CZ11742U1 - Synchronizační zařízení ručně řazené převodovky - Google Patents

Description

Synchronizační zařízení ručně řazené převodovky

Oblast techniky

Technické řešení se týká ručně řazených převodovek, a sice jejich synchronizačních zařízení. Jedná se o synchronizační zařízení, přizpůsobená k řazení jedné dopředně rychlosti, kde pohybem řadicího mechanizmu, resp. synchronizační objímky v ústrojí blokované synchronizace, ve směru opačném, než se řadí dopředná rychlost, se současně dosahuje zabrzdění případné rotace hřídele s ozubeným kolem, se kterým se má do záběru zapojit, nej častěji axiálním zasunutím, vložené kolo zpětného chodu.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známa mnohá řešení pro tzv. synchronizované řazení dopřených rychlostních stupňů v ručně řazených převodovkách. Obvyklé jsou zde především konstrukce se synchronizační objímkou, která se při řadicím pohybu nejprve opírá o kroužek zpravidla kuželové třecí brzdy, kterážto brzda, vyvozením třecí síly mezi volně se otáčejícím ozubeným kolem a s nosným hřídelem popisovaného ústrojí spojeným unášečem synchronizační objímky, vyrovná úhlové rychlosti jejich rotací a následně, díky pominutí či podstatnému poklesu obvodových sil mezi spojovanými elementy, se umožní i dokončení posuvu řadicího ústrojí až do fáze, kdy synchronizační objímka zabere svým vnitřním ozubením přes vnější ozubení na lamele třecí spojky, na drážkovém principu spojené s unášečem synchronizační objímky, až do dalšího vnějšího ozubení, pevně spojeného s dříve na tomto hřídeli volně otočným ozubeným kolem. Tím také dojde ke konečnému zařazení zvoleného dopředného rychlostního stupně.

Co se týče řazení zpětných chodů, pak zde se často nepoužívá žádné synchronizace a zařazení se v takových případech provádí axiálním posuvem vloženého ozubeného kola mezi příslušná kola na hřídelích převodovky. S ohledem na to, že řazení zpětného chodu se neprovádí zdaleka tak často, jako řazení ostatních rychlostních stupňů, a také s ohledem na méně frekventovanou nutnost provést řazení zpětného chodu v časové tísni, lze říci, že konstrukce zpětného chodu bez synchronizace vcelku provozně vyhovuje. V poslední době ovšem rostou nároky jednak na komfort řazení, a to včetně řazení zpětného chodu, jednak na rychlost řazení, cožje mimo jiné i následek zvětšování rychlosti a hustoty provozu, zejména ve městech. Přibývá tak i situací, kdy řazení zpětného chodu se provádí ve skutečné časové tísni a kdy obtíže při řazení zpětného chodu mohou negativně ovlivnit i bezpečnost silničního provozu. To je důvodem, proč se přistupuje i u zpětných chodů ke konstrukčním úpravám podobných typů, jako bylo výše popsáno pro dopředné rychlosti. Již delší dobu se používaly úpravy analogické k synchronizaci dopředných rychlostí, ovšem zpravidla jen u dražších luxusních a některých sportovních vozů. Zjednodušené konstrukce, v současnosti známé, které jednak směřují k určitému kompromisu mezi již dobrou funkcí a ještě přijatelnou cenou, jednak ukazují snahu o úsporu místa v převodovce, jsou založeny na dvou základních principech. V jednom případě je konstrukce tzv. brzdy zpětného chodu založena na vytvoření třecí spojky, která se uvádí do chodu na počátku řadícího pohybu pro zpětný chod, a která brzdí rotující hřídel proti členu spojenému se skříní převodovky, jako např. v patentu US 4225024 či v patentu US 5381878, nebo proti členu, představovanému pomocným párem spolu zabírajících ozubených kol, kde každé kolo je pevně spojeno s jedním z hřídelů v převodovce, jak je patrné z patentu US 5381878. V jiném případě se řeší zabrzdění rotace hřídele, na kterém je příslušné ozubené kolo dopředného převodu uloženo odpojitelně, a to tak, že uvedené ozubené kolo se v průběhu řadicího pohybu zabrzdí vůči svému hřídeli, na kterém se jinak, není-li tento dopředný rychlostní stupeň zařazen, volně otáčí, atak se vlastně zabrzdí i vůči skříni, neboť při řazení zpětného chodu zpravidla rychlost automobilu, a tedy i s koly spojeného výstupního hřídele převodovky, je nulová nebo alespoň velmi malá. Takové řešení je patrné např. z patentových přihlášek GB 2213884 a 2214247, nebo též z patentové přihlášky DE 19955769. Zabrzdění rotace hřídele jeho bržděním vůči na něm již původně

-1 CZ 11742 Ul uloženému ozubenému kolu se zdá výhodnější, než brzdění vůči skříni, nebo než brzdění sice proti druhému hřídeli, ale přes pomocný pár ozubených kol, neboť posledně jmenovaná provedení jsou konstrukčně složitější a prostorově náročnější. Mezi systémy s bržděním hřídele proti na něm uloženému stávajícímu ozubenému kolu se dokonce vyskytují i varianty, kde se nevytváří přídavné brzdící ústrojí, ale využije se stávající kuželová třecí spojka, sloužící původně jen pro synchronizaci rotací hřídele a na něm volně uloženého ozubeného kola, před jejich spojením zubovou spojkou. Takové řešení je zvláště výhodné, neboť zde přídavné zařízení řeší již jen přenos sil během řadicího pohybu pro zpětný chod na pohybem opačného směru aktivovanou třecí spojku. To se děje např. v ústrojí popsaném v patentové přihlášce GB 2213884 tak, že při opačném pohybu synchronizační objímky se úhlovým přenosem pohybu, přes suvné členy se zkosenými čely, přenáší pohyb zpět na třecí spojku v původní synchronizaci. Takové řešení sice využívá původní třecí spojku, ale zpětný přenos pohybu soustavou posuvných členů s úhlovými náběhy zřejmě může být v provozu náchylný k zadírání. Možná právě z uvedeného důvodu se v novější, již výše uvedené přihlášce GB 2214247 přechází k řešení se sice separátní brzdou pro zpětný chod, ale zase se zjednodušením jejího ovládání. Ještě jiné řešení pro obracení směru ovládacího pohybu brzdy zpětného chodu je patrné z patentové přihlášky DE 19955769. Zde se přenáší pohyb ze synchronizační objímky na třecí brzdu přes dělený a po částech naklápění schopný segmentový prstenec, který při řazení dopředného chodu působí na třecí brzdu, resp. spojku, na principu jednozvratné páky, zatímco při opačném pohybu synchronizační objímky se pohyb obrací na principu dvojzvratné páky a výsledkem je zase axiální tlak původního směru, s následkem aktivace téže třecí brzdy, resp. spojky a s efektem pro řazení zpětného chodu výhodného zabrzdění volného kola vůči jeho hřídeli. Posledně jmenované řešení ze zdá být již velmi jednoduché a současně i odolné proti zadírání, ale otázkou zůstává průběh sil a napětí mezi segmentovým prstencem a spolupracujícími členy, neboť při naklápění se bude zřejmě přenos tlakových sil mezi těmito členy dít se stykem nikoli plošným, ale v principu spíše křivkovým až bodovým.

Podstata technického řešení

Nevýhody dosavadních zařízení se v podstatné míře řeší synchronizačním zařízením ručně řazené převodovky, upraveným pro zlepšené řazení zpětného chodu, obsahujícím ústrojí blokované synchronizace jedné zdopředných rychlostí a přídavné ovládací ústrojí třecí spojky, vytvořené v rámci ústrojí blokované synchronizace této dopředně rychlosti a zařazené mezi hřídelem a ozubeným kolem téže dopředně rychlosti, kde podstata spočívá v tom, že přídavné ovládací ústrojí třecí spojky obsahuje tahové pouzdro, napojené na jedné straně od unášeče synchronizační objímky, kde je vytvořeno ústrojí blokované synchronizace, na třecí pouzdro tohoto ústrojí, unášené rotačně volným ozubeným kolem, a současně uložené suvně až do třecího kontaktu se synchronním kroužkem unášeče synchronizační objímky, unášené, spolu s unášečem, hřídelem tohoto ozubeného kola, přičemž na druhé straně od unášeče synchronizační objímky, než kde je vytvořeno ústrojí blokované synchronizace, je o tahové pouzdro opřeno blokovací pouzdro, opatřené na vnějším obvodě ozubením, zasahujícím do dráhy axiálního posuvu objímkových zubů synchronizační objímky, a to také zasahujícím do této dráhy z opačné strany, než kde je uloženo ústrojí blokované synchronizace dopředně rychlosti. Výhodné je, jestliže synchronizační zařízení je upraveno tak, že axiálně přesuvná synchronizační objímka je, v rámci ovládacího ústrojí rychlostních stupňů převodovky, vybaveného řadicím mechanismem s řadicí vidlicí, spojena s řadicí vidlicí nebo s pákou ozubeného kola zpětného chodu, a současně je synchronizační objímka opatřena dovnitř obrácenými objímkovými zuby s čelními zkoseními, přičemž do dráhy axiálního posuvu objímkových zubů zasahují vně obrácené a v axiálním směru zkosené blokovací zuby, vytvořené na blokovacím pouzdru, které prochází axiálními průchody vunášeči synchronizační objímky a současně se opírá o první radiální centrifugální lem tahového pouzdra, které prochází, blíže hřídeli ozubeného kola, také unášečem synchronizační objímky a zabírá na druhé straně tohoto unášeče svým druhým radiálním centrifugálním lemem s radiálním centripetálním lemem s ozuby, vytvořeným na kuželovém třecím pouzdru, kteréžto

-2CZ 11742 Ul třecí pouzdro je uloženo mezi hrdlem ozubeného kola dopředně rychlosti a synchronizační objímkou, přičemž ozuby radiálního lemu třecího pouzdra zabírají s axiálně vybíhajícími ozuby hrdla ozubeného kola dopředně rychlosti a vybíhají pak ještě dále kose, až do prostoru axiální dráhy posuvu druhého radiálního centrifugálního lemu tahového pouzdra.

Tak se dosáhne vytvoření synchronizačního ústrojí, které obsahuje jen minimum přídavných prvků, ve srovnání s původní konstrukcí, ale které je schopno zajistit i zabrzdění volného ozubeného kola na hřídeli převodovky, čímž se současně dosáhne zastavení s ním zabírajícího druhého ozubeného kola, pevně spojeného svým hřídelem s dalším ozubeným kolem, do kterého je třeba zasunout či jinak s ním spojit vložené kolo zpětného chodu, pro zařazení zpětného převodu. Dosahuje se tak jednoduchá, levná, spolehlivě funkční konstrukce, která v zástavbě do převodovky nezabírá téměř žádný přídavný prostor. Co se týče aplikace popsaného synchronizačního ústrojí na hnaném hřídeli, lze říci, že toto uspořádání bude obvyklejší, ale stejně dobře je možno takové synchronizační ústrojí umístit i na hnací hřídel, neboť podstatné na účinku tohoto ústrojí je zabrzdění relativního pohybu obou hřídelů, ke kterému pochopitelně dojde u obou variant, pokud vždy jedno z ozubených kol v uvažovaném páru je na svém hřídeli pevné a druhé na svém hřídeli, z hlediska vzájemné rotace, odpojitelné.

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení podle technického řešení je blíže popsáno a podrobněji vysvětleno pomocí příkladného provedení, zobrazeného na výkresech, kde obr. 1 představuje celou sestavu synchronizačního ústrojí ve svislém podélném řezu, a na obr. 2 pak je patrný, opět ve svislém podélném řezu, detail ústrojí blokované synchronizace jedné z dopředných rychlostí, s úpravou ovládacího ústrojí třecí spojky pro zlepšené řazení zpětného chodu.

Příklad provedení technického řešení

Ve skříni 3 převodovky jsou uloženy hnací hřídel 15 a hnaný hřídel 16, kde na hnacím hřídeli 2 je vytvořeno hnací kolo zpětného chodu, do jehož ozubení je vsunutelné vložené kolo I, zabírající pak dále s hnaným kolem, zde neznázorněným, na hnaném hřídeli 16. Řadicí mechanismus 5, který je částí celého ovládacího ústrojí převodovky, je pak upraven jednak k provedení řadicího kroku jedné z dopředných rychlostí, zde konkrétně k zařazení pátého rychlostního stupně, a to pohybem řadicího mechanismu 5 jedním směrem, jednak k provedení řadicího kroku zpětného chodu, a to pohybem řadicího mechanismu 5 opačným směrem. Na tomto řadicím mechanismu 5 je pak uspořádána řadicí vidlice 51, která zabírá do drážky synchronizační objímky 4 ústrojí blokované synchronizace pro řazení pátého rychlostního stupně. Toto ústrojí blokované synchronizace, jinak samo o sobě v běžném uspořádání, pak dále obsahuje synchronní kroužek 14, unášený, spolu se synchronizační objímkou 4, unášečem 161 celého ústrojí. Na synchronní kroužek H dosedá přes jeho vnitřní kuželový povrch svojí kuželovou třecí částí W třecí pouzdro 9. Třecí pouzdro 9 je suvně zvenku uloženo na hrdle 12 dopředného ozubeného kola 13, a to tak, že ozuby 14 třecího pouzdra 9, vytvořené na jeho užším konci a tvarované jako jeho radiální centripetální lem, procházejí mezi axiálně vybíhajícími ozuby hrdla 12, přičemž tento lem zasahuje po průchodu mezi axiálními ozuby hrdla 12 ještě blíže k ose hnaného hřídele 16. Zde potom je uspořádáno spojovací tahové pouzdro 8, které zabírá svým druhým radiálním centrifugálním lemem 82 za ozuby £4 radiálního lemu třecího pouzdra 9, prochází v axiálním směru otvory v unášeči 161 na druhou stranu tohoto unášeče 161 a zde pak zabírá svým prvním radiálním centrifugálním lemem 81, přes pružný kroužek 17, s vnitřní částí spojovacího blokovacího pouzdra 7. Toto spojovací blokovací pouzdro 7 je uspořádáno tak, že na jeho vnějším lemu jsou uspořádány axiálně zkosené blokovací zuby 71, zasahující do prostoru dráhy vnitřních, též axiálně zkosených, objímkových zubů 6, uspořádaných zevnitř na synchronizační objímce 4.

-3 CZ 11742 Ul

Funkce zařízení je následující. Při řazení dopředného rychlostního stupně zařízení pracuje zcela běžným způsobem. Řadicí mechanismus 5 posunuje synchronizační objímku 4 směrem k ozubům zubové spojky dopředně rychlosti, uspořádaným na ozubeném kole 13, kde se nejprve vnitřní ozubení synchronizační objímky 4, s objímkovými zuby 6, v rámci ústrojí blokované synchronizace šikmo opře o vnější ozubení synchronního kroužku 11, tím vznikne, přes třecí pouzdro 9, tlak na hrdlo 12 dopředného ozubeného kola 13, načež dojde třením mezi posledně jmenovanými členy ke vzájemnému vyrovnání jejich rychlostí, pominutím obvodových sil mezi synchronizační objímkou 4 a synchronním kroužkem 11 se uvolní postup synchronizační objímky 4 dále, k ozubům na boku dopředného ozubeného kola 13, kde přechodem synchronizační objímky 4 přes posledně jmenované ozuby ozubeného kola 13 dopředně rychlosti se dokončí, uskutečněním plně zubového spojení v ústrojí blokované synchronizace, zařazení dopředně rychlosti. Naopak při řazení zpětného chodu, vycházíme-li opět z neutrální polohy synchronizační objímky 4, posunuje řadicí mechanismus 5 synchronizační objímku 4 směrem k vnějším blokovacím zubům 71 spojovacího blokovacího pouzdra 7, kde dojde, následkem přenosu sil postupně přes vnitřní tahové pouzdro 8 až na kuželovou plochu třecího pouzdra 9, opřenou o synchronní kroužek U, ke vzniku obvodových sil mezi vnitřním ozubením s objímkovými zuby 6 synchronizační objímky 4 a vnějším ozubením s blokovacími zuby 21 spojovacího blokovacího pouzdra 7, a kde tyto obvodové síly, za vzájemného dosednutí uvedených zubů na sebe přes šikmé čelní plochy, indukují axiální sílu, bránící dalšímu postupu synchronizační objímky 4. Tento stav trvá, za působení síly směřující k zařazení zpětného chodu, dokud se nevyrovnají otáčky mezí ozubeným kolem 13 dopředně rychlosti a hnaným hřídelem 16 převodovky. Po vyrovnání těchto otáček pomine i obvodová síla mezi hrdlem 12 ozubeného kola 13 dopředně rychlosti, spojeným s třecím pouzdrem 9 a synchronním kroužkem 11, propojeným na unášeč 161, následně pomine i obvodová síla mezi spojovacím blokovacím pouzdrem 7 a synchronizační objímkou 4, čímž pomine i axiální síla, resp. odpor, bránící dalšímu posuvu synchronizační objímky 4. Synchronizační objímka 4 se tak dále volně přesune do polohy, odpovídající zařazení zpětného chodu, a to za současného axiálního zasunutí vloženého ozubeného kola 1 do ozubení hnaného a hnacího kola zpětného chodu na hnaném a hnacím hřídeli. K tomuto axiálnímu zasunutí ozubených kol, pro zařazení zpětného chodu, může dojít bez vzájemného narážení jejich zubů, neboť předtím došlo spolehlivě a v blokovaném režimu k vzájemnému zastavení příslušných ozubených kol na hnaném a hnacím hřídeli. Toto zastavení je při řazení zpětného chodu též možno považovat za absolutní, vzhledem ke skříni převodovky, neboť hnaný hřídel je bez pohybu, následkem spojení s koly vozidla, při řazení zpětného chodu také zpravidla zastavenými.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle tohoto technického řešení je využitelné v manuálně řazených převodovkách osobních i nákladních automobilů nebo u pracovních pojízdných strojů. Případně by zařízení bylo využitelné i pro jiné typy převodovek, pokud by se zde řešil kinematicky podobný problém.

Claims (2)

1. Synchronizační zařízení ručně řazené převodovky, upravené pro řazení zpětného chodu, obsahující ústrojí blokované synchronizace jedné z dopředných rychlostí a přídavné ovládací ústrojí třecí spojky, vytvořené v rámci ústrojí blokované synchronizace této dopředně rychlosti a zařazené mezi hřídelem a ozubeným kolem téže dopředně rychlosti, vyznačené tím, že přídavné ovládací ústrojí třecí spojky obsahuje tahové pouzdro (8), napojené na jedné straně od unášeče (161) synchronizační objímky (4), kde je vytvořeno ústrojí blokované synchronizace, na třecí pouzdro (9) tohoto ústrojí, unášené rotačně volným ozubeným kolem (13) a současně

-4CZ 11742 Ul uložené suvně až do třecího kontaktu se synchronním kroužkem (11) unášeče (161) synchronizační objímky (4), unášené, spolu s unášečem (161), hřídelem (16) tohoto ozubeného kola (13), přičemž na druhé straně od unášeče (161) synchronizační objímky (4), než kde je vytvořeno ústrojí blokované synchronizace, je o tahové pouzdro (8) opřeno blokovací pouzdro (7), opatřené na vnějším obvodě ozubením, zasahujícím do dráhy axiálního posuvu objímkových zubů (6) synchronizační objímky (4), a také zasahujícím do této dráhy z opačné strany, než kde je uloženo ústrojí blokované synchronizace dopředně rychlosti.

2. Synchronizační zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že axiálně přesuvná synchronizační objímka (4) je, v rámci ovládacího ústrojí rychlostních stupňů převodovky vybaveného řadicím mechanismem (5) s řadicí vidlicí (51), spojena s řadicí vidlicí (52) nebo s pákou ozubeného kola (1) zpětného chodu a současně je opatřena dovnitř obrácenými objímkovými zuby (6) s čelními zkoseními, přičemž do dráhy axiálního posuvu objímkových zubů (6) zasahují vně obrácené a v axiálním směru zkosené blokovací zuby (71), vytvořené na blokovacím pouzdru (7), které prochází axiálními průchody vunášeči (161) synchronizační objímky (4) a současně se opírá o první radiální centrifugální lem (81) tahového pouzdra (8), které prochází, blíže hřídeli (16) ozubeného kola (13), také unášečem (161) synchronizační objímky (4) a zabírá na druhé straně tohoto unášeče (161) svým druhým radiálním centrifugálním lemem (82) s radiálním centripetálním lemem s ozuby, vytvořeným na kuželovém třecím pouzdru (9), které je uloženo mezi hrdlem (12) ozubeného kola (13) dopředně rychlosti a synchronizační objímkou (4), přičemž ozuby (14) radiálního lemu třecího pouzdra (9) zabírají s axiálně vybíhajícími ozuby hrdla (12) ozubeného kola (13) dopředně rychlosti a vybíhají pak ještě dále k ose, až do prostoru axiální dráhy posuvu druhého radiálního centrifugálního lemu (82) tahového pouzdra (8).