DE2847303A1

DE2847303A1 - Synchronisiervorrichtung

Info

Publication number: DE2847303A1
Application number: DE19782847303
Authority: DE
Inventors: Kenneth Bernad Yant
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1978-10-31
Publication date: 1979-05-17
Also published as: NL185171B; NL7810665A; IT7851919A0; GB2008208A; IT1106557B; GB2008208B; CA1104379A; US4162001A; FR2409427B1; SE439669B; AU4070778A; MX147256A; DE2847303C2; FR2409427A1; SE7811791L; NL185171C; AU520798B2; JPS5472357A; BR7807222A

Description

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Γ PATENTANWÄLTE O Q / '7 O Π Q

DR.-ING. R. DÖRING - 5 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

DANA Corporation
4500 Dorr Street
Toledo, Ohio / USA

¹¹ Synchroni s i ervorr ichtung"

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung, insb. für Schaltgetriebe bei Kraftfahrzeugen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bekannte Synchronisiervorrichtungen mit frei verschiebbaren Reibringen weisen üblicherweise zwei Reibringe auf, die im gegenseitigen Abstand angeordnet sind und zwischen sich einen axial verschiebbaren Kupplungskragen aufnehmen. Die Reibringe umfassen jeweils Stifte, die mit dem zugehörigen Ring fest oder starr verbunden sind. Jeder Stift kann durch eine entsprechende Öffnung in dem Kupplungskragen ragen. Die Stifte und die zugehörigen Öffnungen haben zusammenwirkende Blockierflächen, welche durch nachgiebige Einrichtungen in Kontakt gehalten werden, um sicherzustellen, daß eine Blockierwirkung

~ auftritt, bevor der Kupplungskragen in der einen oder anderen Richtung geschaltet werden kann.

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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art wurden die nachgiebigen Vorspannmittel schon in verschiedener Weise ausgebildet und angeordnet. Bei einigen Vorrichtungen hat man die Vorspanneinrichtung in den benachbarten Zahnradelementen des Zahnradgetriebes angeordnet und so ausgebildet, daß sie gegen wenigstens einen der Reibungsringe wirksam sind, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Bei anderen Vorrichtungen sind die Federelemente direkt mit dem einen oder anderen mehrerer Elemente der Synchronisiervorrichtung verbunden gewesen. Diese Vorrichtungen erfordern spezielle Montageanordnungen, bei denen die Stifte in besonderer Weise modifiziert sind. Bei anderen muß der eine oder müssen beide Reibungsringe besonders ausgebildet werden, um die gewünschte Wirkungsweise zu erzielen. Außerdem ist diese Anordnung der bekannten Art schwierig für den Zusammenbau, was auch Schwierigkeiten bereitet, wenn eine Federanordnung ersetzt werden muß. Besondere Sorgfalt muß bei den bekannten Vorrichtungen getroffen werden, um sicherzustellen, daß die nachgiebigen Mittel nicht herausfallen, bevor die Gesamteinheit montiert wird. Es geschieht daher häufig, daß ein Federelement verlorengeht, sodaß die Endmontage nicht möglich ist. Die Kosten für einen Ersatz eines abgenutzten Teiles stellt außerdem einen erheblichen Faktor für den Fahrzeugbesitzer und die Bedienungsperson dar.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Synchronisiervorrichtung der Eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Nachteile zuverlässig und auf einfache Weise ver-

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mieden werden kann, die Blockierwirkung zuverlässig erreicht werden kann, eine Montage einfach und wenig zeitraubend ist, ein leichter Ersatz der Teile möglich ist, und sichergestellt ist, daß vor der Montage nicht Teile der Vorrichtung verlorengehen können.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Ausbildung ist das Federelement fest in dem Schaltkragen der Synchronisiervorrichtung angeordnet, kann also nicht verlorengehen, da die Feder in ihrer Lage durch die auf entgegengesetzten Stirnseiten des Kragens liegenden Betätigungsarme der Feder gesichert ist. Andererseits ist die Montage einfach, da im Bereich der Aufnahme für das Federelement vorteilhafterweise ein zusätzlicher Schlitz vorgesehen sein kann, der das Durchführen eines der Betätigungsarme der Feder ermöglicht, der aber gegenüber der normalen Arbeitslage der beiden Betätigungsarme so gelegen ist, daß ein selbsttätiges Herausrutschen der Feder bei vormontierter Einheit oder während des Betriebes nicht möglich ist.

Die neue Anordnung bietet eine zuverlässige gleichförmige Wirkung jedes Federelementes auf beide Reibringe, sodaß diese im gleichen Maße jedoch in entgegengesetzter Umfangsrichtung vorgespannt werden können, im gleichen Maße die Blockierwirkung sicherzustellen, unabhängig von der Schaltrichtung des Schaltkragens.

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Die Vorrichtlang ist einfach und billig und gestattet auch ein rasches Wechseln von durch Verschleiß unbrauchbar gewordenen Teilen.

Die Feder ist vorzugsweise als Torsionsfeder ausgebildet und weist einen schraubenförmig gewickelten mittleren Abschnitt und zwei von diesem sich radial nach außen erstreckende Betätigungsabschnitte auf. Die Betätigungsabschnitte werden vorzugsweise in gegenüber dem mittleren schraubenförmigen Teil in Umfangsrichtung versetzte Sacklöcher aufgenommen, die zur Aufnahme und Führung der Betätigungsarme dienen. Jeder der beiden Betätigungsarme greift an einem der beiden beiderseits des schraubenförmigen Abschnittes liegenden Stifte an, wobei jeder Stift einem anderen Reibring zugeordnet ist. Die beiden Reibringe werden damit durch die beiden Betätigungsarme ein und desselben Federelementes in entgegengesetzte Umfangsrichtungen vorgespannt, sodaß sich die Schaftabschnitte der Stifte an entgegengesetzte Seiten der zugehörigen Bohrung anlegen derart, daß die Stiftachse gegenüber der Achse der zugehörigen Bohrung in Umfangsrichtung versetzt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

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_ 9 Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Synchronisiervorrichtung gemäß der Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform, wobei der Schnitt entlang der Schnittebene 1-1 der Figur 2 geführt ist.

Fig. 2 eine teilweise gebrochen wiedergegebene Stirnansicht der Synchronisiervorrichtung nach Figur 1 mit Blick von rechts nach links in Figur 1, wobei die Zahnräder und die Welle zur besseren Veranschaulichung nicht dargestellt sind.

Fig. 3 in größerem Maßstabe einen Schnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der Figur 2 und

Fig. 4 in ähnlicher Darstellung wie Figur 3 einen Ausschnitt des Kupplungskragens, und zwar unter Weglassung der Stifte und der Vorspannfeder.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist eine Synchronisierungsvorrichtung 10 mit zwei im axialen gegenseitigen Abstand angeordneten Zahnrädern 12 und 14 ausgerüstet, welche zu einer mit ständigem Eingriff arbeitenden Geschwindigswechselgetriebeeinheit gehören. Die Zahnräder 12 und 14 sind auf einer Ausgangewelle 16 montiert derart, daß sie auf entgegengesetzten Selten eines im Durchmesser vergrößerten Nabenabschnittes 18 ange-

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ordnet sind, der sich in Längsrichtung verlaufende äußere Verzahnungen 20 aufweist. Vorzugsweise ist der Nabenabschnitt 18 als einstückiger Teil der Welle 16 ausgebildet, sodaß er mit dieser rotiert.

Die Zahnräder 12 und 14 sind auf der Welle 16 in bekannter Weise montiert, sodaß sie auf der Welle axial unverschiebbar aber frei drehbar gelagert sind. Jedes Zahnrad ist mit Reibungs- und positiven Kupplungseingriffabschnitten versehen, welche geeignet sind, mit entsprechenden Reibungs- und positiven Kupplungsabschnitten der Synchronisierungsvorrichtung 10 zusammenzuwirken. Die Reibungsabschnitte dienen zur Herstellung einer voranlaufenden Reibungsverbindung zwischen zusammenwirkendem Zahnrad und Welle, sodaß die relativen Drehgeschwindigkeiten der positiven Kupplungsabschnitte an einem Eingriff verhindert werden, bevor die Synchronisierung hergestellt ist.

Insbesondere besteht jeder Reibungskupplungsabschnitt der Zahnräder 12 und 14 aus geneigt oder schräg verlaufenden Reibungselementen 22 und 24. Die positiven Kupplungeabschnitte umfassen äußere Kupplungszähne 26 bzw. 28. Die letzteren Kupplungszähne sind auf den äußeren inneren Enden der Zahnräder 12 und 14 vorgesehen, sodaß sie nahe den äußeren Zähnen 20 des Nabenabschnittes 18 der Welle 16 angeordnet sind und diesen in der Form entsprechen.

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Der Reibungskupplungsabschnitt der Synchronisierungsvorrichtung 10 umfaßt zwei konische Reibringe 30 und 32, während der positive Kupplungsabschnitt ein axial verschiebbarer Kupplungskragen oder Hülse 34 ist, der eine innere axial verlaufende Verzahnung 36 aufweist. Die Verzahnung 36 entspricht der Außenverzahnung 20 des Nabenabschnittes 18 und ist axial relativ gegenüber diesem in ausgewähltem Eingriff entweder mit den Kupplungszähnen 26 am Zahnrad 12 oder den Kupplungszähnen 28 am Zahnrad 14 bewegbar. Die axiale Bewegung des Kupplungskragens 34 wird durch eine übliche durch die Bedienungsperson betätigbare Schaltgabel 40 veranlaßt, die teilweise gezeigt ist.

Die Schaltgabel 40 ist so betätigbar, daß der Kupplungskragen 34 aus der in Figur 1 gezeigten neutralen Stellung in entgegengesetzte Richtungen in eine der beiden Arbeite- oder Kupplungsstellungen bewegbar ist. In einer Richtung greift die Verzahnung 36 in die Kupplungszähne 26 ein, um das Zahnrad 12 mit der Welle 16 zu verbinden. In der anderen Schaltrichtung greift die Verzahnung 36 in die Kupplungszähne 28, um das Zahnrad mit der Welle 16 zu verbinden.

Bevor diese positive Kupplungswirkung eintritt, ist es, wie oben dargelegt, wesentlich, daß die relativen Drehgeschwindigkeiten von Zahnrad und Welle annähernd synchronisiert werden, sodaß ein stoßfreier Schaltvorgang ausgeführt werden kann. Dies wird erreicht durch eine lösbare Verbindung zwischen dem Kupplungskragen 34 und den Reibungsringen 30 und 32. Zu diesem

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Zweck ist jeder Reibriag 30 und 32 mit mehreren axial verlaufenden Stiften 42 und 44 irersehen_G Die Stifte 42 und 44 sind abwechselnd und in gleiches Itoiangsafoständen vm die Riage 30 und angeordnet, wie am besten aus Fig_o 2 hervorgeht_o ¥i© Pig„ 1 zeigt,, erstreckt sich ^eder Stift 42 bzw_o 44 durch Öffnungen. 46 bzw. in dem Kragen 34 in Richtung auf Sea. gegenüberliegenden Ring.

Es wird Bezug genommen auf weitere Einzelheiten der Figur 1. Die einzelnen Stifte 42 und 44 slad mit einem Ende In den zugehörigen Ring in bekannter Weis© befestigt_o JadLer Stift 42 «ad 44 ist so ausgebildet, daß er ©isaen sylladrlsoiaen [email protected] 42a foswo 44a von größerem DurslijaesssE³ ν<ικά ©lass gyliad^Iseli laaggestrecktea Schaftabschnitt 42b hzuo 44b ποη dsagsgeaüber Durchmesser aufweist» Di© !.Tbseliaitt© ύοά g^ößssres sowie damit zus&BMenwiziiQZLa® Öffiaiaag@ja 46 62tj_o 48 sind so Icon·= struiert, daß die Abseimitte 42a isM 44a J©w@ils äiareli dl® Öff= nungen 46 und 48 tretsa Isösm©a₉ tj&sm al® Syneteosislertasg erreicht Ist.

Um zu ermöglichen, claB üqf ISüpplisigslsFagea 34 ®Ia@a oder voranlaufenden Eingriff sulselisa d@a Rsltaigsrlagsa 30 bzw. 32 und den Reibeleaoatea 22 "bEx-Jo 24 wor d@s p©sitiv@a ICupp lungseingriff veranlaßt ₉ siad ausaiaasaenviirkead© Biooki®r©lmrlolatungen auf den Stiften 42 und 44 und ia den gugohorigen Öffnungen 45 bzw. 48 vorgesehen. Die Blockiereinrichtungen sind so gestaltet , daß sie einen lösbaren Blockiereingriff der positiven Kupplungseiemente gewährleisten, während sie außer syn-

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chronem Lauf arbeiten. Die Blockiereinrichtungen sind so konstruiert und angeordnet, daß sie mit den Seiten des Kupplungskragens arbeitsmäßig zusammenwirken, der dem Reibungsring naheliegt und der so gestaltet ist, daß ein vorläufiger Reibkontakt hergestellt wird. Beispielsweise umfassen in Bezug auf Fig. und in Verbindung mit dem Reibring 30, der links von dem Kupplungskragen 34in Fig. 1 angeordnet ist, die Blockiereinrichtungen einen kegelstumpfförmigen nach innen geneigten nockenförmigen Schulterabschnitt 44c auf jedem Stift 44 und einen komplimentär nach außen kegelstumpfförmig geneigten Nockenschulterabschnitt 48a auf der linken Seite der öffnung 48.

In ähnlicher Weise zeigen in Bezug auf den Reibungsring 32 die Blockiereinrichtungen einen kegelstumpfförmig nach innen geneigten Nockenschulterabschnitt 42c an jedem Stift 42 und einen komplimentär nach außen kegelstumpfförmig geneigten Nockenschulterabschnitt 46a auf der rechten Seite der öffnung 46.

Es ist wünschenswert, Mittel vorzusehen, um eine korrekte Stellung der Blockierschultern sicherzustellen, bevor irgend eine Bewegung des Kupplungskragens in der einen oder der anderen Richtung aus der neutralen Stellung heraus erfolgt. Diese Mittel sind normalerweise nachgiebig und dienen zur Aufrechterhaltung eines anfänglichen Kontaktes zwischen den Blockierflächen und den zugehörigen Reibungsflächen. Zusätzlich dazu bewirken die nachgiebigen Mittel während des Schaltvorganges einen zunehmenden und relativ großen Druckeingriff der Reibungselemente, um

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die Synchronisation zwangsweise herzustellen, bevor die Kupplungselemente in positiven oder formschlüssigen Eingriff gelangen.

In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die nachgiebige Einrichtung aus einer doppelwirkenden Torsionsfeder 50. In Fig. 2 sind drei in gleichen Abständen angeordnete Federn vorgesehen. Unter Bezugnahme insb. auf Fig.3 ist ersichtlich, daß jede Torsionsfeder 50 einen schraubenförmig gewickelten Mittelabschnitt 52 sowie zwei integral damit verbundene in entgegengesetzte Richtungen weisende Betätigungsabschnitte oder Arme 54 und 56 aufweist. Um die Feder 50 innerhalb des Kupplungskragens 34 ordnungsgemäß zu halten, ist eine Montageöffnung 58 durch den Kupplungskragen 34 zwischen zwei benachbarten Stiftöffnungen 46 und 48 vorgesehen. Ringförmige Gegenbohrungen 60 und 62 sind an den entgegengesetzten Stirnflächen des Kupplungskragens 34 vorgesehen und wirken mit der Öffnung 58 zusammen. Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, sind die Senkbohrungen 60 und 62 in einer solchen Weise ausgebildet und angeordnet, daß sie die Montageöffnung 58 vollständig einschließen und sich teilweise in die Stiftöffnungen 46 und 48 hinein erstrecken. Diese Senkbohrungen 60 und 62 dienen als Führung für die Arbeitsabschnitte der entgegengesetzten Arme und 56 der Feder 50. Um die Feder 50 in die Öffnung 58 einsetzen zu können, ist ein radial nach außen verlaufender Schlitz 64 nach Fig. 2 vorgesehen, der den Durchgang eines der Fußabschnitte 54 und 56 in Abhängigkeit von der Wickelrichtung der

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- 15 Feder gestattet.

Im zusammengebauten Zustand nach Fig. 3, in der sich der Kupplungskragen 34 in der neutralen Stellung befindet, greifen die Federarme 54 und 46 an den Schaftabschnitten 42 bzw. 44 b von vermindertem Durchmesser der Stifte 42 bzw. 44 an. Die Schraubenfeder 52 spannt die Fußabschnitte oder Armabschnitte 54 und 56 in entgegengesetzten Richtungen vor. Die Armabschnitte 54 bzw. 56 werden auseinandergedrängt, sodaß sie die Ringe 30 und 34 in entgegengesetzte Umfangsrichtungen elastisch beaufschlagen. Die Stifte 42 und 44 sind somit an die enigsgssigssetzten Seiten der zugehörigen Öffnungen und der Eloekie^ssimltern 42c bzw. 46a und 44c bzw· 48a verschoben,, ifockswd ?ia irergespannter Reibungseingriff sichergestellt wird«, ya Me ordnungsgemäße Fluchtungsstellung der Teile in Vorbereitung QU^ Ci»n Schaltvorgang in der einen oder anderen Richtung su

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich;, daß sin freier ringförmiger Synchronisierungsteil gezeigt υηά beschrieben ist, der die Eingangs "bescteiebene Aufgabe erfüllt und die dargelegten Vorteile erbringt_s Dies wird durch Vorsehen einer einfachen nachgiebigen Einrichtimg gewahrleistet, die "/©!!ständig innerhalb des schaltbaren Kupplungsteils einer frei Tltigt'ormlgen Synchronisierungsvorrichtung unterstützt ist* Die Montage innerhalb des Kupplungskragens ist so ausgebildet, daß eine leichte anfängliche Montage und ein üblicher Ersatz bei Erfordernis möglich ist. Auch ist ein Transport oder eine Verschickung der teilmontierten Ein-

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richtung leichter, da die nachgiebige Einricht\ang durch den Kupplungskragen getragen wird, sodaß das Problem einer Beschädigung oder eines Verlustes der Feder vermieden wird.

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Leerseite

Claims

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BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Ansprüche

M.! Synchronisiervorrichtung, insb. für Kraftfahrzeuge oder dgl., bestehend aus zwei frei verschieblichen Reibringen, die im gegenseitigen Abstand und unter Aufnahme zwischen sich einem Kupplungskragen angeordnet sind und jeder wenigstens einen mit dem Ring starr verbundenen Stift aufweist, der durch eine zugeordnete Öffnung im Kupplungskragen ragt, wobei der Stift und die zugehörige öffnung Sperr- oder Blockierflächen aufweisen, due durch Vorspannelemente in Eingriff gedrängt werden, bevor der Kupplungskragen aus einer Neutralstellung in die eine oder andere axiale Richtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspannelement wenigstens eine Feder (50) vorgesehen und an dem Kupplungskragen (34) derart abgestützt ist, daß entgegengesetzt weisende Federabschnitte (50,56) nachgiebig an den beiden Stiften (42,44) angreifen.
2. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung (58,60,62) in dem Kragen (34) vorgesehen und die Feder (50) in der Führung angeordnet ist.

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ORlGiNAL INSPECTED
3. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (58,60,62) zwischen zwei benachbarten und zur Aufnahme jeweils eines Stiftes (42,44) dienenden Öffnungen (46,48) des Kupplungskragens (34) vorgesdEn sind.
4. Synchronisiervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Torsionsfeder (50) ist, welche einen schraubenförmig gewickelten Mittelabschnitt (52) und zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Abschnitte mit Armen oder Fingern (54,56) aufweist, welche sich jeweils von dem schraubenförmigen Mittelabschnitt (52) im wesentlichen radial weg erstrecken.
5. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung eine sich in axialer Richtung erstreckende Öffnung (58) in dem Kragen (34) zur Aufnahme des schraubenförmigen Mittelabschnittes (52) und Ausnehmungen (60 bzw. 62) aufweist, welche jeweils die entgegengesetzten Enden der Öffnung (58) mit den beiden benachbarten zur Aufnahme eines Stiftes dienenen öffnungen (46,48) verbinden.
6. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (60 und 62) in Umfangsrichtung gegenüber der Bohrung (58) ver-

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setzt angeordnet und ringförmig ausgebildet sind und teilweise jeweils eine der beiden benachbarten zur Aufnahme eines Stiftes dienenden Bohrungen (46,48) anschneiden, und zwar vorzugsweise auf der der Blockierfläche (46a bzw. 48a) der betreffenden Bohrung abgewandten Seite.
7. Synchronisiervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stifte (42 bzw. 44) der beiden Reibringe (30 bzw.32) aufnehmenden Bohrungen (46 bzw. 48) und die Vorspannfeder (50) so angeordnet sind, daß die beiden Stifte und die zugehörigen beiden Reibringe (30 und 32) durch das gleiche Federelement (50) in entgegengesetzte Umfangsrichtungen so vorgespannt sind, daß die Achse jedes Stiftes gegenüber der Achse der zugehörigen Bohrung im Kragen (34) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.
8. Synchronisiervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (34) mehrere in Umfangrichtung in Abständen angeordnete Sätze von Öffnungen (46,48) zur Aufnahme je zweier, jeweils einem anderen Reibring zugeordneter Stifte (42,44) aufweist, und daß mindestens zwei Öffnungssätzen, vorzugsweise drei in gleichen Abständen angeordneten Öffnungssätzen jeweils eine Vorspannfeder (50) zugeordnet ist.

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9. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e kennz e ichnet, daß jedem Öffnungssatz eine Feder (50) zugeordnet ist.

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