DE2710799A1

DE2710799A1 - Schaltgetriebe mit verschiebungs- sperrkupplung

Info

Publication number: DE2710799A1
Application number: DE19772710799
Authority: DE
Inventors: Robert William Wolfe
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1977-09-29
Also published as: US4027756A; GB1542790A; JPS52112043A; BR7701537A; CA1044048A

Description

Patentanwälte Dplng. E. Eder 271 DlpU-lng. K. Schleechke * ' ^I

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Clark Equipment Company, Buchanan, Mich./USA

Schaltgetriebe mit Verschiebungs-Sperrkupplung

Die Erfindung bezieht sich auf Drehzahl-Schaltgetriebe, bei denen die Zahnräder dauernd in Eingriff stehen. Durch eine Schalt- oder Verschiebungseinrichtung für ineinandergreifende Klauenkupplungen wird das Schalten des Getriebes erheblich vereinfacht. Durch eine vereinfachte Konstruktion der Sperreinrichtung wird die Funktion verbessert.

Bei der Entwicklung von Getrieben mit konstant ineinandergreifenden Zahnrädern, insbesondere bei Schwerlastgetrieben von Lastkraftwagen oder ähnlichen Fahrzeugen, bereitet die Schaltbarkeit dieser Getriebe immer noch Schwierig-

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keiten. Bei den meisten Getrieben dieser Art ist der Schaltvorgang relativ schwierig oder die Schalteinrichtung selbst vergleichsweise kompliziert. Man bemüht sich deshalb bei der Konstruktion dieser Getriebe nicht nur um eine Verbesserung der Schaltmethode selbst, sondern auch um eine Verringerung des komplizierten Aufbaus der Schalteinrichtung, um damit deren Kosten herabsetzen und ihre Zuverlässigkeit erhöhen zu können·

Diese Getriebe arbeiten fast sämtlich mit Synchronisieranordnungen, von denen verschiedene Arten bekannt sind· Die Synchronisiereinrichtungen bringen die klauen- oder zahnartigen Kupplungselemente auf annähernd gleiche Drehzahl, bevor sie vom einen zum anderen Gang geschaltet werden können. Die Verwendung solcher Synchronisiereinrichtungen erleichtert zwar den SchaltVorgang, doch sind sie in vielen fällen unerwünscht, da sie nicht nur den mechanischen Aufbau verkomplizieren, sondern auch zusätzlichen Platz erfordern und damit zu unerwünschten Gewichts- und Wartungsproblemen führen. Man arbeitet deshalb schon lange an der Verbesserung von Schwerlastgetrieben, damit sich diese auch ohne Verwendung der bisher üblichen Synchronisiereinrichtungen schnell und mühelos schalten lassen.

Beispiele bekannter Schaltkonstruktionen, die ohne die üblichen Synchronisiereinrichtungen arbeiten, zeigen die US-Patentschriften 3 799 002, 3 910 131 und 3 921 469. Diese Getriebekonstruktionen sind zwar brauchbar, doch arbeiten sie sämtlich mit federnd nachgebenden Schalt einrichtungen, die die erfindungsgemäße Konstruktion überhaupt nicht benötigt.

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Dae erfindungsgemäße Schaltgetriebe arbeitet demgegenüber mit In Eingriff bringbaren, gezahnten Kupplungesystemen, wobei anstelle der bisher üblichen Synchronisieranordnungen Sperreinrichtungen verwendet werden.

Ein solches Getriebe besitzt vorzugsweise mehrere parallele Vollen, auf denen dauernd ineinandergreifende Zahnräder angeordnet sind. Die Kupplungseinrichtung enthält vorzugsweise einen auf einem drehbaren Teil angebrachten, axial verschiebbaren Klauenkupplungsabschnitt und einen auf einem anderen drehbaren Teil angebrachten, axial fixierten Klauenkupplungeabschnitt, in der Größe so gewählt, daß sie ineinandergreifen können. Der bewegliche Kupplungsabschnitt läßt sich aus einer ersten Stellung ohne Eingriff in eine zweite Stellung axial verschieben, in der die Kupplungsabschnitte ineinandergreifen.

Die Sperreinrichtung arbeitet mit dem beweglichen Kupplungsabschnitt und den zweiten drehbaren Teil zusammen und verhindert ein Verschieben oder Schalten des beweglichen Kupplungeteiles in die zweite Stellung so lange, als ein wesentlicher Drehzahlunterschied zwischen festen bzw. fixierten und drehbaren Kupplungsabschnitten besteht, wobei die Sperreinrichtung einen Sperring mit einer Reihe von axialen Stützen aufweist, die Sperrabschnitte tragen.

Einige Zähne des beweglichen Kupplungsabschnlttes können entfernt werden, damit Platz zur verschiebbaren Aufnahme der Stützen und der Stützensperrabschnitte besteht, wenn der bewegliche Kupplungsabschnitt in die zweite Stellung geschaltet wird^ nachdem die Drehzahl der Kupplungsabschnitte eine Synchronphase durchlaufen hat. Wenn der

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bewegliche Kupplungsabschnitt in der ersten Stellung steht, sind die Stützensperrabschnitte von diesen Stellen axial zurückgezogen, wobei eine Einrichtung zur Drehzahl-Übertragung, vorzugsweise als Druckring ausgeführt, ein Drehmoment zwischen dem zweiten drehbaren Teil und der Sperreinrichtung überträgt, wodurch die Sperreinrichtung gegenüber dem beweglichen Kupplungsabschnitt zunächst am Umfang versetzt wird, wobei die Stützensperrabschnitte auf einer Ringseitenfläche des beweglichen Kupplungsabschnittes in der ersten Stellung angreifen.

Durch Reibung zusammenarbeitende Flächen auf dem Sperrring und dem zweiten drehbaren Teil unterstützen die Aufrechterhaltung des Versetzens der Sperreinrichtung am Umfang, wenn der bewegliche Kupplungsabschnitt aus der ersten in die zweite Stellung geschaltet wird.

In einer Ausführungsform rotieren der axial verschiebbare Kupplungsabschnitt und die Sperreinrichtung mit der Getriebewelle, wobei die Sperreinrichtung mit einem benachbarten drehbaren Zahnrad zusammenarbeitet· In einer anderen Aueführungsform rotieren der axial bewegliche Kupplungsabschnitt und die Sperreinrichtung mit einem Zahnrad und die Sperreinrichtung arbeitet mit einem benachbarten Teil der Getriebewelle zusammen. In beiden Ausführungsformen enthalten die axial vorspringenden Stützen Abschnitte erster Breite für einen vergleichsweise festen Sitz in den Zwischenräumen oder Stellen und benachbarte Abschnitte zweiter Breite, die frei in die Stellen oder Zwischenräume passen, so daß ein begrenztes Versetzen in Drehrichtung der Sperreinrichtung gegenüber dem axial beweglichen Kupplungeabschnitt möglich ist. Die benachbarten Enden der

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ßtütζenabschnitte erster und zweiter Breite gehen in den Sperrabschnitten auf, wobei die Bperrabschnitte die von der axialen Betätigungseinrichtung ausgeübte Kraft über die Sperreinrichtung auf ein benachbartes Teil des axial fixierten Kupplungsabschnittes übertragen. Die Sperrabschnitte und die angrenzende, seitliche Kupplungsfläche schließen vorzugsweise einen kleinen Winkel ein, wodurch gewährleistet ist, daß die Sperreinrichtungen den beweglichen Kupplungsabschnitt freigeben, wenn die Drehzahl der Kupplungsabschnitte eine Synchronphase durchläuft.

Die ausführliche Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen Getriebeteil mit der erfindungsgemäßen Verschiebungs-Sperrkupplungseinrichtung,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer Aueführungsform der Verschiebungs-Sperrkupplungseinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4· eine weitere Ausführungsform der Verschiebungs-Sperrkupplungeeinrichtung und

Fig. 5 einen vertikalen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Verechiebunge-Sperrkupplungsmechanismus

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— β —

ΊΟ'

10, 12 gezeigt, der in einem Schaltgetriebe 14 zum selektiven Kuppeln eines Zahnrades mit einer Welle verwendbar ist. Ein solcher Verschiebungs-Sperrkupplungsmechanismus für Schaltgetriebe ist auch bei verschiedenen anderen Kupplungsaufgaben einsetzbar·

Gemäß Fig. 1 sind im Getriebe 14 die Wellen 16 und 18 im Getriebegehäuse 20 drehbar gelagert, wobei eine der Wellen 16 und 18 die angetriebene und die andere die antreibende Welle ist.

Ein Zahnrad 24 kann auf der Welle 16 festgemacht sein oder mit dieser aus einem Stück bestehen. Außerdem sind auf der Welle 16 Zahnräder 26 und 28 über Nadel- oder Rollenlager 30 drehbar gelagert und durch Haltescheiben 32 gegen axiale Bewegung gesichert.

Auf der Welle 18 ist ein Zahnrad 36 drehbar gelagert und gegen axiale Bewegung gesichert, das mit dem Zahnrad 24 immer in Eingriff steht. Zahnräder 38 und 40, die mit den Zahnrädern 26 bzw. 28 dauernd in Eingriff stehen, können auf der Welle 18 festgemacht sein oder mit dieser aus einem Stück bestehen.

Zwischen den drehbar gelagerten Zahnrädern 26 und 28 ist über Keile 46 eine ringförmige Nabe 44 an der Welle 16 befestigt. Auf den Umfang der Nabe 44 ist eine axial verschiebbare Muffe oder Manschette 50 mit Keilen gelagert, deren innere Keile bzw. Klauenzähne 52 in die äußeren Klauenzähne 48 der Nabe passen. Die ringförmige Muffe 50, die als Klauenkupplungsteil 51 wirkt, besitzt eine reduzierte Ringnut 54 zur Aufnahme eines Endes eines

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Schaltjoches 56, das zur axialen Verschiebung der Muffe gegenüber der Nabe 44 betätigt wird.

Gemäß Fig. 1 besitzen die Zahnräder 26 und 28 Nabenabschnitte 60a bzw. 60b von geringerem Durchmesser, die als Klauenkupplungsteile arbeiten und mit Kupplungszähnen 62a bzw. 62b versehen sind, die vom zugehörigen Zahnrad durch eine Ringnut 64a bzw. 64b getrennt sind.

Vie man am besten aus Fig. 3 erkennt, sind im gleichen Abstand verschiedene Keile, z. B. jeder dritte innere Keil 52 und der angrenzende Wandabschnitt der Muffe 50 weggelassen, wodurch eine erste Reihe gleichmäßig getrennter Ausnehmungen 68 und eine zweite, alternative Reihe gleichmäßig getrennter Ausnehmungen 70 entsteht, wobei die Ausnehmungen 68 und 70 praktisch gleich und voneinander im gleichen Winkel getrennt sind.

Gemäß Fig. 1 besitzen die Zahnräder 26 und 28 zurückgestufte Abschnitte 72a bzw. 72b, die eine äußere axiale Stirnfläche 74a, 74b sowie eine periphere, innere Stützfläche 76a, 76b für zwei kontinuierliche Reibungs- oder Sperringe 80 und 82 bilden, die in den abgestuften Abschnitten 72b bzw. 72a sitzen.

Die Sperringe 80 und 82 tragen eine Anzahl axial vorspringender Abschnitte oder Stützen 84 bzw. 86, wobei die Stützen 84 frei durch die Muffenausnehmungen 70 und die Stützen 86 frei durch die Ausnehmungen 68 gehen. Die Stützen 84 bzw. 86 besitzen innere Endabschnitte 88 bzw. 90 an den Ringen 80 bzw. 82 von größerer Breite. Die Breite bzw. das Vinkelausmaß der inneren Endabschnitte 88 bzw.

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90 der Stützen liegt nur wenig unter der Breite bzw. dem Winkelausmaß der Ausnehmungen 68 und 70, so daß die ersteren durch die letzteren hindurchgehen können.

Gemäß Fig. 1 und 3 sind die axialen Abmessungen der Stützenendabschnitte 88 und 90 so gewählt, daß in der Mittelstellung der Muffe 50, d. h. wenn die Muffe in axialer Richtung von den Ringen 80 und 82 gleich weit entfernt ist, oder wenn die Muffe 50 mit der Nabe 44 praktisch ausgerichtet ist, lediglich die äußeren oder schmaleren Abschnitte 92 und 94 der Stützen 84 bzw. 86 axial durch die Ausnehmungen 68 bzw. 70 reichen. Die Winkelbewegung jedes Sperringes 80 bzw. 82 gegenüber der Muffe 50 beläuft sich auf den doppelten, durch die Bezugsziffer 66 gegebenen Abstand (infolge der Bewegung in beiden Richtungen).

Sie angrenzenden Enden der Stützenabschnitte 88 und 92 gehen in die Schultern oder Sperrabschnitte 96a, 96b auf, die wiederum auf die Ringseite 98 der Muffe 50 treffen. Ebenso gehen die Stützenabschnitte 90 und 94 in den Schultern 102a, 102b auf, die wiederum auf die Ringseite 104 der Muffe 50 treffen.

Jeder Sperring 80 bzw. 82 besitzt gemäß Fig. 1 und 2 eine Ausnehmung oder Vertiefung 108, die einen nach der Seite gebogenen Fingerabschnitt 112 eines Druckringes oder Federringes 110 zurückhält, der halbmondförmig geformt ist und gekrümmte seitliche Arme 114 aufweist, deren inneres Ende in den Fingerabschnitt 112 übergeht. Gemäß Fig. 1 sind die seitlichen Arme 114 der Druckfeder im Eingriff oder durch Reibung in den Ringnuten 64a bzw. 64b der Zahnräder 26 bzw. 28.

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Venn man annimmt, daß sich die Welle 16 als Eingangswelle dreht und mit dem Zahnrad 28 verbunden ist und daß das Zahnrad 36 nicht mit der Ausgangswelle 18 verbunden ist, so dreht sich die Welle 16 gegenüber dem Zahnrad 26, das sich zu diesem Zeitpunkt frei dreht, durch den konstanten Eingriff mit dem Zahnrad 38 auf der Welle 18. Wenn nun das Zahnrad 26 zur Drehung mit der Welle 16 verbunden werden soll, so ist die Manschette bzw. die Muffe 50 nach links zu verschieben. Da das Zahnrad 28 mit der Welle 16 verbunden ist, befindet sich die Muffe 50 in der rechten Stellung und muß somit zuerst in die Mittelstellung verschoben werden, was dann möglich ist, nachdem der Fahrer bzw. die Bedienungsperson das Gaspedal oder ein äquivalentes Steuerorgan freigegeben hat, wodurch die Drehmomentverriegelung aufgehoben wird. Wie bereits erwähnt, stehen die seitlichen Arme 114 des Druckringes 110 durch Reibung in Eingriff mit der Ringnut 64a des Zahnrades, wobei der Druckring 110 infolge seiner Anbringung am Sperring 82 gewährleistet, daß dieser Sperring in der Mittelstellung gegenüber der Muffe 50 immer im Winkel versetzt ist. Wenn man versucht, die Muffe 50 aus ihrer Mittelstellung herauszubewegen, während weiterhin kein Antriebsdrehmoment vorhanden ist, so trifft ein Satz Schultern 102a oder 102b auf die Ringseite 104 der Muffe 50. Wenn beispielsweise die Schultern 102a auf die Seite 104 treffen, so wird die auf die Muffe 50 ausgeübte axiale Stirnkraft auf die Stirnringfläche 83 des Sperringes übertragen, der dann auf der angrenzenden, axialen Stirnfläche 74a des abgestuften Abschnittes 72a des Zahnrades 26 reibt. Die Druckringe 110 sind zwar nicht unbedingt notwendig, doch gewährleisten sie, daß die Sperringe 80 und 82 gegenüber der Muffe 50 so lange im Winkel versetzt werden, als zwischen den Zahnrä-

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dern 26, 28 und der Welle 16 ein wesentlicher Drehzahlunterschied besteht.

Das Zahnrad 26 wird gemäß Fig. 1 in der Mittelstellung der Muffe 50 von der Ausgangswelle 18 über den Eingriff der Zahnräder 26 und 28 angetrieben, wobei die Muffe 50 mit der Drehzahl der Eingangswelle läuft. Da beim Schalten vom Zahnrad 28 auf das Zahnrad 26 heraufgeschaltet wird (das Zahnrad 26 hat einen größeren Teilkreisdurchmesser als das Zahnrad 28), läuft das Zahnrad 26 mit geringerer Drehzahl als die Eingangswelle 16, so daß entweder die Drehzahl des Zahnrades 26 auf die der Welle 16 beschleunigt oder die Drehzahl der Welle 16 auf die des Zahnrades 26 herabgesetzt werden muß, damit die erforderliche Synchronisation eintritt. Wenn man annimmt, daß die Zahnräder 26 und 28 vom Fahrzeug angetrieben werden, das eine relativ große Masse besitzt, so laufen sie weiter etwa mit der gleichen Drehzahl, die sie vor der Trennung der Muffe 50 vom Zahnrad 28 hatten. Die mit der Antriebsmaschine gekuppelte Welle 16 geht bei Freigabe des Gaspedals infolge der inneren Reibung der Antriebsmaschine zurück, so daß schließlich das Zahnrad 26 und die Welle 16 synchron laufen.

Sobald Synchronisation vorhanden ist, auch wenn zwischen dem Sperring 82 und dem Zahnrad 26 keine Drehbewegung mehr auftritt, treffen immer noch die Schultern 102a der Sperrstützen und die Seite 104 der Muffe aufeinander. Erst wenn die Drehzahl der Welle 16 etwas unter der Synchronisation liegt, geht der Sperring 82, infolge des nun statischen Kontaktes seiner Stirnfläche 83 mit der Getriebefläche 74a; sowie des statischen Widerstandes der Feder 114 in der Nut 64a des Zahnrades 26 bis zum anderen Endpunkt seines

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Spiels gegenüber der Muffe 50, zum Auftreffen der Schulter 102b auf die Seite 104 der Muffe. Dadurch erreicht der Hing 82 eine Zwischenstellung, die die Fig. 2 und 3 zeigen, in der die Stützenendabschnitte 86 mit den Ausnehmungen 68 ausgerichtet sind (keine der Schultern 102a, 102b trifft auf die Muffenseite 104), wobei durch diese Ausrichtung die Muffe 50 bezüglich der Stützenschultern 102a, 102b frei kommt. Bei richtiger Weiterschaltung der Innenverzahnung 50 der Muffe gegenüber den Kupplungszähnen 62a, damit ein Eingriff ecfolgen kann, läßt sich die Muffe 50 nach links verschieben und das Zahnrad 28 wird mit der Welle Ί6 drehfest verbunden. Wenn die Innenkeilverzahnung 50 der Muffe ganz oder teilweise auf die Kupplung 62a trifft, bewirkt eine weitere, kleine Drehzahlverringerung der Welle 16 die zum Ineinandergreifen erforderliche Weiterschaltung und das Verschieben bzw. Schalten wird beendet. Die Bedienungsperson muß somit zum Schalten vom einen in den anderen Gang lediglich einen leichten Druck auf den Schalthebel ausüben, das Gaspedal loslassen, den Schalthebel (in der Zeichnung nicht gezeigt) gegen die gewählte Schaltstellung bewegen und so lange einen leichten Druck in dieser Richtung ausüben, bis der SchaltVorgang beendet ist. Da keine große Geschicklichkeit erforderlich ist, kann die Tätigkeit der Bedienungsperson bzw. des Fahrers auch von einer Hilfs- oder Servoeinrichtung ausgeführt werden. Nach dem Einkuppeln von Zahnrad 26 und Welle 16 drehen sich der Friktions- oder Sperring 82, das Zahnrad 26 und die Muffe 50 gemeinsam.

Der oben beschriebene Bedienungsvorgang gilt auch für das Kuppeln des Zahnrades 28 mit der Welle 18, was durch Bewegung der Muffe 50 nach rechts erfolgt· Zur Erzielung der

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Synchronisation muß beim Herabschalten die Drehzahl der Eingangswelle erhöht werden. Man erreicht dies durch plötzliches Durchtreten des Gaspedals nach vorheriger Freigabe des Gaspedals, wodurch eine Drehmomentumkehr erfolgt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel IsLBt sich die Muffe 50 zur Kupplung des Zahnrades 26 oder des Zahnrades 28 mit der Welle 16 axial in beiden Richtungen verschieben. Wenn nur ein Zahnrad vorhanden ist, benötigt man auch nur einen Sperring 80 bzw. 82, während der Schaltvorgang praktisch unverändert ist.

Gemäß Fig. 1 besitzt das Zahnrad 36 ebenfalls einen Nabenabschnitt 120 von verringertem Durchmesser mit Kupplungezähnen bzw. einer Keilverzahnung 122, die von der Scheibe des Zahnrades 36 durch eine Ringnut 124 getrennt ist. Das Zahnrad 36 besitzt ebenfalls einen abgestuften Abschnitt 126 mit einer inneren Umfangsflache 128 und einer axialen Stirnfläche 130. Die Welle 18 zeigt einen Abschnitt 134 mit größerem Durchmesser, der als Klauenkupplungselement dient, wobei der Abschnitt 134 Kupplungszähne 135 und eine Ringnut 138 zwischen den Kupplungs zähnen und der angrenzenden axialen Stirnfläche 42 des Zahnrades 38 aufweist.

Eine als Klauenkupplungselement 141 dienende Manschette bzw. Muffe 140 mit Innenkeilverzahnung bzw. Klauenzähnen 142 ist auf dem Nabenabschnitt 120 des Zahnrades drehfest, aber verschiebbar gelagert. Die Muffe 140 besitzt außerdem eine Umfangsnut 144, die ein Ende eines schematisch angedeuteten Schaltjoches 146 aufnimmt.

Wie besonders Fig. 5 zeigt, kann man im gleichen Abstand eine Reihe von Keilverzahnungen bzw. Zähnen, beispielsweise

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jede vierte, innere Keil verzahnung 14-2 der Muffe weglassen, so daß «»τι eine Reihe axialer Ausnehmungen 152 erhält. Auf den abgestuften Zahnradabschnitt 126 ist ein Friktions- oder Sperring 160 frei gelagert, der eine Reihe von durch die Ausnehmungen 152 gehenden Stützen oder Streben 164- aufweist. Me Stützen 164- besitzen schmale innere Abschnitte 166 und weitere Stirnabschnitte 168, wobei letztere vergleichsweise fest in den Ausnehmungen 152 sitzen. Die Stützenabschnitte 166 und 168 treffen sich an den Schulterabschnitten 172a, 172b. Vie man am besten aus Fig. 1 erkennt, werden die Kupplungszähne 136 von den Stützenabschnitten 168 im Prinzip überlagert oder umschlossen. Einer der Stützabschnitte 168 besitzt eine Ausnehmung 174, die einen nach der Seite gebogenen Fingerabschnitt 180 eines halbmondförmigen Friktionsringes bzw. einer Druckfeder I78 halt, die ebenfalls gekrümmte Seitenarme 182 aufweisen, die mit der Wellennut I38 in Friktionseingriff stehen.

In der Schalt sperreinrichtung 12 sind die Muffe 140 und der Sperring 160 mit dem Zahnrad 36 drehfest verbunden. Venn beispielsweise das Zahnrad 36 sich zusammen mit der Velle 18 drehen soll, wird die Muffe 140 nach rechts verschoben, wodurch die Kupplungszähne 122 des Zahnrades mit den Kupplungszahnen 136 der Velle verbunden werden. Wenn jedoch Zahnrad 36 und Velle 18 mit verschiedener Drehzahl laufen, wird der Sperring 160 in Drehrichtung bzw. im Winkel versetzt gegenüber der Muffe 140, d. h. die Sperringstützen 164- sind gegenüber den Ausnehmungen 152 der Muffe nicht zentriert, so daß die Schultern 172a bzw. 172b auf die Ringseite 148 der Muffe treffen. Durch seinen Friktionseingriff mit der Wellennut 138 gewährleistet der

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Friktionsring bzw. die Druckfeder 178, daß der Sperr- oder Friktionsring 160 in der Mittelstellung gegenüber der Muffe 14Ο immer im Winkel versetzt ist, so daß bei einem Versuch einer Axialverschiebung der Muffe 140, wenn die Drehzahl von Zahnrad 36 und Welle 18 nicht übereinstimmt, die Stützenschultern 172a oder 172b und die Muffenseite 148 aufeinandertreffen.

Wenn man annimmt, daß Zahnrad 36 und Welle 18 nicht synchron laufen, so wird die auf die Muffe 140 ausgeübte axiale Stirnkraft über die Stützen 164- auf die axialen Stirnflächen 170 der Stützenabschnitte 168 übermittelt, wobei die Stirnflächen 170 auf der axialen Stirnfläche 4-2 des Zahnrades 38 reiben. Wie bereits bei der Sperreinrichtung 10 erläutert, erreicht man eine Synchronisation beim Herauf- oder Herabschalten durch eine Drehzahlabnähme oder eine Drehzahlzunahme der Eingangswelle. Sobald Synchronisation vorhanden ist, erreicht der Sperring 160 eine Zwischenstellung, in der die Stützenabschnitte 164-mit den Ausnehmungen 152 fluchten, so daß die Muffe14Ο nicht mehr an den Stützenschultern 172a, 172b blockiert wird. Der weitere Schaltvorgang der Muffe 14Ο zur Verbindung mit den Kupplungszähnen 136 der Welle erfolgt in der bereits bei der Sperreinrichtung 10 beschriebenen Weise, worauf sich das Zahnrad 36 gemeinsam mit der Welle 18 dreht.

Damit die Schaltsperreinrichtung 12 weich arbeitet, sind die Schultern 172a und 172b um einen kleinen Winkel (5°) gegenüber der Ringseite 148 der Muffe geneigt, wodurch sichergestellt ist, daß die Flächen 170 und 4-2 sich nicht gegeneinander bewegen, sondern daß die Flächen 172a bzw.

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172b auf die Seite 148 der Muffe drücken und während dem gewünschten Freigabe- oder Entsperrvorgang gleiten, der unmittelbar nach der Synchronisation erfolgt.

Der Widerstand der Feder 178 erleichtert diesen Vorgang· Die Schultern 96a, 96b und 102a, 102b der Schaltsperreinrichtung 10 sind aus dem gleichen Grunde ebenso abgewinkelt.

Patentnwälte DIpI.-Ing. E. Eder 709839/0798 Dlpl.-Ing. K. Schieschk·

8München40, Ei·-

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Claims

Patentanwalt· 9 7 1 Π 7 Q Q Dlpl.-ing. E. Eder grf ' U ' y y Dipl.-Ing. K. Schleschke P*t ent ansprüche

1. Schaltgetriebe mit Sperrkupplung, bei der Kupplungs-

^—zähne miteinander in Eingriff bringbar sind, wobei auf einer ersten drehbaren Einrichtung (16, 36) eine Manschette (50, 140) mit einem ersten Kupplungsabschnitt (51, 141) mit ersten Kupplungszähnen (52, 142) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist und wobei eine gegenüber der ersten drehbaren Einrichtung konzentrische und axial feststehende zweite drehbare Einrichtung (26, 18) einen zweiten Kupplungsabschnitt (60a, 134) mit zweiten Kupplungszähnen (62a, 136) aufweist, die bei Verschiebung des ersten Kupplungsabschnittes in die Kupplungszähne greifen, gekennzeichnet

a) durch eine mit dem ersten Kupplungsabschnitt (5I1 (141) und der zweiten drehbaren Einrichtung (26, 18) zusammenwirkende Sperreinrichtung (82+, 160+), wodurch ein Ineinandergreifen der Kupplungszähne so lange verhindert wird, wie zwischen der ersten und der zweiten drehbaren Einrichtung (16, 36 bzw. 26, 18) ein wesentlicher Drehzahlunterschied besteht, wobei die Sperreinrichtung einen Sperring (82, 160) mit einer Reihe axial vorspringender Stützen (86, 164) aufweist, die Sperrabschnitte (102, 172) tragen,

b) durch zwischen den ersten Kupplungszähnen (52, 142) angeordnete Zwischenräume (68, 152) zur Aufnahme der axial vorspringenden Stützen (86, 164) einschließlich der Sperrabschnitte (102, 142), wenn Stützen und Zwischenräume axial fluchten, so daß zum Ineinandergreifen der Kupplungezähne die

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Sperrabschnitte axial in die Zwischenräume bewegbar sind, und

c) durch eine Fläche (83, 170) auf einem Sperring (82) und am Ende der Stützen (164), vom Sperring entfernt, die mit einer Fläche (74a, 42) auf der zweiten drehbaren Einrichtung zusammenwirken und die Sperreinrichtung gegenüber der ersten drehbaren Einrichtung versetzen, so langp ein wesentlicher Drehzahlunterschied zwischen den zusammengehörenden Kupplungsabschnitten besteht, wobei die Sperrabschnitte (102, 172) auf eine seitliche Ringfläche (104, 148) des ersten Kupplungsabschnittes treffen, wenn die Sperreinrichtung in Drehrichtung gegenüber der Manschette versetzt ist, so daß ein Ineinandergreifen der Kupplungsabschnitte verhindert ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (110, 178), die zwischen der zweiten drehbaren Einrichtung und der Sperreinrichtung funktionell angeordnet ist, die an letzterer angebracht und die erstere mit Friktionseingriff umschließt, die dazwischen ein Drehmoment zum anfänglichen Versetzen der Sperreinrichtung gegenüber dem ersten Kupplungsabschnitt überträgt, wodurch die Stützen gegenüber den ersten Kupplungszahnzwischenräumen so lange nicht fluchten, wie ein wesentlicher Drehzahlunterschied zwischen den zusammengehörenden Eupplungsabschnitten besteht»

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung (110, 178) zur Übertragung

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eines Drehmomentes halbmondförmig ist und gegenüberliegende, gekrümmte Seitenarme (114, 182) aufweist, die mit einem Ringnutabschnitt (64a, 138) in der zweiten drehbaren Einrichtung in einem begrenzenden, umschließenden und friktioneilen Eingriff stehen.

4. Getriebe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung zur Drehmomentübertragung an einem der Sperringe und an einem Ende der Stützen angebracht ist.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial vorspringenden Stützen (86, 164) Abschnitte (90, 168) von erster Breite enthalten, die mit einem vergleichsweise engen Gleitsitz in die Zwischenräume (68, 152) passen, und danebenliegende Abschnitte (94, 166) von zweiter Breite, die frei durch die Zwischenräume gehen, so daß ein begrenztes Versetzen der Sperreinrichtung in Drehrichtung gegenüber dem ersten Kupplungsabschnitt möglich ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Stützenabschnitte (90, 168) mit der ersten Breite neben den Sperring liegen.

7· Getriebe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Stützenabschnitte (94, 166) mit der zweiten Breite neben dem Sperring liegen.

8. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Enden der Stützenabschnitte erster und zweiter Breite in den Sperrabschnitten (102, 1?2)

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aufgehen, wobei die Sperrabschnitte auf eine benachbarte Ringseitenfläche (104, 148) des ersten Kupplungsabschnittes treffen, wodurch ein Gleiten und nachfolgendes Ineinandergreifen von ersten und zweitem Kupplungsabschnitt verhindert wird, solange zwischen den zusammengehörenden Kupplungsabschnitten ein wesentlicher Drehzahlunterschied besteht·

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrabschnitte (102, 172) auf die dem Sperring gegenüberliegende Ringseitenfläche (104, 148) des ersten Kupplungsabschnittes treffen.

10. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrabschnitte (102, 172) auf die vom Sperring entfernte Ringseitenfläche des ersten Kupplungsabschnittes treffen.

11. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrabschnitte (102, 172) und die Ringseitenfläche (104, 148) des ersten Kupplungsabschnittes einen kleinen Winkel einschließen, so daß die Freigabe des ersten Kupplungsabschnittes durch die Sperreinrichtung gewährleistet ist, wenn die Drehzahl der Kupplungsabschnitte eine synchrone Phase durchläuft.

12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel ca. 5° beträgt.

Patentamt

DIpI.-mg DIpI.-Ing. K.

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