DE1933877C

DE1933877C - Synchronizing device for clutches

Info

Publication number: DE1933877C
Application number: DE19691933877
Authority: DE
Inventors: Albert Chaville Grosseau (Frank reich)
Original assignee: Citroen S A (Automobiles Citroen, Berhet, Panhard), Paris
Priority date: 1968-07-08
Filing date: 1969-07-03
Publication date: 1973-08-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisiereinrichtung für Kupplungen, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Getrieben, wobei die axial verschieblichen Synchronisierringe konische, mit zugeordneten konischen Flächen von Zahnrädern dauernd im Eingriff stehende Reibflächen aufweisen und mit Synchronisalionskeilen versehen sind sowie gegenüber einer innenverzahnten Schiebemuffe zur formschlüssigen, drehfesten Verbindung von Welle und Zahnrad bei deren Synchronlauf aus der Sperrstellung verdrehbar sind und wobei Druckstücke in einer mit der Antriebswelle drehfest verbundenen, die Schiebemuffe drehfest, jedoch axial verschieblich tragenden Nabe angeordnet sind und mit Abschrägungen an den Synchronisierringen zusammenwirken.The invention relates to a synchronizing device for clutches, especially in motor vehicle transmissions, the axially displaceable Synchronizing rings conical, with associated conical surfaces of gears continuously in engagement Have standing friction surfaces and with Synchronisalionskeilen are provided and opposite an internally toothed sliding sleeve for form-fitting, non-rotatable connection of shaft and gear can be rotated out of the locked position when they are synchronized are and wherein thrust pieces in a non-rotatably connected to the drive shaft, the sliding sleeve rotatably, but axially displaceably bearing hub are arranged and with bevels on the synchronizing rings cooperate.

Es ist bekannt,· bei Synchronisiereinrichtungen für Kraftfahrzeug-Getriebe mit axial verschieblichen Synchronisierringen, welche konische Reibflächen aufweisen, die mit zugeordneten konischen Flächen von Zahnrädern zusammenwirken, und welche mit Synchronisationskeilen versehen sind sowie gegenüber einer innenverzahnten Schiebemuffe zur formschlüssigen, drehfesten Verbindung von Welle und Zahnrad bei deren Synchronlauf aus der Sperrstellung verdrehbar sind, wobei die Schiebemuffe auf einer iiiit der Antriebswelle drehfest verbundenen Nabe drehfest jedoch axial verschieblich sitzt, zwischen Schiebemuffe und Synehronisierringen Kupp-.5 lungsstiieke vorzusehen, welche durch eine federbelastete Kugel in die Schiebemuffe eingerastet sind und bei Verschiebung derselben zur Anlage eines Synchronisierringes mit seiner konischen Reibfläche gegen die konische Fläche des zugehörigen Zahn-ίο rades dienen (französische Patentschrift 844 534).It is known in synchronizing devices for motor vehicle transmissions with axially displaceable synchronizing rings which have conical friction surfaces which interact with associated conical surfaces of gears and which are provided with synchronization wedges and opposite an internally toothed sliding sleeve for the positive, rotationally fixed connection of shaft and gear can be rotated out of the locked position during synchronous operation, the sliding sleeve being non-rotatably but axially displaceable on a hub connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner, coupling elements to be provided between the sliding sleeve and synchronizing rings, which are locked into the sliding sleeve by a spring-loaded ball and when shifted the same to plant a synchronizing ring with its conical friction surface against the conical surface of the associated tooth ίο wheel (French patent 844 534).

Weiterhin ist eine Synchronisiereinrichtung der eingangs angegebenen Art bekannt, bei welcher die Synchronisierringe ebenfalls durch federbelastcte Kugeln mit der Schiebemuffe rastend verbunden '5 sind, so daß bei unbetätigter, in Mittelstellung befindlicher Schiebemuffe die Synchronisierringe mit ihren konischen Reibflächen nicht an den konischen Flachen der zugehörigen Zahnräder anliegen. Es sind als Kugeln ausgebildete Druckstücke vorgesehen, und zwar zwischen der die Schiebemuffe tragenden Nabe und den beiden seitlich davon angeordneten Synehronisierringen, welche auf die Nabe zu federbelastet sind. Diese Druckstückc bzw. Kugeln wirken mit Abschrägungen, nämlich konischen Bohrungen, am jeweiligen Synchronisierring und an der Nabe derart zusammen, daß bei Betätigung der Schiebemuffe und Anlage einer Reibfläche eines Synchronisierringes an der zugehörigen konischen Fläche des benachbarten Zahnrades, was eine Verdrehung des Synchronisierringes gegenüber der Nabe zur Folge ha, eine Keilwirkung und somit eine erhöhte Anpreßkraft zwischen den konischen Flächen erzielt wird. Die bei der bekannten Lösung vorhandenen Kugeln sind zwar zwangsläufig Zentrifugalkräften ausgesetzt, doch werden diese für die Funktion in keiner Weise ausgenutzt. Wesentlich ist allein die Erzielung einer Art Servowirkung, um ε ich bei geringeren Betätigungskräften für die Bewegung der Schiebemuffe ausreichende Anpreßdrücke zwischen den Synchronisationsringen und den benachbarten Zahnrädern zustande zu bringen (französische Patentschrift 1012482).Furthermore, a synchronizer is the initially specified type known, in which the synchronizing rings also by spring-loaded Balls with the sliding sleeve are latching connected '5, so that when not actuated, located in the middle position Do not place the synchronizing rings with their conical friction surfaces on the conical ones Make contact with the surfaces of the associated gears. Pressure pieces designed as balls are provided, namely between the hub carrying the sliding sleeve and the two arranged laterally thereof Synchronization rings which are spring loaded on the hub. These pressure pieces or balls act with bevels, namely conical bores, on the respective synchronizing ring and on the hub together in such a way that upon actuation of the sliding sleeve and contact with a friction surface of a synchronizing ring on the associated conical surface of the adjacent gear, causing a rotation of the Synchronizing ring compared to the hub ha, a wedge effect and thus an increased contact pressure is achieved between the conical surfaces. The existing in the known solution Balls are inevitably exposed to centrifugal forces, but these are not used in any function Wisely exploited. The only thing that is essential is to achieve a kind of servo effect, by ε i with lower actuation forces Sufficient contact pressure between the synchronization rings to move the sliding sleeve and to bring about the neighboring gears (French patent specification 1012482).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Synchronisiereinrichtung der eingangs angegebenen Art, bei welcher die Schiebemuffe nicht betätigt und jeder Synchronisierring nicht axial verschoben zu werden braucht, um diesen mit seiner Reibfläche mit der konischen Fläche des zugehörigen Zahnrads in Berührung zu bringen, die Muffe also einzig und also- lein der formschlüssigen Drehverbindung zwischen Welle und Zahnrad dient, jedoch bei Stillstand der Welle ein freies Schalten ermöglicht ist.The object of the invention is to create a synchronization device of the type specified at the beginning Type in which the sliding sleeve is not actuated and each synchronizing ring is not axially displaced too needs to be in order to this with its friction surface with the conical surface of the associated gear To bring contact, so the sleeve is unique and so- lein is used for the positive rotary connection between the shaft and the gear, but when the Wave free switching is enabled.

Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Druckslücke gegenüber den Abschrägungen der Synchronisierringe radial beweglich angeordnet sind und eine solche Masse aufweisen, daß die auf die Abschrägungen ausgeübten Zentrifugalkräfte den Ölfilm zwischen den Reibflächen nicht zerstören. This is achieved according to the invention in that the pressure gap opposite the bevels of the synchronizing rings are arranged to be radially movable and have such a mass that the centrifugal forces exerted on the bevels do not destroy the oil film between the friction surfaces.

Während des Umlaufs der Welle sind die Druckstücke der Zentrifugalkraft unterworfen und erzeu gen so auf jeden Synchronisierring radial einwirkende Kräfte, welche Axialkräfte zur Folge haben, die die Reibfläche des Ringes auf die konische Fläche des zugehörigen Zahnrades drücken, so daß der Synchronisierring mit umläuft und sein Spiel gegenüber der Nabe winkelmäßig wieder zu erreichen bestrebt ist, wodurch die Synchronisationskeile in Stellung kommen, bevor die Greifelemente zur form- During the rotation of the shaft, the pressure pieces are subjected to centrifugal force and so generate forces acting radially on each synchronizing ring, which result in axial forces that press the friction surface of the ring on the conical surface of the associated gear, so that the synchronizing ring rotates with and be The aim is to achieve angular play with respect to the hub again, as a result of which the synchronization wedges come into position before the gripping elements are

schlüssigen Verbindung hetiiligl werden. Es wird auf diese Weise beim Gangwechscln Zeit gewonnen, und zwar in Verbindung mit einer erhöhten Sicherheit und Genauigkeit bezüglich des Zustandekommens der formschlüssigen Verbindunu.conclusive connection. It will be on This saves time when changing gears, in conjunction with increased safety and accuracy with regard to the establishment of the form-fitting connection.

Mit einer schnellen und brutalen Verschiebung der Eingriffsteile ist die Gefahr verbunden, daß der jeweilige Synchromsierrin» abprallt und eine formschlüssge Verbindung trotz eines vorhandenen Drehzahlunterschiedes zwischen Zahnrad und Welle zustande kommt. Dies ist durch die geschilderte, standige Anlage der .Synchronisierringe an den zugehörigen konischen Flächen der benachbarten Zahnräder vermieden. Bei Stillstand wirkt jedoch keine Verschiebungskraft auf die Synchronisierringe ein. so daU sie gegenüber dem zugehörigen Zahnrad jeweils f'ei drehbar sind und ihre Synchronisaiionskeile leicht und ohne Kraftaufwand in eine Stellung laufen können, in welcher die formschlüssige Verbindung möglich ist.With a rapid and brutal displacement of the engaging parts there is a risk that the respective Synchromsierrin »bounces off and a form-fitting Connection despite an existing speed difference between gear and shaft comes about. This is due to the permanent attachment of the .Synchronisierringe to the associated conical surfaces of the adjacent gears avoided. However, none is effective at a standstill Displacement force on the synchronizing rings. so that they are in relation to the associated gear f'ei are rotatable and their synchronization wedges can easily and effortlessly run into a position in which the positive connection is possible.

In vorteilhafter Weiterbildung c*?r Erfindung können elastische Organe vorgesehen sein, welche die Druckstücke jeweils mit einer ihrem Gewicht gleichen Kraft nach außen vorbelasten. Bei diesen Organen kann es sich beispielsweise um Federn handeln, welche in den Näbenbohrungen für die Druckstücke angeordnet sind und deren Zurückfallen auf den Boden der jeweiligen Bohrung bei Stillstand verhindern. Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. In dieser zeigtIn an advantageous further development of the invention, elastic organs can be provided which each preload the pressure pieces outward with a force equal to their weight. These organs can be springs, for example, which are arranged in the peripheral bores for the pressure pieces and prevent them from falling back to the bottom of the respective bore when the system is at a standstill. An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing, for example. In this shows

Fig. 1 einen Teil eines Längsschnittes durch ein mit einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung versehenes Getriebe,1 shows part of a longitudinal section through a synchronizing device according to the invention provided gear,

Fig.2 eine perspektivische Explosionsdarstellung bestimmter Getriebeteile.2 shows a perspective exploded view of certain transmission parts.

Nach der Zeichnung weist das Getriebe eine WePeI auf, auf welcher zwei Zahnräder! und3 über je ein Nadellager 4 bzw. 5 frei drehbar gelagert sind.According to the drawing, the gearbox has a WePeI on which two gears! und3 are freely rotatably mounted via a needle roller bearing 4 and 5, respectively.

Zwischen den Zahnrädern! und3 ist eine Synchronisationsnabco mit bohrungsseitigen Längsnuten 6 ft angeordnet, in welche entsprechende Zähne dc, WeIIeI eingreifen. Die Nabe 6 ist also drehfest mit der Welle I verbunden.Between the gears! and 3 a synchronization hub is arranged with longitudinal grooves 6 ft on the bore side, in which corresponding teeth dc, shafts engage. The hub 6 is therefore connected to the shaft I in a rotationally fixed manner.

Das Zahnrad 2 weist eine konische äußere Fläche 2 α auf, auf welcher die konische innere Reibfläche la eines Synchronisierringes7 aufsetzen kann. Das Zahnrad 3 ist dagegen drehfest mit einem Ring 8 verbunden, welcher eine konische äußere Fläche 8« aufweist, auf welcher die konische innere Reibfläche 9 a eines Synchronisierringes 9 aufsetzen kann.The gear wheel 2 has a conical outer surface 2 α on which the conical inner friction surface la of a synchronizing ring 7 can be placed. In contrast, the gear wheel 3 is non-rotatably connected to a ring 8 which has a conical outer surface 8 ″ on which the conical inner friction surface 9 a of a synchronizing ring 9 can be placed.

Jeder der Synchronisierringe 7 und 9 weist eine bestimmte Anzahl Zapfen 10 auf, und zwar drei beim dargestellten Beispiel, welche jeweils in eine Aussparung 11 der Synchrouisationsnabeö eingreifen, so daß diese Nabe 6 die Ringe 7,9 mitnimmt, diese aber der Nabe 6 gegenüber um einen begrenzten Winkel verdrehbar sind. Darüber hinaus weist jeder der Ringe 7,9 Synchronisationskeile 12 auf, welche radial aus den Ringen 7,9 hervorragen. Auf der der Nabe 6 zugewandten Seite weisen diese Keile 12 jeweils zwei Abschrägungen 12« auf, welche symmetrisch zur i. ängsmitteiebene des jeweiligen Keils angeordnet sind. Each of the synchronizing rings 7 and 9 has a certain number of pins 10, namely three in the example shown, which each engage in a recess 11 of the Synchrouisationsnabeö, so that this hub 6 takes the rings 7.9 with it, but the hub 6 opposite can be rotated a limited angle. In addition, each of the rings 7.9 has synchronization wedges 12 which protrude radially from the rings 7.9. On the side facing the hub 6, these wedges 12 each have two bevels 12 ″, which are symmetrical to the i. are arranged in the middle of the respective wedge.

Eine Schiebemuffe 13, die von einer nicht dargestellten Schaltgabel verschoben wird, ist auf der Synchronisationsnabe 6 und den Zahnrädern 2,3 ver- schieblich gelagert. Die Muffe 13 ist bohrungsseitiu mit einer ~Verzahnung 13-/ versehen, in welche Außenzähne da der Nabe 6 und Außenzähne 2/) oder 8 Λ des Zahnrades! bzw. des Ringes 8 zugleich eingreifen können, so daß die Nabe 6 mit dem Zahni ad 2 oder dem Zahnrad 3 verbunden ist. je nach der Muffenstellung. Die Winkelstellung der Keile 12 ist derart bestimmt, daß sie dann, wenn die Zapfen 10 an einer der Flanken der Aussparungen Il anliegen, ίο auf die Zähne der Verzahnung 13 α der Mufle 13 ausgerichtet sind und so verhindern, daß die Yerzahnunii !3« in die Außenzähne Ib oder 8/' des Zahnrades 2 bzw. des Ringes 8 eingreift. A sliding sleeve 13, which is displaced by a shift fork (not shown), is slidably mounted on the synchronization hub 6 and the gear wheels 2, 3. The sleeve 13 is bohrungsseitiu provided with a toothing 13- /, in which external teeth as the hub 6 and external teeth 2 /) or 8 Λ of the gear! or the ring 8 can intervene at the same time, so that the hub 6 is connected to the Zahni ad 2 or the gear 3. depending on the position of the socket. The angular position of the wedges 12 is determined in such a way that when the pins 10 rest against one of the flanks of the recesses II, they are aligned with the teeth of the toothing 13 α of the socket 13 and thus prevent the Yerzahnunii! 3 "in the external teeth Ib or 8 / 'of the gear 2 or of the ring 8 engages.

Schließlich ist iede der Aussparungen Il der Nabe <i mit einer Bohrung 14 versehen, in welcheFinally, each of the recesses II of the hub is provided with a bore 14 into which

eine Kugel 15 eingesetzt ist. Diese Kugel 15 liegt Ab-a ball 15 is inserted. This ball 15 lies off

sdiräüUiiHen 10 α an den Enden der Zapfen 10 der Synchronisuliousnnu.e 7. 9 gegenüber.sdiräüUiiHen 10 α at the ends of the pin 10 of the Synchronisuliousnnu.e 7. 9 opposite.

Das beschriebene Cielriebe funktioniert tolgendermaßen. The described drive works as follows.

Die in Umdrehung versetzte Welle 1 nimmt die Synchronisationsnabe 6 mit. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft werden die Kugeln 25 gegen die Abschrägungen 10« der Zapfen 10 der Ringe 7,9 gedrückt. Jeder dieser Ringe ist auf diese Weise einem radialen Druck ausgesetzt, welcher einen nach außen gerichteten Axialdruck hervorruft und die konische Fläche la bzw. 8« gegen die konische Fläche 7 a bzw. 9 α zu drücken das"Bestreben hat. Das Gewicht der Kugeln 15 ist unter Berücksichtigung der Schräge der Flächen 10 ο so gewählt, daß der besagte Axialdruck selbst bei großen Geschwindigkeiten nicht den Ölfilm zerstört, welcher'zwischen den konischen Flächen 2 ο und 7« sowie den konischen Flächen 8 a und 9 α besteht.The shaft 1 set in rotation takes the synchronization hub 6 with it. Under the effect of centrifugal force, the balls 25 are pressed against the bevels 10 ″ of the pins 10 of the rings 7, 9. In this way, each of these rings is exposed to a radial pressure, which causes an outwardly directed axial pressure and which tends to press the conical surface la or 8 «against the conical surface 7 a or 9 α. The weight of the balls 15 is chosen taking into account the inclination of the surfaces 10 o so that the said axial pressure does not destroy the oil film, even at high speeds, which exists between the conical surfaces 2 o and 7 "and the conical surfaces 8 a and 9 α.

Bei zu Anfang mit einer von der Drehzahl der Welle 1 und der Nabe 6 abweichenden Drehzahl umlaufenden Zahnrädern 2. 3 verschwenken die Ringe 7 und 9 gegenüber der Nabe 6 und ihre Zapfen 10 kommen an den Flanken der Aussparungen 11 zur Anlage. Die Synchronisiereinrichtung ist in Sperrstellung, d.h. die Ringe 7,9 sind zwar bereit, an ihren Vorsprüngen 12 den Druck der Muffe 13 aufzunehmen, um das Einrücken in das zugehörige Zahnrad 2 bzw. 3 zu vollziehen, aber die Bewegung der Muffe ist solange vermindert, wie die Welle I und das fragliche Zahnrad noch nicht mit etwa derselben Drehzahl umlaufen.At the beginning with a different speed from the speed of the shaft 1 and the hub 6 rotating gears 2.3, the rings 7 and 9 pivot with respect to the hub 6 and their pins 10 come to rest on the flanks of the recesses 11. The synchronizing device is in the locked position, ie the rings 7, 9 are ready to take up the pressure of the sleeve 13 on their projections 12 in order to engage the associated gear 2 or 3, but the movement of the sleeve is reduced as long as how the shaft I and the gear in question do not yet rotate at approximately the same speed.

Wenn die Geschwindigkeit der Zahnräder 2 und 3 gleich derjenigen der Welle 1 ist, dann kann die positive Mitnahme dieser Zahnräder bewerkstelligt werden. Wird zu diesem Zwecke die Muffe 13 beispielsweise nach links verschoben, dann treffen die Zähne der Verzahnung Ma der Muffe 13 auf die Abschrägungen 12a der Keile 12 auf und bewirken dadurch eine le-chte Verdrehung des Synchronisierringes 7, dessen Keile 12 aus der Bahn der Zähne der Verzahnung 13 α kommen. Die Bewegung der Muffe kann also weitergehen, so daß ihre Verzahnung 13 a in die Zähne 2 b des Zahnrades 2 eingreift und dieses Zahnrad 2 mit der Nabe 6 und damit mit der Welle verbunden wird. If the speed of the gears 2 and 3 is the same as that of the shaft 1, then the positive entrainment of these gears can be achieved. If the sleeve 13 is shifted to the left for this purpose, for example, the teeth of the toothing Ma of the sleeve 13 hit the bevels 12a of the wedges 12 and thereby cause a slight rotation of the synchronizing ring 7, the wedges 12 of which are out of the path of the teeth the toothing 13 α come. The movement of the sleeve can continue, so that its teeth 13 a engages in the teeth 2 b of the gear 2 and this gear 2 is connected to the hub 6 and thus to the shaft.

Wird die Welle 1 nicht angetrieben, dann wirkt auf die Kugeln 15 keine Zentrifugalkraft ein und es tritt auch kein Druck auf die Synchronisierringe 7,9 auf. Diese Ringe können also gegenüber den Zahnrädern! und 3 frei drehen, so daß die einer Verschiebung der Muffe 13 entgegenwirkende Kraft praktischIf the shaft 1 is not driven, then no centrifugal force acts on the balls 15 and it does there is also no pressure on the synchronizing rings 7.9. So these rings can be compared to the gears! and 3 rotate freely, so that the displacement of the sleeve 13 counteracting force practically

Juli ist und die Muffe 13 verschoben werden kann, im die Nabe6 mit dem Zahnrad! oder3 zu verbinlen. Es kann so ohne weiteres ein Gang eingeschaltet werden. Es kann in jeder Bohrung 14 eine Feder 16 vorgesehen sein, welche auf die zugehörige Kugel 15 eine ihr Gewicht aufhebende, radial nach außen gerichtete Kraft ausübt. Die Kugel 15 wird so mit den Abschrägungen 10 a auch bei Stillstand in Berührung gehalten.July is and the sleeve 13 can be moved, im the hub6 with the gear! or 3 to connect. A gear can be switched on without further ado will. It can be provided in each bore 14, a spring 16, which on the associated ball 15 a exerts a force that lifts its weight and is directed radially outward. The ball 15 is kept in contact with the bevels 10 a even at a standstill.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Synchronizing device for clutches, in particular in motor vehicle transmissions, the axially movable synchronizing rings having conical friction surfaces that are permanently in engagement with associated conical surfaces of gears and with synchronization wedges. are provided as compared to an internally toothed sliding sleeve for the form-fitting, non-rotating connection of the shaft and gear when they are synchronized from the locked position, and pressure pieces in a non-rotatably connected to the drive shaft, the sliding sleeve rotatably, but axially movable bearing; Hub are arranged and cooperate with chamfers on the synchronizing rings, characterized in that the pressure pieces (15) are arranged to be radially movable with respect to the chamfers (10 a) of the synchronizing rings (7,9) and have such a mass that the suf exerted the chamfers Centrifugal forces do not destroy the oil film between the friction surfaces (2 a, la; 8 a, 9a).

2. Synchronizing device according to claim I, characterized in that elastic organs (16) are provided, wt'jhe the pressure piecesc (15) each rushed past with a force equal to its weight \