DE1450722B2 - Sperrsynchronisierkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierkupplung, insbesondere für ein Gruppengetriebe, mit zwei Synchronisierringen, von denen jeder in axialer Richtung angeordnete Sperrbolzen trägt, die durch entsprechende Bohrungen der Kupplungsmuffe hindurchreichen, wobei an den Sperrbolzen und den Rändern der Bohrungen schräge Sperrflächen vorgesehen sind.

Bei einer derartigen (aus dem USA.-Patent 2 573 613) bekannten Sperrsynchronisierkupplung sind die mit den Synchronisierringen zusammenarbeitenden Reibflächen an gesonderten Ringen angeordnet, welche drehfest, jedoch axial beweglich mit den zu kuppelnden Zahnrädern verbunden sind. Durch mehrere in axialer Richtung angeordnete Federn werden die die Reibflächen tragenden Ringe ständig gegen die Synchronisierringe angedrückt. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Sperrbolzen gegenüber der Kupplungsmuffe verdreht werden und sich somit im Leerlauf beim Beginn des Synchronisierens tatsächlich in Sperrstellung befinden. Bei dieser bekannten Sperrsynchronisierkupplung ist jeweils ein Satz von drei Sperrbolzen mit einem Synchronisierring und ein zweiter Satz von drei Sperrbolzen mit dem zweiten Synchronisierring verbunden. Die Sperrbolzen jedes Synchronisierringes reichen zwar durch entsprechende Bohrungen der Kupplungsmuffe hindurch und stützen sich mit ihren Stirnflächen an dem gegenüberliegenden Synchronisierring ab, sie greifen jedoch nicht in den gegenüberliegenden Synchronisierring ein und sind mit diesem auch nicht verbunden. Diese Ausbildung dient offenbar dazu, jeweils Anschläge für den gegenüberliegenden Synchronisierring durch die Stirnflächen der Sperrbolzen zu schaffen.

Diese bekannte Sperrsynchronisierkupplung besitzt den Nachteil, daß die Synchronisierringe in Leerlaufstellung in ständiger Reibberührung mit den zusammenarbeitenden Reibflächen der Ringe stehen. Es tritt hierdurch ein hoher Verschleiß der Synchronisierringe und der Reibflächen auf. Außerdem ergibt sich eine unerwünschte Erwärmung und schließlich ein nicht unerheblicher Energieverlust, wenn man bedenkt, daß mehrere derartige Kupplungen in einem Wechselgetriebe angeordnet sind. Durch die getrennte Anordnung der Reibringe von den Zahnrädern ist es außerdem erforderlich, diese als gesondertes Bauteil auszubilden, wodurch die Herstellungskosten verteuert werden. Die Anordnung der axialen Bohrungen für die Federn, welche die Ringe in axialer Richtung belasten, setzt außerdem ein verhältnismäßig großes Zahnrad voraus, da diese Bohrungen zwischen den Kupplungszähnen und den eigentlichen Zahnradzähnen angeordnet sein müssen. Da außerdem die erwähnten Ringe axial beweglich sein müssen, ist es erforderlich, die Kupplungszähne in axialer Richtung länger auszubilden als dies üblicherweise der Fall wäre, so daß sich eine größere Baulänge ergibt. Auch hierbei addieren sich die zunächst unwesentlich erscheinenden größeren Baulängen mehrerer Kupplungen bei einem Wechselgetriebe.

Weiterhin ist eine Sperrsynchronisierkupplung (aus der deutschen Patentanmeldung V 9950 II/63 c) bekannt, bei welcher zwischen jedem Synchronisierring und der Kupplungsmuffe je ein Sperring vorgesehen ist. Die beiden Sperringe sind durch in Umfangsrichtung angeordnete Federn miteinander verbunden und werden in entgegengesetztem Drehsinn in Sperrstellung gedreht. Sie weisen je drei gleichmäßig am Umfang verteilte Zähne auf, die in Teilung und Form weiteren Zähnen entsprechen, die an den Synchronisierringen angeordnet sind. Die Zähne der Sperringe und die Zähne der Synchronisierringe arbeiten mit entsprechenden Zähnen der Kupplungsmuffe zusammen. Durch die gegenseitige Verdrehung der Sperrringe wird bewirkt, daß die Zähne der Kupplungsmuffe zunächst auf die Zähne der verdrehten Sperrringe auftreffen und diese gegen den Synchronisierring drücken. Letzterer wird dann in axialer Richtung verschoben und gegen die entsprechende Reibfläche an dem zu kuppelnden Zahnrad angedrückt. Es wird dadurch erreicht, daß der Synchronisierring in Sperrstellung geht und damit die Kupplungsmuffe, wenn sie mit den Abschrägungen ihrer Zähne den Sperring entgegen der Federspannung zurückdreht und sich damit Durchtritt verschafft, auf den in Sperrstellung befindlichen Synchronisierring trifft. Bei Erreichen des Gleichlaufes wird dann mit Hilfe der Abschrägungen an den Zähnen der Schaltmuffe und an den Zähnen des Synchronisierringes letzterer verdreht, und die Schaltmuffe kann durch die Zähne des Synchronisierringes hindurchtreffen und mit den Kupplungszähnen des Zahnrades in Eingriff kommen.

Diese bekannte Sperrsynchronisierkupplung weist jedoch wegen der zusätzlichen Sperringe und der erforderlichen Zähne an den Sperringen und an den Synchronisierringen einen verhältnismäßig komplizierten und damit teueren Aufbau auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrsynchronisierungskupplung, insbesondere für ein Gruppengetriebe, der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, welches einerseits einen einfachen Aufbau aufweist und andererseits einen geringen Verschleiß und damit eine hohe Lebensdauer besitzt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß für ein Getriebe, in dem die Antriebswelle stets mit einer höheren Drehzahl umläuft als die Abtriebswelle, in dem einen Synchronisierring mindestens eine axiale Bohrung vorgesehen ist, in die einer der Sperrbolzen des anderen Synchronisierringes mit Spiel eingreift und in die eine annähernd tangentiale Bohrung zur Aufnahme einer Feder mündet, die sich einerseits an dem Sperrbolzen und andererseits an dem Synchronisierring so abstützt, daß beide Synchronisierringe in entgegengesetzten Umfangsrichtungen verdreht und hierdurch die Sperrbolzen in bezug auf die Bohrungen der Schaltmuffe in Sperrstellung gebracht werden. Auf diese Weise wird durch einfachste Mittel und praktisch ohne zusätzliche Teile eine Sperrsynchronisierkupplung geschaffen, bei der sich die Synchronisierringe gegenüber der Kupplungsmuffe stets in Sperrstellung befinden. Es sind zusätzliche bewegliche Reibringe oder auch Sperringe überflüssig. Durch die geringere Anzahl der Einzelteile verringern sich die Herstellungskosten und der Materialaufwand. Außerdem ist die erfindungsgemäße Synchronisierungskupplung einfacher herzustellen als die zuletzt erwähnte bekannte Synchronisierungskupplung, da Kupplungszähne an den Synchronisierringen fehlen. Bei den Sperrbolzen und den hierfür erforderlichen Bohrungen handelt es sich um einfache Drehteile bzw. gebohrte Teile, die billig herzustellen sind. Gegenüber der zuerst erwähnten bekannten Synchronisierkupplung ist hervorzuheben, daß die erfindungsgemäße Synchronisierkupplung während des Leerlaufes keinem Verschleiß und keiner Erwärmung unterworfen ist. Außerdem weist sie wäh-

rend des Leerlaufes keinen Energieverbrauch auf und besitzt eine geringere Baulänge.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sperrsynchronisierkupplung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Getriebes mit der neuen Sperrsynchronisierkupplung,

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig.l,

F i g. 3 einen Teilquerschnitt nach der Linie III-IIIderFig. 1,

F i g. 4 die Abwicklung eines Teilschnittes nach der Linie IV-IV der F i g. 2 in drei aufeinanderfolgenden Arbeitsstellungen.

In der Zeichnung ist ein Gruppengetriebe dargestellt, bei dem die erfindungsgemäße Sperrsynchronisierkupplung Anwendung findet. Die Antriebswelle 1 läuft dabei stets mit einer höheren Drehzahl um als die Abtriebswelle 8. Mit der Antriebswelle ist das Antriebszahnrad 2 fest verbunden, welches mit einem drehfest mit der Vorgelegewelle 14 verbundenen Zahnrad 4 kämmt. Die Vorgelegewelle 14 trägt ein zweites Zahnrad 12, welches mit dem drehbar auf der Abtriebswelle 8 angeordneten Abtriebszahnrad 9 kämmt.

Auf der Abtriebswelle 8 ist über Keilnuten die Schaltmuffe 19 axial verschiebbar und drehfest angeordnet. Die Schaltmuffe 19 weist Kupplungszähne 21 und 22 auf, die mit entsprechenden Kupplungszähnen 6 und 17 an den Zahnrädern 2 und 9 zusammenarbeiten. Die Zahnräder 2 und 9 besitzen Reibflächen 32 und 34, die mit den entsprechenden Reibflächen 7 und 16 der Synchronisierringe 31 und 33 zusammenarbeiten.

Der eine Synchronisierring 31 trägt mehrere — bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind es drei — Sperrbolzen 44, die mit ihrem hinteren Teil 44 c mit dem Synchronisierring 31 fest verbunden sind. Mit einem Teil 44 α reichen die Sperrbolzen 44 durch Bohrungen 27 der Kupplungsmuffe 19 hindurch, wobei an den Rändern der Bohrungen 27 und an den Sperrbolzen 44 schräge Sperrflächen 29 bzw. 46 vorgesehen sind. Der andere Synchronisierring 33 trägt drei Sperrbolzen 41, die durch entsprechende Bohrungen 26 der Kupplungsmuffe hindurchreichen, wobei auch die Bohrungen 26 und die Sperrbolzen 41 mit schrägen Sperrflächen 28 bzw. 42 versehen sind. Die hinteren Enden 41 c der Sperrbolzen 41 sind mit dem Synchronisierring 33 fest verbunden.

Während die zuerst beschriebenen Sperrbolzen 44 sich nur bis zu dem gegenüberliegenden Synchronisierring 33 erstrecken, sind die Sperrbolzen 41 länger ausgebildet und greifen mit ihren vorderen Enden 41 α in axiale Bohrungen 36 des Synchronisierringes 31 ein. Da die Bohrungen 36 im Durchmesser größer sind als die vorderen Enden 41 α der Sperrbolzen 41 ist zwischen beiden Teilen Spiel vorhanden, so daß eine begrenzte gegenseitige Verdrehung der Synchronisierringe 31 und 33 möglich ist.

In dem Synchronisierring 31 sind ferner zur Aufnahme der Federn 48 tangentiale Bohrungen 47 vorgesehen, die in die axialen Bohrungen 36 münden. Die Federn 48 stützen sich einerseits an den vorderen Enden 41 α der Sperrbolzen 41 ab und andererseits an dem Synchronisierring 31. Auf diese Weise werden beide Synchronisierringe 31, 33 in entgegengesetzten Umfangsrichtungen verdreht und hierdurch die Sperrbolzen 41, 44 in bezug auf die Bohrungen 26, 27 der Schaltmuffe 19 in Sperrstellung gebracht. Die Arbeitsweise ist folgende: Zunächst ist zu berücksichtigen, daß die erfindungsgemäße Sperrsynchronisierkupplung ein Getriebe voraussetzt, bei dem die Antriebswelle 1 stets mit höherer Drehzahl umläuft als die Abtriebswelle 8. Dies ist beispielsweise bei einem Gruppengetriebe der Fall. Die Größe der relativen Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 1 gegenüber der Abtriebswelle 8 und die der

ίο Abtriebswelle 8 gegenüber dem Abtriebszahnrad 9 ist durch die Längen der Pfeile x, y und ζ in F i g. 4 dargestellt. Wenn gemäß F i g. 4 b eine Schaltung der Schaltmuffe nach links eingeleitet wird, was einer Aufwärtsschaltung entspricht, so dreht sich die Antriebswelle 1 schneller als die Kupplungsmuffe 19 und damit auch schneller als die Abtriebswelle 8. Wenn eine Schaltbewegung nach rechts eingeleitet wird, was einem Abwärtsschalten entspricht, dreht sich die Kupplungsmuffe 19 schneller als das Abtriebszahnrad 9. Die Federn 48 halten die Sperrbolzen 41 und 44 gegen die jeweils gegenüberliegenden Seiten der Bohrungen 26 und 27, so daß die Schrägflächen 42 und 46 den Schrägflächen 28 und 29 gegenüberstehen.

Beim Abwärtsschalten, das einer Bewegung der Kupplungsmuffe nach rechts entspricht, kommt die Schrägfläche 28 an der Schrägfläche 42 des Sperrbolzens 41 zur Anlage. Diese Anlage, die eine Weiterbewegung der Kupplungsmuffe 19 verhindert und damit eine Sperrung für diese Kupplungsmuffe darstellt, wird so lange aufrechterhalten, bis im wesentlichen Gleichlauf zwischen dem Abtriebsrad 9 und der Kupplungsmuffe besteht. Sobald annähernd Gleichlauf erreicht ist, kann durch die Schrägflächen 28, 42 der Synchronisierring 33 entgegen der ursprünglichen Drehrichtung verdreht werden und damit der Schaltvorgang in der üblichen Weise geändert werden, wie es in F i g. 4 c dargestellt ist.

Bei einer Aufwärtsschaltung, die einer Schaltbewegung der Kupplungsmuffe nach links entspricht, kommt die Schrägfläche 29 an der Schrägfläche 46 zur Anlage, und die Kupplungsmuffe 19 wird bis zur Erreichung des Gleichlaufes gesperrt. Anschließend wird die Schaltbewegung fortgesetzt, wie es in F i g. 4 a dargestellt ist, bis die Zähne 21 der Schaltmuffe mit den Zähnen 6 des Antriebszahnrades in Eingriff stehen.

Die Federn 48 können verhältnismäßig leicht ausgebildet sein, da sie nur die Aufgabe haben, die beiden Synchronisierringe 31, 33 ursprünglich in entgegengesetztem Drehsinn zu verdrehen. Während des eigentlichen Synchronisierungsvorganges üben die Schrägflächen 28, 29 bzw. 42, 46 die eigentliche Sperrfunktion aus. Die Federn 48 behindern infolgedessen nicht die normale Wirkungsweise der Synchronisierkupplung.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Sperrsynchronisierkupplung, insbesondere für ein Gruppengetriebe, mit zwei Synchronisierringen, von denen jeder in axialer Richtung angeordnete Sperrbolzen trägt, die durch entsprechende Bohrungen der Kupplungsmuffe hindurchreichen, wobei an den Sperrbolzen und den Rändern der Bohrungen schräge Sperrflächen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Getriebe, in dem die Antriebswelle stets mit einer

   höheren Drehzahl umläuft als die Abtriebswelle, in dem einen Synchronisierring (31) mindestens eine axiale Bohrung (36) vorgesehen ist, in die einer der Sperrbolzen (41) des anderen Synchronisierringes (33) mit Spiel eingreift und in die eine annähernd tangentiale Bohrung (47) zur Aufnahme einer Feder (48) mündet, die sich einerseits an dem genannten Sperrbolzen (41) und andererseits an dem Synchronisierring (31) so abstützt, daß beide Synchronisierringe (31, 33) in entgegengesetzten Umfangsrichtungen verdreht und hierdurch die Sperrbolzen (41, 44) in bezug auf die Bohrungen (26, 27) der Schaltmuffe (19) in Sperrstellung gebracht werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen