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Ziehkeilgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
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Zusatz zu P 32 11 108.8 Durch das Hauptpatent (P 32 11 108.8> ist
ein Ziehkeilgetriebe unter Schutz gestellt, bei dem eine der zwei Getriebewellen
als Schaltwelle mit radialen Ausnehmungen ausgebildet ist, in denen längs bewegliche
Ziehkeile zum Schalten der Vcwärtsgänge angeordnet sind, zwischen den Schaltzahnrädern
verschiebbare Synchronisierringe sitzen und das Ende der Schaltwelle mit dem Rückwärtsgang-Abtriebsrad
formschlüssig verbunden ist, wobei letzteres von der Scha'tscarLge in einer von
der Schaltgasse der Vorwärtsgänge getrennten Schaltgasse über ein Schaltrad mit
der Antriebswelle verbunden werden kann.
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Vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, das Ziehkeilgetriebe
gemäss Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, dass zur schnelleren Erzeugung des
Gleichlaufs beim Abwärtsschalten Synchronisierringe mit einer grösseren Reibfläche
zur Verfügung stehen, ohne dass die Zahnräder über ihre für Festigkeit und Lebensdauer
bemessene Breite hinaus verbreitert werden und damit die Gesamtgetriebelänge vergrössert
werden muss.
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Ferner soll die Abstützung des beim Schalten nach der Synchronisierphase
einspringenden Ziehkeils nicht mehr über seine Schrägfläche auf der Konusfläche
des vor ihm geschalteten Zahnrades erfolgen.
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Erfindungsgemäss wird der Gleichlauf beim Abwärtsschalten durch einseitig
wirkende, zwischen den Schalträdern angeordnete, sich auf der dem Synchronisierkonus
gegenüberliegenden Seite auf einer ebenen Fläche abstützende Synchronisierringe
vorgenommen und der Gleichlauf beim Aufwärtsschalten durch eine auf die Getriebeantriebswelle
wirkende Bremse erzeugt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt die Betätigung der Synchronisierbremse
zum Aufwärtsschalten durch eine im Achszentrum der Getriebeantriebswelle verschiebbar
angeordnete, mit der Schaltstange des Getriebes über eine Schaltgabel verbundene
Einrückstange, welche mit im Abstand der Schalträder angebrachten Verdickungen ausgerüstet
ist, über welche eine, die binrückstange umfassende, an ihrem Innendurchmesser mit
radial nachgiebigen elastischen Kuppelgliedern versehene Muffe den in Umfangsrichtung
feststehenden Teil der Synchronisierbremse vor dem Schaltvorgang mit dem mit der
Antriebswelle verbundenen Teil der Synchronisierbremse in Reibschluss bringt.
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Mit den Massnahmen der Erfindung werden nicht nur die in der Aufgabenstellung
genannten Verbesserungen erzielt, sondern darüberhinaus auch zusätlcher Aufwand
eingespart. Für die Gleichlauferzeugung beim Aufwärtsschalten wird nur ein Reibungsglied
verwendet, welches beim Rückwärtsschalten auch für den Stillstand der zu schaltenden
Ru..ckwärtsgang-Räder sorgt.
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Die Benutzung nur eines Bremsgliedes für alle Schaltstufen ist deshalb
möglich, weil beim Aufwartsschalten in jeder Schaltstufe praktisch das gleiche Schwungmoment
abgebremst werden muss.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Als Beispiel ist das in Fahrzeuglängsachse am Achsantrieb angeordnete fünfgängige
Schaltgetriebe eines leichten Personenkraftwagens gewählt. Fig. 1 zeigt einen in
Fig. 3 mit E-F gekennzeichneten Längsschnitt, Fig. 2 einen in Fig. 1 mit A-B gekennzeichneten
Querschnitt durch das Getriebe mit Darstellung der Rückwärtsgangräder und der Schaltwelle,
Fig. 3 einen in Fig. 1 mit C-D gekennzeichneten Querschnitt, auf dem die Schaltgabeln
der Einrückstange zur Betätigung der Synchronisierbremse
sowie
die des Rückwärtsganges veranschaulicht sind. Schliesslich ist in Fig. 4 der in
Fig. 2 mit G-H gekennzeichnete Teillängsschnitt durch das Rückwärtsgang-Schaltrad
wiedergegeben. Fig. 5 gibt das S ialtschema des dargestellten Schaltgetriebes wieder.
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In den Abbildungen ist mit 1 der zur Unterbringung der Zahn räder
mit den beiden Getriebewellen des Stufengetriebes dienende Gehäusefortsatz des Achsantriebes
bezeichnet, an den die Getriebeplatte 2 mit den Endlagerungen der Getriebewellen
zusammen mit dem Abschlussdeckel 3 zur Annahme der Schaltstange und der beiden Schaltgabeln
fur die Aufwärtsschaltsynchronisierung sowie die Rückwärtsgangschaltung angeschraubt
sind.
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Der Antrieb des Getriebes erfolgt von der Motorkupplung aus über die
Antriebswelle 4, welche den mittels Nadellager 5 gelagerten, mit der die Antriebsverzahnungen
tragenden Antriebsglocke 7 verschweissten Antriebsflansch 6 antreibt.
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In der Getriebeplatte ist die Antricbsglocke 7 über ihren zylindrischen
Fortsatz 77 auf dem Nadellager 8 gelagert. Zur Axialführung und zur Aufnahme der
Betätigungskräfte der Aufwärtsschaltsynchronisierungsbremse sind axial beidseitig
des Lagers 8 Axiallager 9 und 10 angeordnet. Die Antriebsglocke 7 ist mit den Verzahnungen
7 bis 75 für die Vorwärtsgänge und 7u für den Rückwärtsgang ausgerüstet. Die Verzahnungen
71 bis kämmen mit den Verzahnungen der auf der mit der Achsantriebs-Kegelradverzahnung
117 versehenen Schaltwelle 11 gelagerten Schalträder 111 bis 115 des ersten bis
fünften Vorwärtsganges.
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Die Schaltwelle 11 weist sechs radiale Nuten 118 auf, in denen die
Ziehkeile 12 in Umfangsrichtung fest, axial verschiebbar untergebracht sind. Sie
ist im Gehäusefortsatz 1 durch Kugellager 13 und in der Gehäuseplatte 2 über den
zylindrischen
Fortsatz 119 des die Schaltwelle umschliessenden,
mit dieser durch radiale, in die Nuten 118 eingreifende Fortsätze in Umfangsrichtung
formschlüssig verbundenen R0ckwärtsgang-Abtriebs~ rades 116 auf dem Rollenlager
14 gelagert. Der das Rad 116 haltende Sprengring 1110 mit Anlaufscheibe 1118 stellt
zusammen mit dem das Lager 13 fixierenden Sprengring 1116 mit Anlaufring 1117 den
axialen Freiraum der umlaufenden Schalträder 111 bis 115 zusammen mit den Synchronisierringen
23 her.
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Von der Stelle ab, wo das Rückwartsgang-Abtriebsrad 116 sitzt, ist
die Schaltwelle 11 hohl gebohrt. Die von hier ab stehengebliebenen Rohrsegmente
dienen zur Führung des zweiteiligen Betätigungskolbens 151/152. Letzterer besitzt
eine Nut 153, in der die Köpfe 121 der Ziehkeile 12 sitzen. Diese weisen beidseitig
Vorsprünge 122 auf, welche sich an einer Blechhülse 16 abstützen, die über den vorderen
zylindrischen Teil des Kolbens geschoben ist. Radiale Fortsätze 154 der beiden Kolbenhälften
fassen durch die Nuten 118 der Schaltwelle hindurch und tragen die Schaltgabel 17,
welche die Verbindung zwischen der Schaltung der Schalträder und der Einrückstange
18 zur Betätigung der Bremssynchronisierung beim Aufwärtsschalten herstellt.
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Der Kolben 151/152 ist über Kugelreihen 19 mit dem Kugelkopf 201 der
als Rohr ausgebildeten Schaltstange 20, die im Getriebedeckel 3 im Gleitlager 31
geführt ist, verbunden. Zur Rückwärtsgangschaltung weist die Schaltstange 20 eine
radiale Nase 202 auf; die in der Endstellung der Schaltstange durch Verdrehen in
die Raste 211 der Schaltgabel 21 eingreift. In dieser Stellung kann das Rückwärtsgangschaltrad
22 über seinen zylindrischen Fortsatz 221 zwischen die Räder 76 und 116 zur Schaltung
des Rückwärtsganges geschoben werden.
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In der dargestellten Endstellung des Kolbens 151/152 sind die Ziehkeile
mit ihren Schaltköpfen 123 in die Schaltnuten 1115 eingerastet und haben die fünfte
Gangübersetzung geschaltet.
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Durch Einfahren in die Nuten 1114, 1113> 1112> 1111 kann der
vierte, dritte, zweite und erste Gang geschaltet werden. Beim Herunterschalten werden
die zwischen den Zahnrädern sitzenden, einseitig mit einem Konus fortsatz ausgerüsteten
Synchronisl;rringe 23 dadurch axial gegen die Konuslauffläche des Schaltrades der
nächsttieferen Schaltstufe gedrückt, dass die Schaltköpfe 123 der Ziehkeile über
eine Stufer-z'.XSgfläclle vermittels des Radialdruckes der Wellblattfedern 24 gegen
die in die Nuten eingreifenden radialen Fortsätze 231 der Synchronisierringe drücken
und deren Innenkegelflächen 232 gegen die Aussenkegelflächen der Schalträder pressen.
Dadurch wird Gleichlauf zwischen Schaltwelle und zu schaltendem Zahnrad hergestellt.
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Beim Weiterziehen der Schaltstange springt der Schaltkopf 123 in die
Nut des nächsttieferen Ganges, :n diesem Fall in die Nut 1114 des vierten Ganges,
ein. Dabei rutscht die Schrägfläche 124 des Schaltkopfes über den Fortsatz 231 des
Synchronislerringes derart hinweg, dass die dabei entstehende Axialkomponente über
die glatte, der Konusfläche gegenüberliegende Stirnfläche gleitend abgestützt wird,
ohne dass hierbei ein nennenswertes Drehmoment entsteht. Um den Synchronisierringen
die freie axiale Beweglichkeit zurBetätigung zu geben, sind zwischen den Schalträdern
Abstandsringe 25 angeordnet.
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Beim Aufwärtsschalten kommt die zur Erzeugung des Gleichlaufs auf
dem zylindrischen Fortsatz 77 der Antriebsglocke befestigte Synchronisierbremse
zur Wirkung. Sie besteht aus dem mit einer Aussenkonusfläche ausgerüsteten Bremsring
36, welcher von dem auf drei an der Gehäuseplatte 2 sitzenden Bolzen 34 axial beweglich
angeordneten,
mit einer Innenkonusfläche ausgerüsteten Bremsglocke umfasst ist. Die durch Federn
35 in ihrer Ausgangsstellung gehaltene Bremsglocke.wird bei der Aufwärtsschaltung
nach dem Ausrasten der Schaltköpfe 123 aus den Schaltnuten der betreffenden niedrigeren
Schaltstufe durch ü@@@ Weiterbewegen des Schaltkolbens 151/152 die Schaltgabel 17,
damit die Einrückstange 18 mit ihren Verdickungen 181 bis 185 in Längsrichtung verschoben.
Die Verdickungen sind derart angeordnet, dass bei diesem Vorgang die Muffe 32 über
die durch eine Ringfeder 322 gespannten Spreizkugeln 321 in Längsrichtung mitgenommen
und mit dem Bremsring in Reibschluss kommt. Dadurch wird der durch die Schaltkupplung
vom Motor getrennte Antriebsstrang des Schaltgetriebes mit den Schalträdern abgebremst.
Beim Weiterführen der Schaltstange werden bei gleichzeitigem Lösen der Synchronisierbremse
die Schaltköpfe 123 der Ziehkeile in die Schaltnuten des Schaltrades der betreffenden
höheren Gangstufe eingelegt. Die Verdickung 181 dient zur Betätigung der Synchronisierbremse
beim Einlegen des ersten Vorwärtsganges in der ersten Schaltgasse sowie des Rückwärtsganges
in der zweiten Schaltgasse, die Verdickung 182 zum Schalten des zweiten, die Verdickung
183 des dritten, die Verdickung 184 des vierten und die Verdickung 185 zum Schalten
des fünften Ganges jeweils in der ersten Schaltgasse.
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Die Rückwärtsgang-Schaltung erfolgt aus der Nullstellung des Schalthebels
heraus durch Verdrehen der Schaltstange und Einführung in die zur Schaltgasse der
Vorwärtsgänge parallel liegende Rückwärtsgang-Schaltgasse. Dabei wird der Fortsatz
202 der Schaltstange in den Gabelvorsprung 211 der Schaltgabel 21 geführt. Bei diesem
Vorgang liegen die Schaltköpfe 123 der Ziehkeile 12 in der Eindrehung 1118 des Rückwärtsgangrades.
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Bei der Längsbewegung des Schalthebels in der Rückwärtsgang-Schaltgasse
wird nach vorherigem Betätigen der Synchronisierbremse durch die Verdickung 181
der ninrückstange 18 das Zwischenrad 22 über seinen Fortsatz 221 durch die Schaltgabel
21 zwischen die Räder 76 und 116 geschoben. Dabei liegen die Schaltköpfe 123 der
Ziehkeile 12 auf den nach innen reiche^-den radialen Fortsätzen der Anlaufscheibe
1118.
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