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Synchronisiervorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisiervorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, bei der auf einer von zwei gleichachsigen Wellen eine Muffe gelagert ist und mit Umfangszähnen in die Innenverzahnung eines die Muffe umschliessenden beweglichen Klauenkupplungsringes eingreift, der zwecks Herstellung einer kraftschlüssigen Antriebsverbindung axial in Eingriff mit einem von der zweiten Welle getragenen Klauenkupplungsglied verschiebbar ist. Hiebei steht ein Synchronisierglied mit Schlupf in der Umfangsrichtung mit der Muffe in Antriebsverbindung und kann zwecks Synchronisierung der Wellen mit einem von der zweiten Welle getragenen Reibungskupplungsglied in Reibungseingriff gebracht werden.
Ein federndes Glied legt sich hiebei nachgiebig von innen gegen den Klauenkupplungsring an, so dass es von diesem Ring einen Axialschub nachgiebig übernimmt und auf das Synchronisierglied überträgt.
Die Erfindung besteht darin, dass die Antriebsverbindung zwischen Synchronisierglied und Muffe eine gegenseitige Axialverschiebung zwischen diesen Teilen zulässt und dass zwischen der Muffe und dem beweglichen Klauenkupplungsring ein Federspreizring angeordnet ist.
Die Axialverschiebbarkeit zwischen dem Synchronisierglied und der Nabe ermöglicht es dem Synchronisierglied, beim Ausrücken des beweglichen Klauenkupplungsringes zunächst auf dem Reibungskegel zu verbleiben und sich erst allmählich davon zu lösen, wodurch das Umschalten des beweglichen Klauenkupplungsringes von dem einen zum andern Gang erleichtert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich das Synchronisierglied infolge seiner vielseitigen Bewegungsmöglichkeit genauer dem zugehörigen Reibungskegel anpassen kann und somit genauer zentral läuft und dadurch die Wirkung des synchronisierenden Reibungseingriffes erhöht.
Durch die Verwendung eines federnden Spreizringes zur Übertragung der Schubkraft von dem beweglichen Klauenkupplungsring auf das Synchronisierglied wird ausserdem der Druckeingriff mit der Bohrung des beweglichen Klauenkupplungsringes gleichmässig verteilt, wobei der Spreizring mit allen Innenzähnen dieses Klauenkupplungsringes jederzeit in druckübertragendem Eingriff steht.
Weitere Einzelueiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in der verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind. Fig. l ist ein axialer Schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemässen Getriebes ; Fig. 2 ist teils eine Aufrissansicht und teils ein Querschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Mechanismus, wie durch die Linie 2-2 der Fig. 1 angedeutet; Fig. 3 ist ein waagrechter Schnitt in der durch die Linie 3-3 der Fig. 1 angedeuteten Richtung ; Fig. 4 ist ein der Fig. 1 ähnlicher axialer Schnitt und veranschau-
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chronisierkupplungsbelage der Fig. 4.
Zur Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Getriebe- oder Übertragungseinrichtung der allgemeinen Art gewählt, bei der eine zwangsläufige Antriebsverbindung zwischen Drehmomentübertragungsgliedern, die aus einer Treibwelle 6 und einer getriebenen Welle 7 bestehen, entweder in einem direkten Übersetzungsverhältnis von 1 :
1 oder in einem verringerten Übersetzungsverhältnis dadurch her-
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gestellt werden kann, dass ein beweglicher Klauenkupplungsring 8 axial so verschoben wird, dass seine Kupplungszähne 9 sich in zwangsläufigem Kupplungseingriff mit an der Treibwelle 6 ausgebildeten Kupplungszähnen 10 oder mit Kupplungszähnen 11 bewegen, die an dem Drehmomentübertragungsglied in Form eines Zahnrades 12 ausgebildet sind, welches auf der Welle 7 gelagert ist und in einem gleichbleibenden Untersetzungsverhältnis zu der Treibwelle 6 unter Vermittlung eines Gegenzahnradgetriebes steht, welches (nicht dargestellte) Zahnräder enthält, die mit einem Zahnrad 12 bzw. einem an der Welle 6 ausgebildeten Zahnrad 13 kämmen.
Der bewegliche Klauenkupplungsring 8 umschliesst eine Muffe 14 und ist auf deren Umfang durch die mit Keilnuten 33 der Muffe 14 in Eingriff stehenden Zähne 9 aufgekeilt. Die Muffe 14 sitzt ihrerseits mittels Keilnuten 15 auf der Welle 7. Der bewegliche Klauenkupplungsring 8 ist somit treibend mit der Welle 7 verbunden, während er sich axial frei verschieben kann, und die Muffe 14 kann sich ebenfalls axial frei verschieben. Bei Verschiebung im Kupplungseingriff mit den Kupplungszähnen 10 empfängt der bewegliche Klauenkupplungsring 8 von diesen eine Drehbewegung und überträgt sie in direktem Verhältnis 1 : 1 über die Muffe 14 auf die getriebene Welle 7.
Bei Verschiebung im Kupplungseingriff mit den Kupplungszähnen 11 des Zahnrades 12 empfängt der bewegliche Klauenkupplungsring 8 eine Drehbewegung von der Welle 6 über das die Zahnräder 12 und 13 und das Gegenzahnradgetriebe enthaltende Untersetzungsgetriebe, so dass er auf die Welle 7 eine Drehung mit verringerter Geschwindigkeit überträgt.
Der bewegliche Klauenkupplungsring 8 ist mit einer Umfangsnut 28 versehen, die eine Verschiebeoder Schaltgabel 29 eines gebräuchlichen Schaltmechanismus aufnehmen kann.
Die Muffe 14 enthält einen Nabenteil 16 und einen radial verlaufenden Flansch 17 von Scheibenform. Es ist ein Paar ringförmiger Synchronisierglieder 18 vorgesehen, deren jedes einen Tragringteil 19 enthält, der einen entsprechend vorstehenden Endteil der Nabe 16 umschliesst und in axialer Richtung gegen eine Seitenfläche des Flansches 17 der Muffe 14 anstösst. Von dem Umfang der Tragringteile 19 erstrecken sich die Kranzteile 20 axial von der Muffe 14 fort. Die Kranzteile 20 sind innen mit Reib- kupplungsflächen 21 versehen, die von gebräuchlicher kegeliger Form sein können und mit entsprechenden Flächen 22 an Reibkupplungen 23 zusammenwirken können, die von der Treibwelle 6 bzw. dem Zahnrad 12 getragen werden oder aus einem Stück mit diesen gebildet sind.
Die Flächen 21 des Synchronisiergliedes können entweder aus einem Stück mit diesem bestehen oder, wie es vorzuziehen ist, durch ringförmige Reibbelageinsätze 24 aus einem ausgewählten Werkstoff, wie z. B. Bronze, gebildet sein.
In den Kupplungsflächen 21 oder 22, vorzugsweise den Flächen 21, ist eine Reihe paralleler oder im wesentlichen paralleler Nuten 25 zu dem Zweck vorgesehen, Ölschichten, die sich sonst zwischen den Kupplungsflächen zu bilden und deren richtiges Zusammenwirken zu stören suchen, zu zerteilen oder zu zerstreuen. Die Nuten 25 teilen die Kupplungsflächen in eine Anzahl von Abschnitten, deren jeder eine durch die Verbindungsstellen zwischen den Flächenabschnitten und den SeitenwSnden der Nuten 25 gebildete Wischkante aufweist, wodurch bei Drehung der Fläche 21 in bezug auf die Fläche 22 diese Wischkanten bestrebt sind, das Öl in die Nuten zu wischen und eine schnellere metallische Berührung herzustellen, als es bei ebenen, ungezackten Flächen möglich wäre.
Obwohl es vorgezogen wird, die in Fig. 1 dargestellte Form zu verwenden, können die Nuten zum Zerteilen der Ölschicht auch eine andere Form erhalten ; beispielsweise können die Nuten in schraubenförmiger oder gewindeartiger Ausbildung entsprechend der bekannten Massnahme angeordnet sein, die Oberfläche des einen von zwei kegeligen Reibkupplungsilächen mit schraubenförmigen Nuten oder Gewinde zu versehen, um einen nicht rutschenden Kupplungseingriff zu erzielen, wenn Ölschichten vor- handen sind. Eine solche Schraubennutkonstruktion ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, in denen die Schraubennuten an der Innenseite des Belages 24 mit 25a bezeichnet sind.
Zwecks schnellster Kupplüngswirkung sind die Nuten verhältnismässig fein und in dichtem Abstand angeordnet und können die Form einer NonnalgewindekonscuMon haben, wie sie gewöhnlich verwendet wird, wenn man Rohre, Bolzen usw. mit Gewinde versieht, wobei der Abstand zwischen benachbarten Gewindegängen oder Nuten beispielsweise 0, 635 mm beträgt. Solche Normalgewinde sind, wie bekannt, im wesentlichen von V-för-
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h.anderstossen, sondern durch Abschnitte der Oberfläche der Reibflächen 21 getrennt sind.
Wenn der bewegliche Klauenkupplungsring 8 axial bewegt wird, vermag er im Anfangsstadium der axialen Bewegung eine axiale Verschiebebewegung auf die Muffe 14 zu übertragen, die dann ihrerseits ein Synchronisierglied 18 in Eingriff mit einer entsprechenden Reibkupplung 23 bewegt.
Axialer Druck oder Schub wird von dem beweglichen Klauenkupplungsring 8 auf die Muffe 14 durch einen kreisförmigen, vorzugsweise gespaltenen Ring 30 aus federndem Werkstoff übertragen, der in einer
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in dem Umfang des Flansches 17 der Muffe 14 gebildeten Ringnut 31 ruht und unter Zusammendrückung in nachgiebigen Reibungseingriff mit den Innenflächen der Zähne 9 des Klauenkupplungsringes 8 gedrängt wird. Eine ringförmig angeordnete Reihe von Kerben 32 kann in den Zähnen 9 vorgesehen sein, um den Ring 30 aufzunehmen, wenn der verschiebbare Klauenkupplungsring sich in einer mittleren oder neutralen Stellung, wie in Fig. 1 gezeigt, befindet.
Es sei bemerkt, dass die Nut 31 die Keilnuten 33 in räumlich getrennte, ringförmige Reihen von Keilnutabschnitten unterteilt, zwischen denen der Ring 30 so erfasst wird, dass er zwangsläufig eine axiale Bewegung auf die Muffe 14 überträgt, wenn er hiezu durch den nachgiebigen Eingriff mit dem Klauenkupp- lungsring 8 gezwungen wird.
Zur Verbindung der Tragringteile 19 der Synchronisierglieder 18 mit der Muffe 14 weisen die Tragringteile 19 Vorsprünge 26 auf, die von dem inneren Umfang der Tragringe 19 radial nach innen ragen und in axialen, in den vorstehenden Teilen der Nabe 16 ausgebildeten Kerben 27 aufgenommen werden.
Die Kerben 27 sind breiter als die Vorsprünge 26, so dass sie eine begrenzte gegenseitige Schwingbewegung zwischen den Synchronisiergliedern 18 und der Muffe 14 und damit einen gewissen Schlupf zulassen.
Radial nach aussen von den äusseren Enden des Kranzteiles 20 der Synchronisierglieder 18 ragt eine Reihe von Blockier- oder Sperrzähnen 34, zwischen denen sich die Zähne 9 des beweglichen Klauenkupplungsringes 8 hindurch bewegen müssen, um die Kupplungszähne 10 oder 11 zu erreichen, mit denen zwangsläufiger Antriebseingriff hergestellt werden soll.
Die den Zähnen 9 zugekehrten Enden der Sperrzähne 34 können, wie bei 35, ebenso wie die Enden der Zähne 9 bei 36 abgeschrägt sein, so dass eine Bewegung des beweglichen Klauenkupplungsringes 8 in Richtung der relativ feststehenden Kupplungszähne 11 oder 10 die in Ausrichtung befindlichen abgeschrägten Flächen 35 und 36 der Sperrzähne bzw. der Kupplungszähne veranlassen kann, zu solchen Zeiten, in denen die Zähne 34 sich nicht in direkter endseitiger Ausrichtung mit den Keilnuten 33 der Muffe 14 befinden, sich über Flächen zu berühren, die in bezug auf die Drehachse der Teile geneigt sind.
Dieser Vorgang tritt stets dann ein, wenn eines der beiden miteinander zu verbindenden Glieder, beispielsweise die Muffe 14 und das Zahnrad 12, sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die von der des andern dieser Glieder abweicht, so dass das Synchronisierglied 18 infolge des anfänglichen Eingriffes der Kupplungsflächen 21 und 22 veranlasst wird, sich an die eine der beiden Grenzen des Kupplungsschlupfes mit der Muffe 14 zu bewegen.
Sobald die drehenden Teile jedoch Gleichlauf erreichen, findet eine augenblickliche Umkehrung der relativen Drehung des einen Gliedes in bezug auf das andere statt, sr, dass das Synchronisierglied veranlasst wird, sich nach der andern Grenze des Kupplungsschlupfes hin zu bewegen ; bei dieser Bewegung wird es eine Stellung erreichen, in der die Sperrzähne 34 für einen Augenblick sich in Ausrichtung mit den Zähnen 33 befinden, so dass die Zähne 9 des beweglichen Klauenkupplungsringes 8 sich in die Zwischenräume zwischen den Sperrzähnen 34 und dann weiter in Kupplungseingriff mit den Zähnen 10 oder gegebenenfalls den Zähnen 11 bewegen können. Diese Bewegung wird durch die abgeschrägten Flächen 35 und 36 in bekannter Weise unterstützt.
Bei Ausführung dieser Bewegung bewegt sich der bewegliche Klauenkupplungsring 8 relativ zu der Muffe 14, welche an einer weiteren axialen Bewegung durch den Eingriff der Synchronisierkupplungsflächen 21 und 22 gehindert worden ist. Bei der relativen Bewegung in bezug auf die Muffe 14 drückt der bewegliche Klauenkupplungsring 8 den Druckring 30 etwas zusammen und veranlasst ihn, aus den Kerben 32 herauszugleiten und mit den geradlinigen Teilen der Innenflächen der Zähne 9 in Eingriff zu kommen. Die geradlinigen Teile 9 fahren fort, einen Reibungswiderstand oder eine Reibungshemmkraft auf den Ring 30 auszuüben, um so den richtigen Druck gegen das Synchronisierglied aufrechtzuerhalten.
Obwohl der Druckring 30 sich in axialer Richtung in bezug auf den beweglichen Klauenkupplungsring 8 verschieben kann, bleibt er doch jederzeit in Eingriff mit dem Inneren der Nut 31, so dass er jederzeit den Reibwiderstandseingriff oder Reibungshemmeingriff mit den Innenflächen der Zähne 9 aufrechterhält, welcher nicht nur dazu dient, einen leichten Druck gegen das Synchronisierglied während einer Verschiebung nach dem zwangsläufigen Antriebseingriff hin aufrechtzuerhalten, sondern auch dazu dient, das Synchronisierglied während einer Rückverschiebung nach der neutralen Stellung hin zurückzuführen, um so die Flächen 21, 22 zwangsläufig ausser Eingriff zu bringen, falls sie in Eingriff geblieben sind, nachdem der zwangsläufige Antrieb hergestellt worden ist.
Gewünschtenfalls können die Kerben 32 fortgelassen werden und der Druck oder Schub des beweglichen Klauenkupplungsringes 8 lediglich durch die Reibungshemmkraft oder den Reibungswiderstand der Innenflächen der Zähne 9 gegen den Umfang des Ringes 30 auf die Muffe 14 übertragen werden ; eine derartige Ausführung ist in Fig. 4 dargestellt.