DE3231428A1 - Getriebe mit mehreren gaengen und aufprallvermindernde bremse - Google Patents
Getriebe mit mehreren gaengen und aufprallvermindernde bremseInfo
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Description
BESCHREIBUNG
Getriebe mit mehreren Gängen und aufprallyermindernder Bremse
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug o.a. Genauer gesagt bezieht sich,
die Erfindung auf ein Getriebe mit mehreren Gängen, das mit einer Vorrichtung zur Verzögerung der Rotation
der Getrieberäder versehen ist, wenn ein nicht synchronisiertes Rad eingerückt werden soll.
In den vergangenen Jahren sind viele Verbesserungen an den Getrieben von Kraftfahrzeugen durchgeführt
worden, einschließlich Verbesserungen, die sich auf Vorrichtungen zum Schalten von manuell schaltbaren
Getrieben beziehen. Allgemein gesagt sorgt eine Schaltsteuervorrichtung bei Getrieben, die eine Vielzahl von
Vorwärtsgängen und einen Rückwärtsgang umfassen, für geeignete Schaltpositionen für den Schalthebel.
Jede Schaltposition wählt eine Sqhaltgabel o.a. aus, die zum Einlegen eines Ganges bewegt werden kann.
Beispielsweise kann bei einem Getriebe mit vier VorwärtBgängen und einem Rückwärtsgang eine Schaltposition
den ersten und zweiten Vorwärtsgang, eine weitere Schaltposition den dritten und vierten Vorwärtsgang
und noch eine andere Schaltposition den Rückwärtsgang auswählen.
In der schwebenden amerikanischen Patentanmeldung 153 128 vom 27. Mai 1980 wird eine Schaltsteuervorrichtung
beschrieben, bei der ein Schalthebel seitlich bewegbar ist, um eine Schaltschiene um ihre Längsachse
zur Durchführung des Wählvorganges zu drehen. In jeder Schaltstellung ist der Schalthebel in Längsrichtung
bewegbar, um die Schaltschiene entlang ihrer Achse gleiten zu lassen, so daß der -.ausgewählte Gang eingerückt
wird. In der ersten und zweiten Position kann
die Schaltschiene gleiten, so daß der erste oder zweite
und der dritte oder vierte Vorwärtsgang eingelegt wird.
In der dritten Position führt ein Gleiten der Schaltschiene zum Einlegen des Rückwärtsganges.
.
Wenn das Bücklaufrad in der Richtung zum Einrücken der
Räder gleitet,tritt es in Eingriff mit anderen Zahnrädern
"beim Rücklauf. Da diese anderen Räder als Teil eines in konstanter Weise kämmenden Getriebes rotieren,
ist es wünschenswert, sie abzubremsen, bevor dieser Eingriff stattfindet, um einen Aufprall der Zahnräder
zu vermeiden.
In der schwebenden amerikanischen Patentanmeldung 92 vom 9. November 1979 ist eine. Schaltsteuervorrichtung
beschrieben, die eine modifizierte Synchronisationseinrichtung
aufweist, die als Zwischenwellenbremse funktioniert. Dabei handelt es sich jedoch um einen
komplizierten und teuren Bremsmechanismue, der erst nach dem WählVorgang beim Schalten wirkt, d.h. während
der Einrückbewegung des Rücklaufrades mit den anderen Rädern. In einigen Fällen kann diese Abbremsung zu
spät erfolgen, um einen entsprechenden Aufprall zu vermeiden.
Es existiert daher das Bedürfnis nach einem einfachen und billigen Bremsmechanismus, durch den das Aufprallen
von Zahnrädern bei einem Getriebe des offenbarten Typs in wirkungsvoller Weise vermieden werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorstehend erwähnte Bedürfnis zu erfüllen. Zur Lösung dieser Aufgabe
wird erfindungsgemäß eine Schaltsteuervorrichtung
vorgeschlagen, die in ein Getriebe mit mehreren Gängen eingebaut werden kann, beispielsweise ein Getriebe mit
vier synchronisierten Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang.
Die Vorrichtung umfaßt eine einfache und
billige Bremse, die zur Verzögerung der Rotation der in konstanter Weise kämmenden Zahnräder während des
SchaltwählVorganges dient, und zwar vor dem Eingriff
des Rücklaufradeβ mit dem Rücklaufgetriebe.
· ■
Ein mit einem Spalt versehener Reibring ist mittels .Preßsitz'auf einem Trommelabschnitt von irgendeinem
der in konstanter Weise kämmenden Zahnräder angeordnet. Der Ring ist mit einer Lasche versehen, die sich benachbart
zu dem Spalt radial nach außen erstreckt. Ein Arm ist als Teil der Sperre ausgebildet, die in
der Schaltsteuervorrichtung vorgesehen ist. Wenn sich der Schalthebel in irgendeiner Schaltposition befindet,,
die einen Vorwärtsgang auswählt, befindet sich der Arm außerhalb der Bahn des Ringes, und der Ring rotiert
nur mit dem Zahnrad. Der Arm ist so angeordnet, daß er sich in die Bahn der Lasche am Ring bewegt, wenn der
Schalthebel seitlich in Richtung auf die Schaltposition bewegt wird, die den Rückwärtsgang auswählt. In dieser
Schaltstellung stößt der Arm gegen die Lasche und stoppt die Rotation des Ringes. Durch den resultierenden
Schlupf entsteht ein Reibungswiderstand .zwischen dem Innendurchmesser des Ringes und dem Trommelabschnitt des
Zahnrades, der eine ausreichend große Bremswirkung zur Verzögerung der Rotation der in konstanter Weise kämmenden
Zahnräder entfaltet. Dadurch wird der Aufprall der Zahnräder vermieden oder zumindest stark reduziert,
wenn das Rücklaufrad in kämmenden Eingriff mit den in
konstanter Weise kämmenden Zahnrädern gebracht wird.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeiepiels
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Sämtliche Teile können.von erfindungswesentlicher
Bedeutung sein. Es zeigen:
323U28
Figur 1 eine Ansicht eines Vierganggetriebes,
teilweise im Schnitt, die die Gesamtanordnung der Teile zeigt,, wobei einige Teile aus Klarheitsgründen
vereinfacht dargestellt oder weg-'5 gelassen worden sind?
Figur 2 eine schematische Ansicht, die das Schaltschema für die vier Gänge zeigt;
Figur 3 einen Schnitt, in dem Einzelheiten des Brems-
mechanismus in einer Stellung desselben dargestellt sind, wobei ebenfalls aus Klarheit.sgründen
einige Teile vereinfacht dargestellt oder weggelassen worden sind; ·
Figur 4 einen Schnitt ähnlich Figur 3, der eine andere Stellung des Bremsmechanismus zeigt; und
Figur 5 einen Schnitt ähnlich Figur 3, der noch eine andere Position des Bremsmechanismus zeigt.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung in Einzelheiten
beschrieben, obwohl die Erfindung in Ylelerlei Äusführungsformen ausgeführt werden, kann. Es versteht sich,
daß das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel die Erfindung in keiner Weise begrenzt.
Ih der Zeichnung ist ein Getriebe 10 mit mehreren Gängen
dargestellt., das in einem Kraftfahrzeug Verwendung finden kann. Das Getriebe 10 umfaßt ein Getriebegehäuse
12. Eine Eingigswelle (nicht gezeigt) ist drehbar in
dem Gehäuse 12 gelagert und kann über eine geeignete Kupplung (nicht gezeigt) das von einem zugehörigen
Fahrzeugmotor abgegebene Drehmoment aufnehmen. Die Eingangswelle ist mit einem Eingangsrad 14 versehen.
Eine Ausgangswelle 16 ist koaxial zur Eingangswelle drehbar im Gehäuse 12 gelagert. Ausgangsräder 18, 20
und 22 Bind auf der Ausgangswelle 16 drehbar gelagert.
Eine Zahnradblockeinheit 24 umfaßt eine Zwischenwelle 26t die in dem Gehäuse 12 drehbar gelagert ist.. Die
/■,wischenwelle 26 ist mit einem Antriebsrad 28 versehen,
das mit dem Eingangsrad 14 kämmt. In ähnlicher Weise sind ein Zwischenwellenrad 30, das mit dem Ausgangsrad
18 kämmt, ein Zwischenwellenrad 32, das mit dem Ausgangsrad 20 kämmt, ein Zwischenwellenrad 33 und ein Zwischenwellenrad
34, das mit dem Ausgangsrad 22 kämmt, vorgesehen.
Eine Rücklaufwelle 36 ist in dem Gehäuse 12 gelagert.
Ein Rücklaufrad 38 ist drehbar auf der Welle 36 gelagert und kann relativ zu dieser gleiten.
Wie in der vorstehend erwähnten schwebenden amerikanischen Patentanmeldung 153 128 erwähnt ist, wird eine
erste Synchronisierkupplung (nicht gezeigt) durch die
Ausgangswelle 16 gelagert und bildet ein Ausgangsrad Die Räder 33 und 40 sind zueinander gefluchtet, wenn sich
die erste Synchronisierkupplung in ihrer neutralen Stellung befindet, so daß das Rücklaufrad 38 gleitend
in und außer Eingriff mit diesen Rädern gebracht werden kann, um einen Rücklauf vorzusehen. Ein zweite Synchronisierkupplung
(nicht gezeigt) wird ebenfalls durch die Ausgangswelle 16 gelagert.
Eine Schaltschiene 42 ist im Gehäuse 12 so gelagert,
daß sie sich um ihre eigene Achse drehen und entlang dieser Achse eine Gleitbewegung in Längsrichtung durchführen
kann. Der Schaltschiene 42 ist eine geeignete Schaltsteuervorrichtung 44 zugeordnet. Einzelheiten
einer derartigen Steuervorrichtung sind in der US-PS 3 929 020 beschrieben. Kurz gesagt umfaßt die .
Schaltsteuervorrichtung 44 einen Selektor 46, der an
der Schaltschiene 42 befestigt ist und sich mit dieser bewegen kann. Der Selektor 46 lagert einen herabhängenden
Finger 48. Eine erste und zweite Schaltgabel 50, 52 und ein Hebel 54 sind so orientiert,
daß der Pinger 48 bei einer Drehbewegung der Schaltsohiene 42 bei einem SohaltwählVorgang in wahlweise
Ausrichtung mit einem von diesen Elementen gedreht wird. Bei einer Gleitbewegung der Schaltschiene 42 in.
Längsrichtung trägt der Pinger 48 die ausgewählte Schaltgabel
oder den Hebel in Längsrichtung.
Eine Sperre 56 ist zusammen mit dem Selektor 46 drehbar, wird jedoch durch das Gehäuse 12 an der Durchführung
einer Gleitbewegung in Längsrichtung gehindert. Bei einer Drehbewegung der Schaltschiene 42 tritt die Sperre
56 mit denjenigen Schaltgabeln oder dem Hebel in Eingriff, die bzw. der von dem Finger 48 nioht ausgewählt worden
. ist, und verhindert dadurch eine Längsbewegung derselben.
Wie in der vorstehend erwähnten amerikanischen Patentanmeldung 153 128 beschrieben ist, befinden sich die
Schaltgabeln 50 und 52 jeweils mit der ersten und zweiten Synchronisierkupplung in Eingriff. Der Hebel
54 ist um einen Drehpunkt 58 schwenkbar und steht über einen geeigneten Belag 60 mit dem Rücklaufrad 38 in
Eingriff.
Die Schaltschiene 42 ist in eine erste, zweite und dritte Schaltposition drehbar. In den ersten beiden Positionen
ist der Selektor 46 jeweils zu den Schaltgabeln 50 und 52 ausgerichtet. In der dritten Position ist der
Selektor 46 zum Hebel 54 ausgerichtet. Wenn der Schaltwählvorgang durchgeführt worden ist, wird durch die
Längsbewegung der Schaltschiene 42 der entsprechende Gang nach dem in Figur 2 gezeigten Sehaltschema eingelegt.
Bei dem Getriebe 10 handelt es sich um ein solches mit
in konstanter Weise kämmenden Zahnrädern, wobei alle Zahnräder mit Ausnahme des Rücklaufrades 38 von dem
Eingangsrad 14 angetrieben werden. Ausgewählte Ausgangsräder sind mit der Ausgangswelle 16 in Eingriff bringbar,
um die entsprechenden Gänge einzulegen. Das Rtieklaufrad 38 kann auf der Rücklaufwelie 36 in und außer
Eingriff mit dem Zwischenwellenrad 32 und dem Ausgangsrad
40 gleiten.
Wenn man voraussetzt, daß der Motor des Fahrzeuges läuft, daß die Kupplung eingerückt ist und daß sich das Getriebe
10 in der neutralen Stellung befindet, rotieren alle Zahnräder mit Ausnahme des Rücklaufrades 38. Das Rücklaufrad
38 kämmt nicht mit den Zahnrädern 33 und 40.
Wenn von der neutralen Stellung in den Rückwärtsgang geschaltet werden soll, betätigt der Fahrzeuglenker die
Kupplung, was zu einem Ausrücken derselben führt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt sich die Drehzahl der konstant
kämmenden Zahnräder zu verringern. Danach bewegt der Fahrzeuglenker seinen Schalthebel zuerst in seitlicher
Richtung, um die Schaltschiene 42 in die Schaltposition zu drehen, in der der Finger 48 zu dem Hebel 54 ausgerich·*·
tet ist, und dann in Längsrichtung, um die Schaltschiene 42 in Längsrichtung gleiten zu lassen. Dadurch wird der
Hebel 54 um den Drehpunkt 58 verschwenkt, und das Rücklauf rad 38 gleitet in kämmenden Eingriff mit den Zahnrädern
33 und 40. Wenn dieser Eingriff beendet ist, bevor die Rotation der Zahnräder 33 und 40 gestoppt worden
ist, prallen die Zahnräder aufeinander.
Es ist ein Bremsmechanismus 60 zur Verminderung dieses Aufpralls vorgesehen. Dieser Mechanismus soll die konstent
kämmenden Zahnräder während des SchaltwählVorganges und vor der Bewegung des Rücklaufrades 38 abbremsen.
Er umfaßt einen mit einem Spalt versehenen
~ 11 -
Reibring 62, der mit- Preßsitz übor seinen Umfang auf
' einem zylindrischen Trommelabschnitt 64 eines der in
konstanter Weise kämmenden Zahnräder befestigt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Trommelabschnitt
64 um einen Teil des Ausgangsradus 20 handeln. Der Reibring 62 ist mit einer Lasche 66 versehen, die sich
benachbart zu dem.Spalt an einem Ende des Ringes radial nach außen erstreckt. . ·
■ Der Bremsmechanismus 60 umfaßt d<3s weiteren einen Arm
. ■ 68, der sich von der Sperre 56 aas erstreckt und zusammen
mit dieser drehbar ist. Die Orientierung des Armes ist so, daß sich der Arm 68 außerhall ο der Rotatiomibahn
der Lasche 66 befindet, wenn der Pinger 48 entweder zu der Schaltgabel 50 oder zu der Schaltgabel 52 ausgefluchtet
ist. Der Reibring 62 rcann sich daher zusammen
mit dem Zahnrad 20 frei drehen. Wenn jedoch der Finger
48 zum Hebel 54 ausgefluchtet ist, befindet sich der Arm 68 in der Rotationsbahn der Lasche 66, so daß auf
diese Weise die Rotation des Reibringes 62 mit dem Zahnrad 20 blockiert wird. Die auf diese Weise entwickelte
Reibkraft zum Bremsen bewirkt eine Verzögerung der Rotation des Zahnrades 20 und a]I der anderen konstant
kämmenden Zahnräder, die im Getriebe 10. rotieren. Diese Bremswirkung reicht normalerweise aus, um die Rotation
der Zahnräder 33 und 4o zu stoppen, bevor das Rücklaufrad
38 in Längsrichtung in kämmenden Eingriff mit diesen Zahnrädern bewegt wird.
Ein Test mit einem typischen (Jetriebe der hier beschriebenen
Ausführungsform hat ergeben, daß man davon ausgehen kann, daß die rotierenden Zahnräder innerhalb von
5,0 Sekunden nach Ausrücken der Kupplung stoppen, wenn kein Bremsmechanismus 60 vorgesehen ist. Wenn jedoch
ein derartiger Bremsmechanismus vorhanden ist, stoppen die rotierenden Zahnräder innerhalb von etwa 0,7 Sekunden
nach dem Ausrücken der Kupplung ab. Man kann daher davon ausgehen, daß der Bremsmechanismus 60 den
Aufprall der Zahnräder während des Einlegens des Kückwärtsganges verhindert oder zumindest stark verringert,
indem die Rotation der Zahnräder 33 und 40 verzögert wird, bevor das Zahnrad 38 in kämmenden Eingriff, mit diesen
i'ahnrädern bewegt wird.
Der Bremsmechanismus 60 verhindert somit einen Aufprall
der Zahnräder, wodurch der Verschleiß und die Geräuschentwicklung im Getriebe 10 reduziert werden. Da die
Bremse ferner nur eingerückt wird, wenn ein Schaltvorgang zum Einrücken eines nicht synchronisierten
Zahnrades, wie beispielsweise des Rücklaufrades 38,
stattfindet, führt die Bremse zu keinen Getriebeverlusten, wenn ein synchronisiertes Zahnrad eingerückt
wird.
Die vorstehend erwähnte amerikanische Patentanmeldung 153 128 beschreibt des weiteren ein Fünfganggetriebe,
das mit einem Overdrive versehen ist. Der Anteil des. Bremsmechanismus 60 an Getriebeverlusten kann bei einem
derartigen Överdrive-Betrieb als vernachlässigbar klein angesehen werden, da der.Motor relativ langsam
läuftjwenn sich das Getriebe im Overdrive-Betrieb befindet.
Es wird bevorzugt, den Reibring 62 auf dem Zahnrad 20· so anzuordnen, daß die aufgrund des Schlupfes entstehende
Reibung eine Bremskraft entwickelt, die dazu neigt, den Griff des Reibringes 62 zu lösen und nicht
zu schließen. Dadurch werden drastische Änderungen bei dem übertragenen Drehmoment, bei dem es sich um eine
Exponentialfunktion des Reibungskoeffizienten in einem Zustand, in dem der Ring angezogen wird, handelt,
vermieden. Das übertragene Drehmoment ist jedoch in allen praktischen Fällen vom Reibungskoeffizienten
unabhängig, wenn der Ring gelös ; wird. Dadurch wird
in wirksamer Weise die Notwendigkeit einer Berücksichtigung der Ölviskosität, der Temperatur, der
Oberflächenreibung der Gleitelemente etc. bei der Auslegung des Bremsmechanismus für ein bestimmtes
Getriebe vermieden.
Claims (8)
1. Getriebe mit mehreren Gängen und einer Einpangswelle,
einer Ausgangswelle, einer Vielzahl von in konstanter Weise kämmenden Zahnrädern, die eine
Vielzahl von Gängen vorsehen, einem anderen Zahnrad, das in kämmenden Eingriff mit den in konstanter Weise
kämmenden Zahnrädern bewegbar ist, um einen anderen Gang vorzusehen, wobei die Gänge wahlweise einlegbar
sind, um zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle Drehmoemnt zu übertragen, und Steuereinrichtungen,
die nacheinander bewegbar sind, um zuerst den entsprechenden Gang auszuwählen und diesen
danach einzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (60) zur Abbremsung der in konstanter
Weise kämmenden Zahnräder bei Bewegung der Steuereinriohtungen zum Wählen des anderen Gangeβ vorgesehen
sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtungen (60) bei Bewegung der
Steuereinrichtungen zum Auswählen des anderen Ganges eine Reibkraft auf eines der in konstanter
Weise kämmenden Zahnräder aufbringen.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtungen (60) einen Reibring (62),
der mittels Preßsitζ auf dem einen der in konstanter
Weise kämmenden Zahnräder befestigt ist, um sich zusammen mit diesem, zu drehen, und Einrichtungen (68)
zum Blockieren der Rotation des Reibringes umfassen, so daß auf diese Weise bei Bewegung der Steuereinrichtungen
zum Wählen des anderei Ganges die Reibkraft auf das eine der in konstanter Weise kämmenden
Zahnräder aufgebracht wird.
2 _- " 323H28
4. Getriebe nach Amspruch 3» dadurch gekennzeichnet,
daß der Reibring (62) eine sich auswärts erstrekkende
Lasche (66) aufweist und daß die Blockiereinrichtung einen Arm (68) umfaßt, der in Ansprache
auf die Bewegung der Steuereinrichtungen zum Wählen des andere Ganges in die Rotationsbahn der Lasche
bewegbar ist.
5. Getriebe nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtungen einen Selektor (46), der auf einer Achse zum Wählen eines der Gänge
drehbar und zum Einlegen des einen Ganges auf dieser Achse gleitfähig ist, und eine Sperre (56)
umfassen, die zusammen mit dem Selektor drehbar ist, um die restlichen Gänge gegen einen Eingriff bei
Gleiten des Selektors auf der Achse zum Einlegen
des einen Ganges zu blockieren, wobei sich der Arm (68) von der Sperre zur Rotation mit derselben
in die Rotationsbahn der Lasche (66) erstreckt.
6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (62) einen Spalt aufweist und daß
das Getriebe so konstruiert und angeordnet ist, daß die Reibkraft dazu neigt, den Preßsitz des Reibringes
auf dem einen der in konstanter Weise kämmenden Zahnräder zu lösen.
7. Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vielzahl
der Gänge um Vorwärtsgänge und bei dem anderen Gang um einen Rückwärtsgang handelt.
*"· ■■ : """ 323H28
8. Getriebe mit mehreren Gängen, das in konstanter Weise kämmende Zahnräder, die eine Vielzahl von
Vorwärtsgängen vorsehen, ein Rücklaufrad, das gleitend in kämmenden Eingriff mit den in konstanter
Weise kämmenden Rädern gebracht werden kann, um einen Rückwärtsgang vorzusehen, und Steuereinrichtungen
aufweist, die einen Selektor und eine Sperre zum Wählen und Einlegen der Gänge umfassen, dadurch
gekennzeichnet, daß es einen aufprallvermindernden ' Bremsmechanismus (60) zur Verzögerung der Rotation der
in konstanter Weise kämmenden"Zahnräder vor dem Eingriff
des Rücklaufrades (38) umfaßt, der einen Reibring (62) an einem der in konstanter Weise kämmenden
Zahnräder und einen Arm (68) aufweist, der sich von der Sperre zur Blockierung der Rotation des Reibringes
erstreckt, wenn der Selektor zum Wählen des Rückwärtsganges bewegt wird.
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