DE2512248A1

DE2512248A1 - Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE2512248A1
Application number: DE19752512248
Authority: DE
Inventors: Elmer Aaron Richards
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1975-09-25
Also published as: BR7501682A; JPS50129865A; FR2265016B1; US3924484A; SE406965B; SE7503035L; DE2512248B2; FR2265016A1; SE7803285L; IT1033492B; SE425516B; CA1028526A; DE2512248C3; GB1479846A; JPS5831493B2

Description

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.R.Kuger

PatentanwälteDipl.-lng.W.Scherrmann ür.-lng.R.Küger

7300 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348

19. März 1975 Telefon

Stuttgart (0711) 35 65 39

K PA 137 beci ^⁹⁶¹⁹

/.. ^{rrt IJ/} "⁶⁵^-J Telex 07256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

EATON CORPOPATION, 1OO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114 / USA

Wechselgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe mit einer Hauptwelle und mindestens einer Vorgelegewelle, mit mehreren auf der Haupt- und auf der Vorgelegewelle angeordneten zuschaltbaren Zahnradpaaren unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisses und mit Klauenschaltkupplungen zum Ankuppeln mindestens eines Zahnrads mindestens eines Teils der Zahnradpaare an eine der beiden Wellen, wobei die Klauenschaltkupplungen zumindest ein durch Federkraft dauernd in Richtung auf die Eingriffstellung gedrücktes und gegen eine Verschiebung unter dieser Federkraftwirkung formschlüssig blockierbares Klauenkupplungsglied aufweisen.

Bei der Konstruktion von Wechselgetrieben, insbesondere von schweren Getriebeausführungen, wie sie in Lastwagen eingebaut werden, hat es lange Zeit Schwierigkeit mit dem Einlegen der verschiedenen Gänge gegeben. Die Schwierigkeiten sind besonders groß bei Wechselgetrieben, die mit einem die Anzahl der Gänge oder Getriebeabstufungen vergrößernden Hilfsgetriebeteil versehen sind. Bei den meisten bekannten Wechselgetrieben schwerer Bauart ist entweder das Schalten verhältnismäßig schwierig und/oder die Schalt- und Betätigungseinrichtung recht aufwendig und kompliziert. Aus diesem Grund werden schon lange Anstrengungen unternommen, das Schalten zu verbessern, die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen, die Schalteinrichtungen zu vereinfachen und ihre Herstellung

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zu verbilligen. Ohne die Tatsache zu verkennen, daß diese Ziele mit etlichen der bekannten Wechselgetrieben mehr oder weniger gut erreicht worden sind, liegt der Erfindung die allgemeine Aufgabe zugrunde, die genannten Ziele in einem noch höheren Maße als dies bislang möglich war zu erreichen.

Insbesondere sind inzwischen die meisten Wechselgetriebe mit Synchronisierungen versehen, von denen viele Typen bekannt sind und die dazu dienen, beim übergehen von einem Getriebegang in einen anderen die Drehzahlen der dabei miteinander in Eingriff zu bringenden Klauen- oder Zahnteile nahezu zu synchronisieren, d. h. auf Gleichlauf zu bringen, bevor sie durch den Schaltvorgang miteinander in Eingriff gebracht werden. Die Verwendung von Synchronisierungen hat zweifellos die Schaltvorgänge verbessert/ es ist aber allgemein bekannt, daß durch sie das Gewicht, der Raumbedarf_f und die erforderliche Motorleistung vergrößert werden. Es ist somit auch wünschenswert, diese Nachteile zu verringern oder, falls dies möglich ist, ganz zu beseitigen.

Es sind deshalb auch Wechselgetriebe bekannt geworden, die die genannten Nachteile vermeiden und als Schwerlastgetriebe besonders gut geeignet sind ( Deutsche Offenlegungsschriften 2 138 657 und 2 338 275). Aus diesen Druckschriften sind Wechselgetriebe mit und ohne Sperreinrichtung bekannt.

Bei bestimmten Ausführungen der bekannten Wechselgetriebe hat sich gelegentlich herausgestellt, daß, nachdem das Getriebe bei stehendem Fahrzeug über einen längeren Zeitraum in Leerlaufstellung verblieben war, es nicht ohne weiteres möglich ist, den Hilfsgetriebeteil hochzuschalten. Diese Schwierigkeit kann umgangen werden, indem das Getriebe zuerst kurzfristig in den Rückwärtsgang geschaltet wird; es ist aber einleuchtend, daß dies die Benutzung des Wechselgetriebes in unerwünschter Weise erschwert. Untersuchungen dieser

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Erscheinung haben ergeben, daß sie dann auftritt, wenn das Hauptgetriebeteil bei stehendem Fahrzeug in den Leerlauf geschaltet wird, während in dem Hilfsgetriebeteil eine höhere Schaltstufe gewählt ist. Wegen der früheren Betätigung niedriger Schaltstufen kann die Sperreinrichtung für ein solches Hochschalten nur durch Vermindern der Drehzahl der Hauptwelle entsperrt werden. Da die Hauptwelle aber hierbei schon stillsteht, kann das, wie bereits erwähnt, nur dadurch erreicht werden, daß ihre Drehrichtung kurzfristig umgekehrt wird.

Außerdem ist festgestellt worden, daß bei einer Mehrfachschaltung die Drehzahländerungen der Hauptwelle, die durch andere an dem Schaltvorgang beteiligte Getriebeteile verursacht werden, Trägheitskräfte verursachen können, die die Kontaktkräfte an der Sperreinrichtung übersteigen. Dies führt dazu, daß die Sperreinrichtung ihre Stellung während des Zeitraumes verändert, inpem sich die Drehzahl der Welle ändert. Wenn dann das zweite an dem Schaltvorgang beteiligte Getriebeteil verschoben werden soll, entsperrt die Sperreinrichtung augenblicklich, was ein unerwünschtes nicht synchronisiertes Schalten zur Folge hat.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Wechselgetriebe ohne die genannten Nachteile zu schaffen, das insbesondere leicht und schnell zu schalten ist und das hierzu keine großen Synchronisiereinrichtungen benötigt. Außerdem soll das Getriebe konstruktiv vereinfacht und wirtschaftlich herzustellen sein.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Klauenkupplungsglied und dem ihm zugeordneten Zahnrad ein Sperring angeordnet ist und daß der Sperring eine auf das Klauenkupplungsglied eine merkliche axiale Mitnahme aber keine nennenswerte Mitnahme in Drehrichtung ausübende erste Reibverbindungseinrichtung sowie eine zweite Reibverbindungseinrichtung aufweist, durch die bei einer axialen Verschiebung des Sperrings in Richtung auf das Zahnrad während der Einleitung des KupplungsVorgang durch das

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Klauenkupplungsglied der Sperring von dem Zahnrad bereits mitdrehbar ist, bevor die Klauen des Klauenkupplungsgliedes mit dem Sperring axial in Eingriff gelangt sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 1 4 gekennzeichnet.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Trägheitskräfte der Hauptwelle auf ein Minimum reduziert werden. Das Wechselgetriebe ist leicht und geräuschfrei zu schalten. Der Verschleiß der ineinander eingreifenden Klauen ist stark herabgesetzt. Insbesondere weisen die in dem erfindungsgemäßen Wechselgetriebe verwendeten Sperreinrichtungen eine gegenüber bekannten Sperreinrichtungen vereinfachte und stabilere Konstruktion auf.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. IJs zeigen:

Fig. 1 ein Wechselgetriebe gemäß der Erfindung mit bekannten Sperreinrichtungen der obengenannten Art, in einer Schnittansicht, wobei die Schnittfläche für den Getriebehauptteil entsprechend der Linie I-I von Fig. 3 und die Schnittfläche für den Getriebehilf steil entsprechend der Linie I-IA von Fig. 3 gewählt ist,

Fig. 2 das Wechselgetriebe nach Fig. 1 in einer Schnittansicht entsprechend der Linie II-II von Fig. 3,

Fig. 3 das Wechselgetriebe nach Fig. 1 in einer Schnittansicht entsprechend der Linie III-III von Fig. 1,

Fig. 4 eine dem am weitesten rechts gelegenen Zahnrad des Wechselgetriebes nach den Fig. 1 und 2 zugeordnete Klauenkupplungseinrichtung, in einer Ausschnittsansicht in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 die Klauenkupplungseinrichtung nach Fig. 4 in einer Schnittansicht entsprechend der Linie V-V von Fig. 4,

Fig. 6 die Teile der Sperreinrichtung des Wechselgetriebes nach Fig. 1 in Freigabestellung, in einer abgewickelten Ausschnittsansicht,

Fig. 7 die Teile nach Fig. 6 in einem den Schaltvorgang ermöglichenden synchronen Zustand, wobei Einzelteile in einer Sperrstellung mit ausgezogenen Linien und in einer anderen Sperrstellung mit gestrichelten Linien dargestellt sind,

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Fig.. 8 die Klauen der Sperreinrichtung nach Fig. 5, in einer Darstellung gleicher Blickrichtung wie bei Fig. 5, aber im Ausschnitt und mit vergrößertem Maßstab und

Fig. 9 die Sperreinrichtung nach Fig. 8, in einer Schnittansicht entsprechend der Linie IX-IX von Fig. 8.

Einzelheiten des Grundaufbaus und der Wirkungsweise eines der Erfindung zugrundeliegenden Wechselgetriebes sind in der obengenannten DT-OS 2 338 275 dargestellt und erläutert, auf die Bezug genommen wird. Sie werden hier nur soweit zusammengefaßt, wie es zum Verständnis der Erfindung erforderlich scheint.

Ein solches Schaltgetriebe weist in allen oder beinahe allen in ihm enthaltenen Schaltkupplungen zwischen den beiden jeweils relativ zueinander verschieblichen Kupplungsteilen eine Sperreinrichtung auf. Außerdem ist es mit den herkömmlichen Reibteilen versehen, die dafür sorgen, daß die Sperreinrichtung von jeweils einem der Kupplungsteile mitgedreht wird, wenn die Kupplungsteile während eines Einkuppelvorgangs aufeinander zu verschoben werden. Die Sperreinrichtung begrenzt dabei die axiale Schiebebewegung bis im wesentlichen ein Gleichlauf zwischen den jeweils am Schaltvorgang beteiligten Kupplungsteilen erreicht ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weisen die Sperreinrichtung und das andere Kupplungselement eines jeweiligen Paares miteinander zu verbindender Kupplungsteile an den Sperrklauen leicht angeschrägte Eingriffsflächen auf, die eine■Freigabe der Kupplung bewirken, wenn die Hauptwelle

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auch sonst an keines der anderen Ilauptwellenräder gekuppelt ist. Dabei sind die Trägheitskräfte auf ein Minimum reduziert. Die Anschrägung der Sperrklauen reicht allerdings nicht aus, um eine Freigabe während einer normalen Schaltung zu bewirken. Sie beeinträchtigt somit nicht die erforderliche Wirkungsweise der Sperreinrichtung während eines normalen Schaltvorgangs. Außerdem sind Einrichtungen vorgesehen, die zwischen dem Sperring und dem durch diesen blockierten Kupplungsteil dauernd für eine merkliche axiale Mitnahme bei minimaler Mitnahme in Drehrichtung sorgen. Dadurch wird der Sperring bei einer Verschiebung des letzteren Kupplungsteils axial bewegt und in Eingriff mit dem Mitnehmerkegel des anderen Kupplungsteils gebracht, während er gleichzeitig gegen die Wirkung seiner eigenen Trägheit in der richtigen Stellung in Bezug auf das zugeordnete Zahnrad gehalten wird. Dadurch ist gewährleistet, daß die Sperreinrichtung sich in der gewünschten Stellung befindet, bevor sie in Eingriff mit der blockierenden Oberfläche der Kupplung gelangt.

Die Sperreinrichtung selbst weist insofern vorteilhafte Merkmale auf, als an einem Kupplungsteil lediglich ein Teil einer Klaue weggelassen ist und der Sperring mit zwei Klauen versehen ist, die sich in Richtung auf das Kupplungsteil, von dem die erwähnte Klaue weggelassen ist, erstrecken. Die genannten zwei Klauen weisen einen genügend großen Abstand auf, um den restlichen Teil der einen Klaue abzudecken, nachdem ein Gleichlauf erreicht ist, und damit, einen unblockierten oder freigegebenen Zustand zu bewirken. Andererseits ist die Breite der Klauen der Sperreinrichtung kleiner als der Abstand zwischen den Klauen des genannten Kupplungsteils, wodurch dieses in Umfangsrichtung verschoben und ein blockierter Zustand erreicht werden kann. Es können auch zusätzliche aus-einer an einem Kupplungsteil teilweise

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weggelassenen Klaue und aus mit dieser zusammenwirkenden Klauen an dem Sperring bestehende Gruppen bei Bedarf vorgesehen werden.

In der Zeichnung ist ein Wechselgetriebe 11 dargestellt, das ein Getriebehauptteil 12 und ein Getriebeneben- oder -hilfsteil 13 (Fig. 1 und 2) aufweist. Beide Getriebeteile sind von einem geeigneten Getriebegehäuse umschlossen und jedes von Ihnen weist mehrere wählbare Übersetzungsstufen auf.

Das Wechselgetriebe 11 enthält eine Antriebswelle 16, die in der rtähe ihres hinteren Endes in einem Kugellager gelagert ist und die mit einem Antriebs- oder Eingangszahnrad 18 drehfest, beispielsweise durch eine Vielnutverzahnung, verbunden ist. Das Eingangszahnrad treibt gleichzeitig mehrere Vorgelegewellen mit gleicher Drehzahl an. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält ^das Wechselgetriebe 11 zwei Vorgelegewellen 21 und 22 (Fig. 2), die diagonal entgegengesetzt auf zwei Seiten einer Haupt- oder Abtriebswelle 23 angeordnet sind.Die Hauptwelle 23 fluchtet axial mit der Antriebswelle 16 und sie ist an ihrem vorderen Ende mit einem Führungszapfen 24 versehen, der in dem hinteren Ende der Antriebswelle 16 drehbar gelagert ist.

Jede der Vorgelegewellen 21 und 22 ist mit einer gleichen Gruppe von Vorgelege-Zahnrädern 25,26,27,28 und 29 versehen, die jeweils Paare von Rädern der gleichen Größe und. der gleichen Zähnezahl bilden, beispielsweise das Radpaar 26-26, die je auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 23 angeordnet sind.

Auf der Hauptwelle 2 3 sind mehrere Hauptwellen-Zahnräder 31,

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32,33 und 34 angeordnet, von denen zu einem bestimmten Zeitpunkt wahlweise jeweils eines durch eine vorteilhafte Schalteinrichtung oder Schaltkupplung, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird, mit der Hauptwelle 2 3 gekuppelt werden kann.

Die die Hauptwelle 23 umschließenden Räder 31,32 und 33 stehen im Dauereingriff mit den sich diametral gegenüberliegenden Paaren von Vorgelege-Rädern 26,27 bzw. 28 und werden von diesen fliegend unterstützt. Diese Anordnung und deren Vorteile sind in den US-Patentschriften 3 105 395 und 3 335 616 ausführlich erläutert. Das Hauptwellenrad 34 überträgt den Rückwärtsgang und es steht über (in der Zeichnung nicht dargestellte) herkömmliche Zwischenräder mit den beiden Vorgelegerädern 29 im Dauereingriff. Die beiden vordersten Räder 2 5 stehen im Dauereingriff mit dem Antriebsrad 18 und bewirken eine gleichzeitige Drehung der Vorgelegewellen 21 und 22, solange sich die Antriebswelle 16 dreht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Eingangsrad 18 mit einer herkömmlichen Schaltgabel 39 verbunden, dre durch eine Schaltstange 37 betätigbar ist, um das Eingangsrad 18 bei Bedarf axial zu verschieben und damit die Antriebswelle 16 direkt mit der Hauptwelle 2 3 in Eingriff zu bringen.

Die Hauptwellen-Zahnräder 31 und 32 sind axial miteinander gekoppelt und bilden somit ein Zahnradpaar, das mit einer zweiten herkömmlichen Schaltgabel 36 verbunden ist. Die Schaltgabel 36 wird in herkömmlicher Vieise durch eine geeignete, der Schaltstange 36 ähnliche zweite Schaltstange gesteuert. Das Zahnradpaar 31-32 ist somit durch axiales Verschieben der Schaltgabel 36 mit dieser zweiten Schaltstange auf die Hauptwelle 23 axial verschiebbar. Allerdings

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sind die Zahnräder 31 und 32 unabhängig voneinander drehbar gelagert. In ähnlicher Weise sind die Hauptwellen-Zahnräder 33 und 34 axial so miteinander gekoppelt, daß sie durch eine Schaltgabel 38, die ebenfalls durch geeignete Schaltmittel gesteuert ist, als Zahnradpaar gemeinsam auf der Hauptwelle 23 verschoben werden können.

Die Hauptwelle 23 erstreckt sich auch in das Getriebe-Hilfsteil 13 hinein und ist dort fluchtend zu einer Abtriebswelle 58 angeordnet und in dieser zapfengelagert. Die Abtriebswelle 58 ist in dem Gehäuse des Hilfsgetriebes 13 in bei 59 ersichtlichen Kugellagern gelagert. Das Hilfsgetriebe 13 enthält außerdem mehrere Vorgelegewellen 66 und (vgl. Fig. 3), von denen jede eine gleiche Gruppe von Vorgelegewellen-Zahnrädern aufweist, von denen zwei Zahnräder 68 und 69 aus Fig. 1 ersichtlich sind.

Die ersten zv/ei Zahnräder 68 sind sich diametral gegenüberliegend auf zwei Se'iten der Hauptwelle 2 3 angeordnet und stehen im Dauereingriff mit einem Hauptwellen-Zahnrad 71, das durch das vorn liegende Vorgelegewellen-Zahnradpaar 68-68 die Hauptwelle 23 konzentrisch umfassend schwimmend gehalten ist. Ein weiteres Zahnrad 72 ist ebenfalls schwimmend und die Hauptwelle 23 im wesentlichen konzentrisch umgebend durch ein hintenliegendes Paar Vorgelegewellen-Zahnräder, von denen ein Zahnrad 69 aus der Zeichnung ersichtlich ist, gehalten oder getragen. Die Verschiebung der Zahnräder 71 und 72 erfolgt durch Schaltgabeln 73 bzw. 74, die durch geeig-. nete Schaltstangen, von denen eine bei 76 ersichtlich ist, mit Hilfe von beliebigen Betätigungseinrichtungen, wie beispielsweise ein Druckzylinder 77, betätigbar sind. Eine geeignete Steuereinrichtung 78 steuert die Schalteinrichtungen und sorgt für die erforderliche Wechselbeziehung beim Schalten der vorderen Zahnräder 18 und 31-34 und

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der Hilfsgetriebe-Zahnräder 71 und 72.

Zwischen den Verschieberädern der Hauptwelle sind sowohl in dem Hauptgetriebe wie in dein Hilfsgetriebe jeweils unter Federkraft die Verschieberäder ankuppelnde Schaltkupplungen angeordnet, wie sie in der obengenannten Druckschrift ausführlich erläutert sind. Obwohl diese Schaltkupplungen nicht miteinander identisch sind, so sind sie doch im wesentlichen einander ähnlich und infolgedessen genügt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine der Schaltkupplungen in Einzelheiten zu erläutern. Die beschriebenen Einzelheiten sind dann für den Fachmann ohne weiteres auf die anderen Schaltkupplungen zu übertragen. Zum Zwecke der Erläuterung ist die im Getriebe an hinterster Stelle angeordnete, d.h. die zwischen dem Zahnrad 72 und der Hauptwelle 23 angeordnete Schaltkupplung 41 ausgewählt, deren Aufbau im einzelnen aus Fig. 4 ersichtlich ist. Sie enthält eine die Hauptwelle 23 umschließende Kupplungsmuffe 42, die mit einem inneren Vielnutprofil 43 versehen ist, das mit einem entsprechenden Äußenprofil 44 auf der Hauptwelle 23 im Eingriff steht, wodurch die Kupplungsmuffe 42 drehfest mit der Hauptwelle 23 verbunden aber auf ihr axial frei verschiebbar ist. Ein in einer entsprechenden Ringnut auf der Hauptwelle 23 aufgenommener Anschlagring 46 begrenzt die Axialbewegung der Kupplungsmuffe 42. Die Kupplungsmuffe 42 wird normalerweise durch eine vorgespannte Feder 47 gegen den Anschlagring 46 gedrückt.

Die Kupplungs- oder Klauenmuffe 42 weist an ihrem äußeren Umfang Klauen 48 auf, die in entsprechende Innenklauen eines der Hauptwellen-Zahnräder, beispielsweise des Zahnrads 72, passend eingreifen können. Die Klauen 48 der Kupplungsmuffe 52 sind bei 51 angeschrägt und in ähnlicher

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Weise ist die Eingriffskante der Klauen 50 des Zahnrads bei 52 angeschrägt. Die einander zugewandten konisch sich verjüngenden Anschrägungen 51 und 52 bilden jeweils mit der Längsachse der Hauptwelle 23 einen Winkel von vorzugsweise 30 bis 40 Grad. Der genaue Kegelwinkel und dessen Vorteile sind in der US-PS 3 265 173 ausführlich erläutert. Das zweite Ende der Feder 47 liegt unter Vorspannung an einer weiteren Kupplungsmuffe 53 (Fig. 1) an, die mit der Kupplungsmuffe 42 identisch aber so auf die Hauptwelle 23 aufgeschoben ist, daß die konischen Eingriffsenden ihrer Klauen in die entgegengesetzte Richtung v/eisen.

Die anderen Verschieberadsatze des Wechselgetriebes sind ebenfalls mit federnden, im wesentlichen der vorbeschriebenen Schaltkupplung gleichen Schaltkupplungen versehen. Da diese Schaltkupplungen in der eingangs genannten Patentanmeldung ausführlich beschrieben sind, erübrigt sich hier eine weitere Beschreibung.

Weitere Einzelheiten des der vorliegenden Beschreibung zugrundeliegenden Wechselgetriebes können der bereits erwähnten DT-OS 2 338 275 und der die Hauptanmeldung zu dieser Zusatzanmeldung darstellenden DT-OS 2 138 657 entnommen werden. Es ist dort erläutert, daß in manchen Anwendungsfällen, insbesondere in Fällen hoher Getriebebelastungen und demzufolge schnell wechselnder Drehzahlen der miteinander zusammenwirkenden Getriebezahnräder, Sperreinrichtungen für die Schaltkupplungen wünschenswert sind. Auf die entsprechenden Teile der genannten Druckschriften wird hiermit Bezug genommen.

Daran anknüpfend werden nun die in der Zeichnung des vorliegenden Ausführungsbeispieles dargestellten Sperreinrichtungen, mit denen bei Bedarf die Schaltkupplungen zu

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versehen sind, beschrieben.

Eine bestimmte Anzahl Klauen 48, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Klauen (vgl. Fig. 5), sind zum Teil weggelassen oder abgeschnitten, um die weiter unten noch zu erläuternde Anwesenheit und Wirkungsweise eines Sperrrings zu ermöglichen. Es verbleiben dabei gekürzte Klauen 49 übrig,die mit dem Sperring zusammenwirken.

Eine Sperreinrichtung 81 weist einen die Kupplungsmuffe umfassenden Ring auf und ist mit einer geeigneten Anzahl, hier drei Paaren, radial nach innen weisender VorSprünge 82 und 83 versehen, die, wenn sie sich in der richtigen Lage befinden, in die erwähnten äußeren Klauen eingreifen können. Die nach innen gerichteten Vorsprünge oder Klauen 82 und 83 weisen ein solches Flankenprofil auf, daß sie an den Flanken der benachbarten Klauen 4 8 mit engem Spiel anliegen. Sie sind so ausgebildet, daß sie auf beiden Seiten einer teilweise weggelassenen Klaue 49 in die Zwischenräume zwischen dieser Klaue 4 9 und den beidseitig benachbarten Klauen 48 hineinragen, aber in Umfangsrichtung eine kleinere Abmessung als die entsprechende Abmessung der Zwischenräume zwischen der teilweise weggelassenen Klaue 49 und den beidseitig benachbarten Klauen 48 aufweisen. Der Abstand zwischen den Vorsprüngen 82 und 83 stellt lediglich einen freien Spielraum dar, der weite.: ist als die entsprechende Umfangsausdehnung der Klaue 49, so daß, wenn die Teile bei synchronem Lauf (d.h. wenn die Relativdrehzahlen der Kupplungsteile den Gleichlaufzustand erreichen) ordnungsgemäß miteinander fluchten, die Vorsprünge oder Klauen 82 und 83 die Klaue 49 ausrichten, wonach die Kupplungsmuffe 42 axial in den Sperring 81 hinein aber nicht durch ihn hindurchbewegt werden kann und dabei in Eingriff mit dem zugeordneten Zahnrad gelangt.

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Die endseitigen Stirnflächen der Vorsprünge oder Klauen 82 und 83 des Sperrings 81 sind angeschrägt und die Anschrägungen sind so ausgebildet, daß die abgeschnittenen Teile auf den einander zugewandten Seiten der Klauen 82 und 83 liegen. Für die Anschrägungen hat sich ein Winkelbereich von etwa 10 bis 17 bezüglich einer Ebene senkrecht zur Klauenlängsrichtung als günstig erwiesen. Die Größe der angeschrägten Stirnfläche sollte so gewählt werden, daß sie die jeweils benachbarte Ecke des stehen gebliebenen Klauenteils 49 ganz überlappt. Eine Anschrägung in dieser Größe ist auch ausreichend.

Die Innenbohrung des Rings 81 weist eine Ringnut 54 auf, in der ein Federring 55 aufgenommen ist, dessen Innendurchmesser normalerweise geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Klauen 48 ist. Sind die einzelnen Teile wie in Figur 4 dargestellt ineinandergefügt, so ist der Federring 55 leicht nach auswärts auseinandergedrückt und übt somit einen leichten aber definierten Druck auf die äußeren Umfangsflachen der Klauen 4 8 aus. Da der Federring 55 locker in der Nut 54 sitzt und mit deren Wandungen nur in leicht reibender Berührung steht, bewirkt der von ihm ausgeübte Druck einen merklichen Widerstand gegen eine axiale Relativbewegung zwischen dem Sperring 81 und der Kupplungsmuffe 42, behindert aber eine Relativdrehung zwischen diesen beiden Teilen in kaum merklicher Weise.

Der Sperring 81 weist eine sich radial nach außen erweiternde Kegelfläche 56 auf, die mit einer entsprechenden Kegelfläche 57 an der Innenbohrung des Zahnrades 72 in Eingriff bringbar ist. Die oben erwähnte axiale Peibung, d. h. die Mitnahme in axialer Richtung reicht aus, um eine Mitnahmekraft in Drehrichtung von der Kegelfläche 57 auf den

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Sperring 81 zu bewirken, die viel größer ist als jeder mögliche Drehwiderstand zwischen dem Sperring 81 und der Kupplungsmuffe 42. Ein Anschlagring 60 begrenzt die Bewegung des Sperrings 81 weg von der Kegelfläche 57, wenn die Kupplungsmuffe 42 sich von der Eingriffsteilung entfernt (in Figur 4 nach links bewegt).

Die der Klaue 49 entsprechenden anderen beiden teilweise ausgeschnittenen Klauen sind mit 49A und 49B (vergl. Figur 5) bezeichnet und die den Vorsprüngen 82 und 83 entsprechenden, nach innen ragenden und mit den teilweise ausgeschnittenen Klauen 49A und 49B zusammenwirkenden Vorsprünge oder Klauen sind mit 82A,83A bzw. 82B und 83B bezeichnet.

Die Funktion der Sperreinrichtung 41 entspricht im wesentlichen der bekannter Sperreinrichtungen. Wenn sich beispielsweise das Zahnrad 72 schneller als das mit der Drehzahl der Hauptwelle 23 umlaufende Kupplungsteil 41 dreht, neigt der Sperring (wenn man einmal von der Wirkung des Rings 55 absieht) dazu, sich mit dem Zahnrad 72 zu drehen, dabei das Kupplungsteil 41 mitzunehmen und dabei die Klauen 83,83A und 83B in eine Stellung zu bringen, in der sie an den teilweise ausgeschnittenen Klauen 49, 49A bzw. 49B anstoßen, wodurch die Einkuppelbewegung (in der Zeichnung nach rechts) des Kupplungsteils 42 blockiert wird. Wenn aber die Hauptwelle 23 beschleunigt wird und angenähert einen Gleichlaufzustand erreicht, werden die nach innen vorspringenden Sperrklauen 82 und 83 in Bezug auf die teilweise ausgeschnittenen Klauen 48 auf dem Außenumfang des Kupplungsteils 41 ausgerichtet und blockieren bei einer Umkehrung der Relativdrehzahlen diese nicht mehr, wonach das Kupplungsteil in herkömmlicher Weise in den eingekuppelten Zustand einrücken kann.

Wenn das Zahnrad 72 anfänglich langsamer umläuft als die Welle 23, ist die Wirkungsweise im allgemeinen ähnlich wie

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oben beschrieben, mit der Ausnahme, daß der Sperring 81 dem Kupplungsteils 41 nacheilt, bis eine Umkehr der Relativdrehzahlen eintritt, worauf die Sperrwirkung aufhört und sich der Einkupplungsvorgang auf die übliche Weise vollzieht.

Betrachtet man nun die Wirkung der oben beschriebenen Sperringe in einem Wechselgetriebe gemäß der obengenannten Offenlegungsschrift, so ist ersichtlich, daß, wenn das Wechselgetriebe aus einer Stellung in der das langsam drehende Zahnrad 71 eingekuppelt war in Leerlaufstellung geschaltet und das entsprechende Fahrzeug angehalten wird, und wenn dabei die Leerlaufstellung durch Auskuppeln der Zahnräder des Hauptgetriebekastens erreicht worden ist, das Zahnrad 72 langsamer als die Hauptwelle 23 umgelaufen sein muß und infolgedessen der mit dem Kupplungsteil 42 zusammen umlaufende Sperring langsamer als das Zahnrad 42 umläuft und in der dem-entsprechenden Stellung steht. Dabei bleibt es auch bei Stillstehen der Hauptwelle 23 und infolgedessen bestand in der Vergangenheit die einzige Möglichkeit, die Sperreinrichtung auf dem Kupplungsteil 42 zu bewegen, darin, daß Rückwärtsgang-Zahnrad 34 in dem vorderen Getriebegehäuse kurzfristig in Eingriff zu bringen, um die Drehrichtung der Hauptwelle 23 kurzfristig umzukehren und dadurch die Sperreinrichtung in ihre offene Stellung zu verbringen, um danach den Schaltvorgang zu beschließen.

Bei dem erfindungsgemäßen Wechselgetriebe kann dagegen, wenn alle mit der Hauptwelle kuppelbaren Zahnräder ausgekuppelt sind, mit dem Einrücken des Zahnrads 72 begonnen" werden. Die angeschrägten Enden einer der Sperrklauen 82 oder 83 und ihrer Gegenstücke auf dem restlichen Sperring 81 gelangen in Eingriff mit den zugeordneten Teilklauen 49. Die Anschrägung der so in Eingriff gelangten Sperrklauen bewirkt eine leichte aber ausreichende Drehung der Kupplungsmuffe 42 und der mit dieser verbundenen Welle 43, wodurch die Blockierung aufgehoben wird. Es sei aber bemerkt, daß

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das durch die relativ flache Anschrägung der Stirnflächen der Sperrklauen verursachte Drehmoment recht klein ist und nur wirksam wird, wenn kein anderes Zahnrad mit der Welle 23 gekuppelt ist und damit deren Trägheitsmoment sehr gering ist. Wenn andere Zahnräder mit der Welle 23 gekuppelt sind und dabei ein herkömmlicher Schaltvorgang erfolgt, ist die Anschrägung der Stirnfläche der Sperrklauen 82 und 83 usw. zu flach, um das Trägheitsmoment der Welle 2 3 zu überwinden, sodaß die Blockiereinrichtung wie oben beschrieben normal wirksam ist.

Was die Wirkungsweise des Federrings oder federnden Schleifrings 55 anbelangt, so kann gesagt werden, daß wenn auf den Sperring 81 keine merkliche nach rechts (in Figur 4) gerichtete Kraft ausgeübt wird, keine merkliche Reibung zwischen den Kegelflächen 56 und 57 auftritt und somit der Sperring 81 von dem Zahnrad 72 auch nicht mitgenommen wird. Wenn die Kupplungsmuffe 41 beginnt axial verschoben zu werden, in der Darstellung gemäß Figur 4 nach rechts, wird der Sperring 81 unter der axialen Mitnehmerwirkung des Schleifrings 55 angenähert in axialer Richtung mitgenommen und führt zu einer Reibverbindung der Kegelflächen 56 und 57. Da die von der Kegelfläche 57 auf den Sperring 81 ausgeübte Mitnahmekraft in Drehrichtung größer als der von der Kupplungsmuffe 41 auf den Sperring 81 ausgeübte Drehwiderstand ist, beginnt der Sperring 81 mit dem Zahnrad 72 umzulaufen und er tut dies schon bevor die Klauen des Sperrings 81 und die Klauen der Kupplungsmuffe 41 im Eingriff sind. Im Folgenden funktionieren die genannten Teile wie üblich. Beim Auskuppeln verhindert der Anschlagring 60, daß der Sperring 81 von der Kupplungsmuffe 41 mitgenommen wird.

Die Verwendung der hier beschriebenen Sperringe 81 in einem Wechselgetriebe gemäß der DT-OS 2 338 275 lässt die

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Vorteile dieses Getriebes auch in Fällen schwerer Getriebekonstruktionen und/oder hoher Getriebebelastungen wirksam werden, ohne daß das Getriebe dabei wie oben beschrieben unerwünscht zum Blockieren neigt. Was den Sperring 81 selbst anbelangt, erfodert er lediglich die Entfernung einer Klaue an einigen vorgegebenen Stellen seines Umfangs und es ist dazu nicht einmal erforderlich, jeweils die ganze Klaue zu entfernen. Somit ist die Schaltkupplung des erfingungsgemaßen Wechselgetriebes erheblich stabiler als solche Schaltkupplungen, bei denen an jeder der vorgegebenen Umfangsstellen mehrere Zähne entfernt werden müssen. Außerdem weist der Sperring 81 einen äußerst einfachen Aufbau auf, ist äußerst stabil und erfüllt die im Rahmen der Erfindung gegebenen Aufgaben in wirksamer Weise.

-Patentansprüche-

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Claims

Patentansprüche

Wechselgetriebe mit einer Hauptwelle und mindestens einer Vorgelegewelle, mit mehreren auf der Haupt- und auf der Vorgelegewelle angeordneten zuschaltbaren Zahnradpaaren unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisses und mit Klauenschaltkupplungen zum Ankuppeln mindestens eines Zahnrads mindestens eines Teils der Zahnradpaare an eine der beiden Wellen, wobei die KlauenSchaltkupplungen zumindest ein durch Federkraft dauernd in dichtung auf die Eingriffstellung gedrücktes und gegen eine Verschiebung unter dieser Federkraftwirkung formschlüssig blockierbares Klauenkupplungsglied aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Klauenkupplungsglied (42) und dem ihm zugeordneten Zahnrad (72) ein Sperring (81) angeordnet ist und daß der Sperring (81) eine auf das Klauenkupplungsglied (42) eine merkliche axiale Mitnahme aber keine nennenswerte Mitnahme in Drehrichtung ausübende erste Reibverbindungseinrichtung (55) sowie eine zweite Reibverbindungseinrichtung (56, 57) aufweist, durch die bei.· einer axialen Verschiebung des Sperrings (81) in Richtung auf das Zahnrad (72) während der Einleitung des Kupplungsvorgangs durch das Klauenkupplungsglied (42) der Sperring (81) von dem Zahnrad (72) bereits mitdrehbar ist, bevor die Klauen des Klauenkupplungsgliedes (42) mit dem Sperring (81) axial in Eingriff gelangt sind.
2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reibverbindungseinrichtung (55) eine innere Ringnut (54) an dem Sperring(81) und einen in der Ringnut (54) aufgenommenen, gegen einen Teil der Klauen (48) des Klauenkupplungsgliedes (42) federnd drückenden Schleifring (55) aufweist.
3. Wechselgetriebe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reibverbindungseinrichtung (45) eine innere Ringnut (54) in dem Sperring (81)

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und einen in der Ringnut (54) aufgenommenen, gegen die Umfangsflächen der Klauen (4 8) des Klauenkupplungsgliedes (42) federnd drückenden Schleifring (55) aufweist.
4. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Schleifring (55) ein gespaltener Stahlring ist, dessen Innendurchmesser in unverformtem Zustand geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des durch die Mantelflächen der Klauen (4 8) definierten Zylinders ist.
5. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Stirnflächen der Klauen (82...83b), die den blockierenden Klauen (48) des Klauenkunplungsgliedes (42) zugewandt sind, bezüglich einer senkrecht zu der Achse des Sperrings (81) angeordneten Ebene angeschrägt sind.
6. Wechselgetriebe nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung der Stirnflächen der Sperring-Klauen (82, 83) ausreicht, um eine begrenzte Drehung des Klauenkupplungsgliedes (42) zu bewirken, wenn dieses von im wesentlichen allen Zahnrädern des Wechselgetriebes (11) abgekuppelt ist, die aber während eines normalen Übergangs von einer Schaltstellung in eine andere Schaltstellung nicht ausreicht, eine solche Drehung zu bewirken und die Blockierung aufzuheben.
7. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Klauenkupplung (41) aufweist, die ein erstes Kupplungsteil (72) mit nach innen gerichteten Klauen (50) und ein zweites Kupplungsteil (42) mit nach außen gerichteten Klauen (48) enthält, welche durch Verschiebung eines von ihnen \

(42) miteinander in Eingriff bringbar sind und durch einen zwischen sie eingefügten Sperring (81),.außer im Falle eines

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Gleichlaufs^am Eingriff gehindert sind, und daß der Sperrring (81) sowie eines der Kupplungsteile (42) einander zugeordnete erste Peibflächen (55 u. 48) , durch v/elche die gegenseitige Axialbewegung gehemmt, aber die gegenseitige Drehbewegung ermöglicht ist und der Sperring (81) sowie das andere Kupplungsteil (72) einander zugeordnete zweite Reibflächen (56 u. 57) aufweisen, durch die ein grösseres Drehmoment übertragbar ist, als jedes bei einen normalen Einrückvorgang der Kupplungsteile (72, 42) durch die ersten Reibflächen (55 u. 48) übertragbare Drehment.
8. Wechselgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten beiden Reibflächen (55 u. 48) dauernd miteinander in Feibverbindung stehen und daß durch die anderen beiden Reibflächen (56, 57) nur während eines Einrückvorgangs der beiden Klauen-Kupplungsteile (72, 42) eine Peibverbinduna zwischen dem Sperring (81) und dem anderen Klauen-Kupplungsteil (72) herstellbar ist.
9. Viechseigetriebe nach Anspruch 7, dadurch σ e kennzeichnet, daß die ersten beiden Reibflächen (55 u. 48) in dauernder Peibverbindung mit dem einen Kupplungsteil (42) stehen und daß die anderen beiden Kupplungsteile (5 6, 57) lediglich bei einer aufeinander zugerichteten Axialbewegung der beiden Kupplungsteile (42, 72) reibschlüssig miteinander in Eingriff bringbar sind.
10. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Klaue an einem der Kupplungsteile (42) über einen Teil ihrer axialen Länge, aber nicht über eine ganze Länge, ausgeschnitten oder entfernt ist und daß die diesem Kupplungsteil (42) zugewandte Oberfläche des Sperrings (81) mit zwei sich in Richtung auf das Kupplungsglied (42) erstreckenden Vorsprüngen oder Klauen (82, 83) versehen ist,

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die in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der ausreicht, um die verbleibenden Teile (49) der teilweise ausgeschnittenen Klauen (48) aufzunehmen, die in Umfangsrichtung eine Breite aufweisen, die kleiner ist als der Abstand zwischen je zwei benachbarten Klauen (48) des Kupplungsteils (42), wodurch in einer in Umfangsrichtung festgehaltenen Stellung des Sperrings (81) in Bezug auf das eine Kupplungsteil (42) einer der Vorsprünge (82, 83) durch Anliegen an dem verbleibenden Teil (49) der teilv/eise ausgeschnittenen Klauen (48) eine Axialverschiebung der Teile blockiert, in einer festgehaltenen Umfangsstellung der zweite Vorsprung (83 bzw. 82) durch Anlage an dem verbleibenden Klauenteil (48) die Axialverschiebung blockiert und in einer Mittelstellung bei zwischen den Kupplungsteilen (.42, 72) herrschendem Gleichlauf die Vorsprünge (82, 83) den verbleibenden Klauenteil (49) aufnehmen und dadurch ein Einrücken der Klauen (48, 50) der Kupplungsteile ermöglichen.
11. Wechselgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungsteil (42) radial nach außen gerichtete Klauen (48) aufweist und daß die Vorsprünge (82, 83) des Sperrings (81) radial nach innen gerichtet sind.
12. Wechselgetriebe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungsteil (42) und der Sperring entsprechend drei den Klauen (48) zugeordnete Paar Vorsprünge (82, 83; 82A, 83A; 82B, 83B) aufweisen.
13. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß die den sperrenden Klauen (48) des Kupplungsteiles (42) zugewandten Stirnflächen der Vorsprünge (82, 83) des Sperrings (81) bezüglich einer Ebene senkrecht zu der Achse des Sperrrings (81) angeschrägt sind.

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14. Wechselgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Vorsprünge (82, 83) bezüglich der Ebene senkrecht zu der Achse des Sperrings (81) unter einem Winkel von etwa 10 bis 17° angeschrägt sind.

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