DE3123960A1

DE3123960A1 - "druckschmiervorrichtung"

Info

Publication number: DE3123960A1
Application number: DE19813123960
Authority: DE
Inventors: Louis C. 48071 Madison Heights Mich. Grabill; Joseph Leonard 48098 Troy Mich. Malkowski; Calvin Gene 48089 Warren Mich. Wells
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1982-02-04
Also published as: US4368802A; IT8148804A0; GB2078875B; NL8102984A; IT8148804A1; IT1171355B; JPS5740164A; FR2486197A1; GB2078875A; BE889480A

Description

Patentanwälte; *"" " - ::. ' ; :

Dipl.-Ing Dipl.-Chom. DIpI-Ina

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser3 1 23960

Ernsberoerstratise 19

8 München 60

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION 600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219 / USA

Unser Zeichen: R 1022

16. Juni 1981

Druckschmiervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckschmiervorrichtung für eine Antriebswelle und insbesondere für eine Antriebswelle, welche eine Anzahl von darauf unabhängig relativ zur Antriebswelle drehbar gelagerten Bauteilen aufweist.

Eine Vielzahl von Fahrzeugen mit Mehrfachantrieb verwenden ein Hauptgetriebe und ein Vorgelege bzw. Verteilergetriebe, mit welchem der Antrieb allein auf die Hinterachse oder gleichzeitig sowohl auf die Vorderachse als auch auf die Hinterachse gegeben werden kann. Derartige Vorgelege sind bekannt (US-Patentschriften 3 095 758, 3 557 634 und 3 679 016).

Bei derartigen Vorgelegen ist es nicht unüblich, eine Einrichtung vorzusehen, um eine Mehrganggetriebefunktion in Form einer Betriebsstellung für eine hohe und· eine niedrige Drehzahl zu verwirklichen. Derartige Vorgelege (US-Patentschriften 3 941 199, 4 188 838) vergrößern wesentlich die Wahlmöglichkeit der für den Fahrer eines Fahrzeuges verfügbaren Übersetzungsmöglichkeiten, welches ein Hauptgetriebe in Verbindung mit einem Vorgelege aufweist.

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Jedoch erfolgt die Schmierung bei Fahrzeuggetrieben dieser Art oftmals durch Spritzschmierung, indem Schmieröl im Inneren des Getriebegehäuses verspritzt wird. Das öl kann in Kanälen oder Mulden aufgefangen werden, so daß es von dort durch Schwerkraftströmung speziellen Wellenlagern zugeführt werden kann. Allerdings können bei derartigen Getriebeaufbauten Zahnräder oder andere Bauteile auf den Wellen relativ drehbar gelagert sein, deren Umlauf die Wirksamkeit der Spritz- oder Schwerkraftschmierung beträchtlich reduziert. Falls diese Wellen in einem oberen Bereich des Getriebegehäuses entfernt vom Schmierölsumpf angeordnet sind, wird die Zuverlässigkeit dieser Schmiermöglichkeit noch weiter reduziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckschmiervorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, eine Anzahl von Bauteilen zu schmieren, welche .auf einer umlaufenden Antriebswelle angeordnet sind und relativ zur Antriebswelle umlaufen können. Ein Ziel der Erfindung besteht weiter darin, eine Druckmittelschmiervorrichtung zu schaffen, welche eine Pumpe umfaßt, die während der Drehung der Antriebswelle Schmieröl unter Druck fördert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind.

ßei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Druckschmiervorrichtung für eine Antriebswelle mit einer Anzahl von darauf unabhängig relativ zur Antriebswelle drehbar gelagerten Bauteilen vorgesehen ist, umfaßt die Vorrichtung die Antriebswelle, welche ein freies Ende aufweist und innerhalb eines Gehäuses drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle besitzt eine zentrale Bohrung mit einem offenen Ende am freien Ende der Welle und umfaßt von der Bohrung

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radial abzweigende Kanäle, über welche das Schmieröl zu den Bauteilen geführt werden kann. Am Gehäuse ist eine Pumpe angeordnet, welche eine zur Antriebswelle koaxial angeordnete Triebwelle aufweist. Die Triebwelle erstreckt sich in das Gehäuse und ist mit dem freien Ende der Antriebswelle gekuppelt, so daß die Pumpe durch die Drehung der Antriebswelle betätigt wird. Die Pumpe saugt das Schmieröl aus einem ölspeicher an und gibt das Schmieröl unter Druck in einen Bereich im Inneren des Gehäuses am freien Ende der Antriebswelle ab. Dort ist eine Dichteinrichtung zwischen dem Gehäuse und dem Ende der Antriebswelle vorgesehen, welche den Bereich des Innenraums des Gehäuses bildet. Dadurch vermag die Pumpe Schmieröl unter Druck in den Bereich, die zentrale Bohrung und die radialen Kanäle während der Drehung der Antriebswelle zu fördern.,

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben» Darin zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht des Vorgeleges, Fig. 2 eine Rückansicht des Vorgeleges,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang Linie III-III von Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang Linie IV-IV von Fig. 1 sowie

Fig. ό eine Schnittansicht entlang Linie V-V von Fig, 1.

Das in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Vorgelege bzw. Verteilergetriebe 10 dient zur Verwendung in einem Straßenfahrzeug des Typs 6 χ 6. Grundsätzlich führt dort der Ausgang eines konventionellen Getriebes des

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Straßenfahrzeugs zum Vorgelege 10, welches seinerseits ein Getriebe zur Wahl eines Betriebs mit hoher oder niedriger Geschwindigkeit umfaßt, um auf diese Weise die Anzahl der Getriebeübersetzungen zu verdoppeln, welche allein mit dem konventionellen Fahrzeuggetriebe erzielbar sind. Zusätzlich umfaßt das Vorgelege 10 des beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels eine Einrichtung, um einen Ausgang bzw. Abtrieb alleine auf einen hinteren Achsaufbau zu geben oder den Ausgang auf sowohl einen vorderen Achsaufbau und den hinteren Achsaufbau aufzuteilen.

Die grundlegenden Bauelemente des Vorgeleges bzw. Verteilergetriebes 10 sind im allgemeinen innerhalb eines Gehäuses 12 untergebracht und umfassen eine Eingangswelle 14, eine Leerlaufwelle 16, eine rückwärtige Abtriebswelle 18 und eine vordere Abtriebswelle 20. Eine Eingangskupplung 22, auf welche unmittelbar der Abtrieb des nicht dargestellten Fahrzeuggetriebes wirkt, ist starr an der Eingangswelle 14 befestigt. Mittels eines vorderen und hinteren Lagers 24, 26 ist die Eingangswelle 14 drehbar gelagert. Ein Zahnrad 28 für den Betrieb mit niedriger Drehzahl umfaßt eine Lagerbuchse 30 und ist um die Eingangswelle 14 drehbar gelagert. Die Abstandsglieder 32 und 34 auf jeder Seite des Zahnrads 28 halten das Zahnrad 28 in seiner Axiallage benachbart des Lagers 24. In ähnlicher Weise beinhaltet ein für den Betrieb mit hoher Drehzahl vorgesehenes Zahnrad 36 eine Lagerbuchse 38 zur drehbaren Lagerung des Zahnrads um das andere Ende der Eingangswelle 14. Abstandsglieder 40, 42 dienen wiederum dazu, das Zahnrad 36 in der Nähe des Lagers 26 der Eingangswelle 14 zu halten.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Eingangswelle 14 im oberen Bereich des Gehäuses 12 angeordnet ist, so daß eine ausreichende Spritzschmierung der Zahnräder 28, 36 und ihrer Lagerbuchsen 30 schwierig sicher-

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zustellen sein würde. Eine eingehende Erläuterung des Vorgeleges 10, welches die Druckschmiervorrichtung aufweist, erleichtert das Verständnis für die Notwendigkeit und den Einsatz der Schmiervorrichtung,,

Zur bedarfsweisen Kupplung der Eingangswelle 14 mit entweder dem für den niedrigen Drehzahlbereich dienenden Zahnrad 28 oder dem für den hohen Drehzahlbereich dienenden Zahnrad 36 dient eine Schalteinrichtung 44, Die nachfolgend im Detail noch näher beschriebene Schalteinrichtung 44 umfaßt grundlegend eine ringförmige, innenverzahnte Kupplungsmuffe 46, welche verschiebbar auf einer entsprechenden Verzahnung 48 eines langgestreckten Abschnitts 50 der Eingangswelle 14 zwischen dem Zahnrad 28 und dem Zahnrad 36 angeordnet ist. Zur Kupplung der Kupplungsmuffe 46 und damit der Eingangswelle 14 mit dem Zahnrad 28 für den niedrigen Drehzahlbereich, muß die Kupplungsmuffe gegen das Zahnrad 28 axial nach vorne verschoben werden. Eine Reihe nach außen ragender Zähne 52 am vorderen Ende der Kupplungsmuffe 46 muß mit einer Reihe von nach innen ragenden Zähnen 54 eines sich nach hinten erstreckenden zylindrischen Vorsprungs 56 des Zahnrads 28 für den niedrigen Drehzahlbetrieb ausgerichtet sein und mit dieser zusammenwirken. In ähnlicher Weise muß die Kupplungsmuffe 46 zum Kuppeln der Muffe und damit der Eingangswelle 14 mit dem Zahnrad 36 für den hohen Drehzahlbereich axial gegen das Zahnrad 36 verschoben werden. Wieder muß eine Reihe von nach außen vorstehenden Zähnen 58 auf der Rückseite der Kupplungsmuffe 46 mit einer Reihe von nach innen ragenden Zähnen 60 auf einem sich nach vorne erstreckenden zylindrischen Vorsprung 62 des Zahnrads 36 ausgerichtet sein und mit dieser zusammenwirken. Obgleich die Schalteinrichtung 44 sich in einer neutralen Stellung befinden kann, in welcher weder das Zahnrad 28 für die niedrigen Drehzahlen noch das Zahnrad 36 für die hohen Drehzahlen mit der Eingangswelle 14 gekuppelt sind, ist die Kupplungsmuffe 46

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der Schalteinrichtung 4 4 ersichtlich derart ausgebildet, daß sichergestellt ist, daß stets lediglich eines der Zahnräder 28, 36 mit der Eingangswelle 14 gekuppelt sein kann.

Die Leerlaufwelle 16 dient zur Kraftübertragung von entweder dem Zahnrad 28 oder dem Zahnrad 36 auf die rückwärtige Abtriebswelle 18. Die Leerlaufwelle 16 ist mittels eines vorderen Lagers 64 und eines hinteren Lagers 66 innerhalb des Gehäuses 12 drehbar gelagert. Ein Leerlaufzahnrad 68 für den niedrigen Drehzahlbetrieb ist starr mit der Leerlaufwelle 16 an deren vorderem Ende befestigt, so daß das Zahnrad mit dem Zahnrad 28 für den niedrigen Drehzahlbetrieb ausgerichtet ist und sich mit diesem ständig in Eingriff befindet. In ähnlicher Weise ist ein Leerlaufzahnrad 70 für den Betrieb mit hoher Drehzahl starr an der Leerlaufwelle 16 an deren hinterem Ende angeordnet und mit dem Zahnrad 36 für den hohen Drehzahlbereich ausgerichtet und befindet sich mit diesem in ständigem Eingriff. Obgleich die Zahnräder 28, 68 und die Zahnräder 36, 70 jeweils über die gesamte Betriebszeit des Vorgeleges 10 zusammenwirken, ist ersichtlich lediglich eines der Zahnräder 28, 3 6 unmittelbar mit der Eingangswelle 14 zur übertragung der auf die Leerlaufwelle 16 aufgegebenen Kraft gekuppelt, am eine Drehung zu bewirken.

Die hintere Abtriebswelle 18 ist an einem vorderen Lager 72, welches durch eine Innenwand 73 des Gehäuses 12 abgestützt ist,und einem hinteren Lager 74 innerhalb des Gehäuses 12 drehbar gelagert. An der Abtriebswelle 18 ist zwischen den Lagern 72, 74 ein Abtriebszahnrad 76 starr befestigt, welches mit dem Leerlaufzahnrad 70 der Leerlaufwelle 16 ausgerichtet ist und sich in stetem Eingriff mit diesem befindet. Somit wird unabhängig davon, welches Zahnrad 28, 36 der Eingangswelle 14 tatsächlich verwendet wird, die Abtriebswelle 18 über die Leerlaufwelle 16 gedreht. Wann immer eines der

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Eingangszahnräder 28_P 36 über die Schalteinrichtung 44 mit der Eingangswelle 14 gekuppelt ist, kann das andere Eingangszahnrad 36, 28 unabhängig relativ zur Ein·= gangswelle 14 drehen, da es auch bei lastfreiem Zustand durch das entsprechende Leerlaufzahnrad 70, 68 der Leer·= laufwelle 16 angetrieben wird_o

Wie aus Fig_e 3 hervorgeht, ist die vordere Abtriebswelle 20 nicht wirklich mit der hinteren Abtriebswelle 18 drehbar gekuppelt«, Vielmehr ist die Welle 20 an ihrem vorderen Ende in Lagern 78 montiert und an ihrem hinte=· ren Ende 80 buchsenartig ausgebildet, so daß sie dort eng einen sich nach vorne erstreckenden Abschnitt 82 der hinteren Abtriebswelle 18 umschließt und um diesen drehto Die Buchse 80 umfaßt sich nach hinten erstrekkende Mitnehmernasen 84, welche mit komplementären Na=> sen 85 einer Mitnehmerkupplung 86 zusammenwirken, wenn die Abtriebswellen 18, 20 kraftschlüssig miteinander verbunden sein sollen_o Die Mitnehmerkupplung 86 umfaßt eine innenverzahnte zentral® Öffnung 88, welche auf einem außenverzahnten Abschnitt 89 der hinteren Ab= triebswelle 18 verschiebbar angeordnet isto Dadurch kann eine Kupplung zwischen der Abtriebswelle 18 und der Abtriebswelle 20 bewirkt v/erden, wenn die Mitnehmerkupplung 86 wahlitfeise nach vorne beilegt wird, so daß die Nasen 85 in Eingriff mit den Mitnehmernasen 84 der vorderen Abtriebswelle 20 gelangen_o

In der erläuterten Weise erlaubt das Vorgelege bzw_o Verteilergetriebe 10, wenn es in ein Fahrzeug eingebaut ist, die Wahl eines Betriebs mit niedriger Drehzahl oder hoher Drehzahl für die hintere Abtriebswelle 18_? welche bei 90 mit einer Antriebswelle des nicht dar«= gestellten hinteren Achsaufbaus gekuppelt ist, oder sowohl für die hintere Abtriebswelle 18 und für die vordere Abtriebswelle 20, welche bei 91 mit einer Antriebsachse für den nicht dargestellten vorderen Achsaufbau gekuppelt ist_o Geeigneterweise werden weitere,

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für die genaue Betriebsweise zweckmäßige Merkmale des als bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorgeleges 10 erörtert, bevor die für die Wahl des Betriebs mit hoher oder niedriger Drehzahl verwendete Einrichtung und die für die Kupplung und Entkupplung der vorderen Abtriebswelle 20 verwendete Einrichtung näher erläutert werden.

Die Schmierung für viele der Bauteile des Vorgeleges wird durch einen Schmierölsumpf 92 im unteren Bereich des Gehäuses 12 bewerkstelligt. Das öl wird im allgemeinen durch Spritzschmierung auf die oben beschriebenen Bauteile und die Lager gegeben. Eine Füllöffnung 93 in der Stirnwand 94 dient dazu, Schmieröl bis zu einer vorbestimmten Höhe des Schmierölsumpfes vor Betrieb des Vorgeleges 10 einzufüllen. Eine Ablauföffnung 96 dient zum Ablassen des Öls aus dem ölsumpf 92, wenn dies erforderlich ist. Jedem der Lager 24, 78 und 74 an den Wänden des Gehäuses 12 sind Öldichtungen 97 zugeordnet, welche die Wellen umgeben und das Schmieröl im wesentlichen im Lagerbereich zurückhalten. Da die Lager 26, 64, 66 und 72 tatsächlich innerhalb des Genäuses 12 angeordnet sind, sind dafür keine öldichtungen dieser Art erforderlich, um eine genaue Betriebsweise zu gewährleisten.

Wegen der Anordnung der Eingangswelle 14 im oberen Bereich des Gehäuses 12 und wegen der relativen Bewegungen, welche während des Normalbetriebs zwischen dem Zahnrad 28, der Schalteinrichtung 44, dem Zahnrad 36 und der Eingangswelle 14 stattfinden können, ist eine zusätzliche Einrichtung zur Schmierung dieser Bauteile im Rahmen des unter Druck stehenden Schmiersystems für das Vorgelege 10 durch eine ölpumpe 98 am hinteren Ende 100 der Eingangswelle 14 vorgesehen. Die Schmierpumpe 98 saugt über eine entlang einer hinteren Wand 104 des Vorgeleges 10 verlaufenden Zuführleitung 102 öl aus dem ölsumpf 92 durch ein Filter an einem Anschluß 106 am

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Boden des Gehäuses 12 an. Die Betriebsweise der ölpumpe 98 wird in einem nachfolgenden Abschnitt noch näher erläutert. An der hinteren Wand 104 ist auch ein Drehzahlmesser 108, zweckmäßigerweise in Art eines Schneckengetriebes ,vorgesehen, und mißt unmittelbar die Drehzahl des LeerlaufZahnrades 16. Eine in den Fig. 2 und 3 strichliert dargestellte Feststellbremse ist der Kupplung 90 der hinteren Abtriebswelle 18 zugeordnet und wird in bekannter Weise betätigt.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die Schalteinrichtung 44 derart betätigt, daß durch die Axialstellung einer Schaltstange 112 wahlweise entweder der Betrieb mit hoher Drehzahl oder der Betrieb mit niedriger Drehzahl eingestellt werden kann. Am vorderen Bnde 114 der Schaltstange 112 ist ein nicht dargestelltes Gestänge gekuppelt, welches so ausgebildet ist, daß es in eine von drei Stellungen relativ zum Gehäuse 12 angeordnet werden kann. Obgleich, wie im Detail noch näher erläutert wird, am hinteren Ende der Schaltstange 112 drei Umfangsnuten 116 vorgesehen sind, welche mit einem federbelasteten Kugelteil nach dem Stand der Technik zusammenwirken können, genügt es für das Verständnis, daß die Schaltstange 112 wahlweise zwischen diesen drei Stellungen im Vorgelege 10 bewegt werden kann, wenn das Ein- und Ausschalten der hohen und niedrigen Drehzahl gewünscht ist. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, befindet sich die Schalteinrichtung 44 in der neutralen Stellung, in welcher weder das Zahnrad 28 für die niedrigen Drehzahlen noch das Zahnrad 3 6 für die hohen Drehzahlen mit der Eingangswelle 14 gekuppelt ist. Die Kupplungsmuffe 46 ist zentral auf der Verzahnung 50 der Eingangswelle 14 angeordnet. Die Stellung der Kupplungsmuffe 46 wird durch die Position einer Gabel 118 bestimmt, deren Position wiederum durch die Stellung der Schaltstange 112 bestimmt ist, an welcher die Gabel 118 bei 120 drehfest verkeilt ist. Die Gabel 118 umfaßt eine Innennut 122, welche sich teilweise über den zylinderförmi-

gen Außenumfang 124 der Kupplungsmuffe 146 erstreckt. Für das genaue Funktionieren der Schalteinrichtung 44 zur Wahl des Betriebes mit entweder der hohen oder der niedrigen Drehzahl genügt es nicht, einfach ein Gestänge und ein Getriebe vorzusehen, um die Bauteile geeignet zu kuppeln, so daß die Drehkraft übertragen wird. Vielmehr ist es auch wesentlich, eine Einrichtung vorzusehen, die es sicherstellt, daß die zu kuppelnden Bauteile relativ mit derselben Drehzahl umlaufen, so daß die entsprechenden Zahnräder miteinander kämmen. Dies wird beim Vorgelege 10 durch die Eingliederung der Kupplungsmuffe 4 6 in eine Synchronisiereinrichtung 126 bewirkt. Die Synchronisiereinrichtung 126 weist ein Paar von Synchronisierringen 128, 130 auf, welche jeweils dem sich nach hinten erstreckenden zylindrischen Vorsprung 56 des Zahnrades 28 für die niedrige Drehzahl und dem sich nach vorne erstreckenden zylindrischen Vorsprung 62 des Zahnrads 36 für die hohe Drehzahl zugeordnet sind. Die Synchronisierringe bestehen aus Messing und sind·in Axialrichtung voneinander getrennt, jedoch miteinander in der Synchronisiereinrichtung 126 durch sechs gleichmäßig verteilte Stifte 132 verbunden, welche sich zwischen den Ringen erstrecken. Sechs öffnungen 134 sind in einem gleichmäßigen Abstand um die Kupplungsmuffe 46 vorgesehen und dienen zur Aufnahme der Stifte 132, so daß während des Betriebs der Synchronisiereinrichtung 126 und der Kupplungsmuffe 4 6 der gesamte Aufbau mit der Eingangswelle 14 umläuft. Wenn somit in der oben erläuterten Weise die Kupplungsmuffe 46 axial bewegt wird, um die gewünschte Betriebsstellung mit einer hohen oder niedrigen Drehzahl einzustellen, gleitet die Kupplungsmuffe 46 zwangsläufig axial entlang eines jeden Stiftes 132.

Aufgrund zweier Maßnahmen, die bei der Synchronisiereinrichtung 126 vorgesehen sind, kann sich die Kupp-

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lungsmuffe 46 allerdings nicht ungehindert relativ zu den Stiften 136 verschieben= Die erste Maßnahme betrifft einen Bolzen und eine Feder 137, welche in jeder Öffnung 134 im Inneren der Kupplungsmuffe 46 vorgesehen istο Der Bolzen ist derart ausgebildet, daß er in einer Raste 138 aufgenommen ist, welche in der Innenfläche eines jeden Stifts 132 an einer axial mittleren Stelle ausgebildet ist« Somit sind der Bolzen und die Feder 137 innerhalb der Raste 138 aufgenommen, wenn sich die Kupplungsmuffe 46 in ihrer neutralen Stellung befindet (Fig. 4), so daß diese axiale Relativstellung solange aufrecht erhalten wird, bis durch die Gabel 118 eine zwangsweise Kraft aufgebracht wird, um die Kupplungsmuffe 46 an eine andere Stelle zu verbringen. Als zweites ist jeder Stift 132 an einer mittleren Stelle mit einer Ringnut 140 versehen,, so daß jede Öffnung 134 in der Kupplungsmuffe 46 innerhalb der Ringnut 140 angeordnet ist, wenn sich die Kupplungsmuffe 46 in ihrer neutralen Stellung befindet. Die Ringnut 140 ist an jedem Ende mit einer Schrägfläche 142 ausgebildet, welche an der äußeren Zylinderfläche 144 an jedem Ende des Stifts 132 endet. Während die Innenabmessungen der Öffnung 134 in der Kupplungsmuffe 46 die Aufnahme der Zylinderfläche 144 innerhalb der Öffnung ermöglichen, wenn sich die Kupplungsmuffe 46 in ihrer neutralen Stellung befindet, muß demzufolge die Öffnung 134 genau innerhalb der Nut 140 ausgerichtet sein, bevor die Zylinderfläche 144 in der Öffnung aufgenommen werden kann. In anderen Worten heißt dies, daß im Falle der nicht richtigen Ausrichtung der Öffnung 134 mit der Zylinderfläche 144 die entsprechende Schrägfläche 142 auf den Rand der Öffnung 134 (mit dem Aufbringen einer ausreichenden Axialkraft auf die Kupplungsmuffe 46) einwirkt, wodurch die Kupplungs= muffe 4 6 relativ zu den Stiften 132 dreht, bis die richtige Ausrichtung bewirkt ist.

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Bei einer Betriebsweise in der neutralen Stellung (Fig. 4) kann jeder Synchronisierring 128, 130 frei relativ zum jeweiligen zylindrischen Vorsprung 56, 62 umlaufen. Jedoch ist jeder Synchronisierring 128, 130 mit einer Inneren kegelstumpfförmigen Fläche 146 ausgebildet, so daß ein Gleitkontakt mit einer komplementär kegelstumpfförmigen Fläche 148 auf jeweils dem zylindrischen Vorsprung 56, 62 herstellbar ist. Infolgedessen ist ein Gleitkontakt an den Flächen 146, 148 möglich, jedoch erhöht das Aufbringen einer Axialkraft auf den Synchronisierring 128, 130 den Reibkontakt zwischen den Flächen 146, 148 bis der Synchronisierring 128, 130 mit derselben relativen Drehzahl wie der entsprechende zylindrische Vorsprung 56, 62 umläuft.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der Schalteinrichtung 44 und der Kupplungsmuffe 46 anhand eines typischen Schaltvorgangs erläutert. Falls sich die Schalteinrichtung 44 in einer Stellung befindet, die dem Betrieb mit einer geringen Drehzahl entspricht, ist die Kupplungsmuffe 46 axial vorne angeordnet, so daß die Zähne 52, 54 miteinander in Eingriff stehen und die Eingangswelle 14, die Kupplungsmuffe 46, die Synchronisiereinrichtung 126 und das Zahnrad 28 für die Betriebsstellung mit der niedrigen Drehzahl sämtlich mit derselben Drehzahl umlaufen. Nimmt man weiter an, daß die genauen Maschinen- und Getriebebedingungen erfüllt sind, so daß das Vorgelege 10 in die Betriebsstellung für die hohe Drehzahl umgeschaltet werden kann, wird das zugeordnete Gestänge betätigt, um die Schaltstange 112 axial nach hinten zu bewegen. Obgleich es noch erläutert wird, ist es an dieser Stelle besser, jegliche maßgeblichen Kräfte außer Acht zu lassen, die auf die Nuten 116 der Schaltstange 112 wirken könnten. Infolgedessen bewegt sich die Schaltstange 112 axial nach hinten, so daß die Gabel 118 zwangsläufig auf die Kupplungsmuffe 46 einwirkt, um die Zähne 52, 54 auszukuppeln,

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wenn die Kupplungsmuffe 46 entlang den Stiften 132 gleitet. Wenn die neutrale Stellung erreicht wird, gelangen der Bolzen und die Feder 137 in ihre Sitzstellung in der Raste 138 an jedem Stift 132, um darauf die Kupplungsmuffe 46 auf eine Stelle innerhalb der Ringnut 140 eines jeden Stiftes 132 zu zentrieren.

Um auf Betriebsstellung mit hoher Drehzahl umzustellen, veranlaßt das fortgesetzte Aufbringen einer Kraft in Axialrichtung nach hinten, daß die Gabel 118 auf die Kupplungsmuffe 46 einwirkt. Allerdings kann sich die Kupplungsmuffe 46 nicht frei nach hinten bewegen ohne in einen störenden Kontakt mit der Schrägfläche 142 zu gelangen, da die Kupplungsmuffe nun innerhalb der Ringnut 140 eines jeden Stiftes 132 angeordnet ist«, Der Kontakt mit der Schrägfläche 142 hat zur Folge, daß die Kupplungsmuffe 46 eine axial nach hinten gerichtete Kraft auf die Synchronisiereinrichtung 126 aufbringt, um die Flächen 146, 148 des Synchronisierringes 130 und den zylindrischen Vorsprung 62 in einen zunehmenden Gleitkontakt zu bringen. Falls, wie erwartet, das Zahnrad 36 für die hohe Drehzahl bei einer relativ kleineren Drehzahl drehen würde als die oben erwähnten Bauteile, würde der Kontakt zwischen den Flächen 146, 148 eine Bremskraft an der Synchronisiereinrichtung 126 erzeugen. Da allerdings die Kupplungsmuffe 46 unmittelbar mit der Eingangswelle 14 gekuppelt ist, besteht ein fortdauernder Kontakt zwischen der Kupplungsmuffe 46 und den Schrägflächen 142, welcher die genaue Ausrichtung der öffnungen 134 in der Kupplungsmuffe 46 mit der Zylinderfläche 144 eines jeden Stiftes 132 verhindert. Dieser störende Kontakt zwischen der Kupplungsmuffe 46 und der Schrägfläche 142 dauert an, bis die Relativdrehzahl des Synchronisierrings 130 und des zylindrischen Vorsprungs 62 (und damit des Zahnrads 36 für die hohe Drehzahl) beinahe gleich sind. Dadurch würde zwangsläufig die Eingangswelle 14 mit der gleichen Drehzahl umlaufen wie das Zahnrad 3 6 für die Be-

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triebsstellung mit der hohen Drehzahl. Sobald die Eingangswelle 14 und das Zahnrad 36 mit derselben Drehzahl umlaufen, bedingt eine fortdauernde Kraft auf die Kupplungsmuffe 46 durch die Gabel 118 die Herstellung eines Gleitkontakts der Kupplungsmuffe 46 mit der Schrägfläche 142, was die Ausrichtung mit der Zylinderfläche 144 des Stiftes 132 am hinteren Ende desselben bedingt. Sobald diese Ausrichtung erzielt worden ist, Kann sich die Kupplungsmuffe 46 axial nach hinten bewegen und sind die Zähne 58, 60 in geeigneter Weise für die Eingriffsstellung ausgerichtet.

Es liegt auf der Hand, daß eine ähnliche Betriebsweise gegeben ist, falls die Umschaltung aus der Betriebsstellung mit hoher Drehzahl in die Betriebsstellung mit niedriger Drehzahl gewünscht wird, da die Synchronisiereinrichtung 126 wiederum sicherstellt, daß die Drehzahlen genau abgestimmt sind, und daß die Zahnräder genau in die Eingriffsstellung ausgerichtet werden können. Es ist gleichfalls klar, daß die Schalteinrichtung 44 in ähnlicher Weise arbeiten würde, falls die Kupplungsmuffe 46 anfänglich sich in einer neutralen Stellung befindet und entweder die Betriebsstellung mit hoher oder niedriger Drehzahl gewünscht wird.

Wie bereits oben angegeben, sind die Nuten 116 nach dem Stand der Technik verwendet worden, um Kräfte auf die Schaltstange 112 zu erzeugen, um deren Stellung während des Schaltvorgangs zu beeinflussen. Ein feder— belasteter Kugel/Rast-Aufbau ist nach dem Stand der Technik für diesen Zweck verwendet worden und sorgt im wesentlichen für die "bevorzugte" Axialstellung der Stange während der Schalttätigkeit. Im Vorgelege 10 genügt dieser Funktion jedoch eine Verriegelungsvorrichtung 146, welche weitere für die Betriebsweise des Vorgeleges zweckmäßige Merkmale besitzt.

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Die Verriegelungsvorrichtung 146 umfaßt eine Einrichtung, welche irgendeine wahlweise axiale Verstellung der Schaltstange 112 aus einer Position in eine andere verhindert, falls die Möglichkeit besteht, daß eine Drehkraft auf das Vorgelege übertragen werden kann, welche den Schaltvorgang beeinträchtigen könnte. Die Verriegelungsvorrichtung 146 umfaßt einen Antriebszylinder 148, welcher derart am Gehäuse 12 montiert ist, daß der Zylinder im wesentlichen mit dem Abschnitt der Schaltstange 112 ausgerichtet ist, welcher die Ringnuten 116 aufweist. Innerhalb des Äntriebszylinders 148 sind ein Kolben 150 und eine Kolbenstange 152 angeordnet, welche an einer Einrichtung zur Bestimmung einer Stangenstellung endet, die das Kugelelement des bekannten federbelasteten Kugel/Rast-Aufbaus ersetzt» Während des Normalbetriebs befindet sich eine Feder 156 innerhalb des Antriebszylinders 148 in einem zusammengedrückten Zustand zwischen dem Kolben 150 und der inneren Stirnwand 158 des Zylinders, so daß die Einrichtung vorgespannt ist. Dadurch ist die Einrichtung 154 gegen die Außenfläche der Schaltstange 112 vorgespannt, so daß eine axiale Verstellung der Schaltstange 112 aus einer Ringnut 116 in eine andere Ringnut während des Normalbetriebs verhindert ist» Bei der Verriegelungsvorrichtung 146 kann der normale Schaltvorgang nur stattfinden, falls das Hauptgetriebe des Fahrzeugs in die Neutralstellung gebracht ist, so daß keine Drehkraft vom Fahrzeugmotor über das Getriebe auf das Vorgelege 10 während des Schaltvorganges übertragen werden kann.

Mit der Verriegelungsvorrichtung 146 wird über eine Druckluftzufuhr bei einem Einlaß 160 eine Kraft auf den Kolben 150 erzeugt, wann immer das Fahrzeuggetriebe sich in einer anderen als der neutralen Stellung befindet. Falls sich das Fahrzeug unter Leistung befindet, erzeugt die Druckluft eine ausreichende Kraft

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auf den Kolben 150, die Stange 152 und die Vorrichtung 154, so daß diese Vorrichtung 154 fest innerhalb der entsprechenden Ringnut 116 gehalten wird. Irgendeinem Versuch, das Vorgelege 110 während der Leistungsabgabe zu schalten, wird durch das Eingreifen der Vorrichtung 154 in die Nut 116 Widerstand entgegengesetzt, so daß eine axiale Versetzung der Schaltstange 112 verhindert wird. Somit kann während des Normalbetriebs die Schaltstange 112 bei jeder gewählten Axialstellung gegen den durch die Vorspannung der Feder 156 erzeugten Widerstand verstellt werden und wird die Schaltstange im allgemeinen in der gewählten Stellung^ da die Vorrichtung 154 voll in die entsprechende Ringnut 116 eingreift. Wenn allerdings wieder auf das Vorgelege 10 an der Eingangswelle 14 eine Antriebsleistung aufgebracht wird, wenn das Getriebe aus seiner Neutralstellung gebracht wird, dann wird dieser Zustand im nicht dargestellten Steuersystem des Fahrzeugs in allgemein bekannter Weise ermittelt und wird ein Steuersignal für Druckluftzufuhr zum Einlaß 160 abgegeben, so daß jede weitere Axialverstellung der Schaltstange 112 verhindert wird. Sobald das Getriebe wieder in eine Neutralstellung gebracht wird, ermittelt dieses System diesen Zustand und wird der Antriebszylinder 146 entlüftet, so daß das Vorgelege 1Q^wieder in einen Zustand rückgeführt wird, in welchem ein normaler Schaltvorgang ermöglicht ist.

Wie bereits beschrieben, machen es die Anordnung der Eingangswelle 14 im oberen Bereich des Gehäuses 12 und die Relativbewegungen, welche zwischen dem Zahnrad 28 für niedrige Drehzahl, der Schalteinrichtung 44, dem Zahnrad 36 für die hohe Drehzahl und der Eingangswelle 14 stattfinden, zweckmäßig, daß eine zusätzliche Einrichtung für die Schmierung durch das unter Druck gesetzte Schmiersystem vorgesehen ist. Die Ölpumpe 98 im System kann entweder eine Flügel- oder Zahnradpumpe sein, wobei jedoch speziell für das Vor- + gehalten

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gelege 10 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Zahnradölpumpe verwendet worden ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfaßt die Pumpe 98 eine Antriebswelle 162, welche eine aufgekeilte Verlängerung 164 umfaßt, die gegen die Eingangswelle 14 gerichtet ist. Die Eingangswelle 14 umfaßt eine Axialbohrung 164 und weist an ihrem hinteren Ende einen Bereich 166 mit einer Innenkerbverzahnung auf. Ein hohler Stopfen 168 mit einer zentralen öffnung, welche sich durch den Stopfen erstreckt, ist fest innerhalb des Bereichs aufgenommen. Der Stopfen 168 weist in der Oberfläche an seinem Ende einen Schlitz oder einen Kanal auf, welcher die aufgekeilte Verlängerung 164 aufnimmt und hierdurch die Eingangswelle 14 und die Antriebswelle 162 der Pumpe 98 koppelt. Infolgedessen wird die Pumpe 98 zwangsläufig während jeder Drehbewegung der Eingangswelle 14 betätigt und kann auf diese Weise die verschiedenen der Eingangswelle 14 zugeordneten Bauteile schmieren.

Während der Drehung der Eingangswelle 14 saugt die ölpumpe 98 über die Zuführleitung 102 an und gibt das Schmieröl unter Druck bei einem Auslaß 170 aus. Der Auslaß 170 steht mit dem Innenraum eines vorstehenden Abschnitts 172 des Gehäuses 12 in Verbindung, welcher das hintere Ende 100 der Eingangswelle 14 umgibt. Der Innenraum des vorstehenden Abschnitts 172 ist aus schmiertechnischen Gründen durch eine Dichteinrichtung 174 (siehe insbesondere Fig. 4) auf dem hinteren Ende 100 der Eingangswelle 14 abgedichtet. Die Dichteinrichtung 174 umfaßt einen das hintere Ende 100 der Eingangswelle 14 umgebenden Bund 176, welcher mit der Eingangswelle 14 verkeilt ist. Zwischen dem Lager 26 und dem vorstehenden Abschnitt 172 ist ein Ring 178 festgelegt, welcher den Bund 176 eng umfaßt. Auf dem Bund 176 ist eine Dichtung 180 angeordnet, welche mit dem Ring 178 in einem gleitenden Dichtschluß steht,

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so daß das unter Druck stehende Schmieröl innerhalb des vorstehenden Abschnitts 172 zurückgehalten und hierdurch in wirksamer Weise eine ins Gewicht fallende Leckage über die Außenfläche der Eingangswelle 14 in den Bereich des Lagers 26 und den Innenraum des Gehäuses 12 verhindert ist.

Infolgedessen kann sich innerhalb des Innenraums des vorstehenden Abschnitts 172 der Öldruck aufbauen und strömt das Schmieröl zwangsläufig durch die zentrale Öffnung des Hohlstopfens 168 in die Bohrung 164 im Inneren der Eingangswelle 14. Von der Bohrung 164 zweigen eine Anzahl von Kanälen 182 ab, welche sich in Radialrichtung erstrecken und die verschiedenen der Eingangswelle 14 zugeordneten Bauteile schmieren. Aus der Zeichnung geht ohne weiteres hervor, daß die richtige Betriebsweise der Synchronisiereinrichtung 126 durch das im Inneren der Synchronisiereinrichtung 126 vorgesehene Schmiermittel sichergestellt und nicht wegen Schmiermittelmangel unterbrochen wird. Wegen der erheblichen Reibung, welche zwischen den Flächen 146 und 148 in der oben beschriebenen Weise erzeugt wird, ist eine Anzahl von sich axial erstreckenden Schmiermittelnuten 184 für jeden Synchronisierring 128, 130 vorgesehen.

Um sicherzustellen, daß an den verschiedenen der Eingangswelle 14 zugeordneten Bauteilen ein gewünschter Betriebsdruck durch das Schmiermittel nicht überstiegen wird, steht beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ein überdruckventil mit dem Innenraum des vorstehenden Abschnitts 172 über eine Leitung 188 in Verbindung, so daß Schmieröl über eine Abführleitung 190 abgeführt werden kann. Die Leitung 188 könnte wahlweise am Pumpenauslaß angeschlossen sein und gleichzeitig einen Einlaß für das überdruckventil 186 vom Innenraum des vorstehenden Abschnitts 172 des Gehäuses 12 her bilden. Bei einer weiteren Ausfuhrungsform kann das

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Überdruckventil in das Pumpengehäuse eingebaut sein, um das öl zur Saugseite der Pumpe abzuführen, so daß Außenleitungen für das Schmiermittelöl nicht erforderlich sind ο Jedenfalls wird beim bevorzugten Ausführungsbeispiel das Schmieröl über die Abführleitung 190 abgeführt, falls der Druck den Betriebsdruck übersteigt, so daß der Öldruck innerhalb des vorstehenden Abschnitts auf den gewünschten Betriebsdruck gehalten wird.

Aus Fig. 5 geht eine Umstelleinrichtung 200 des Vorgeleges 10 hervor, welche eine innerhalb des Gehäuses 12 axial bewegbar angeordnete Schaltstange 202 umfaßt. An der Schaltstange 202 ist eine bei 206 verkeilte Gabel 204 starr angeordnet» Das verlängerte Ende 208 der Gabel 204 ist in einer Ringnut 210 der Mitnehmerkupplung 86 aufgenommen, so daß eine Bewegung der Schaltstange 202 eine entsprechende Äxialbewegung der Mitnehmerkupplung 86 erzeugt. Wie aus Fig» 5 hervorgeht? wird die Mitnehmerkupplung 86 in eine vordere Stellung verschoben, um die Äbtriebswelle 18 und die Abtriebswelle 20 derart miteinander zu kuppeln, daß der Abtrieb des Vorgeleges bzw. Verteilergetriebes 10 auf beide Abtriebswellen 18, 20 gegeben ist.

Die Schaltstange 202 wird für den Kupplungsvorgang nach vorne mittels eines Kolbens 212 innerhalb eines Arbeitszylinders 214 verschoben, welcher an der Rückwand 104 des Gehäuses 12 angeordnet ist. über den Einlaß 216 wird der Arbeitszylinder 214 mit Druckluft beaufschlagt, so daß der Kolben 212 gegen das hintere Ende 218 der Schaltstange 202 gedrückt wird. Eine im zusammengedrückten Zustand zwischen der vorderen Wand 94 des Gehäuses 12 und der Gabel 204 angeordnete Feder 220 spannt die Schaltstange 202 in eine Stellung nach hinten, in welcher normalerweise die Äbtriebswellen 18, 20 ausgekuppelt sind, es sei denn der Kolben 212 bewegt die Schaltstange 202 zum Kuppeln der Wellen nach vorne. Falls somit die Wellen 18, 20 des Vorgeleges 10 ausge-

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kuppelt werden sollen, wird der Arbeitszylinder 214 entlüftet, so daß die Feder 220 die Schaltstange nach hinten verschieben kann.

Obgleich das unter Druck gesetzte System in Verbindung mit einem Vorgelege beschrieben worden ist, ist dieses Schmiersystem auf eine Anzahl verschiedener Getriebeeinrichtungen mit unterschiedlichen Wellenanordnungen anwendbar.

Claims

Patentanwälte

Dlpl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-tag.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser 3123960

Ernsbergerstrassa 19

8 München 60

16. Juni 1981

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION 600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219 / USA

Unser Zeichen: R 1022

Patentansprüche

Druckschmiervorrichtung für eine drehbar in einem Gehäuse gelagerte Antriebswelle mit einer Anzahl von darauf unabhängig relativ zur Antriebswelle drehbar gelagerten Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (14) ein freies Ende und eine zentrale, zum freien Ende hin offene Bohrung (164) aufweist, von welcher radial Schmierölkanäle für die Schmierung der Bauteile abzweigen, daß am Gehäuse (12) eine Pumpe (98) mit einer zur Antriebswelle (14) koaxial ausgerichteten Triebwelle (162) angeordnet ist, welche sich in das Gehäuse (12) erstreckt und mit dem freien Ende der Antriebswelle (14) für den Antrieb der Pumpe (98) durch die Antriebswelle gekuppelt ist, daß die Pumpe aus einem ölspeicher ansaugt und das Schmiermittel unter Druck dem Innenraum des Gehäuses in einem Bereich am freien Ende der Antriebswelle (14) zuführt, und daß zwischen dem Gehäuse (12) und dem freien Ende der Antriebswelle (14) eine den Bereich des Innenraums des Gehäuses begrenzende .Dichteinrichtung (174) vorgesehen ist, so daß während der Drehung der Antriebswelle unter Druck stehendes Schmieröl durch die Pumpe (98) dem Bereich, der zentralen Bohrung (164) und den radialen Kanälen (182) zugeführt wird.
2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das freie Ende der Antriebswelle (14) einen hohlen Stopfen (168) umfaßt, welcher fest innerhalb des offenen Endes der zentralen Bohrung (164) angeordnet ist, eine Durchgangsöffnung für die Verbindung zwischen dem Bereich und der zentralen Bohrung (164) besitzt und eine zur Triebwelle (162) der Pumpe (98) hin offene Aussparung aufweist/ in welcher eine axiale Verlängerung der Triebwelle (162) aufnehmbar ist.
3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch ein Überdruckventil (186) zur Druckbegrenzung während des Pumpenbetriebs, welches einen zum Bereich führenden Einlaß (188) und einen zum ölspeicher führenden Auslaß (190) aufweist.
4. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle (14) und die Anzahl der Bauteile innerhalb eines Lastschaltgetriebes installiert sind, und daß der Ölspeicher durch einen ölsumpf innerhalb des Gehäuses des Lastschaltgetriebes gebildet ist.
5. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichteinrichtung

(174) einen um das freie Ende der Antriebswelle (14) angeordneten,einen gleitenden Dichtschluß mit einem ringförmigen, vorstehenden Abschnitt (172) des Gehäuses bildenden Dichtring (178) aufweist, wobei der vorstehende Abschnitt (172) das freie Ende der Antriebswelle eng umschließt.
6. Schmiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtring (178) an einem Bund (176) befestigt ist, welcher drehfest mit dem freien Ende der Antriebswelle (14) verbunden ist.

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