DE1450722A1 - Synchronisiereinrichtung - Google Patents

Description

Synchronisiereinrichtung«

Die Erfindung betrifft Synchronisiereinrichtungen für schaltbare Getriebe und insbesondere Yorbelastungsorgane für die Sperrteile einer Synchronisiereinrichtung»

Beim Bau von Synchronisiereinrichtungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist es bekannt, axial voneinander in Abstand befindliche Wechselgetriebeelemente zu verwenden, mit denen ein mittiges Schubglied wechselweise in Eingriff gebracht wird, wobei geeignete Synchronisierbremselemente jedem der Wechselgetriebeelemente zuge-'ordnet sind. Bei einer solohen Torrichtung sind die Sperrampen der Synchronisiereinrichtungen oft auf länglichen Stiften angeordnet, die parallel zu den Achsen der miteinander in Eingriff stehenden Getriebeelemente bzw. Zahnräder ausgefluchtet sind und sich zwischen

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den Bremselementen erstrecken.. Solche Synchronisiereinrichtungen sind beispielsweise aus den USA-Patentschriften 2.483,841 und. 2«573»613 bekannt und haben sowohl in baulicher Hinsicht als auch in ihrer Arbeitsweise wesentliche Vorteile. .

Die weiteren Bemühungen zur Verbesserung dieser Vorrichtungen, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, sind auf die folgenden Verbesserungen gerichtets

1. die Vermeidung der ziemlich beträchtlichen Reibung, die bei den herkömmlichen Bauformen infolge der bisher verwendeten Vorbe~ lastungsfedern auftreten, welche auf den erwähnten Stiften gleiten, um hierdurch einen schnelleren und genaueren Synchronisiervorgang zu erzielen; ■

2. die Anordnung derselben in der Weise, daß sie sich immer in der Sperrstellung befinden und

3. die Verringerung der Hexstellungskosten einer solchen Vorrichtung durch die Herabsetzung der Zahl der erforderlichen Teile und die Vereinfachung des Zusammenbaus der übrigen Teile.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung i

1, einer Synchronisiereinrichtung, die auf Schaltbedingungen anwendbar ist, bei welchen deren eine Seite ständig mit einer hö-

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heren Geschwindigkeit betriehen wird als deren andere Seite und die besonders zur Verwendung für Kraftfahrzeuggetriebe geeignet ist, welche Synchronisiereinrichtung gegenüber den gegenwärtigen Bauformen so vereinfacht ist, daß eine erhöhte Wirtschaftlichkeit sowohl hinsichtlich der Bauform als auch der Wartung erhalten wird, während sie andererseits so robust ist, daß eine lange Periode zuverlässigen Betriebs bei einem Mindestmaß an Wartung erzielt wird}

2. einer Synchronisiereinrichtung der erwähnten Art, bei welcher die Zuverlässigkeit im Betrieb daduroh verbessert ist, daß das Schubglied sich immer in Ausfluchtung mit einer Sperrampe am Beginn eines Synohronisiervorgangs befindet}

3. einer Synchronisiereinrichtung der erwähnten Art, bei welcher Ungenauigkeiten im Betrieb ausgeschaltet sind, welche bisher durch die Eeibung verursacht werden, die zwischen Vorbelastungsfedern und den Stiften, auf denen diese Federn normalerweise bei den herkömmlichen Bauformen gleiten, bestehen;

4· einer Synchronisiereinrichtung der erwähnten Art mit Sperrampen, die auf Stiften angeordnet sind, welch letztere ihrerseits parallel zu den Achsen der Verzahnungen sind, die miteinander in -Eingriff gebracht werden können, wobei die Stifte um ihre eigenen jeweiligen Achsen symmetrisch sind, so daß Einsparungen.sowohl bei der Herstellung als auch beim Zusammenbau der Synchronesiereinrxchtung

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erzielt werden können, ohne daß dies auf Kosten der Präzision geht,·

5· einer Synchronisiereinrichtung der erwähnten Art, bei welcher ein einziger Satz Vorbelastungsfedern für die einwandfreie Ausfluchtung der Teile in Vorbereitung für einen Schaltvorgang in der einen oder anderen Richtung verwendet werden kann,.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht im mittigen Längsschnitt einer Getriebegruppe mit einer erfindungsgemässen Synchronisiereinrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. Ij Fig. J eine Ansicht im Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1», .,.

Fig. 4 eine Ansicht im gekrümmten Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2, welche die Einrichtung in drei aufeinanderfolgenden Stellungen zeigt, die sie während einer normalen Schaltfolge einnimmt. ·

Allgemeine'Beschreibung

Es sind elastische Organe vorgesehen, die so angeordnet sind* daß MSm/0606 -

die m££ Äampen versehenen. Stifte la der Ümf anjrsrißh.tutig mit auf d&s Selm-bgli-ed belasten» das mit dan Sperrampen. !zusammen-Dieses SehWbgliei. Taewegfc sich, mit dem axial gleitibaren ΐ dea? schaltbaren Klauenkupplung, mit der die Synebronisiere arbeitet. Im Besoäöoren "weist die Sync hronis iereiarielituiig axial -voaeinander ia Abstand befindliclie Bremsritife auf, von denim Jeder aaf das SchuTaglied zur Veränderung der Drehzalil ei»©s zwei axial voneinander in Alistand befindlicliea Wjechgelgetri sätzen anspricht· Das axial gleitbare Sehu&giied trägt einen Beschränktuag^ring mit durchgehenden axialen. Bohrungen» Jeder Bremsring trägt einen oder mehrere Stifte, die sich durch die erwähnten Bohrungen im Beschränkungsring erstrecken. Federn, die in einem der Bremsringe angeordnet sind und von dieseri getragen werden, stützen sich gegen diejenigen Stifte ah, die vom anderen Bremsring getragen werden, um die von den Bremsringen getragenen Stifte ständig in entgegengesetzten TJmfangsrichtungen mit Bezug aufeinander zu belasten, so daß die von den Bremsringen getragenen Stifte an den entgegengesetzten Seiten der Bohrungen im Besehränkungsring anliegen.

Exnzelbeschreibung.

In der nachfolgenden Beschreibung wird eine bestimmte Terminologie verwendet, die jedoch nicht beschränkend auszulegen ist, Beispielsweise beziehen sich die Bezeichnungen "rechts" und "links" auf diejenigen Zeichnungen, in Verbindung mit welchen diese Bezeichnungen

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verwendet werden, normalerweise auf M-g* 1* Hinter den ansäen" und "nach innen*' sind die genigeaa E

die vom der geome tr is ohen Mitte dex Vorrichtung weg bzw* auf dieise au gericntet sind. 13as Gleiebf gilt fiir Bezei^ljaaaingejj., die .aus de» =v.org^;enanititen' Be.zei<5ton»ngeix abgeleitet !bzw* mit diesen' sind»

Iu i"lg# 1 sind zwei im wesentliefeeji aerls:öaimli,e3ae, axial dej? in i^staM liefindliöhe Jsiiul3klaM..eji1aip|>l'UEgeji im TerM&dwag mit eiiiea? erfiiadungsgeBiässen gynen-ronisiereinri.ciitiiing dargestellt, mit

der gie zusammenwirlcen,. Cfewolß.' die Hinzellieiten der So.huiblrlauen'- und viele derlinzel:lieiten der !Synchronisiereinriolitwng .ieli sindj werden diese im nachfolgenden. 2»m besseren Ter^ ständnis der Erfindung beschrieben,

In den Zeie|iniingen igt eine Wells 1 dargestellt, die für die Zwecke der Erläuterung': der Erfindung als die .Antriebswelle eines Getriebes betrachtet wird, auf der ein Antriebszahnrad 2 angeordnet ist. .Dieses Zahnrad besitzt eine Au. sseny er zahnung 3 für den Eingriff und • das Zusammenwirken ^ffli* einem Tgrgelegezahnrad 4 sowie nach innen gerichtete ₍Klauenku|)plungszähne β und eine nach aussen gerichtete Reibungskupplung 7ι welch letztere einen Bremsteil der Synchronisiereinrichtung bildet. Gleiehachsig zur Welle 1 ist eine ¹^eIIe angeordnet, die ein Zahnrad 9 frei drehbar trägt. Das Zahnrad 9 ist .mit einer Aussenverzahnung für den Eingriff und das Zusammenwirken mit der Verzahnung eines Vorgelegezahnrades 15» wobei die Zahnräder 4 und IJ in herkömmlicher ^v'eise auf einer Vorgelegewelle I4 angeordnet sind. M W 1/1 /0 80 6

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DaS Zahnrad 9 ist mit einer nach innen gerichteten Reibkupplungsfläche 16 ausgebildet, die einen weiteren Bremsteil der Synchronisiereinrichtung bildet, und nach innen gerichtete Klauenkupplungszähne 17 zur Verwendung für den nachstehend näher beschriebenen Zweck.

Das linke Ende der Welle 8 ist mit Keilnuten 18 versehen, auf denen ein Schubglied 19 der Klauenkupplungsvorrichtung gleitbar jedoch nicht drehbar ist. Dieses Schubglied 19 weist an seinen entgegengesetzten Enden Klauenkupplungszähne 21, 22 für den Eingriff mit den Klauenkupplungszähnen 6 bzw. 17 bei einer entsprechenden Gleitbewegung des Schubgliedes I9 auf. Das Schubglied I9 ist- mit einem sich radial nach aussen erstreckenden, begrenzenden Schaltflansch 2o ausgebildet, der eine Aussennut 24 für den herkömmlichen Schaltvorgang aufweist und mit mehreren Synchronisierstiftbohrungen versehen ist, von denen die eine Gruppe mit 26 bezeichnet ist, während die andere Gruppe mit 27 bezeichnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei Bohrungen für jede Gruppe vorgesehen. Das rechte ^Ende jeder Bohrung der Gruppe von Bohrungen 26 ist mit einer Sperrampe 28 versehen, die aus einer Abschrägung am rechten Ende der Bohrung besteht, und eine ähnliche Sperrampe 29 ist am linken Ende jeder der Bohrungen der Gruppe 27 vorgesehen. Dem Schubglied 19 kann eine Gleitbewegung in beliebiger herkömmlicher Weise, beispielsweise durch eine in die Nut 24 eingreifende Schaltgabel 23 mitgeteilt werden. '

Ein erster Synchronisierring Jl weist eine Reibfläche, bei der dargestellten Ausführungsform die Innenfläche 32, auf, die mit Reibung

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auf der Bremsfläche 7 äes Zahnrades 2 zur Auflage gebracht werden kann. Ein zweiter Synchronisierring 33 ist ebenfalls mit einer Reibfläche versehen, bei der dargestellten Ausführungsform mit derReibflache 34» die zur Reibungsanlage an der Bremsfläche 16 des Zahnrades 9 bestimmt ist". Der erste Synchroriisierring 31 ist mit mehreren, bei · der dargestellten Ausführungsform mit drei, ersten Synchronisierstiftbohrungeri 36 und mit einer zweiten Anzahl, bei der dargestellten Aueführungsform mit drei, zweiten Synchronisierstiftbohrungen 37 versehen. Der zweite Synchronisierring 33 ist mit mehreren, hier drei, Stiftaufnahmebohrungen 38 versehen, die sich im wesentlichen in Ausfluchtung mit den Bohrungen 36 befinden,jedoch sind keine Bohrungen im zweiten Ring 33 vorgesehen, die den Bohrungen 37 ^^es Ringes 31 entsprechen oder mit diesen ausgefluchtet sind. ,

Eine Anzahl von Treib- und Sperrstiften verbinden die beiden Synchro·* nisierringe 3I und 33 miteinander und mit dem Plansch 26,

Die Stifte der ersten Gruppe -derselben sind mit 4I bezeichnet. Diese Stifte 41 weisen je einen ersten Teil 41a von einem wesentlich kleineren Durchmesser als der der Bohrungen 36 und 26 auf. Ferner besitzen die Stifte 41 einen Mittelteil 41h von einem Durchmesser, der normalerweise nur so viel kleiner als die Bohrungen 26 ist, daß er durch diese hindurchtreten kann, und der mit dem Teil 41a durch eine Rampe 42 verbunden ist. Die Stifte 4I sind an ihrem rechten Ende je mit einer Verlängerung 41c versehen, deren Durchmesser etwas kleiner als der des erweiterten Teile 41b ist und die sich durch die Bohrungen 38 erstrek-

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ken und ferner in ihrer Lage durch geeignete Mittel, beispielsweise durqh eine Verbreiterung, wie bei 43 gezeigt, gesichert sind»·

Eine weitere Anzahl, beispielsweise drei, Stifte 44 sind den vorangehend beschriebenen Stiften 41 i'^m wesentlichen ähnlich geformt mit der Ausnahme, daß die Teile 44a- derselben kürzer als die entsprechenden Teile 41^a sind und sieh nur bis zur gegenüberliegenden Fläche des Synchronisierringes 33> jedoch nicht in diese erstrecken. Die Stifte 44 haben einen erweiterten Teil 44*>j der dem erweiterten Teil 41*> der Stifte 4I im wesentlichen ähnlich und mit einer Rampe 46 versehen ist, die der Rampe 42 entspricht. Der Teil 44c der Stifte 44 wird von Bohrungen 37 aufgenommen, in denen er ähnlich wie der Teil 41c der Stifte 4I starr befestigt ist.

Zur Belastung der Synchronisierringe in Umfangsrichtung mit Bezug aufeinander sind geeignete elastische Organe vorgesehen. Bei der dar» gestellten Ausführungsform sind solche Organe im Synchronisierring 31 vorgesehen, die sich gegen die Gruppe von Stiften 4I abstützen (welche ihrerseits, wie erwähnt, am.Synchronisierring 33 befestigt sind), wodurch die Synchronisierringe in Umfangsrichtung in entgegengesetzten Richtungen mit Bezug aufeinander belastet werden. Wie gezeigt, sind eine Anzahl Bohrungen 47 benachbart den Bohrungen 36 im Synchronisierring 31 vorgesehen. Diese Bohrungen 47 sind mit einem solchen Y/inkel zu den -Halbmessern durch die Mittelpunkte der Bohrungen 36 angeordnet, daß durch die nachfolgend erwähnten Federn eine beträchtliche Umfangskraftkomponente auf die Stifte 41 ausgeübt wird. Die Federn 48 sind in-

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nerhalb Jeder der Bohrungen 47 angeordnet und Jede dieser Federn stützt sich, gegen den benachbart xtnä. gegenüberliegenden Ceil der· Enden 41a. der Stifte. 4I ab«

Daher haben infolge: der durch die Federn 48 auf die Stifte 4I ausgeübten Kraft diese Stifte und³ der Synchronisierbremsring 35* an dem sie befestigt sind,, die üteigung, sioh in der· einen Richtung zu. drehen,, während der Rückdruclc der Feder 48 gegen den Synchronisierbremsring¹ Jl die neigung zu einer Drehung des letzteren und der von, diesem getragenen Stifte in der entgegengesetzten Richtung hervorruft. Der Betrag, mit welchem sich die entgegengesetzt belasteten ^eile in der Tlmfangsrichtuiig mit Bezug aufeinander bewegen !tonnen, ist durch den Unterschied- im Hälbmess'er der Teile 41a und bzw» 44a und 44^ ^er Stifte 41 und 44 begrenzt«

-' Die Arbeitsweise.

Für die Beurteilung der Arbeitsweise der vorangehend beschriebenen Synchronisiereinrichtung ist zu berücksichtigen, daß diese zur Yer- · wendung unter Bedingungen bestimmt ist, unter welchen die eine ^eite des Systems, in diesem Falle die durch die Antriebswelle 1 dargestellte Seite, sich immer mit einer höheren Drehzahl als die andere ,,Seite des Systems dreht, in diesem Falle die durch die Welle 8 dar- , gestellte Seite. Ein Beispiel für eine solche Bedingung ist der Fall_r bei welchem das Antriebszahnrad 1 das Abtriebs zahnrad eines Hauptge-

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triebes und das Antriebszahnrad eines Hilfsgetriebes ist, welche "beiden Getriebe hintereinandergeschaltet sind, wie in der USA-Patentschrift 2.637.221 gezeigt, und die Welle 8 die Abtriebswelle der (Jetriebeanordnung und beispielsweise mit den Antriebsrädern eines Fahrzeugs verbunden ist. Die Grosse der relativen Drehgeschwindigkeit der Welle 1 mit Bezug auf die Welle 8 und der Welle mit Bezug auf das Zahnrad 9 während des Betriebs ist durch die Längen der Pfeile x, y bzw. ζ in Fig. 4 dargestellt. Daher dreht sich, wenn eine Schaltung nach links eingeleitet wird, die Welle 1 schneller als ä&a Schubglied 19 und damit als die Welle 8. Wenn eine S_chaltbewegung nach rechts eingeleitet wird, dreht sich das Schubglied schneller als das Zahnrad 9·

Die Federn 48 halten die Stifte 41 und 44 gegen die jeweils gegenüberliegenden Seiten der Bohrungen 26 und 27» wie erwähnt, so daß die Rampen 42 und 46 den !lampen 28 und 29 gegenüberliegen.

Wenn nun ein Schaltvorgang vorgenommen wird, der ein« Bewegung des Schubgliedes 19 nach rechts erfordert, wird dieses nach rechts bewegt, wodurch seine Rampe 28 gegen die Rampe 42 (Fig. 4b) zur Anlage kommt und die Bewegung des Schubgliedes angehalten wird, bis im wesentlichen ein Gleichlauf zwischen dem Zahnrad 9 und dem Schubglied 19 erreicht ist, worauf der Druck, der die ^Rampen 28 und 42 zusammenhält,sich verringert und der Schaltvorgang in der üblichen V'eise beendet wird, (Fig. 4c).

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Wenn eine Schaltung in der entgegengesetzten Richtung vorgenommen= werden soll, kommt die Rampe 29 an der Rampe 46 zur Anlage und wird in der üblichen Weise freigegeben, wenn sich die Drehzahlen dem Gleichlauf annähern, worauf das Schubglied I9 (Fig. 4&) seine Bewegung nach links fortsetzt und dessen Zähne 21 mit den Zähnen 6 in Eingriff kommen.

Wie ersichtlich, hat die beschriebene Synchronisiereinrichtung den Vorteil, daß die F.edern 48 verhältnismässig leicht sein können, da sie nur eine Vorbelastungs- oder Bereitstellungsfunktion haben, nämlich sicherzustellen, daß die Rampen 42 und 46 mit den Rampen 28 und 29 zu Beginn eines synchronisierten Sehaltvorgangs ausgefluchtet werden. Die Federn 48 "haiten die Synchronisiereinrichtung daher immer in einer Vorbelastungs- oder Bereitstellungsstellung, be-' einträchtigen jedoch nicht die normale Wirkungsweise der Synchronisiereinrichtung.

Ferner ist zu erwähnen, daß die beschriebene und dargestellte besondere Ausführungsform der erfindungsgemässen Synchronisiereinrichtung zur Verwendung in den Fällen bestimmt ist, in welchen die Welle 1 sich, gesehen von rechts in Fig. i, im Gegenzeigersinn dreht (wie 'durch die Richtungen der Pfeile x, y und ζ in Fig. 4 angegeben). Wenn eine drehung in der entgegengesetzten Richtung gewünscht wird, wird die von den Federn 48 ausgeübte Umfangskraftkomponente in ihrer Richtung umgeke.hrt, so daß die Vorbelastungs- ader Bereitstellungsfunktion beibehalten wird. Das betriebliche Verhalten

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der auf diese Weise abgeänderten Synchronisiereinrichtung läßt sich aus Fig. 4a, 4*> und 4o dadurch ableiten, daß ein Spiegelbild um die Mittelachse eines der Stifte 4I erzeugt wird«

Obwohl im vorangehenden eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise beschrieben wurde, ist die E_rfindung nicht hierauf beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentansprüche:

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Claims (6)

1. Patentansprüohe

   Γ 1. !Synchronisiereinrichtung mit zwei axial voneinander in Abstand befindlichen Klauenkupplungeη, von denen jede eine Reibfläche aufweist, zwei Synchronisierbremsringen, welche wechselweise mit den erwähnten Reibflächen in Reibungseingriff gebracht werden können, einem Schubglied mit zwei Sätzen von Kupplungszähnen, die wechselweise mit den Klauenkupplungen in Eingriff gebracht werden können, und mit einem Flansch, der von diesem radial absteht und in wel-*. chem eine- Anzahl durchgehender Bohrungen vorgesehen ist, einem ersten Stift, der an dem einen"Bremsring befestigt ist und sieh durch eine Bohrung erstreckt und gegen den anderen Ring abstützt, einem zweiten Stift, der an dem anderen Ring befestigt ist Und sich durch eine weitere Bohrung in dem erwähnten Flansch erstreckt, Sperrelementen an benachbarten Teilen des Flansches und der Stifte, dadurch gekennzeichnet, daß Belästungsorgane (4-8) ständig und elastisch die Sperringe (31» 33) i*i entgegengesetzten Umfangsrichtüngen belasten, so daß zu Beginn eines Synchronisiervorgangs die Stifte (41, 44) sich in der Sperrstellung befinden. _,
2. 2. Synchronisieröinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Belastungsörgane (4⁸) durch eine elastische Torrichtung gebildet werden,,die auf dem einen Bremsring (31)angeordnet ist und sich gegen den zweiten Stift (41) abstützt, welcher an dem anderen

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   Ring (35) befestigt ist.
3. 3. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl zweiter Stifte (4I) vorgesehen ist und die elastischen Organe (48) alle zweiten Stifte in Umfangsrichtung mit ^ezug auf den einen Bremsring (3I) belasten.
4. 4· Synchronisiereinrichtung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stift (41) sich in eine Bohrung (36) in dem erwähnten einen Bremsring (51) erstreckt.
5. 5· Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bremsring (31) eine Federbohrung (47) aufweist, welche mit der Stiftbohrung (36) in Verbindung steht und in welcher eine .Feder (48) angeordnet ist.
6. 6. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (48) eine Schraubenfeder ist, die in einer fiichtung innerhalb des ersten Bremsringes angeordnet ist.

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