DE3627851C2 - Rückwärtsgang-Schalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur geräuscharmen Schaltung des Rückwärtsganges von Zahnräderwechselgetrieben, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Rückwärtsgang-Schalteinrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 32 31 023 bekannt. Bei dieser Schalteinrichtung ist das Zwischenrad drehbar auf einer im Gehäuse feststehend gehaltenen Zwischenwelle gelagert. Das ebenfalls auf dieser Zwischenwelle drehbar gelagerte Schaltrad wird zum Einrücken des Rückwärtsganges axial verschoben, wobei es zunächst mit einem auf der Abtriebswelle drehfest verbundenen Zahnrad in synchronisierenden Eingriff kommt und anschließend über eine aus Innen- und Außenklauen bestehende Kupplungsvorrichtung mit dem Zwischenrad verbunden wird. Bei dieser Anordnung wird jedoch nur eine begrenzte Synchronisierung vorgenommen, da hier nue das lastfrei sich drehende Schaltrad mit der auf der Abtriebswelle gehaltenen Verzahnung synchronisiert wird, die jedoch beim Einschalten des Rückwärtsganges ohnehin stillstehen sollte. Eine Synchronisierung des Schaltrades mit der Antriebswelle bzw. dem von dieser ständig angetriebenen Zwischenrad findet jedoch offensichtlich nicht statt. Gerade die Antriebswelle kann jedoch während des Einschaltvorganges, auch nach Ausrücken der üblicherweise zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe angeordneten Trennkupplung noch eine gewisse Restdrehung aufweisen, die dann beim Einrücken des Rückwärtsganges zu Geräuschen führt.

Ferner ist aus der DE-20 18 399 A1 eine Synchronisationseinrichtung für die Schaltung des Rückwärtsganges bekannt. Bei dieser Einrichtung wird das Schaltrad zuerst in die Verzahnung einer Vorgelegewelle eingespurt und anschließend über konische Flächen am Schaltrad und am Gegenkonus synchronisiert. Eine Synchronisierung vor dem Eingriff des Schaltrades findet jedoch nicht statt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Rückwärtsgang- Schalteinrichtung vorzuschlagen, die eine geräuscharme und damit komfortable Schaltung des Rückwärtsganges eines Zahnräderwechselgetriebes, insbesondere bei Personenkraftfahrzeugen, ermöglicht. Dabei soll der Aufbau der Schalteinrichtung möglichst einfach sowie platz- und raumsparend ausgeführt sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung besteht darin, daß auf relativ engem Raum eine wirkungsvolle Synchronisiervorrichtung für den Rückwärtsgang eines Zahnräderwechselgetriebes untergebracht werden kann, die ein weitgehend geräuscharmes Einschalten des Rückwärtsganges ermöglichst. Durch die Anordnung eines ständig mit einem Gangzahnrad der Antriebswelle kämmenden Zwischenrades, das axial feststehend und drehfest auf der Rücklaufwelle gehalten ist, sowie eines drehfest, aber axial verschiebbar auf der Rücklaufwelle gehaltenen Schaltrades wird zum einen die Möglichkeit geschaffen, das Zwischenrad mit einer geräuscharmen Schrägverzahnung und das erst im Verlaufe des Schaltvorganges mit einer Verzahnung an der Abtriebswelle in Eingriff bringbare Schaltrad mit einer diesen Schaltvorgang begünstigenden Geradverzahnung auszuführen. Dabei wird durch die Synchronisiervorrichtung erreicht, daß das Durchschalten des Rückwärtsganges erst nach weitgehender Abbremsung der Rücklaufwelle und damit auch der Antriebswelle vorgenommen wird. Dabei wird die mit einem Außenkonus der Synchronisiervorrichtung zusammenwirkende gehäusefeste Gegenkonusfläche an einer Lagerhülse angebracht, die gegenüber dem Getriebegehäuse durch einen Sicherungsbolzen und gegebenenfalls durch zusätzliche Verdrehsicherungen gesichert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Rück­ wärtsgangschalteinrichtung und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß den Schnittlinien II-II nach Fig. 1.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Getriebegehäuse zur Aufnahme eines mehr­ gängigen Zahnräderwechselgetriebes eines Personenkraftfahrzeugs bezeich­ net, das mit einem Kupplungsgehäuse 2 verbunden ist. 4 stellt eine Antriebs­ welle des Zahnräderwechselgetriebes dar mit einem Gangzahnrad 6, das in ständigem Eingriff mit einem axial feststehend und drehfest auf einer Rücklaufwelle 5 gehaltenen Zwischenrad 7 steht. Die Rücklaufwelle 5 ist mit Hilfe von Lagern 9 und 12 drehbar in den Gehäusen 1 und 2 gehalten, wobei das in der Zeichnung am rechten Ende der Rücklaufwelle 5 angeordnete Nadellager 9 zusammen mit einem Axiallager 10 von einer Lagerhülse 11 umgeben in dem Kupplungsgehäuse 2 angeordnet ist, während das von einer Lagerhülse 13 umgebene, am linken Ende der Rücklaufwelle 5 angeordnete Nadellager 12 in einem Lageraufnahmedom 38 des Getriebegehäuses 1 gehalten ist.

Auf einer Steckverzahnung 29 der Rücklaufwelle 5 ist ein von einer hier nicht weiter gezeigten Schaltgabel betätigbares Schaltrad 8 drehfest aber axial verschiebbar gehalten, dessen mit einer dachförmigen Anschrägung versehene Außenverzahnung 28 mit einer Verzahnung 40 eines drehfest mit der Abtriebswelle 41 verbundenen Elementes, beispielsweise einer einem Vorwärtsgangpaar zugeordneten Schiebemuffe, in Eingriff bringbar ist.

Mit 3 ist insgesamt eine beim Einschalten des Rückwärtsganges zur Wirkung kommende Synchronisiervorrichtung bezeichnet, die einen Bremsring 16 mit einem Außenkonus 17 aufweist. Dieser Bremsring steht über gleichmäßig über den Umfang verteilte, parallel zur Rücklaufwelle 5 angeordnete Füh­ rungsbolzen 18 mit einem Stützring 25 in Verbindung, wobei die Führungs­ bolzen 18 durch axiale Bohrungen 26 des Schaltrades 8 greifen und an ihren Enden 22 bzw. 24 in Durchgangsbohrungen eines Flansches 23 des Bremsringes 16 bzw. des Stützringes 25 beispielsweise durch Vernieten oder dgl. be­ festigt sind. Die aus dem Bremsring 16, den Führungsbolzen 18 und dem Stützring 25 gebildete Einheit ist drehbar gegenüber der Rücklaufwelle 5 gehalten. Die Führungsbolzen 18 weisen jeweils zwei durch einen konischen Übergang 20 miteinander verbundene Durchmesserbereiche 19 und 21 auf, wobei der Durchmesser im Bereich 21 wesentlich kleiner als der Durchmesser im Bereich 19 ausgeführt ist und letzterer eine Spielpassung mit der zu­ geordneten Längsbohrung 26 des Schaltrades 8 bildet. An der dem Bremsring 16 zugewandten Seite weist jede Durchgangsbohrung 26 eine konische Anschrä­ gung 27 auf, die während der Synchronisierung mit dem konischen Übergang 20 des zugeordneten Führungsbolzens 18 zwecks Übertragung einer Axialkraft auf den Bremsring 16 zusammenwirkt.

Der Außenkonus 17 des Bremsringes 16 arbeitet mit einer Konusfläche 15 zusammen, die an der Lagerhülse 13 ausgebildet ist. Diese Lagerhülse 13 weist so mit neben dem Lagerring 14 zur Aufnahme des Nadellagers 12 auch noch die gehäusefeste Gegenkonusfläche 15 auf, an der der Bremsring 16 mit seinem Außenkonus 17 zwecks Abbremsung der Rücklaufwelle 5 zur Anlage kommt.

Die Festlegung der Lagerhülse 13 an dem Getriebegehäuse 1 erfolgt in der Weise, daß die in eine zylindrische Bohrung 34 des Gageraufnahmedomes 38 mit Übergangssitz eingesetzte Lagerhülse 13 mittels eines Sicherungsbolzens 30 befestigt wird. Dabei greift dieser Sicherungsbolzen 30, der an seinem der Lagerhülse 13 zugewandten Ende einen flachen Haltekopf 31 aufweist, durch eine Längsbohrung 35 des Lageraufnahmedomes 38 und ist an seinem in der Zeichnung linken Ende mittels einer auf ein Gewinde 32 unter Zwischenlage einer Sicherungsscheibe 36 aufgezogenen Mutter 33 befestigt. Zur Kontrolle der korrekten Lage der Nadelbüchse 13, die im Übergangsbereich zwischen dem Lagering 14 und der Konusfläche 15 als Anschlagnasen gegen eine Ver­ drehung wirkende Ausdrückungen 37 aufweist, die bei einer Drehung an einem ausgeschnittenen Bereich 39 des Lagerauges 38 zur Anlage kommen (Fig. 2), ist an dem Sicherungsbolzen 30 im Bereich seines Kopfes 31 ein radial gerich­ teter Vorsprung 42 vorgesehen, der in eine entsprechende Ausnehmung 43 der Stirnfläche der Lagerhülse 13 eingreift. Diesem Vorsprung 42 entspricht eine am zugänglichen Ende des Sicherungsbolzens 30 angebrachte Kerbe 44, die durch ihre Lage die richtige Position der Lagerhülse 13 im Gehäuseauge 38 anzeigt.

Mit der in der Zeichnung gezeigten Ausführung kann der Rückwärtsgang des Getriebes geräuscharm, das heißt also ohne Komforteinbußen eingerückt werden. Die Geräuscharmut des Getriebes wird unter anderem dadurch erreicht, daß das ständig mit dem Gangzahnrad 6 der Antriebswelle 5 kämmende Zwischen­ rad 7 eine das Zahneingriffsgeräusch reduzierende Schrägverzahnung aufweist. Dem gegenüber weist das nicht ständig im Zahneingriff befindliche Schaltrad 8 eine Geradverzahnung 28 auf, die erst nach Wirksam werden der Synchronisier­ vorrichtung 3 mit der mit der Abtriebswelle 41 verbundenen Verzahnung 40 der Schiebemuffe durch Axialverschiebung auf der Steckverzahnung 29 der Rücklaufwelle 5 in Eingriff gebracht wird. Zum Einschalten des Rückwärts­ ganges wird also das Schaltrad 8 durch eine hier nicht gezeigte Schaltgabel axial auf der Rücklaufwelle 5 verschoben. Bei Beginn dieser Axialverschiebung steht die aus dem Bremsring 16, den Führungsbolzen 18 und dem Stützring 25 gebildete, auf der Rücklaufwelle 5 verdrehbar gehaltene Baueinheit in einer Lage, in der jeweils der kleinere Durchmesserabschnitt 21 des Führungsbolzens 18 an der Innenkontur der Durchgangsbohrung 26 des Schaltrades 8 einseitig anliegt.

Gegebenenfalls kann diese Anlage des kleineren Durchmesserbereichs des Füh­ rungsbolzens 18 an der Durchgangsbohrung 26 des Schaltrades 8 noch durch eine hier nicht dargestellte Feder unterstützt werden, die mit einem Ende an der aus dem Bremsring 16, den Führungsbolzen 18 und dem Stützring 25 bestehenden Baueinheit und mit ihrem anderen Ende an dem Zwischenrad 7 befestigt ist. Diese vorzugsweise als Formfeder ausgebildete Feder bewirkt dann eine Verdrehung der aus dem Bremsring 16, den Führungsbolzen 18 und dem Stützring 25 gebildeten Baueinheit gegenüber dem Schaltrad 8 um die Achse der Rücklaufwelle 5, allerdings entgegen deren Drehrichtung und sorgt so für eine definierte, einseitige Anlage des Durchmesserbereiches 21 des Führungsbolzens 18 an der Innenkontur der Durchgangsbohrung 26.

In dieser Ausgangsstellung für die Synchronisierung stoßen nun bei einer Axial­ verschiebung des Schaltrades 8 auf der Steckverzahnung 29 der Rücklaufwelle 5 die konischen Anschrägungen 27 der Durchgangsbohrungen 26 gegen die koni­ schen Übergänge 20 der Führungsbolzen 18, wodurch über die Führungsbolzen 18 eine axiale Verschiebekraft auf den Bremsung 16 übertragen wird. Durch diese axiale Verschiebekraft wird der Außenkonus 17 des Bremsringes 16 gegen die gehäusefeste Gegenkonusfläche 15 der Lagerhülse 13 gedrückt und so über die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Schaltrad, den Führungsbolzen und dem Bremsring eine Abbremsung der Rücklaufwelle 5 und damit auch der Antriebswelle 4 erreicht, die ja über die Gangradverzahnung 6 und das Zwischenrad 7 in ständiger Drehverbindung mit der Rücklaufwelle 5 steht. Eine möglicherweise auch nach Ausrücken der Trennkupplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe vorhandene Restdrehung der Antriebswelle 4 wird auf diese Weise abgebremst. Nach Erreichen des Stillstands oder wenigstens näherungsweisen Stillstands der Rücklaufwelle 5 kann das Schalt­ rad 8 axial weiter verschoben werden, wobei dann der größere Durchmesser 19 der Führungsbolzen 18 in die Längsbohrung 26 des Schaltrades 8 einge­ fädelt wird. Dabei greift die dachförmige Anschrägung der Schaltradver­ zahnung 28 in eine entsprechend ausgebildete Anschrägung der Verzahnung 40 der mit der Abtriebswelle 41 verbundenen Schiebemuffe, ein, so daß letztendlich die Antriebswelle 4 mit der Abtriebswelle 41 über die die Drehrichtungsumkehr bewirkenden Zahnräder der Umkehrwelle 5 miteinander im Eingriff stehen.

Das bei der Abbremsung der Umkehrwelle auf die Lagerhülse 13 ausgeübte Bremsmoment wird weitgehend durch die mit Hilfe des Sicherungsbolzens 30 vorgenommene Festlegung der Lagerhülse an dem Lageraufnahmedom 38 des Getriebegehäuses 1 aufgenommen. Gegebenenfalls verhindern die an der Lagerhülse 13 im Übergangsbereich zwischen dem Lagerring 14 und der Gegen­ konusfläche 15 angebrachten Ausdrückungen 37 eine Verdrehung der Lagerhülse gegenüber dem Gehäuseauge 38, indem diese Ausdrückungen als Anschlagnasen an der Begrenzung des Ausschnitts 39 des Gehäuseauges 38 zur Anlage kommen.

Claims (8)

1. Einrichtung zur geräuscharmen Schaltung des Rückwärtsganges von Zahnräderwechselgetrieben, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, mit einer parallel zu einer Antriebs- und einer Abtriebswelle in einem Gehäuse gelagerten Umkehrradanordnung, die aus einem mit einem auf der Antriebswelle gehaltenen Gangzahnrad in ständigem Eingriff stehenden Zwischenrad sowie einem gegenüber diesem axial verschiebbar und drehfest verbindbar gehaltenen und mit einer mit der Abtriebswelle verbundenen Verzahnung in Eingriff bringbaren Schaltrad besteht, bei der eine im Gehäuse (1) drehbar gelagerte Rücklaufwelle (5) vorgesehen ist, auf der das Zwischenrad (7) axial und in Umfangsrichtung fest und das Schaltrad (8) in Umfangsrichtung fest, aber axial verschiebbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor dem Eingriff des Schaltrades in die Verzahnung (40) der Abtriebswelle (41) zur Abbremsung des Schaltrades an dem Gehäuse eingreifende Synchronisiervorrichtung (3) vorgesehen ist, daß die Synchronisiervorrichtung (3) einen gegenüber der Rücklaufwelle (5) verdrehbar gehaltenen Bremsring (16) mit einer an einer gehäusefesten Gegenkonusfläche (15) zur Bremsanlage bringbaren Konusfläche (17) aufweist, der von dem Schaltrad (8) axial beaufschlagbar ist, und daß die mit der Konusfläche (17) des Bremsringes (18) zusammenwirkende Gegenkonusfläche (15) an einer ein Lager (12) der Rücklaufwelle (5) aufnehmenden, in einem Lageraufnahmedom (38) des Gehäuses (1) gehaltenen Lagerhülse (13) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrad (7) eine Schrägverzahnung und das Schaltrad (8) eine Geradverzahnung aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsring (16) mit durch axiale Bohrungen (26) des Schaltrades (8) greifenden Führungsbolzen (18) verbunden ist, die jeweils zwei durch einen konischen Übergang (20) verbundene Durchmesserbereiche (19, 21) aufweisen und daß die Bohrungen (26) des Schaltrades an den dem Bremsring (16) zugewandten Enden mit den konischen Übergängen (20) der Führungsbolzen (18) zur Axialkraftübertragung zusammenwirkende konische Anschrägungen (27) aufweisen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur relativen Verdrehung der aus den Führungsbolzen (18) und dem Bremsring (16) bestehenden Einheit gegenüber dem Schaltrad (8) entgegen der Drehrichtung der Rücklaufwelle (5) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einer die Führungsbolzen (18) gegenüber dem Schaltrad (8) verdrehenden Formfeder bestehen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (13) mittels eines Sicherungsbolzens (30) am Gehäuse (1) befestigt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenmantel der Lagerhülse (13) als Verdrehsicherung wirkende Anschlagnasen (37) vorgesehen sind, die sich in einem Ausschnitt (39) des Lageraufnahmedoms (38) abstützen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagnasen durch an einem Übergangsabschnitt zwischen einem Lagerring (14) und der Gegenkonusfläche (15) der Lagerhülse (13) angebrachte Ausdrückungen (37) gebildet sind.