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Synchronisiereinrichtung für Klauenschaltkupplungen von Kraftfahrzeug-Zahnräderwechs elgetrieben
Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisiereinrichtung für Klauenschaltkupplungen von Kraft- fahrzeug-Zahnräderwechselgetrieben mit an den zu kuppelnden Teilen vorgesehenen Synchronisierreibkegeln und einer die eingeleitete Schaltkraft verstärkenden Einrichtung.
Bei den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen der genannten Art werden durch Einleiten einer
Schaltkraft und einer dadurch bewirkten Verdrehung eines Reibkörpers mit zur Umfangsrichtung geneigten Flächen Wälzkörper radial nach aussen gegen eine Fläche des einen Kupplungsteiles gedrückt und da- mit eine Verstärkung der durch die Schaltmuffe eingeleiteten Schaltkraft hervorgerufen.
Das Neue gegenüber der bekannten Einrichtung besteht bei der Synchronisiereinrichtung gemäss der
Erfindung darin, dass die die über eine Schaltmuffe eingeleitete Schaltkraft (Erregerkraft) verstärkende
Einrichtung aus auf radial gerichteten Drehachsen, die am Schaltmuffenträger angeordnet sind, gelagerten Anpressrollen und diesen zugeordneten, am Synchronring angebrachten Laufflächen zur Verstärkung der Anpresskraft an den Synchronisierreibkegeln gebildet wird, wobei die Laufflächen zur Stirnebene des Synchronringes in Hauptachsrichtung geneigt ausgebildet sind, und dass der Synchronring derart mit dem die Anpressrollen tragenden Schaltmuffenträger verbunden wird, dass er gegenüber dem Schaltmuffenträger relativ und begrenzt in beiden Richtungen verdrehbar ist.
Die erfindungsgemässe Synchronisiereinrichtung zeichnet sich durch äusserst geringe Baumasse, insbesondere der Baulänge aus, und gestattet ein einwandfreies Synchronisieren und Kuppeln, wobei ohne besonderen Kraftaufwand die Kupplung geschaltet, als auch der Synchronisiervorgang unterbrochen werden kann. Da hiebei eine Servokraft in axialer Richtung wirksam wird, u. zw. auf die Synchronisierkegel der Kupplungsteile, kann mit niedrigen Schaltkräften eine verhältnismässig grosse Anpresskraft erzielt werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäss der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen : Fig. 1 einen Teil eines Zahnräderwechselgetriebes mit einer Getriebeschaltkupplung und der erfindungsgemässen Synchronisiereinrichtung in einem in Längsrichtung geführten Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. l, Fig. 3 einen teilweisen Schnitt nach der Linie 111-Ill der Fig. 1, wobei die Kupplungsglieder in der Neutrallage dargestellt sind, Fig. 4 den gleichen Schnitt nach der Linie III-III wie in Fig. 3, wobei die Kupplungsglieder ihre Kupplungsstellung einnehmen, Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie V-V der Fig. l, Fig. 6 eine weitere Einzelheit der Fig. 1 bzw. 5, Fig.
7 in einem Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung mit im Gegensatz zu Fig. 1 doppelt schaltbaren Kupplungsgliedern, Fig. 8 und 9 in einem vergrösserten Ausschnitt nach Fig. 7 die Arbeitsweise der Anpressrollen, wobei in Fig. 8 die Neutralstellung und in Fig. 9 eine Arbeitsstellung der Anpressrollen dargestellt sind, Fig. 10 in einem gegenüber Fig. 7 um 900 versetzten Querschnitt die Sperrzähne in etwas vergrössertem Massstab, Fig. 11 in einer teilweisen Abwicklung die in Fig. 10 dargestellten Sperrzähne, Fig. 12 einen weiteren teilweisen Querschnitt gemäss Fig. 7 und Fig. 13 in perspektivischer Ansicht den die Zugfedern aufnehmenden Teil des Schaltmuffenträgers gemäss Fig. 12.
In Fig. 1 - 6 ist beispielsweise ein Teil eines Zahnräderwechselgetriebes dargestellt, bei welchem ein auf der Getriebeausgangswelle 2 frei drehbares Zahnrad 3 mit dieser gekuppelt werden soll. Zu die-
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ander stehen und somit das Einspuren verhindern ; mittels einer Ringplatte 75 und der Schraube 76 ist der
Ringteil am Zahnrad 7 gehalten, so dass er gegenüber dem Zahnrad 7 eine Relativdrehung ausführen kann.
Um den Ringteil 70 in einer Mittelstellung halten zu können, sind im Steg 74 des Zahnrades 7'Boh- rungen 80 vorhanden, welche unter Vorspannung eingesetzte Druckfedern 82 aufnehmen, die auf Ku- geln 83 zur Wirkung kommen und dieselben in die am Ringteil 70 vorgesehenen Einschnitte 85 drucken.
Die Fig. 7-13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung, u. zw. ist im Gegen- satz zu Fig. 1 eine doppelt schaltbare Kupplung dargestellt. Auf der Getriebeausgangswelle 100 sind hie- bei zwei lose laufende Zahnräder 101 und 102 vorgesehen, die mittels einer Klauenkupplung mit der
Welle 100 wahlweise kuppelbar vorgesehen sind. Der Schaltmuffenträger 103 ist hier zwischen den bei- den Zahnrädern 101 und 102 mittels Keilprofiles 105 undrehbar auf der Welle 100 gehalten. Die mit der
Welle 100 zu kuppelnden Zahnräder 101 und 102 tragen je einen Kupplungsklauenkranz 111 bzw. 112, in welchen die gleichzeitig als Keilprofil für die Führung der Schaltmuffe 110 auf dem Schaltmuffenträ- ger 103 dienenden Gegenklauen 113 wahlweise eingreifen.
Die Zahnräder 101 und 102 tragen je eine ke- gelig ausgebildete Synchronisierreibfläche 114 bzw. 115, die mit der an den Synchronringen 120 bzw.
121 gebildeten Gegenreibfläche 122 bzw. 123 in Reibschluss gebracht werden können. Die Synchronrin- ge 120 bzw. 121 sind in eine ringförmige Ausnehmung 125 bzw. 126 am Schaltmuffenträger 103 einge- setzt, u. zw. in der Weise, dass sich dieselben um einen begrenzten Weg relativ gegenüber dem Schalt- muffenträger 103 verdrehen können.
An der dem Schaltmuffenträger 103 zugewandten bzw. der Synchronisierreibfläche 122 bzw. 123 ab- gewandten Stirnseite der Synchronringe 120 bzw. 121 sind durch Einarbeiten von Vertiefungen zur Stirn- ebene derselben geneigte Laufflächen 128,129 bzw. 130, 131 gebildet, die mit der Lauffläche 133 von im Schaltmuffenträger 103 mittels radial gerichteter Achsen 135 gelagerten Anpressrollen 136 zusam- menarbeiten, wobei die Anpressrollen 136 bei Einleitung einer Schaltung auf die Laufflächen 128,129 bzw. 130,131 aufzulaufen vermögen, was später noch eingehend erläutert ist.
Am Umfang des Schaltmuffenträgers 103 sind gleichmässig auf den Umfang verteilt Ausschnitte 138 eingearbeitet, die zur Aufnahme von Übertragungsgliedern 139 dienen. Diese Glieder 139 haben die Aufgabe, die von der Schaltmuffe 110 eingeleitete Schaltbewegung auf die Synchronringe zu übertragen und ausserdem dieselben in ihrer Neutrallage zu fixieren. Zu diesem Zweck weisen die Übertragungsglieder 139 je zwei sich in entgegengesetzter axialer Richtung erstreckende Arme 140 bzw. 141 auf.
Die Synchronringe 120 bzw. 121 sind mit Hilfe von Federn 143 bzw. 142 in axialer Richtung nachgiebig an den Übertragungsgliedern 139 gehalten, so dass die Synchronringe 120 bzw. 121 mittels der Übertragungsglieder 139 aus ihrer Kupplungsstellung zurück in die Neutrallage geführt werden können und gleichzeitig eine gegenseitige Behinderung der axialen Verstellbarkeit der Synchronringe vermieden wird. Zu diesem Zweck sind, wie aus Fig. 12 und 13 zu erkennen ist, je zwei Zähne des Schaltmuffenträgers 103 und der Schaltmuffe 110 an mehreren Stellen des Umfanges abgearbeitet, so dass zur Anbringung von Zugfedern 142 bzw. 143 dienende Vorsprunge 144 bzw. 145 entstehen.
Die Vorsprunge 144 bzw. 145 sind an entgegengesetzten Seiten des Schaltmuffenträgers 103 gebildet, wobei diesen an den Synchronringen 120 bzw. 121 vorhandene Vorsprünge 146 bzw. 147 gegenüberstehen, an welchen die freien Enden der Zugfedern 142 bzw. 143 befestigt sind. Die Zugfedern stehen dabei unter gewisser \brspannung, so dass die Synchronringe an den Übertragungsgliedern 139 gehalten sind. Ausserdem sind radiale Bohrungen 148 vorgesehen, in welche eine Kugel 149 eingesetzt ist, auf die eine unter Vorspannung stehende Druckfeder 150 zur Wirkung kommt. Die Kugeln 149 liegen in Neutralstellung der Schaltmuffe in Ausschnitten 151 am Schaltmuffe-Innendurchmesser (Fig. 7).
Wie bereits bei Fig. 1 beschrieben, sind auch hier an den Synchronringen 120,121 Sperrzähne 153 bzw. 154 mit keilförmiger Stirnfläche 156 bzw. 157 vorhanden, die mit den abgeschrägten Stirnflächen 158 bzw. 159 der an der Schaltmuffe 110 gebildeten Sperrzähne 160 bzw. 161 zusammenarbeiten.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Synchronisiereinrichtung ist dabei wie folgt : Soll das gemäss Fig. 1 lose laufende Zahnrad 3 mit der Getriebeausgangswelle 2 gekuppelt werden, so wird die in ihrer Neutrallage (Fig. 1) stehende Schaltmuffe 21 nach links verschoben. Diese Schaltbewegung wird mittels der unter der Wirkung von Druckfedern 50 stehenden Kugeln 52 auf die Glieder 42 übertragen, die ihrerseits mittels der in die Nut 45 eingreifenden Zapfen 46 auf den Synchronring 24 einwirken und diesen mit seiner kegeligen Synchronisierreibfläche 26 mit der am Kupplungsteil 7 gebildeten Gegenreibfläche 27 in Reibschluss bringen.
Dadurch wird der gegenüber dem Schaltmuffenträger 12 relativ begrenzt verdrehbare Synchronring 24 vom Kupplungsteil (Zahnrad) 7 um einen den Anpressdruck der Schaltmuffe 21 entsprechenden Betrag verdreht und die im Schaltmuffenträger 12 um radiale Achsen 16 drehbaren Anpressrollen 14 laufen mit ihren Flächen 15 auf die zu diesen tangential verlaufenden Flächen 32 bzw.
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33 (Fig. 3 bzw. 4) auf und verstärken durch die somit erzeugte Keilwirkung die von der Schaltmuffe 21 eingeleitete Anpresskraft an den Synchronkegeln 26 bzw. 27 in axialer Richtung. Durch die relative Ver- drehung des Synchronringes 24 gegenüber dem Schaltmuffenträger 12 wird ausserdem bewirkt, dass sich die Sperrzähne57 bei einer beispielsweise angenommenen Drehrichtung (im Uhrzeigersinn) mit ihrer Fläche 58 an die Gegenflächen 62 an der Schaltmuffe 21 anlegen, wodurch ein Durchschalten der Schaltmuffe vor Erreichen des Gleichlaufes zwischen den zu kuppelnden Teilen verhindert wird.
Ist Gleichlauf erreicht, so ist es mit relativ geringer Kraft möglich, den Synchronring 24 in seine Ausgangsstellung zurückzudrücken, u. zw. mittels der an den Sperrzähnen 57 bzw. 63, 64 gebildeten Schrägflächen 58, 59 bzw. 61,62. Die Schaltmuffe 21 kann nunmehr mit ihren Klauen 66 in die am Zahnrad 7 vorhandenen Gegenklauen 8 eingreifen, so dass damit das lose laufende Zahnrad 3 mit der Getriebeausgangswellegekuppelt ist.
Um ein einwandfreies Einspuren der Kupplungsklauen 66 bzw. 8 zu ermöglichen, was bisher infolge des hohen Leerlaufmomentes, insbesondere beim Schalten des ersten Ganges, sehr grosse Schaltkräfte notwendig machte, kann der die Klauen 8 tragende Ringteil 70 von einer Mittelstellung aus um einen begrenzten Betrag nach beiden Richtungen gegenüber dem Zahnrad 7 gedreht werden, so dass die Klauen 66 der Schaltmuffe 21 aus jeder Stellung heraus in die Klauen 8 des Zahnrades 7 einspuren können. Die Übertragung des Drehmomentes wird durch die sich an die Stirnflächen der Durchbrechungen 73 des Rades 7 anlegenden Segmentteile 72 bewirkt. Durch die federbelasteten Kugeln 83 im Zahnrad 7 und die am Ringteil 70 vorgesehenen Einschnitte 85 wird der Ringteil 70 beim Entkuppeln wieder in seine Mittellage zurückgeführt.
Die Wirkungsweise der in Fig. 7 - 9 dargestellten Synchronisier- und Kupplungseinrichtung ist wie bereits bei Fig. 1 - 6 beschrieben. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 - 6) ist hier eine doppelt sichtbare Kupplungseinrichtung dargestellt, die sich insbesondere durch geringen Raumbedarf auszeichnet. Es sollen dabei die beiden lose laufenden Zahnräder 101 und 102 wahlweise mit der Getriebeausgangswelle 100 gekuppelt werden. Wird aus der gezeichneten Neutralstellung die Schaltmuffe 110 nach rechts oder links verschoben, so gelangen die Synchronisierkegel 114 bzw. 115 der Zahnräder 101 bzw. 102 mit den Gegenkegeln 122 bzw. 123 der Synchronringe 120 bzw. 121 in Reibverbindung und bewirken eine Mitnahme des Synchronringes 120 bzw. 121 in Umfangsrichtung.
Damit laufen die Anpressrollen 136 entsprechend der relativen Drehrichtung der zu kuppelnden Teile zueinander auf die Schräg - flächen 128 oder 129 bzw. 130 oder 131 auf und bewirken somit eine Verstärkung der eingeleiteten Anpresskraft.
'Ist Gleichlauf zwischen den zu kuppelnden Teilen hergestellt, ist es mit Hilfe der an den Sperrzäh- nen 153 und 160,161 bzw. 154. und 160,161 gebildeten Schrägflächen 156,157 bzw. 158,. 159 der Schaltmuffe 110 bzw. der Synchronringe 120 bzw. 121 ermöglicht, letztere wieder in ihre Ausgangsstellung zurtickzudrehen, so dass nunmehr die Kupplungsklauen 113 der Schaltmuffe 110 in die Gegenklauen 111 bzw. 112 der Zahnräder 101 bzw. 102 zu schalten und diese mit der Welle 100 zu kuppeln sind.
PATENTANSPRÜCHE :
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