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Zahnkupplung für Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindun- betrifft
eine insbesondere für Zahnräderwechselgetriebe bestimmte Zahnkupplung mit einem
Sviiehronisier- und Sperring, der auf dem unverschieblichen Kupplungszahnkranz axial
in der Einrückrichtung gegen Federkraft verschieblich und in Umfangsrichtung gegen
Federkraft begrenzt drehbar angeordnet ist und sich über Keilflächen -, die während
des Synchronisierens sperrend wirken und einen Axialschub im Sinne der Anpressung
der Synchronisierreibflächen ausüben, am unverschieblichen Kupplungszahnkranz abstützt.
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Insbesondere bei vielgängigen Kraftfahrzeuggetrieben wird heute (yefordert,
daß alle Gänge sperrsvnchronisiert sind, sich mühelos schalten lassen und äaß das
Synchronisieren in kurzer Zeit vor sich geht. Zu diesem Zweck sind bereits Synchronisiereinrichtun-en
mit Servowirkunc, bekannt, denen jedoch gewisse Nachteile anhaften.
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Die eine Gruppe dieser Synchronisiereinrichtungen mit Servowirkung
ist gekennzeichnet durch die Verwendung geschlitzter Synchronisierringe, die vom
Synchronisiermoment radial verengt oder gespreizt werden. Bei diesen Ringen ist
jedoch eine gleichmäßige Anpressung der Reibflächen am ganzen Umfang schwer zu erreichen.
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Es sind auch Servosynchronisiereinrichtungen mit starren Reibringen
bekannt. Bei der einen bekannten Bauform ist der Reibring mit der verschieblichen
Schaltmuffe verbunden und wird mit einer Gegenfläche an dem zu kuppelnden Zahnrad
in Reibschluß gebracht. Hierbei ist man jedoch von vornherein an diese konstruktiven
Ge-ebenheiten aebunden. Derartige Kupplungen müssen nämlich eine Rastverbindung
zwischen Schaltmuffe und Synchronisierring aufweisen, damit nach beendetem Synchronisiervorgang
die Schaltmuffe über den Reibring hinweg C C
in den Gegenzahnkranz eingerückt
werden kann.
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Will man jedoch den Reibring an dem zu kuppelnden Zahnkranz anordnen
und die verschiebliche Schaltmuffe mit einer Reibfläche ausrüsten - von der
letztgenannten Bauform geht die Erfindung, aus -, darin muß bei Anwendung
von Keilflächen zur Erzeugung einer Servowirkung der Axialschub am Schaltgestänge
abgestützt werden, d. h., die Schaltkraft muß entsprechend groß sein. Man
könnte den Axialschub bei dieser Bauform wohl auch am Muffenträger abstützen, jedoch
ließe sich dann eine einmal eingeleitete Schaltung nicht mehr rückgängig machen,
d. h., der Schaltvorgang könnte während des Synchronisierens nicht mehr unterbrochen
werden.
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Zweck der Erfindung ist es, eine insbesondere für Zahnräderwechsel-etriebe
bestimmte Zahnkupplung C C
der ein-angs beschriebenen Bauart zu schaffen,
die sich mühelos, also ohne nennenswerten Aufwand an Schaltkraft, schalten läßt
und bei der das Synchronisieren in kurzer Zeit vor sich geht, wobei jedoch die Nachteile
der bekannten Bauformen vermieden werden. Hierbei geht die Erfindung von dem Gedanken
aus, den Axialschub auf einen zweiten Synchronisierring wirken zu lassen, der sich
seinerseits am Schaltmuffenträger abstützt.
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Die Zahnkupplung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der als Muffenträaer dienenden Kupplungsnabe des verschieblichen Kupplungszahnkranzes
(Schaltmuffe) und dem Synchronisier- und Sperring ein drehfest, jedoch axialverschieblich
mit diesem verbundener zweiter Synehronisierring derart angeordnet ist, daß der
beim Einrücken der Schaltmuffe durch die Keilflächen erzeugte, entgegen der Schaltbewegung
auf den Synchronisier- und Sperring wirkende Axialschub durch diesen auf den zweiten
Synchronisierring übertragen wird und den letzteren gegen eine Reibfläche der axial
unverschieblichen Kupplungsnabe andrückt. Eine derartige Zahnkupplung läßt sich
mühelos ohne nennenswerten Aufwand an Schaltkraft schalten, und das Synchronisieren
geht in kurzer Zeit vor sich. Zualeich ergibt sich bei dieser Bauform noch der weitere
Vorteil, daß die Synchronisierarbeit auf die beiden Reibflächenpaare verteilt wird.
Hierdurch wird entweder die Flächenbelastung gering und damit die Lebensdauer hoch
oder aber können bei unveränderter Flächenbelastung und Lebensdauer die Abmessungen
der Kupplung gering gehalten werden. Bezüc,lich des Raumbedarfes ist die erfindun-s-C
C
gemäße Kupplung mindestens ebenso günstig wie die bekannten
Bauformen, ohne daß deren Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Die Keilflächen
erfüllen beim Erfindungsgegenstand ebenso wie bei einigen bekannten Zahnkupplungen
zugleich die Aufgabe, gegen das Einrücken vor Beendigung des Synchronisierens zu
sperren. Alle Teile der erfindungsgemäßen Kupplung sind einfach und robust, so daß
geringe Herstellungskosten und eine große Betriebssicherheit gewährleistet sind.
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Vorteilhaft sind die Reibflächen an der Kupplungsnabe und dem zweiten
Synchronisierring konisch ausgebildet.
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Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die erfindungsgemäße und
als Doppelkupplung ausgebildete Zahnkupplung im Längsschnitt, F i g. 2 einen
Querschnitt der Zahnkupplung nach der Linie II-II der F i g. 1,
F i
g. 3 eine Einzelheit aus der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i
g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.
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Auf der Welle 1 sind die beiden als Zahnräder eines Wechselgetriebes
ausgebildeten Kupplungszahnkränze 2 und 3 axial unverschieblich, jedoch frei
drehbar angeordnet. Zwischen diesen beiden Kupplungszahnkränzen befindet sich die
als Muffenträger dienende Kupplungsnabe 4, auf der die Schaltmuffe 5
in axialer
Richtung verschiebbar gelagert ist. Die Nabe 4 ist auf der Welle 1 drehfest
und unverschieblich befestigt. Zwischen der Schaltmuffe 5 und dem Kupplungszahnkranz
2 ist ein Synchronisier- und Sperring 6 vorgesehen, der auf dem Kupplungszahnkranz
2 in der Einrückrichtung gegen Federkraft axial verschieblich und in Umfangsrichtung
gegen Federkraft begrenzt drehbar angeordnet ist. Ein gleicher Synchronisier- und
Sperring ist auch zwischen der Schaltmuffe und dem zweiten Kupplungszahnkranz
3
vorgesehen, jedoch in der Zeichnung aus übersichtlichkeitsgründen weggelassen.
Der Synchronisier- und Sperring 6 weist in bekannter Weise an denjenigen
Teilen, die mit den Aussparungen 21 in den Zahnkränzen 2,3 zusammenarbeiten,
Keilflächen 22 auf (F i g. 4). Diese wirken mit den entsprechenden Keilflächen
18 der Zahnkränze 2,3 zusammen. Die während des Synchronisierens zur
Anlage kommenden Keilflächen 18,22 wirken sperrend, bis die Synchronisation
erreicht ist, wie es noch näher bei der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Zahnkupplung
beschrieben ist.
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Zwischen der Nabe 4 des verschieblichen Kupplungszahnkranzes (Schaltmuffe
5) und dem Synchronisier- und Sperring 6 ist ein drehfest, jedoch
axial verschieblich mit diesem verbundener zweiter Synehronisierring 7 angeordnet.
Die drehfeste, jedoch axial verschiebbare Verbindung zwischen dem ersten Synchronisierring
6 und dem zweiten Synchronisierring 7 wird durch an diesem vorgesehene
Ausnehmungen 12 erreicht, in welche entsprechende Nasen 17 des ersten Synchronisierringes
6 eingreifen.
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Durch eine Ringfeder 9, die in der Nut 19 des Synchronisier-
und Sperringes 6 liegt und deren abgewinkelte Enden in Bohrungen
10 des unverschieblichen Zahnkranzes 2 festgelegt sind (F i g. 2),
wird der Synchronisier- und Sperring 6 normalerweise in der in F i
g. 1 dargestellten Ruhestellung gehalten. Am Außenumfang des zweiten Synchronisierring.es
7 ist eine konische Reibfläche vorgesehen, die mit einer ihr entsprechenden,
an der Kupplungsnabe 4 vorgesehenen konischen Reibfläche 14 während des Synchronisierens
zusammenwirkt.
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Die Wirkungsweise der Zahnkupplung ist folgende: Beim Einrücken der
Schaltmuffe 5, beispielsweise in F i g. 1 nach links, kommt zunächst
die Reibfläche 13 der Schaltmuffe 5 mit der ihr entsprechenden Reibfläche
des Synchronisier- und Sperringes 6 in Berührung. Hierdurch wird der Sperrring
6 relativ zum unverschieblichen Kupplungszahnkranz 2 verdreht, und seine
Keilflächen 22 kommen hierbei an den Keilflächen 18 des Zahnkranzes 2 zur
Anlage. Durch diese Keilflächen wird ein der Schaltbewegung entgegengesetzt wirkender
Axialschub auf den Synchronisier- und Sperring ausgeübt, so daß sich dieser nach
rechts verschiebt und hierbei an der Stimfläche 11 des zweiten Synchronisierringes
7 zur Anlage kommt. Bei weiterer Verschiebung nach rechts wird die konische
Reibfläche des zweiten Synchronisierringes 7 an die Reibfläche 14 der axial
unverschieblichen Kupplungsnabe 4 angedrückt. Hierdurch entsteht ein zweites Synchronisiermoment,
welches jedoch nicht durch die Schaltkraft aufgenommen werden muß, da sich der zweite
Synchronisierring 7 an der unverschieblichen Kupplungsnabe 4 abstützt. Je
größer die an der Schaltmuffe 5 ausgeübte Schaltkraft ist, desto größer ist
der von dem Synchronisier- und Sperring 6 ausgeübte und auf den zweiten Synchronisierring
7 übertragene Axialschub und desto schneller geht auch das Synchronisieren
vor sich.
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Nach erfolgter Synchronisierung hört die Sperrwirkung der Keilflächen
18 auf, und der Synchronisier- und Sperring 6 läßt sich frei in Richtung
auf den unverschieblichen Zahnkranz 2 hin verschieben. Der zweite Synchronisierring
7 wird hierbei jedoch nicht mitgenommen, sondern er bleibt in dem Raum zwischen
der Stimfläche des unverschieblichen Zahnkranzes 2 und der Reibfläche 14 der Kupplungsnabe
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