DE3939274C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe, mit

• - einer Welle;
• - einem drehbar auf der Welle sitzenden, axial festen Zahnrad, das einen Kupplungskörper mit einer ersten Verzahnung aufweist;
• - einer drehfest auf der Welle sitzenden, axial festen Füh­ rungsmuffe, die neben dem Kupplungskörper sitzt und eine zweite Verzahnung aufweist, deren Zähne zu einer Radial­ ebene symmetrisch angeordnet sind, wobei die zweite Verzahnung axial nebeneinander abwechselnd Abschnitte aufweist, die in Umfangsrichtung schmaler bzw. breiter sind;
• - einer zum Kupplungskörper sowie zur Führungsmuffe kon­ zentrisch angeordneten, axial beweglichen Schaltmuffe, die eine dritte Verzahnung aufweist, deren Zähne zu einer Radialebene symmetrisch angeordnet sind, wobei die dritte Verzahnung axial nebeneinander abwechselnd Abschnitte aufweist, die in Umfangsrichtung schmaler bzw. breiter sind;
• - Mitteln zum Herstellen einer drehfesten Verbindung der Führungsmuffe mit dem Zahnrad durch axiales Verschieben der Schaltmuffe, in dem über deren dritte Verzahnung eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Verzahnung und der zweiten Verzahnung hergestellt wird, wobei zum Verhindern einer unerwünschten Trennung der form­ schlüssigen Verbindung bei eingelegtem Gang breitere Abschnitte der zweiten Verzahnung sich mit breiteren Abschnitten der dritten Verzahnung in Umfangsrichtung überlappen und formschlüssig axial aneinanderliegen.

Eine Synchronisiereinrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der US-PS 20 70 140 bekannt.

Bei handgeschalteten Stufengetrieben ist es bekannt, daß es nach dem Durchführen eines Schaltvorganges mitunter zu einem "Herausspringen" des soeben eingelegten Ganges kommen kann. Dieses Phänomen tritt vor allem dann auf, wenn eine Gangschal­ tung nur unsauber vollzogen wurde, indem der Schalthebel nicht bis in die Endstellung der jeweiligen Schaltgasse durchgedrückt wurde. In diesem Falle ist die axiale Überdeckung der Verzahnung des Kupplungskörpers mit der Verzahnung der Schaltmuffe redu­ ziert, so daß eine Erschütterung des Getriebes dazu führen kann, daß sich die Schaltmuffe wieder in Löserichtung aus dem Eingriff mit dem Kupplungskörper herausbewegt, so daß der Gang wieder ausgeschaltet wird. Diese Lösebewegung kann unter Umständen noch dadurch unterstützt werden, daß eine Kugelverrastung der Schaltmuffe, die an sich dazu dient, um die Schaltmuffe in der Neutralstellung zu verrasten, wiederum wirksam wird und die Schaltmuffe in die Neutralstellung zurückzieht.

Außerdem treten auch dann sogenannte "Gangspringer" auf, wenn das jeweils geschaltete Gangrad durch seine das Drehmoment übertragende Schrägverzahnung relativ zu seiner Achse eine Taumel- bzw. Kippbewegung ausführt. Diese Taumelbewegung entsteht durch das Radialspiel der jeweiligen Radlagerung, angeregt durch die Zahnkräfte. Üblicherweise werden Schalt- Zahnräder wälzgelagert und zwar mit sogenannten Nadellagern. Nadellager haben jedoch immer aus technischen Gründen ein radiales Spiel. Die so entstehende Taumelbewegung erstreckt sich somit auch auf die am Schaltrad angebrachte Schaltverzah­ nung, die, wie oben erwähnt, über eine Schaltmuffe formschlüssig mit der Führungsmuffe verbunden ist.

Dadurch wird der zur Vermeidung des Gangspringens angebrachte Winkel der Schrägfläche, der ca. 4° betragen kann, um den Betrag der Kippneigung reduziert. Die mit beispielsweise 4° Neigung hergestellte Schrägfläche verliert dadurch einen Teil ihrer Haltekraft gegen das Gangspringen. Die Schrägfläche muß daher genügend steil ausgeführt werden, um den genannten Einflüssen entgegenzuwirken.

Die vorstehend beschriebenen Verzahnungen von Führungsmuffe, Schaltmuffe und Kupplungskörper werden auf handelsüblichen Verzahnungsmaschinen hergestellt. Diese Maschinen sind für die Erzeugung der Schrägflächen nur bedingt verwendbar. Der allgemein konstruktiv festgelegte Winkel von ca. 4° kann bei wirtschaftlicher Fertigung mit diesen Maschinen nicht weiter vergrößert werden.

Aus der DE-PS 34 44 670 ist eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe bekannt, bei der die Zähne der ersten Verzahnung des Kupplungskörpers in Axialrichtung hinterschnit­ ten, d. h. die axialen Grenzflächen dieser Zähne zur Axialrich­ tung angeschrägt sind. Die Richtung der Schräge, die bei der bekannten Synchronisiereinrichtung etwa 4° relativ zur Axial­ richtung beträgt, ist dabei so gewählt, daß sich die Zähne in einer Richtung von der Schaltmuffe weg geringfügig verjüngen.

Wenn bei der bekannten Synchronisiereinrichtung die Zähne der dritten Verzahnung der Schaltmuffe ebenfalls hinterschnitten sind, jedoch gegenläufig zur Hinterschneidung der ersten Verzahnung des Kupplungskörpers, so liegen im geschalteten Zustand die jeweiligen schräg zur Axialrichtung geneigten Grenzflächen der ersten und der dritten Verzahnung aneinander.

Auf diese Weise entsteht beim Übertragen eines Drehmomentes eine Keilwirkung, weil die Verzahnungen von Kupplungskörper und Schaltmuffe infolge des übertragenen Drehmomentes in Umfangsrichtung aneinandergepreßt werden, mit der Folge, daß einer Bewegung der Schaltmuffe in Löserichtung eine Keilkraft entgegenwirkt.

In der Praxis werden Schaltmuffen der vorstehend erläuterten Art üblicherweise so ausgebildet, daß sich an der vom Kupp­ lungskörper abgewandten Seite der Verzahnung eine radiale Verdickung an die Verzahnung anschließt. Infolgedessen ist es fertigungstechnisch nicht möglich, die Hinterschneidung an den Zähnen der ersten Verzahnung zugleich mit der Herstellung der Schaltmuffe vorzusehen. Insbesondere ist es nicht möglich, diese Hinterschneidung an einem Sinterteil anzubringen, weil eine Schaltmuffe dieser Art mit hinterschnittenen Zähnen nicht entformbar ist.

Aus diesem Grunde werden bekannte Kupplungskörper und Schalt­ muffen durch spanende Verfahren oder durch Erodierverfahren mit den Hinterschneidungen versehen und zwar kann die hinter­ schnittene Verzahnung am Kupplungskörper außer durch spanende Bearbeitung und Erodieren auch durch Feinstanzen und Hinter­ stoßen hergestellt werden, während bei der Schaltmuffe die hinterschnittene Verzahnung durch Hinterstoßen, elektro­ chemisches Hinterlegen und durch Hinterrollen hergestellt werden kann. Dies erfordert jedoch zusätzliche Bearbeitungs­ schritte mit hochwertigem Maschineneinsatz, wobei im Falle der Erodierverfahren noch hinzu kommt, daß in ihrer Entsorgung problematische Abfälle entstehen.

Aus der eingangs genannten US-PS 20 70 140 ist eine Synchroni­ siereinrichtung für ein Schaltgetriebe bekannt, bei der die Innenverzahnung der Schaltmuffe und die zugehörige Außenver­ zahnung der Führungsmuffe bei eingelegtem Gang gegeneinander formschlüssig verrastet sind. Nach einem Ausführungsbeispiel dieser bekannten Synchronisiereinrichtung wird die formschlüs­ sige Verrastung dadurch erreicht, daß die Zähne der Verzahnung der Schaltmuffe in ihrer axialen Mitte verbreitert sind, während die Zähne der Verzahnung der Führungsmuffe sowohl in ihrer axialen Mitte wie auch an ihren axialen Enden verbreitert sind, während sich zwischen diesen verbreiterten Abschnitten schmalere Abschnitte befinden. Betrachtet man die Zahnform in radialer Richtung, so haben die genannten Zähne in Umfangs­ richtung Grenzflächen, die schlangenförmig verlaufen.

Dadurch wird erreicht, daß bei eingelegtem Gang der breitere Abschnitt der Zähne der Schaltmuffe sich an einen der schmaleren Abschnitte der Zähne der Führungsmuffe anlegen kann und dadurch ein gewisser Formschluß entsteht.

Allerdings sind die Übergänge von den schmaleren zu den brei­ teren Abschnitten dabei nur sehr flach geneigt, nämlich etwa um 5 bis 10°, so daß der axiale Formschluß nur eine begrenzte Wirkung haben kann.

Ferner hat die bekannte Synchronisiereinrichtung den Nachteil, daß eine außerordentlich komplizierte Zahnform entsteht, die nur mit entsprechend großem Aufwand hergestellt werden kann.

Aus der US-PS 33 03 915 ist eine weitere Synchronisiereinrich­ tung für Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe bekannt, bei der ebenfalls eine axial formschlüssige Verrastung zwischen den Verzahnungen vorgesehen ist, die bei eingelegtem Gang in Eingriff miteinander kommen. Zu diesem Zweck wird alternativ vorgeschlagen, die Zähne der Schaltmuffe mit den Zähnen des Kupplungskörpers oder alternativ die Zähne der Schaltmuffe mit den Zähnen der Führungsmuffe axial zu verrasten. Hierzu sind die in Umfangs­ richtung liegenden Grenzflächen wiederum mit einer rechteck­ förmigen oder dreieckförmigen Verzahnung versehen, so daß die Zähne, wenn sie mit den gezahnten Flanken aneinanderliegen, sich miteinander formschlüssig verbinden.

Auch diese bekannte Synchronisiereinrichtung hat damit den Nachteil, daß sie wegen des hohen Fertigungsaufwandes wirt­ schaftlich nicht hergestellt werden kann. Außerdem ergibt sich der Nachteil, daß die Verzahnungen an den Flanken der Zähne axial durchgehen, so daß durchaus möglich ist, daß der Formschluß bereits in eine axiale Position der Schaltmuffe eintritt, in der diese den gewünschten Schaltweg noch nicht durchmessen hat.

Schließlich ist aus der AT-PS 1 96 248 noch eine Synchronisier­ einrichtung für Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe bekannt, bei der eine axiale Verrastung zwischen den Zähnen der Schaltmuffe mit den Zähnen der Führungsmuffe vorgesehen ist. Hierzu sind die Zähne der Schaltmuffe seitlich mit Ausnehmungen versehen, die in entsprechende Vorsprünge bzw. Ausnehmungen der Zähne der Führungsmuffe greifen. Bei der bekannten Synchronisierein­ richtung wirken diese Maßnahmen jedoch in einer Richtung und in einer Seite der Zähne und erfassen damit nur einen von vielen möglichen Schaltfällen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß diese hinsichtlich ihrer Verzahnungen einfach hergestellt werden kann, und zwar ohne komplizierte Nachbearbeitung in einem Arbeitsgang, insbesondere durch Sintern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale gelöst:

• - die schmaleren und die breiteren Abschnitte der zweiten und der dritten Verzahnung sind jeweils in Umfangsrich­ tung von geraden, axial verlaufenden Grenzflächen begrenzt;
• - die Zähne der zweiten und der dritten Verzahnung weisen jeweils einen einzigen, mittleren, breiteren Abschnitt auf, an denen sich beidseits jeweils nur ein schmalerer Abschnitt anschließt;
• - die Übergänge zwischen den breiteren und den schmaleren Abschnitten bilden jeweils zur Achse der Welle geneigte Schrägflächen;
• - die Schrägflächen haben sämtlich dieselbe Neigung zur Achse und
• - der Schaltweg des Schaltgetriebes ist gleich der Summe der halben axialen Breiten der breiteren Abschnitte der zweiten Verzahnung und der dritten Verzahnung, zuzüglich der axialen Breite der Schrägflächen.

Dadurch, daß die Schrägflächen an den Zähnen der Schaltmuffe und Führungsmuffe angebracht werden, wobei sich die Zwischen­ räume der jeweiligen Verzahnungen zwischen diesen Schrägflächen jeweils von außen nach innen verjüngen, weil die Schaltmuffe und die Führungsmuffe zu einer Radialebene symmetrische Ma­ schinenelemente sind, entstehen Elemente, die in einfacher Weise mit sämtlichen Schrägflächen ausgebildet und entformt werden können.

Mit der Erfindung ist es somit erstmals möglich, eine Verkeilung der Verzahnungen mit Elementen herbeizuführen, die als Sinter­ teile herstellbar sind. Es liegt auf der Hand, daß dies nicht nur die Produktionskosten wesentlich senkt, sondern auch Herstellungsverfahren entbehrlich macht, die zu problematischen Industrieabfällen führen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung, in axialer Richtung, durch einen Teil eines Schaltgetriebes;

Fig. 2A bis 2C in vergrößertem Maßstab eine Ansicht in Richtung der Pfeile II-II von Fig. 1 zur Erläuterung eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Synchronisier­ einrichtung in drei verschiedenen Betriebsstellungen.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt aus einem Schaltgetriebe weist eine Welle 1 auf, auf der eine Führungsmuffe 2 mittels einer Verzahnung 3 drehfest und axial unverschiebbar befestigt ist. Die Achse der Welle 1 ist mit S bezeichnet.

Zu beiden Seiten neben der Führungsmuffe 2 sind auf der Welle 1 Zahnräder 4, 5 drehbar gelagert. Die Zahnräder 4, 5 weisen an ihrer der Führungsmuffe 2 zugewandten Seite jeweils eine axiale Verlängerung 6 bzw. 7 auf, auf der jeweils ein Kupp­ lungskörper 10 bzw. 11 aufgesetzt ist. Die Kupplungskörper 10, 11 greifen mit einer Innenverzahnung in eine Außenverzahnung an den Verlängerungen 6, 7 an, so daß sie mit den zugeordneten Zahnrädern 4, 5 drehfest verbunden sind.

Die Kupplungskörper sind jeweils mit einer Kegelfläche 12 bzw. 13 versehen, die jeweils einen Gegenkonus für einen Synchronisierring 14 bzw. 15 bildet. Außerdem weisen die Kupplungskörper 10, 11 am Umfang eines an die Kegelflächen 12, 13 angrenzenden Abschnittes jeweils eine Außenverzahnung 16, 17 auf. Die Außenverzahnung 16, 17 hat den gleichen Durch­ messer und die gleiche Teilung wie eine Außenverzahnung 18 am Umfang der Führungsmuffe 2.

In dieser Außenverzahnung 18 greift eine Innenverzahnung 19 einer Schaltmuffe 20 ein, die in ihrer Ruhestellung zentrisch zu einer Mittelebene 29 (Fig. 2A) der Führungsmuffe 2 angeordnet ist. Die Schaltmuffe 20 ist mit einer zentralen Ringnut 22 versehen, in die Rastkugeln 21 eingreifen. Die Rastkugeln 21 sind zusammen mit sie belastenden Schraubendruckfedern 23 in radialen Bohrungen 24 der Führungsmuffe 2 angeordnet.

Die Zahnräder 4, 5 stehen mit weiteren Zahnrädern 25, 26 in Eingriff, die auf einer zur Welle 1 parallelen Vorgelegewelle 27 fest angeordnet sind. Bei laufendem Getriebe werden demnach die auf der Welle 1 frei drehbar gelagerten Zahnräder 4, 5 stets von den auf der Vorgelegewelle 27 angeordneten Zahnrädern 25, 26 mitgenommen.

Ein bestimmter Gang wird nun dadurch in bekannter Weise ein­ gelegt, daß die Schaltmuffe 20 durch axiales Verschieben mit der Außenverzahnung 16 oder 17 des Kupplungskörpers 10 oder 11 eines der benachbarten Zahnräder 4 oder 5 in Eingriff gebracht wird. Hierdurch wird eine drehstarre Verbindung zwischen der Antriebswelle 1 und dem mit der Schaltmuffe 20 drehstarr verbundenen Zahnrad 4 oder 5 hergestellt.

Wie man aus Fig. 2A erkennen kann, weisen die Synchronisierringe 14, 15 eine Außenverzahnung 50 auf, die der Außenverzahnung 17 des Kupplungskörpers 11 und der Innenverzahnung 18 der Schaltmuffe 20 hinsichtlich ihres Umfanges und ihrer Teilung entspricht.

Es sei nun angenommen, daß der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt des Schaltgetriebes den ersten und den zweiten Gang eines Kraftfahrzeug-Getriebes umfaßt. Ist die Schaltmuffe 20 mit dem den ersten Gang zugeordneten, in Fig. 1 rechten Zahnrad 5 gekoppelt, so dreht sich das dem zweiten Gang zugeordneten Zahnrad 4 mit einer größeren Geschwindigkeit als das Zahnrad 5.

Soll nun vom ersten in den zweiten Gang gewechselt, also hochgeschaltet werden, wird die Schaltmuffe 20 aus der Außen­ verzahnung 17 des Kupplungskörpers 11 ausgerückt und in die Neutralstellung gebracht, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Beim Weiterschieben der Schaltmuffe 20 in Fig. 1 nach links in Richtung auf das Zahnrad 4 nimmt die Schaltmuffe 20 den benachbarten Synchronisierring 14 über einen Druckstein 29 mit und bringt dadurch den Synchronisierring 14 mit der Kegel­ fläche 12 am Kupplungskörper 10 in Eingriff. Der Reibungsschluß bewirkt, daß der Synchronisierring 14 in Laufrichtung durch das schneller laufende Zahnrad 4 mit dem Kupplungskörper 10 mitgenommen wird.

Sobald ein Synchronlauf erreicht ist, kann die Schaltmuffe 20 mit ihrer Innenverzahnung 19 axial über die Verzahnung 50 des Synchronisierrings 14 hinweggeschoben und in Eingriff mit der Außenverzahnung 16 des Kupplungskörpers 10 gebracht werden. Der zweite Gang ist nun eingelegt.

Die vorstehend beschriebene Wirkungsweise des Getriebes ist an sich bekannt, weitere Einzelheiten hierzu finden sich in der bereits eingangs genannten DE-PS 34 44 670, auf deren Offenbarung insoweit verwiesen wird.

In den Fig. 2A bis 2C sind in vergrößertem Maßstab die beim Getriebe gemäß Fig. 1 wirkenden Verzahnungen 17, 18, 19, 50 ausschnittsweise als Abwicklung dargestellt. Die folgenden Erläuterungen sind dabei so angelegt, daß von einem Bezugssystem ausgegangen wird, in dem die Führungsmuffe 2 als stillstehend (zum Betrachter) angenommen wird und sich demzufolge alle übrigen Teile relativ zur Führungsmuffe 2 bewegen.

Die Zähne 18a, 18b der Außenverzahnung 18 der Führungsmuffe 2 sind ebenso wie die Zähne 19a der Innenverzahnung 19 der Schaltmuffe 20 in ihrer in Fig. 2A dargestellten Leerlauf­ stellung klappsymmetrisch zu einer Mittelebene 29 von Füh­ rungsmuffe 2 und Schaltmuffe 20 ausgebildet.

Die Zähne 18a weisen in axialer Richtung nach außen jeweils schmale Abschnitte 30 auf, die an den Stirnseiten mit einem stumpfen Ende 31, d. h. einer Radialfläche, abgeschlossen sind. Im mittleren Bereich sind die Zähne 18a als breiter Abschnitt 32 ausgebildet, weil dort die schmalen Abschnitte 30 in Um­ fangsrichtung auf beiden Seiten mit peripheren Fortsätzen 33 verbreitert sind. Die vier Übergänge zu beiden Seiten der peripheren Fortsätze 33 zu den schmalen Abschnitten 30 werden durch erste Schrägflächen 34 gebildet.

Der Neigungswinkel der ersten Schrägflächen 34 zur Achse 8 beträgt zwischen 20° und 70° und vorzugsweise zwischen 40° und 50°.

Die schmalen Abschnitte 30 werden in Umfangsrichtung beidseits von axialen Grenzflächen 35 und die peripheren Fortsätze 33 werden jeweils in Umfangsrichtung beidseits von axialen Grenz­ flächen 36 begrenzt.

In entsprechender Weise sind die Zähne 19a der Innenverzahnung 19 der Schaltmuffe 20 in axialer Richtung beidseits mit schmalen Abschnitten 40 versehen, die jedoch spitz, nämlich mit symme­ trischen zweiten Schrägflächen 41 auslaufen. Ein mittlerer breiter Abschnitt 42 der Zähne 19a wird ebenfalls durch peri­ phere Fortsätze 43 gebildet, die in axialer Richtung seitlich durch dritte Schrägflächen 44 in die schmalen Abschnitte 40 übergehen. Auch bei den Zähnen 19a sind die schmalen Abschnitte 40 sowie die peripheren Fortsätze 43 jeweils mit axial ver­ laufenden Grenzflächen 45 bzw. 46 begrenzt.

Die Zähne 50a, 50b, 50c der Verzahnung 50 des Synchronrings 15 sind auf ihrer der Führungsmuffe 2 zugewandten Seite mit symmetrischen vierten Schrägflächen 51 angespitzt. Ein erster Zwischenraum 52 in Umfangsrichtung zwischen den Zähnen 50a, 50b, 50c ist durch axial verlaufende Grenzflächen 53 der Zähne 50a, 50b, 50c begrenzt.

Die Zähne 60a, 60b, 60c der Außenverzahnung 17 des Kupplungs­ körpers 11 sind ebenfalls an ihrem der Führungsmuffe 2 zuge­ wandten Seite mit symmetrischen fünften Schrägflächen 61 angespitzt. Im übrigen sind auch zweite Zwischenräume 62 in Umfangsrichtung zwischen den Zähnen 60a, 60b, 60c durch axiale Grenzflächen 63 dieser Zähne 60a, 60b, 60c begrenzt.

Die Neigungswinkel sämtlicher Schrägflächen 34, 41, 44, 51, 61 sind, gemessen an ihrer jeweiligen Richtung zur Achse 8 gleich.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Darstellung der Fig. 2A die Ausgangsstellung zeigt, in der sich die Schaltmuffe 20 in der Leerlaufstellung der Fig. 1 befindet.

In diesem Falle dreht sich das Zahnrad 5 in dem genannten Bezugssystem relativ zur Welle 1, was in Fig. 2A durch einen Pfeil 70 und durch eine strichpunktierte Darstellung der Verzahnungen 17 bzw. 50 angedeutet ist. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß sich der Synchronring 15 nicht relativ zur Schaltmuffe 20 bzw. zur Führungsmuffe 2 dreht, weil der Synchronring 15 nur innerhalb eines gewissen Verdrehwinkels relativ zur Schaltmuffe 20 verdrehbar ist. Allerdings ist im ungeschalteten Zustand die Winkellage des Synchronrings 15 zur Schaltmuffe 20 undefiniert, auch wenn in der Praxis der Synchronring 15 durch das sich drehende Zahnrad 5 bzw. den sich mitdrehenden Kupplungskörper 11 in seine in Fig. 2A untere Endstellung der möglichen Verdrehung relativ zur Schaltmuffe 20 mitgenommen wird. Diese Mitnahme liegt daran, daß der Synchronring 15 infolge seines Eigengewichtes lose auf der Kegelfläche 13 des Kupplungskörpers 11 aufliegt, so daß ein geringfügiger Reibschluß zwischen Synchronring 15 und Kupp­ lungskörper 11 vorliegt.

Wenn nun ein Schaltvorgang vom Leerlauf in den ersten Gang vorgenommen werden soll, so muß die Schaltmuffe 20 aus der Leerlaufstellung der Fig. 2A nach rechts verschoben werden. Geschieht dies, so gelangt die in Fig. 2A mit 41 bezeichnete zweite Schrägfläche in Anschlag an die mit 51 bezeichnete vierte Schrägfläche des Zahnes 50a der Verzahnung 50 des Synchronringes 15. Der Synchronring 15 kommt nun in an sich bekannter Weise in Reibschluß mit dem Kupplungskörper 11, weil über die Schrägflächen 41/51 eine axiale Kraft vom Syn­ chronring 15 auf den Kupplungskörper 11 ausgeübt wird. Die Drehzahlen von Schaltmuffe 20/Führungsmuffe 2/Welle 1 und Kupplungskörper 11/Zahnrad 5 werden dadurch aneinander ange­ glichen.

Bei fortschreitender Auslenkung der Schaltmuffe 20 in Fig. 2A nach rechts tritt nun der mit 40 bezeichnete schmale Abschnitt des Zahnes 19a der Innenverzahnung 19 der Schaltmuffe 20 in den mit 52 bezeichneten ersten Zwischenraum zwischen den Zähnen 50a, 50b des Synchronringes 15 ein. Wird angenommen, daß sich der Kupplungskörper 11 immer noch, wenn auch geringfügig, in Richtung des Pfeiles 70 dreht, so gelangt nun die mit 41 bezeichnete zweite Schrägfläche des Zahnes 19a der Schaltmuffe 20 in Anlage an die mit 61 bezeichnete fünfte Schrägfläche des Zahnes 60a des Kupplungskörpers 11. In diesem Augenblick liegt der Zahn 19 a der Schaltmuffe 20 nur noch über die axialen Grenzflächen 45 an den dazu parallelen axialen Grenzflächen 53 der Zähne 50a, 50b des Synchronringes 15 an. Eine weitere Reibwirkung auf den Kupplungskörper 11 wird damit nicht mehr ausgeübt. Die zweite Schrägfläche 41 kann nun an der fünften Schrägfläche 61 entlanggleiten, so daß der schmale Abschnitt 40 in den zweiten Zwischenraum 62 zwischen den Zähnen 60a, 60b des Kupplungskörpers 11 in axialer Richtung eintreten kann.

Dies ist die Situation, die in Fig. 2B dargestellt ist. Aus Fig. 2B erkennt man deutlich, daß der Zahn 19a lediglich in axialer Richtung geführt ist, nämlich über die Grenzflächen 36/46 an den Zähnen 18a, 18b bzw. über die Grenzflächen 45 an den Grenzflächen 53 bzw. 63 der Zähne 50a, 50b bzw. 60a, 60b. In axialer Richtung ist der Zahn 19a indes frei beweglich, wie mit einem Pfeil 71 in Fig. 2B angedeutet. Dies bedeutet, daß der Zahn 19a bei entsprechenden Erschütterungen des Ge­ triebes auch wieder nach links ausgelenkt werden kann, so daß der Formschluß zwischen der Führungsmuffe 2 und dem Kupp­ lungskörper 11 wieder verloren gehen würde.

Wird nun die Schaltmuffe 20 noch weiter nach rechts verschoben, so gelangen die Zähne 19a der Innenverzahnung 19 der Schaltmuffe 20 in die in Fig. 2C dargestellte Stellung. In dieser Stellung überlappen die ersten und dritten Schrägflächen 34, 44 einander, die bei der Zwischenstellung in der Fig. 2B noch einen axialen Abstand aufwiesen. Man erkennt aus der Darstellung der Fig. 2C ferner, daß die axiale Ausdehnung des Kupplungskörpers so gewählt ist, daß der mit 40 bezeichnete schmale Abschnitt des Zahnes 19a der Innenverzahnung 19 der Schaltmuffe 20 in dieser Schaltstellung gerade axial durch die Zähne 60a, 60b hindurch­ reicht.

Da die genannten Schrägflächen 34, 44 infolge axialer Über­ lappung aufeinander entlanggeglitten sind, vollführt der Zahn 19a relativ zu den Zähnen 18a, 18b der Außenverzahnung 18 der Führungsmuffe 2 auch eine Bewegung in Umfangsrichtung, wie mit einem gekrümmten Pfeil 72 in Fig. 2C angedeutet. Die relative Verdrehung von Führungsmuffe 2 und Schaltmuffe 20 beträgt in der Abwicklung der Fig. 2C den Betrag d, dies ist der periphere Überstand der Fortsätze 33 bzw. 43 an den Zähnen der Verzahnungen 18 bzw. 19.

Über die Schrägflächen 34, 44 sind die Verzahnungen 18, 19 gegeneinander in axialer Richtung verkeilt. Durch das zwischen den Verzahnungen übertragene Drehmoment wird nämlich einer axialen Bewegung des Zahnes 19a nach links eine Kraft entgegen­ gesetzt, die der Umfangskraft unter Berücksichtigung des Keilwinkels entspricht. Ein unbeabsichtigtes Lösen des Zahnes 19a, d. h. ein Herausspringen des eingelegten Ganges, wird damit sicher vermieden.

Claims (2)

1. Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit:

   • - einer Welle (1);
   • - einem drehbar auf der Welle (1) sitzenden, axial festen Zahnrad (4, 5), das einen Kupplungskörper (10, 11) mit einer ersten Verzahnung (16, 17) aufweist;
   • - einer drehfest auf der Welle (1) sitzenden, axial festen Führungsmuffe (2), die neben dem Kupplungs­ körper (10, 11) sitzt und eine zweite Verzahnung (18) aufweist, deren Zähne (18a, 18b) zu einer Radialebene (29) symmetrisch angeordnet sind, wobei die zweite Verzahnung (18) axial nebeneinander abwechselnd Abschnitte (30, 32) aufweist, die in Umfangsrichtung schmaler (30) bzw. breiter (32) sind;
   • - einer zum Kupplungskörper (10, 11) sowie zur Führungsmuffe (2) konzentrisch angeordneten, axial beweglichen Schaltmuffe (20), die eine dritte Verzahnung (19) aufweist, deren Zähne (19a) zu einer Radialebene (29) symmetrisch angeordnet sind, wobei die dritte Verzahnung (19) axial nebeneinander abwechselnd Abschnitte (40, 42) aufweist, die in Umfangsrichtung schmaler (40) bzw. breiter (42) sind;
   • - Mitteln zum Herstellen einer drehfesten Verbindung der Führungsmuffe (2) mit dem Zahnrad (4, 5) durch axiales Verschieben der Schaltmuffe (20), in dem über deren dritte Verzahnung (19) eine form­ schlüssige Verbindung zwischen der ersten Verzahnung (16, 17) und der zweiten Verzahnung (18) hergestellt wird, wobei zum Verhindern einer unerwünschten Trennung der formschlüssigen Verbindung bei ein­ gelegtem Gang breitere Abschnitte (32) der zweiten Verzahnung (18) sich mit breiteren Abschnitten (42) der dritten Verzahnung (19) in Umfangsrichtung überlappen und formschlüssig axial aneinanderliegen;
2. gekennzeichnet durch die Merkmale:

   • - die schmaleren (30, 40) und die breiteren (32, 42) Abschnitte der zweiten (18) und der dritten (19) Verzahnung sind jeweils in Umfangsrichtung von geraden, axial verlaufenden Grenzflächen (35, 36, 45, 46) begrenzt;
   • - die Zähne (18a, 18b, 19a) der zweiten (18) und der dritten (19) Verzahnung weisen jeweils einen einzigen, mittleren, breiteren Abschnitt (32, 42) auf, an denen sich beidseits jeweils nur ein schmalerer Abschnitt (30, 40) anschließt;
   • - die Übergänge zwischen den breiteren (32, 42) und den schmaleren (30, 40) Abschnitten bilden jeweils zur Achse (8) der Welle (1) geneigte Schrägflächen (34, 44);
   • - die Schrägflächen (34, 44) haben sämtlich dieselbe Neigung (α) zur Achse (8); und
   • - der Schaltweg des Schaltgetriebes ist gleich der Summe der halben axialen Breiten der breiteren Abschnitte (32, 42) der zweiten Verzahnung (18) und der dritten Verzahnung (19), zuzüglich der axialen Breite der Schrägflächen (34, 44).