DE1630452C3 - Synchronisierte Zahnkupplung für ein Zahnräderwechselgetriebe - Google Patents

Synchronisierte Zahnkupplung für ein Zahnräderwechselgetriebe

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DE1630452C3 DE1630452A DE1630452A DE1630452C3 DE 1630452 C3 DE1630452 C3 DE 1630452C3 DE 1630452 A DE1630452 A DE 1630452A DE 1630452 A DE1630452 A DE 1630452A DE 1630452 C3 DE1630452 C3 DE 1630452C3
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Description

Bei einer auf den älteren Vorschlag gemäß dem deutschen Patent 1550 753 zurückgehenden synchronisierten Zahnkupplung der im Gattungsbegriff erfaßten Art besteht die Synchronisiervorrichtung aus einem Synchronisierring, der in einer Ringnut der Kupplungsmuffe gelagert ist. Der Synchronisierring liegt außen an einer zylindrischen Synchronisiertrommel an, die an der dabei unverschieblich angeordneten Kupplungshülse ausgebildet ist und eine Axiallänge aufweist, welche mindestens der Arbeitsbreite des Synchronisierringes zuzüglich des axialen Verschiebeweges der Kupplungsmuffe entspricht. Die Kupplungsmuffe hat außerdem einen Kupplungshauptzahnkranz, der in den einzelnen Gängen des Getriebes mit dem Innenzahnkranz eines der Abtriebszahnräder in Eingriff steht, weitere Kupplungszahnkränze einer den Abtriebszahnrädern entsprechenden Vielzahl, deren einzelner Eingriff mit dem an der Kupplungshülse ausgebildeten Gegenzahnkranz durch die Synchronisiervorrichtung während einer vorgenommenen Getriebeschaltung gesteuert wird. Sobald dabei der Kupplungshauptzahnkranz an der Kupplungsmuffe mit dem Innenzahnkranz des betreffenden Abtriebszahnrades in Eingriff gekommen ist, folgt in dem übergewechselten Gang des Getriebes von dem Augenblick an eine Drehmomentübertragung in voller Höhe von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle, in welchem der betreffende weitere Kupplungszahnkranz der Kupplungsmuffe mit dem Gegenzahnkranz der dann durch die Synchronisiervorrichtung mit der Kupplungsmuffe synchron gedrehten Kupplungshülse in Eingriff gekommen ist.
Die mit solchen, vergleichsweise einfach konstruierten synchronisierten Zahnkupplungen für ein Zahnräderwechselgetriebe erreichbaren Schaltqualitäten sind an sich weitgehend zufriedenstellend. Dennoch muß festgestellt werden, daß wegen des bei jedem Gangwechsel erfolgenden doppelten Eingriffes von jeweils zwei Kupplungszahnkränzen ein gewisser Härtegrad des jeweiligen Gangwechsels auftritt, der sich hauptsächlich aus der unveränderlichen und auf Grund der Synchronisiervorrichtung doch vergleichsweise ruckartig erfolgenden Übertragung des Drehmoments ergibt. Außerdem läßt sich bei dem Eingriff der Kupplungszahnkränze ein Aufeinanderreiben der Zähne nicht vollständig vermeiden, so daß entsprechende Nebengeräusche entstehen, die mit der Zeit empfindlich stören können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, diese Zahnkupplungen so weiterzubilden, daß mit ihnen noch weichere Gangwechsel erreicht werden können und daß die bei dem gegenseitigen Eingriff der Kupplungszahnkränze auftretenden Geräusche eine Verringerung erfahren.
Durch die zur Lösung dieser Aufgabe nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 erfindungsgemaß vorgeschlagenen Maßnahmen können deshalb extrem weiche Gangwechsel erreicht werden, weil nach dem erfolgten Eingriff des Kupplungshauptzahnkranzes der Kupplungsmuffe mit dem Innenzahnkranz eines der Abtriebszahnräder eine sich von einem Minimalwert auf einen Maximalwert steigernde Übertragung des jeweils übersetzten Drehmoments stattfindet, der sich die Synchronisierwirkung der Reibscheibenkupplung vollständig anpaßt. Aus dieser Wirkung ergibt sich auch eine geringere Gefahr für das gegenseitige Aufeinanderreiben der Zähne beim gegenseitigen Eingriff des Kupplungshauptzahnkranzes der Kupplungsmuffe mit dem Innenzahnkranz der einzelnen Abtriebszahnräder, so
3 4
daß die entsprechenden Nebengeräusche, die man- dere Reibscheiben 88 in einen an einer Kupplungsgels eines gesonderten Zahneingriffs auf der Seite der hülse 90 ausgebildeten Gegenzahnkranz 92 eingrei-Kupplungshülse ohnehin kleiner sind, auch auf der fen. Die Kupplungshülse 90 ist über eine Vielkeilver-Seite der Abtriebszahnräder verringert sind. zahnung 94, 96 mit der Abtriebswelle 12 drehfest
In den weiteren Patentansprüchen sind vorteilhafte 5 und axial verschieblich verbunden. Sie ist weiterhin
Weiterbildungen der Erfindung erfaßt. Ein Ausfüh- über einen Kugelkranz 98 mit der Kupplungsmuffe
rungsbeispiel derselben ist in der Zeichnung schema- 72 drehbar und axial unverschieblich verbunden,
tisch dargestellt. Wird folglich die Kupplungshülse 90 mittels einer
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein Schaltstange 140, die über eine Schaltgabel 136 in
Zahnräderwechselgetriebe der Vorgelegebauart, bei io einer Ringnut 138 der Kupplungshülse angreift, axial
dem die Antriebswelle 10 koaxial zu der Abtriebs- auf der Abtriebswelle 12 verschoben, dann wird da-
welle 12 angeordnet ist. Die Antriebswelle 10 ist mit auch die Kupplungsmuffe 72 axial verschoben,
über ein Lager 28 in der Lagerbohrung 30 einer so daß ihr Kupplungshauptzahnkranz 74 mit einem
Trennwand 18 des Getriebegehäuses 16 abgestützt. der Innenzahnkränze 76, 78, 80 und 82 in Zahnein-
Das Lager 28 sitzt auf einer Wellenverlängerung 26, 15 griff kommt.
an der ein Antriebszahnrad 32 des Zahnräderwech- Die Reibscheiben 84, 88 der als Synchronisiervorselgetriebes ausgebildet ist. In der Wellenverlänge- richtung dienenden Reibscheibenkupplung 86 liegen rung 26 ist auch das eine Ende 60 der Abtriebswelle zwischen einem durch eine Druckfeder 106 gegen-12 über ein Lager 62 abgestützt, das in einer Lager- über der Kupplungshülse 90 unter Vorspannung gebohrung 64 der Wellenverlängerung angeordnet ist. 20 haltenen Druckring 104 und einem Gegendruckring
Das Antriebszahnrad 32 steht im ständigen Zahn- 102, der mit einer die Kupplungshülse umgebenden eingriff mit dem jeweiligen Eingangsrad 34 mehrerer Trommel 100 einstückig verbunden ist. Die Trommel Zahnradgruppen 36, die auf einer jeweiligen Vorge- 100 hat über einen weiteren Druckring 114 Verbinlegewelle 38 angeordnet sind. Die Vorgelegewellen 38 dung mit der Kupplungshülse 90, und zwar über sind mit ihren einen Enden 40 in der Gehäusewand 25 zahnförmige Synchronisiernocken 108 und 112, die 18 und mit ihren anderen Enden 42 in einer Gehäu- an der Kupplungshülse 90 bzw. an dem weiteren sewand 44, in einer zu der Abtriebswelle 12 achspar- Druckring 114 ausgebildet sind. Der weitere Druckallelen Anordnung drehbar gelagert. Für die hier ring 114 hat bei 116 im übrigen mit der Trommel beschriebene Getriebeausbildung sind drei Vorgele- 100 eine solche Verbindung, daß es bei jeder Bewegewellen 38 vorgesehen, deren unter sich gleiche 30 gung derselben in Umfangsrichtung relativ zu der Zahnradgruppen 36 außer dem Eingangsrad 34 drei Kupplungshülse 90 zu einer durch die Synchronisierweitere Zahnräder 46, 48 und 50 aufweisen, von de- nocken 108 und 112 gesteuerten, begrenzten Relativnen die Zahnräder 46 und 48 ständig in einem radial bewegung in axialer Richtung zwischen dem Druckschwimmenden Zahneingriff stehen mit zwei zentral ring 114 und der Kupplungshülse 90 kommt. Da die nebeneinander angeordneten Abtriebszahnrädern 52 35 Kupplungshülse 90 über gleichartige Synchronisier- und 54, welche zwei unterschiedliche Übersetzungs- nocken 110 und 118 auch mit dem Druckring 104 Verhältnisse im Vorwärtsbetrieb ergeben. verbunden ist, löst auch hier eine relative Drehbewe-
Mit den Zahnrädern 50 stehen auf Wellen 61 gung zwischen diesen beiden Teilen eine begrenzte drehbar gelagerte Zwischenräder im ständigen Zahn- Relativbewegung in axialer Richtung aus. An dem eingriff, die ihrerseits mit einem weiteren Abtriebs- 40 Druckring 104 sind im übrigen noch schräge Nokzahnrad 58 ständig im radial schwimmenden Zahn- kenflächen 126 ausgebildet, mit welchen die einen eingriff stehen. Das Abtriebszahnrad 58 ist folglich Enden von Schaltstiften 122 zusammenwirken, die in zusammen mit den Zwischenrädern auf den Wellen radialen Bohrungen 120 der Kupplungshülse 90 veröl für die Übersetzung im Rückwärtsbetrieb des Ge- schieblich gelagert sind. Die Bewegung dieser Schalttriebes maßgebend. Die Wellen 61 sind im übrigen in 45 stifte 122 ist durch Nockenaussparungen 128, 130, Bohrungen 66, 68 von Gehäusevorsprüngen 63, 65 in 132 und 134 steuerbar, die axial hintereinander an einer zu den Vorgelegewellen 38 achsparallelen An- der Abtriebswelle 12 ausgebildet sind, und zwar in Ordnung drehbar gelagert. den Entfernungen der Zahnräder 32, 52, 54 und 58
Jedes der Zahnräder 32, 52, 54 und 58 kann mit- voneinander entsprechenden gegenseitigen Abstän-
tels der im folgenden näher beschriebenen synchroni- 50 den.
sierten Zahnkupplung mit der Abtriebswelle 12 ge- Sobald die Kupplungshülse 90 und damit die
kuppelt werden, um so zur Bereitstellung unter- Kupplungsmuffe 72 durch Betätigung der Schalt-
schiedlicher Übersetzungsverhältnisse eine Verbin- stange 140 aus der dargestellten Lage herausbewegt
dung zwischen der Antriebswelle 10 und der Ab- werden, kommt der Kupplungshauptzahnkranz 74 an
triebswelle 12 herzustellen. Die mit ihren wesentli- 55 der Kupplungsmuffe 72 in Eingriff mit einem der In-
chen Teilen innerhalb des die Abtriebswelle 12 um- nenzahnkränze 76, 78, 80 und 82 zur Schaltung des
gebenden Teils 69, 70 des Getriebegehäuses angeord- Getriebes auf eine entsprechende Übersetzung. Bevor
nete Zahnkupplung umfaßt zunächst eine Kupp- es zu diesem gegenseitigen Eingriff kommt, fallen die
lungsmuffe 72, an deren einem Ende ein Kupplungs- Schaltstifte 122 in eine der Nockenaussparungen
hauptzahnkranz 74 ausgebildet ist, der bei der axia- 60 128, 130, 132 und 134 ein, wodurch der Druckring
len Verschiebung dieser Kupplungsmuffe mit einem 104 durch die sich an der Kupplungshülse 90 abstüt-
der Innenzahnkränze 76, 78, 80 und 82 der Zahnrä- zende Druckfeder 106 gegen die Reibscheiben 84, 88
der 32, 52, 54 und 58 in Eingriff gebracht werden der Reibscheibenkupplung 86 angedrückt werden
kann. An dem anderen Ende der Kupplungsmuffe 72 kann. Bei der ersten Druckberührung des Druckrin-
ist ein weiterer Kupplungszahnkranz ausgebildet, in 65 ges 104 mit den Reibscheiben 84, 88 erfährt die
welchen die einen Reibscheiben 84 einer als Syn- Trommel 100 eine zu der Kraft proportionale Dreh-
chronisiervorrichtung dieser Zahnkupplung dienen- momentbeaufschlagung, mit welcher der Druckring
den Reibscheibenkupplung 86 eingreifen, deren an- 104 gegen die Reibscheiben und weiter gegen den
Gegendruckring 102 gedrückt wird. Damit kommt es dann aber augenblicklich zu dem Eingriff der Synchronisiernocken 108, 112 und auch der Synchronisiernocken 110, 118, so daß die Kupplungshülse 90 eine noch bei niedrigem Drehmoment erfolgende Ankupplung an die Kupplungsmuffe 72 erfährt. Im gleichen Ausmaß wie der Druckring 104 zunehmend durch die Wirkung der Synchronisiernocken 110, 118 relativ zu der Kupplungshülse 90 bewegt wird, wird auch die Reibscheibenkupplung 86 zunehmend an der Drehmomentübertragung zwischen der Kupplungsmuffe 72 und der Kupplungshülse 90 beteiligt, so daß auf die Abtriebswelle 12 zunehmend ein größeres Drehmoment zur Einwirkung kommt. Die volle Höhe des Drehmoments wird dann übertragen, wenn die Reibscheibenkupplung 86 völlig eingerückt ist. Andererseits wird die Drehmomentübertragung dann unterbrochen, wenn durch axiale Verschiebung der Kupplungshülse 90 und damit der Kupplungsmuffe 72 zunächst die Schaltstifte 122 aus der jeweiligen Nockenaussparung der Abtriebswelle 12 herausbewegt werden, wodurch dann der Druckring 104 gegen die Kraft der Druckfeder 106 von den Reibschei-
o ben 84, 88 gelöst wird. Danach wird dann der Kupplungshauptzahnkranz 74 an der Kupplungsmuffe 72 aus seinem Eingriff mit dem Innenzahnkranz des Zahnrades gelöst, das an der vorhergehenden Getriebeübersetzung teilgenommen hat.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Synchronisierte Zahnkupplung für ein Zahnräderwechselgetriebe mit mehreren um die koaxiale An- und Abtriebswelle angeordneten Vorgelegewellen, bei dem mit den Zahnrädern auf den Vorgelegewellen zentral nebeneinander angeordnete Abtriebszahnräder radial schwimmend in Eingriff stehen, die innen je einen Kupplungszahnkranz zum Kuppeln des betreffenden Zahnrades mit der dazu koaxialen Abtriebswelle aufweisen, wobei die Zahnkupplung im wesentlichen aus einer mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen Kupplungshülse und einer axial verschieblichen Kupplungsmuffe besteht, die einen mit den Kupplungszahnkränzen der Abtriebszahnräder kuppelbaren Kupplungshauptzahnkranz und einen weiteren Kupplungszahnkranz aufweist, der mit einem an der Kupplungshülse ausgebildeten Gegenzahnkranz kuppelbar ist, und wobei die Synchronisiervorrichtung auf der Kupplungsmuffe und mit dieser axial verschieblich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiervorrichtung eine Reibscheibenkupplung (86) ist, deren eine Reibscheiben (84) in den weiteren Kupplungszahnkranz der Kupplungsmuffe (72) und deren andere Reibscheiben (88) in den Gegenzahnkranz (92) der auf der Abtriebswelle (12) axial verschieblichen Kupplungshülse (90) eingreifen, auf welcher eine über zahnförmige Synchronisiernocken (108, 110; 112, 118) steuerbare Betätigungs- (100, 102, 104, 106, 114) und Lüftvorrichtung (104, 120, 122, 126) für die Reibscheibenkupplung (86) angeordnet ist, und daß die Kupplungsmuffe (72) mit der Kupplungshülse (90) axial unverschieblich und bei gelüfteter Reibscheibenkupplung (86) frei drehbar verbunden ist.
2. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (90) und die Kupplungsmuffe (72) über einen Kugelkranz (98) miteinander verbunden sind.
3. Zahnkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftvorrichtung der Reibscheibenkupplung (86) aus einem axial relativ zur Kupplungshülse (90) beweglichen Druckring (104) besteht, der Nockenflächen (126) aufweist, mit denen in radialen Bohrungen (120) der Kupplungshülse (90) verschieblich gelagerte Schaltstifte (122) zusammenwirken, deren Bewegung durch an der Abtriebswelle (12) axial hintereinander in der Entfernung der Abtriebszahnräder voneinander entsprechenden gegenseitigen Abständen angeordnete Nockenaussparungen (128,130.132,134) gesteuert ist.
4. Zahnkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung der Reibscheibenkupplung (86) aus einer zwischen der Kupplungshülse (90) und dem Druckring (104) unter Vorspannung angeordneten Druckfeder (106) besteht, wobei die Reibscheiben (84, 88) zwischen dem Druckring (104) und einem Gegendruckring (102) liegen.
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