahnrad angeordnet ist, das sich in konstantem Eingriff mit einem Antriebszahnrad befindet und daß das Zwischenzahnrad in einer abgeteilten Pumpenkammer mit einem Auslaß angeordnet ist.

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10. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager in seiner axialen Beweglichkeit gegenüber der Betätigungswelle durch ein Sperrglied begrenzt ist, und zwar in derjenigen Bewegungsrichtung, in die es sich bewegt, wenn es durch die Kupplungseinrichtung in eine Drehung versetzt wird, deren Orehrichtung gleich derjenigen ist, in die sich das Kupplungsglied unter Einfluß der angetriebenen Welle bewegt.
11. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager mit einer Vorspannung gegen das Sperrglied gedrückt wird.
12. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugehörige Gehäuse mit dem Gehäuse der Gesamtanordnung verbunden ist, daß in dem Gehäuse eine sich drehende Reibungskupplung angeordnet ist, daß ein erstes Kupplungsteil nicht drehbar mit einem Zahnrad verbunden ist, das in konstantem Eingriff mit der angetriebenen Welle steht, daß das Zahnrad drehbar im Gehäuse gelagert ist, daß ein zweites Kupplungsteil nicht drehbar mit einem Widerlager verbunden ist, welches axial verschiebbar und drehbar im Gehäuse angebracht ist, daß weiterhin eine Betätigungswelle axial beweglich im Gehäuse eingeordnet ist, welche das Widerlager trägt und mit einer Mehrzahl schraubenförmiger Keilverbindungen versehen ist, daß bei einer relativen Bewegung der Betätigungswelle auf das erste Kupplungsteil zu die Kupplungsteile miteinander in Berührung kommen, daß sich das zweite Kupplungsteil in eine Richtung dreht, die der normalen Drehrichtung des ersten Kupplungsteiles entgegengesetzt ist und daß bei der weiteren Bewegung der Betätigungswelle auf das erste Kupplungsteil zu die angetriebene Welle abgebremst und zwangsweise in die Gegenrichtung gedreht wird.

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13. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle gleitend in einer Bohrung des Gehäuses gehalten wird und daß sowohl die Betätigungswelle als auch die Bohrung eine Vielzahl einander entsprechender Keilverbindungen aufweisen.
14. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese an der ölwanne eines Getriebegehäuses angebracht ist, in der sich eine vorbestinunte ölmenge befindet und daß eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Gehäusen vorgesehen ist.
15. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung die Flüssigkeitszufuhr zum Kolben festlegt und eine Flüssigkeitszufuhr nur bei ausgerückter Hauptkupplung ermöglicht.

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