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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Synchronisator
für ein Ritzel, das frei drehbar auf einer Welle angebracht ist
und das drehfest mit einer koaxialen, kegelstumpfförmigen Büchse
verbunden ist, deren außere und innere kegelstumpfförmige
Oberfläche jeweils zwischen einem äußeren Reibring und einem
inneren Reibring aufgenommen sind, welche konzentrisch und
drehfest mit einer Klauenkupplungsnabe verbunden sind, die an der
Welle befestigt ist und auf der eine Betätigungsmuffe axial
gleitend angebracht ist, die mit dem äußeren Reibring diesen
bezüglich des inneren Reibringes axial verschiebend derart
zusammenwirken kann, daß die Büchse geklemmt und mitgedreht wird.
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Solche Synchronisatoren, sowohl einfache als auch doppelte,
sind im Stand der Technik bekannt, wobei ein Ausführungsbeispiel
im Dokument GB-A-1 113 413 beschrieben und dargestellt ist.
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Bei einem Synchronisator dieser Art mit zwei Reibringen und
einer kegelstumpfförmigen Büchse bewirkt die axiale Verschiebung
des äußeren Reibrings in Richtung des Ritzels eine Mitnahme der
Büchse durch Reibung.
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Die Synchronisatoren weisen zahlreiche Bauteile auf, die
erst bei einer Montage und Herstellung des Synchronisators direkt
auf der Antriebswelle angebracht und funktionsmäßig eingestellt
werden. Das axiale Halten der funktionalen Stapelung der
verschiedenen Bauteile wird durch Zusammenwirken von mit der
eigentlichen Welle, mit den inneren Ringen und der Nabe
zusammenwirkenden Unterlegscheiben und elastischen Ringen
bewirkt. Ferner ist festzustellen, daß die inneren Ringe gleitend
in außeren Nuten der Nabe angebracht sind. Diese Lösung ist
besonders teuer und es ist festzustellen, daß insbesondere
zwischen den inneren Ringen, der Nabe und der Welle axiale Spiele
bestehen, welche einen toten Gang im Nutzgleitweg der
Betätigungsmuffe bewirken.
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Um diese Nachteile zu beheben, schlägt die Erfindung einen
Synchronisator der oben erwähnten Art vor, welcher dadurch
gekennzeichnet ist, daß der innere Reibring auf einer
Auflagefläche der Nabe angebracht ist, und daß Mittel zur axialen
Festlegung des inneren Reibrings bezüglich der Nabe vorgesehen
sind, die zwischen diesen beiden Elementen eingerichtet sind.
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Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung
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- weist der Synchronisator Verriegelungsmittel auf, die eine
Anzahl von radialen Kugelstößeln aufweisen, die auf der Nabe
angeordnet sind und deren Kugeln elastisch in Richtung der
Betatigungsmuffe belastet sind, mit der sie zur Bestimmung der
verschiedenen axialen Stellungen dieser Betätigungsmuffe
zusammenwirken;
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- weist die Nabe aus ihrer dem Ritzel zugekehrten Endfläche
mindestens einen Verbindungslappen auf, der sich radial nach
außen erstreckt und der in eine gegenüberliegend angeordnete
innere axiale Nut des inneren Reibringes zur axialen Festlegung
des Ringes in Richtung des Ritzels durch Zusammenwirken des
Lappens mit dem Boden der axialen Nut eingreift;
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- ist die Auflagefläche der Nabe eine zylindrische
Auflagefläche, auf der der innere Ring aufgepresst ist;
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- ist der Synchronisator, wenn er ein Doppelsynchronisator
für zwei Ritzel, die zu beiden Seiten der Mittelebene einer Nabe
frei drehbar auf einer Welle angebracht sind, ist, aus zwei
erfindungsgemäßen Synchronisatoren zusammengesetzt, die
symmetrisch zu beiden Seiten einer Mittelebene der den beiden
Synchronisatoren gemeinsamen Nabe angeordnet sind.
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Die Erfindung schlägt gleichzeitig ein Verfahren zur Montage
eines Synchronisators vor, bei dem in Ruhestellung ein axiales
Spiel bzw. Schutzabstand jede Kugel axial von einer aktiven
Flasche des äußeren Rings trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der
innere Ring auf der Nabe festgelegt wird, nachdem der die Büchse
einschließende Aufbau aus den beiden Ringen in zentrale Auflage
auf ein Füllstück, welches an der Stelle der Kugel angeordnet
ist, gebracht ist.
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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis
auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt
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Figur 1 eine axiale Schnittansicht eines gemäß der Lehre der
Erfindung ausgebildeten Doppelsynchronisators;
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Figur 2 eine axiale Halbschnittansicht eines
Doppelsynchronisators gemäß einer Abwandlung der Figur 1, auf der
eine erste Ausführungsform eines Füllstücks, welches während des
Montagevorgangs des Synchronisators verwendet wird, dargestellt
ist;
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Figur 3 ist eine Ansicht ahnlich wie die der Figur 2, in der
eine zweite Ausführungsform des Montagefüllstücks dargestellt
ist;
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Figur 4 ist eine perspektivisch Ansicht, die die Mittel zur
axialen Festlegung des inneren Reibrings auf der Nabe sowie ein
Werkzeug, welche die axiale Verbindung dieser Mittel ermöglicht,
darstellt;
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Figur 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der
Figur 4;
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Figur 6 ist eine derjenigen der Figur 5 ähnliche Ansicht,
die den inneren Ring und die Nabe am Ende des Vorgangs der
axialen Verbindung darstellt.
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Der Aufbau des in Figur 1 dargestellten
Doppelsynchronisators ist im ganzen genommen bezüglich seiner
Mittelebene M symmetrisch, wobei die Gruppe der sich auf einen
ersten Synchronisator beziehenden Bauteile durch Bezugsziffern
dargestellt sind, welche mit einem A indiziert sind, während die
Bestandteile des anderen Synchronisators mit denselben
Bezugsziffern versehen sind, welche jedoch mit einem B indiziert
sind.
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In Figur 1 ist eine Welle 10 dargestellt, auf der eine Nabe
12 axial festgelegt und drehfest angeordnet ist. Zu beiden Seiten
der Nabe 12 bezüglich ihrer Mittelebene M sind Ritzel 14A und 14B
angeordnet, welche auf der Welle 10 axial festgelegt aber frei
drehbar sind.
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Die Ritzel 14A und 114B sind mit einer axialen Verlängerung
16A, 16B versehen, in deren Umfang Klauenverzahnungen 18A und 18B
ausgebildet sind.
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Jede der axialen Verlängerungen 16A und 16B ist drehfest mit
einer koaxialen, kegelstumpfförmigen Büchse 20A, 20B verbunden,
deren Kronus sich in Richtung des Ritzels öffnet.
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Die äußeren kegelstumpfförmigen Reibflächen 22A, 22B und die
inneren kegelstumpfförmigen Reibflächen 24A, 24B der Büchsen 20A
und 20B sind jeweils zwischen äußeren Reibringen 26A, 26B und
inneren Reibringen 28A, 28B aufgenommen. Der äußere Reibring 26A
und der innere Reibring 28A sind konzentrisch und drehfest mit
der Klauenkupplungsnabe 12 verbunden, genau wie die Ringe 26B und
28B.
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Der Doppelsynchronisator weist auch eine Betätigungsmuffe
30 auf, welche unter der Wirkung einer (nicht gezeigten)
Betätigungsgabel, welche in einer auf der äußeren Zylinderfläche
der Betätigungsmuffe 22 ausgebildeten Gabelnut 32 aufgenommen
ist, bezüglich der Nabe 12 axial verschiebbar ist.
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Die verschiedenen Axialstellungen der Muffe 30 bezüglich der
Nabe 12 ergeben sich aus dem Zusammenwirken von
Verriegelungsmitteln, welche durch Kugelstößel 34 gebildet
werden, mit der Muffe 30.
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Der Doppelsynchronisator kann beispielsweise zwei Folgen von
drei radialen Stößeln aufweisen, welche gleichmäßig und im
Wechsel um die Achse X-X des Synchronisators verteilt sind. Jeder
Stößel 34 ist durch eine Bohrung 36, die sich radial in einen
mittleren Bereich 38 der Nabe erstreckt und in der ein
Stößelkolben 40 aufgenommen ist, der mittels einer Feder 44 eine
Verriegelungskugel 42 radial nach außen belastet, gebildet.
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Die Kugel 42 ruht in einem hohlkegelförmigen Sitz, der im
freien Ende des Kolbens 40 ausgebildet ist.
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Jede der Kugeln 42 ist in einer in der inneren zylindrischen
Oberfläche der Betätigungsmuffe 30 ausgebildeten inneren axialen
Spur 44 aufgenommen. Die Spur 44 kann verschiedene Kerben
aufweisen, dabei insbesondere die Zentrierungskerbe 44 mit zwei
gegenüberliegenden Schrägen, die in Figur 1 ist und in der die
Kugel 42 aufgenommen ist während sich der Synchronisator in
seiner Ruhestellung befindet.
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Jede der inneren Reibringe 28A, 28B ist auf gegen eine der
glatten zylindrischen Auflageflächen 46A, 46B, welche beiderseits
der Mittelebene M auf der Nabe 12 ausgebildet sind, angepaßt.
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Zur Vereinfachung der Darstellung der Figur 1 sind die
radialen Flächen 48A, 48B der inneren Ringe 28A, 28B in axialer
Anlage gegen die gegenüberliegenden Flachen der radialen
Verlängerungen 38 der Nabe 12 dargestellt.
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Die Mittel zur axialen Festlegung der inneren Ringe 28A, 28B
bezüglich der Nabe 12 auf ihren jeweiligen zylindrischen
Auflageflächen 46A, 46B, zur Vermeidung, daß die Ringe sich von
der Mittelebene M entfernen, sind in den Figuren 4-6 dargestellt.
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Die axiale Festlegung sowie die Drehfestlegung des inneren
Rings 28A wird durch axiales Vernieten oder Falzen gewährleistet.
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Zu diesem Zweck weist vor der endgültigen Montage des
Synchronisators die radiale Endfläche 50A der Nabe 12 wenigsten
einen Vernietungslappen 52A auf, der im Inneren einer axialen Nut
54A ausgebildet ist und dessen Endfläche 56A bezüglich der
Endfläche 50A zurückgesetzt ist. Der Lappen 52A wird bei der
Fertigmontage mittels einer Vorrichtung 58 axial verdrückt, die
eine derart eingerichtete Form und ein derart eingerichtetes
Profil aufweist, daß sie in eine axiale Nut 60A eingreift, welche
im inneren Ring 28A ausgebildet ist und sich in Richtung der
radialen Endfläche 62A desselben öffnet.
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Nach der Vernietung durch Verdrücken des Lappens 52A liegt
dieser am Boden 64A der axialen Nut 60A an. Damit ist eine axiale
Festlegung des inneren Rings 28A bezüglich der Nabe 12 in
Richtung des entsprechenden Stoßels 14A, d.h. nach links bei
Betrachtung der Figuren 4-6, verwirklicht.
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Selbstverständlich können mehrere um die Achse X-X
winkelmäßig verteilte Gruppen von Lappen und Nuten 52A, 60A
vorgesehen sein.
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Gleichfalls ist die Erfindung nicht auf diese Art der
axialen Festlegung beschränkt, die Vernietung kann beispielsweise
durch ein Verklebungs- oder Verschweißungsverfahren zwischen der
Nabe und dem inneren Ring ersetzt werden. Mit diesem Prinzip ist
es möglich, den Synchronisator unabhängig von seiner Endmontage
auf der Welle 10 eigenständig herzustellen. Ferner hat das
Konzept von inneren Ringen mit glatten zylindrischen
Auflageflächen und Nuten 60A den Vorteil, daß es keinen radial
vorspringenden inneren Bereich bietet, wodurch eine eventuelle
Nachbesserung dieser Oberflächen vereinfacht wird. Das gleiche
gilt für die zylindrischen Auflageflächen 46A und 46B der Nabe
12.
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Wenn sich der Aufbau in der in den Figuren dargestellten
Ruhestellung, auch Totpunkt genannt, befindet, ist es bei diesen
Synchronisatoren notwendig, ein axiales Spiel X (siehe Figur 2)
zwischen den Kugeln 42 und den aktiven Auflageflächen 70A, 70B,
welche auch den äußeren Ringen 26A, 26B oder (Figur 2 und 3) im
mittleren Bereich 38 der Nabe ausgebildet sind, zu gewährleisten.
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Das axiale X Spiel, Schutzabstand des Synchronisators
genannt, muß zur Verminderung des axialen Gesamtplatzbedarfs
sowie des Gleitlaufs der Betätigungsmuffe 30 und somit des
Schalthebels des Getriebes eines Automobils, wenn solche
Synchronisatoren in diesem Element eingebaut sind, so klein wie
möglich sein.
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Das axiale Spiel X ist üblicherweise von
Fertigungstoleranzen der Reibringe und der Nabe abhängig,
insbesondere wenn die inneren Ringe 26A und 26B in axialer Anlage
gegen das Mitteilteil 38 sind, wie dies beschrieben und in Figur
2 dargestellt ist.
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Zur Schaffung eines minimalen Schutzabstandes wird
vorgeschlagen, Füllstücke für die Montage und die genaue axiale
Positionierung der Reibringe zu verwenden:
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Bei der in Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist
das Füllstück 72 ein zwischen der Auflagefläche 70B und einer
gegenüberliegenden Oberfläche 74A des Mittelteils 38
eingebrachter Ring. Bei der dargestellten zweiten Ausführungsform
ist das Füllstück 74 patronenförmig ausgebildet und in der
Innenbohrung 36 einen Kugelstößels angeordnet, wobei seine
Umfangsfläche 76 mit den Flächen 70A und 74B zusammenwirkt.
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Durch das Füllstück ist eine ideale Positionierung der
äußeren Ringe vor und während der axialen Festlegung des inneren
Ringes auf der Nabe möglich. Jeder der inneren Ringe ist axial
so dimensioniert, daß er nicht an den gegenüberliegenden radialen
Flächen des Mittelteils 38 der Nabe 12 anliegt, so daß deren
axiale Position durch die Stapelung der Ringe gegen das Füllstück
genau bestimmt ist, wobei dieses zur Montage der Kugeln, ihres
Stößels und dann der Betätigungsmuffe natürlich entfernt wird.
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Durch die beschriebene Erfindung ist es möglich, einen
Einfach- oder Doppelsynchronisator herzustellen, der ein
unabhängiges Modul bildet, welches unabhängig von seiner Montage
auf einer Welle zusammengesetzt wird und alle seine dimensionalen
und funktionalen Merkmale aufweist. Dieses Modul bildet
vorteilhafterweise ein besonders leicht zu verwendendes
selbständiges Ersatzteil zum Auswechseln eines defekten
Synchronisators. Sämtliche funktionalen Flächen sind gegen
Einwirkungen von außen und insbesondere gegen Stöße geschützt.
Die Hauptbeanspruchungen werden ins Innere des Synchronisators
selbst übertragen und dort aufgenommen, was jeden toten Gang des
Betätigungsweges vermeidet und so die funktionale Wirksamkeit des
Synchronisators verbessert.
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Die Erfindung ist natürlich nicht als auf die dargestellten
Ausführungsformen beschränkt anzusehen, die Mittel zur axialen
Festlegung der inneren Ringe auf der Nabe können beispielsweise
in einem Klebe- oder Schweißverfahren bestehen.