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Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufeinrichtung für
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach Patent 9o3
659, in welcher die Gleichlaufkörper aus geschlitzten, federnden Ringen bestehen,
deren Umfangsfläche einen zylindrischen Teil und einen konischen Teil aufweisen,
welche mit den Schaltzähnen eines verschiebbaren Bauteiles, beispielsweise der Schaltmuffe,
in Eingriff gebracht, Gleichlauf bewirken.
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Nach dem Hauptpatent sind die Gleichlaufringe vorgespannt, um ein
weiches Schalten zu erzielen und den Schaltweg zu verkürzen. Außerdem nimmt die
Wandstärke des Ringes von der Stelle des größten Biegemomentes gegen die Enden des
Ringes zu ab.
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Die Wirkung der Gleichlaufeinrichtung wird noch weicher und die Flächenpressung
während des Ingleichlaufbringens verringert, wenn gemäß der Erfindung die Wandstärke
des Gleichlaufringes im wesentlichen in der Mitte zwischen der Stelle des größten
Biegemomentes und dem Schlitz des Ringes kleiner als die Breite desselben ist. Es
ist dadurch möglich, dem Gleichlaufring eine große Vorspannung zu erteilen. Vorzüglich
bildet der zylindrische Teil der Umfangsfläche mit denn konischen Teil der Umfangsfläche
einen Winkel, der nicht größer als a5° ist. An der Stelle des Überganges
von
dem konischen in den zylindrischen Teil des Ringes ist eine Abrundung vorgesehen,
wodurch die Flächenpressung herabgesetzt wird. Es kann in gleicher Weise die Stelle
des Überganges von dem konischen in den zylindrischen Teil der Schaltmuffe abgerundet
sein, um in gleicher Weise die Flächenpressung herabzusetzen.
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Die Umfangsfläche jedes der federnden Ringe weist weiter auf der der
Abschrägung entgegengesetzten Seite einen Absatz auf, welcher nicht nur zur Vorspannung
des Ringes dient, indem er in einer entsprechenden Ringnut eines Trägers gehalten
wird, sondern auch als Schaltsicherung in geschaltetem Zustand wirkt. Die Gleichlaufringe
sind durch Klemmringe in raumsparender Weise gegen axiale Verschiebung gesichert.
Zwischen je zwei Gleichlaufringen ist in bekannter Weise ein Muffenträger angeordnet.
Dieser weist an mehreren Stellen seines Umfanges axial sich erstreckende Fortsätze
auf, welche von solcher Länge sind, daß sie die Gleichlaufringe fast ganz überdecken,
und die als Führungsstege für die Schaltmuffe, die entsprechende Ausnehmungen enthält,
dienen, wodurch der Muffenträger sehr schmal ausgeführt werden kann und trotzdem
eine sichere Führung für die Schaltmuffe während des Schaltvorganges gewährleistet.
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In den Zeichnungen, welche eine beispielsweise Ausführung der Erfindung
zeigen, ist Fig. I ein senkrechter Mittellängsschnitt durch die erfindungsgemäße
Gleichlaufeinrichtung eines Teiles eines Getriebes, Fig. 2 ein Schnitt nach der
Linie II-II der Fig. I, Fig. 3 eine Skizze in größerem Maßstab, aus welcher die
Vorspannung des Gleichlaufringes hervorgeht, Fig. 4 ein Schnitt durch den Gleichlaufring
nach der Linie X-X der Fig. 2, Fig. 5 bis 8 Skizzen in größerem Maßstab, welche
die Erreichung des Gleichlaufes während des Schaltvorganges veranschaulichen.
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In dem in Fig. I gezeigten Ausschnitt eines Schlaltmuffengetriebes
sind mit der Antriebswelle I die Zahnräder 2 und 3 fest verbunden, welche in ständigem
Eingriff mit den Zahnrädern 4 und 5 stehen, die drehbar, aber nicht verschiebbar
auf der Abtriebswelle 6 angeordnet sind. Mit der Abtriebswelle verkeilt ist ein
Muffenträger 7, auf welchem die Schaltmuffe 8 längs verschiebbar ist. Die Anschlagscheiben
9 und Io sind zwischen dem Muffenträger und den Zahnrädern angeordnet. Auf die Naben
der Zahnräder 4 bzw. 5 sind die Träger II bzw. I2 aufgepreßt, deren Schaltzähne
I3 bzw. I4 mit entsprechenden Schaltzähnen I5 der Schaltmuffe 8 am Ende des Schaltvorganges
in Eingriff kommen. Auf der Nabe I6 des Trägers II ist durch den Klemmring I7 ein
federnder, geschlitzter Gleichlaufring I8 gegen Längsverschiebung gesichert. Auf
der Nabe des Trägers 12 ist in gleicher Weise ein federnder, geschlitzter Gleichlaufring
für die Schaltung in der anderen Richtung befestigt. Da die Ausführung die gleiche
ist wie für den Ring I8, ist sie nicht weiter beschrieben. Eine Verdrehung der Ringe
wird durch auf die Nabe der Zahnräder bzw. 5 angeschweißte oder auf andere Art befestigte
Stifte I9 bzw. 2o verhindert.
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Der Muffenträger 7, welcher die Führung und die Drehmomentmitnahme
für die Schaltmuffe 8 bildet, weist an mehreren, beispielsweise drei Stellen seines
Umfanges axial sich erstreckende seitliche Führungsstege 25 auf, welche weit über
den Muffenträgerkörper 27 hinausragen und auch zum großen Teil die Gleichlaufringe
I8 überbrücken. Die Schaltzähne I5 der Schaltmuffe fallen an den entsprechenden
Stellen 26 weg. Dadurch ist es möglich, den Körper 27 des Muffenträgers sehr schmal
auszuführen und die einzelnen Bauteile gegen den Muffenträger hin zusammenzurücken.
Das Getriebe wird dadurch viel schmäler, erhält also eine sehr gedrängte Bauart;
außerdem ist eine einwandfreie Führung der Schaltmuffe 8 auf dem Muffenträger gewährleistet.
Es sind mindestens je zwei Führungsstege 25 auf jeder Seite des Muffenträgers notwendig.
Mehr als sechs solcher Stege würden die Anzahl der Schaltzähne, an deren Stirnflächen
der Gleichlaufring Reibungsschluß findet, zu sehr verringern, wodurch die Abnutzung
sehr groß werden würde.
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Der Gleichlaufring wird durch den Absatz 22 in der Ringnut 2I (Fig.
3) in vorgespanntem Zustand gehalten. Beim Ingleichlaufbringen wird der Gleichlaufring
durch Darübergleiten der Schaltzähne der Schaltmuffe bis in die strichpunktiert
gezeichnete Lage zusammengedrückt. Die Form und die Abmessungen des Ringes sind
von größter Bedeutung für die Gleichlaufarbeit. Um eine ungleiche Abnutzung längs
des Umfanges der zusammenarbeitenden Flächen des Gleichlaufringes und der Schaltzähne
zu vermeiden, ist es nicht nur notwendig, daß der Gleichlaufring I8 seine größte
Wandstärke an der Stelle des größten Biegungsmomentes, das ist im Querschnitt x-x
(Fig. 2), aufweist und von dort gegen die Ringenden zu stetig abnimmt, sondern es
sind die Wandstärken a des Gleichlaufringes ungefähr in der Mitte y-y zwischen der
Stelle x-x des größten Biegemomentes und dem Schlitz kleiner als die Breite b des
Ringes im Querschnitt x-x, da erkannt wurde, daß der Gleichlaufring als Ringfeder
wirken muß. Als solche kann er nämlich um so mehr vorgespannt werden, je günstiger
das Verhältnis von a:b ist. Eine große Vorspannung ist aber die Voraussetzung für
eine lange Lebensdauer der Gleichlaufeinrichtung, denn die Abnutzung, die an der
Oberfläche des Gleichlaufringes auftritt, wird durch sie wieder wettgemacht. Der
Durchmesser des Trägers der Schaltzähne ist ebenfalls mit ungleichmäßiger Wandstärke
in solcher Weise ausgeführt, daß die Wandstärke beider Bauteile zusammen über den
ganzen Umfang gleichbleibt.
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Damit sind aber noch nicht alle Bedingungen für eine gute und dauerhafte
Gleichlaufarbeit erfüllt. Es wurde erkannt, daß die Hauptarbeit zur Erreichung des
Gleichlaufes, nämlich etwa zwei Drittel derselben, in dem konischen Teil 23 des
Gleichlaufringes erreicht werden müß, während im zylindrischen Teil 28 etwa ein
Drittel der Gleichlaufarbeit
geleistet wird. Um die Einschaltkräfte
gering zu halten, muß weiter der Winkel a, den der konische Teil mit dem zylindrischen
Teil bildet, möglichst flach sein. Als Bestwerte wurden 6 bis WO gefunden.
Jedenfalls soll der Winkel a kleiner als 25° sein.
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Die Fig. Iund 3 zeigen die Stellung der Schaltmuffe im Leerlauf. In
den Fig. 5 bis 8 sind die einzelnen Phasen des Schaltens gezeigt. In Fig. 5 berührt
der Innenkegel 24 der Schaltmuffe den Außenkegel 23 des Gleichlaufringes. In Fig.
6 ist die Schaltmuffe bereits so weit gegen die Schaltzähne I3 geschoben, daß die
volle Spannung des Gleichlaufringes erreicht ist. An dieser Stelle tritt die größte
Flächenpressung auf, und es ist deshalb der Übergang vom konischen in den zylindrischen
Teil nicht scharfkantig, sondern nach einem Radius R abgerundet. Eine solche Abrundung
nach dem Radius R kann entweder der Gleichlaufring oder die Schaltmuffe oder beide
Teile aufweisen. Dadurch wird die Flächenpressung verringert. Fig. 7 zeigt das Ende
des Ingleichlaufbringens. Die Vorderkanten der beiden in Eingriff zu bringenden
Schaltzähne berühren sich bereits. Fig. 8 zeigt die vollendete Schaltung. Ein unbeabsichtigtes
Herausspringen des Ganges aus dieser Stellung wird durch den Sattel 3o der Schaltmuffe
verhindert. Dieser Sattel 30 in der Bohrung der Schaltmuffe macht es notwendig,
daß der für die Vorspannung und Zentrierung vorgesehene Teil des zylindrischen Außendurchmessers
22 des Gleichlaufringes I8 abgesetzt, d. h. kleiner im Durchmesser ist als die zylindrische
Reibfläche 28 desselben (Fig. 8). Es erfüllt daher der Absatz 22 eine doppelte Aufgabe.
Er dient zur Vorspannung des Gleichlaufringes und zur Schaltsicherung. Die der Schaltmuffe
zugekehrte Abschrägung des Gleichlaufringes erleichtert das Schalten, während die
durch den Absatz entstehende scharfe Kante, welche dem Zahnrad zugekehrt ist, das
Herausspringen der Schaltmuffe verhindert. Aus Fig. 5 ist auch ersichtlich, daß
die Breite des konischen Teiles 23 des Gleichlaufringes auf jeden Fall kleiner sein
muß als die halbe Gesamtbreite b des Gleichlaufringes, d. h. daß in der Zwischenstellung
während des Schaltens, wie in Fig. 6 gezeigt, immer ein Abstand s zwischen der Schaltmuffe
und dem Schaltzahn I3 vorhanden sein muß. Die Erfindung ist nicht auf Schaltmuffengetriebe
beschränkt, sondern für jede Art von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben anwendbar.