DE1952597B2

DE1952597B2 - Synchronisiereinrichtung fuer eine zahnkupplung in einem getriebe

Info

Publication number: DE1952597B2
Application number: DE19691952597
Authority: DE
Inventors: Yukio Itoh Shimchi Sogo Yoshitaka Monno Hideki Toyoda Aichi Tomita (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-18
Publication date: 1972-09-07
Also published as: DE1952597A1; US3620338A

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für eine Zahnkupplung in einem Getriebe mit einer Getriebewelle, auf der drehbar Getrieberäder angeordnet sind, die jeweils mit einem Zahnring versehen sind, einem fest auf der Getriebewelle angeordneten Nabenring, der eine Außenverzahnung besitzt, auf welcher eine innenverzahnte Kupplungsmuffe axial verschiebbar zur formschlüssigen Verbindung des Nabenrings mit dem Zahnring gelagert ist, wobei der Einrückweg der Kupplungsmuffe durch einen Anschlag begrenzt wird.

Es ist eine Zahnkupplung für ein Getriebe bekannt, welches mit einer Getriebewelle versehen ist, auf der drehbar Getrieberäder angeordnet sind, die jeweils mit einem Zahnring versehen sind (USA.-Patentschrift 2 931 474). Auf der gleichen Getriebewelle ist fest ein Nabenring angeordnet, der eine Außenverzahnung besitzt, auf welcher eine innenverzahnte Kupplungsmuffe axial verschiebbar zur formschliissigen Verbindung des Nabenrings mil dem Zahnring gelagert ist. Hierbei ist der Einrückvveg der Kupplungsmuffe durch einen Anschlag begrenzt. Es ist nachteilig, daß diese Zahnkupplung nicht an synchronisierten Getrieben Verwendung finden kann. Darüber hinaus verbieten weitere Nachteile eine praktische Anwendung dieser Zahnkupplung. So ist einmal die Herstellung des Anschlags dadurch außerordentlich kompliziert, daß die Innenverzahnung der Kupplungsmuffe durch Verringerung de ι Zahnhöhe mit einer Ausnehmung versehen werden muß, die πήί dem Rest des jeweiligen Zahnes der ursprünglichen Höhe eine Schulter bildet Entsprechend muß der Grundkreis des Zahnrings erhöht ausgebildet werden, so daß bei einem Einrücken der Kupplungsmuffe ein Anschlag S gebildet ist. Es ist daher notwendig, die bereits hergestellte Verzahnung der Kupplungsmuffe weiteren Bearbeitungsvorgängen zur Herstellung der Ausnehmung zu unterwerfen, wobei höchste Genauigkeiten in Anbetracht der notwendigen Abstimmung zu den Ab messungen des Zahnrings eingehalten werden müssen. Die Herstellung ist daher kompliziert.

Darüber hinaus wird die mechanische Festigkeit durch diesen beidseitigen Bearbeitungsvorgang, der die Zahnflankenhöhe verringert, reduziert. Es besteht die Gefahr, daß durch eine entsprechend starke Schaltbewegung Beschädigungen auftreten, die auch mit einem Verklemmen der Kupplungsmuffe verbunden sein können. Es ist andererseits bekannt, bei synchronisierten

so Getrieben einen äußeren Anschlagring in Form einer separaten Ringscheibe zu verwenden, die als Anschlag zur Begrenzung der Verschiebebewegung der Kupplungsmuffe dient. Diese Ringscheibe stellt aber bei synchronisierten Getrieben einen zusätzlichen techni-

»$ sehen Aufwand dar. Auch wird der Zusammenbau des Getriebes durch eine solche zusätzliche Ringscheibe erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zu weite Verschiebung der Kupplungsmuffe zu verhin dem, ohne daß die Anwendung eines zusätzlichen Bauteiles erforderlich ist. Ferner soll die Zahnkupplung zur Anwendung an dnem synchronisierten Getriebe geeignet sein und soll in Aufbau und Zusammenbau des Getriebes vereinfacht werden. Es soll fer- ner möglich sein, die zur Begrenzung der Schiebebewegung erforderlichen Konstruktionsmittel gleich bei der Herstellung des Zahnrings oder Kupplungsmuffe anzubringen. Im übrigen sollen die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß, wie an sich bekannt, zwischen dem Nabenring und dem Zahnring ein Synchronisierungsring mit einer Verzahnung angeordnet ist, die gleichachsig mit der des Zahnrings und der der Kupplungsmuffe ist, und daß an den Flanken der Zähne des Zahnrings in Umfangsrichtung sich erstreckende Ansätze als Anschläge einstückig ausgebildet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß es an sich bekannt ist, daß zwischen dem Nabenring und dem Zahnring ein Synchronisie rungsring mit einer Verzahnung angeordnet ist, die gleichachsig mit der des Zahnrings und der der Kupplungsmuffe ist (deutsche Auslegeschrift 1 166 578), jedoch ergibt ein Übertragen dieser Kupplungsanordnung auf den Gegenstand des eingangs geschilderten Standes der Technik nicht den Anmeldungsgegenstand.

Mit der Erfindung ist erreicht, daß die bisher als Anschlag dienende zusätzliche Ringscheibe entfallen kann und damit auch Aufbau und Zusammenbau des Getriebes vereinfacht sind. Als weiterer Vorteil ergibt sich eine beträchtliche Erhöhung der mechanischen Festigkeit gegenüber allen bisherigen Vorschlägen de? Standes der Technik. Die aktive Anschlagfläche, welche die zur Anwendung gelangenden Kräfte aufnehmen muß, ist bei der Erfindung wesentlich größei als bei vorbekannten Zahnkupplungen. Dieser Vorteil wird erreicht, ohne daß etwa der Grundkreis dei Zahnrings verändert werden muß oder die axialer

Abmessungen der Zahnkupplung eine Veränderung erfahren, wie dies bei Verwendung einer Ringscheibe der Fall wäre. Als weiterer Vorteil isn leichtere Herstellbarkeit zu nennen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Ansätze einen zusammenhängenden äußeren Rand an den Zähnen des Zahnrings bilden. Vorteilhafterweise sind die Ansätze flanscharug am äußeren Rand der Zähne des Zahnrings ausgebildet.

Nachfolgend wird ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher beschrieben; im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Zahnkupplung der Erfindung, wobei sich das Getriebe in Leerlaufstellung befindet,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch die Zahnkupplung nach F i g. 1, bei dem jetzt eine Gangstufe eingeschaltet ist,

F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig.4 einen Längsschnitt durch einen Teil der Fig. 1,

F i g. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1,

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie Vl-Vl in Fig. 5,

F i g. 7 die Ansicht einer anderen Ausfüiirungsform,

Fig. 8 einen Längsschnitt entlang der Linie IX-IX in F i g. 7,

F i g. 9 bis 11 Ansichten von abgewandelten Ausführungsformen zu der Darstellung nach F i g. 6.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform ist auf eine Getriebewelle 1, die di<; Abtriebswelle eines synchronisierten Getriebes sein kann, eine Zahnradbüchse 3 aufgesetzt, auf der ein im folgenden als zweites Getrieberad bezeichnetes Getrieberad 5 drehbar angeordnet ist. Die Verzahnung 4 des zweiten Getrieberades 5 steht mit der Verzahnung 8 eines Getrieberades 7 in Eingriff, das nachfolgend als drittes Getrieberad bezeichnet wird und das auf einer weiteren Getriebewelle 6 sitzt, die ihrerseits parallel zu der ersten Getriebewelle 1 angeordnet ist. Die zweite Getriebewelle 6 wird durch einen hier nicht dargestellten Motor angetrieben und trägt ein Getrieberad 9, das nachfolgend als viertes Getrieberad bezeichnet wird. Dieses vierte Getrieberad 9 ist parallel zum dritten Getrieberad 7 angeordnet und hat eine Verzahnung 12, die mit piner Verzahnung 11 eines weiteren Getrieberades 10 in Eingriff steht; letzteres wird nachfolgend als erstes Getrieberad bezeichnet und ist auf die erste Getriebewelle 1 drehbar aufgesetzt.

Ein erster Zahnring 13 ist auf einem als Nabe ausgebildeten Teil des ersten Getriebei ades 10 drehfest befestigt. Die am äußeren Umfang des ersten Zahnringes 13 befindliche Verzahnung 14 liegt auf gleicher Höhe mit der Verzahnung 18 eines Zahnringes 17, der im folgenden als Synchronisierungsring bezeichnet wird und eine konische Innenfläche 16 aufweist, die auf einem konisch geformten Nabenteil 15 des ersten Zahnringes 13 aufliegt.

Ein Nabenring 21 mit einer an seinem Umfang befindlichen Verzahnung 20 ist drehfest auf die erste Getriebewelle aufgesetzt. Der Nabenring 21 ist an seinem Umfang mit drei Einschnitten 22, 23, 24 versehen, die in einem Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet sind, wie es aus Fig.!? hervorgeht. In diesen Einschnitten 22, 23, 24 befinden sich lose eingepaßte Federkeile 25, 26 und 27-

Es sind Federringe 29 und 30 vorgesehen, die die Federkeile 25, 26 und 27 nach außen drücken, so daß

diese in entsprechende innere Einschnitte 34, 35 und 36 der Kupplungsmuffe 33 eingreifen; hierbei steht die Innenverzahnung 32 mit der Verzahnung 20 des Nabenringes 21 in Eingriff. Am Umfang der Kupplungsmuffe 33 ist eine Ringnut 38 vorgesehen, in die

ίο eine Gabel 37 eines hier nicht gezeigten Schalthebels eingreift.

Der Synchronisierungsring 17 ist in entsprechender Weise mit drei an seinem Umfang verteilten Einschnitten 41,42 und 43 versehen, deren Lage derjeni-

gen der Einschnitte 22, 23 und 24 des Nabenringes 21 entspricht und die Fortsetzungen dieser Einschnitte darstellen (F i g. 4). Somit können in einer Arbeitsstellung der Zahnkupplung die am Umfang verteilten Einschnitte 22 bis 24 und 41 bis 43 mit den Federkei-

ao len 25 bis 27 in Eingriff gebracht werden.

In ähnlicher Weise ist auf dem zweiten Getrieberads ein zweiter Zahnring 51 drehfest angeordnet. Dieser Zahnring 51 hat einen konisch geformten Nabenteil 52 und an seinem Umfang eine Verzahnung

as 56, die auf gleicher Höhe mit einer Verzahnung 55 am Umfang eines Zahnringes 54 liegt, der nachfolgend als Synchronisierungsring bezeichnet wird und eine konische Innenfläche 53 aufweist, die auf dem Nabenteil 52 aufliegt. Der Synchronisierungsring 54 ist in dersel-

ben Weise mit drei am Umfang verfeilt angeordneten Einschnitten versehen wie der Synchronisierungsring

17.

Als Anschläge zur Begrenzung der Verschiebbewegung der Kupplungsmuffe 33 nach links in einer zur ersten Getriebewelle 1 parallelen Richtung sind auf beiden Seiten alle Zähne der Verzahnung 14 oder nur eines Teiles dieser Zähne des Zahnringes 13 in der Nähe seines äußeren Randes Ansätze 19 vorgesehen (F i g. 5 und 6). Diese Ansätze 19 stehen in Richtung der Zahnbreite der Verzahnung 14 heraus. Die Ansätze 19 können entweder zugleich mit den Zähnen der Verzahnung 14 oder anschließend hergestellt werden. An der rechten Außenseite der Verzahnung 56 des zweiten Zahnringes 51 sind in ähnlicher Weise Ansätze 57 vorgesehen.

Die Arbeitsweise des hier beschriebenen Getriebes ist folgende: Wenn die Kupplungsmuffe 33 aus ihrer in F i g. 1 dargestellten neutralen Lage durch Betätigung des hier nicht dargestellten Schalthebels nach links verschoben wird, läuft der Synchronisierungsring 17, dessen konische Innenfläche 16 an dem konischen Nabenteil 15 des ersten Zahnringes 13 zum Anschlag kommt, mit derselben Geschwindigkeit wie der Zahnring 13; hierdurch können die Zähne der Verzahnung 14 des ersten Zahnringes 13 und die Zähne der Verzahnung 18 des Synchronisierungsringes 17 miteinander auf gleiche Höhe gelangen, so daß die Kupplungsmuffe 33 die in F i g. 2 dargestellte Lage erreichen kann und zwischen dem ersten Getrieberad 10 und der eisten Getriebewcllc 1 eine Antriebsverbindung hergestellt wird.

Eine Verschiebung der Kupplungsmuffe 33 über ihre äußerste Lage hinaus wird dadurch verhindert, daß die Innenverzahnung 32 der Kupplungsmuffe gegen die Ansätze 19 der Verzahnung 14 des ersten Zahnringes 13 stößt. Demnach wird die Verschiebung der Kupplungsmuffe 33 nach links parallel zur ersten Getriebewelle 1 begrenzt, da die Ansätze 19 Vor-

sprünge darstellen, die eine weitere Verschiebung der Kupplungsmuffe 33 nicht zulassen.

In ähnlicher Weise wird eine Antriebsverbindung zwischen dem zweiten Getrieberad 5 und der ersten Getriebewelle 1 erreicht.

In den F i g. 7 bis 9 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die die Verschiebebewegung begrenzenden seitlichen Anschläge an den entsprechenden Zähnen der Verzahnung 14 miteinander verbunden sind bzw. ineinander übergehen, wie es an der Stelle 19' dargestellt ist. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, daß sie auch ein besonders kräftiges Schalten des Getriebes gut aushält.

Bei den in Fig. 10 dargestellten Zähnen der Verzahnung 14 und der Innenverzahnung 32 sind die mit- einander in Eingriff gelangenden Teile derselben zusätzlich abgeschrägt, um zu verhindern, daß die Zähne der Innenverzahnung 32 gegenüber den Zähnen der Verzahnung 14 in dieser Betriebsstellung der Kupplungsmuffe 33 außer Eingriff geraten.

Bei den in F i g. 11 gezeigten, am äußeren Rand der Verzahnung 14 liegenden Ansätze 19" haben diese an ihren der Kupplungsmuffe 33 zugewandten Seiten eine Form, die der Form der Zahnkanten dei Innenverzahnung 32 entspricht. So wird die bei dei Verschiebung der Kupplungsmuffe 33 in axialer Richtung auftretende Kraft auf die Stirnfläche der Ansätze 19" verteilt, so daß die Zuverlässigkeit hinsichtlid der Belastung der Ansätze 19" beträchtlich verbesser wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Synchronisiereinrichtung für eine Zahnkupplung in einem Getriebe mit einer Getriebewelle, auf der drehbar Getrieberäder angeordnet sind, die jeweils mit einem Zahnring versehen sind, einem fest auf der Getriebewelle angeordneten Nabenring, der eine Außenverzahnung besitzt, auf welcher eine innenverzahnte Kupplungsmuffe axial verschiebbar zur formschlüssigen Verbindung des Nabenrings mit dem Zahnring gelagert ist, wobei der Einrückweg der Kupplungsmuffe durch einen Anschlag begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, zwischen dem Nabenring (21) und dem Zahnring (13; 51) ein Synchronisierungsring (17; 54) mit einer Verzahnung (18; 55) angeordnet ist, die gleichachsig mit der des Zahnrings (13; 51) und der der Kupplungsmuffe (33) ist, und daß an den Flanken der Zähne (14; 56) des Zahnrings (13; 51) in Umfangsrichtung sich erstreckende Ansätze (19, 19', 19") als Anschläge einstückig ausgebildet sind.

2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (19', 19") einen zusammenhängenden äußeren Rand an den Zähnen (14; 56) des Zahnrings (13; 51) bilden (Fig. 8 bis 12).

3. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (19) flanschartig am äußeren Rand der Zähne (14; 56) des Zahnrings (13; 51) ausgebildet sind.