DE1450825C - Synchronisierungseinnchtung fur eine schaltbare Zahnkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für eine schaltbare Zahnkupplung mit zusätzlich angeordneten konischen Reibflächen zwischen dem Synchronisierungsring und dem zugeordneten Kupplungsteil.

Derartige Synchronisiereinrichtungen, bei denen die konischen Reibflächen beim Kuppeln die Synchronisierung von kuppelndem und gekuppeltem Teil übernehmen, haben sich seit langem bewährt. Sie sind beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 596 949 bekanntgeworden. Die Synchronisierung größerer Drehmomente, insbesondere innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit, fällt mit dieser bekannten Synchronisiereinrichtung jedoch schwer, weil die auftretenden Reibungsmomente durch die konischen Reibflächen zwischen Synchronisierungsring und zugeordnetem Kupplungsteil nicht ohne weiteres aufgenommen werden können. Eine einfache Vergrößerung der Reibflächen schafft hier keine Abhilfe, weil damit eine entsprechende Vergrößerung der gesamten Kupplung einhergeht, die insbesondere bei kleineren Aggregaten bzw. Kraftfahrzeugen nicht immer möglieh ist. "

Durch die deutsche Patentschrift 191 045 ist ferner eine Reibungskupplung bekanntgeworden, bei der mehrere konische Platten beim Kuppeln mechanisch zueinander parallel geschaltet wirken. Die Reibungskraft bleibt dabei praktisch unverändert, so daß auch das erzeugte Drehmoment gleich bleibt. Die Wirkung dieser vorbekannten Kupplung ist daher so, als ob ein Paar von Kupplungs-Reibflächen verwendet würde.

Durch die französische Patentschrift 428 382 ist fernerhin eine Kupplung bekannt, bei der mehrere Reibungsplatten mit konischen Reibflächen mit Ausnähme der ersten und der letzten Platte frei auf einer Achse drehbar sind. Diese Platten sind mechanisch in Serie geschaltet. Das beim Kupplungseingriff hiermit erzielbare Drehmoment entspricht somit dem geringsten der Einzeldrehmomente.

Ausgehend von einer Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgäbe zugrunde, diese so weiterzubilden, daß eine wesentliche Verstärkung der Reibkraft erhalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Synchronisierungsring und dem zugeordneten Kupplungsteil mindestens ein zusätzliches, mit konischen Reibflächen ausgebildetes zweiteiliges Reibungsglied vorgesehen ist, von dem das eine Teil über eine Verzahnung mit dem Synchronisierungsring und das andere Teil ebenfalls über eine Verzahnung mit dem zugeordneten Kupplungsteil verbunden ist.

Durch die getroffene Anordnung mit mindestens einem zusätzlichen, zweiteiligem Reibungsglied, werden die dadurch geschaffenen zusätzlichen Reibungsflächen in Serie geschaltet, wobei die Reibungskraft durch die vorgesehene paarweise Verzahnung entsprechend erhöht wird. Mit der Erfindung können somit sehr große Reibungskräfte bei geringem Raumbedarf aufgenommen werden. Für die Synchronisierung steht die Summe der Reibungsdrehmomente der einzelnen Reibungsflächen zur Verfügung.

Es wird eine besonders kompakte Bauweise erzielt, wenn das mit dem Synchronisierungsring kämmende Teil des zusätzlichen Reibungsgliedes einen radial nach außen verlaufenden Flansch besitzt, an dem die Verzahnung sitzt, wobei das mit dem zugeordneten Kupplungsteil kämmende Teil des zusätzlichen Reibungsgliedes einen in radialer Richtung nach innen verlaufenden Flansch besitzt, an dem die Verzahnung sitzt. Die beiden Reibungsgliedteile sind hierbei also im wesentlichen in einem Axialschnitt L-förmig ausgebildet, wodurch die axiale Länge verringert wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform mit in radialer Richtung abgebogenen Flanschen der Reibungsgliedteile,

F i g. 2 einen entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform mit gerade durchgehenden Reibungsgliedteilen,

F i g. 3 ebenfalls einen Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform,

F i g. 4 das Mittelteil der Einrichtung nach F i g. 3 in einer Draufsicht.

Ein Kupplungsteil 10 einer Klauenkupplung ist einteilig mit einem Zahnrad 11 verbunden, das sich auf der Ausgangswelle 12 eines Getriebekastens dreht und gegen axiale Verschiebung gesichert ist (Fig. 1).

Die Eingangswelle des Getriebekastens treibt das Zahnrad 11 über ein nicht gezeigtes Räderwerk. Am Zahnrad 11 sind mehrere Klauenkupplungszähne 13 vorgesehen, deren Endflächen 14 zu einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Welle geneigt sind.

Das Zahnrad 11 weist einen Ansatz 15 auf, der mit einer konischen Außenfläche 16 versehen ist. Das dünnere Ende des konischen Ansatzes besitzt bei 17 eine Nut zur Aufnahme einer nach innen ragenden Verzahnung 18 eines hülsenartigen Teils 19, dessen konische Innenfläche 20 im Abstand zu der konischen Außenfläche 16 des Kupplungsteils 10 liegt.

Der andere Teil der Synchronisiereinrichtung besteht aus im Abstand voneinander angeordneten Zäh-

nen 21 an der Wandung einer Bohrung 22 in einem Gleitstück 23, das innen kerbverzahnt ist und axial auf einem kerbverzahnten Teil 27 verschoben werden kann, das auf einem Teil 9 der Welle 12 aufgekeilt ist. Das Gleitstück 23 weist eine Umfangsnut 24 auf, in die eine Gabel eingreift, um das Gleitstück zu verschieben.

In axialen Schlitzen der Bohrung des Gleitstücks 23 sind mehrere hohle Preßteile 25 vorgesehen, von denen jedes einen abgerundeten Ansatz 28 aufweist, der in eine Umfangsnut 7 eingreifen kann, die quer zu den Zähnen 21 der Klauenkupplung verläuft. Die abgerundeten Ansätze 28 werden von Federspaltringen 26 nachgiebig in der Nut gehalten, welche an den Kanten der hohlen Preßteile 25 angreifen und sie nach außen drücken.

An jedem der hohlen Preßteile 25 befindet sich ein ■ Ansatz 28, der in einer nicht gezeigten Aussparung in einer Endfläche eines Synchronisierungsrings 29 liegt. Die Umfangsgröße dieser Aussparung ist so gewählt, daß der Ansatz und der Synchronisierungsring lose miteinander verbunden sind. Der Synchronisierungsring weist einen Rand 30 mit mehreren im Abstand voneinander angeordneten Zähnen 31 auf, die die gleiche Schrägung haben wie die Zähne in der Bohrung des Gleitstücks 23 und die Zähne 13 der Klauenkupplung.

Die sich gegenüberliegenden Flächen der Zähne 21 in der Bohrung des Gleitstücks und des Synchronisierungsrings 29 weisen beide schräge, gegenseitige Führungsflächen 32 bzw. 33 auf. Der Synchronisierungsring 29 hat eine konische Innenfläche 34, die mit einer konischen Außenfläche 35 am Teil 19 in Eingriff kommen kann. Der Synchronisierungsring 29 ist bei 36 ebenfalls innen kerbverzahnt und kommt mit den Zähnen 37 eines weiteren hülsenförmigen Teils 38 in Eingriff, deren konische Außenfläche 39 die Innenfläche des Teils 19 berührt. Auch das Teil 38 ist mit einer konischen Innenfläche versehen, die der konischen Außenfläche 16 des Ansatzes am Zahnrad 11 zugeordnet ist. Die Teile 19 und 39 bilden zusammen ein mit konischen Reibflächen ausgebildetes zweiteiliges Reibungsglied.

Wenn die Klauenkupplung vollständig ausgekuppelt ist, besteht keine direkte Berührung zwischen den verschiedenen konischen Flächen. Wenn ein anderer Gang eingeschaltet werden soll, wird das Gleitstück 23 axial verschoben, wobei durch den ersten Teil dieser Bewegung ein axialer Druck auf die konischen Reibungsflächen ausgeübt wird. Wenn sich dabei die beiden Teile der Klauenkupplung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen, erzeugen die Reibungsflächen ein leichtes Reibungsmoment, wodurch der Synchronisierungsring 29 in bezug auf das Gleitstück 23 gedreht wird, so daß die Ansätze 28 an den Preßteilen 25 sich zu den Enden der Aussparungen im Synchronisierungsring 29 hinbewegen; in dieser Stellung liegen dann die Zahnflächen 32 und 33 einander gegenüber.

Auf diese Weise wird eine weitere Axialverschiebung des Teils 23 vorübergehend verhindert, obgleich der zunehmende axiale Druck auf das Teil 23 über die Zahnflächen 32, 33 und auch über die Nut 7 und die in diesen liegenden abgerundeten Ansätze 28 auf den Synchronisierungsring 29 und die konischen Reibungsflächen übertragen wird, um dadurch ein wachsendes Synchronisierungsmoment über die Reibungsfläche auf die beiden Teile der Klauenkupplung auszuüben. Das Reibungsmoment wird so lange über diese Flächen übertragen, wie sie aufeinander gleiten, und erst wenn dieser Schlupf aufhört und dadurch angezeigt wird, daß die Teile der Klauenkupplung synchron laufen, kann der auf das Teil 23 einwirkende axiale Druck den Synchronisierungsring 29 unter dem Einfluß des zwischen den Zahnflächen 32, 33 herrschenden Drucks zentralisieren und dadurch die axiale Verschiebung des Teils 23 vollenden, wenn die Umfangsnut 7 über die abgerundeten Ansätze 28 und an diesen vorbei gleitet.

Die Zähne 21 treten dann zwischen den Zähnen 31 des Synchronisierungsrings hindurch, und die Zahnflächen 32 der Zähne 21 können sich an die Zahnflächen 14 der Kupplungszähne 13 anlegen, worauf ein vom Teil 23 zwischen diesen Flächen ausgeübter Druck eine Drehung des Teils 23 gegenüber dem Zahnrad 11 bewirkt, und die Zähne 21 können hierauf zwischen den Zähnen 13 des Zahnrads 11 hindurchgehen, wodurch die Klauenkupplung eingekuppelt wird.

Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform dient zum Zusammenkuppeln der Zahnräder 41 und 44, zwischen denen ein Synchronisierungsring 88 vorgesehen ist. Der Synchronisierungsring 88 weist eine konische Innenfläche 89 auf, die mit dem Reibungsteil 56 in Eingriff kommen kann, dessen Ansätze 56' zwischen die Zähne 90 des Zahnrads 41 greifen. Das andere Reibungsglied 57 weist Ansätze 91 auf, die in Löcher 92 im Synchronisierungsring 88 eingreifen. Der ringförmige Synchronisierungsring ist mit drei Schlitzen 99 versehen, die sich von seinem inneren Umfang radial nach außen erstrecken. Das Zahnrad 41 ist mit axial vorstehenden Rippen versehen, deren Innenseite mehrere Klauenzähne 94 aufweist. Das Zahnrad 44 hat drei Gruppen von Klauenzähnen 95, wobei die Umfangsbreite jeder dieser Gruppen so gewählt ist, daß sie durch einen der Schlitze 99 im Synchronisierungsring hindurchgehen können. Das Zahnrad 41 ist drehbar, das Zahnrad 44 dagegen axial verschiebbar auf der Welle 43 angebracht. Die Zahngruppen werden normalerweise durch mehrere Federungen 96 im Abstand vom Synchronisierungsring 88 gehalten, wobei deren eines Ende den Synchronisierungsring berührt und das andere Ende in Vertiefungen im Zahnrad 44 liegt und die hochstehenden Abschnitte 96 a sich in der Bewegungsbahn des Zahnrads befinden. Eine nicht gezeigte Vorrichtung sorgt für die axiale Verschiebung des Zahnrades 44 nach rechts. Die Zahngruppen 95 berühren den nicht ausgeschnittenen Teil des Verzögerungsgliedes 88, drücken dieses nach rechts und bringen dadurch seine Reibungsfläche 89 mit den Reibungsflächen der Teile 56, 57 und 93 in Berührung.

Die Kanten der Zahngruppen und die Kanten der Schlitze sind so geformt, daß, wenn die Geschwindigkeiten des Synchronisierungsrings und der beiden Zahnräder gleich sind, ein axialer Druck auf das Zahnrad 44 die Federn 96 zusammendrückt, so daß die Zahngruppen 95 durch die Schlitze im Synchronisierungsring hindurchgehen und mit den Zähnen 94 in Eingriff gelangen, die in gleicher Weise zur Erleichterung des Einkuppeins geformt sind.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform ist ein Synchronisierungsring vorgesehen, der verhindert, daß der Betätigungsring 66 a axial verschoben wird, bevor eines der Zahnräder 41, 44 sich mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit wie die Welle 43 dreht.

Bei dieser Ausführungsform sind an den Zahnrä-

dem 41, 44 Gehäuseteile 97, 98 angebracht, deren Randabschnitte 99, 100 konische Innenflächen aufweisen; außerdem sind an jedem dieser Gehäuseteile Reibungsteile 101, 102 befestigt, die konische Innen- und Außenflächen aufweisen. An zwei axial verschiebbaren Gliedern 103, 104 sind die Randabschnitte 105 und 106 mit konischen Außenflächen versehen und außerdem mit weiteren Reibungsteilen 107,108 verbunden.

Vom Ring 66 a stehen mehrere achteckige Dorne 109 radial nach innen vor, die durch besonders geformte Schlitze 110 in ein Nabenteil 111 reichen. Die Dorne 109 greifen in Löcher in einem Ring 112 ein, der auf der Welle 43 aufgekeilt ist. Die Form der Schlitze 110 läßt sich am besten aus Fi g. 4 erkennen; sie sind so ausgebildet, daß bei einer axialen Verschiebung der Dorne 109 auch die Teile 111,112 axial verschoben werden, und wenn die Geschwindigkeit dieser Teile 48 praktisch die gleiche ist wie die der erwähnten Getriebeteile, dann kann eine weitere Axialverschiebung vorgenommen werden, um einen der Klauenzähne 113 oder 114 an den beiden Seiten des Teils 112 mit den Klauenzähnen 115 oder 116 an den ίο Zahnrädern 41 bzw. 44 in Eingriff zu bringen.

Eine relative Axialverschiebung zwischen dem Nabenteil 111 und dem Teil 112 wir durch ein nachgiebiges Sperrelement 117 verhindert, das in eine Kerbe 118 an der Innenseite des Nabenteils 111 eingreift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Synchronisiereinrichtung für eine schaltbare Zahnkupplung mit zusätzlich angeordneten konisehen Reibflächen zwischen dem Synchronisierungsring und dem zugeordneten Kupplungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Synchronisierungsring (29; 88; 103,104) und dem zugeordneten Kupplungsteil (10; 93; 41, 44) mindestens ein zusätzliches, mit konischen Reibflächen ausgebildetes zweiteiliges Reibungsglied (19, 39; 56, 57; 101, 102) vorgesehen ist, von dem das eine Teil (39; 57; 102) über eine Verzahnung (37; 91) mit dem Synchronisierungsring und das andere Teil (19; 56; 101) ebenfalls über eine Verzahnung (18; 56') mit dem zugeordneten Kupplungsteil verbunden ist.

2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Synchronisierungsring (29) kämmende Teil (39) des zusätzlichen Reibungsgliedes einen radial nach außen verlaufenden Flansch (38) besitzt und daß das mit dem zugeordneten Kupplungsteil (11) kämmende Teil (19) des zusätzlichen Reibungsgliedes einen in radialer Richtung nach innen verlaufenden Flansch besitzt, an dem die Verzahnung (18) sitzt.