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Schaltkupplung mit Sperrsynchronisierung für Zahnradwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltkupplung mit Sperrsynchronisierung für Zahnradwechsel- getriebe von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer auf einem Muffeninnenteil drehfest, aber unter Überwindung einer Federkraft axial verschiebbar gelagerten Schubklauenmuffe, einem dieser gegenüber begrenzt verdrehbaren, mit einem Reibring verbundenen Sperrzahnkranz und einem mit dem Reibring zusammenwirkenden, Klauen tragenden Gegenkupplungsteil.
Beim Verschieben der Schubklauenmuffe wird zunächst der Reibring gegen die Gegenreibfläche am Gegenkupplungsteil gedrückt, ein Weiterschieben der Schubklauenmuffe bis zum Eingriff in die Klauen des Gegenkupplungsteiles wird aber zunächst durch den Sperrzahnkranz verhindert. Erst wenn Gleichlauf hergestellt ist und auf den Sperrzahnkranz kein Drehmoment wirkt, kann sich der Sperrzahnkranz mit Hilfe von Schrägflächen an seinen Sperrzähnen bzw. an denKlauen der Schubklauenmuffe dieser gegen- über so weit verdrehen, dass die Sperrzähne den Klauen den Wegzum Einrasten in die Gegenklauen freigeben.
Bei den bisherigen Konstruktionen dieser Art ist der Reibring mit dem Sperrzahnkranz starr verbunden oder überhaupt einstückig ausgeführt. Es muss also von der in die Schubklauenmuffe eingreifenden Schaltgabel die volle Kraft zum Andrücken des Reibringes an die Gegenreibfläche aufgebracht werden.
Nun ist aber die Übertragungsfänigkeit einer Schaltgabel für Schaltkräfte wegen Fressgefahr bzw. starker Abnutzung an den Gleitflächen beschränkt. Für Schaltkupplungen mit Sperrsynchronisierung, bei denen hohe Synchronisiermomente auftreten und demnach auch grosse Schaltkräfte von der Schaltgabel her aufzubringen sind, ist die bisherige Ausführung daher nicht geeignet.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkupplung mit Sperrsynchronisierung der beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Schaltkräfte an der Schaltgabel wesentlich vermindert sind.
Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass zwischen Sperrzahnkranz und Reibring ein Hebelsystem, bestehend aus mehreren über den Umfang verteilten Einzelhebeln, vorgesehen ist, und sich die Hebel mit dem Ende des längeren Hebelarmes am Sperrzahnkranz, mit dem Ende des kürzeren Hebelarmes, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Axiallagers, am Muffeninnenteil ab- stufen und zur Bildung ihres Schwenklagers mittel-oder unmittelbar am Reibring anliegen. Durch dieses Hebelsystem werden die Axialkräfte zum Andrücken der Reib- und Gegenreibflächen aneinander im Verhältnis der Hebelübersetzung an der Schaltgabel verringert.
Eine derartige Schaltkupplung kann beispielsweise für ein einem Hauptgetriebe nachgeordnetes Gruppengetriebe verwendet werden, bei dem wänrend der Synchronisierung die verhältnismässig grossen Massen der Wellen und Zahnräder des Hauptgetriebes und die Kupplungsscheibe der Fahrkupplung beschleunigt oder verzögert werden müssen und daher hohe Synchronisiermomente auftreten.
Es könnte jeder Einzelhebel für sich gelagert bzw. geführt sein. Einfacher ist es jedoch, wenn die Einzelhebel durch verwindungsweiche Stege zu einem Ring verbunden sind. Die Einzelhebel könnten
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auch unmittelbar zur drehfesten Verbindung des Reibringes mit dem Sperrkranz herangezogen werden. Günstiger ist es aber, wenn der Reibring mit dem Sperrzahnkranz zusätzlich, beispielsweise mittels in achsparallele Schlitze eingreifender Zähne, drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist.
Die hohen Synchronisierdrehmomente erfordern zur Vermeidung zu starker Flächenpressung grosse Reibflächen. Bei der üblichen Ausbildung mit je einer konischen Reib-und Gegenreibfläche würde sich nun aber eine verhältnismässig grosse Baulänge in axialer Richtung ergeben.
Um nun einerseits eine ausreichende Reib- und Gegenreibfläche zu erreichen und anderseits an axialer Baulänge einzusparen, weist in weiterer Ausbildung der Erfindung der Reibring in an sich bekannter Weise wenigstens eine Ringrippe mit Keilquerschnitt auf, die in eine entsprechend keilförmige Ringnut des Gegenkupplungsteiles eingreift, oder der Gegenkupplungsteil ist mit einer solchen Ringrippe und der Reibring mit einer Ringnut versehen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 eine Schaltkupplung mit Sperrsynchronisierung im Axialschnitt, Fig. 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen anders geführten Teilquerschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 die Klauen der Schubklauenmuffe von innen gesehen, in Abwicklung. und Fig. 5 ein Detail im Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 1.
Auf der Welle -- 1-- sitzt drehfest und axial unverschieblich ein Muffeninnenteil -- 2 --, der an seinem Umfang mit Klauen bzw. Zähnen -- 3 -- versehen ist. Auf dem Muffeninnenteil -- 2 -- ist eine Schubklauenmuffe-4-, deren Innenklauen-5-den Klauen-3-des Muffeninnenteiles ent-
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sind. Die Führungsstücke -- 10 -- sind in entsprechenden Ausnehmungen -- 11 -- des Muffeninnenteiles -- 2 -- eingesetzt. Das mit der Welle -- 1-- zu kuppelnde Zahnrad -- 12 -- ist mit dem Gegenkupplungsteil-- 13 -- starr verbunden und könnte mit diesem auch aus einem Stück bestehen. Der Gegenkupplungsteil-- 13 -- weist den Klauen-- 5 -- der Schubklauenmuffe -- 4 -- entsprechende Aussen- klauen -- 14 -- auf.
Mit-- 15 -- ist ein Sperrzahnkranz bezeichnet, der an seinem Umfang einige, beispielsweise sechs Sperrzähne-15a-trägt, die in die Bahn der Klauen-5-der Schubklaubenmuffe vorragen. Der Sperrzahnkranz -- 15 -- hat die Aufgabe, das Einschieben der Klauen -- 5 -- in die Gegenklauen - 14- so lange zu verhindern, bis Gleichlauf hergestellt ist, was nachstehend noch näher beschrieben werden soll.
Zur Synchronisation ist ein aus zwei Teilringen -- 16, 17 -- bestehender Reibring vorgesehen. Jeder Teilring-16, 17-weist eine Ringrippe -- 18 -- mit Keilquerschnitt auf, die in eine entsprechend. keilförmige Ringnut -- 19 -- des Gegenkupplungsteiles -- 13 -- eingreift. Die beiden Teilringe - 16, 17 -- sind durch eine Verahnung -- 20 -- miteinander drehfest, aber gegeneinander axial verschiebbar verbunden. Der äussere Reibring - - 16 -- greift mit einer oder mehreren Umfangszähnen - 21 -- in achsparallele Schlitze -- 22 -- des Sperrzahnkranzes -- 15 -- ein, so dass also der aus den beiden Teilringen -- 16, 17 -- bestehende Reibring mit dem Sperrzahnkranz -- 15 -- ebenfalls in einer drehfesten, aber axial verschiebbaren Verbindung steht.
Der innere Teilring -- 17 -- weist radial einwärts vorspringende, halbkreisförmige Nasen -- 23 -- auf, die in entsprechend geformte Ausnehmungen - 24-des Muffeninnenteiles-2-mit Spiel eingreifen (s. insbesondere Fig. 5), so dass sich der zweiteilige Reibring-16, 17-mit dem Sperrzahnkranz -- 15 -- dem Muffeninnenteil-- 2 -- und der Schubklauenmuffe -- 4 -- gegenüber begrenzt verdrehen kann. Die Teilringe-16, 17- werden durch Federn-25, 26-ausser Eingriff mit dem Gegenkupplungsteil -- 13 -- gehalten.
Die beiden Teilringe-16, 17- des Reibringes sind mit dem Sperrzahnkranz -- 15 -- nicht starr verbunden, es ist vielmehr zwischen diesen Teilen ein Hebelsystem vorgesehen. Dieses Hebelsystem besteht aus mehreren über den Umfang verteilten Einzelhebeln 27 die durch verwindungsweiche Stege -- 28 -- zu einem Ring verbunden sind. Die Einzelhebel -- 27 -- stützen sich einerseits über ein Axiallager -- 27a -- am Muffeninnenteil -- 2 --, anderseits am Sperrzahnkranz -- 15 -- ab. Zur weiteren Kraftübertragung von den Einzelhebeln -- 27 -- auf die beiden Teilringe-16, 17-dienen waagebalkenartige Hebel-23-, die sich mit je einem Ende an den beiden Teilringen abstützen und jeweils das Schwenklager für die Einzelhebel-- 27 -- bilden.
Auch die waagebalkenartigen Zwischen- hebel- 29- sind durch verwindungsweiche Stege -- 30 -- zu einem geschlossenen Ring verbunden.
Wird die Schubklauenmuffe -- 4 -- gegen den Gegenkupplungsteil -- 13 -- verschoben, so wird
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zunächst mit Hilfe der Kugeln -- 8 -- und der Führungsstücke -- 10 -- der Sperrzahnkranz -- 15 -mitgenommen, wobei über die Einzelhebel-- 27 -- und die Zwischenhebel-- 29 -- die beiden Teilringe -- 16, 17 -- des Reibringes mit ihren Ringrippen -- 18 -- in die Ringnuten -- 19 -- des mit anderer Drehzahl umlaufenden Gegenkuppelteiles -- 13 -- eingedrückt werden.
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ringen, den Hebeln und dem Sperrzahnkranz bestehende System bis zum Anschlag der Nase -- 23 -- an der Seitenwand der Aussparung -- 24 -- verdreht, so dass die Sperrzähne -- 15a -- aus der in Fig. 4 dargestellten Mittellage gegen die eine oder andere der benachbarten Klauen -- 5 -- bewegt werden.
Die
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5a-- anFlächen-5a, 15b-so gewählt, dass sich die aus dem Drehmoment während des Synchronisierens ergebenden Umfangskräfte mit den auf die Schubklauenmuffe wirkenden Axialkräften das Gleichgewicht halten. Sobald also die Schrägflächen 15b-aneinander anliegen, ist die volle Schaltkraft erreicht und wird üoer die Schrägflächen und die Sperrzähne -- 15a -- auf den Sperrzahnkranz -- 15-- und über das Hebelsystem -- 27, 29 -- verstärkt auf die Ringrippen -- 18 -- der Teilringe -- 16, 17 -- übertragen. Das Reibungsmoment stellt nun Gleichlauf her. Ist Gleichlauf erreicht, hört das Synchroni-
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Gleichzeitig ziehen die Federn -- 25, 26 -- die Teilringe -- 16, 17 -- und über die Hebel-- 27, 29 -auch den Sperrzahnkranz -- 15 -- und damit schliesslich die Führungsstücke -- 8 -- in die Ausgangsstellung zurück.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltkupplung mit Sperrsynchronisierung für Zahnradwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer auf einem Muffeninnenteil drehfest, aber unter Überwindung einer Federkraft axial verschiebbar gelagerten Schubklauenmuffe, einem dieser gegenüber begrenzt verdrehbaren, mit einem Reibring verbundenen Sperrzahnkranz und einem mit dem Reibring zusammenwirkenden, Klauen tragenden Gegenkupplungsteil, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sperrzahnkranz (15) und Reibring (16,17) ein Hebelsystem, bestehend aus mehreren über den Umfang verteilten Einzelhebeln (27), vorgesehen ist, und sich die Hebel mit dem Ende des längeren Hebelarmes am Sperrzahnkranz (15), mit dem Ende des kürzeren Hebelarmes, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Axiallagers (27a), am Muffeninnenteil (2)
abstützen und zur Bildung ihres Schwenklagers mittel-oder unmittelbar am Reibring (16,17) anliegen.
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