DE3729818A1 - Handschaltgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Handschaltgetriebe mit einem Rückwärtsgang und insbesondere auf ein Handschalt­ getriebe mit einem Rückwärtsgang, wobei das Schalten mit Hilfe einer Synchronisiervorrichtung bewirkt wird.

Wie bekannt ist, wird das Schalten von Gängen in einem Hand­ schaltgetriebe bewirkt, indem in ausgewählter Weise einer der Kraftübertragungswege in treibenden Eingriff gebracht wird. Handschaltgetriebe werden in mehrere Arten unterteilt, wie das Wahl-Schiebegetriebe, das Getriebe mit permanentem Eingriff, das Synchronisiergetriebe u.dgl., und zwar nach der Art, wie einer der Kraftübertragungswege in den trei­ benden Eingriff gebracht wird. Für ein Kraftfahrzeug wird im allgemeinen das Synchronisiergetriebe angewendet, so daß ein Schalten ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann, während sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Wenn das Getriebe so ausgelegt ist, daß die Gänge beispielsweise leicht in einen Rückwärtsgang geschaltet werden können, so besteht jedoch eine Gefahr, daß der Rückwärtsgang fälschlicherweise gewählt wird, wenn die beabsichtigte Gangwahl der vierte vom fünften Gang war, wobei die Bewe­ gungsrichtung des Schalthebels vom fünften Gang geradlinig mit derjenigen für die Wahl des Rückwärtsganges verläuft, wie in der beigefügten Fig. 5 gezeigt ist. Demzufolge wurde ein Schiebegetriebemechanismus od. dgl. für den Rückwärts­ gang verwendet, so daß die Gänge nicht zu leicht in den Rückwärtsgang geschaltet werden können.

Andererseits besteht bei dem herkömmlichen Handschaltge­ triebe, bei dem der Wahl-Schiebegetriebemechanismus für den Rückwärtsgang zur Anwendung kommt, ein Problem inso­ fern, als bei einem schnellen Schalten in den Rückwärts­ gang von einem Vorwärtsgang dieses Schalten in den Rück­ wärtsgang nicht glatt sowie ruckfrei verläuft und auf Grund der Drehung des Zwischenzahnrades und der Welle, die noch für eine gewisse Zeitdauer unter der Beharrungskraft weiter­ drehen, von einem Geräusch begleitet wird. Deshalb wurde vorgeschlagen, das Synchronisiergetriebe auch für den Rück­ wärtsgang zu benutzen, wie beispielsweise die ungeprüfte JP-Patent-Veröffentlichung Nr. 60 (1985)-44 640 zeigt.

Im Hinblick auf die obigen Feststellungen ist es die Auf­ gabe der Erfindung, ein Handschaltgetriebe zu schaffen, bei dem das Schalten in den Rückwärtsgang ohne Schwierig­ keiten und ohne die Gefahr, daß der Rückwärtsgang fälsch­ licherweise während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs geschaltet werden kann, durchzuführen ist.

Erfindungsgemäß ist der Kraftübertragungsweg für den Rück­ wärtsgang ebenfalls mit einer Synchronisiervorrichtung versehen. Diese Rückwärtsgang-Synchronisiervorrichtung hat eine Synchronisierkapazität oder -leistung, die für eine vorgegebene Betätigungskraft kleiner ist als diejenige der Vorwärtsgang-Synchronisiervorrichtungen. Die "Synchroni­ sierleistung" entspricht der Schaltmöglichkeit oder -leich­ tigkeit, wobei, da die Synchronisierleistung klein wird, eine größere Betätigungskraft für das Gangschalten erfor­ derlich ist.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Handschaltge­ triebes in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Rückwärtsgang-Synchronisier­ vorrichtung, die in dem Getriebe von Fig. 1 zur An­ wendung gelangt;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Teils der Rückwärtsgang-Synchronisiervorrichtung;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Synchronisierkonus für den Rückwärtsgang;

Fig. 5 ein Beispiel für ein Gangschaltschema.

Gemäß Fig. 1 liegt eine Kupplung 2 einem Motorschwungrad 1 gegenüber, um die Übertragung der Antriebskraft auf ein Getriebe 10 zu regeln. Die Kupplung 2 umfaßt eine Druck­ platte 3, die für eine axiale Verschiebebewegung auf einer am (nicht gezeigten) Getriebegehäuse festen Buchse 6 gehal­ ten ist, und eine Kupplungsscheibe 4, die zwischen dem Schwungrad 1 und der Druckplatte 3 angeordnet ist sowie eine Fläche 4 a aufweist, die durch die Druckplatte 3 gegen das Schwungrad 1 gepreßt werden kann. Die Kupplungsscheibe 4 ist mit einer Antriebswelle 11 des Schaltgetriebes 10 verbunden, wobei ein Dämpfungselement 5 an der Kupplungs­ scheibe 4 befestigt ist, um bei einem Einrücken der Kupp­ lung einen Stoß zu dämpfen. Die Druckplatte 3 wird durch die Kraft einer (nicht gezeigten) Feder od. dgl. zur Kupp­ lungsscheibe 4 hin belastet, so daß die Antriebskraft der Maschine normalerweise auf die Antriebswelle 11 übertragen wird. Bei einem Niederdrücken des Kupplungspedals wird die Kupplungsscheibe 4 unter Überwindung des Drucks der Druck­ platte 3 vom Schwungrad 1 wegbewegt und die Kupplung ausgerückt.

Die Antriebswelle 11 wird von einem Kugellager 12 drehbar gelagert und ist mit einer Abtriebswelle 16 ausgefluchtet, wobei das rückwärtige Ende der Antriebswelle 11 mit dem vorwärtigen Ende der Abtriebswelle 16 durch ein Rollenla­ ger 13 verbunden ist, so daß die Möglichkeit für eine Rela­ tivdrehung der Wellen zueinander besteht. Eine Vorgelege­ welle 14 wird durch ein Paar von Lagern 17 und 18 parallel zu den Wellen 11 und 16 unter diesen gelagert. Auf der An­ triebswelle 11 ist ein Eingangsritzel oder -zahnrad 21 be­ festigt, das mit einem auf der Vorgelegewelle 19 festen Vorgelegezahnrad 22 kämmt. Auf der Vorgelegewelle 19 sind in der Reihenfolge von der Front- zur Rückseite hin ein Antriebsritzel 24 für den 3. Gang, ein Antriebsritzel 26 für den 2. Gang, ein Antriebsritzel 28 für den 1. Gang, ein Rückwärtsgang-Antriebsritzel 30 und ein Antriebsritzel 32 für den 5. Gang befestigt. Diese Ritzel 24, 26, 28, 30 und 32 kämmen jeweils mit einem Abtriebsrad 23 für den 3. Gang, einem Abtriebsrad 25 für den 2. Gang, einem Ab­ triebsrad 27 für den 1. Gang, einem Rückwärtsgang-Abtriebs­ rad 29 und einem Abtriebsrad 31 für den 5. Gang, wobei die­ se Abtriebsräder für eine Drehung auf der Abtriebswelle 16 gehalten sind, obwohl das Rückwärtsgang-Antriebsritzel 30 über ein Zwischenrad 30 a mit dem Rückwärtsgang-Abtriebs­ rad 29 in Eingriff ist. Synchronkegel und Radkeilnuten 21 a, 23 a, 25 a, 27 a, 29 a und 31 a sind am Eingangsritzel 21, dem 3. Gang-Abtriebsrad 23, dem 2. Gang-Abtriebsrad 25, dem 1. Gang-Abtriebsrad 27, dem Rückwärtsgang-Abtriebsrad 29 und dem 5.Gang-Abtriebsrad 31 jeweils vorgesehen. Die Kegel- und Radkeilnuten bilden zusammen mit an der Abtriebs­ welle 16 festen Kupplungsnaben 42, 47 sowie 52 und mit an den Kupplungsnaben gleit-beweglich gehaltenen Kupplungsmuf­ fen 41, 46 sowie 51 eine erste bis dritte Synchronisier­ vorrichtung 40, 45 sowie 50.

In diesem Schaltgetriebe wird die Betätigung des Schalthe­ bels durch den Fahrer mit Hilfe einer Schaltgabel od.dgl. auf die Kupplungsmuffen 41, 46 und 51 übertragen. Wenn die Kupplungsmuffe 41 der ersten Synchronisiervorrichtung 40 vorwärts (in Fig. 1 nach links) auf der Kupplungsnabe 42 bewegt wird, so wird die Kupplungsmuffe 41 mit den Keil­ nuten 21 a auf der Seite des Eingangsritzels 21 in Eingriff gebracht, so daß die Antriebswelle 11 unmittelbar mit der Abtriebswelle 16 verbunden wird und die Übersetzung in den 4. Gang geschaltet wird. Wird dagegen die Kupplungsmuffe 41 nach rechts bewegt, so daß sie mit den Radkeilnuten 23 a auf der Seite des Abtriebsrades 23 für den 3. Gang zum Ein­ griff kommt, dann wird durch den Eingriff des Vorgelege­ zahnrades 22 mit dem Eingangsritzel 21 die Drehung der Vor­ gelegewelle 19 auf das Antriebsritzel 24 für den 3. Gang und das Abtriebsrad 23 für den 3. Gang übertragen, womit die Übersetzung im 3. Gang erhalten wird. Durch eine axia­ le Verschiebung der Kupplungsmuffe 46 der zweiten Synchro­ nisiervorrichtung 45 werden in gleichartiger Weise Schal­ tungen in den 2. und 1. Gang bewirkt.

Durch ein axiales Verschieben der Kupplungsmuffe 51 der dritten Synchronisiervorrichtung 50 an der Kupplungsnabe 52 werden die Übersetzungen in den Rückwärtsgang und 5. Gang geschaltet. Wenn die Kupplungsmuffe 51 nach links zum Eingriff mit den Radkeilnuten 29 a am Rückwärtsgang-Abtriebs­ rad 29 verschoben wird, dann wird die Drehung der Vorgele­ gewelle 19 über das Rückwärtsgang-Antriebsritzel 30 und das Zwischenrad 30 a auf das Rückwärtsgang-Abtriebsrad 29 übertragen, womit der Rückwärtsgang eingeschaltet ist. Wird dagegen die Kupplungsmuffe 51 nach rechts zum Eingriff mit den Radkeilnuten 31 a am Abtriebsrad für den 5. Gang bewegt, so ist der 5. Gang geschaltet. Aus der obigen Be­ schreibung wird deutlich, daß die erste Synchronisiervor­ richtung 40 zum Schalten in den 4. und 3. Gang, die zweite Synchronisiervorrichtung 45 zum Schalten in den 2. und 1. Gang und die dritte Synchronisiervorrichtung 50 zum Schalten in den Rückwärtsgang und 5. Gang vorgesehen sind.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist die dritte Synchronisier­ vorrichtung 50 zwischen das Rückwärtsgang-Abtriebsrad 29 und das Abtriebsrad 31 für den 5. Gang, die für eine Dre­ hung auf der Abtriebswelle 16 jeweils durch Lager 29 c und 31 c gehalten sind, eingefügt. Eine Kupplungsnabe 52 ist durch eine Keilnutverbindung fest mit der Abtriebswelle 16 verbunden, während die Kupplungsmuffe 51 auf der Kupp­ lungsnabe 52 durch Keilnuten in der axialen Richtung ver­ schiebbar gehalten ist. Die Kupplungsnabe 52 ist mit einer Vielzahl von diametralen Nuten versehen, in denen Synchro­ nisierkeile 55 angeordnet sind, die durch Federn 56 einem auswärts gerichteten Druck ausgesetzt sind. An einem von den Radkeilnuten 29 a aus rechts liegenden Teil des Rück­ wärtsgang-Abtriebsrades 29 ist eine Konusfläche 29 b ausge­ bildet, um die herum ein Kupplungskegel 53 angeordnet ist, wobei zwischen dem Kupplungskegel 53 und der Konusfläche 29 b eine Relativdrehung möglich ist. In gleichartiger Weise ist an einem links von den Keilnuten 31 a gelegenen Teil am Abtriebsrad 31 für den 5. Gang eine Konusfläche 31 b aus­ gestaltet, um die herum ein relativ zu dieser drehbarer Kupplungskegel 54 angeordnet ist. Die Neigung α (Fig. 3) der Konusfläche 29 b ist größer als die Neigung von gleichar­ tigen Konusflächen der anderen Synchronisiervorrichtungen, so daß die Synchronisierleistung der Rückwärtsgang-Synchro­ nisiervorrichtung kleiner ist als diejenige der anderen Synchronisiervorrichtungen, worauf noch eingegangen werden wird.

Mit einer an der Außenumfangsfläche der Kupplungsmuffe 51 ausgebildeten Nut ist eine Schaltgabel S in Eingriff, und wenn die Betätigung des Schalthebels durch den Fahrer auf diese Schaltgabel übertragen wird, so wird die Kupplungs­ muffe 51 in axialer Richtung bewegt. Um in den Rückwärts­ gang zu schalten, wird die Kupplungsmuffe 51 nach links verschoben, wobei mit dieser die Synchronisierkeile 55 nach links bewegt werden, so daß sie gegen die gegenüberlie­ gende Seitenfläche des Kupplungskegels 53 anstoßen, um die­ sen nach links zu drücken. Dadurch wird die innere Konusflä­ che des Kupplungskegels 53 zu einem Auftreffen auf die Ko­ nusfläche 29 b des Rückwärtsgang-Abtriebsrades 29 gebracht, so daß die Abtriebswelle 16 mit dem Rückwärtsgang-Abtriebs­ rad 29 durch die Reibungskraft zwichen den Konusflächen synchronisiert wird. Anschließend wird die Kupplungsmuffe 51 weiter nach links über an der Außenfläche der Synchroni­ sierkeile 55 ausgebildete Vorsprünge 55 a bewegt, so daß die Schiebekeile 51 a der Kupplungsmuffe 51 mit den Radkeilnu­ ten 29 a in Eingriff gebracht werden und die Drehung des Rückwärtsgang-Abtriebsrades 29 auf die Abtriebswelle 16 übertragen wird. Hierbei können die Schiebekeile 51 a der Kupplungsmuffe 51 glatt und ruckfrei mit den Radkeilnuten 59 a in Eingriff gebracht werden, weil das Rückwärtsgang- Abtriebsrad 29 und die Abtriebswelle 16 synchronisiert wor­ den sind.

Die Zeit, die erforderlich ist, um das Rückwärtsgang-Ab­ triebsrad 29 und die Abtriebswelle 16 zu synchronisieren, hängt von der Reibungskraft zwischen der inneren Konusflä­ che des Kupplungskegels 53 und der Konusfläche 29 b des Rückwärtsgang-Abtriebsrades 29 ab. Das bedeutet, daß dann, wenn die Reibungskraft groß ist, eine Synchronisierung des Rückwärtsgang-Abtriebrades 29 und der Abtriebswelle 16 relativ leicht erhalten wird, d.h., die Synchronisierlei­ stung ist groß, und daß andererseits, wenn die Reibungs­ kraft klein ist, die Synchronisierung schwerlich zu erlan­ gen ist, d.h., die Synchronisierleistung ist klein. Wenn die Neigung α der Konusfläche 29 b kleiner wird, so wird die Reibungskraft zwischen den Konusflächen für eine gege­ bene Kraft zur Axialverschiebung der Kupplungsmuffe 51 er­ höht, d.h., die Synchronisierleistung wird für eine vorge­ gebene Betätigungskraft vergrößert. Bei der in Rede stehen­ den Ausführungsform wird der Rückwärtsgang-Synchronisier­ vorrichtung eine Synchronisierleistung gegeben, die kleiner ist als diejenige der anderen Synchronisiervorrichtungen, indem die Neigung α der Konusfläche 29 b der Rückwärtsgang- Synchronisiervorrichtung größer gemacht wird als die Nei­ gung der gleichartigen Konusflächen der anderen Synchroni­ siervorrichtungen. Demzufolge ist die für ein Schalten in den Rückwärtsgang erforderliche Betätigungskraft größer als diejenige, die zum Schalten in irgendeinen der 1. bis 5. Gänge notwendig ist, so daß das Schalten in den Rück­ wärtsgang ohne Schwierigkeiten und ohne die Gefahr, daß in den Rückwärtsgang während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs fälschlicherweise geschaltet wird, durchgeführt werden kann.

Die Synchronisierleistung kann auch durch entsprechende Wahl der Breite β von tragenden Flächen 53 b an der Innen­ fläche des Kupplungskegels 53, die durch Ausbilden einer Mehrzahl von in der Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 53 a entstanden sind, wie die Fig. 4 zeigt, geregelt werden. Wenn die Breite β vergrößert wird, so wird, wenn der Kupp­ lungskegel 53 axial verschoben wird, der Flächendruck der tragenden Flächen 53 b erhöht und der Griff des Kupplungske­ gels 53 an der Konusfläche 29 b vergrößert, womit die Syn­ chronisierleistung gesteigert wird.

Claims (6)

1. Handschaltgetriebe mit wenigstens einem Vorwärtsgang- Kraftübertragungsweg, von denen jeder ein Paar von je­ weils auf einer treibenden Welle (19) sowie einer Ab­ triebswelle (16) gehaltenen Getrieberädern (23, 24; 25, 26; 27, 28; 31, 32) umfaßt, wobei ein Getrieberad aus dem Paar an der An- oder Abtriebswelle fest und das andere an der Ab- oder Antriebswelle relativ zu dieser drehbar gehalten ist, und mit einem Rückwärtsgang-Kraftübertra­ gungsweg mit einem Paar von Getrieberädern (29, 30), von denen eines auf der An- oder Abtriebswelle fest und das andere auf der Ab- oder Antriebswelle relativ zu dieser drehbar gehalten ist, wobei die Getrieberäder in jedem Paar permanent ineinandergreifen und jeder Kraftübertra­ gungsweg mit einer Synchronisiervorrichtung (40, 45, 50) versehen ist, die umfaßt:

• - eine fest auf der die Getrieberäder drehbar tragenden Welle (16) angebrachte Kupplungsnabe (42, 47, 52), die das jeweilige Getrieberad (23, 25, 27, 29, 31) antriebs­ seitig mit der Welle (16) verbindet,
• - an den Getrieberädern (23, 25, 27, 29, 31) einstückig ausgebildete Keilnuten (23 a, 25 a, 27 a, 29 a, 31 a),
• - eine mit der Kupplungsnabe zur gemeinsamen Drehung mit dieser in Anlage zu bringende Kupplungsmuffe (41, 46, 51), die in der Achsrichtung der Kupplungsnabe zum Eingriff mit den Keilnuten bewegbar ist,
• - einen eine konusförmige Innenfläche, die einer an den drehbaren Getrieberädern ausgebildeten Konusfläche (29 b, 31 b) gegenüberliegt, aufweisenden Kupplungskegel (53, 54), der zusammen mit der Kupplungsmuffe (51) nach deren Eingriff in die Keilnuten (29 a, 31 a) drehbar ist, und
• - einen Synchronisierkeil (55), der in Abhängigkeit von der Schiebebewegung der Kupplungsmuffe (51) bewegbar ist sowie den Kupplungskegel (53, 54) in der Achsrich­ tung der Kupplungsnabe (52) bewegt, um die konusförmige Innenfläche des Kupplungskegels mit der Konusfläche (29 b, 31 b) am drehbar gelagerten Getrieberad (29, 31) in Reibschluß zu bringen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierleistung der Synchronisiervorrichtung (50) für den Rückwärtsgang für eine vorgegebene Betätigungskraft geringer ist als die Synchronisierleistung für die Vorwärtsgänge.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Konusfläche (29 b) des drehbar in der Rückwärtsgang-Synchronisiervorrichtung (50) gela­ gerten Getrieberades (29) größer ist als der Winkel dieser Konusflächen in den Vorwärtsgang-Synchronisiervorrichtungen.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der sich berührenden Konusflächen (29 b, 53 b) des drehbar in der Rückwärtsgang-Synchronisiervorrich­ tung (50) gelagerten Getrieberades (29) und des zugeord­ neten Kupplungskegels (53) größer ist als der Berührungs­ flächenbereich in den Vorwärtsgang-Synchronisiervorrich­ tungen.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konusförmige Innenfläche des Kupplungskegels (53) mit einer Mehrzahl von in dessen Umfangsrichtung verlau­ fenden Nuten (53 a) versehen und die Breite (β) der tra­ genden Flächen (53 b) in der Rückwärtsgang-Synchronisier­ vorrichtung größer ist als diejenige in den Vorwärtsgang- Synchronisiervorrichtungen.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffe (51) der Synchronisiervorrichtung (50) für Vor- und Rückwärtsgang einstückig ausgebildet und durch eine Schaltgabel (S) wahlweise zum Eingriff mit der Kupplungsnabe (52) sowie dem Kupplungskegel (53, 54) für den Rück- oder Vorwärtsgang verschiebbar ist.