DE1133188B

DE1133188B - Synchronization device, especially for gear shift clutches

Info

Publication number: DE1133188B
Application number: DEZ5172A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dieter Hupertz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1955-10-11
Filing date: 1955-10-11
Publication date: 1962-07-12

Description

Synchronisiereinrichtung, insbesondere für Getriebeschaltkupplungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach Patent 1062 992 zur Verstärkung des Anpreßdruckes der Reibflächen einer Reibungskupplung mit Reibbacken in Form von Ringsegmenten. Die Reibbacken werden durch in doppelkeilförmigen Ausnehmungen der Segmente liegende, an einem umlaufenden Stützring abgestützte Klemmrollen an eine als Kupplungsgegenfläche dienende Reibtrommel angepreßt.Synchronizing device, in particular for gear shift clutches The invention relates to a device according to patent 1,062,992 for reinforcement the contact pressure of the friction surfaces of a friction clutch with friction shoes in the form of ring segments. The friction jaws are made in double-wedge-shaped recesses of the segments on the clamping rollers supported on a circumferential support ring a friction drum serving as a coupling mating surface is pressed on.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Klauen- oder Zahnkupplung die Synchronisierleistung zu erhöhen, ohne den Kraftaufwand zum Einrücken der Kupplung und die Abmessungen der Kupplung zu vergrößern. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Reibungskupplung mit einer Einrichtung nach Patent 1062 992 als Synchronisier-und Sperrvorrichtung einer Klauen- oder Zahnkupplung dient.The object of the invention consists in a claw or tooth coupling Increase the synchronization performance without the effort required to engage the clutch and to enlarge the dimensions of the coupling. In accordance with the invention, this is achieved achieved that a friction clutch with a device according to patent 1062 992 as Synchronizing and locking device of a dog clutch or tooth clutch is used.

Bei Zahnräderwechselgetrieben ist es üblich, im Getriebe angeordnete schaltbare Klauen- oder Zahnkupplungen mit einer zusätzlichen Reibungskupplung zu ergänzen, die vor dem Einrücken der Klauenkupplung derart wirksam wird, daß sie gleiche Umlaufgeschwindigkeiten der in Eingriff zu bringenden Klauenkränze herbeiführt und außerdem ein Einrücken der Klauenkränze vor Erreichen des Gleichlaufs verhindert. Diese zusätzliche Reibungskupplung wird als »Synchronisier- und Sperrvorrichtung« bezeichnet. Da das Einrücken rasch vor sich gehen soll, darf das Synchronisieren nur den Bruchteil einer Sekunde dauern. Deshalb wird eine große Reibungskraft benötigt, die entweder großen Kraftaufwand am Einräckgestänge der Kupplung oder selbsttätige Verstärkung der Einrückkraft in der Kupplung voraussetzt. Klauen- oder Zahnkupplungen mit einer Synchronisier- und Sperrvorrichtung mit selbsttätiger Verstärkung der Synchronisierkraft sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, darunter eine Ausführung, bei der ein geschlitzter, radial federnder Reibring mit Hilfe von auf Keilflächen des Reibringes auflaufende Klemmrollen an eine mehrfach unterteilte Gegenreibfläche angepreßt wird.In the case of gear change transmissions, it is common to have them arranged in the transmission Switchable claw or tooth clutches with an additional friction clutch supplement, which is so effective before the engagement of the dog clutch that they brings about the same rotational speeds of the claw rims to be brought into engagement and also prevents the dog rims from engaging before synchronization is reached. This additional friction clutch is called a »synchronizing and locking device« designated. Since the engagement should take place quickly, the synchronization is allowed only take a split second. Therefore, a large frictional force is required either the great effort on the clutch engaging linkage or automatic ones Requires reinforcement of the engagement force in the clutch. Claw or tooth couplings with a synchronizing and locking device with automatic amplification of the Synchronizing force are known in various designs, including a design in which a slotted, radially resilient friction ring with the help of on wedge surfaces of the friction ring running up against a multiple subdivided counter friction surface is pressed.

Hinsichtlich selbsttätiger Verstärkung der Anpreßkraft der Reibflächen und hinsichtlich gleichmäßiger Verteilung der Reibungskraft auf die Reibflächen ist diese bekannte Vorrichtung mit der nach der Erfindung vergleichbar, jedoch wird nach der Erfindung eine Reibungskupplung auf einer Einrichtung nach Patent 1062 992 als Synchronisier-und Sperrvorrichtung einer Klauen- oder Zahnkupplung angewendet, weil eine solche Reibungskupplung in bezug auf gleichmäßige und selbsttätig verstärkte Anpressung der Reibungsflächen besonders vorteilhaft ist, so daß bei ihrer Anwendung als: Synchronisiervorrichtung einer Klauen- oder Zahnkupplung eine sehr kurze Synchronisierzeit erreicht wird und somit ein sehr rasches Schalten der Klauenkupplung möglich ist.With regard to automatic reinforcement of the contact pressure of the friction surfaces and with regard to even distribution of the frictional force on the friction surfaces this known device is comparable to that according to the invention, but is according to the invention a friction clutch on a device according to patent 1062 992 used as a synchronizing and locking device for a claw or tooth clutch, because such a friction clutch reinforced with respect to uniform and automatic Contact pressure of the friction surfaces is particularly advantageous, so that in their application as: synchronizing device of a claw or tooth clutch a very short synchronization time is achieved and thus a very rapid switching of the dog clutch is possible.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzliche Reibflächen an den Ringsegmenten vorgesehen, die in bekannter Weise mit einer Kegelreibfläche eines Synchronisier- und Sperringes zusammenwirken. Auch kann mit dem den einen Kupplungszahnkranz tragenden Kupplungsteil ein Ring verbunden sein, der beim Kuppeln mit einer Kegelreibfläche an den Zusatzreibflächen der Ringsegmente anliegt. Dieser Ring kann außer der Kegelreibfläche eine zylindrische Reibfläche aufweisen. Zum Lösen des Reibschlusses beim Auskuppeln sind axial wirkende Druckfedern vorgesehen, die zwischen den Ringsegmenten und dem Kupplungsteil angeordnet sind.In a further embodiment of the invention, there are additional friction surfaces provided on the ring segments, which in a known manner with a conical friction surface a synchronizing and locking ring cooperate. Also can with the one Coupling sprocket bearing coupling part be connected to a ring when coupling rests with a conical friction surface on the additional friction surfaces of the ring segments. This In addition to the conical friction surface, the ring can have a cylindrical friction surface. To the Release of the frictional connection when disengaging axially acting compression springs are provided, which are arranged between the ring segments and the coupling part.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Klauenkupplung, Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1, Fig.3 eine weitere Ausführungsform im Axialschnitt und Fig. 4 einen Mittelschnitt zu Fig. 3 in kleinerem Maßstab. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 sind die Welle 1 und das Zahnrad 3 miteinander zu kuppeln. Das Zahnrad 3 ist mit einer Klauenverzahnung 4 versehen, mit der die Klauenverzahnung 7 der Schaltmuffe 6 in Eingriff gebracht werden kann. Mit dieser Klauenverzahnung 7 ist die Schaltmuffe 6 auf dem Schaltmufffenträger 5 geführt, welcher mittels einer Keilverzahnung drehfest und längsverschiebbar mit der Welle 1 verbunden ist. Im Schaltmuffenträger 5 sind Rastkugeln 8 vorgesehen, die von Druckfedern 9 in Radialbohrungen 10 radial nach außen gedrückt werden: Die Rastkugeln 8 liegen bei ausgerückter Schaltmuffe 6 an einer Schrägfläche 11; bei eingerückter Schaltmuffe 6 an einer Schrägfläche 11' der Schaltmuffe 6 an.Further details of the invention are based on exemplary embodiments shown in the drawings. Here, Fig. 1 shows an axial section through a according to the invention designed claw coupling, FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1, FIG. 3 another embodiment in axial section and FIG. 4 a central section to FIG. 3 on a smaller scale. In the embodiment 1 and 2, the shaft 1 and the gear 3 are to be coupled with one another. That Gear 3 is provided with a claw toothing 4 with which the claw toothing 7 of the shift sleeve 6 can be brought into engagement. With this claw toothing 7, the shift sleeve 6 is guided on the shift sleeve carrier 5, which by means of a The spline is connected to the shaft 1 in a rotationally fixed and longitudinally displaceable manner. in the Shift sleeve carrier 5 are provided with locking balls 8, which are held by compression springs 9 in radial bores 10 are pressed radially outwards: The locking balls 8 are when the shift sleeve is disengaged 6 on an inclined surface 11; with the shift sleeve 6 engaged on an inclined surface 11 'of the shift sleeve 6.

Auf der Nabe des Schaltmuffenträgers 5 ist ein Synchronisierring 13 begrenzt drehbar gelagert und gegen Längsverschiebung durch einen Sprengring 12 gesichert. Die dem Synchronisierring 13 zugeordnete Kegelreibfläche 14 befindet sich an einem frei drehbar am Synchronisierring 13 geführten Ring 16. Der Kegelreibfläche 14 des Synchronisierringes 13 steht die Kegelreibfläche 15 eines aus zwei oder mehreren Segmenten gebildeten Ringes 17 gegenüber. Der Ring 17 überträgt die beim Einrücken der Schaltmuffe 6 angewendete Schaltkraft als sich verstärkenden Anpreßdruck auf den Synchronisierring 13.A synchronizing ring 13 is rotatably mounted to a limited extent on the hub of the shift sleeve carrier 5 and is secured against longitudinal displacement by a snap ring 12. The conical friction surface 14 assigned to the synchronizing ring 13 is located on a freely rotatable ring 16 guided on the synchronizing ring 13. The conical friction surface 14 of the synchronizing ring 13 is opposite the conical friction surface 15 of a ring 17 formed from two or more segments. The ring 17 transmits the shifting force applied when the shifting sleeve 6 is engaged as an increasing contact pressure on the synchronizing ring 13.

Den Anpreßdruck- der als Reibbacken wirkenden Ringsegmente 17 an der trommelförmigen Reibfläche des Synchronisierringes 13 erzeugen die Rollen 20 in Verbindung mit den Keilflächen 22 der Ringsegmente 17, wie von mit Reibbacken und Klemmrollen wirkenden Kupplungen und Gesperren allgemein bekannt ist. Axial sind die Rollen 20 durch einen Bund 17' und einen Sprengring 19 festgelegt. Die Segmente 17 werden bei ausgerückter Schaltmuffe 6 durch eine Ringfeder 18 von der trommelförmigen Reibfläche des Synchronisierringes 13 abgehoben. Die Lage und Form der Keilflächen 22 der Segmente 17 ist in. Fig. 2 erkennbar.The contact pressure of the ring segments 17 acting as friction jaws on the drum-shaped friction surface of the synchronizing ring 13 is generated by the rollers 20 in conjunction with the wedge surfaces 22 of the ring segments 17, as is generally known from clutches and ratchets acting with friction jaws and clamping rollers. The rollers 20 are axially fixed by a collar 17 ′ and a snap ring 19. When the shift sleeve 6 is disengaged, the segments 17 are lifted off the drum-shaped friction surface of the synchronizing ring 13 by an annular spring 18. The position and shape of the wedge surfaces 22 of the segments 17 can be seen in FIG. 2.

Wird die Schaltmuffe 6 und mit ihr der Schaltmuffenträger 5 in der Fig. 1 durch Pfeile angegebenen Richtung verschoben, so legt sich die Kegelreibfläche 14 an die Kegelreibfläche 15 der Ringsegmente 17 an. Haben die Welle 1 und das Zahnrad 3 ungleiche Drehzahlen, so tritt an den Kegelreibflächen 14,15 in Umfangsrichtung Reibung auf, die die Segmente 17 gegenüber den in Pfannen des Radkörpers 3 liegenden Rollen 20 in Umfangsrichtung verschiebt; wodurch die Rollkörper 20 auf die Keilflächen 22 auflaufen. Hierdurch werden die als Reibbacken dienenden Ringsegmente 17 an die trommelförmige Reibfläche des Synchronisierringes 13 entgegen der Wirkung der Abhebefeder 18 angepreßt. Die zwischen Reibbacken und Trommel auftretende Reibung verschiebt die Segmente 17 gegenüber den Klemmrollen 20 noch weiter, wodurch die Anpressung der Segmente 17 an der Trommel gemäß den im Patent 1062 992 angegebenen Beziehungen proportional verstärkt wird. Auf diese Weise wird die Synchronisierung beschleunigt. Während der Synchronisierung nimmt der Synchronisierring 13 in allgemein bekannter Weise seine Sperrstellung ein, in der die zugleich als Sperrkörper dienenden Rastkugeln 8 in der in Fig: 1 dargestellten Lage gehalten werden. Nach Eintreten des Gleichlaufes werden die Segmente 17 durch die Feder 18 vom Synchronisierring 13 abgehoben, so daß die Schaltmuffe 6 unter hinwärtsdrücken der Rastkugeln 8 mit ihrem Kupplungszahnkranz 7 in den Kupplungskranz 4 des Zahnrades 3 eingerückt werden kann.If the shift sleeve 6 and with it the shift sleeve carrier 5 in the Fig. 1 shifted direction indicated by arrows, the conical friction surface is located 14 to the conical friction surface 15 of the ring segments 17. Have the shaft 1 and the gear 3 unequal speeds, occurs on the conical friction surfaces 14,15 in the circumferential direction Friction on the segments 17 with respect to those lying in the pans of the wheel body 3 Moves rollers 20 in the circumferential direction; whereby the rolling body 20 on the wedge surfaces 22 run up. As a result, the ring segments 17 serving as friction jaws are attached to the drum-shaped friction surface of the synchronizing ring 13 against the action of the lifting spring 18 pressed. The friction that occurs between the friction jaws and the drum shifts the segments 17 with respect to the pinch rollers 20 even further, whereby the pressure of the segments 17 on the drum according to the relationships given in patent 1,062,992 is amplified proportionally. This will speed up synchronization. During the synchronization, the synchronizing ring 13 takes in well known Assign its locking position in which the locking balls, which also serve as locking bodies 8 are held in the position shown in FIG. After synchronism has occurred the segments 17 are lifted off the synchronizing ring 13 by the spring 18, so that the shift sleeve 6 pushing down the locking balls 8 with their clutch ring gear 7 can be engaged in the clutch ring 4 of the gear 3.

Fig. 3 und 4 zeigen die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Doppelkupplung eines Zahnräderwechselgetriebes. Mit der Welle 25 sind wechselweise die Zahnräder 26, 27 zu kuppeln. Die Zahnräder 26, 27 stehen ständig im Eingriff mit zwei Rädern 28, 29 des Getriebes. Zwischen den Zahnrädern 26, 27 ist auf der Welle 25 ein Schaltmuffenträger 30 aufgekeilt und durch einen Stift 31 gesichert. Dieser Schaltmuffenträger 30 weist eine Klauenverzahnung 32 auf, in der die Schaltmuffe 33, die in einer Ringnut 34 einen Schalthebel 35 aufnimmt, axial verschiebbar geführt ist. Die Zahnräder 26 und 27 sind mit Klauenkränzen 36 bzw. 37 versehen, mit denen die Schaltmuffe 33 wechselweise in Eingriff gebracht werden kann.3 and 4 show the application of the device according to the invention with a double clutch of a gear change transmission. With the shaft 25 are alternately to couple the gears 26, 27. The gears 26, 27 are constantly in engagement with two wheels 28, 29 of the transmission. Between the gears 26, 27 a sleeve carrier 30 is keyed on the shaft 25 and secured by a pin 31 secured. This shift sleeve carrier 30 has a claw toothing 32, in which the shift sleeve 33, which receives a shift lever 35 in an annular groove 34, axially is slidably guided. The gears 26 and 27 are equipped with claw rings 36 and 37 provided, with which the shift sleeve 33 are alternately brought into engagement can.

Die Synchronisiereinrichtung der Doppelkupplung besteht aus den Synchronisierringen 40 und 41, die durch Bolzen 42 miteinander verbunden und mit Hilfe von losen Führungsbolzen 43 in der Schaltmuffe 33 axial beweglich geführt sind. Beide Arten von Bolzen, z: B. drei Verbindungsbolzen und drei Führungsbolzen, haben gleichen radialen Abstand von der Welle 25, und ihre Enden ragen in Eindrehungen 44 der Synchronisierringe 40 und 41. Die zylindrischen Umfangsflächen der Eindrehungen 44 umfassen alle Bolzen 42, 43. Die Bolzen 43 sind in die Schaltmuffe, 33 cingepaßt und weisen bei 45 eine doppelkegelförmige Einschnürung auf. In der Schaltmuffe 33 sind in Bohrungen Rastkugeln 46 geführt, die unter der Wirkung von Federn 47 stehen. Die Bolzen 42 ragen frei durch Öffnungen 48 der Schaltmuffe 33. Der Durchmesser der Öffnungen 48 ist größer als der der Bolzen 42. Dadurch können die Synchronisierringe 40, 41 gegenüber der Schaltmuffe 33 um eine Klauenbreite verdreht werden. Die Bolzen 42 weisen je eine Ringbreite 59 und die öfffnungen 48 je einen Ringbund 60 auf. Diese wirken in bekannter Weise als Sperre gegen Einrücken der Schaltmuffe 33 vor Erreichen des Gleichlaufs von Welle 25 und Rad 26 bzw. 27.The synchronizing device of the double clutch consists of the synchronizing rings 40 and 41, which are connected to one another by bolts 42 and guided in an axially movable manner in the shift sleeve 33 with the aid of loose guide bolts 43. Both types of bolts, e.g. three connecting bolts and three guide bolts, have the same radial distance from the shaft 25, and their ends protrude into recesses 44 of the synchronizing rings 40 and 41. The cylindrical circumferential surfaces of the recesses 44 all encompass the bolts 42, 43. The bolts 43 are fitted into the shift sleeve 33 and have a double-conical constriction at 45. In the shift sleeve 33 locking balls 46 are guided in bores, which are under the action of springs 47. The bolts 42 protrude freely through openings 48 of the shift sleeve 33. The diameter of the openings 48 is larger than that of the bolts 42. As a result, the synchronizing rings 40, 41 can be rotated relative to the shift sleeve 33 by a claw width. The bolts 42 each have a ring width 59 and the openings 48 each have an annular collar 60. These act in a known manner as a lock against engagement of the shift sleeve 33 before the synchronization of shaft 25 and wheel 26 or 27 is reached.

Jeder der Synchronisierringe 40, 41 trägt wie bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 einen aus zwei oder mehr Segmenten 50 gebildeten Reibbackenring, der z. B. mit Hilfe einer Ringfeder 51 von der trommelförmigen Reibfläche des Synchronisierringes abgehoben wird. Jedes Ringsegment 50 weist Keilflächen 52 auf, auf die Rollen 53 auflaufen, die in Pfannen der Zahnradkörper 26 bzw. 27 liegen und durch einen Sprengring 54 axial gesichert sind. Der über die Rollen 53 axial überstehende Teil des Ringes 50 ist mit einer Kegelreibfläche 55 versehen, die beim Einrücken der Schaltmuffe 33 mit einer Kegelreibfläche 56' eines am zu kuppelnden Zahnrad 26 bzw. 27 geführten Reibringes 56 in Berührung tritt. Gegen die Ringsegmente 50 stützen sich axial Druckfedern 57, die zum Lösen des Reibschlusses der Kegekeibflachen 55, 56' dienen. An den dem Synchronisierring 40 bzw. 41 zugekehrten Ende der Ringe 56 ist eine zylindrische Fläche von der Breite z angeordnet, die gewährleistet, daß die Ringsegmente 50 von der Kegelreibfläche 56' gut weggezogen werden können, wenn der Reibschluß zu lösen ist.Each of the synchronizing rings 40, 41 carries, as in the embodiment according to FIGS. B. is lifted with the help of an annular spring 51 from the drum-shaped friction surface of the synchronizing ring. Each ring segment 50 has wedge surfaces 52 on which rollers 53 run, which lie in sockets of the gearwheel bodies 26 and 27 and are axially secured by a snap ring 54. The part of the ring 50 protruding axially over the rollers 53 is provided with a conical friction surface 55 which, when the shift sleeve 33 engages, comes into contact with a conical friction surface 56 'of a friction ring 56 guided on the gearwheel 26 or 27 to be coupled. Axially compression springs 57 are supported against the ring segments 50 and serve to release the frictional engagement of the Kegekeibflachen 55, 56 '. At the end of the rings 56 facing the synchronizing ring 40 or 41, a cylindrical surface of width z is arranged, which ensures that the ring segments 50 can be easily pulled away from the conical friction surface 56 'when the frictional engagement is to be released.

Die Stärke der Federn 57 ist im Verhältnis zur Kraft der Federn 47 der Rastkugeln 46 so gewählt, daß während des Schaltvorganges beim Ausklinken der Rastkugeln. 46 aus der Kerbe 45 die zum Lösen der Einrücksperre 59, 60 erforderliche geringe Relativdrehung zwischen Schaltmuffe und Synchronisierring zustande kommen kann.The strength of the springs 57 is in relation to the force of the springs 47 the locking balls 46 selected so that during the switching process when notching the Locking balls. 46 from the notch 45 the necessary to release the engagement lock 59, 60 slight relative rotation between the shift sleeve and the synchronizing ring can.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for increasing the contact pressure the friction surfaces of a friction clutch with friction shoes in the form of ring segments, the one lying in double-wedge-shaped recesses of the segments, running along with one Supporting ring supported clamping rollers on a friction drum serving as a coupling counter surface be pressed, according to patent 1062 992, characterized in that the friction clutch in a known manner as a synchronizing and locking device of a dog clutch or tooth clutch serves.

2. Device according to claim 1, characterized in that additional friction surfaces (15) on the ring segments (17) in a known manner with a conical friction surface (14) a synchronizing and locking ring (13) cooperate.

3. Device according to claim 1, characterized in that with the coupling part carrying a coupling ring gear (26 or 27) a ring (56) is connected, which when coupling with a conical friction surface (56 ') rests against additional friction surfaces (55) of the ring segments (50).

4. Set up after Claim 3, characterized in that the ring (56) next to the conical friction surface (56 ') has a cylindrical annular surface (z).

5. Device according to claim 3 and 4, characterized in that between the ring segments (50) and the coupling part (26 or 27) axially acting compression springs (57) are arranged, which when uncoupling loosen the frictional engagement of the surfaces (55, 56 '). Considered publications: German Patent Nos. 557 434, 738 514, 827 903; French patents No. 836 543, 892 500; U.S. Patents No. 2,546,746, 1946,048; Automotive engineering Journal (ATZ), March 1953, p. 62.