DE2936009C2

DE2936009C2 - Stufengetriebe für Straßenkraftfahrzeuge in Vorgelegebauart

Info

Publication number: DE2936009C2
Application number: DE2936009A
Authority: DE
Inventors: Gunter Ing.(grad.) 7130 Mühlacker Knödel
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 1979-09-06
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1983-04-21
Also published as: SE8005929L; FR2469627A1; JPS5683641A; IT8024484A0; GB2057608B; SE441911B; DE2936009A1; IT1132669B; GB2057608A; US4378710A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Stufengetriebe für Straßenkraftfahrzeuge in Vorgelegebauart mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei dem auch der Rückwärtsgang synchronisiert ist und die Räder des Rückwärtsganges ständig miteinander in Eingriff stehen sowie während der Kraftübertragung jeweils ein Radsatz eines Ganges durch eine Schaltkupplung mit einer axial verschiebbaren Schaltmuffe in den Kraftfluß eingeschaltet ist, wobei die Schaltmuffe für den Rückwärtsgang bei Überschreiten einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch einen Anschlag gegen Einrücken gesperrt ist, der in einem mit der Getriebewelle umlaufenden Bauteil radial beweglich gelagert ist und gegen die Kraft einer Rückstellfeder durch Fliehkraftwirkung in die Sperrstellung bringbar ist.

Ein solches Stufengetriebe ist aus der GB-PS 14 383 bekannt. Bei diesem bekannten Stufengetriebe ist neben einer auf der Abtriebswelle axial fest angeordneten Muffe eine Blechschale befestigt, deren zylindrischer äußerer Rand als Anlage für radial verschiebbar gelagerte Bolzen dient, die durch eine die Gestalt eines aufgeschnittenen Ringes aufweisende Drahtfeder radial nach innen gegen die Umfangsfläche der Blechschale gedrückt werdea Die Drahtfeder ist einerseits in die Blechschale eingehängt und andererseits durch Querbohrungen der Bolzen gesteckt Die Bolzen sind in radialen Bohrungen eines zylindrischen Ansatzes der Muffe geführt Bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl bewegen sich die Bolzen entgegen der Kraft der Drahtfeder radial so weit nach außen, daß ihre Enden in den Weg der Schaltmuffe für den Rückwärtsgang gelangen und dadurch das Einlegen des Rückwärtsganges blockieren. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Sperreinrichtung sich axial an die zum Schalten des Rückwärtsganges benötigten Bauteile anschließt wodurch die Baulänge des Getriebes vergrößert wird, was bei den stets sehr beengten Raumverhältnissen in Pkws sehr unerwünscht ist Auch ist der Herstell- und Montageaufwand wegen der zusätzlichen erforderlichen Bauteile erhöht Von besonderem Nachteil ist jedoch, daß diese Anordnung wegen des zusätzlichen Platzbedarfes nicht nachträglich in bereits bestehende bzw. konzipierte Getriebe eingebaut werden kann.

Aus der DE-PS 6 24 835 ist ein weiteres Stufengetriebe mit einer fliehkraftbetätigten Sperreinrichtung bekannt, bei dem an einer Stirnfläche der Schaltmuffe radial verschiebliche Fliehgewichte gelagert sind, die bei einer bestimmten Drehzahl der die Schaltmuffe tragenden Welle mit Aussparungen in dieser Welle in Eingriff kommen, um dadurch ein Verschieben der Schaltmuffe zu sperren. Auch diese Anordnung hat wieder den Nachteil, daß sie an die Schaltmuffe axial angrenzend zusätzlichen Raum beansprucht, wodurch die Baulänge eines solchen Getriebes vergrößert wird. Ferner besteht auch hier wiederum nicht die Möglichkeit, bereits bestehende Getriebe mit einer solchen Sperreinrichtung zu versehen. Auch daß hier Veränderungen an der Welle notwendig sind, um den Eingriff der Fliehgewichte zum Sperren der Schaltmuffe zu ermöglichen, erschwert die Herstellung eines solchen Stufengetriebes bedeutend.

Bei den bekannten Stufengetrieben finden radial verschiebliche Sperrglieder Verwendung. Grundsätzlich gibt es jedoch auf die Fliehkraft ansprechende Sperrglieder unterschiedlicher Art. So sind insbesondere aus der FR-PS 8 90 772 zweiarmige Fliehgewicht-Sperrhebel bekannt, die bei automatischen Getrieben dazu dienen, drehzahlabhängig formschlüssige Verbindungen zwischen koaxial zueinander umlaufenden Getriebeteilen herzustellen. ·

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stufengetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Einbau der Rückwärtsgangsperre ohne zusätzliche Getriebeveränderungen möglich ist. Insbesondere soll keine Vergrößerung des Gehäuses erforderlich sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Anschlag in die Führungsmuffe der Schaltkupplung eingebaut ist und von einem zweiarmigen Fliehgewicht-Sperrhebel gebildet wird, der in einer zu ihrer Mantelfläche hin offenen Aussparung der Führungsmuffe um eine zu deren Achse parallele Achse außerhalb seines Massenmittelpunktes schwenkbar gelagert und an seinem kurzen Arm durch eine am Grund der Aussparung angeordnete Druckfeder belastet ist, während sein langer Arm mit einer die Neutralposition definierenden Ringnut an der Innenfläche der Schaltmuffe zusammenwirkt.

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Bei dem erfindungsgemäßen Stufengetriebe ist also und den Rückwärtsgang eines Vorgelegegetriebes der Anschlag in Form eines Fliehgewicht-Sperrhebels dargestellt, die mittels derselben Schaltkupplung mit unmittelbar in die Führungsmuffe eingebaut, obwohl die Reibungsvorkupplung wahlweise in den Kraftfluß von Führungsmuffe primär anderen Aufgaben dient und zur der Vorgelegewelle zur Abtriebswelle einschaltbar sind. Erfüllung dieser Aufgaben optimal und zugleich so klein 5 In einem Gehäuse 1 sind mittels Wälzlagern 2 und 3 wie möglich ausgebildet wird. Trotzdem hat sich eine Vorgelegewelle 4 und eine Abtriebswelle 5 drehbar gezeigt, daß diese Führungsmufn: den Einbau von gelagert. An dem abtriebsseitigen Ende der Abtriebs-Anschlägen in Form von Fliehgewicht-Sperrhebeln welle 5 ist ein Zahnrad 6 für den Antrieb eines ermöglicht und die Sperrfunktion auch nicht durch die Geschwindigkeitsmessers befestigt Je ein Radsatz für Keilverzahnung gestört wird, welche die Schakmuffe 10 den fünften Gang und den Rückwärtsgang sind in und die Führungsmuffe miteinander verbinden. Viel- zueinander parallelen und benachbarten Ebenen anmehr läßt sich zum Sperren der Schaltmuffe eine geordnet Dabei umfaßt der Radsatz für den fünften Ringnut verwenden, welche zur Definition der Neutral- Gang ein auf der Vorgelegewelle aufgekeiltes Zahnrad position der Schaltmuffe an deren Innenfläche im 7 und ein auf der Abtriebswelle 5 mittels eines allgemeinen ohnehin vorhanden ist 15 Nadellagers 9 drehbar gelagertes Zahnrad 8. Für den

Die Anzahl der Fliehgewicht-Sperrhebel kann grund- Rückwärtsgang ist auf der Abtriebswelle 5 mittels eines sätzlich beliebig sein. Vorzugsweise wird jedoch eine Nadellagers 10 in axialem Abstand zum Zahnrad 8 ein Anzahl gewählt, welche das Vermeiden von Unwuchten Zahnrad 11 drehbar gelagert, das mit einem nicht erleichtert Daher werden gewöhnlich mindestens zwei dargestellten Zwischenrad kämmt, mit dem ein mit der und vorzugsweise drei solcher Sperrhebel vorgesehen. 20 Vorgelegewelle 4 einstückig hergestelltes Zahnrad 12

Die Schwenkbewegung der Fliehgewicht-Sperrhebel kämmt Die Zahnräder 7 und 8 bzw. 11 und 12 sind also ist durch Anlage am Grunde der Ringnut bzw. der ständig unmittelbar oder mittelbar miteinander in Aussparung in der Schaltmuffe oder durch Anlage des Eingriff.

anderen Hebelarmes am Grunde der Aussparung in der Zur Herstellung der Antriebsverbindung zwischen

Führungsmuffe, in der die Fliehgewichts-Sperrhebel 25 den Zahnradsätzen 7,8 und 11,12 mit der Abtriebswelle untergebracht sind, begrenzt Eine Anlage des Sperrhe- 5 dient eine Schaltkupplung 13. Die Schaltkupplung 13 belendes am Grunde der Ringnut der Schaltmuffe hat umfaßt eine auf der Abtriebswelle 5 drehstarr befestigte jedoch den Nachteil, daß dann, wenn mit derselben Führungsmuffe 14, die an ihrem Umfang mittels einer Schaltmuffe auch ein Vorwärtsgang geschaltet wird, Verzahnung eine Schaltmuffe 15 trägt, die gegenüber dieser Schaltvorgang erschwert ist wegen der Reibung, ₃₀ der Führungsmuffe 14 axial verschiebbar ist Der die durch das Anliegen der Sperrhebelenden an der Innenverzahnung der Schaltmuffe 15 ist jeweils ein mit Schaltmuffe bei deren Bewegung in Axialrichiung einer zugeordneten Außenverzahnung versehener auftritt Da eine Begrenzung der Schwenkbewegung der Kupplungskörper 16 bzw. 17 zugeordnet, die starr mit Fliehgewicht-Sperrhebel durch Anlage am Grunde der dem Zahnrad 8 bzw. dem Zahnrad 11 verbunden sind. Aussparung in der Führungsmuffe eine exakte Herstel- 35 Durch axiales Verschieben der Schaltmuffe 15 wird lung dieser Aussparung erfordern würde, ist gemäß deren Verzahnung wahlweise mit dem Kupplungsköreiner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der per 16 oder dem Kupplungskörper 17 formschlüssig Schwenkweg der Fliehgewichts-Sperrhebel unter der gekuppelt und dadurch die Antriebsverbindung über die Wirkung der Fliehkraft durch Anschläge so begrenzt, Führungsmuffe 14 zur Abtriebswelle 5 hergestellt Die daß ihre Bewegung radial nach außen endet, ehe sie den 40 Schaltmuffe 15 ist in ihre drei verschiedenen Positionen Grund der Aussparung in der Schaltmuffe bzw. der mittels einer Schaltgabel 18 verschiebbar, die in nicht Führungsmuffe berühren. Dabei sind diese Anschläge dargestellter, bekannter Weise mit einem vom Fahrer bevorzugt durch einen Bolzen gebildet, der an der zu betätigenden Schalthebel in Wirkverbindung bring-Führungsmuffe befestigt ist und axial in eine Ausspa- bar ist. Die Schaltgabel 18 greift hierzu in eine rung des Fliehgewichts-Sperrhebels ragt Diese Ausspa- 45 Außenringnut 19 der Schaltmuffe 15 ein. In die rung ist bevorzugt als Bohrung ausgebildet, die sich bei Innenverzahnung der Schaltmuffe 15 ist eine zentrale der Herstellung des Sperrhebels, der ohnedies eine Innenringnut 20 eingearbeitet, die der Rastung der Lagerbohrunfr erhalten muß, ohne viel Aufwand Schaltmuffe 15 in der mittleren Neutralstellung dient, zusätzlich mit ausreichender Präzision einarbeiten läßt. Hierzu ist in einer radialen Bohrung der Führungsmuffe Dasselbe gilt für das Einarbeiten der Bohrungen zur 50 14 eine Druckfeder 21 vorgesehen, die eine Kugel 22 in Aufnahme eines Lagerbolzens für den Fliehgewicht- die Innenringnut 20 drückt.

Sperrhebel und zur Aufnahme des den Anschlag Zur Synchronisierung sind in bekannter Weise die

bildenden Bolzens. Kupplungskörper 16 und 17 mit Konusflächen versehen,

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge- gegen die ein Synchronisierring 23 mit einer entsprestellt. Es zeigen in vereinfachter und schematisierter 55 chenden Gegenfläche andrückbar ist, der gegenüber der Darstellung unter Weglassung der für das Verständnis Führungsmuffe 14 geringfügig axial und tangential der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten: verschiebbar ist. Der Synchronisierring 23 bildet

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den dem Abtrieb zusammen mit der Reibungsfläche des zugeordneten benachbarten Bereich eines Vorgelegegetriebes, wobei Kupplungskörpers 16 bzw. 17 eine Reibungsvorkuppdie Achsen von Abtriebswelle und Vorgelegewelle in 60 lung, die ein Ineingriffkommen der Innenverzahnung 24 der Schnittebene liegen, der Schaltmuffe 15 mit der Außenverzahnung der

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine aus Führungs- Kupplungskörper 16 bzw. 17 erst nach Herstellung der muffe und Schaltmuffe bestehenden Muffeneinheit in Drehzahlgleichheit zuläßt.

gegenüber F i g. 1 vergrößerter Darstellung entlang Gemäß der Darstellung von F i g. 1 ist auch dem

einer Linie II-II von F i g. 3, und 65 Zahnrad 11 des Rückwärtsganges ein Kupplungskörper

Fig.3 eine Ansicht der Einheit in Richtung eines mit Reibkonus zugeordnet, der ebenfalls mit einem Pfeiles III der F i g. 2. Synchronisierring 23 zusammenwirkt.

In F i g. 1 sind die Zahnradsätze für den fünften Gang Durch die Synchronisierung ist es möglich, den

■ Rückwärtsgang auch bei sich bewegendem, beispielsweise in Vorwärtsfahrt befindlichen Fahrzeug einzulegen Wird nach dem Einlegen des Rückwärtsganges in einem solchen Fahrzustand die vom Fahrer betätigte Fahrkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebeeingangswelle eingerückt, so wird einerseits das Fahrzeug schlagartig abgebremst und es wird andererseits auf den Antriebsmotor ein ihn in der falschen Richtung in Drehung versetzendes Drehmoment ausgeübt, weil die beiden Kupplungshälften der Fahrkupplung nicht nur unterschiedliche Drehzahl sondern auch unterschiedliche Drehrichtung vor dem Einkuppeln aufweisen. Um diesen Betriebszustand mit Sicherheit auszuschließen ist die nachfolgend beschriebene Modifikation der Schaltkupplung 13 vorgesehen.

In die Führungsmuffe 14 sind drei auf dem Umfang gleichmäßig verteilte und von der Mantelfläche radial nach innen gehende Aussparungen 25 mit bogenförmigem Grund eingearbeitet An einer Stelle jeder Aussparung 25 ist, etwa senkrecht zum Grund der Aussparung, eine Bohrung 26 in die Führungsmuffe 14 eindringend eingearbeitet; die Achse der Bohrung 26 und die Ebene der Aussparung 25 liegen in einer zur Achse der Führungsmuffe 14 senkrechten Ebene. Parallel zur Achse der Führungsmuffe 14 sind innerhalb des Umrisses der Aussparung 25 noch zwei Bohrungen eingearbeitet, in die jeweils ein Bolzen 27 bzw. 28 eingepreßt ist. Der Bolzen 27 befindet sich etwa in Fortsetzung der Bohrung 26, ist jedoch relativ zu deren Achse etwa in Richtung auf die Mitte der durch den Umriß der Aussparung 25 begrenzten Fläche versetzt. Der Bolzen 28 befindet sich etwa in der Mitte zwischen dem Bolzen 27 und dem entfernterem Bereich der Aussparung 25.

Ein Fliehgewichts-Sperrhebel 29 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet und außerhalb seines Massenmittelpunktes um den Bolzen 27 schwenkbar gelagert. Eine in die Bohrung 26 eingesetzte Druckfeder 30 hält ihn in einer Lage, in der er sich völlig innerhalb des Umrisses der Aussparung 25 befindet Er ist mit einer Querbohrung 31 versehen, durch die hindurch sich der Bolzen 28 erstreckt Die Querbohrung 31 weist einen größeren Durchmesser auf als der Bolzen 28 und begrenzt die Schwenkbewegung des Fliehgewicht-Sperrhebels 29 um den Bolzen 27 so, daß sich der Fliehgewichts-Sperrhebel 29 in seiner einen Endlage völlig innerhalb des Umrisses der Aussparung 25 befindet, jedoch nicht am Grunde der Aussparung anliegt In dieser Position ist der Fliehgewicht-Sperrhebel bei stillstehender Muffe durch die Druckfeder 30 gehalten. In der entgegengesetzten Endlage, die er bei sich ausreichend schnell drehender Führungsmuffe 14 entgegen der Wirkung der Druckfeder 30 einnimmt, ragt ein vorspringender Zahn 32 am Ende des Fliehgewichts-Sperrhebels 29 in die Innenringnut 20 der Schaltmuffe 15. Dabei ist die Innenringnut 20 in diesem Bereich mit einer zur Drehachse senkrechten Flanke 33 versehen. Diese Flanke 33 befindet sich auf der dem Zahnrad 11 für den Rückwärtsgang gegenüberliegenden Seite der Innenringnut 20. Auf der dem Zahnrad 11 zugewandten Seite ist die Flanke der Innenringnut 20 völlig entfernt, um ein Verschieben der Schaltmuffe 15 in Richtung auf das Zahnrad 8 des fünften Ganges nicht zu beeinträchtigen. Hierzu genügt es im allgemeinen, einen Zahn der Innenverzahnung 24 auf der einen Seite der Innenringnut 20 zu entfernen, der dem Zahn 32 des Fliehgewicht-Sperrhebels 29 benachbart ist.

Bei stillstehendem oder sich nur langsam bewegendem Fahrzeug sind die Fliehgewicht-Sperrhebel 29 ohne Wirkung; sie befinden sich innerhalb des Umrisses der Aussparung 25 und es läßt sich der Rückwärtsgang ebenso wie der fünfte Gang leicht einlegen. Aufgrund der Synchronisierung des Rückwärtsganges tritt bei seinem Einlegen kein störendes Geräusch auf, weil die Reibungsvorkupplung für Drehzahlgleichheit vor dem Ineingriffkommen der Verzahnungen von Schaltmuffe 15 und Kupplungskörper 17 sorgt Wird dagegen eine vorgegebene Mindestdrehzahl bzw. eine dazu proportionale Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeuges überschritten, so treten die Zähne 32 der Fliehgewicht-Sperrhebel 29 in die Innenringnut 20 der Schaltmuffe 15 ein und verhindern, daß diese in der Richtung bewegt wird, in der der Rückwärtsgang eingelegt wird. Dies wird dadurch verhindert daß die Flanke des Zahnes 32 an der Fianke 33 zur Anlage kommt. Die beiden Flanken sind senkrecht zur axialen Verschieberichtung. Dagegen ist das Einlegen des fünften Ganges unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht behindert, weil auf der der Flanke 33 gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Zahnes 32 die Innenverzahnung entfernt ist und daher die Nut in diesen Bereich axial offen ist Da der Zahn 32 nicht am Grund der Innenringnut 20 anliegt wegen der Winkelbegrenzung, die durch die Bohrung 31 und den Bolzen 28 gegeben ist läßt sich der fünfte Gang normal, also ohne zusätzliche Reibung, schalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stufengetriebe für Straßenkraftfahrzeuge in Vorgelegebauart mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei dem auch der Rückwärtsgang synchronisiert ist und die Räder des Rückwärtsganges ständig miteinander in Eingriff stehen sowie während der Kraftübertragung jeweils ein Radsatz eines Ganges durch eine Schaltkupplung mit einer axial verschiebbaren Schakmuffe in den Kraftfluß eingeschaltet ist, wobei die Schaltmuffe für den Rückwärtsgang bei Oberschreiten einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch einen Anschlag gegen Einrücken gesperrt ist, der in einem mit der Getrisbewelle umlaufenden Bauteil radial beweglich gelagert ist und gegen die Kraft einer Rückstellfeder durch Fliehkraftwirkung in die Sperrstellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (29, 32) in die Führungsmuffe (14) der Schaltkupplung (13) eingebaut ist und von einem zweiarmigen Fliehgewicht-Sperrhebel (29) gebildet wird, der in einer zu ihrer Mantelfläche hin offenen Aussparung (25) der Führungsmuffe (14) um eine zu deren Achse parallele Achse (27) außerhalb seines Massenmittelpunktes schwenkbar gelagert und an seinem kurzen Arm durch eine am Grund der Aussparung (25) angeordnete Druckfeder (30) belastet ist, während sein langer Arm mit einer die Neutralposition definierenden Ringnut (20) an der Innenfläche der Schaltmuffe (15) zusammenwirkt.

2. Kraftfahrzeug-Stufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkweg des Fliehgewicht-Sperrhebels (29) durch einen Anschlag (28,31) nach außen so begrenzt ist, daß er den Grund der Aussparung (20) in der Schaltmuffe (15) nicht berührt.

3. Kraftfahrzeug-Stufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch einen Bolzen (28) gebildet ist, der axial in eine Aussparung (31) des Fliehgewicht-Sperrhebels (29) ragt.