DE3737578A1 - Klauenschaltkupplung mit sperrsynchronisiereinrichtung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Klauenschaltkupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Klauenschaltkupplungen dieser Gattung haben, wie der Aufsatz in Motorrundschau 20/64, Seite 957, zeigt, viele, oft gegensätzlich wirkende Aufgaben zu erfüllen.

So soll z. B. der Gleichlauf der mit unterschiedlicher Drehzahl laufenden Kupplungsteile (Zahnrad- und Synchronkörper) schnell und mit geringen Schaltkräften erreicht werden. Nach Gleichlauf soll aber auch leichtgängig entsperrt und schnell formschlüssig gekoppelt werden können, damit insgesamt ein schneller und in der Funktion geschmeidiger Verlauf der Schaltung erzielt wird.

Dabei sollen alle diese Aufgaben mit in der Funktion einfachen und in der Herstellung billigen Mitteln erfüllt werden. Ein Weg, diesen Zielen näher zu kommen, ist u. a. die Anzahl der Reibflächen zu erhöhen, um mit geringeren Schaltkräften höhere Reibmomente zu erzielen.

Aus der WO 85/01 998 ist eine Einrichtung bekannt, wobei noch die dem Zahnrad zugeordneten Reibflächen der kraftschlüssigen Kupplung nur in der Wirkstellung mit dem Zahnrad verbunden sind. Auch die in radialer Richtung übereinander angeordneten Synchronringe sind nur mit dem Synchronkörper mit Umfangsspiel und zur Mitnahme verbunden.

Die den Gattungsbegriff bildende DE-OS 14 50 825 zeigt noch, daß die Synchronringe über Zahnkupplungen miteinander verbunden sind.

Solche Einrichtungen führen, infolge der erheblichen Vergrößerung der Reibflächen, verglichen mit einer einfachen Reibpaarung, zu einem schnelleren Gleichlauf bei angemessenen Schaltkräften, ohne daß die Reibflächen überlastet werden. Die Entsperrung hingegen ist infolge der relativ stumpfen Sperrflächen, die mit Rücksicht auf eine sichere Sperrwirkung nötig sind, nicht befriedigend und der Herstelleraufwand für eine solche Einrichtung ist zu hoch.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Klauenschaltkupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 in bezug auf einen geschmeidigeren Verlauf der gesamten Schaltung, also einschließlich der Entsperrung mit relativ einfachen und in der Herstellung billigen Mitteln weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen vom Anspruch 1 erfüllt.

Durch die Anordnung eines Mitnehmers mit einem angeformten Nocken zur unmittelbaren Verbindung der beiden Reibringe wirken die Reibmomente aller Reibpaarungen auf die Sperrfläche, so daß z. B. die Schaltzähne an der Schaltmuffe am Synchronring und am Zahnrad stärker angespitzt werden können, was zu einer günstigeren Entsperrung führt. Infolge des hohen Panschmomentes ist die Kaltschaltgrenze bei relativ stumpfen Winkeln sehr hoch. Sie kann z. B. von 15°C bei einem Winkel an den Sperrzähnen von ungefähr 110° durch die schlankere Gestaltung dieses Winkels erheblich, z. B. auf 5°C, gesenkt werden.

Die Verbindung der ohnehin nötigen Mitnahmeeinrichtung zwischen Synchronkörper und den Synchronringen und die Koppelung der Synchronringe untereinander sowie die Verlagerung in den axialen Bereich des Synchronkörpers vereinfacht den Aufbau und verbilligt die Herstellung. Darüber hinaus verringert sich die axiale Erstreckung der Klauenschaltkupplung, um die für die Zahnkupplung nach der DE-OS 14 50 825 nötige Erstreckung oder die Reibflächen können entsprechend verbreitert und damit weiter vergrößert werden. Durch den Wegfall der Kuppelverzahnung werden die Synchronringe stark vereinfacht und der für die Mitnahme durch den Synchronkörper angeordnete Mitnehmer wird in einer zweiten Funktion für die Verbindung der beiden Synchronringe mitgenützt.

Mit den Ansprüchen 2 bis 6 wird die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltet. Die Anordnung des Mitnehmers am ersten außenliegenden Synchronring ist besonders günstig, wenn an diesem auch die Sperrverzahnung angeordnet ist, da beim Ansynchronisieren und einer bestehenden Drehzahldifferenz die Sperrstellung dieses Synchronringes schnell erreicht wird. Die einfache Gestaltung des Mitnehmers mit den Nocken an dem einen, und der Mitnahmeeinrichtung in Form von zwei Nasen an dem anderen Synchronring, ermöglichen eine günstige Herstellung sowohl einteilig, z. B. durch Gießen, oder auch mehrteilig, z. B. wenn der oder die Mitnehmer angeschweißt sind.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Doppelklauenschaltkupplung mit Sperrsynchronisiereinrichtung im Schnitt und im Bereich des Druckbolzens,

Fig. 2 einen Teilschnitt nach Fig. 1, jedoch im Bereich des Mitnehmers,

Fig. 3 einen Ausschnitt III-III nach Fig. 2 im Bereich des Mitnehmers,

Fig. 4 einen Teilschnitt nach Fig. 1 im Bereich des Druckbolzens und der Schiebemuffe in Sperrstellung,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine teilweise dargestellte Abwicklung im Bereich der Sperrzähne V-V nach Fig. 4.

In dem Schnitt durch die Doppelklauenschaltkupplung nach der Fig. 1 im Bereich des Druckbolzens 4 und nach Fig. 2 im Bereich des Mitnehmers 52 ist der Synchronkörper 1 über eine Verzahnung 14 mit einer nicht dargestellten Welle verbunden, auf der auch die Zahnräder 2 gelagert sind. Mit diesen Zahnrädern fest verbunden ist der jeweilige Kupplungskörper 21 mit der Kuppelverzahnung 22. Die Schiebemuffe 3 ist mit dem Synchronkörper 1 über eine Verzahnung 11, 31 drehfest verbunden und z. B. ein Druckbolzen 4 ist im Synchronkörper 1 gelagert und stützt sich in einer Ausnehmung 32 der Schiebemuffe 3 ab. Zwischen dem Druckbolzen 4 und dem Synchronkörper 1 ist noch eine Druckfeder 44 angeordnet.

In axialer Erstreckung zwischen Synchronkörper 1 und dem Kupplungskörper 21 sind die Synchronringe 5, 50; 6, 60 mit dem dazwischenliegenden Reibring 23, der den Kupplungskörpern 21 zugeordnet und mit diesen z. B. drehfest verbunden ist, angeordnet. Die radial außenliegenden Synchronringe 5, 6 tragen noch die Sperrverzahnung 54, 64. Beide Synchronringe 5, 50; 6, 60 und bei einer Doppelschaltkupplung je zwei der Synchronringe sind über Mitnehmer 52, 62, Nocken 55, 65 und Mitnahmeeinrichtungen 520, 620 in einer Aussparung 12 des Synchronkörpers 1 mit Umfangsspiel angeordnet, wie es ergänzend zu Fig. 2 aus Fig. 3 erkennbar ist. Die Fig. 4 zeigt die nach rechts verschobene Schiebemuffe 3 in Sperrstellung mit dem geschwenkten Druckbolzen 4 in der Stellung während der Synchronisierung - Reibphase. Zweckmäßigerweise sind z. B. drei oder vier Aussparungen 12 am Umfang des Synchronkörpers verteilt. Auch die Druckbolzen 4 sind aus Gründen der besseren Funktion dreifach am Umfang verteilt angeordnet und, wie die Fig. 4 zeigt, zwischen Synchronkörper 1 und einer Ausnehmung 32 der Schiebemuffe 3 über eine Druckfeder 44 eingespannt.

Die Fig. 5 zeigt die an den jeweiligen Stirnseiten angespitzten Koppelzähne der Innenverzahnung 31 von der Schiebemuffe 3, der Sperrzähne 64 vom Synchronring 6 und der Koppelzähne 22 vom Kupplungskörper 21.

Die Klauenschaltkupplung mit Sperrsynchronisiereinrichtung wirkt wie folgt: Bei der Einleitung einer Schaltung wird über den Gleitstein einer Schaltgabel (nicht dargestellt), der in der Rille 36 der Schiebemuffe 3 läuft, diese z. B. nach rechts bewegt. Über die Druckfläche 41 am Druckbolzen 4 wird dabei durch axialen Druck auf die Druckfläche 61 des Synchronringes 6 ansynchronisiert, so daß bei Drehzahlunterschied zwischen Synchronkörper 1 und Zahnrad 2 der Synchronring 6 mit dem Mitnehmer 62 und der Synchronring 60 in Umfangsrichtung ausgelenkt werden. Über die Mitnahmeeinrichtung 620 vom zweiten Synchronring 60, der in der gleichen axialen Ebene angeordnet ist wie der erste Synchronring 60 und die Nocken 65 am Mitnehmer 62, wird das Reibmoment der zweiten Reibpaarung (Reibflächen 25, 630) auf die Sperrverzahnung 64 am ersten Reibring 6 mit übertragen. Der Mitnehmer 62 kommt an einer Begrenzung der Aussparung 12 zur Anlage und die Sperrzähne 64 des Synchronringes 6 drehen in die gezeichnete Sperrstellung (Fig. 5). Die Innenverzahnung 31 der Schiebemuffe 3 verhindert mit der Anlage der Sperrflächen 37, 66 von beiden Verzahnungen das weitere Verschieben der Schiebemuffe 3. Infolge der Verbindung beider Synchronringe 6, 60 über den Mitnehmer 62, den Nocken 65 und die Nasen 621 wirken alle Reibpaarungen - Reibflächen 24, 25, 53, 530; 24, 25, 63, 630, also die beiden Synchronringe 5, 50; 6, 60 mit dem Reibring 23 und erbringen ein hohes Sperrmoment, so daß der Winkel der stirnseitigen Anschrägungen an den Koppelzähnen 31, 21 und Sperrzähnen 64 relativ schlank, z. B. bei 90 bis 95° gehalten werden kann und trotzdem sicher gesperrt ist.

Erst bei Gleichlauf geht das aus der Differenzdrehzahl resultierende Sperrmoment auf Null, und der noch anliegende Schaltdruck auf die Schiebemuffe 3 kann das noch aus der Massenträgheit und dem Panschen verbleibende Sperrmoment überwinden und die Sperrzähne werden von der Stellung 64 in die Stellung 640 verschoben. Damit ist die Sperrwirkung aufgehoben und die Innenverzahnung 31 der Schiebemuffe 3 kann in die Kuppelverzahnung 22 am Kupplungskörper 21 eingreifen. Zwischen Synchronkörper 1 und Zahnrad 2 ist nunmehr eine formschlüssige Kupplung hergestellt.

Diese Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es z. B. auch möglich, die Sperrzähne nicht an den Synchronring anzuordnen, sondern Sperrflächen an der Schiebemuffe vorzusehen, die in Verbindung mit einem Sperrbolzen wirken und bei Nichtsynchronismus die formschlüssige Koppelung vom Synchronkörper mit dem Zahnrad verhindern. Auch diese Sperrflächen können mit einem schlankeren Winkel angeordnet werden.

• Bezugszeichenliste   1 Synchronkörper
   11 Außenverzahnung
   12 Aussparung
   14 Innenverzahnung
    2 Zahnrad
   21 Kupplungskörper
   22 Kupplungszahn
   23 Reibring
   24 Reibflächen
   25 Reibflächen
    3 Schiebemuffe
   31 Innenverzahnung
   32 Ausnehmung
   36 Rille
   37 Sperrflächen
    4 Sperr-/Druckbolzen
   41 Druckfläche
   44 Druckfeder
    5, 50 Synchronring
   51 Druckfläche
   52 Mitnehmer
  520 Mitnahmeeinrichtung
  521 Nasen
   53, 530 Reibflächen
   54 Sperrzähne
   55 Nocken
    6, 60 Synchronring
   61 Druckfläche
   62 Mitnehmer
  620 Mitnahmeeinrichtung
  621 Nase
   63, 630 Reibfläche
   64 Sperrzähne in Sperrstellung
  640 Sperrzähne in entsperrter Stellung
   65 Nocken

Claims (6)

1. Klauenschaltkupplung mit Sperrsynchronisiereinrichtung für Getriebeschaltungen, bei welcher ein Synchronkörper (1) und ein, mit unterschiedlicher Drehzahl rotierendes Zahnrad (2) mit Hilfe einer axialverschiebbaren, ringförmigen Schiebemuffe (3) bei Gleichlauf formschlüssig zusammengekoppelt werden, wobei eine Innenverzahnung (31) der Schiebemuffe (3) in je eine entsprechende Außenverzahnung (11, 22) des Synchronkörpers (1) immer und des Zahnrades (2) im geschalteten Zustand eingreift, mit zwischen Synchronkörper (1) und Schiebemuffe (3) angeordneten Sperr- und/oder Druckbolzen (4), die im nicht gekoppelten Zustand in eine Ausnehmung (32) an der Innenseite der Schiebemuffe (3) eingreifen und axial bewegbare Druckflächen (41) aufweisen, die mit Druckflächen (51, 61) an einem, zwischen Synchronkörper (1) und dem Zahnrad (2) angeordneten, ersten Synchronring (5, 6) in Wirkverbindung stehen, wobei mindestens zwei Synchronringe (5, 50; 6, 60) über Mitnahmeeinrichtungen (52, 520; 62, 620) miteinander verbunden sind und mit dem Synchronkörper (1) in beiden Umfangsrichtungen mit Umfangsspiel in Mitnahmeverbindung stehen, und wobei Reibflächen (24, 25), die dem Zahnrad (2) zugeordnet sind, mit Reibflächen (53, 530; 63, 630) von den Synchronringen gemeinsam mehrere kraftschlüssige Kupplungen bilden, und das bei Nichtsynchronismus über Sperrflächen (37, 66) die axiale Bewegung der Schiebemuffe (3) blockiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Aussparung (12) im Synchronkörper (1) sich ein in axialer Richtung erstreckender Mitnehmer (52, 62) eines Synchronringes (5, 6) mit Umfangsspiel angeordnet ist, der über einen radial nach innen gerichteten Nocken (55, 65) in einen weiteren Synchronring (50, 60) eingreift, der in radialer Richtung unter dem ersten Synchronring (5, 6) angeordnet ist, so daß die beiden Synchronringe (5, 50; 6, 60) drehverbunden sind.

2. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten radial außenliegenden Synchronring (5, 6) ein Mitnehmer (52, 62) mit einem nach radial innen zeigenden Nocken (55, 65) angeordnet ist, wobei der Mitnehmer mit Umfangsspiel in einer Aussparung (12) des Synchronkörpers (1) und der Nocken (55, 65) in einer Mitnahmeeinrichtung (520, 620) des radial innenliegenden zweiten Synchronringes (50, 60) gelagert ist.

3. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Nocken (55, 65) ausgebildete Mitnehmer (52, 62) vom Synchronring (5, 6) mit diesem einteilig, z. B. durch Gießen, hergestellt ist.

4. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Nocken (55, 65) ausgebildete Mitnehmer (52, 62) vom Synchronring (5, 6) gesondert gefertigt ist und durch, z. B. Anschweißen, Verstemmen, Nieten oder auch Kleben mit dem Synchronring (5, 6) verbunden ist.

5. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Sperrzähnen (54, 64) und mindestens einem Mitnehmer (52, 62) ausgebildete Synchronring (5, 6) als Umformteil hergestellt ist.

6. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeeinrichtung (520, 620) vom zweiten Synchronring (50, 60), in die der Nocken (55, 65) des Mitnehmers (52, 62) eingreift, als zwei in Richtung auf den Synchronkörper (1) zu vorstehende Nasen (521, 621) ausgebildet ist.