DE19635182B4

DE19635182B4 - Sperrsynchronkupplung

Info

Publication number: DE19635182B4
Application number: DE1996135182
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Bornemann; Friedrich Dr. Vollhüter
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2016-08-31
Also published as: DE19635182A1

Abstract

Sperrsynchronkupplung, insbesondere zum Schalten von Übersetzungsstufen von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben für Kraftfahrzeuge, mit einem wellenfesten Mitnehmerkörper, auf dem eine Schaltmuffe verschiebbar geführt ist, einem benachbarten schaltbaren Antriebsglied mit einer Kupplungsverzahnung und einem dazwischenliegenden Synchronring mit einer Sperrverzahnung und einem Reibkonus, der mit einem Gegenkonus am Antriebsglied oder an der Schaltmuffe zusammenwirkt, wobei federnde Mittel (48,50) vorgesehen sind, die den Synchronring (20,22) bzw. dessen Reibkonus (42) von dem Gegenkonus (46) mit einer Kraft abdrücken, die kleiner als die Schaltkraft beim Synchronisiervorgang ist, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (48,50) derart wegbegrenzt sind, daß der Synchronring (20,22) in seiner Ruhestellung entlastet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronkupplung, insbesondere zum Schalten von Übersetzungsstufen in Geschwindigkeits-Wechselgetrieben für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Sperrsynchronkupplung zeigt beispielsweise die DE 36 12 741 A1 (mit Außensynchronisierung) oder die DE 44 13 169 C1 (mit Innensynchronisierung). Bei derartigen Sperrsynchronkupplungen können gelegentlich hohe Schaltkräfte dadurch auftreten, daß nach dem eigentlichen Synchronisieren der Kupplungselemente die Schiebemuffe in die Kupplungsverzahnung des Schaltrades eingefädelt werden muß. Bei diesem Vorgang müssen Reib- und Gegenkonus ( die noch mit geringer Rest-Synchronkraft aneinandergedrückt werden) gegeneinander verdreht werden. Wenn Reib- und Gegenkonus aneinander „kleben" bzw. (vor allem im Neuzustand) hohe Reibwerte haben, kommt es zu einem zweiten Druckpunkt (spürbar am Schalthebel) bis hin zum Blockieren (nicht schaltbar).

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln den sogenannten zweiten Druckpunkt bzw. die Blockierneigung beim Schalten derartiger Sperrsynchronkupplungen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zwischen den die Synchronkonen tragenden Kupplungselementen bzw. zwischen dem Synchronring und dem benachbarten Kupplungselement, z. B. der Schaltmuffe oder dem Synchronkörper des Schaltzahnrades, federnde Mittel vorzusehen, die beim Schalten unmittelbar nach Abschluß des Synchronisiervorganges die zusammenwirkenden Konen voneinander abdrücken. Ein sogenanntes „Kleben" der Synchronisierkonen ist dadurch vermieden. Versuche haben gezeigt, daß dadurch ein merklich weicheres, komfortableres und geringere Schaltkräfte erforderndes Schalten erzielt wird.

Bevorzugt sind die federnden Mittel mit einer Wegbegrenzung versehen, so daß in Ruhestellung der Synchronring frei beweglich ist und damit eine gefühlvolle, schnelle Ansynchronisierung ermöglicht.

Die federnden Mittel können alternativ mehrere, um den Umfang des Synchronringes verteilte federnd vorgespannte Stifte sein, die in das den Gegenkonus tragenden Kupplungselement eingesetzt sind, oder es können ein oder mehrere gewellte Stahlscheiben oder Tellerfedern zwischen Radialflächen des Synchronringes und des Kupplungselementes eingelegt sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die beiliegende schematische Zeichnung zeigt in
1 den oberen Abschnitt einer Sperrsynchronkupplung zum Schaltung zweier Übersetzungsstufen eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes in einem Kraftfahrzeug in einem Längsschnitt;
2 in vergrößerter Darstellung einen den Synchronring der Sperrsynchronkupplung beaufschlagenden, federnd vorgespannten Stift; und
3 in ebenfalls vergrößerter Darstellung abschnittsweise einen Wellring als federndes Mittel, der zwischen einem Synchronring und einem die Kupplungsverzahnung tragendem Antriebsglied angeordnet ist.
In der 1 ist mit 10 eine Sperrsynchronkupplung mit Innensynchronisierung bezeichnet, die sich im wesentlichen aus einem auf einer Getriebewelle 12 drehfest angeordnetem Mitnehmerkörper 14, einer auf dem Mitnehmerkörper 14 über eine Kupplungsverzahnung 16 zwar drehfesten, aber axial verschiebbaren Schaltmuffe 18, zwei beiderseits der Schaltmuffe 18 angeordneten Synchronringen 20,22 und zwei jeweils eine Kupplungsverzahnung 24,26 tragenden Kupplungskörpern 28,30 zusammensetzt. Die Kupplungskörper 28,30 sind auf schaltbaren Zahnrädern 32,34 als Antriebselemente befestigt. Die Zahnräder 32,34 wiederum sind drehbar über Nadellager 36,38 auf der Welle 12 bzw. einer Lagerhülse 40 gelagert. Soweit nicht näher beschrieben, ist die Sperrsynchronkupplung 10 bekannter Bauart und Funktion.
Die Synchronringe 20,22 weisen an ihrem Innenumfang jeweils einen Reibkonus 42 und an ihrem Außenumfang eine Kupplungsverzahnung 44 auf. Ferner sind die Synchronringe 20,22 in nicht dargestellter Weise nur begrenzt verdrehbar in den Mitnehmerkörper 14 eingesetzt.
Die Reibkonen 42 der Synchronringe 20,22 wirken mit Gegenkonen 46 der Kupplungskörper 28,30 zusammen.
Zwischen den einander zugewandten Radialflächen der Synchronringe 20,22 und den benachbarten Kupplungskörpern 28,30 sind federnde Mittel vorgesehen, die alternativ durch mehrere umfangsmäßig verteilte, federnd vorgespannte Stifte 48 (vgl. 2) oder durch eine aus einem Stahlblech gefertigte Wellscheibe 50 (3) gebildet sein können.
Gemäß 2 sind in dem Kupplungskörper 30 (und ggf. auch in dem Kupplungskörper 28) drei über den Umfang gleichmäßig verteilte federnde Stifte 48 eingesetzt, die im Detail wie folgt aufgebaut sind:
In die Kupplungskörper 30 sind drei Sacklochbohrungen 52 eingearbeitet, in die jeweils eine Hülse 54 mit einer Ringschulter 56 eingepreßt sind. Innerhalb der Hülsen 54 ist jeweils eine Schraubendruckfeder 58 eingesetzt, die auf einen an den Stift 60 angeformten Kopf 62 einwirkt. Der Stift 60 ist somit durch die Schraubendruckfeder 58 federnd vorgespannt, erfährt andererseits jedoch durch die Ringschulter 56 eine definierte Wegbegrenzung. Die Wegbegrenzung ist so ausgelegt, daß der Synchronring 22 in seiner Ruhestellung lose, d. h. nicht federnd vorgespannt ist.
Gemäß 3 können die federnden Mittel 50 durch eine entsprechend geformte Wellscheibe 64 aus Stahlblech bestehen, wobei der Wellenversatz in axialer Richtung wie eine Wegbegrenzung wirkt.
Die federnden Mittel 48,50 sind hinsichtlich ihrer Federrate so ausgelegt, daß deren auf den Synchronring 20,22 ausgeübte Axialkraft so groß ist wie die Rest-Synchronfederkraft.
Beim Schalten eines Ganges bzw. beim Kuppeln beispielsweise des Zahnrades 32 mit dem Mitnehmerkörper 14 bzw. der Welle 12 des Geschwindigkeit-Wechselgetriebes wird zunächst in nicht gezeigter Weise die Schaltmuffe 18 über eine Schaltgabel auf der Zeichnung nach links verschoben, wobei die Schaltverzahnung 16 in an sich bekannter Weise im Zusammenwirken mit der Sperrverzahnung 44 auf dem Synchronring 20 den Synchronring 20 nach links verschiebt und dabei den Reibkonus 42 mit dem Gegenkonus 46 in Anlage bringt. Über das auftretende Reibmoment wird die Drehzahl des Zahnrades 42 mit der Drehzahl des wellenfesten Mitnehmers 14 synchronisiert.
Nach dem Synchronlauf wird der Synchronring 20 axial in die korrespondierende Kupplungsverzahnung 24 des Kupplungskörpers 28 eingefädelt. Durch die federnden Mittel 48 heben nun Reib- und Geggenkonus voneinander ab. Spurt im weiteren Schaltverlauf die Schiebemuffe 18 in die Kupplungsverzahnung 24 ein, so können sich Reib- und Gebenkonus frei gegeneinander verdrehen. Der Schaltvorgang wird dadurch nicht behindert.
Der gleiche Vorgang wird auch durch die federnden Mittel 48 bzw. die federnd vorgespannten Stifte 60 auf den Synchronring 22 beim Schalten eines Ganges mit dem Zahnrad 34 vollzogen. Auch hier wird zunächst der Synchronring 22 entgegen der Kraft der federnden Mittel 48 zur beschriebenen Synchronisierung angelegt. Beim Durchschalten heben Reib- und Gegenkonus voneinander ab, erzeugen dadurch kein Reibmoment und erleichtern den Schaltvorgang.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Innensynchronisierung könnte auch eine Außensynchronisierung gemäß der eingangs genannten DE 36 12 741 A1 verwendet sein. Dann wäre der Reibkonus des Synchronringes an dessen Außenumfang und der Gegenkonus ggf. an der Schaltmuffe (Innenkonus). Die beschriebenen federnden Mittel wären dann zwischen Synchronringen und Schaltmuffe angeordnet.

Claims

Sperrsynchronkupplung, insbesondere zum Schalten von Übersetzungsstufen von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben für Kraftfahrzeuge, mit einem wellenfesten Mitnehmerkörper, auf dem eine Schaltmuffe verschiebbar geführt ist, einem benachbarten schaltbaren Antriebsglied mit einer Kupplungsverzahnung und einem dazwischenliegenden Synchronring mit einer Sperrverzahnung und einem Reibkonus, der mit einem Gegenkonus am Antriebsglied oder an der Schaltmuffe zusammenwirkt, wobei federnde Mittel (48,50) vorgesehen sind, die den Synchronring (20,22) bzw. dessen Reibkonus (42) von dem Gegenkonus (46) mit einer Kraft abdrücken, die kleiner als die Schaltkraft beim Synchronisiervorgang ist, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (48,50) derart wegbegrenzt sind, daß der Synchronring (20,22) in seiner Ruhestellung entlastet ist.
Sperrsynchronkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (48) zumindest zwei in das den Gegenkonus (46) tragende Element (28,30) eingesetzte, durch Federn (58) vorgespannte Stifte (60) sind.
Sperrsynchronkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (60) mit angeformten Köpfen (62) in Hülsen (54) mit Ringschultern (56) als Ausfederanschläge wegbegrenzt geführt sind.
Sperrsynchronkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (50) federnde Wellscheiben (64) sind, die zwischen Radialflächen des Synchronringes (20) und des den Gegenkonus (46) tragenden Elementes (28) angeordnet sind.
Sperrsynchronkupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Gegenkonus (46) tragende Element (28,30) das die Kupplungsverzahnung (24,26) aufweisende Antriebsglied bzw. ein Zahnrad (32,34) ist.
Sperrsynchronkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Gegenkonus tragende Element eine auf dem Mitnehmerkörper 14 verschiebbar geführte Schaltmuffe (18) ist.