DE2932910A1

DE2932910A1 - Geschwindigkeitswechselgetriebe mit wahlweise axial verschieblichen zahnraedern

Info

Publication number: DE2932910A1
Application number: DE19792932910
Authority: DE
Inventors: Edward John Bogema; Elmer Aaron Richards
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1978-08-15
Filing date: 1979-08-14
Publication date: 1980-02-28
Also published as: AR223494A1; SE7906820L; GB2028939B; DE2932910C2; BR7905288A; FR2433682A1; CA1123631A; SE457197B; ES483931A1; MX5075E; JPS6244140B2; US4290515A; SE444216B; AU523930B2; ZA794054B; SE8504681D0; SE8504681L; JPS5544182A; FR2433682B1; AU4985079A

Description

EATON CORPORATION, 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114 / USA

Geschwindigkeitswechselgetriebe mit wahlweise axial verschieblichen Zahnrädern

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit axial verschiebbaren Zahnrädern, an denen Kupplungszähne sitzen, mit denen verschiebbare Zahnkupplungsmuffen zusammenwirken, die durch eine sich axial erstreckende Kerbverzahnung drehfest auf einer Welle gehaltert sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit wenigstens einer Vorgelegezahnräder tragenden Vorgelegewelle, mit Kupplungszähne tragenden Hauptwellenzahnrädern, die eine Hauptwelle umgebend, gegenüber dieser axial verschiebbar sind und in die Vorgelegezahnräder eingreifen, und mit axial verschiebbaren Zahnkupplungsmuffen, die durch eine sich axial erstreckende Kerbverzahnung drehfest auf der Hauptwelle gehaltert sind und mit den Kupplungszähnen der Hauptwellenzahnräder zusammenwirken .

Aus den US-PSen 3 799 002, 3 910 131, 3 921 469, 3 924 884 und 3 983 979 sind Geschwindigkeitswechselgetriebe mit elastisch nachgiebigen Schalteinrichtungen, die wahlweise axial verschiebliche Zahnräder verwenden, und insbesondere Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer

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Vielzahl von Vorgelegewellen und schwimmend gelagerten Hauptwellenzahnrädern bekannt, die ebenfalls elastisch nachgiebige Schalteinrichtungen verwenden.

Kurz zusammengefaßt, enthalten die erwähnten Geschwindigkeitswechselgetriebe mit vielen Vorgelegewellen und schwimmend gelagerten Hauptwellenzahnrädern, die eine elastisch nachgiebige Schalteinrichtung verwenden, wahlweise axial verschiebliche Hauptwellenzahnräder und axial verschiebliche Zahnkupplungsmuffen, die formschlüssig mit der Hauptwelle verbunden und elastisch in Richtung auf die Hauptwellenzahnräder vorgespannt sind, wobei sie bis die Hauptwellenzahnräder in Richtung auf die Zahnkupplungsmuffen axial verschoben sind, vor dem Einkuppeln formschlüssig anliegen. Die Hauptwellenzahnräder tragen zugehörige Kupplungszähne , vorzugsweise einstückig angeformte und nach innen weisende Kupplungszähne ., während die Zahnkupplungsmuffen einstückig angeformte, nach außen ragende Kupplungszähne aufweisen, die so gestaltet sind, daß sie zwischen die zu den Hauptwellenzahnrädern gehörigen Kupplungszähne eingreifen. Bei den bevorzugten Ausführungsformen der oben erwähnten Getriebe werden verschiedene Arten von Sperren verwendet, um das Ineinandergreifen der Kupplungszähne zu verhindern, bis das wahlweise mit der Hauptwelle zu verbindende Hauptwellenzahnrad mit derselben synchronen Drehzahl wie die Hauptwelle umläuft. Durch eine bekannte Schaltgabeleinrichtung sind die Hauptwellenzahnräder wahlweise axial zu bewegen, wobei die Schaltgabeleinrichtung entweder durch einen Hebelmechanismus oder durch einen Motor mit einem Druckmedium , beispielsweise einem bekannten Luftzylinder, betätigt wird.

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Obwohl die oben erwähnten Getriebe, insbesondere bei einer wesentlichen Vereinfachung der Schaltung des Getriebes sich als höchst zweckmäßig erwiesen haben, neigten unter gewissen Umständen die zu bestimmten Hauptwellenzahnrädern gehörigen Kupplungszähne , insbesondere bei solchen Getrieben, die von einem Druckluftantrieb betätigte Schaltgabeln verwenden, gelegentlich dazu, sich unerwünscht von den Kupplungszähnen zu trennen, die zu der jeweils eingekuppelten Zahnkupplungsmuffe gehören. Dieses Problem, das manchmal als Herausspringen bezeichnet wird, trat meistens bei starker Belastung des Getriebes auf. Dieses unerwünschte Entkuppeln oder Herausspringen wird, obwohl es noch nicht ganz verstanden ist, vermutlich durch die Schwingungen des eingekuppelten, wahlweise axial verschieblichen Hauptwellenzahnrades, bezogen auf die Drehachse der Hauptwelle, bewirkt, wobei angenommen wird, daß hierdurch das Hauptwellenzahnrad veranlaßt wird, sich axial gegen die Schaltgabel und die Vorspannung des Schaltzylinders zu verschieben, bis die zugehörigen Kupplungszähne von den zu der Zahnkupplungsmuffe gehörigen Kupplungszähnen freikommen. Dieses Problem des unerwünschten Entkuppeins tritt , obwohl es noch nicht ganz verstanden ist, eher bei solchen Arten von Getrieben mit einer Vielzahl von Vorgelegewellen auf, bei denen das Hauptwellenzahnrad zum Eingreifen in eine Zahnkupplungsmuffe wahlweise axial verschoben ist, anstatt zu Getriebearten, bei denen das Hauptwellenzahnrad, bezogen auf die Hauptwelle, axial feststeht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit wahlweise axial verschieblichen Zahnrädern zu schaffen, das einen elastisch nachgiebigen Schaltmechanismus enthält, bei dem die axial beweglichen und formschlüssig mit der Hauptwelle verbundenen Zahnkupplungsmuffen in Richtung auf das mit KupplungszMhnen ver-

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sehene Hauptwellenzahnrad vorgespannt sind und das unerwünschte Trennen oder Herausspringen von miteinander gekuppelten Hauptwellenzahnrädern und Zahnkupplungsmuffen minimiert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Geschwindigkeitswechselgetriebe durch die Merkmale des Anspruches 1 sowie durch die Merkmale des Anspruches 5 gekennzeichnet.

Die Erfindung verbessert die bekannten Getriebe insoweit, als ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer elastisch nachgiebigen Schalteinrichtung, die ein wahlweise axial verschiebliches Hauptwellenzahnrad und eine axial verschiebliche federelastisch vorgespannte und mit der Hauptwelle formschlüssig verbundene Zahnkupplungsmuffe aufweist, geschaffen ist, das die unerwünschte Trennung oder Entkupplung beim Betrieb wesentlich minimiert oder vermeidet. Die Dicke der Kerbzähne der Zahnkupplungsmuffe oder der Hauptwelle sind derart verändert, daß die Kerbzähne an dem axialen Ende der Zahnkupplungsmuffe am dicksten sind, das dem zu der Zahnkupplungsmuffe gehörigen Hauptwellenzahnrad benachbart ist, wenn sich die Zahnkupplungsmuffe in der axialen Ruhestellung befindet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel trägt aus Herstellungsgründen die Zahnkupplungsmuffe Kerbzähne mit gleichmäßig veränderter Dicke, weshalb die Kerbzähne der Zahnkupplungsmuffe an demjenigen axialen Ende eine größere, längs dem Umfang gemessene Dicke aufweisen, das dem zu der Zahnkupplungsmuffe gehöri-

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gen Hauptwellenzahnrad am nächsten liegt. Die Flanken der Kerbzähne mit der gleichmäßig veränderlichen Dicke schließen mit einer parallel zu der Drehachse der Zahnkupplungsmuffe verlaufenden Geraden einen Winkel im Bereich von etwa 1/4 bis zu 2° ein (vorzugsweise etwa 1/2°).

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Geschwindigkeitswechselgetriebe gemäß der Erfindung, geschnitten entlang der Linie 1-1 nach Fig. 5, in einer Seitenansicht,

Fig. 2 das Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Fig. 1, geschnitten entlang der Linie 2-2 nach Fig. 5, in einer Seitenansicht,

Fig. 3 eine Kupplungseinrichtung für das Geschwindigkeit swechselgetriebe nach Fig. 1 in einer vergrößerten Teilansicht,

Fig. 4 das Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Fig. 1, geschnitten entlang der Linie 4-4 nach Fig. 5, in einer Seitenansicht,

Fig. 5 das Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Fig. 1, geschnitten entlang der Linie 5-5 nach Fig. 1, in einer Seitenansicht,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Geschwindigkeitswechselgetriebes gemäß der Erfindung in einer ähnlichen Darstellung wie das Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Fig. 2,

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Fig. 7 einen Ausschnitt aus dem Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Fig. 6 in einem vergrößerten Maßstab in einer Seitenansicht,

Fig. 8 ein verschiebliches Kupplungsbauteil und die zugehörige Sperreinrichtung nach Fig. 6 in einer Seitenansicht von links,

Fig. 9 die Getriebehauptwelle, geschnitten entlang der Linie 9-9 nach Fig. 3, in einer Seitenansicht und

Fig.10 die Zahnkupplungsmuffe, geschnitten entlang der Linie 10-10 nach Fig. 9, abgewickelt in einer Draufsicht.

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In der folgenden Beschreibung ist nur wegen der Einfachheit und der Bezeichnung eine bestimmte Terminologie verwendet, die nicht einschränkend ist. Die Worte "aufwärts", "abwärts", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Figuren, auf die jeweils Bezug genommen ist. Die Worte "vorwärts" und "rückwärts" beziehen sich auf das vordere bzw. hintere Ende des Getriebes, so wie dies üblicherweise in einem Fahrzeug eingebaut ist und entsprechen der linken bzw. rechten Seite des Getriebes, so wie es in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist. Die Worte "nach innen" und "nach außen" benennen Richtungen, die auf den geometrischen Mittelpunkt des Gerätes und bestimmter Teile hiervon zu-bzw. wegweisen. Diese Terminologie weist die oben im einzelnen erwähnten Worte, Ableitungen hiervon und Worte mit ähnlichem Inhalt auf.

Die vorliegende Erfindung betrifft den Kerbverzahnungsaufbau, um Zahnkupplungsmuffen mit der Hauptwelle eines Getriebes zu verbinden, bei dem wahlweise axial verschiebbare Hauptwellenzahnräder verwendet sind. Aus Darstellungsgründen weisen die veranschaulichten Getriebe elastisch nachgiebige Schalteinrichtungen auf, wobei jedoch erkennbar ist, daß die Erfindung ebenso gut auf Getriebe anwendbar ist, bei denen die Zahnkupplungsmuffen, bezogen auf die Hauptwelle, axial feststehen. Im übrigen verwenden die elastisch nachgiebigen, in den Fig. 1, 2, 3, 4, 8 und 9 veranschaulichten Schalteinrichtungen aus Gründen einer vereinfachten Darstellung der Erfindung keine Sperren; es ist verständlich, daß die Erfindung ebenso auf elastisch nachgiebige Schalteinrichtungen mit Sperren anwendbar ist und daß bei der bevorzugten Ausführungsform die elastisch nachgiebigen Schalteinrichtungen Sperren verwenden.

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ORIGINAL INSPECTED

Das in den Figuren veranschaulichte Geschwindigkeitswechselgetriebe mit elastisch nachgiebigen Schalteinrichtungen ist in der hier angezogenen US-PS 3.799.002 beschrieben, wobei die Hauptwellenzahnräder dieses Getriebes wahlweise axial verschieblich sowie die axial verschieblichen Zahnkupplungsmuffen formschlüssig mit der Hauptwelle gekuppelt und elastisch auf das jeweils zugehörige Hauptwellenzahnrad vorgespannt sind. Verbesserte Sperrenkonstruktionen für derartige Getriebe sind in den US-PSen 3.921.469, 3.924.484 und 3.983.979 beschrieben, auf die hier Bezug genommen ist.

In den Fig. 1, 2, 3, 4, 9 und 10 ist ein Getriebe 11 veranschaulicht, das einen Hauptgetrxebeabschnitt 12 und einen Zusatz- oder Hilfsgetriebeabschnitt 13 enthält, die jeweils eine Anzahl von auswählbaren Gängen aufweisen. Sowohl das Haupt- als auch das Hilfsgetriebe 12, 13 sind in geeigneter Weise von einem üblichen Gehäuse 14 umgeben.

Das Getriebe 11 weist im einzelnen eine Antriebswelle 16 auf, die in der Nähe ihres rückwärtigen Endes in einem Lager 17 gelagert ist und mit einem Eingangszahnrad 18 versehen ist, das beispielsweise durch Kerbverzahnungen mit der Antriebswelle 16 verbunden ist. Das Eingangszahnrad 18 treibt gleichzeitig eine Anzahl von Vorgelegewellen mit jeweils gleichen Drehzahlen an. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel enthält das Getriebe 11 zwei Vorgelegewellen 21 und 22, die an diametral gegenüberliegenden Seiten einer Hauptwelle 23 angeordnet sind, wobei die Hauptwelle 23 koaxial auf die Antriebswelle 16 ausgerichtet und mit einem Führungszapfen 24 an ihrem vorderen Ende versehen ist, der drehbar in dem rückwärtigen Ende der Antriebswelle 16 aufgenommen und gelagert ist.

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Jede der Vorgelegewellen 21 und 22 trägt eine identische Gruppe von Vorgelegezahnrädern 25, 26, 27, 28 und 29, wobei die Gruppen Zahnradpaare wie das Zahnradpaar 26 mit identischer Größe und Zahnzahl bilden, deren Zahnräder auf jeweils diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 23 angeordnet sind.

Eine Anzahl von die Hauptwelle 23 umgebenden Hauptwellenzahnrädern 31, 32, 33 sind wahlweise und zeitlich nacheinander durch eine nachgiebige Kupplungseinrichtung, die weiter unten ausführlicher beschrieben ist, mit der Hauptwelle 22 kuppelbar.

Die die Hauptwelle 2 3 umgebenden Hauptwellenzahnräder 31, 32 und 33 kämmen ständig mit den diametral gegenüberliegenden Paaren von Vorgelegezahnrädern 26, 27 bzw. 28, von denen sie schwimmend gelagert sind, wobei die Lagerung und die daraus sich ergebenden speziellen Vorteile ausführlicher in den US-PSen 3.105-393 und 3,335.616 erläutert sind. Das Hauptwellenzahnrad 34 ist das Zahnrad für den Rückwärtsgang und steht ständig mittels üblicher Zwischenzahnräder (nicht dargestellt) mit dem Paar Vorgelegezahnrädern 29 in Eingriff. Die vordersten Vorgelegezahnräder 25 stehen im ständigen Eingriff mit dem Eingangszahnrad 18 und werden von diesem angetrieben, um, wenn die Antriebswelle 16 rotierend angetrieben ist, die Vorgelegewellen 21 und 22 gleichzeitig anzutreiben.

Die Hauptwellenzahnräder 31 und 32 bilden,wie in Fig. 2 dargestellt, ein axial miteinander verbundenes Zahnradpaar und sind mit einer üblichen Schaltgabel 36 gekuppelt, deren Stellung in üblicher Weise durch einen Schalthebel 37 gesteuert ist. Auf diese Weise ist das Haüptwellenzahnradpaar 31-32, abhängig von der axialen Verschiebung der Schaltgabel ;

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durch den Schalthebel 37, bezogen auf die Hauptwelle 23, axial verschiebbar. Die Hauptwellenzahnräder 31 und 32 sind jedoch gegeneinander unabhängig drehbar. In ähnlicher Weise sind auch die Hauptwellenzahnräder 33 und 34 axial miteinander verbunden, um so als Paar mittels einer Schaltgabel 38, die auch durch den Schalthebel 37 gesteuert ist, axial verschiebbar zu sein. Das Paar der Hauptwellenzahnräder 33, 34 ist in ähnlicher Weise relativ zu der Hauptwelle 23 axial bewegbar. Es ist verständlich, daß die Schaltgabeln 36 und 38 genauso gut durch Antriebe mit Druckmedien wie durch Schalthebel betätigt werden können.

Das Eingangszahnrad 18 ist ebenfalls mit einer gebräuchlichen Schaltgabel 39 verbunden, die in gleicher Weise durch den Schalthebel 37 gesteuert ist, um eine axiale Verschiebung des Eingangszahnrades 18 zu ermöglichen, damit wahlweise eine unmittelbare Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 16 und der Hauptwelle 23 möglich ist.

Die im einzelnen in Fig. 3 veranschaulichte, nachgiebige Kupplungsanordnung ist insgesamt mit 41 bezeichnet und weist eine die Hauptwelle 23 umgebende, ringförmige Zahnkupplungsmuffe 42 auf. Die Zahnkupplungsrauffe 42 ist mit einer innenliegenden Kerbverzahnung 43 versehen, die in einer entsprechenden äußeren, auf der Hauptwelle 23 angeordneten Kerbverzahnung 44 sitzt und die Zahnkupplungsmuffe 42 drehfest mit der Hauptwelle 23 verbindet. Die zusammenwirkenden Kerbverzahnungen 43 und 44 ermöglichen es jedoch der Zahnkupplungsmuffe 42 relativ zu der Hauptwelle 43 axial frei zu gleiten. In einer auf dem äußeren Umfang der Hauptwelle 23 ausgebildeten Nut sitzt ein Anschlagring 46, der dazu dient, sich an die Zahnkupplungsmuffe 42 anzulegen und deren Axialbewegung zu

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ORIGINAL INSPECTED

begrenzen. Normalerweise ist die Zahnkupplungsmuffe 42 mittels einer Feder 47 in eine stirnseitige Anschlagstellung an dem Anschlagring 46 elastisch vorgespannt.

Die Zahnkupplungsmuffe trägt äußere Zähne 48, die so gestaltet sind, daß sie kuppelnd mit inneren Zähnen 49 in Eingriff kommen, die an einem der Hauptwellenzahnräder, beispielsweise dem Hauptwellenzahnrad 33, vorgesehen sind. Die Zähne 48 der Zahnkupplungsmuffe 42 sind, wie bei 51, abgeschrägt, während in ähnlicher Weise die Vorderkanten der Zähne 49 des Hauptwellenzahnrades 33, wie bei 52 veranschaulicht, abgeschrägt sind. Die gegenüberliegenden abgeschrägten, konischen Oberflächen 51 und 52 stehen jeweils in einem Winkel von vorzugsweise 30 bis 40°, bezogen auf die Längsachse der Hauptwelle 23. Der genaue Grad der Abschrägung und deren Vorteile sind im einzelnen in der US-PS 3.265.173 beschrieben. Das andere Ende der Feder 47 drückt elastisch gegen eine weitere Zahnkupplungsmuffe 53, die identisch der Zahnkupplungsmuffe 42 ist, jedoch so angeordnet ist, daß die abgeschrägten vorderen Kanten ihrer Zähne in die entgegengesetzte Richtung zeigen. Die Zahnkupplungsmuffe 53 trägt außenliegende Zähne 54, die so gestaltet sind, daß sie kuppelnd mit inneren Zähnen 56 in Eingriff kommen, die an dem Hauptwellenzahnrad 32 vorgesehen sind, wobei die Vorderkanten der Zähne 54 und 56 jeweils in der gleichen Weise abgeschrägt sind, wie die oben im einzelnen beschrieben abgeschrägten Oberflächen 51 und 52. Die Zahnkupplungsmuffe 53 trägt ebenfalls eine innere Kerbverzahnung 57, um damit drehfest, jedoch axial verschieblich, mit der äußeren Kerbverzahnung 44 der Hauptwelle 23 in Eingriff zu stehen. Die Zahnkupplungsmuffe 53 ist durch die Feder 47 in eine Stellung elastisch vorgespannt, in der sie normalerweise stirnseitig an einem weiteren An-

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schlagring 58 anliegt. Die baulichen Einzelheiten der Hauptwellenkerbverzahnung 44 und der Kerbverzahnung der Zahnkupplungsmuffe, beispielsweise der Kerbverzahnung 57, enthalten die Verbesserung des dargestellten Getriebes und sind unten ausführlich beschrieben.

Konzentrisch zu der Hauptwelle 23 ist eine weitere elastische Kupplungsanordnung 41a angeordnet, die sich zwischen dem Hauptwellenzahnrad 31 und dem Eingangszahnrad 18 befindet. Die nachgiebige Kupplungsanordnung 41a ist der Kupplungsanordnung 41 identisch und dient dazu, mit den inneren Zähnen entweder des Hauptwellenzahnrades 31 oder des Eingangszahnrades 18 kuppelnd in Eingriff zu kommen. Die Hauptwelle 23 ist außerdem mit einer weiteren konzentrisch auf ihr angeordneten und drehfest mit ihr verbundenen Zahnkupplungsmuffe 59 versehen, wobei die Zahnkupplungsmuffe 59 identisch der oben beschriebenen Zahnkupplungsmuffe 42 ist.Die Zahnkupplungsmuffe 49 ist jedoch bezüglich der Hauptwelle 23 durch Anschlagringe 61 und 62 axial festgelegt, die an gegenüberliegenden axialen Seiten der Zahnkupplungsmuffe 59 angeordnet sind. Die Zahnkupplungsmuffe 59 dient dazu, mit den inneren Zähnen des Hauptwellenzahnrades 34 kuppelnd in Eingriff zu kommen, wenn das Hauptwellenzahnrad 34 nach rechts aus der in Fig. 2 veranschaulichten Stellung verschoben ist. Die Zahnkupplungsmuffe 59 ist nicht federnd belastet oder vorgespannt, wie dies auf die Kupplungsanordnungen 41 oder 41a zutrifft, da die Zahnkupplungsmuffe 59 nur verwendet wird, wenn das Getriebe umgekehrt antreiben soll, womit die federnde Vorspannung der Zahnkupplungsmuffe 59 nicht notwendig ist. Es kann jedoch offensichtlich auch eine Feder vorgesehen sein, um die Zahnkupplungsmuffe 59 elastisch vorzuspannen, falls dies erwünscht ist.

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Das nunmehr betrachtete Hilfsgetriebe 13 weist eine Anzahl von Vorgelegewellen 66 und 67 (Fig. 5) auf, die jeweils identische Gruppen von Vorgelegezahnrädern 68 und 69 (Fig. 4) tragen. Das erste Paar von Vorgelegezahnrädern 68 ist an diametral gegenüberliegenden Seiten des Hauptwellenzahnrades 71 angeordnet und steht mit diesem ständig kämmend in Eingriff, wobei das Hauptwellenzahnrad 71 durch das Paar der Vorgelegezahnräder 68 schwimmend gelagert ist und im wesentlichen konzentrisch die Hauptwelle 23 umgibt. Durch das andere Paar Vorgelegezahnräder 6 9 ist ein weiteres Hauptwellenzahnrad 72, ebenfalls schwimmend und im wesentlichen konzentrisch, bezogen auf die Hauptwelle 23, gelagert. Die beiden axial miteinander verbundenen Haupi;wellenzahnräder 71 und 72 sind durch eine weitere Schaltgabel 73, bezogen auf die Hauptwelle 23, axial verschiebbar, wobei die Schaltgabel 73 an eine automatisch steuerbare Antriebseinrichtung, beispielsweise eine Kolbeneinrichtung 76, angeschlossen und von dieser betätigbar ist. Die Kolbeneinrichtung 76 ist in üblicher Weise, z.B. durch einen handbetätigten-, vorzugsweise vorwählbaren Hilfsgetriebeschaltknopf oder -hebel, der in der Fahrerkabine des Fahrzeuges vorgesehen ist, verschiebbar, wobei der Hilfsgetriebeschaltknopf wiederum ein (nicht dargestelltes) Ventil steuert, das das Druckmedium in die Kolbeneinrichtung 76 einspeist.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, erstreckt sich die Hauptwelle 23 nicht nur ununterbrochen durch das Hauptgetriebe 12, sondern auch durch das Hilfsgetriebe 13. Das hintere Ende der Hauptwelle 23 ist mit einem Lagerzapfen 76 versehen, der in dem Ende einer Abtriebswelle 77 drehbar aufgenommen und gelagert ist.

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Die Hauptwellenzahnräder 71 und 72 des Hilfsgetriebes 13 sind jeweils einzeln mit der Hauptwelle 23 durch eine elastische Kupplungseinrichtung 41b kuppelbar, wobei die Kupplungseinrichtung 41b der oben beschriebenen Kupplungseinrichtung 41 identisch ist. Die Kupplungseinrichtung 41b weist zwei, formschlüssig mit der Hauptwelle 23 verbundene Zahnkupplungsmuffen 42b und 53b auf, die durch eine zwischen ihnen angeordnete Feder 47b in entgegengesetzte Richtungen axial elastisch vorgespannt sind. Die an die Zahnkupplungsmuffen 42b und 53b außen angeformten Zähne sind so gestaltet, daß sie mit den Innenzähnen, die an die Hauptwellenzahnräder 72 bzw. 71 angeformt sind, jeweils kuppelnd in Eingriff kommen. Die Innenzähne des Hauptwellenzahnrades 72 sind auch so angeordnet, daß sie mit entsprechenden äußeren Zähnen, die, wie in Fig. 2 veranschaulicht, an der Abtriebswelle 77 angeformt sind, kuppelnd in Eingriff kommen.

In den Fig. 6, 7 und 8 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Getriebes 11 veranschaulicht, bei dem , wie bei der Baugruppe 108 dargestellt, Sperrglieder oder Sperringe in Verbindung mit elastisch vorgespannten Zahnkupplungsmuffen verwendet werden, um ein Eingreifen der Kupplungsbauteile ineinander zu verhindern, bis die synchrone Drehung der Kupplungsbauteile erreicht ist.

Die gesamte Betriebsweise der Getriebe nach den Fig. 1 bis 5 und 6 bis 8 ist in den oben erwähnten Patentschriften, insbesondere der US-PS 3-921.469, ausführlich beschrieben und deshalb hier nicht weiter erläutert.

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Der Kerbverzahnungsaufbau, der die Verbesserung gemäß der Erfindung enthält, kann am besten den Fig. 9 und 10 entnommen werden.

Fig. 9 ist ein Querschnitt durch die Zahnkupplungsmuffe und die Hauptwelle 23. Die Zahnkupplungsmuffe 53 ist mit einer inneren Kerbverzahnung oder Kerbzähnen 57 für eine axiale Bewegung relativ zu der Hauptwelle 23 und eine drehfesten Bewegung mit derselben auf der Hauptwelle 23 gehaltert, wobei die Kerbzähne 57 mit einer äußeren Kerbverzahnung bzw. äußeren Kerbzähnen 44 auf der Hauptwelle 2 3 in Eingriff stehen. Im Querschnitt sind die axial sich erstreckenden,inneren Kerbzähne 57 durch eine entlang dem Umfang verlaufende Kopffläche 20O sowie durch jeweils ein Paar im wesentlichen radial sich erstreckender Seiten oder Flanken 202 begrenzt. Die Kerbzähne 57 sind durch im wesentlichen entlang dem Umfang verlaufende Bodenflächen 204 voneinander getrennt. In einem vorgegebenen radialen Abstand von der Drehachse, gemessen in einer Ebene senkrecht auf der Drehachse, ergibt der längs dem Umfang gemesseme Abstand zwischen einer Flanke eines Kerbzahnes 57 und der anderen Flanke dieses Kerbzahnes 57 die längs dem Umfang gemessene Dicke 2O6 des Kernzahnes an ein er axialen Stelle, an der die Ebene die Drehachse schneidet.

Bei bekannten Getrieben ist die längs dem Umfang gemessene Dicke der Kerbzähne der Hauptwelle sowie der Zahnkupplungsmuffe für alle axialen Stellen längs der axialen Erstreckung der Kerbzähne bei einem vorgegebenen Radius, bezogen auf die Drehachse, im wesentlichen konstant. Die längs dem Umfang gemessene Dicke 206 der Kerbzähne des neuen Getriebes 11 ist im Gegensatz dazu gleichmäßig (linear) verändert und wächst in Richtung auf das axiale Ende 210 der Zahnkupplungsmuffe, das dem jeweils zugehörigen

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Hauptwellenzahnrad am nächsten benachbart ist, an, d.h. die entlang dem Umfang gemessene Dicke 206 der Kerbzähne 57 ist für einen vorgegebenen radialen Abstand von der Drehachse an dem axialen Ende 210 der Zahnkupplungsmuffe 53, die dem Hauptwellenzahnrad,das zu der Zahnkupplungsmuffe gehört, am nächsten benachbart ist, größer.

Nur aus Darstellungsgründen veranschaulicht die Teilansicht nach Fig. 10 in übertriebener Weise die im wesentlichen gleichmäßig ansteigende, längs dem Umfang gemessene Dicke der Kerbzähne 57; es ist ersichtlich, daß die Schnittlinie der Flanke 202 mit der Kopf- oder der Bodenfläche 57 bzw. 204 mit einer parallel zu der Drehachse verlaufenden Linie L einen Winkel A bildet. Der Winkel A liegt in dem Bereich von etwa 1/4° bis zu 2 und beträgt vorzugsweise 1/2 .

Es wurde festgestellt, daß durch die Verwendung der dargestellen Zahnkupplungsmuffen, bei denen die Kerbzähne in Richtung auf das Ende der Zahnkupplungsmuffe, das dem zu der Zahnkupplungsmuffe zugehörigen Hauptwellenzahnrad am dichtesten benachbart ist, eine längs dem Umfang gemessene, im wesentlichen gleichmäßig ansteigende Dicke aufweisen, das Auftreten von unerwünschten Trennungen der eingekuppelten Hauptwe11enζahnrader von ihren jeweils zugehörigen Zahnkupplungsmuffen wesentlich verringert oder beseitigt ist. Obwohl die Gründe für das unerwünschte Entkuppeln des Hauptwellenzahnrades sowie der Grund, warum die Erfindung dieses Entkuppeln wesentlich vermindert, nicht voll verstanden sind, wird angenommen, daß durch die Verwendung von Zahnkupplungsmuffen mit Kerbzähnen, die an dem Ende der Zahnkupplungsmuffen, das dem zugehörigen Hauptwellenzahnrad am nächsten benachbart ist, längs dem Umfang dicker sind, die von dem Hauptwellenzahnrad übertragenen Kräfte durch einen Punkt-

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kontakt übertragen werden, der dazu neigt, die Tendenz zu beseitigen, daß sich das Hauptwellenzahnrad axial gegen die Vorspannung der Schaltgabel und der Vorspanneinrichtung der Schaltgabel verschiebt.

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Claims

Patentanwälte Cipi.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger 7300 Esslingen (Neckar). Webergasse 3, Postfach 13. AUgUSt 1979 Telefon PA 182 baeh ·.»..««« *mi>»«ij Telex 07 2S6610 smru Telegramme Patantachutz Essllngsnneckar Patentansprüche

1. Geschwindigkeitswechselgetriebe mit axial verschiebbaren Zahnrädern, an denen Kupplungszähne sitzen, mit denen verschiebbare Zahnkupplungsmuffen zusammenwirken, die durch eine sich axial erstreckende Kerbverzahnung drehfest auf einer Welle gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Kerbzähne (44, 57) auf mindestens einer der Zahnkupplungsmuffen (53, 42) oder die Kerbztihne (44) auf der Welle

(23) auf wenigstens einem Teil ihrer Axialerstreckung eine sich gleichmäßig ändernde, in Längsrichtung gemessene Dicke (206) aufweisen.

2. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Zahnkupplungsmuffen (42, 53) relativ zu der Welle (23) verschiebbar und elastisch auf das jeweils zugehörige Zahnrad (33, 32) vorgespannt ist.

3. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine gleichmäßig veränderte Dicke (206) aufweisenden Kerbzähne (44, 57) derart angeordnet sind, daß in der axialen Ruhestellung der beweglichen Zahnkupplungsmuffen (42, 53), bezogen auf die Welle (23), der längs dem Umfang gemessene Abstand zwischen den zusammenwirkenden Kerbzähnen (44, 43, 57) der Zahnkupplungsmuffe (42, 53) und denen der Welle (23) an dem Ende der Zahnkupplungs-

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muffe (42, 53) am kleinsten ist, das dem jeweils
zugehörigen Zahnrad (33, 32) am nächsten benachbart ist.

4. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbzähne (43, 57) der Zahnkupplungsmuffe (42, 53) von sich gleichmäßig
verändernder Dicke (206) an dem Ende der Zahnkupplungsmuffe (42, 53) dicker sind, das dem jeweils zugehörigen Zahnrad (33, 32) am nächsten liegt.

5. Geschwindigkeitswechselgetriebe mit wenigstens einer Vorgelegezahnräder tragenden Vorgelegewelle, mit
Kupplungszähne tragenden Hauptwellenzahnrädern, die eine Hauptwelle umgebend, gegenüber dieser axial verschiebbar sind und in die Vorgelegezahnräder eingreifen, und mit axial verschiebbaren Zahnkupplungsmuffen, die durch eine sich axial erstreckende Kerbverzahnung drehfest auf der Hauptwelle gehaltert sind und mit den Kupplungszähnen der Hauptwellenzahnräder zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbzähne (43, 47) der Zahnkupplungsmuffen (42, 53, 42a, 53a, 42b, 53b) entlang ihrer LängserStreckung eine
gleichmäßig veränderte, entlang dem Umfang gemessene Dicke (206) aufweisen und die Kerbzähne (43, 57)
ihre größte, entlang dem Umfang gemessene Dicke (206) an dem Ende der Zahnkupplungsmuffe (42, 53) aufweisen, das dem zu der Zahnkupplungsmuffe 42, 53) gehörigen Hauptwellenzahnrad (32, 33) am nächsten benachbart
ist.

6. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbzähne (43, 57) mit gleichmäßig veränderter Dicke (206) durch Bodenflächen (204) voneinander getrennt und durch Kopfflächen (200) und Flanken (202) begrenzt sind und daß die

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Schnittlinien der Flanken (202) mit den Boden- bzw. Kopfflächen (200, 204) gegen eine parallel zu der Drehachse der Zahnkupplungsmuffe (43, 53) verlaufende Gerade (L) einen Winkel (A) im Bereich zwischen etwa 1/4° und 2° einschließen.

7. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (A) etwa 1/2° beträgt.

8. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach den Ansprüchen 5 und 6 oder den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von Vorgelegewellen (21, 22, 66, 67) mit Vorgelegezahnrädern (25, 26, 27, 28, 29) aufweist und die mit den Vorgelegezahnrädern (26, 27, 28, 29) kämmenden Hauptwellenzahnräder (31, 32, 33, 34) einzig von diesen getragen bzw. durch diese gelagert sind.

9. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkupplungsmuffen (42, 53, 42a, 53a, 42b, 53b) jeweils elastisch in Richtung auf die Hauptwellenzahnräder (31, 32, 33, 34) zu vorgespannt sind und vor dem axialen Eingreifen in das jeweilige Hauptwellenzahnrad (31, 32, 33, 34) formschlüssig an einem Anschlag (46, 58) anliegen.

10. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Zahnkupplungsmuffen (103) ein Sperrglied (108) aufweist, durch das das Eingreifen der Zahnkupplungsmuffe (103) in das zugehörige Hauptwellenzahnrad bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl von dem Hauptwellenzahnrad und der Hauptwelle sperrbar ist.

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