DE69702062T2

DE69702062T2 - Umkehrschaltgetriebe

Info

Publication number: DE69702062T2
Application number: DE69702062T
Authority: DE
Inventors: Louis Luyckx
Original assignee: Crown Gear Holding BV
Current assignee: Ass Ag Duedingen Ch
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: EP0907846B1; EP0907846A1; WO1998001685A1; JP2000514534A; NL1003523C2; DE69702062D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Umkehrschaltkupplung gemäss dem Einleitungsteil zu Anspruch 1.
Eine Umkehrschaltkupplung dieser Art ist zum Beispiel aus der US-Patentschrift A 3 685 371 bekannt, in der eine Umkehrschaltkupplung zum Einsatz in Kraftfahrzeugen beschrieben ist.
Der Nachteil der bekannten Umkehrschaltkupplung besteht darin, dass sich bei Umkehrung der Drehrichtung die Drehzahl ändert, da die Durchmesser des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads verschieden sind.
Zielsetzung der Erfindung ist die Ausschaltung dieses Nachteils.
Erreicht wird diese Zielstzung durch eine Umkehrschaltkupplung nach Anspruch 1. Bei dieser Kupplung können die Durchmesser des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads weitgehend gleich sein, so dass sich bei Umkehrung der Drehrichtung keine wesentliche Änderung der Drehzahl ergibt.
Nach einer weiteren Verbesserung der erfindungsgemässen Umkehrschaltkupplung entspricht die Kupplung dem Anspruch 2. Auf diese Weise ist ein einfacher Einbau der Kupplung möglich.
Nach einer noch weiteren Verbesserung entspricht die Umkehrschaltkupplung dem Anspruch 3. Hierbei können die miteinander in Eingriff kommenden Verzahnungen leicht eingestellt und gewartet werden.
Der Anspruch 4 hat eine weitere Verbesserung der Umkehrschaltkupplung zum Gegenstand. Dies bedeutet, dass im Fall einer Nichtumkehrung der Drehrichtung eine direkte Kupplung der Wellen möglich ist, ohne dass in der Kupplung irgendein Schlupf auftritt.
Nach einer noch anderen Verbesserung entspricht die Rückwärtskupplung dem Anspruch 5. Auf diese Weise ist es möglich, die Rückwärtskupplung kürzer zu machen, was zum Beispiel beim Einsatz in Kraftfahrzeugen von Vorteil sein kann.
Eine noch weitere Verbesserung ist gemäss Anspruch 6 zu erreichen. Die genaue Einstellung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads relativ zu den dazwischen montierten zylindrischen Ritzeln ist demgemäss einfach.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Umkehrschaltkupplung dem Anspruch 7. Hierbei ist gewährleistet, dass sich die zylindrischen Ritzel immer in der bestmöglichen Weise relativ zum ersten und zum zweiten Zahnrad einstellen.
Die Erfindung sei nunmehr im Nachstehenden mit Bezug auf eine Reihe von als Beispiel gedachten Ausführungsformen beschrieben, wie diese in einer Zeichnung dargestellt sind, in der:
Fig. 1 ein Teil eines Querschnitts einer Umkehrschaltkupplung nach einer ersten erfindungsgemässen Ausführungsform;
Fig. 2 ein Teil eines Querschnitts einer Umkehrschaltkupplung nach einer zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform;
Fig. 3 ein Teil eines Querschnitts einer Umkehrschaltkupplung nach einer dritten erfindungsgemässen Ausführungsform; und
Fig. 4 ein Teil eines Querschnitts einer Rückwärtskupplung nach einer vierten erfindungsgemässen Ausführungsform gezeigt wird.
Soweit wie möglich sind in den verschiedenen Figuren entsprechende Teile immer mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines Querschnitts einer Umkehrschaltkupplung, aus dem Zweck und Verwendung einer Umkehrschaltkupplung gemäss der als Beispiel gedachten Ausführungsform abgeleitet werden können. Derartige Umkehrschaltkupplungen kommen zum Beispiel als Umkehrvorrichtungen zum Einsatz, wenn in einem Kraftfahrzeug ein stufenloses Getriebe verwendet wird. In diesem Fall muss die Möglichkeit bestehen, die Drehrichtung der Maschine umzukehren, damit das Fahrzeug auch rückwärts fahren kann.
In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 dargestellt, in dem eine Antriebswelle 6 mittels Lagern 4 so befestigt ist, dass sie um eine Drehachse 7 dreht. Die Antriebswelle 6 ist mittels Lagern 8 drehbar auf einer Abtriebswelle 9 befestigt, die mittels Lagern (nicht dargestellt) im Gehäuse 1 so montiert ist, dass sie ebenfalls um die Drehachse 7 dreht.
Auf der Antriebswelle 6 ist eine Kerbverzahnung 10 vorgesehen, um die herum ein Primärtellerrad 12 so angeordnet ist, dass es in Richtung der Drehachse 7 verschiebbar ist. Das Primärtellerrad 12 ist mittels eines Zwischenlagers 15 auf der Abtriebswelle 9 drehbar gelagert, und ein Sekundärtellerrad 15 sowie ein Kupplungsring 20 sind ebenfalls auf der Abtriebswelle 9 angeordnet. Die axiale Verschiebung unter der Einwirkung der Verzahnungskräfte des Primärtellerrades 12 relativ zum Sekundärtellerrad 17 ist durch einen Klemmring 16 begrenzt.
Eine Tellerradverzahnung 11 des Primärtellerrades 12 steht mit einem zylindrischen Ritzel 24 in Eingriff, was ebenfalls bei einer Tellerradverzahnung 18 des Sekundärtellerrades 17 der Fall ist. Das zylindrische Ritzel 24 ist mittels Lagern 23 auf einem Ritzelzapfen 14 drehbar befestigt. Der Ritzelzapfen 14 ist in einem Zwischenring 13 gelagert, so dass die Drehung des Zwischenrings 13 über eine Kupplung 22 mit der Drehung des Kupplungsrings 20 und somit mit der Abtriebswelle 9 verbunden und die Drehung des Zwischenrings 13 relativ zum Gehäuse 1 über eine Kupplung 25 gestoppt werden kann. Im Zwischenring 13 befinden sich drei oder mehr zylindrische Ritzel, so dass der Zwischenring 13 durch die Verzahnungen 11 und 18 relativ zur Drehachse 7 zentriert wird.
Ein Druckring 21 ist unter der Einwirkung von durch einen Ölkanal 19 zugeführtem Öl in axialer Richtung verschiebbar, wonach dann die Scheiben der Kupplung 22 auf bekannte Weise gegeneinander gedrückt werden, was zur Folge hat, dass die Drehung des Zwischenrings 13 mit der Drehung der Abtriebswelle 9 verbunden wird. Die Drehung der Antriebswelle 6 und die der Abtriebswelle 9 sind nun durch das Tellerrad 17, die zylindrischen Ritzel 24 und das Tellerrad 12 miteinander verbunden.
Muss die Drehrichtung umgekehrt werden, so wird die Kupplung 22 durch Abbau des Öldrucks im Kanal 19 ausgerückt, wonach dann eine Feder (auf die hierin nicht weiter eingegangen wird) den Druckring 21 gegen den Kupplungsring 20 nach hinten drückt. Ein Druckring 2 wird sodann in einer mit vorstehender Beschreibung vergleichbaren Weise gegen die Scheiben der Kupplung 25 gepresst, was dazu führt, dass der Zwischenring 13 im Gehäuse zum Stillstand kommt. Die Drehrichtung des Primärtellerrades 12 ist nunmehr der des Sekundärtellerrades 17 entgegengesetzt, so dass die Antriebswelle 6 und die Abtriebswelle 9 ebenfalls in entgegengesetzten Richtungen drehen.
Um den Einbau der Umkehrschaltkupplung in Richtung der Welle in einem ungeteilten Gehäuse zu ermöglichen, sollten die verschiedenen Teile so montiert werden, dass sie in Richtung der Welle verschiebbar sind. Zuerst werden die Antriebswelle 6 und der Druckring 2 in das Gehäuse 1 eingesetzt. Unter anderem befinden sich der Zwischenring 13 mit Kupplungen 22 und 25 sowie das Primärtellerrad 12 und das Sekundärtellerrad 17, die relativ zueinander positioniert und ausgerichtet sind, auf der Abtriebswelle 9. Diese Baugruppe wird sodann in das Gehäuse 1 eingeschoben, was aufgrund der Tatsache möglich ist, dass die verschiedenen Lager als Rollenlager ausgebildet sind und dass die Scheiben der Kupplung 25 in das Gehäuse gleiten können.
Um die verschiedenen Verzahnungen, Lager und Kupplungsscheiben mit ausreichend Öl zu versorgen, ist ein Ölkanal 3 vorgesehen und sind ebenfalls Ölkanäle an verschiedenen anderen Stellen angeordnet, um eine ausreichende Ölzufuhr sicherzustellen. Zwischen dem Gehäuse 1 und der Antriebswelle 6 befindet sich eine Öldichtung 5. Verschiedene andere Konstruktionsdetails sind ebenfalls in der Zeichnung dargestellt. Diese Details sind natürlich etwas für einen technischen Zeichner, so dass hierin nicht weiter auf sie eingegangen wird.
Fig. 2 zeigt als Beispiel eine Ausführungsform ähnlich der nach Fig. 1, bei der das Primärtellerrad 12 und das Sekundärtellerrad 17 aufgrund der Tatsache relativ zueinander leichter einstellbar sind, dass der Abstand zwischen den Tellerrädern mittels der auf der Antriebswelle 6 montierten Stellmutter 27 justiert werden kann, wobei das Sekundärtellerrad 17 durch ein zwischen dem Tellerrad 17 und der Stellmutter 27 angeordnetes Drucklager 26 in Position gehalten wird. Die Tellerräder und die Kupplungen werden auf der Antriebswelle 6 montiert und eingestellt und in das Gehäuse 1 eingesetzt, wonach dann die Abtriebswelle 9 in einer nicht dargestellten Weise montiert wird. Die Drehung der Abtriebswelle 9 erfolgt durch Kupplung mit dem Sekundärtellerrad 17 über die Kerbverzahnung 10.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Abstand zwischen dem Primärtellerrad 12 und dem Sekundärtellerrad 17 mittels der Stellmutter 27 auf einen maximalen Wert eingestellt wird und bei der der Mindestabstand zwischen den Tellerrädern durch einen Gleitring 28 bestimmt wird. Dies gewährleistet, dass zwischen den Verzahnungen immer ein geringes Zahnspiel vorhanden ist.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der bei gleicher Drehrichtung der Antriebswelle 6 und der Abtriebswelle 9 (nicht dargestellt) die Verzahnungen der Tellerräder 12 und 17 nicht unter Last stehen, da die Antriebswelle 6 direkt mit dem Sekundärtellerrad 17 gekuppelt ist. Zu diesem Zweck ist eine Gleitbuchse 30, die mittels der Kerbverzahnung 31 mit der Antriebswelle 6 dreht, um die Antriebswelle 6 herum angeordnet. Die Gleitbuchse 30 kann durch einen Druckring 29 in Richtung des Sekundärtellerrades 17 gedrückt werden, wodurch eine Kupplungsverzahnung 32 in Eingriff gebracht wird. Der Druckring 29 wirkt in bekannter Weise mittels Öldruck. Wird der Öldruck abgebaut, so wird die Kupplungsverzahnung 32 aufgrund der Tatsache ausgerückt, dass die Gleitbuchse 30 teilweise unter Einwirkung einer Feder des Sekundärtellerrades weggeschoben wird.
Die Kupplungsverzahnung 32 vermag ein hohes Drehmoment aufzunehmen und kann demgemäss ein relativ kleinen Durchmesser haben. Hierdurch ist es möglich, eine Kupplung innerhalb der Tellerradverzahnung und die andere Kupplung ausserhalb derselben anzuordnen. Auf diese Weise lässt sich eine kürzere Einbaulänge erreichen, was insbesondere bei Einsatz in Kraftfahrzeugen ein grosser Vorteil sein kann.
Es ist ebenfalls möglich, im Fall der Kupplungsverzahnung 32 einen Synchronisierring (nicht dargestellt) zu verwenden, durch den die Drehzahl der einzurückenden Kupplungshälften synchronisiert wird, so dass sie ohne Bonanzaeffekt ineinandergleiten können.
Eine der Gleitbuchse 30 und der Kupplungsverzahnung 32 vergleichbare Kuppllung kann natürlich auch im Fall der Kupplung 25 verwendet werden, so dass auch hier auf Wunsch ein kleinerer Durchmesser gewählt werden kann, wodurch eine kompaktere Ausführung der Rückwärtskupplung möglich ist.
Soweit eine oder beide Kupplungen 22 und 25 in Form einer Schaltverzahnung mit einer Gleitbuchse, einer Kupplungsverzahnung und möglicherweise einem Synchronisierring ausgeführt ist beziehungsweise sind, wird eine Kupplung bevorzugt zwischen der Antriebswelle und dem Motor angeordnet. Wird die Rückwärtskupplung zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs benutzt, so kann die Kupplung zum Beispiel in Form einer Hydraulikkupplung oder eines Drehmomentwandlers ausgeführt werden.
Abwandlungen der Erfindung sind auf verschiedene Weise möglich, indem zum Beispiel das Primär- und das Sekundärtellerrad nicht mit der genau gleichen Anzahl von Zähnen versehen sind, so dass beispielsweise Schwingungen reduziert werden können.
Es ist ebenfalls möglich, dass die Drehachse der zylindrischen Ritzel zur Drehachse 7 der Antriebs- und/oder Abtriebswelle nicht rechtwinklig verläuft, so dass die Tellerscheiben leichter mit einem Wälzfräser hergestellt werden können. Tatsächlich kann dann ein Durchtrennen der Welle mit dem Fräser verhindert werden.

Claims

1. Umkehrschaltkupplung mit einer Antriebswelle (6), einer Abtriebswelle (9) und einem Zwischenring (13), die in einem Gehäuse (1) und relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse (7) drehbar sind, und desweiteren mit einem drehbar mit der Antriebswelle (6) verbundenen ersten Zahnrad (12) und mit einem drehbar mit der Abtriebswelle (9) verbundenen zweiten Zahnrad (17), mit einer ersten Kupplung (22; 30, 32) zum drehbaren Kuppeln der Antriebs- und der Abtriebswelle, mit einer zweiten Kupplung (25) zum drehbaren Kuppeln des Zwischenrings (13) und des Gehäuses (1) und mit zylindrischen Ritzeln (24), die im Zwischenring (13) zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad angeordnet sind und mit diesen in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (14) der zylindrischen Ritzel (24) im wesentlichen senkrecht zur gemeinsamen Drehachse (7) verläuft.

2. Umkehrschaltkupplung nach Anspruch 1, in der das Gehäuse (1) in axialer Richtung relativ zum Zwischenring (13) verschiebbar ist und dass mindestens eine der Abtriebswelle (9) und der Antriebswelle (6) in axialer Richtung relativ zum ersten oder zum zweiten Zahnrad verschoben werden kann.

3. Umkehrschaltkupplung nach Anspruch 1 oder 2 mit Positioniervorrichtungen zur Positionierung des ersten Zahnrads (12) und des zweiten Zahnrads (17) relativ zueinander, wobei die Positioniervorrichtungen ein in axialer Richtung verstellbares Lager (15, 26) umfassen.

4. Umkehrschaltkupplung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, in der die erste Kupplung eine Gleitbuchse (30) umfasst, die auf der Abtriebs- oder der Antriebswelle angeordnet ist und Verzahnungen (32) besitzt, die durch Verschieben in axialer Richtung mit der Antriebs- bzw. der Abtriebswelle in Eingriff gebracht werden können.

5. Umkehrschaltkupplung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, in der die erste Kupplung einen kleineren Durchmesser als das erste und/oder das zweite Zahnrad aufweist, und dass der Durchmesser der zweiten Kupplung grösser als der des ersten bzw. des zweiten Zahnrads ist.

6. Umkehrschaltkupplung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, in der das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad so montiert sind, dass sie in axialer Richtung relativ zueinander und zum Zwischenring (13) verschoben werden können.

7. Umkehrschaltkupplung nach Anspruch 6, in der der Zwischenring (13) in der senkrecht zur Drehachse (7) verlaufenden Richtung bewegt werden kann und durch die Einwirkung der Verzahnungskräfte der zylindrischen Ritzel (24) um die Drehachse (7) zentriert wird.