DE3390086T1

DE3390086T1 - Synchronisiervorrichtung in einem Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE3390086T1
Application number: DE19833390086
Authority: DE
Inventors: Eriksson Stockholm Leif
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1982-07-13
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1984-08-09
Also published as: WO1984000405A1; DE3245529A1; SE431115B; GB8332743D0; SE8204297D0; FR2537745B1; GB8405252D0; GB2134999B; GB2134998B; DE3245529C2; GB2134999A; FR2537745A1; US4566569A; GB2134998A

Description

DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971)

lA-58 111 D-8000 MÜNCHEN 90

~ " ~ SCHWEIGERSTRASSE 2

Saab-Scania AB telefon:^)«6io_$-i

09. März 1984 Telegramm: protectpatent

TELEX: 524O7O

Synchronisiervorrichtung in einem Fahrzeuggetriebe

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung in einem Getriebe, vorzugsweise in einem Fahrzeuggetriebe, mit einer Synchronisiermuffe, die mit einer Welle drehfest verbunden ist und eine äußere Kupplungsverzahnung aufweist, welche mit einer inneren Kupplungsverzahnung auf einer die Synchronisiermuffe umgebenden Kupplungshülse zusammenwirkt, die axial verschiebbar ist, um mit einer Kupplungsverzahnung auf einem ersten Synchronisierring in Eingriff gebracht zu werden, der auf der Welle drehbar und mit einem Zahnrad drehfest verbunden ist und eine konische Reibfläche aufweist, die zum Synchronisieren der Drehbewegungen des Zahnrades und der Welle mit einer komplementären konischen Reibfläche an einem zweiten Synchronisierring zusammenzuwirken vermag.

Um das Ineingriffbringen verschiedener Zahnräder in einem Getriebe zu vereinfachen, ist die Verwendung von Synchronisiervorrichtungen üblich, die bei einem Gangwechsel sicherstellen, daß die in Eingriff zu bringenden Zahnräder auf dieselbe Drehgeschwindigkeit gebracht werden, bevor der Eingriff stattfindet. Solche Synchronisiervorrichtungen können auf verschiedene Weise ausgeführt sein; gewöhnlich ist jedoch

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jedes der miteinander zu -kuppelnden Elemente mit einer koni-. sehen Reibfläche versehen, und durch axiales Verschieben von wenigstens einem der Elemente werden die Reibflächen so in relatives Gleiten und zur gegenseitigen Anlage gebracht, daß die Elemente dieselbe Drehgeschwindigkeit annehmen. Damit die Synchronisierung weich und rasch geschieht, sind möglichst große Reibflächen in einem großen radialen Abstand vom Drehpunkt wünschenswert. Um die Herstellung eines verhältnismäßig kleinen Getriebes zu ermöglichen, ist es jedoch auch wünschenswert, die Synchronisiervorrichtung mit kleinen Abmessungen auszuführen. Diese beiden widersprüchlichen Forderungen haben dazu geführt, daß bekannte Synchronisiervorrichtungen häufig Kompromißlösungen darstellen.

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung, welche die genannten grundsätzlichen Forderungen hinsichtlich der Größe der Reibflächen und ihres radialen Abstandes vom Drehpunkt erfüllt und dabei zur Verwirklichung nur verhältnismäßig kleine Abmessungen in axialer Richtung erfordert.

Bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eine Synchronisiermuffe mit einer Welle drehfest verbunden und wirkt über eine Kupplungsverzahnung mit einer sie umgebenden Kupplungshülse zusammen, die axial verschiebbar ist, um mit einer Kupplungsverzahnung auf einem auf der Welle drehbaren ersten Synchronisierring in Eingriff gebracht zu werden. Dieser Ring ist mit einem Zahnrad drehfest verbunden und weist eine konische Reibfläche auf, die mit einer komplementären konischen Reibfläche an einem zweiten Synchronisierring zusammenzuarbeiten vermag, wobei die Synchronisiermuffe in ihrer Außenfläche mehrere radiale Vertiefungen aufweist, in die radiale Ausrichtanschläge des anderen Synchronisierringes eingreifen. Die Erfindung zeichnet sich dabei hauptsächlich dadurch aus, daß jeder Anschlag ein radiales Loch aufweist, in dem ein Sperrglied beweglich angeordnet und durch Federn

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mit einer inneren, kreisringförmigen Nut in der Kupplungshülse in Eingriff bringbar ist, wobei der zweite Synchronisierring durch die Sperrglieder und die Federn in bezug auf die Synchronisiermuffe axial zentriert ist»

Weil der zweite Synchronisierring durch die Sperrglieder fixiert ist., benötigt er keine weitere Befestigung. Dies vereinfacht die Vorrichtung wesentlich und verringert den Raumbedarf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Synchronisiermuffe in bezug auf die Welle axial fixiert, und aufgrund des Eingreifens der Sperrglieder in die Innennut der Kupplungshülse erfährt während eines Synchronisiervorganges nur der zweite Synchronisierring eine axiale Fortbewegung in und aus der Eingriffsstellung mit dem ersten Synchronisierring. Die Sperrglieder können aus der Innennut der Kupplungshülse nur herausbewegt werden, wenn die zu synchronisierenden Elemente dieselbe Drehgeschwindigkeit haben. Die erfindungsgemäße Ausführung bedeutet, daß die zum Betätigen der Synchronisiervorrichtung notwendige Kraft verhältnismäßig klein ist.

Weitere die Erfindung auszeichnende Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, von denen zeigt:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt I-I durch eine Synchronisiervorrichtung gemäß der Erfindung in einem Fahrzeuggetriebe und

Fig. 2 einen axialen Querschnitt H-II durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist auf einer Welle 1 über ein Nadellager 33 eine Zahnradnabe 3 drehbar angeordnet, die auf der Welle 1 mittels eines Sicherungsringes 4 axial

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fixiert und mittels eines Vielnutprofils 5 mit einem Zahnrad 6 und einem äußeren Synchronisierring 7 drehfest verbunden ist. Letztere liegen axial aneinander an und sind in ihrer axialen Stellung auf der Nabe 3 durch zwei Sicherungsringe 8 und 9 fixiert. Das Zahnrad 6 ist in herkömmlicher Weise zum Zusammenwirken mit nicht dargestellten anderen Zahnrädern im Getriebe ausgelegt, um verschiedene Zähnezahlverhältnisse zu bilden. Der äußere Synchronisierring 7 hat eine äußere Kupplungsverzahnung 11 und auf seiner dem Zahnrad 6. abgewandten Seite eine innere konische Reibfläche 12.

Auf der Welle 1 ist in herkömmlicher Weise eine Synchronisiernabe 2 befestigt, die mittels eines Vielnutprofils 13 mit einer sie umgebenden Synchronisiermuffe 14 lösbar verbunden ist. Die Muffe 14 ist auf der Synchronisiernabe 2 zwischen zwei Sicherungsringen 15 und 16 axial fixiert. Die Synchronisiermuffe 14 weist in ihrer Außenfläche vier mit gleichmäßigem Winkelabstand angeordnete radiale Vertiefungen 17 auf. Eine solche Vertiefung 17 ist in Fig. 2 dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß die Vertiefungen 17 an ihrem radial äußeren Ende offen sind und mit rein radialen Seitenflächen 18 radial nach innen in zwei nach innen abfallende Flächen 19 übergehen und in einer etwas engeren Bodenvertiefung 20 enden.

In axialer Richtung zwischen der Synchronisiermuffe 14 und dem äußeren Synchronisierring 7 ist ein innerer Synchronisierring 21 angeordnet, der eine äußere konische Reibfläche 22 aufweist, welche zum Zusammenwirken mit der Reibfläche 12 am äußeren Synchronisierring 7 bestimmt ist. Am inneren Synchronisierring 21 sind vier axiale Ausrichtanschläge 23 ausgebildet, die in die zugehörigen Vertiefungen 17 in der Synchronisiermuffe 14 axial hineinragen. Die Anschläge 23 weisen ein radiales Verlängerungsstück und radiale Löcher 24 auf.

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In jedem dieser Löcher 24 ist ein Sperrglied 25 beweglich angeordnet.

Jedes Sperrglied 25 weist an einem radial innen gelegenen Abschnitt eine untere Platte 26 auf, die in der zugehörigen Bodenvertiefung 20 paßt. Diese Platte 26 hat schräge Seitenflächen 27 mit zumindest annähernd derselben Neigung wie die inneren Schrägflächen 19 der Vertiefungen 17. An ihren axialen Enden haben die unteren Platten 26 gerade Seiten und bilden Federsitze 28, die sich auf beiden Seiten der Synchronisiermuffe 14 axial über die Vertiefung 17 hinaus erstrecken. Auf der radial inneren Seite weisen diese Federsitze 28 schwach nach innen geneigte Anlageflächen 29 auf, wobei die Neigung a in bezug auf eine Mittellinie 30 der Welle 1 vorzugsweise etwa 5° beträgt. Die Neigung a verläuft in solcher Richtung, daß die Radien der Anlageflächen 29 mit größer werdendem axialem Abstand von der Vertiefung 17 kleiner werden. Für alle Sperrglieder 25 gemeinsam ist auf jeder Seite der Synchronisiermuffe 14 eine Ringfeder 31 bzw. 32 angeordnet, die an den Anlageflächen 29 der Federsitze 28 anliegen.

Die Ringfedern 31 und 32 üben auf die Sperrglieder 25 radial nach außen gerichtete Kräfte aus. Oberhalb der unteren Platten 26 sind die Sperrglieder 25 zumindest annähernd zylindrisch, ihre radial außen gelegenen Abschnitte sind in axialer Richtung angeschrägt, um mit einer Kupplungshülse 36 zusammenwirken zu können.

Die Synchronisiermüffe 14 hat eine äußere, axiale Kupplungsverzahnung 34, die mit einer inneren Kupplungsverzahnung 35 auf der die Synchronisiermuffe 14 umgebenden Kupplungshülse

36 in Eingriff bringbar ist. In einem axialen Mittelabschnitt weist die Kupplungshülse 36 eine innere kreisringförmige Nut

37 von trapezähnlicher Querschnittsgestalt auf. Die äußeren Abschnitte der Sperrglieder 25 sind mit dieser Nut 27 in Ein-

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griff bringbar, wenn die Kupplungshülse 36 eine der in Fig. 1 dargestellten Stellung entsprechende ausgerückte Stellung einnimmt. Die Kupplungshülse 36 weist auf ihrer Außenseite eine kreisringförmige Nut 38 für das Zusammenwirken mit einer nicht dargestellten Schaltgabel auf, welche die Kupplungshülse 36 in üblicher Weise axial verschiebt.

Die Synchronisiervorrichtung ist in Fig. 1 außer Eingriff ' dargestellt. Dabei ist angenommen, daß sich die Welle 1 und die mir ihr starr verbundene Synchronisiermuffe 14 mit einer bestimmten großen Geschwindigkeit drehen, wogegen sich das Zahnrad 6 und der mit ihm starr verbundene äußere Synchronisierring 7 mit einer niedrigen Geschwindigkeit drehen. Zum Einleiten eines Kupplungsvorganges wird die Kupplungshülse zum Zahnrad 6 hin, also entsprechend Fig. 1 nach links bewegt. Mittels ihrer inneren Nut 37 bewirkt die Kupplungshülse 36 somit, daß die Sperrglieder 25 ihre Bewegung mitmachen und sich fortbewegen, wodurch auch der innere Synchronisierring 21 mitbewegt wird, bis er den äußeren Synchronisierring 7 berührt und an ihn angepreßt wird. Weil sich die Synchronisierringe 7 und 21 mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen, kommt es zu einem Gleiten zwischen den Reibflächen 12 und 22, das allmählich den vorhandenen Geschwindigkeitsunterschied ausgleicht. Während der Ausgleichsphase entsteht eine Relativdrehbewegung zwischen dem inneren Synchronisierring 7 und der Synchronisiermuffe 14; folglich werden die Ausrichtanschläge 23 des inneren Synchronisierringes 21 an die Seitenflächen 18 der Vertiefungen 17 angepreßt.

Dabei wird eine weitere Fortbewegung der Kupplungshülse 36 dadurch verhindert, daß die Sperrglieder 25 an den Seitenflächen 18 der Vertiefungen 17 und an den nach innen abfallenden Randflächen 19 in der Synchronisiermuffe 14 anliegen, wodurch verhindert wird, daß die Sperrglieder 25 in die Bodenvertiefungen 20 der Vertiefungen 17 hineinbewegt werden. Erst

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wenn die Synchronisierringe 7 und 21 auf gleiche Geschwindigkeit gebracht worden sind, ist es möglich, die Sperrglieder 25 mit normaler Kraft in die Bodenvertiefungen 20 zu drängen und dadurch die Kupplungshülse 36 freizugeben. Diese kann dann weiter axial fortbewegt werden, so daß ihre Kupplungsverzahnung 3 5 mit der Kupplungsverzahnung 11 auf dem äußeren Synchronisierring 7 in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Eingriff mit der Kupplungsverzahnung 34 der Synchronisiermuffe 14 beibehalten wird. In diesem Zustand ist somit das Zahnrad 6 mit der Welle 1 drehfest verbunden.

Zur gleichen Zeit wie die Sperrglieder 25 und der innere Synchronisierring 21 entsprechend Fig. 1 nach links bewegt werden, wird die rechte Ringfeder 32 zur Anlage an der Synchronisiermuffe 14 gebracht und ihre weitere Fortbewegung unterbunden. Bei weiterem axialem Verstellen der Sperrglieder 25 gleitet die als Federsitz ausgebildete untere Platte 28 relativ zur Feder 32; aufgrund der konischen Gestalt der Anlagefläche 29 wird folglich die Feder 32 weiter gespannt. Auf die unteren Platten 26, und somit auch auf den inneren Synchronisierring 21, wirkt daher eine Ausgleichskraft ein, die bestrebt ist, den Synchronisierring 21 in bezug auf die Synchronisiermuffe 14 axial zu zentrieren. Dies ist von Vorteil, wenn die Synchronisiervorrichtung außer Eingriff ist, weil dadurch sichergestellt ist, daß die Reibflächen 12 und 22 der Synchronisierringe 7 und 21 nicht aneinander anliegen und somit keine Reibungsverluste hervorrufen. Gleichzeitig ist es auch möglich, das im Nichteingriffszustand notwendige Spiel zwischen den Reibflächen 12 und 22 zu verringern, was bedeutet, daß die Synchronisiervorrichtung mit entsprechend kleinerer Länge ausgeführt werden kann.

Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Beispiel läßt sich die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche abwandeln und verschieden ausbilden. Dementsprechend können Synchronisier-

mittel mit Vorteil beiderseits einer gemeinsamen Synchronisiermuffe 14 angeordnet werden, d.h. entsprechend Fig. 1 kann ein weiteres Zahnrad rechts von der Muffe 14 angeordnet werden.

In einem solchen Fall weist die Synchronisiermuffe 14 weitere Vertiefungen auf, auf welche Anschläge von einem Synchronisierring entsprechend dem Vorstehenden abgestimmt sind. Die Ringfedern 31 und 32, die Synchronisiermuffe 14 und die Verbindungshülse 36 sind somit für beide Synchronisiermittel gemeinsam vorgesehen, was den Raumbedarf verringert und in solchen Getrieben kleine Abmessungen ermöglicht.

Claims

Patentansprüche :

1. Synchronisiervorrichtung in einem Getriebe, vorzugsweise in einem Fahrzeuggetriebe, mit einer Synchronisiermuffe (14), die mit einer Welle (1) drehfest verbunden ist und eine äußere Kupplungsverzahnung (34) aufweist, welche mit einer inneren Kupplungsverzahnung (35) auf einer die Synchronisiermuffe (14) umgebenden Kupplungshülse (36) zusammenwirkt, die axial verscfiiebbar ist, um mit einer Kupplungsverzahnung (11) auf einem ersten Synchronisierring (7) in Eingriff gebracht zu werden, der auf der Welle (1) drehbar und mit einem Zahnrad (6) drehfest verbunden ist und eine konische Reibfläche (12) aufweist, die zum Synchronisieren der Drehbewegungen des Zahnrades (6) und der Welle (1) mit einer komplementären konischen Reibfläche (22) an einem zweiten Synchronisierring (21) zusammenzuwirken vermag, wobei die Synchronisiermuffe (14) in ihrer Außenfläche mehrere radiale Vertiefungen (17) aufweist, in die radiale Ausrichtanschläge (23) des zweiten Synchronisierringes (21) eingreifen, dadurch g e k e η η zeichnet , daß jeder Anschlag ein radiales Loch (24) aufweist, in dem ein Sperrglied (25) beweglich angeordnet und durch Federn (31,32) mit einer inneren, kreisringförmigen Nut (37) in der Kupplungshülse (36) in Eingriff bringbar ist, wobei der zweite Synchronisierring (21) durch die Sperrglieder und die Federn (31,32) in bezug auf die Synchronisiermuffe (14) axial zentriert ist.

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2. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß jedes Sperrglied (25) eine untere Platte (26) aufweist, die an ihren axialen Enden schräge Ebenen (27) aufweist und in der Querrichtung als Federsitze (28) für die dem Sperrglied (25) entgegenwirkenden Federn ( 31,32) 'wirkt.

3. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet , daß die Federn (31,32) zwei Ringfedern sind, die auf beiden axialen Seiten der Sperrglieder (25) angeordnet sind und diese radial nach außen drängen.

4. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet , daß die als Federsitze an den Sperrgliedern (25) ausgebildeten unteren Platten (26) Anlageflächen (29) für die Federn (31,32) aufweisen, die in bezug auf die zugehörigen Mittellinien der Sperrglieder (25) unterschnitten sind.

5. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß jede Vertiefung (17) in der Synchronisiermuffe (14) radiale Seitenflächen (18) aufweist, die über nach innen abfallende Randflächen (19) in eine zentrale, engere Bodenvertiefung (20) übergehen, in der das Sperrglied (25) beim Lösen von der Kupplungshülse (36) aufgenommen werden kann.

6. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet , daß im Eingriffszustand zwischen den Sperrgliedern (25) und der Kupplungshülse (36) jede Vertiefung (17) ein Drehen der Synchronisiermuffe (14) gegenüber dem zweiten Synchronisierring (21) zuläßt, wobei diese Drehbewegung durch Anpressen der Ausrichtanschläge (23) des zweiten Synchronisierringes (21) an die Randflächen (18,19) in den Vertiefungen begrenzt wird und dadurch die Sperrglieder (25) im Eingriffszustand blockiert werden.