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SperrJSynchronisier einrichtung für for:rnischlüssige Schaltkupplungen,
insbesondere bei Kraftfahrrzeug-Wech selgetf ieben Die Erfindung betrifft eine Sperr-Synchronisiereinrichtung
für formschlüssige Schaltkupplungen, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben,
mit einem auf der Welle angeordneten, zum Eingriff axial verschiebbaren Formschlußelement
und einem begreinzt drehbaren, mit dem zu kuppelnden Zahnrad zusammenwirkenden,
auf der Welle mittelbar gelagerten Reibschlußelement und gegenüber dein Formschlußelement
bei auftretendem Reibmoment begrenzt dr--hharen Sperrelementen bzw. Widerlagern
für solche Sperrelemente, wobei die Synchronisierkraft aus dein Reibmoment der zu
synchronisierenden Teile auf Schrägflächen an mit der Welle verbundenen Ringkörpern
abgestützt wird. Eine Sperr-Synchronisi-reinrichtung der vorstehend erwähnten Art
ist an sich bekannt. Bei dieser ist das zum Synchronisieren notwendige Reibschlußelement
starr mit den servokrafterzeugenden Schrägflächen verbunden. Durch diese Ausbildung
wird das Reibschlußelement beim Synchronis.iervorgang schlagartig mit seiner Reibfläche
auf das zu kuppelnde Zahnrad gepreßt ohne eine mögliche bestimmte maximale Begrenzung
der- Anpreßkraft. Die Anpreßkraft kann dabei auf einen sehr hohen Wert ansteigen,
wodurch die Synchronisfereinrichtung, um diese Kraft in sich aufnehmen zu können,
sehr stark dimensioniert werden muß. Weiterhin erfolgt der Synchronvorgang schlagartig
mit hoher Beanspruchung der im Triebstrang angeordneten Übertra g ungsg Lieder.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden.
Weiterhin soll ein einfacher Aufbau und enge Bauweise einer Sperr-Synchronisiereinrichtung
erreicht werden.
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Diese Aufgaben werden nach der Erfindung dadurch gelöst, daß beim
Synchronisiervorgang das Forrnschlußelement gegenüber der Welle bzw. einem finit
dieser verbundenen Ringkörper einen Verschiebeweg bis zum Anschlag der Sperrelemente
an eine achsparallele Fläche dieser Welle bzw. des mit dieser verbundenen Ringkörpers
zurücklegt, wobei durch diesen Verschiebeweg und der Federkonstanten einer zwischen
Formschluß- und Reibschlußelement angeordneten Feder über Druckkörper eine maximal
bestimmte Federkraft elastisch gespeichert wird, die als eine dieser Federkraft
proportionale bzw. gleich große Kraft als Anpreßkraft des Reibschlußelementes auf
das jeweils zu kuppelnde Zahnrad wirkt, wobei nach erfolgtem Verdrehen des Reibschlußeleinentes
bezüglich des Forrnschlußelementes das axiale Verschieben dieses Formschlußelementes
zu diesem Reibschlußelement durch gegenseitige Anlage an Nasen gesperrt ist und
dadurch das Formschlußelement am Kuppeln mit dem zu kuppelnden Zahnrad verhindert
wird. Ist der Svnchronisiervorgang eingeleitet worden. kann die Anpreßkraft der
Reibflächen, die den zu kuppelnden Teilen zugeordnet sind, maximal einen ganz bestimmten
M'ert nicht überschreiten. Dadurch können die Reibflächen entsprechend dem Verschleiß,
der konstruktiven Bemessung, der Lebensdauer und der Sicherheit für die Sperr-Synchronis-iereinrichtung
günstig ausgelegt werden. Da währenddes Synchronisiervorganges der Weg vom Reibschlußelement
gegenüber dem Formschlußelement und dadurch auch der Federweg begrenzt ist, ist
auch die in den Federn gespeicherte Kraft maximal begrenzt. Diese Kraft ist der
Anpreßkraft der Reibflächen gleich oder proportional.
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Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung sind am Förmschlußelement
die als Eingriffsverzahnung ausgebildeten Sperrglieder angeordnet, die mit den auf
dem Ringkörper angeordneten Sperrelementen, die als Führungszähne ausgebildet sind,
zur Erzeugung des Anpreßdruckes zusammenwirken. Als Sperrelernente sind als Kugelbolzen
ausgebildete Druckkörper firn Reibschlußteil vorgesehen, die mit Nasen im Formschl-ußteil
als Widerlager zusammenwirken. Zum Sperren bei schlagartigem Betätigen zwischen
dein Formschußelement und dem auf der Welle angeordneten Ringkörper sind weitere,
ohne Auftreten eines Reibmomentes wirksame Sperrglieder vorgesehen. Damit kann kein
Formschluß der zu kuppelnden Teile eintreten, ohne vorhergehenden Reibschluß bis
zum Gleichlauf der zu kuppelnden Teile. Die innerhalb dc_-Sperr-Synchronisiereinrichtung
aus dem Reibmomen',
der zu synchronisierenden Teile erzeugte Kraft
soll zum Teil noch für das formschlüssige Kuppeln zur Verfügung stehen.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind :die Sperrelemente als
Kugeln ausgebildet und im Formschlußteil geführt. Diese Kugeln gleiten beim Synchronisiervorgang
auf radialen Schrägflächen. Dabei sind die zwischen Reibschlußteil und Formschlußteil
angeordneten Druckkörper als Klötze ausgebildet, wobei diese Klötze am Reibschlußelement
selbst drehfest, aber axial verschiebbar geführt sind. An Stelle der einzelnen Klötze
könnte auch ein Ring als Druckkörper Verwendung finden.
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Schließlich ist es nach der Erfindung noch denkbar, daß das Formschlußelement
zum Betätigen mit einer in der Welle gelagerten Schaltstange verbunden ist und diese
Schaltstange durch eine neben der Schaltgruppe und gegebenenfalls außerhalb des
Getriebegehäuses angreifende Schaltgabel axial verschiebbar ist. Besonders zweckmäßig
ist es dabei, wenn das Reibschlußelement als ein in sich geschlossener Ring mit
dachförmigen äußeren Reibflächen ausgebildet ist und mehrere, z. B. drei Bohrungen
zur Aufnahme der Druckkörper .und der diesen zugeordneten Federn aufweist. Durch
diese Ausführung ergibt sich ein einfacher Aufbau und eine enge Bauweise bei großem
Durchmesser der Reibflächen.
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Alle dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfin-.dung zeigen den
z. B. bei Kraftfahrzeuggetrieben üblichen Aufbau als Wechselkupplung. Dabei ist
das Reibschlußelement als einteiliger Doppelaußenkegel ausgebildet. Selbstverständlich
ist die erfindungsgemäße Sperr-Synchronisiereinrichtung auch bei einer einfach wirkenden
Schaltkupplung anwendbar.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Sperr-Synchronisi@ereinrichtung
nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Sperr-Synchronisiereinriehtung
im Längsschnitt, Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt, Fig. 3 einen
Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1 in Abwicklung, Fig. 4 eine Einzelheit entsprechend
der Stelle A nach Big. 2 in größerem Maßstab, Fig. 5,die Einzelheit nach der Fig.
4 in Draufsicht, Fig. 6 eine andere Ausführung entsprechend der Darstellung :in
Fig. 3, Fig. 7 eine andere Ausführung der Sperr-Synchronisiereinrichtung im Längsschnitt,
Fig. 8 die Ausführung nach Fig. 7 im Querschnitt, Fig. 9 eine Einzelheit entsprechend
der Stelle B nach Fig. 8 in Sperrstellung, Fig. 10 die Sperr-Synchronis:iereinrichtung
in anderer Ausführung im Längsschnitt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 erfolgt die Kraftübertragung
vom Zahnrad 7 bzw. Zahnrad 8 auf die Welle 9, und umgekehrt, über ein Formschluß.
Auf der Welle 9 .ist ein Ringkörper 10 z. B. durch einen Keilwellen.s-itz axial
und drehfest befestigt. Der Ringkörper 10 besitzt auf dem Umfang zwei Zahnkränze
11, wie :besonders aus Fig. 3 gut zu ersehen ist. Diese Zahnkränze 11 sind mehrmals,
z. B. dreimal, auf dem Umfang durch Gruppen von Führungsblökken 12 unterbrochen,
von denen sich jeweils zwei in Umfangsrichtung gegenüberstehen.
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Wie aus Fig. 1 bis 3 zu ersehen ist, kommt über den Ringkörper 10
axial und in Umfangsrichtung verdrehbar ein Formschlußelement 13 zu liegen. Es besteht
aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden Ringen 60 und 61, die durch mehrere, z.
B. drei, auf den Umfang angebrachte Stege 62 miteinander verbunden sind. Der Innenring
60 des Formschlußelementes 13 trägt innen als Eingriffsverzahnung ausgebildete Sperrglieder.
7,4 und als Führungszähne dienende Sperrelemente 14'. Die Sperrglieder 14 haben
dieselbe Teilung wie die Zahnkränze 11; die Anzahl .der Sperrelemente 14' entspricht
der Anzahl der Gruppen von Führungsblöcken 12. Die Sperrelemente 14' greifen zwischen
;die Führungsblöcke 12 ein und erzeugen in noch zu beschreibender Weise einen Axialschub.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Sperrelemente 14' an den .axial
gegenüberliegenden Seiten Schrägflächen 64 besitzen. Die Führungsblöcke 12 liegen
paarweise zueinander, so daß das Sperrelement 14' von seiner Mittelstellung aus
beim Kuppelvorgang nach der jeweiligen Kupplungsseite einen treppenförmigen Weg
zurücklegt. Die Führungsblöcke 12 besitzen Schrägflächen 65, welche die gleiche
Neigung wie die Schrägflächen 64 des Sperrelementes 14' aufweisen. Die Führungsblöcke
12 sind mit Anschlagsflächen 67 versehen, welche die Verdrehung zwischen dem Formschlußelement
13 und dem Ringkörper 10 begrenzen, bei :gleichzeitigem axialem Weg zueinander,
und damit die maximale Anpreßkraft der konischen Reibflächen 72 und 73 an die zu
kuppelnden Zahnräder 8 oder 7 bestimmen. Im ausgekoppelten Zustand, also in Mittelstellung
:der Sperr-Synehronisiereinrichtung, liegt das Sperrelement 14' mit seinen achsparallelen
Flächen 68 derart zu den ebenfalls achsparallelen Flächen 69 der Führungsblöcke
12, daß es bei seiner Verdrehung in Umfangsrichtung an diesen zur Anlage kommt,
also nicht auf den Schrägflächen 65 gleiten kann. Dies ist wichtig, um beim Abbremsen
des Fornnschlußelementes 13, z. B. mit einer noch zu erläuternden Schaltgabe123,
keinen Kupplungsvorgang auszulösen.
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In Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß das Formschlußelement 13 in seiner
Mittelstellung gegenüber dem Ringkörper 10 durch mehrere, z. B. drei, federbelastete
Kugelstifte 15 gehalten wird. In dieser Mittelstellung stehen sich die Sperrglieder
14 und,die Zahnkränze 11 sowie die Sperrelemente 14' und die Anschläge 66 axial
gegenüber (s. Fig.3). Durch dieses axiale Gegenüberstehen ist ein Sperren bei schlagartigem
Betätigen der Schaltgabel 23, wobei kein Reibmoment übertragen wird, gewährleistet.
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Daas Formschlußelement 13 besitzt einige, z. B. drei, auf dem Umfang
verteilte Gleitbahnen 70 (Fig. 1 und 4), -die über einem Sperrglied 14 oder einem
Sperrelement 14' angebracht .sind. Fvg. 4 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch
eine solche Gleitbahn. Sie wird durch eine kegelförmige Raste 16 im Innenring 60
gebildet, die in axialer Richtung nach beiden Seiten durch eine Verbindungsöffnung
17, die nur die Breite des Druckkörpers 19 aufweist, in die außen anschließenden
wannenförmigen 1\ruten 18 übergeht. Der Übergang 79 der wannenförmigen Nuten 18
in die Verbindungsöffnung 17 ist kegelförmig ausgebildet.
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In Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, @daß sich im Reibschlußelement22
ein als Kugelbolzen ausgebildeter Druclekörper 19 befindet, welcher, wie im dargestellten
Beispiel durch eine Feder 20 in Ader Mittelstellung belastet, in die kegelförmige
Raste 16 gedrückt wird. Dieser Druckkörper 19 stellt -die federnde Verbindung zwischen
Formschlußelement 13 und Reibschlußelem:ent 22 dar. Der Feder 20 ist eine weitere,
stärkere Feder 21 nachgeschaltet. Die Feder 21 wirkt erst nach einem bestimmten
Weg des Druckkörpers 19 bzw. erst beim Synchronisiervorgang. Auf der Feder
21,
welche in einer Bohrung des ringförmigen Reibschlußelementes 22 unter Vorspannung
angeordnet ist, stützt sich die schwächere Feder 20 ab.
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Das Reibschlußelement 22 liegt konzentrisch zwischen dem inneren und
äußeren Ring dcs Formschlußelementes 13 und besitzt auf :dem Umfang ebensoviel Aussparungen
71, wie das Form.schl@ußelement 13 Stege62 trägt (s. Fig. 2). Die Stege62 des Formschlußelementes
13 ragen mit Spiel durch die Aussparungen 71 des Reibschlußelementes 22, so daß
das Form.schlußlement 13 gegenüber diesem verdrehbar und axial bewegbar ist.
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Das einteilige Reibschlußelement 22 besitzt zwei axial, von der Zentrallage
des Druckkörpers 19 aus betrachtet, nach außen weisende konische Reibflächen 72.
Die Reibfläche 72 legt sich beim Synchronisiervorgang an die konische Reibfläche
73 des Zahnrades 7 bzw. 8 an. In den Außenring 61 des Formschlußelementes 13 greift
eine Schaltgabel 23 ein, durch welche der Kupplungsvorgang eingeleitet wird.
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Die Wirkungsweise der Sperr-Synchronisiereinrichtung ist folgende:
Beim axialen Verschieben der Schaltgabel 23 und :damit des Form:schlußelementes
13, z. B. nach links, wird das Reibschlußelement 22 über den federbelasteten Druckkörper
19 mitgenommen, bis die Reibfläche 72 an der Reibfläche 73 des zu kuppelnden Zahnrades
7 anliegt. Durch den Drehzahlunterschied von Antrieb gegenüber Abtrieb tritt beim
Anliegen der Reibflächen 72 und 73 ein Reibmoment auf. Dieses Reibmoment sucht über
den ; Druckkörper 19 das Formschlußelcm-ent 13 mitzudrehen. Dieses Moment stützt
sich über die Schrägflächen 64 der Sperrelemente 14' (s. Fig. 3) auf den Schrägflächen
65 der Führungsblöcke 12 des Ringkörpers 10 ab und ergibt dadurch eine Axialkraft,
welche den Reibschluß an den Reibflächen 72 und 73 verstärkt. Die Schrägflächen64
.der Sperrelemente14' gleiten an den Schrägflächen 65 der Führungsblöcke 12 bis
zum Anschlag an die Anschlagflächen 67. Bei :diesem Vorgang würde die Anpreßkraft
der Reibflächen 72 und 73 unkontrollierbar stark anwachsen, wenn zwischen :dem Reibschlußelement
22 und dem Formschlußelement 13 eine starre Verbindung bestehen würde. Bei dieser
Bewegung ist das Formschluße:lement 13 unter dem Druckkörper 19 in Eingriffsrichtung,
d. h. im Beispiel nach links, durchgezogen worden. Der Druckkörper 19 steigt an
dem Kegelmantel der Raste 16 in einer Richtung hoch, die sich, resultierend aus
der Axialbewegung und Verdrehung des Formschlußelementes 13 gegenüber dem Druckkörper
19, ergibt (s. Fig. 5). Der Druckkörper 19 wandert entgegen :der Wirkung der Feder
20 und der Feder 21 so lange auf dem Kegelmantel hoch, bis die Flächen 68 der Sperrelemente
14' an die Anschlagflächen 67 der Führungsblöcke 12 am Ringkörper 10 zur Anlage
kommen (s. Fig. 3). In dieser Stellung tritt die maximale Anpreßkraft auf. Ihre
Größe entspricht der in der Feder 21 gespeicherten Kraft.
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Der Druckkörper 19 hat in seiner Endlage gegenüber der Raste 16 die
Stellung 25 eingenommen (s. Fig. 5). In dieser Stellung hindert ihn eine Nase 74
am- Eintritt in :die Verbindungsöffnung 17. Eine weitere axiale Bewegung des Formschlußelementes
13 ist nicht möglich (Sperrstellung in Fig. 4 und 5). Die Kraft, die aufgewendet
werden muß, um den Druckkörper 19 in die Stellung 25 zu heben, ist proportional
der Anpreßkraft der Reibflächen 72 und 73 und durch die Wahl der Feder 21 genau
zu bestimmen und zu begrenzen. Sie wird nicht vom Schaltgestänge über die Schaltgabel
23 eingeführt, sondern durch die Schrägflächen 64 der Sperrelemente 14' aus
dem Reibmoment erzeugt.
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Ein axiales Weiterverschieben des Formschlußelementes 13, welches
von Hand über die Schaltgabel 23 erfolgt, ist erst möglich, wenn das Reibmoment
an den Reibflächen 72 und 73 wegfällt, wenn also ein Gleichlauf von Welle 9 und
Zahnrad 7 erreicht ist. Erst jetzt kann sich das Reibschlußelement22 gegenüber :dem
Formschlußelement 13 unter der Rückholkraft der Feder 21 zurückdrehen. Der Druckkörper
19 gleitet also auf derselben Bahn .des Kegelmantels der Raste 16 bis zur Entspannung
der Feder 21, d. h. bis in die Stellung 28 zurück. Bei diesem Zurückgleiten ist
die Fläche 68 des Sperrelementes 14' von der Anschlagfläche 67 des Führungsblockes
12 etwas abgekommen.
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Der Druckkörper 19 kann jetzt durch eine geringe Handkraft an der
Schaltgabel23 unter weiterem Zurückdrehen des Reibschlußelementes 22 gE,genüber
dem Formschlußelement 13 bis in die Verbindungsöffnung17 hineingeführt werden (s.
Fig. 5). Der Druckkörper 19 hat in der Verbindungsöffnung 17 die Stellung 26 angenommen,
und die Sperrglieder 14 und die Sperrelemente 14' des Formschlußelementes 13 haben
sich entlang den Schrägen 77 am Zahnkranz 11 bzw. .entlang den Kanten der Führungsblöcke
12 in die Zahnlücken 78 geschoben. Der Höhenunterschied h (Fig. 4) zwischen der
tiefsten Stellung .des Druckkörpers 19 in Mittelstellung und der Stellung 26 des
Druckkörpers 19 in der Verbindungsöffnung 17 bzw. deren Boden entspricht gerade
der Zusammendrükkung der Feder 20, so daß eine geringe Handkraft an der Schaltgabel
23 stets zum Überdrücken von lt
ausrodcht (s. Fig. 1 und 4).
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Nach kurzem Gleiten durch die V erbind:ungsöffnung 17 gelangt der
Druckkörper 19 auf den kegelförmigen Übergang 79 der wannenförmigen Nut 18. Durch
das Restmoment infolge der bewegten Massen wird das Reibschlußelement 22 gegenüber
dem Formschlußelement 13 etwas verdreht, und :der Druckkörper 19 steigt auf dem
kegelförmigen Übergang 79 der wannenförmigen Nut 18 hoch. Dadurch wird das Formschlußelement
13 unter @detn Druckkörper 19 in Eingriffsrichtung gedrückt. Es gleitet also unter
dem Druckkörper 19 in den Zahnlücken 78 bis zum Anschlag der geraden Seiten der
Sperrglieder 14 und Sperrelemente 14' an den geraden Seiten der Zähne 75, welche
als Außenverzahnung auf dem Zahnrad 7 bzw. 8 unmittelbar neben den Zahnkränzen 11
angebracht sind. Beim Anschlag dieser Zähne wirkt die Kraft, welche -den Druckkörper
19 durch den Kegelförmigen Übergang 79 unter Drehung gegenüber dem Formschlußelement
13 verschieben will, derart auf das Reibschlußelement 22 zurück, daß sich dieses
mit seiner Reibfläche 72 von der Reibfläche 73 des Zahnra:des 7 abhebt. Der Druckkörper
19 hat jetzt die Stellung 27 (Fig. 5). Nach .diesem Abheben kommt der Druckkörper
19 durch Entspannen der Feder 20 in die Mitte der wannenförmigen Nut 18 zu liegen.
Das Formschlußelement 13 mit den Sperrgliedern 14 und den Sperrelementen 14' beginnt,
sich gegenüber dem Zahnrad 7 mit den Zähnen 75 zu verdrehen, und kann, sobald die
Sperrglieder 14 und die Sperrelemente 14' auf Lücke stehen, zum Eingriff mit den
Zähnen 75 des Zahnrades 7 gebracht werden, ohne daß die Sperrglieder und Sperrelemente
angespitzt zu werden brauchten. Der Sperr-Synchronisiervorgang ist abgelaufen. Die
zu kuppelnden Teile sind im Eingriff. Wenn die Sperrglieder 14 und die Zähne 75
zufällig gleich auf Lücke stehen, erfolgt der Eingriff sofort. Bei der Sperr-Synchronisiereinrichtun.-
nach
Fig. 6 sind die Sperrglieder29 des Formschlußelementes 13 und
die Zähne 75 a der Außenverzahnung auf dem Zahnrad 7 bzw. 8 an den einander zugewandten
Stirnsoiten angespitzt. Dadurch ist das Einrücken des Formschlußelementes 13 über
die Schaltgabel 23 nach dem Gleichlauf der zu kuppelnden Teile ohne eine wannenförmige
Nut 18 der Gleitbahn 70 (s. Fig. 4 und 5) möglich. In diesem Fall ist :die Verbindungsöffnung
17 als geradlinig über die gesamte Breite des Innenringes 60 des Formschlußtehes:
13 durchlaufende Nut ausgebildet.
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Wäre nur eine starke Feder an Stelle der Federn 20 und 21 im dargestellten
Beispiel (Fig. 1 bis 5) vorgesehen, so würde diese starke Feder den Druckkörper
19 sofort wieder, auf der Mantellinie der kegelförmigen Raste 16 gleitend, in die
neutrale Mittelstellung 63 (Fig. 5) zurückdrücken, sobald das Re@bmoment an den
Reibflächen 72 und 73 aufgehoben ist, also bei gleicher Drehzahl von An- und Abtrieb.
Die geringe Handkraft, die an der Schaltgabel 23 angreift, würde dann nicht
ausreichen, um den mit der starken Feder belasteten Druckkörper 19 aus der kegelförmigen
Raste 16 über die Verbindungsöffnung 17 in die wannenförmige Nut 18 zu heben. Man
kann aber trotzdem mit nur einer Feder auskommen, wenn die kegelförmige Raste 16
mit einer Stufe in der Höhe des Bodens 81 (Fig. 4) der Verbindungsöffnung 17 versehen
ist. Durch -diese Stufe wird der Druckkörper 19 bei der Rückbewegung auf der Höhe
des Bodens 81 gehalten, so daß zum Durchschieben durch die Verbindungsöffnung 17
wiederum eine geringe Handkraft ausreicht.
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Fig. 7 bis 9 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel einer Sperr-Synchronisiereinrichtung
mit prinzipiell gleicher Kraftübertragung. Auf der Welle 9 ist wieder ein Ringkörper
30 befestigt. An Stelle der Verzahnungen weist .er am Umfang mehrere achsparallele
Nuten 31 für die Sperrkörper und mehrere durchgehende achsparallele Nuten 32 (Fig.
8) für die Formschlußteile auf. Die Nuten 31 und 32 können auf dem Umfang des Ringkörpers
30 abwechselnd achsparallel nebnneinanderliegen. Es können aber auch z. B. jeder
Nut 31 zwei Nuten 32 zugeordnet sein. Die Nuten 31 verlaufen in der Art von den
beiden Stirnflächen des Ringkörpers 30 nach seiner Mitte zu, daß in der Mitte ein
Nocken 33 mit Schrägflächen 50 gebildet wird.
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Über den Ringkörper 30 kommt das Formschlußelement 34 mit seinem Innenring
38 zu liegen, welcher über Stege 35 mit dem Außenring 58, in -welchem die Schaltgabel
23 eingreift, verbunden ist. Das Formschlußelement 34 besitzt auf dem Umfang des
Innenringes 38 Bohrungen 36, die zur Aufnahme von Sperrelementen 42, z. B. Kugeln,
.dienen, welche in gleicher Aufteilung uni gleicher Anzahl wie die Nuten 31 vorhanden
sind. In den Nuten 32 ist das Formschlußelement 34 mit am inneren Umfang angebrachten
Formschlußstiften 37 über die Schaltgabel 23 axial verschiebbar. Mindestens einer
der Formschlußstifte 37 ist an den Enden mit .einer runden oder spitzen Kuppe zum
Einfädeln in Bohrungen 39 der Zahnräder 7 bzw. 8 versehen, während die anderen ebene
Stirnflächen aufweisen. Die Zahnräder 7 und 8 besitzen auf dem gleichen Durchmesser
wieder der Formschlußstifte 37 auf dem ganzen Umfang nebeneinanderliegende, gleich
große Bohrungen 39, welche sich mit ihren Ansenkungen 82 überschneiden (s. Fig.
10). Die Formschlußstifte37 können am Innenring 38 .des Formschlußelementes 34 so
geführt sein, daß dieser gegenüber den Formschlußstiften 37 verdrehbar, aber gemeinsam
mit ihnen axial verschiebbar,ist. Diese Ausführung setzt voraus, daß ein noch näher
zu beschreibender Kugelstift 51, der als Raste wirkt, erst voll ausrastet, wenn
die Kugeln 42 bereits auf den Schrägflächen 50 und damit in .den Nuten 31 liegen.
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Über das Formschlußelement 34 kommen mehrere als Klötze ausgebildete
Druckkörper 40 zu liegen, welche in einem Reibschlußelement48 axial verschiebbar
sind. Die Druckkörper 40 besitzen auf der der Welle 9 zu gerichteten Seite Ausnehmungen
41, die in Umfangsrichtung kreisförrnig ausgebildet sind und schräge Seitenflächen
aufweisen. Zentral in axialer Richtung wird die Ausnehmung 41 von einer axial verlaufenden
Nut49 gekreuzt. Diese ist so tief, -daß die Kugeln 42, geführt durch die Bohrungen
36; in ihr und den Nuten31 in zentral übereinandergeschobenem Zustand gleiten kann.
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Die Druckkörper 40 sind im einteiligen Reibschlußelement 48, welches
wieder als Doppelaußenkegel ausgebildet ist, mittels Axialführungen 43 axial verschiebbar,
aber verdrehfest angeordnet. Das Reibschlußelement 48 besitzt auf dem Umfang radiale
Aussparungen 44, durch welche die Stege 35 des Formschlußelementes 34 greifen. Konzentrisch
zur Welle9 sind axial zu beiden Seiten der Druckkörper 40 Federn 45 angeordnet.
Die axiale Fixierung der unter Vorspannung eingebauten Federn 45 erfolgt auf der
dem Zahnrand 7 bzw. 8 zugewandten Seite durch je einen Klemmring46, auf der der
Kuge142 zugewandten Seite durch den Anschlag je einer Scheibe 47 an den Ansätzen
84 der Bohrung 83 .des Reibschlußelementes 48. Das zu kuppelnde Zahnrad 7 bzw. 8
ist mit einer Reibfläche 73 versehen, deren Neigung dieselbe wie die der Reibfläche
72 des Reibschlußelementes 48 ist.
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Die Wirkungsweise der Sperr-Synchronisiereinrichtung ist im Prinzip
dieselbe wie die der im ersten Beispiel beschriebenen. Beim axialen Verschieben
der Schaltgabe123 und des Formschlußelementes 34, z. B. nach links, wird über -die
als Sperrelement wirkende Kugel 42 und die Druckkörper 40 das Reibschlußeleinent
48 an das zu kuppelnde Zahnrad 7 federnd angedrückt. Die Kugel42 gleitet dabei über
die Fläche des Nockens 33 bis auf die Schrägfläche 50.
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Das auftretende Reibmoment an .den Reibflächen 72 und 73 verdreht
das Reibschlußelement 48 gegenüber dem Formschlußelement 34 und damit die Druckkörper
40 gegenüber den Kugeln42. Letztere liegen an den Nasen 85 der Druckkörper 40 an.
Ihr Durchgang durch die Nut 49 .ist also gesperrt (s. Fig. 9). Dabei werden die
Kugeln 42 auf die Schrägflächen 50 gedrückt. Es wird so ein Axi.alschub erzeugt,
welcher über die Kugeln 42, die Druckkörper 40 und die Feder 45 den Anpreßdruck
der Reibflächen 72 und 73 vergrößert.
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Ist die Kugel 42 entlang den Schrägflächen 50 bis auf den Boden 86
der Nut 31 gelangt, so wirkt diese jetzt wie im ersten Ausführungsbeispiel (Fig.
1 bis 6) als Begrenzung der Anpreßkraft für die Reibflächen 72 und 73. Damit entspricht
die maximale Anpreßkraft der Reibflächen 72 und 73 der in der Feder 45 gespeicherten
Kraft.
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Beim Gleichlauf entspannt sich die Feder 45. Unter entsprechender
Zurückführung des Reibschlußelementes 48 gegenüber dem Formschlußelement 34 gelangen
die Kugeln 42 wieder in die Ausgangsstellung (Fig. 8) und können jetzt aus dieser
durch eine geringe Handkraft an der Schaltgabe123 in die Nuten
49
gedrückt werden. Die Sperre ist aufgehoben, das Formschlüßelement 34 kann mit seinen
Formschlußstiften 37 gleitend zum formschlüssigen Kuppeln des Zahnrades 7 bzw. 8
verschoben werden.
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Da die Sperr-Synchronisiereinrichtung gemäß der Erfindung insbesondere
für schwere LKW-Getriebe Verwendung finden soll, ist :es vorteilhaft, anstatt der
Schraubenfedern 45 Tellerfedern, welche die Anpreßkraft bestimmen, zu verwenden
und diesen eine schwache Zusatzfeder vorzuschalten, welche mit einer geringen Handkraft
überdruckt werden kann, um nach dem Gleichlauf .die Kugeln 42 in die Nuten 49 zu
beringen. Di,c,axiale Fixierung der Sperr-Synchronisiereinrichtung gegenüber der
Welle 9 erfolgt über einen federbelasteten Kugelstift 51.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Sperr-Synchronisiereinriehtung
nach der Erfindung- zeigt Fig.10. Der Funktionsablauf zum Erzeugen des Axialsch.ubes
und die Art des Sperrens entspricht im Prinzip der nach Fig. 7 bis 9 beschriebenen.
Die Sperrelemente 52 sind in den Formschlußstiften 90 radial geführt und stützen
sich außen in den kegelförmigen Rasten der Druckkörper 89 und innen gegen die Nocken
33 oder gegen die Wandungen von axialen Nuten 31 mit entsprechenden Schrägflächen
91 und den Böden 87 der Well,c 55 ab. Der Aufbau der :die Anpreßkraft bestimmenden
Federn 20 und 21 entspricht dem in Fig. 1 bis 6 dargestellten Beispiel. Dieses Ausführungsbeispiel
baut noch schmaler, da .durch die innere Anordnung der Schaltstangen 53 das Reibschlußelement
80 mit seinen Reibflächen 72 dachförmig ausgebildet werden kann und ein großer Reibdurchmesser
zu erreichen ist. In die Welle 55 sind mehrere, z. B. drei, axiale Längsnuten 54
für die Schaltstange 53 angeordnet, die durch die Schaltgabel56 außerhalb des Gehäuses
axial bewegt werden können. Diese Anordnung der Schaltgabe456 ist besonders vorteilhaft
bei Zweiganggetrieben, da hier die enge Bauweise voll ausgenutzt werden kann. Die
axiale Fixierung der Sperr-Synchronisierz inrichtung gegenüber der Welle 55 erfolgt
über einen federbelasteten Kugelstift51. Beim Anlegen des Reibschlußelementes 80
an das ziz kuppelnde Zahnrad, z. B. 7, kommt durch die Verdrehung des Reibschlußelementes
80 mit dein Druckkörper 89 gegenüber dem Formschlußstift 90 mit .dem Sperrelement
52 die Nase 88 des Druckkörpers 89 in eine Sperrstellung für das Sperrelement 52
(ähnlich wie in Fig. 9). Erst bei Gleichlauf kann das Sperrelement 52 durch die
axiale Nut 92 gleiten, und der Formschluß kann .erfolgen.