DE3048048A1

DE3048048A1 - Fahrgeschwindigkeitsabhaengige schaltsperre fuer zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE3048048A1
Application number: DE19803048048
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. Ebner; Friedrich Ing.(Grad.) 7996 Meckenbeuren Schreiner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1982-07-01
Also published as: FR2496818A1; IT1139846B; FR2496818B1; DE3048048C2; GB2089912A; GB2089912B; CA1167285A; IT8125284A0

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN - Aktiengesellschaft -

7990 Friedrichshafen

Titel: Fahrgeschwindigkeitsabhängige Schaltsperre für Zahnradgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Schaltsperre für Zahnradgetriebe, insbesondere eine Schaltsperre zum Verhindern des Einlegens des Rückwärtsganges bei Kfz-Wechselgetrieben bei-mit zu hoher Geschwindigkeit und vorwärts ausrollendem Fahrzeug.

Aus der DE-PS 19 46 496 ist eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Sperre zum Verhindern unzulässiger Rückschaltungen in Kfz-Wechselgetrieben, die aus einem Haupt- und einem die Gangfolge verlängernden Gruppengetriebe bestehen bekannt, bei welcher die Sperrung der Umschaltung mit Hilfe von pneumatisch betätigten Druckzylindern vorgenommen·wird. Die Steuerung dieser Sperrzylinder erfolgt teils pneumatisch, teils hydraulisch über eine Vielzahl von Ventilen, wodurch diese bekannte Schaltsperre relativ aufwendig ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Schaltsperre für Zahnradgetriebe anzugeben, welche in einfacher Weise und ohne Zuhilfenahme vieler Einzelteile aufgebaut ist, wobei im wesentlichen kein zusätzlicher Platzbedarf auftritt. Die Schaltsperre soll ohne Fremdbetätigung (pneumatisch/hydraulisch/mechanisches Gestänge) arbeiten, dabei wartungsfrei und einfach montier- und demontierbar sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Schaltsperre mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Schaltsperre nach der Erfindung besteht demnach aus einem in zwei Halbschalen getrennten Sperring, welcher zwischen dem Rückwärtsgang-Zahnrad und dem Kupplungskörper angeordnet ist, wobei die beiden Halbschalen durch eine sie im wesentlichen umspannende Feder federnd zusammengehalten sind. Im wesentlichen mittig ist an einer jeden der Halbschalen an ihrer dem Kupplungskörper zugewandten Seite eine Sperrnase vorgesehen, welche eine Stufe, bestehend aus einer Ringfläche und einer Schräge aufweist. Der Kupplungskörper weist seitlich an seinem Umfang axiale Aussparungen auf, durch welche je eine der Sperrnasen axial hindurchragt.

Wenn bei einer Fahrgeschwindigkeit über 10 km/h die Sperringhälften entgegen der Federkraft radial nach aussen wandern, wird die Schiebemuffe während ihrer Schaltbewegung mit ihrem Innendurchmesser zwar über die Ringfläche noch hinweggleiten, danach jedoch mit einer an ihr vorgesehenen Innenschräge an der Schräge der

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Stufe der Sperrnase anstehen, so daß eine Weiterführung der Schaltbewegung verhindert wird.

Dabei ist es gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens besonders vorteilhaft, daß der Sperring an seiner dem Rückwärtsgang-Zahnrad zugewandten Seite einen Flanschteil aufweist und daß zwischen diesem Flanschteil und der Sperrnase des Sperringes eine ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme der Feder vorgesehen ist.

Zur Bewegungsbegrenzung der Halbschale, welche unter Einwirkung der Fliehkraft das Bestreben besitzen sich radial nach aussen zu bewegen, sind gemäß einer anderen Weiterbildung des Erfindungsgedankens an der Stirnseite des Rückwärtsgang- Zahnrades vorzugsweise drei Stifte derart vorgesehen, daß sie teilweise aus der Stirnfläche herausragen, wodurch der Sperring bei seiner der Fliehkraft folgenden Bewegung an diesen Stiften mit der Außenfläche des Flanschteiles anstehen wird. Hierbei ist der Abstand zwischen dem Stift und dem äußeren Durchmesser des Flanschteiles etwas kleiner oder maximal gleich groß ausgewählt wie der Abstand zwischen der Ringfläche der Sperrnase und dem Durchmesser der Innenbohrung der Schiebemuffe. Diese radial Wegbegrenzung der Halbschalen kann noch auf weiterem Wege erfindungsgemäß erreicht werden. Beispielsweise kann in der Stirnseite des Zahnrades eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen werden, in welcher der Flanschteil des Sperringes

^O derart hineinragt, daß zwischen dem äußeren Durchmesser des Flanschteiles und dem äußeren Durchmesser der Ausnehmung der gleiche Abstand wie zwischen Stift

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und Flanschteil vorgesehen ist. Desweiteren kann zur Wegbegrenzung der Halbschalen in der Stirnseite des Zahnrades in Höhe einer jeden Halbschalenmitte je eine radiale Nut vorgesehen sein, in welche mindestens ein axialer Stift hineinragt, welcher in dem Flanschteil· angeordnet ist. Hierbei kann die Wegbegrenzung beispielsweise durch Anordnung im Flanschteil einer Madenschraube , welche ebenfalls in diese Nut hineinragt einstellbar sein, wobei der Stift dann die Rolle eines Führungsstiftes übernimmt.

Gemäß einer nächsten Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist an jeder Halbschale nur eine relativ schmale Sperrnase vorgesehen, die im wesentiichen mittig an der Stirnseite der Hal·bschal·en angeordnet ist. Diese relativ schmale Sperrnase besitzt den Vorteil, daß dann, wenn entsprechend der Schwerkraft die Halbschalen bis auf Anschlag nach aussen gewandert sind, der Innedurchmesser der Schiebemuffe immer noch mit relativ hoher Genauigkeit über die Ringfläche gleiten kann. Wäre statt einer schmalen Sperrnase hier ein Sperr-Halbring oder eine größere Anzahl von Sperrnasen, welche im wesentlichen einen Sperr-Halbring bilden, konzentrisch zu der übrigen Ausbildung des Kupplungsringes vorgesehen, so würde beim Einrücken der Schiebemuffe, bei in ihrer ausgerückten Position befindlichen Halbschal·en, die Schiebemuffe nicht mehr mit ihrer Innenbohrung über die Ringfläche zu gleiten kommen, sondern die Schiebemuffe würde stirnseitig an der Stirnfläche, insbesondere an den den Trennflächen

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zuweisenden Enden der Stirnflächen der Sperringe anstehen.

Gemäß einer nächsten Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist die die Halbschalen des Kupplungsringes zusammenhaltende Feder ein offener Federring. Dieser offene Federring kann erfindungsgemäß unterschiedlich ausgebildet sein und zwar können in erster Ausführung die Enden der Feder radial abgebogen sein, derart, daß bei Aufeinanderliegen der Halbschälen mit ihren Trennflächen sich die abgebogenen Federenden berühren oder einen ganz kleinen Abstand voneinander aufweisen. Die Federenden können jedoch in einer anderen Ausführung radial nach innen gebogen sein, wozu in den Trennflächen entsprechend radiale Nuten vorgesehen sind, durch welche hindurch die Federenden in das Innere des Sperringes hineingekrümmt sind. Die Enden der Feder können erfindungsgemäß auch derart ausgebildet sein, daß das eine Federende in Form einer öse ausgebildet ist, während das zweite Federende die Form eines Hakens aufweist, derart, daß bei Aufeinanderliegen der Halbschalen mit ihren Trennflächen der Haken in der öse derart eingehakt ist, daß zwischen den Innenflächen des Hakens und der öse in tangentialer Richtung gesehen, ein Abstand vorhanden ist, welcher der maximalen Aufweitung der Halbschalen während deren Sperrposition entspricht. Dabei kann die erfindungsgemäße Feder einen runden, einen rechteckigen oder

anderen zweckmäßigen Querschnitt aufweisen. 30

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Die erfindungsgemäße Schaltsperre ist in ihrem Aufbau relativ einfach gestaltet, sie besteht an sich in der

im

erfindungsgemäßen Umgestaltung eines/Getriebe bereits vorhandenen Elementes, nämlich des Zahnrades mit Kupplungskörper, wodurch in dem Getriebe lediglich Sperring, Feder und Anschlagstift hinzukommen. Die erfindungsgemäße Schaltsperre arbeitet nur unter Zuhilfenahme der Fliehkraft, wobei die Ringfeder derart ausgewählt ist, daß sie erst bei Überschreitung einer gewissen Drehzahl sich öffnet, und die Sperring-Halbschalen nach aussen wandern läßt. Es sind hier somit keine von aussen einwirkenden Kräfte bzw. Einwirkungen nötig umd die gewünschte Sperrwirkung zu erzielen.

Weitere Merkmale der Schaltsperre nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit den in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielffi erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Schaltsperre in eingebautem Zustand,

Fig. 2 eine Frontansicht auf die Schaltsperre

mit teilweisem Schnitt, wodurch die Anordnung der Sperrnasen verdeutlicht wird,

Fig. 3 einen radialen Schnitt durch die Schalt-3Q sperre in Höhe der Ringfeder, deren Anordnung

verdeutlichend und

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Fig. 4 eine Teilansicht einer Ringfeder, deren Enden als Haken und öse ausgebildet sind.

Die Schaltsperre nach der Erfindung besteht im wesentliehen, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich wird, aus einem SperrLng 20, wo Icher in dom Zwischenraum zwischen einem Rückwärtsgang-Zahnrad 22 und einem mit ihm drehfest verbundenen oder in einem Stück mit ihm gefertigten Kupplungskörper 23, angeordnet ist. Der Sperring 20 weist einerseits ein Flanschteil 21 auf, mit welchem er an der Stirnfläche des Zahnrades 22 anliegt und andererseits eine Ringstufe 17, welche in eine an dem Zahnrad 22 vorgesehene Hinterdrehung hineinragt. Der Kupplungskörper 23 weist seinerseits eine Aussenverzahnung 4 auf, welche mit einer Innenverzahnung 10 einer Schiebemuffe 9 zusammenwirkt. Im Umfang des Sperringes 20 ist eine ringförmige Ausnehmung 2 vorgesehen, in welcher eine als offene Ringfeder ausgebildete Feder 18 angeordnet ist. Dabei ist der Sperring 20 aus zwei Hälften, den Halbschalen 24, 25 zusammengesetzt, deren Trennflächen 26 bei eingelegter Feder und Stillstehen des Getriebes, bzw. je nach Auslegung der Ringfeder bei einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges bis 10 km/h aufeinander liegen. Die beiden Halbschalen 24, 25 weisen im wesentlichen mittig an ihrer der Schiebemuffe 9 gegenüberliegenden Stirnseite je eine Sperrnase 15 auf, welche an ihrer Oberseite eine Stufe, gebildet aus einer Ringfläche 13 und einer Schräge 14 besitzt. Die Schiebemuffe 9 weist ihrerseits an ihrer Innebohrung 7 eine mit der Schräge 14 parallele

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Schräge 6 auf. Die Ringfläche 13, Schräge 14, Schräge und Innenbohrung 7 sind derart aufeinander abgestimmt, daß in der Sperrposition des Sperringes 20 die Schiebemuffe 9 während ihrer Schaltbewegung in Schaltrichtung des Pfeiles 8 mit ihrer Innobohrung 7 über die Ringfläche 13 gleiten kann, bis die Schräge 6 an der Schräge 14 ansteht. Zur Wegbegrenzung der Halbschalen 24, 25 sind an der Stirnseite des Zahnrades 22 drei Anschlagstifte 1 vorgesehen, derart, daß beim radial nach aussen Wandern der Halbschalen 24, 25 unter Einwirkung der Fliehkräfte die Halbschalen relativ konzentrisch ausgerichtet bleiben.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich wird, sind die Enden der offenen Feder 18 gebogen und zwar derat, daß sie durch jeweils eine in sich gegenüberliegenden und in den Trennflächen der Halbschalen vorgesehenen Nut 28 bis in das Innere des Sperringes 20 hindurchgeführt sind. Die derart nach Innen eingebogenen Federenden 27 sind so ausgebildet, daß sie sich bei Aufeinanderliegen der Trennflächen 26 nur knapp berühren oder einen kleinen Abstand aufweisen, während ihre Enden soweit zurückgebogen sind, daß sie mit einer durch den Achsmittelpunkt führenden Tangenten zu dem Krümmungsradius einen Winkel o( > 0° bilden.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausbildung der Enden der Feder 18 dargestellt,und zwar weist hier das eine Ende die Form einer öse 29 auf, während das andere Ende als Haken 30 ausgebildet ist. Haken 30 und öse 29 greifen

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dabei derart ineinander, daß bei Aufeinanderliegen der Trennflächen 26 der Halbschalen 24, 25 eine Aufweitung für die Halbschalen 24, 25 vorhanden ist.

Die Schaltsperre nach der Erfindung funktioniert im wesentlichen folgendermassen:

Bei Stillstand des Getriebes bzw. des Fahrzeuges und auch bei nach vorwärts ausrollendem Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit unter 10 km/h befinden sich die Halbschalen 24, 25 durch die Kraft der Feder 18 zusammen gehalten in ihrer Ruheposition, d.h. daß ihre Trennflächen 26 satt aufeinanderliegen. Wird in diesem Zustand der Rückwärtsgang eingelegt, so wird dabei die Schiebemuffe 9 in Richtung des Pfeiles 8, also auf den Kupplungskörper 23 zugeschoben, durch welche die Sperrnasen 15 hindurchragen. Hierbei wird die Schiebemuffe 9 mit ihrer Innenbohrung 7 über die Stufe der Sperrnase 15 hinweggleiten, wodurch die Innenverzahnung 10" der Schiebemuffe 9 zum Eingriff mit der Aussenverzahnung 4 des Kupplungskörpers 23 gelangen. Der Rückwärtsgang ist hiermit eingelegt.

Rollt das Fahrzeug nach vorwärts mit einer Geschwindigkeit größer als 10 km/h aus, so werden die Halbschalen 24, 25 des Sperringes 20 unter Einwirkung der Fliehkräfte bereits so stark raidal nach aussen gepreßt, daß sie die sie zusammenhaltende Kraft der Feder 18 überwindend sich radial nach aussen bewegen, bis sie mit der Aussenflache ihrer Flanschteile 21 an den Stiften 1

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anstehen und in dieser Position verharren. Versucht nun der Fahrer des Fahrzeuges den Rückwärtsgang einzulegen, so wird die Schiebemuffe in Richtung des Pfeiles auf den Kupplungskörper 23 geschoben. Hierbei wird die Schiebemuffe 9 mit ihrer Innenbohrung 7 über die Ringfläche 13 der aus dem Kupplungskörper 23 herausragenden Sperrnasen 15 hinwcggleiten, um schließlich mit ihrer Schräge 6 an den Schrägen 14 der Sperrnasen 15 anzustehen. Hierdurch wird eine Weiterführung der Schaltbewegung, also ein Eingriff der Kupplungsverzahnungen verhindert. Erst wenn der Fahrer das Fahrzeug entsprechend abgebremst hat, werden auch die auf die Halbschalen einwirkenden Fliehkräfte entsprechend verringert, wodurch die Feder die beiden Halbschalen wieder in ihre Ruheposition mit aufeinanderliegenden Trennflächen 26 zrückfuhren kann. Hiernach kann der Fahrer problemlos die Schaltbewegung zu Ende führen.

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Claims

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN - Aktiengesellschaft -

7990 Friedrichshafen

Titel: Fahrgeschwindigkeitsabhängige Schaltsperre für Zahnradgetriebe

PATENTANSPRÜCHE

f 1.j Fahrgeschwindigkeitsabhängige Schaltsperre für
^^ Zahnradgetriebe, insbesondere Schaltsperre zum Verhindern des Einlegers des Rückwärtsganges bei Kfz-Wechselgetrieben bei mit zu hoher Geschwindigkeit und .vorwärts ausrollendem Fahrzeug, wobei das Rückwärtsgang-Zahnrad einen drehfest mit ihm verbundenen Kupplungskörper aufweist, in dessen Aussenverzahnung die Innenverzahnung einer Schiebemuffe beim Einlegen des Rückwärtsganges eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rückwärtsgang-Zahnrad (22) und Kupplungskörper (23) ein Sperring (20) so angeordnet ist, daß der Sperring (20) aus zwei Halbschalten (24, 25)
besteht, welche durch eine die Halbschalen (24, 25) im wesentlichen umspannende Feder (18) zusammengehalten sind, daß eine jede der Halbschalen (24, 25)

an ihrer dem Kupplungskörper (23) zugewandten Seite mindestens eine Sperrnase (15) aufweist, in welcher eine Stufe, bestehend aus einer Ringfläche (13) und einer Schräge (14), vorgesehen ist, daß der Kupplungskörper (23) an seinem Umfang mindestens zwei axiale Aussperrungen (16) aufweist, wobei durch eine jede der Aussperrungen (16) eine der Sperrnasen (15) axial hindurchgeführt ist und daß die Schiebemuffe (9) an ihrer mit der Ringfläche (1*3) parallelen Innenbohrung (7) eine mit der Schräge (14) korrespondierende Schräge (6) aufweist.
2. Schaltsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring (20) an seiner dem Rückwärtsgang Zahnrad (22) zugewandten Seite ein am Zahnrad (22) stirnseitig anliegendes Flanschteil (21) aufweist und daß zwischen dem Flanschteil (21) und der Sperrnase (15) eine ringförmige Ausnehmung (2) zur Aufnahme der Feder (18) vorgesehen ist.
3. Schaltsperre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegungsbegrenzung der Halbschalen (24, 25) an der dem Kupplungskörper (23) zugewandten Seite des Zahnrades (22) vorzugsweise drei Stifte (1) derart befestigt sind, daß sie teilweise aus der Stirnfläche des Zahnrades (22) herausragen und daß der Abstand s. (3) zwischen einem jeden der Stifte (1) und dem äußeren Durchmesser des Flanschteiles (21) etwas kleiner oder höchstens gleichgroß ist mit dem Abstand S₂ (12) zwischen der

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] Ringfläche (13) und dem Durchmesser der Innenbohrung (10).
4. Schaltsperre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnseite des Zahnrades (22) eine.ringförmige Ausnehmung vorgesehen ist, in welche der Flanschteil (21) axial hineinragt, wobei zwischen dem äußeren Durchmesser des Flanschteiles (21) ein radialer Abstand (3) vorgesehen ist.
5. Schaltsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß an jeder Halbschale (24, 25) je eine Sperrnase (15) vorgesehen ist, welche im wesentlichen mittig an der Stirnseite der Halbschalen (24, 25) angeordnet sind.
6. Schaltsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (18) ein offener Federring ist.
7. Schaltsperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (27) der Feder (18) abgebogen sind, daß die Halbschalen (24, 25) an jeweils einer ihrer Trennflächen (26) auf Höhe der rinförmigen Ausnehmung (2) je eine spiegelbildlich zueinander ausgebildete Nut (28) aufweisen, welche im wesentlichen die gleiche Breite wie die Ausnehmung (2) aufweisen und daß die Federenden (27) durch die Nut (28) in das Innere des Sperringes (20) hineinragen.
8. Schaltsperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Feder (18) in Form einer öse (29) ausgebildet ist, während das andere Ende in Form eines Hakens (30) gebogen ist, so daß der Haken

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(30) in die Öse (29) eingehakt angeordnet ist, wobei bei aufeinander liegenden Trennflächen (26) der Halbschalen (24, 25) zwischen der öse (29) und dem Haken (30) eine Aufweitung (31) für die Halbschalen (24, 25) vorgesehen ist.
9. Schaltsperre nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (18) einen runden Querschnitt aufweist.
10. Schaltsperre nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (18) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
11. Schaltsperre nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federenden (27) im wesentlichen radial nach innen gebogen sind, so daß sie bei aufeinanderliegen der Trennflächen (26) der Halbschalen (24, 25) sich tangential berühren.
12. Schaltsperre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegungsbegrenzung der Halbschalen (24, 25) in der Stirnseite des Zahnrades (22)

in Höhe je einer Halbschalemitte je eine radiale _n_ in

Nut vorgesehen ist,/welche mindestens ein axialer Stift hineinragt, welcher in dem Flanschteil (21) angeordnet ist.

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