DE2239798C3 - Sperrsynchronisiereinrichtung für Zahnkupplungen in Wechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisiereinrichtung für Zahnkupplungen in Wechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei zwei wechselweise mit einer Antriebswelle zu kuppelnde Zahnräder einander zugekehrte Kupplungszahnkränze aufweisen, mit je einem Reibkonus mit radial nach innen gerichteter Reibfläche, die mit je einer Reibfläche eines gemeinsamen Synchronisierringes zusammenwirken, sowie einer axial gerichteten Verzahnung zum Eingriff in die Verzahnung eines Speichen aufweisenden Schallringes, wobei sowohl am Synchronisierring als auch am Schaltring zusammenarbeitende Sperrflächen und zur Erzeugung eines auf den Synchronisierring wirkenden Axialschubes Federn vorgesehen sind, die bestrebt sind, beide Teile gegenseitig in die Mittelstellung zurückzuführen.

Bei einer derartigen (aus der deutschen Auslegcschrift I 098 824) bekannten Sperrsynclironisiereinrichtung sind in dem Synchronisierring mehrere in Achsrichtung verschiebbare Druckkörper angeordnet. Diese Druckkörper weisen Sperrflächen auf, die unter Zwischenschaltung je einer Sperrkugel mit Sperrflächen des Schaltringes zusammenwirken.

Die Kraftübertragung zwischen den Druckkörpern und dem Schaltring erfolgt durch beidseitig an den Druckkörpern anliegende Schraubenfedem, die sich mit ihren äußeren Enden an dem Synchronisierring abstützen. Da bei dieser bekannten Sperrsynclironisiereinrichtung die Kraftübertragung zwischen den Druckkörpern, an denen auch die Sperrflächen vor-. gesehen sind, und dem Synchronisierring nur über die Schraubenfedem erfolgt, entspricht die maximale Antreibskraft der Reibflächen der in den Federn gespeicherten Kraft Man kann also durch mehr oder weniger starken Druck auf die Schaltgabel den Synchronisiervorgang nicht beeinflussen. Um kurze Synchronisierzeiten zu gewährleisten, müßten die Schraubenfedem eine entsprechend große Federkraft

ίο aufweisen. Diese große Federkraft würde jedoch das Schalten erschweren, denn sie muß bei jedem Schalten zunächst überwunden werden. Um das Schalten nicht allzu beschwerlich zu machen, muß deshalb ein Kompromiß getroffen werden, der bei Verwendung schwächerer Federn längere Synchronisationszeiten ergibt. Im übrigen ist diese bekannte Sperrsynchronisiereinrichtung teuer in der Herstellung, denn sie benötigt zusätzlich die erwähnten Druckkörper, für die Axialführungen in dem Synchronisierring eingearbeitet sein müssen. Diese Axialfüh rangen sind auch während des Betriebes problematisch, denn die Druckkörper sind beim Wirksamwerden der Sperrflächen einer einseiligen Belastung ausgesetzt. Bei zu kurzer Ausbildung der Axialführungcn können sich deshalb die Druckkörper verklemmen, eine längere Ausbildung der Axialführungen ergibt eine größere Baugröße in axialer Richtung.

Es ist ferner eine Sperrsynchronisiereinrichtung (aus der deutschen Patentschrift I 101 057) bekannt, bei der die Kupplungszahnkränze radial nach außen gerichtete Reibflächen aufweisen. Der Synchronisier ring weist in der Mitte an seiner Außenseite eine Ringnut mit V-förmigem Querschnitt auf, in welcher eine Ringfeder angeordnet ist. Diese Ringfeder greift zur Hälfte in eine Nut des Schaltringes ein.

Wird der Schaltring nach Erreichen des Gleichlaufes gegenüber dem Synchronisierring axial verschoben, so verläßt die Ringfeder 36 dw Nut mit V-förmigem Querschnitt. Sie wird hierdurch radial aufgeweilet und liegt mit größerer Federkraft am Umfang des Synchronisierringes an, so daß dieser beim Auskuppel mitgenommen wird und mit seiner zweiten Reibfläche vorzeitig in Berührung mit dem Reibkonus des anderen Zahnkranzes gelangt, ohne daß vielleicht ein Einkuppeln beabsichtigt ist. Hierdurch erfolgt eine unnötige Abnutzung der Reibflächen. Es ist auch nicht sichergestellt, daß sich in Mittelstellung des Schaltringes der Synchronisierung ebenfalls in Mittelstellung befindet, wodurch ebenfalls eine Abnutz.Ling der Reibllächen eintreten kann. Wird nach dem Auskuppeln der vorherige Gang sofort wieder geschaltet, so ist keine Sperrwirkung vorhanden, da diese nur eintritt, wenn die Ringfeder vorher wieder in die V-förmige Ringnut des Synclironisierringes einrasten konnte. Dies ist jedoch, wie oben erwähnt wurde, nicht immer der Fall. Schließlich kann sich durch die Zentrifugalkraft die Ringfeder ungewollt spreizen und damit ebenfalls die Sperrwirkung verlorengehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrsynchronisiereinrichtung der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, die in ihrem Aufbau erheblich vereinfacht sowie betriebssicher ist und bei der auch möglichst geringe Kräfte zum Schalten aufgewendet werden müssen.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Synchronisierring an seiner den Reibflächen abgekehrten Innenseile zwei sich zur mittleren Quer-

ebene des Synchronisierringes hin öllnende konische Flächen aufweist, die sich über den Verschiebeweg des Schaltringes erstrecken, und daß die Innenseite des Synchroßisierringes beiderseits der Mittelstellung des Schaltringes eine Schulter aufweist, an welcher sich je eine zu beiden Seiten der Speichen des Schaltringes angeordnete Ringfeder abstützt.

Die erfindungsgemäße Sperrsynchrcnisiereinrichtung ist zunächst wesentlich einfacher in ihrem Aufbau, da Druckkörper und hierfür notwendige Axialführungen-nicht vorhanden sind. Durch den Wegfall dieser Axialführungen wird auch jegliches Verklemmen vermieden und der Synchronisierring sowie der Schaltring werden durch die Ringfedern .nit Sicherheit in ihre gegenseitige Mittelstellung zurückgeführt. Eine vorzeitige Abnutzung der Reibflächen durch ungewollte Anlage an einem der beiden Reibkonusse wird damit vermieden. Die am Synchronisierring vorgesehenen Schultern ermöglichen ferner die Verwendung von verhältnismäßig schwachen Ringfedern. Zu Beginn des Schaltens bieten die Schultern einen gewissen Widerstand, der eine genügend starke Anpressung der Reibflächen von Reibkonus und Synchronisierring und damit eine gegenseitige Verdrehung von Synchronisierring und Schaltring bewirkt.⁴ Ist jedoch der Gleichlauf erreicht, so wird durch die Schaltkraft die Ringfeder über die Schulter gedruckt und setzt dann bei Vollendung des Schaltvorganges der Schaltbewegung keine wesentliche Kraft mehr entgegen.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnui'.g dargestellten Ausführungsbeispieles in folgendem näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Axialschnitt durch die Sperrsynchronisiereinrichtung

F i g. 2 eine Teilansicht des Schaltringes

! i g. 3 bis 6 eine Teilansicht der Sperrsynchronisiereinrichtung von außen in verschiedenen Schaltstellungen

Fig. 7 und 8 Axialschnitte während verschiedener Schaltphasen.

Auf der Antriebswelle 1 sind die beiden wechselweise mit ihr zu kuppelnden Zahnräder 2, 2' drehbar gelagert. Mit jedem der Zahnräder ist ein Kupplungszahnkranz 9 verbunden mit je einem Reibkonus mit rudial nach innen gerichteter Reibfläche 10. Die Kupplungszähne sind mit 11 bezeichnet.

Mit der Antriebswelle 1 ist drehfest die Nabe 3 verbunden, die Keilnuten 4 aufweist. In diese Keilnuten greift mit Zahnen 6 der Schaltring 5 ein. Der Schaltring 5 wird durch die Schaltgabel 7 bewegt. Er weist Speichen 8 auf. Die Anzahl der Kupplungszähne 11 ist gleich der Zahl der Speichen 8 oder einem Vielfachen. Jede der Speichen ist mit schrägen Sperrflächen 8 a, 8 b versehen.

Innerhalb und zwischen den beiden Kupplungs-Zahnkränzen 9 ist ein gemeinsamer Synchronisierring 12 angeordnet. Der Synchronisierring 12 besitzt radial nach außen gerichtete Reibflächen 13. Er ist in Achsrichtung frei verschiebbar und kann in Drehrichtung hin und her schwingen. Am Umfang des Synchronisierringes sind Aussparungen 16 vorgesehen, deren Anzahl der Zahl der Speichen 8 des Schaltringes S entspricht. Die Aussparungen weisen in ihrer Mitte schräge Sperrflächen 20 auf, die mit den Sperrflächen 8 a, Sb der Speichen zusammenwirken.

Der Synchronisierring 12 weist ferner an seiner den Reibflächen 13 abgekehrten Innerseite zwei sich zur mittleren Querebene des Synchronisiernnges tun öffnende konische Flächen 25 auf, die sich über den Verschiebeweg des Schaltringes 5 erstrecken. Die Innenseite des Synchronisierringes ist beiderseits der Mittelstellung des Schaltringes mit je einer Schulter 24 versehen, an welcher sich je eine zu beiden Seiten der Speichen 8 des Schaltringes angeordnete Rmgte-

der 18 abstützt. ,

Die Arbeitsweise der neuen Sperrsynchromsier-

einrichtung ist folgende:

In den Fig. 1 und 3 ist die Leerlauf stellung gezeigt. Die beiden Ringfedern 18 sind hinter den zugehörigen Schultern 24 eingerastet und halten den ^ynchronisierring 12 in Mittelstellung gegenüber dem Schaltring 5. Hierdurch ist sichergestellt, daß sich die Reibflächen 10 und 13 nicht berühren.

Soll nun das Zahnrad 2 mit der Antriebswelleil gekuppelt werden, so wird gemäß Fi g. 7 der Schaltring 5 mittels der Schaltgabel 7 in Pfeilrichtung nach links verschoben. Der Schaltring 5 stützt sich dabei an der Ringfeder 18 ab, die ihrerseits an der Schulter 24 anliegt Die Reibfläche 13 des Synchronisiernnges 12 wird"hierdurch an die Reibfläche 10 des Kupplungszahnkranzes 9 angedrückt. Besitzt nun das Zahnrad 2 mit dem Kupplungszahnkranz 9 eine größere Drehzahl als die Antriebswelle 1, so wird der Synchronisierring 12 durch die an den Reibflächen 10, 13 erzeugte Reibung mitgenommen und die an der Speiche 8 des Schallringes 5 vorgesehene Sperrfläche 8 kommt in Berührung mit der Sperrfläche 20 des Synchronisierringes, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Verdrehung des Synchronisierringes 12 gegenüber dem Schaltring5 erfolgt in Richtung/ der sich schneller drehenden Antriebswelle 1.

Die aneinanderliegenden Sperrflächen 8 a und 20 verhindern eine weitere Verschiebung des SchaltnnizesS nach links. Durch erhöhten Druck auf die Schaltgabel können lediglich die Reibflächen 10, 13 noch stärker aneinandergedrückt werden, so daß der Synchronisationsvorgang beschleunigt wird.

'Mit fortschreitender Synchronisierung verringert sich das durch die Reibflächen 10, 13 übertragene Drehmoment.

Sobald dieses Drehmoment bei Gleichlauf der Antriebswelle 1 und des Zahnrades 2 nicht mehr vorhanden ist, ist praktisch auch die durch die Sperrflächen 20 und 8 a erzeugte Sperrung aufgehoben. Durch die schräge Anordnung der Sperrflächen 20 und 8« können sich der Synchronisierring und der Schaltring gegeneinander entgegen der Pfeilrichtung/ verdrehen,"wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Hierbei wird auch die Ringfeder 18 über die Schulter 24 gedruckt und setzt einer weiteren Verschiebung des Schaltringes keine nennenswerte Kraft mehr entgegen. Sofern nunmehr die Speichen 8 nicht mit den zwischen den Kupplungszähnen 11 gebildeten Zahnlücken fluchten, erleichtern Schrägflächen 22 an den freien Enden der Kupplungszähne in bekannter Weise die gegenseitige Verdrehung des Kupplungsi.ahnkranzes gegenüber dem Schaltring. Bei weiterer Verschiebung des Schaltringes greift dieser dann mit seinen Speichen 8 zwischen die Kupplungszähne 11 ein, wie es in F i g. 6 und 8 dargestellt ist. Die gespaltene Ringfeder 18 wurde dabei auf der konischen Fläche 25 verschoben und hat sich in ihrem Durchmesser verkleinert.

Beim Entkuppeln ermöglicht nun die in der Ringfeder 18 gespeicherte Federkraft in Kombination mit

der konischen Fläche 25 ihre Rückführung an die Schulter 24. Die Feder dehnt sich und gleitet dabei an der sich zur Mittelebene erweiternden konischen Fläche 25 entlang, bis sie hinter der Schulter 24 einrastet. Da der Schaltring 5 und seine Schaltgabel 7 in Leerlaufstellung in an sich bekannter Weise ir F i g. 1 dargestellten Mittelstellung verriegel wird über die an den Schultern 24 anliegende federn 18 auch der Synchronisierring in seir telstellung gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Sperrsynchronisiereinrichtung für Zahnkupplungen in Wechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei zwei wechselweise mit einer Antriebswelle zu kuppelnde Zahnräder einander zugekehrte Kupplungszahnkränze aufweisen, mit je einem Reibkonus mit radial nach innen gerichteter Reibfläche, die mit je einer Reibfläche eines gemeinsamen Synchronisierringes zusammenwirken, sowie mit einer axial gerichteten Verzahnung zum Eingriff in die Verzahnung eines Speichen aufweisenden Schaltringes, wobei sowohl am Synchronisierring als auch am Schaltring zusammenarbeitende Sperrflächen und zur Erzeugung eines auf den Synchronisierring wirkenden Axialschubes Federn vorgesehen sind, die bestrebt sind, beide Teile gegenseitig in die Mittelstellung zurückzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisierring (12) an seiner den Reibflächen (13) abgekehrten Innenseite zwei sich zur mittleren Querebene des Synchronisierringes hin öffnende konische Flächen (25) aufweist, die sich über den Verschiebeweg des Schaltringes (5) erstrecken, und daß die Innenseite des Synchronisierringes beiderseits der Mittelstellung des Schaltringes eine Schulter (24) aufweist, an welcher sich je eine zu beiden Seiten der Speichen (8) des Schaltringcs angeordnete Ringfeder (18) abstützt.