DE2759125A1 - Gesperrtes wechselgetriebe - Google Patents
Gesperrtes wechselgetriebeInfo
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Description
EATON CORPORATION, 100, Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114/USA
Die Erfindung betrifft ein gesperrtes Wechselgetriebe, dessen Eingangswelle durch einen in nur einer Drehrichtung laufenden
Motor angetrieben wird und die mit dem Motor mittels einer wahl weise lösbaren Reibungskupplung verbunden ist, welches eine
Eingangszahnradanordnung besitzt, die mit der Eingangswelle in
Eingriff steht, bei dem Klauenkupplungen vorgesehen sind, bei denen mittels geeigneter Sperreinrichtungen im nichtsynchronen
Zustand ein Einrücken der Kupplungsteile verhindert wird.
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 OO2,
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 ßauformen 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.·
Dei den Sperren der in obigen Veröffentlichungen genannten
Art handelt es sich um allgemein nicht verforinbare 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 Getjensatz 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 Kupplungsglicd
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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Ausgancjswelle 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 OO2 und 3 924 484 beschrieben ist, kann
ein relatives Schnellerdrehen 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 Erfindung besteht darin, die
Nachteile der bekannten Getriebe zu vermeiden und ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, welches ein sicheres
Schalten in allen Betriebszuständen erlaubt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Getriebe mit einer Einrichtung versehen ist, die die Kingangswelle des Getriebes
abbremst und momentan eine Drehrichtungsumkehr der Eingangswelle bewirkt.
Weitere Merkmale der Erfindung können den angefügten Patentansprüchen
entnommen werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel d<*s Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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 Ι-ΙΛ 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.
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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 Kupplungsgliedern, 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 un-^
gewolltes 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 92 4 4 84 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 23 diametral gegenüberliegen.
Die Hauptwelle ist von einer Vielzahl von Hauptwellen-Antriebszahnrädern
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
Schaltstancre 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 HauptweIlen-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 Ilauptwellen-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
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 HauptweIlenrädern 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 4 8 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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~22~ 2753125
s aminen gebauten 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 48 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 Teilzahn 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 4 84 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. Ersahwerte 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 Gegenuhrzeigers inn; bezogen auf die Bewegung der Hauptwelle 23 zu
drehen. Ein solcher relativer Orehzustand 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 106 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 gedruckt 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 30 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 Gegendrehmomentbügel 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 140 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
Fließwiderstanu aufweist, ist die Dimensionierung und der Wirkungsgrad der Pumpe nicht kritisch.
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Die Anzahl der Kupplungsecheiben 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
100 als Verzögerungsglied unterbunden werden.
Befindet sich an der Pumpenkammer 138, in der das Zwischenrad
136 angeordnet ist, ein Auslaß 140, dann sind auch entsprechende Wärmeaustauscher, wie z.B. der Ölkühler H and
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
25t 26f 27f 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 in» 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-Ring 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 (18)
1. Gesperrtes Wechselgetriebe, dessen Eingangswelle durch einen in nur einer Drehrichtung laufenden Motor angetrieben
wird und die mit dem Motor mittels einer wahlweise lösbaren ReibungskupDlung verbunden ist, welches
eine Einganaszahnradanordnung besitzt, die mit der Eingangswelle in Eingriff steht, bei dem Klauenkupplungen
vorgesehen sind, bei denen mittels geeigneter Sperreinrichtungen im nichtsynchronen Zustand ein Einrücken
der Kupplungsteile verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe mit einer Einrichtung versehen ist,
die die Eingangswelle des Getriebes abbremst und momentan eine Drehrichtungsumkehr der Eingangswelle bewirkt.
2. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung nur bei ausgerückter Hauptkupplung betätigbar ist.
3. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptkupplung von Hand bedienbar ist und daß das Bedienungselement eine erste Betriebslage
hat, in der die Hauptkupplung eingerückt ist, daß in einer zweiten Betriebslage nur die Hauptkupplung ausgerückt
wird, und daß in einer dritten Betriebslage die Hauptkupplung und die Einrichtung betätigt werden.
909807/0632 " 2 "
ORIGINAL INSPECTED
4. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bedienungselement mittels eines federnd befestigten Bedienungshebels betätigt wird.
5. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein erstes
Zahnrad besitzt, welches in Eingriff mit der Eingangswelle steht und ein mit dem ersten Zahnrad kämmendes
zweites Zahnrad als Zwischenrad in einer Zahnradpumpe dient.
6. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Gehäuse vorgesehen ist, daß sich in diesem Gehäuse eine drehbare Reibkupplung
befindet, daß ein erster Teil der Reibkupplung drehbar an einem Zahnrad befestigt ist, welches von der angetriebenen
Welle angetrieben wird, daß das andere Teil der Reibkupplung 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 entgegengesetzt ist, in die sich das erste
Kupplungsteil unter Einwirkung der angetriebenen Welle bzw. der EingangsZahnräder dreht.
7. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 6, 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.
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8. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung im wesentlichen mit einer Getriebeschmierflüssigkeit gefüllt ist, und daß
die Pumpenkammer der Zahnradpumpe einen Auslaß für die unter Druck stehende Schmierflüssigkeit aufweist.
9. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch δ, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigung der Einrichtung über ein Zeitglied begrenzt ist.
10. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Getriebe in einem motorgetriebenen Fahrzeug befindet und die Betätigung der Hauptkupplung
und der Einrichtung über ein Pedal erfolgt.
11. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungselement mit den drei Betriebslagen
mittels des Pedals betätigt wird.
12. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung unter der ölwanne des Getriebes angebracht ist und für das Schmiermittel eine
Verbindung zwischen der ölwanne und der Einrichtung besteht.
13. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung einen Antrieb besitzt, der die Betätigungswelle gegen das erste Kupplungsteil
drückt.
14. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Antrieb mittels eines flüssigkeitsgesteuerten Kolbens in einem Zylinder erfolgt.
15. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufuhr der Druckflüssigkeit für den Kolben mittels eines Zeitgliedes begrenzt ist.
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16. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Widerlager in einer Bewegungsrichtung bezüglich der Betätigungswelle zwangsweise begrenzt
ist, daß dies diejenige Richtung ist, in die das Widerlager sich unter dem Einfluß des ersten Kupplungsteiles
bewegt, welches durch die EingangsZahnradanordnung angetrieben
wird.
17. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das Widerlager mittels einer Vorspannung gegen die Zwangssperre gedrückt wird.
18. Gesperrtes Wechselgetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwangssperre aus einem Ring auf der Betätigungswelle besteht und das Widerlager gegen den
Ring mittels einer Feder gedrückt wird.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/822,306 US4194410A (en) | 1977-08-05 | 1977-08-05 | Blocked transmission |
Publications (1)
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DE2759125A1 true DE2759125A1 (de) | 1979-02-15 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772759125 Withdrawn DE2759125A1 (de) | 1977-08-05 | 1977-12-30 | Gesperrtes wechselgetriebe |
Country Status (12)
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