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Zahnräderwechselgetriebe zur Übertragung größerer Leistungen, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe zur
Übertragung größerer Leistungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem eine Anzahl
von lose auf ihren Wellen sitzenden Rädern wahlweise durch Schaltkupplungen mit
den zugehörigen Wellenstücken kraftschlüssig verbunden werden kann. Bei derartigen
Getrieben genügt die übliche Sicherung gegen ungewolltes Herausspringen einer eingeschalteten
Gangstufe nicht mehr, weil man dieFederbelastung der zu diesem Zweck in eine Kerbe
der Schaltstangen einrastenden Kugeln bzw. Federbolzen nicht groß genug machen kann,
ohne dadurch das Schalten des Getriebes von Hand allzusehr zu erschweren. Man hat
daher bei solchen Schaltkupplungen, die aus einem auf dem zugehörigen Wellenstück
fest angeordneten, mit Außenverzahnung versehenen Mitnehmerring und aus einer mit
entsprechender Innenverzahnung versehenen, auf dem Mitnehmerring axial verschieblichen
Schaltmuffe bestehen, bereits versucht, eine ungewollte axiale Bewegung der Schaltmuffe
dadurch zu verhindern, daß man die Zähne des Mitnehmerringes entweder durch Hinterschneiden
in axialer Richtung konisch verjüngte oder sie an beiden Enden jeweils auf einem
Teil ihrer Länge beidseitig um je etwa o,2 bis 0,3 mm stufenförmig verdickte,
so daß sich die Innenzähne der Schaltmuffe bei eingerückter Schaltkupplung unter
dem Einfluß des zu übertragenden
Drehmomentes hinter den verdickten
Teil der Zähne des Mitnehmerringes legten. Bei diesen bekannten Ausführungen ist
jedoch die Herstellung der Mitnehmerzähne mit Schwierigkeiten verbunden und entsprechend
teuer. Die konisch verjüngten Zähne nutzen sich schnell ab, während die mit scharfen
Kanten versehenen Verdickungen das Schalten erschweren. Außerdem vergrößern die
bekannten Ausführungen, da bei ihnen die Schaltmuffe nur auf einem verhältnismäßig
geringen Teil ihrer Länge mit Innenzähnen versehen ist, die Baulänge des ganzen
Getriebes erheblich.
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Im wesentlichen die gleichen Mängel weist auch ein anderes bekanntes
Wechselgetriebe auf, bei dem die Keilnutenverzahnung der Hauptwelle, auf welcher
die Schieberäder der einzelnen Gänge gleiten, an den Zahnflanken stellenweise mit
flachen Vertiefungen versehen ist, in welche sich die Innenzähne der Schieberadnaben
hineinlegen, wenn das betreffende Rad in eingerücktem Zustande unter Last läuft.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die mit einer Hohlkehle
in den unverdickten Zahnteil übergehende Verdickung der Zähne des Mitnehmerringes
bei Einfachschaltkupplungen an dem von dem zu kuppelnden Zahnrad abgewandten Ende
und bei Wechselschaltkupplungen in der Längsmitte des Mitnehmerringes angeordnet
ist. Dadurch ergibt sich einmal eine einfache Herstellung der Außenverzahnung des
Mitnehmerringes, da der zur Bearbeitung der unverdickten Zahnteile dienende Fräser
jeweils von einer Stirnseite des Rades her frei in die Zahnlücken eingeführt werden
kann und in der Hohlkehle vor dem verdickten Zahnteil eine natürlicheAuslaufkurvevorfindet.
Andererseits wird fast die ganze Länge des Mitnehmerringes bzw. der Schaltmuffe
für den tragenden Teil der Verzahnung ausgenutzt, so daß sich trotz einer verhältnismäßig
kurzen Baulänge der Schaltkupplung nur ein geringer Verschleiß der Zähne im Dauerbetrieb
ergibt. Schließlich wird durch die Hohlkehle an der Übergangsstelle zwischen den
verdickten und den unverdickten Zahnteilen das Schalten des Getriebes wesentlich
erleichtert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. I ein mit Mitnehmerringen gemäß der Erfindung versehenes Fünfgangwechselgetriebe
für ein Kraftfahrzeug im Längsschnitt, Fig.2 einen Ausschnitt aus einer Schaltkupplung
des Getriebes in eingerücktem Zustande, ebenfalls im Längsschnitt, Fig. 3 einen
tangentialen Längsschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2.
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Die Hauptwelle 5 des Getriebes ist gleichachsig mit der Motorwelle
6 angeordnet und mit ihrem einen Ende bei 7 im Getriebegehäuse 8, mit ihrem anderen
Ende bei 9 in der Motorwelle 6 drehbar gelagert, die sich ihrerseits wieder in Lagern
Io im Getriebegehäuse dreht. Die zur Hauptweile parallele Zwischenwelle II ist bei
I2 und I3 ebenfalls im Gehäuse 8 frei drehbar gelagert und mit fest auf ihr angeordneten
Zwischenrädern I4 bis I9 versehen. Hiervon kämmt das Rad ständig mit dem fest auf
der Motorwelle angeordneten Rad 2o, so daß sich also die Zwischenwelle II stets
in einem festen Drehzahlverhältnis zur Motorwelle mit dieser dreht.
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Der Kraftschluß zwischen der Hauptwelle 5 und der Zwischenwelle II
wird in den vier unteren Gangstufen wahlweise durch die auf der Hauptwelle angeordneten
Zahnräder 2I bis 24 hergestellt. Von diesen ist das dem ersten Gang mit der größten
Untersetzung angehörende Rad 2I in einer Keilnutenverzahnung 25 der Hauptwelle längs
verschieblich geführt, so daß es durch Verschieben in Richtung des Pfeiles 26 mit
dem Rad I9 der Zwischenwelle in Eingriff gebracht werden kann.
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Die übrigen Wechselräder 22 bis 24 sind auf Hülsen 27 bis 29 drehbar
gelagert, die ihrerseits mittels der Keilnutenverzahnung 3o und mittels eines Schloßringes
3I fest auf der Hauptwelle 5 angeordnet sind. Die Hülsen 28, 29 sind als Mitnehmerringe
zweier Wechselschaltkupplungen ausgebildet und zu diesem Zweck mit einer Außenverzahnung
32 versehen, die mit der entsprechenden Innenverzahnung 33 zweier auf den Mitnehmerringen
axial verschieblicher Schaltmuffen 34, 35 im Eingriff stehen. Gleichartige-Verzahnungen
36, 37, 38, 39 sind an den den Schaltmuffen zugewandten Enden der Wechselräder 22,23,
24 und der Motorwelle 6 angeordnet, so daß durch Verschieben der Schaltmuffen in
Richtung der Pfeile 4o wahlweise der Kraftschluß zwischen der Hauptwelle 5 und einem
der Wechselräder 22 bis 24 bzw. der Motorwelle 6 hergestellt werden kann. Da die
Räder 22 bis 24 ständig mit den Rädern I5, I6, I8 der Zwischenwelle I I im Eingriff
stehen, ergeben sich folgende weiteren Schaltungsmöglichkeiten des Getriebes a)
Durch Kuppeln des Rades 22 mit der Hauptwelle 5 wird die zweite Gangstufe des Getriebes
mit etwas geringerer Untersetzung als in der ersten Gangstufe eingeschaltet; b)
durch Kuppeln des Rades 23 mit der Hauptwelle erfolgt die Einschaltung des dritten
Ganges mit wiederum etwas verringerter Untersetzung gegenüber dem zweiten Gang;
c) durch Kuppeln des Rades 24 mit der Hauptwelle wird die vierte Gangstufe mit der
niedrigsten Untersetzung eingeschaltet; d) durch unmittelbares Kuppeln der Motorwelle
6 mit der Hauptwelle 5 ergibt .sieh der fünfte oder direkte Gang, in welchem beide
Wellen gleiche Drehzahl haben.
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Das an der Zwischenwelle i i außerdem noch vorhandene Zahnrad
17 kämmt mit einem hier nicht dargestellten, vor der Zeichnungsebene liegenden
Rad auf der Umkehrwelle für den Rückwärtsgang, deren-Drehbewegung beim Einschalteis
des Rückwärtsganges durch ein weiteres hier nicht dargestelltes Rad auf das Zahnrad
21 und damit auf die Hauptwelle 5 übertragen wird.
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Das Einrücken der einzelnen Gangstufen erfolgt in bekannter Weise
durch Schaltgabeln 41, 42, 43, die in Ringnuten 44 des Rades 21 bzw. der Schaltmuffen
34,
35 eingreifen und auf parallel nebeneinander angeordneten Stangen 45 längs verschieblieh
geführt sind. Der sowohl in der Zeichnungsebene als auch quer dazu schwenkbare Schalthebel
46 greift in der in der Zeichnung dargestellten Lage gerade in die Schaltgabel 42
für den zweiten und dritten Gang ein, die sich ein der Zeichnung in der neutralen
Mittelstellung befindet. Sie wird in dieser Stellung ebenso wie in den beiden Endstellungen
durch eine Kugel 48 festgehalten, die unter der Wirkung der Feder 47 jeweils in
eine der an der Schaltstange 45 angebrachten Kerben 49 einrastet.
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Die Federbelastung dieser Gangsperre darf nicht zu hoch gewählt werden,
weil sonst das Schalten des Getriebes von Hand zu sehr erschwert würde. Es muß daher
bei Getrieben, die zur Übertragung größerer Leistungen dienen, eine zusätzliche
Sicherung gegen das selbsttätige Herausspringen der Gänge vorgesehen werden. Diese
Sicherung wird bei dem dargestellten Getriebe gemäß der Erfindung dadurch geschaffen,
daß die im tangentialen Längsschnitt (Fig. 3) an sich parallel begrenzten Zähne
32 der Außenverzahnung der Mitnehmerringe 28, 29 in der Längsmitte des Zahnes eine
beiderseitige Verdickung (Hinterlegung) 5I von etwa o,2 bis 0,3 mm aufweisen.
Diese Verdickung geht mit einer Hohlkehle 52 in den unverdickten Teil des Zahnes
über. In eingerücktem Zustande (Fig. 2) legen sich die Zähne 33 der Schaltmuffen
34, 35 hinter die durch die Verdickung der Mitnehmerzähne gebildeten Vorsprünge.
Dadurch werden die Schaltmuffen in eingerücktem Zustande daran gehindert, unter
der Einwirkung axialer Kräfte von selbst in die neutrale Mittellage zurückzukehren,
solange sie zur Leistungsübertragung von der Motorwelle auf die Getriebehauptwelle
bzw. beim Abbremsen des Fahrzeuges im umgekehrten Kraftfluß herangezogen werden.
Im Leerlauf des Motors dagegen, wenn die Zähne der Mitnehmerringe ohne nennenswerten
Druck an den Zähnen der Schaltkupplungen anliegen, lassen sich die letzteren mittels
der Schaltgabeln 42, 43 leicht über die Verdickungen 5I hinweg in die neutrale Mittelstellung
zurückschieben.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schaltkupplungen 28,
34 und 29, 35 als nach beiden Seiten hin wirkende Wechselschaltkupplungen ausgebildet.
Die Erfindung läßt sich jedoch ohne weiteres auch bei nur nach einer Seite hin wirkenden
Schaltkupplungen anwenden. In diesem Fall werden die Verdickungen 5I der Mitnehmerzähne
32 nicht in der Längsmitte dieser Zähne, sondern an dem von dem zu kuppelnden Zahnrad
abgewandten Ende derselben angeordnet.