Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einzelwellenschaltmechanismen
der Bauart, die eine selektiv axial und in Drehrichtung bewegbare
Schaltwelle und eine Vielzahl von Schaltgabeln aufweist, und zwar mit Naben mit
Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der Welle zur Bewegung in
Drehrichtung und/oder in Axialrichtung relativ dazu. Insbesondere bezieht sich die
vorliegende Erfindung auf Einzelwellenschaltmechanismen der
beschriebenen Bauart, wobei die Schaltgabeln teilweise oder vollständig von
Traggliedern unabhängig von der Schaltwelle getragen werden, um den
Reibwiderstand gegen Bewegungen der Schaltwelle in Axial- und/oder Drehrichtung
relativ zu den Naben der Schaltgabeln zu minimieren.
Beschreibung des Standes der Technik
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Einzelwellenschaltmechanismen zum selektiven Einrücken und Ausrücken
von einer von drei oder mehreren auswählbaren Getriebeübersetzungen sind
im Stand der Technik bekannt, wie mit Bezugnahme auf die US-Patente
4 621 537 und 4 920 815 zu sehen, deren Offenbarungen die Merkmale des
Oberbegriffes des Anspruchs 1 zeigen.
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Während diese Einzelwellenschaltmechanismen des Standes der Technik
gut aufgenommen wurden, sind sie einer Verbesserung unterworfen, da das
Gewicht der Schaltgabeln größtenteils von der Schaltwelle getragen wird,
was einen hinderlichen Reibwiderstand gegen eine relative Bewegung
zwischen der Schaltwelle und den Schaltgabelnaben in Drehrichtung und/oder
in Axialrichtung zur Folge hat.
Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der
Technik durch das Vorsehen eines Einzelwellenschaltmechanismusses mit
minimalem Reibkontakt zwischen der Schaltwelle und den Schaltgabelnaben
minimiert oder überwunden. Das Vorangegangene wird erreicht durch
Vorsehen von Tragmitteln unabhängig von der Schaltwelle zum Tragen eines
nennenswerten Teiles oder des gesamten Gewichtes der Schaltgabeln.
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Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und
verbesserten Einzelwellenschaltmechanismus mit minimalem
Reibwiderstand gegen Relativbewegungen zwischen der Schaltwelle und den
assoziierten Schaltgabelnaben in Drehrichtung und/oder in Axialrichtung
vorzusehen.
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Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
beim Lesen der folgenden Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels offensichtlich, wenn dieses in Verbindung mit den beigefügten
Ansprüchen gesehen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Verbundgetriebes mit
einem bereichsartigen Hilfsabschnitt, das den
Einzelwellenschaltmechanimus der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Fig. 1A ist eine schematische Darstellung des Schaltmechanismusses
des Getriebes der Fig. 1.
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Fig. 1B ist eine schematische Darstellung des Schaltmusters des
Getriebes der Fig. 1.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines
Einzelwellenschaltmechanismusses des Standes der Technik der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Schaltmechanismusses der Fig. 2
des Standes der Technik.
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Fig. 4A-4C sind Matrizen, die die Positionen der Welle und der Federn bzw.
Schaltelemente bezüglich der verschiedenen Schaltnabenteile
für jede ausgewählte Position des Schaltmechanismusses des
Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Standes der Technik der
Verriegelungsfeder.
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Fig. 6 ist eine Ansicht von einem Stand der Technik der Schaltgabeln.
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Fig. 7A-7B sind Teil-Vorder- und -schnittansichten des Standes der
Technik, die den Reibkontakt zwischen der Schaltwelle und dem
assoziierten Schaltjoch veranschaulichen.
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Fig. 8A-8B sind Teilseiten- und Vorderschnittansichten entsprechend den
Fig. 7A-7B des Einzelwellenschaltmechanismusses der
vorliegenden Erfindung.
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Fig. 9 ist eine Perspektivansicht des
Einzelwellenschaltmechanismusses der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Die Fig. 1, 1A und 1B veranschaulichen ein Bereichsverbundgetriebe 10,
bei dem der Schaltmechanismus des Standes der Technik und der
vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise verwendet wird. Das Verbundgetriebe
10 weist einen Hauptgetriebeabschnitt 12 mit mehreren Gängen auf, der in
Reihe mit einem Bereichshilfsabschnitt 14 verbunden ist. Das Getriebe 10 ist
in einem Gehäuse H aufgenommen und weist eine Eingangswelle 16 auf,
die von einem Primärantrieb angetrieben wird, wie beispielsweise von einem
Dieselmotor E, und zwar durch eine selektiv ausgerückte, normalerweise
eingerückte Reibungshauptkupplung C mit einem Eingangs- oder Antriebsteil
18, der treibend mit der Motorkurbelwelle 20 verbunden ist, und mit einem
Antriebsteil 22, der drehbar mit der Getriebeeingangswelle 16 verbunden ist.
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In dem Hauptgetriebeabschnitt 12 trägt die Eingangswelle 16 ein
Eingangszahnrad 24 zum gleichzeitigen Antrieb einer Vielzahl von im wesentlichen
identischen Gegenwellenanordnungen bzw. Vorgelegewellenanordnungen
26 und 26A mit im wesentlichen identischen Drehzahlen. Die zwei im
wesentlichen identischen Gegenwellenanordnungen sind auf diametral
gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 vorgesehen, die im allgemeinen
koaxial mit der Eingangswelle 16 ausgerichtet ist. Jede der Gegenwellenanordnungen
weist eine Gegenwelle bzw. Vorgelegewelle 30 auf, die durch
Lager 32 und 34 im Gehäuse H getragen wird, wobei nur ein Teil davon
schematisch veranschaulicht ist. Jede der Gegenwellen ist mit einer
identischen Gruppierung von Gegenwellenrädern 38, 40, 42, 44, 46 und 48
versehen, die zur Drehung damit befestigt sind. Eine Vielzahl von
Hauptwellenrädern 50, 52, 54, 56 und 58 umgibt die Hauptwelle 28 und ist selektiv jeweils
einzeln mit der Hauptwelle 28 zur Drehung damit zu koppeln, und zwar durch
Gleitkupplungsbünde 60, 62 und 64, wie im Stand der Technik wohlbekannt.
Der Kupplungsbund 60 kann verwendet werden, um das Eingangszahnrad
24 mit der Hauptwelle 28 zu koppeln, um eine Direktantriebsbeziehung
zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 28 vorzusehen.
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Typischerweise werden die Kupplungsbünde 60, 62 und 64 axial mittels
Schaltgabeln 60A bzw. 62A bzw. 64A positioniert, die mit der
Schaltgehäuseanordnung 70 assoziiert sind, wie im Stand der Technik wohlbekannt ist.
Die Kupplungsbünder 60, 62 und 64 können von der wohlbekannten
synchronisierten oder nicht synchronisierten doppelt wirkenden
Klauenkupplungsbauart sein.
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Das Hauptwellenzahnrad 58 ist das Rückwärtszahnräd und ist in
kontinuierlich kämmendem Eingriff mit den Gegenwellenrädern 48 mittels
herkömmlicher (nicht gezeigter) Zwischenlaufräder. Es sei auch bemerkt, daß während
der Hauptgetriebeabschnitt 12 fünf auswählbare
Vorwärtsgangübersetzungen vorsieht, die niedrigste Vorwärtsgangübersetzung, nämlich die, die von
der treibenden Verbindung des Hauptwellenantriebsrades 56 mit der
Hauptwelle 28 vorgesehen wird, oft eine so hohe Getriebe- bzw.
Gangreduktion ist, daß sie als niedriger Gang oder "Kriechgang" angesehen werden
muß, der nur zum Starten eines Fahrzeugs unter sehr schweren Umständen
verwendet wird, und der nicht gewöhnlicherweise in dem hohen
Getriebebereich verwendet wird. Während entsprechend der Hauptgetriebeabschnitt 12
fünf Vorwärtsgeschwindigkeiten bzw. Vorwärtsgänge vorsieht, wird er
gewöhnlicherweise als "4+1-Hauptabschnitt" bezeichnet, da nur vier der
Vorwärtsgänge
durch den Hilfsbereichgetriebeabschnitt 14 zusammengefaßt
werden, der damit verwendet wird.
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Die Klauenkupplungen 60, 62 und 64 sind Drei-Positionen-Kupplungen
dahingehend, das sie in der zentrierten nicht eingerückten Position positioniert
sein können, wie veranschaulicht, oder in einer vollständig nach rechts
gerichteten eingerückten oder vollständig nach links gerichteten eingerückten
Position, und zwar mittels eines Schalthebels 72. Wie wohl bekannt ist, ist
eine der Kupplungen 60, 62 und 64 zum gegebenen Zeitpunkt in Eingriff zu
bringen, und Hauptabschnittsverriegelungsmittel werden vorgesehen, um die
anderen Kupplungen in dem neutralen Zustand zu verriegeln.
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Der Hilfsgetriebebereichsabschnitt 14 weist zwei im wesentlichen identische
Hilfsgegenwellenanordnungen bzw. Hilfsvorgelegewellenanordnungen 74
und 74A auf, die jeweils eine Hilfsgegenwelle 76 aufweisen, die von Lagern
78 und 80 im Gehäuse H getragen wird, und die zwei
Hilfsabschnittsgegenwellenräder 82 und 84 zur Drehung damit tragen. Die Hilfsgegenwellenräder
82 kämmen konstant mit dem Bereichs-/Ausgangsrad 86 und tragen dieses,
während die Hilfsabschnittsgegenwellenräder 84 konstant mit dem
Ausgangsrad 88 kämmen, welches an der Getriebeausgangswelle 90 befestigt
ist.
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Eine synchronisierte Zwei-Positionen-Klauenkupplungsanordnung 92, die
axial mittels einer Schaltgabel 94 positioniert ist, und die
Bereichsabschnittsschaltbetäfigungsvorrichtungsanordnung 96 ist vorgesehen, um entweder
das Zahnrad 86 mit der Hauptwelle 28 für einen Betrieb im niedrigen Bereich
zu koppeln, oder das Zahnrad 88 mit der Hauptwelle 28 für den direkten
Betrieb oder den Betrieb im hohen Bereich des Verbundgetriebes 10. Das
Schaltmuster für das Verbundbereichsgetriebe 10 wird schematisch in Fig.
1 B veranschaulicht. Die Auswahl des Betriebs des Getriebes 10 im niedrigen
Bereich oder im hohen Bereich geschieht mittels eines vom Bediener
betätigten Schalters oder Knopfes 98, der gewöhnlicherweise am Schalthebel 72
gelegen ist. Alternativ könnte eine Hilfsschaltvorrichtung der "Doppel-H-
Bauart" verwendet werden.
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Obwohl der Bereichshilfsabschnitt 14 als Zwei-Gang-Abschnitt
veranschaulicht wird, und zwar unter Verwendung eines Sporn- oder
Schraubengetriebes, sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung auch auf Bereichsgetriebe
anwendbar ist, die kombinierte Teilungs-/Bereichshilfsabschnitte verwenden,
und zwar mit drei oder mehr auswählbaren Bereichsübersetzungen und/oder
unter Verwendung von Planetengetriebeanordnungen. Wie auch oben
erwähnt kann irgend eine oder mehrere der Kupplungen 60, 62 oder 64 eine
synchronisierte Klauenkupplungsbauart sein, und die Getriebeabschnitte 12
und/oder 14 können von der einzeln gegenschaltenden Bauart sein.
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Der Einzelwellenschaltmechanismus 100 des Standes der Technik ist
genauer mit Bezugnahme auf die Fig. 2-6 zu sehen. Der
Schaltmechanismus 100 weist ein Blockglied 102 auf, das einen einfachen Sockel 104
aufweist, um eine Kugelgelenkverbindung mit entweder einer direkten oder
einer entfernt angeordneten Schaltbetätigungsvorrichtung zu bilden (nicht
gezeigt). Sowohl Direktschaltbetätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise
Schalthebel/Betätigungsmechanismen, die bei herkömmlichen Lastwägen
und Traktoren verwendet werden, als auch entfernte bzw. ferngesteuerte
Schaltbetätigungsvorrichtungen der Bauart, wie sie bei Lastwägen und
Traktoren verwendet werden, bei denen die Kabine über dem Motor liegt,
sind wohl bekannt, wie zu sehen ist mit Bezugnahme auf die US-Patente
3 799 002; 3 934 485; 4 290 515; 4 275 612 und 4 543 843.
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Der Schaltmechanismus 100, wie er in den zuvor erwähnten US-Patenten 4
621 537 und 4 920 815 beschrieben wird, und zwar außer den Mitteln, die
die Schaltgabeln unabhängig von der Schaltwelle tragen, ist im wesentlichen
strukturell und funktionell identisch mit dem Schaltmechanismus der
vorliegenden Erfindung.
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Der Schaltmechanismus 100 ist zur Anwendung bei einem Fahrzeuggetriebe
ausgelegt, wie beispielsweise beim Getriebe 10, das eine Anzahl von
selektiv in Eingriff zu bringenden Zahnrad- bzw. Getriebeübersetzungen aufweist,
die jeweils ausgelegt sind, um durch eine Axialbewegung eines
Kupplungsgliedes in Eingriff mit einem entsprechenden Klauenkupplungsglied gebracht
zu werden, und zwar mittels Schaltgabeln, wie beispielweise den
Schaltgabeln 60A, 62A und 64A. Die Schaltgabeln sind wirksam, um axial einen
ausgewählten der Kupplungsbünder in entgegenweisende Axialrichtungen aus
ihren zentrierten Positionen außer Eingriff zu positionieren, wie in Fig. 1
veranschaulicht.
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Der Schaltmechanismus 100 weist eine Welle 106 auf, die in dem Gehäuse
H zur Drehung um ihre Achse 108 und zur axialen Bewegung entlang dieser
montiert ist. Zu diesem Zweck wird die Welle 106 mit Teilen 110 und 112 mit
verringertem Durchmesser versehen, die auf Nadelrollenlagern 114 und 116
montiert sind, die in dem Gehäuse H vorgesehen sind.
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Die Welle 106 trägt die drei Schaltgabeln 60A, 62A und 64A. Jede der
Schaltgabeln weist einen nabenartigen Teil 118, 120 und 122 auf, die mit
einer Durchgangsbohrung 124 bzw. 126 bzw. 128 versehen sind, durch die
die Welle 106 aufgenommen wird. Die inneren Bohrungen haben einen
Durchmesser 130, der geringfügig größer ist, als der Außendurchmesser 132
des Mittelteils 134 der Welle 106.
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Der Schaltmechanismus 100 weist auch einen ersten Satz (oder Schaltsatz)
von Zähnen auf, die radial nach außen vom Außendurchmesser 136 der
Welle vorstehen und axial und umfangsmässig relativ zur Welle 106
befestigt sind. Die Schaltzähne sind auf der Welle 106 so angeordnet, daß jede
der Naben 118, 120 und 122 axial zwischen zwei benachbarte Zähne paßt.
Entsprechend gibt es in der gezeigten Anordnung vier Schaltzähne 138, 140,
142 und 144. Um in bequemer Weise die Zähne zu formen wird eine
Schaltzahnfeder bzw. Schaltzahnvorrichtung 146 vorgesehen, die in einer
entsprechenden sich axial erstreckenden Nut 148 aufgenommen ist, die im Mittelteil
134 der Welle 106 vorgesehen ist. Die Zähne 138, 140, 142 und 144 stehen
von der selben Seite der Feder 146 vor, wobei der Basisabschnitt von dieser
Feder in der Nut 148 aufgenommen ist.
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Der Schaltmechanismus 100 weist auch einen zweiten Satz (oder
Verriegelungssatz) von Zähnen auf, die weiter radial nach außen vom Mittelteil 134
der Welle 106 vorstehen und in Umfangsrichtung daran befestigt sind,
jedoch axial relativ dazu bewegbar sind. Der zweite Satz oder
Verriegelungssatz von Zähnen ist axial relativ zur Welle 106 bewegbar und ist axial relativ
zum Gehäuse H fixiert. Wie bei dem ersten Satz von Zähnen ist jede der
Naben zwischen zwei benachbarten Verriegelungszähnen angeordnet. Der
Verriegelungssatz von Zähnen weist Zähne 150, 152, 154 und 156 auf. Wie
mit Bezugnahme auf Fig. 5 zu sehen, sind die Verriegelungszähne auf
einer einzigen Verriegelungsfeder 158 vorgesehen, und zwar mit einem
Grundteil bzw. Basisteil 160, der verschiebbar in einer sich axial
erstreckenden Nut 162 aufgenommen ist, die in der Welle 106 vorgesehen ist.
Vorzugsweise sind die Nuten 148 und 162 diametral gegenüberliegend auf der
Welle 106. Wenn die axial äußeren Enden 164 und 166 der
Verriegelungsfedern 150 bzw. 156 ausgelegt sind, um an den Oberflächen 168 und 170
des Getriebegehäuses H anzuliegen, sind alle der Verriegelungszähne, die
von der Feder 160 definiert sind, relativ zum Gehäuse H festgelegt.
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Jeder der Nabenteile 118, 120 und 122 der Schaltgabeln 60A bzw. 62A bzw.
64A ist mit einer Vielzahl von Nuten versehen, die sich radial von den
Innendurchmesserbohrungsflächen davon erstrecken, und die sich axial durch die
gesamte axiale Länge von jedem der Nabenteile erstrecken. Entsprechend
können die Nuten durch die relativ kostengünstige und genaue Herstellung
des Räumens vorgesehen werden.
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Jede der Nuten hat eine Abmessung, so daß wenn sie in Umfangsrichtung
mit einer der Schalt- oder Verriegelungsfedern ausgerichtet ist, die
ausgerichtete Feder in der Nut aufgenommen werden kann, was eine relative
Axialbewegung zwischen der Nabe und dem ausgerichteten Zahn gestattet.
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Der Nabenteil 118 der Schaltgabel 60A, wie er in Fig. 6 zu sehen ist, ist mit
einer Nut 174 und einer doppelt breiten Nut 176 versehen. Der Nabenteil
120 der Schaltgabel 62A ist mit Nuten 178, 180 und 182 versehen. Der
Nabenteil 122 der Schaltgabel 64A ist mit der Nut 184 und einer doppelt breiten
Nut 186 versehen.
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Eine axiale Verschiebung und Drehung der Welle 106 relativ zum Gehäuse
H wird durch eine entfernte oder direkte (nicht gezeigte)
Schaltbetätigungsvorrichtung gesteuert, die auf die Sockelverbindung des Blockgliedes 102
wirkt, welches axial und in Drehrichtung an der Welle 106 befestigt ist, wie
durch die Einstellschraube 188. Es sei bemerkt, daß der Schaltzahn einen
Vorsprung 190 trägt, und zwar zum Sitz innerhalb einer Nut 192, die im
Blockglied 102 vorgesehen ist, wodurch die Feder 146 und die Schaltzähne
138, 140, 142 und 144 axial relativ zur Welle 106 befestigt sind. Es sei auch
bemerkt, daß die Verriegelungsfeder 158 eine Vielzahl von sich nach außen
erstreckenden halbringförmigen Ausnehmungen 194 zur Gegenwirkung mit
einer federvorgespannten Rastkugel 196 trägt, die durch einen
Rastmechanismus 198 des Blockgliedes 102 getragen wird, und zwar zum Vorsehen
einer Anzeige einer Axialbewegung der Welle 106 relativ zum Gehäuse aus
der neutralen Mittelposition davon in eine axial verschobene im Eingriff
liegende Position davon. Anders als die elastische Gegenwirkung zwischen der
Rastwand 196 und den Ausnehmungen 194 ist die Verriegelungsfeder 158
vollständig axial relativ zur Welle 106 und dem Blockmechanismus 102
bewegbar, der axial an der Welle 106 befestigt ist.
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Die Nuten in den verschiedenen Nabenteilen der unterschiedlichen
Gabelglieder sind so angeordnet, daß für jede der drei Auswahlpositionen des
Schaltmechanismusses 100 die Nuten von allen Nabenteilen außer dem
Nabenteil, der axial zu bewegen ist, in Umfangsfehlausrichtung zu den
Verriegelungszähnen sind, während eine der Nuten im Nabenteil der axial zu
bewegenden Schaltgabel mit den Verriegelungszähnen ausgerichtet ist, was
gestattet, daß die Schaltgabel axial relativ zum Gehäuse bewegt wird. Weiterhin
ist mindestens eine Nut in den Nabenteilen von allen Schaltgabeln
(außer der axial zu bewegenden Schaltgabel) mit den Schaltzähnen
ausgerichtet, was gestattet, daß die Welle 106 axial relativ zu diesen Schaltgabeln
bewegt wird, während keine der Nuten auf dem Nabenteil der axial zu
bewegenden Schaltgabel mit den Schaltzähnen ausgerichtet ist, wodurch die
Schaltgabel axial mit den Schaltzähnen auf beiden axialen Seiten davon zur
axialen Bewegung mit der Schaltwelle 106 in Eingriff sein wird.
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Die Gegenwirkung der verschiedenen Zähne und Nuten ist mit Bezugnahme
auf die Fig. 4A-4C zu sehen. Die Fig. 4A-4C definieren eine 3 · 3-
Matrix, die die relativen Positionen der Verriegelungszähne, der Schaltzähne
und der Nuten des Nabenteils für verschiedene Betriebszustände des
Schaltmechanismusses 100 zeigt. Die erste Zeile veranschaulicht den
Nabenteil 122 für verschiedene Drehpositionen der Schaltwelle 106. Die zweite
Zeile veranschaulicht den Nabenteil 120 für verschiedene Drehpositionen
der Schaltwelle 106, und die dritte Zeile veranschaulicht den Nabenteil 118
für die verschiedenen Drehpositionen der Schaltwelle 106. Die erste Spalte
veranschaulicht die Position der Schaltwelle 106 in der ausgewählten
Position zum Einrücken und Ausrücken von entweder den
Rückwärtsübersetzüngen oder den Gangübersetzungen mit niedriger Geschwindigkeit. Die zweite
Spalte veranschaulicht die Position der Schaltwelle 106 zum Einrücken oder
Ausrücken von entweder den ersten oder zweiten
Ganggetriebeübersetzungen. Die dritte Spalte veranschaulicht die Position der Schaltwelle 106 relativ
zu den verschiedenen Nabenteilen der Schaltwelle in der
Schaltwellenposition zum Einrücken oder Ausrücken von entweder den dritten oder vierten
Ganggetriebeübersetzungen. Die verschiedenen in Fig. 4A-4C gezeigten
Ansichten sind Schnittansichten, die von der Rückseite des Getriebes oder
des Schaltmechanismusses aufgenommen wurden, wie in Fig. 1 zu sehen.
Beispielsweise sei angenommen, daß der Bediener die Welle 106 in
Drehrichtung positioniert hat, um das Einrücken oder Ausrücken von entweder
den ersten oder zweiten Ganggetriebeübersetzungen auszuwählen, wobei
die Welle 106 dann drehbar positioniert ist, wie in der zweiten Spalte gezeigt.
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In dieser Position werden die Verriegelungszähne 156 und 154 nicht in
Ausrichtung mit der Nut 184 des Nabenteils 122 sein, und somit wird die
Schaltgabel 64A axial relativ zum Gehäuse verriegelt sein. In ähnlicher Weise
werden die Verriegelungszähne 152 und 150 nicht in Ausrichtung mit der Nut
174 sein, und die Schaltgabel 60A wird axial relativ zum Gehäuse H
verriegelt sein. Die Verriegelungszähne 154 und 152 werden axial mit der Nut 178
des Nabenteils 120 der Schaltgabel 62A ausgerichtet sein, was gestattet,
daß die Schaltgabel 62A und das Kupplungsglied 62 axial relativ zum
Gehäuse H bewegt wird, und zwar zum Einrücken oder Ausrücken von
entweder dem Zahnrad 52 oder 54 mit der Hauptwelle 28. Die Schaltzähne 144
und 142 werden sich mit der Nut 186 im Nabenteil 122 ausrichten, und die
Schaltzähne 140 und 138 werden sich mit der Nut 176 im Nabenteil 118
ausrichten, was gestattet, daß die Welle 106 axial relativ zu den
Schaltgabeln 60A und 64A bewegt wird, die nun axial festgelegt relativ zum Gehäuse
gehalten werden, und zwar durch Wirkung der Verriegelungszähne. Die
Schaltzähne 142 und 140 werden sich nicht entweder mit der Nut 180 oder
182 im Nabenteil 120 der Schaltgabel 62A ausrichten, wodurch die
Schaltgabel 62A zur axialen Bewegung mit der Welle 106 festgelegt wird. In
ähnlicher Weise wird das Drehen der Welle 106 zum Auswählen des Einrückens
oder Ausrückens der dritten oder vierten Gangübersetzungen das Verriegeln
der Nabenteile 122 und 120 der Schaltgabel 64A und 62A mit dem Gehäuse
zur Folge haben, wie mit Bezugnahme auf die rechte Spalte in den Fig.
4A-4C zu sehen ist, während axial der Nabenteil 118 der Schaltgabel 60A
mit der Welle 106 zur axialen Bewegung damit festgelegt wird. Wie auch mit
Bezugnahme auf die am weitesten links liegende Spalte der Fig. 4A-4C
zu sehen ist, wird das Drehen der Welle 106 in die Position zum Auswählen
des Einrückens oder Ausrückens der unteren Übersetzungen oder
Rückwärtsübersetzungen eine Verriegelung der Nabenteile 120 und 122 der
Schaltgabel 62A und 64A mit dem Gehäuse zur Folge haben, während axial
der Nabenteil 122 der Schaltgabel 64A mit der Welle 106 zur axialen
Bewegung damit befestigt wird.
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Während der Einzelwellenschaltmechanismus der vorliegenden Erfindung in
Verbindung mit einem Hauptgetriebeabschnitt 12 mit fünf Vorwärtsgängen
und einem Rückwärtsgang veranschaulicht ist, könnten solche Mechanismen
auch bei Getrieben mit einer größeren Anzahl von auswählbaren
Übersetzungen verwendet werden, und zwar durch Vorsehen von zusätzlichen
Schaltgabel- und Nabenanordnungen und durch ordnungsgemäße
Positionierung der Nut in jeder der Nabenanordnungen.
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Wie zu sehen, ist der Nabenteil 122 auch an seinem vordersten Ende mit
einem Paar von sich axial erstreckenden Oberflächen 200 und 202
versehen, die mit dem Schaltzahn 142 bzw. dem Verriegelungszahn 154 in
Gegenwirkung treten, um jeweils die Drehung im Uhrzeigersinn oder gegen den
Uhrzeigersinn der Welle 106 relativ zum Gehäuse zu begrenzen, wie in Fig.
4 zu sehen. Kurz gesagt wird der Schaltzahn 142 mit der Oberfläche 200 in
Eingriff kommen, um die Drehung der Welle 106 im Uhrzeigersinn in die
Position zu begrenzen, in der die Welle 106 zur Auswahl des Eingriffes der
unteren Getriebeübersetzung oder der Rückwärtsgangübersetzung
positioniert ist, und wird somit dem Bediener positive Mittel geben, um zu
bestätigen, daß er ordnungsgemäß diese Position erreicht hat. In ähnlicher Weise
wird der Verriegelungszahn 154 mit der Oberfläche 202 in Eingriff kommen,
um die Drehung der Welle 106 gegen den Uhrzeigersinn zu begrenzen, wie
in Fig. 4 zu sehen, um dem Bediener eine positive Anzeige zu geben, daß
er die Welle 106 korrekt zur Auswahl des Einrückens oder des Ausrückens
der dritten und vierten Ganggetriebeübersetzungen positioniert hat. Der
Nabenteil 122 ist auch mit einem federvorgespannten Stößelglied 204
versehen, welches mit einer Oberfläche 206 zusammenwirkt, die auf der Welle
106 vorgesehen ist. Wie in der mittleren Spalte in Fig. 4 zu sehen ist, wird
kurz gesagt der federvorgespannte Stößel 204 genau mit der Oberfläche
206 in Eingriff kommen, wenn die Welle 106 in Drehrichtung zur
ordnungsgemäßen Auswahl des Einrückens der ersten und zweiten
Getriebegangübersetzungen positioniert ist, und wird somit dem Bediener eine positive
Anzeige geben, daß er ordnungsgemäß die Welle 106 für eine solche
Auswahl positioniert hat. Weiterhin sieht der Stößel 204 den wohlbekannten
Widerstand
gegen die Auswahl des niedrigen Gangs und des Rückwärtsgangs
vor und wird dazu tendieren, das Getriebe aus einer solchen
Auswahlposition beim Loslassen des Schalthebels zu drücken.
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Mit Bezug auf Fig. 2 kann der Schaltmechanismus 100 auch verschiedene
zusätzliche Sensoren oder Sensorbetätigungsstrukturen zur
Zusammenarbeit mit Abfühlvorrichtungen aufweisen, die in dem Gehäuse vorgesehen
sind, wie im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann der Teil 112
mit verringertem Durchmesser der Welle 106 eine erste Rampennut 208
aufweisen, die ausgelegt ist, um mit einem Stößel 210 in Gegenwirkung zu
treten, der in dem Gehäuse H vorgesehen ist, um einen Sicherheitsschalter
212 für neutralen Start zu betätigen. Der Teil 112 mit verringertem
Durchmesser kann eine zweite Rampennut 214 aufweisen, und zwar zur
Zusammenarbeit mit einem Stößel 216, der in dem Gehäuse H vorgesehen ist, und
zwar zum Betrieb eines Hilfsgetriebeschaltsteuerventils 218. Der Nabenteil
122 der Schaltgabel 128 kann einen Vorsprung 220 zum Betrieb eines
Rückwärts- oder Rückfahrlichtschalters 222 aufweisen. Der Nabenteil 118
der Schaltgabel 60A kann einen Vorsprung 224 aufweisen, der mit einem
Sensor 226 in Eingriff kommen wird, wenn die Schaltgabel nach links bewegt
wird, wie in Fig. 2 zu sehen, und zwar zum Einrücken der hohen Drehzahl
für den Betrieb eines Straßengeschwindigkeitsregelventils 226 oder
ähnlichem.
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Wie oben gezeigt, sind die verschiedenen Rastmechanismen für einen
eingelegten Gang, für die Neutralposition, die verschiedenen Anschlag- bzw.
Stoppmechanismen und die Mechanismen zur Anzeige, daß die Welle 106
in verschiedene Drehauswahlpositionen davon gedreht worden ist, alle
integral mit dem Mechanismus 100, was gestattet, daß der Mechanismus 100
mit irgend einer üblichen Schaltbetätigungsvorrichtung verwendet wird, die
geeignet ist, um in den Sockel 104 des Blockgliedes 102 aufgenommen zu
werden, ohne irgend welche speziellen Modifikationen des
Schaltbetätigungsmechanismusses zu erfordern.
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Die Schalt- und/oder Verriegelungsfeder kann durch Stiftglieder ersetzt
werden.
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Fig. 7A-7B veranschaulichen einen möglichen Nachteil des
Schaltmechanismusses 100 des Standes der Technik. Wie zu sehen sein mag, läuft die
Schaltwelle 106 durch eine Durchgangsbohrung 120A im Nabenteil 120 der
Schaltgabel 62A und trägt das gesamte Gewicht der Schaltgabel. Das
Gewicht der Gabel wird bewirken, daß der obere Teü der Bohrung 120A in
Reibkontakt mit der Oberseite der Welle 106 gedrückt wird, was einen
Reibungswiderstand gegen eine Bewegung in Drehrichtung und/oder
Axialrichtung der Welle 106 relativ zur Nabe 120 erzeugt.
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Die Fig. 8A, 8B und 9 veranschaulichen den
Einzelwellenschaltmechanismus 300 der vorliegenden Erfindung. Wie oben gezeigt, kann der
Mechanismus 300 im wesentlichen funktionell und strukturell identisch mit dem
oben beschriebenen Mechanismus 100 sein, außer der Anwendung von
unabhängigen Gliedern der Schaltwelle zum Tragen von mindestens einem Teil
des Gewichtes der Schaltgabeln. Elemente des Mechanismusses 300, die
im wesentlichen strukturell und/oder funktionell identische Elemente des
Mechanismusses 100 sind, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und
werden nicht im Detail beschrieben.
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Der Mechanismus 300 weist eine Schaltwelle 106 mit einer Schaltfeder und
einer Verriegelungsfeder 156 auf, und trägt ein Schaltblockglied 102, das
einen Sockel 104 definiert. Die Schaltgabeln 302, 304 und 306 sind mit
Kupplungen 60 bzw. 62 bzw. 64 assoziiert und weisen jeweils Naben 118,
120 und 122 auf. Die Schaltgabelnaben sind mit einer Durchgangsbohrung
120A versehen, um die Schaltwelle 106 aufzunehmen. Zusätzlich definieren
die Schaltgabeln 302, 304 und 306 jeweils ein Paar von
Tragdurchgangsbohrungen 302A und 302B, 304A und 304B und 306A und 306B, die
verschiebbar Tragstangen 308 und 310 aufnehmen, die am Getriebegehäuse
befestigt sind. Wie mit Bezugnahme auf die Fig. 8A und 8B zu sehen,
tragen die Stangen 308 und 310 das Gewicht der Schaltgabeln so, daß die
Innendurchmesserfläche der Durchgangsbohrung 120A nicht in
Reibungskontakt mit der Außendurchmesseroberfläche der Schaltwelle 106 gedrückt
wird. Natürlich könnten andere Mittel zum Tragen des Gewichtes der
Schaltgabeln im Gehäuse verwendet werden, während diese nicht auf die relative
Axialbewegung dazwischen Einfluß nehmen.