DE19701538A1 - Getriebeschaltung mit Sperrsynchronisierung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeschal­ tung mit Sperrsynchronisierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Getriebeschaltung ist aus der WO 95/03496 bekannt. Bei dieser Getriebeschaltung sind ein mit einer Getriebewelle verbundener Synchronkörper und wenigstens ein mit unterschiedlicher Drehzahl rotierendes Zahnrad mit Hilfe einer Schiebemuffe bei Gleichlauf form­ schlüssig zusammenkuppelbar, wobei die Schiebemuffe durch eine Schaltkraft axial verschoben wird. Bei der Schaltung greift eine Kupplungsverzahnung der Schiebemuffe in eine entsprechende Kupplungsverzahnung jedes kuppelbaren Zahn­ rades oder eines mit jedem kuppelbaren Zahnrad verbunde­ nen Kupplungskörpers ein. Teil der Getriebeschaltung ist auch ein gegenüber der Schiebemuffe begrenzt verdrehbarer Synchronring für jedes der kuppelbaren Zahnringe, wobei Teile des Synchronringes mit Teilen, die mit dem Zahnrad verbunden oder an diesem vorgesehen sind, eine kraft­ schlüssige Kupplung bilden und bei Nichtsynchronisierung über Blockierungsflächen einer Sperrverzahnung die axiale Bewegung der Schiebemuffe sperren.

Derartige Getriebeschaltungen mit Sperrsynchronisie­ rung ermöglichen es auch, daß insbesondere bei Getrieben für schwere Nutzkraftfahrzeuge mehrere Gänge gleichzeitig geschaltet werden. Bei einer derartigen Schaltung kann es vorkommen, daß sich die im Einsatz befindlichen Synchro­ nisierungen gegenseitig beeinflussen. Während der Frei­ flugphase einer Synchronisierung, d. h. in der Phase, in der kein Reibmoment und kein Eingriff der momentenüber­ tragenden Verzahnung vorliegt, kann durch den Einfluß ei­ ner anderen Synchronisierung eine Differenzdrehzahl ent­ stehen, die zum Ratschen des entsprechenden Ganges beim Auftreffen der momentenübertragenden Verzahnung führen kann. Dies trifft sowohl für synchronisierte Stufenge­ triebe, die wahlweise von Hand oder automatisiert ge­ schaltet werden, zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ge­ triebeschaltung der in Rede stehenden Art in der Synchro­ nisierung so zu modifizieren, daß eine Beeinflussung der einzelnen Synchronisierungen beim gleichzeitigen Schalten mehrerer Gänge vermieden wird.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Demgemäß liegt ein wesentlicher Gedanke darin, die Kupplungskörper und insbesondere die Kupplungsscheiben direkt auf dem Synchronkörper anzuordnen und zwischen Schiebemuffe und den Kupplungsscheiben Federn, insbeson­ dere eine Wellfeder einzurichten. Außerdem sind mit dem Synchronring zwei Sicherungsbleche axial verschieblich verbunden, wobei diese Sicherungsbleche jeweils eine In­ nenverzahnung aufweisen, die in die Außenverzahnung des Synchronkörpers eingreifen kann. Das Sicherungsblech um­ schließt hierbei die Kupplungsscheibe, ist jedoch gegen­ über dieser verdrehbar. Durch das Sicherungsblech wird die Kupplungsscheibe bis zur entsperrten Stellung der Synchronisierung axial gesichert, wobei gleichzeitig die zwischen Schiebemuffe und Kupplungsscheibe befindliche Feder vorgespannt wird.

Mit einer derartigen Konstruktion ist eine Außenko­ nussynchronisierung mit angefederter Klauenverzahnung entsprechend der genannten WO 95/03496 möglich, ohne daß sich beim gleichzeitigen Schalten mehrerer Gänge die Syn­ chronisierungen gegenseitig beeinflussen. Dies liegt ins­ besondere an der Vermeidung einer Freiflugphase, d. h. daß vermieden wird, daß nach dem Synchronisieren noch ei­ ne Drehzahländerung stattfinden kann. Die ineinandergrei­ fenden Teile der Synchronisierung greifen mit geringem Zeitverlust nach dem Entsperren der Synchronisierung ein. Da zudem während des Entsperrvorganges auch die Federn zwischen der Schiebemuffe und der Kupplungsscheibe ge­ spannt werden, kann der Schaltweg und damit auch die Schaltzeit des Getriebes verkürzt werden. Durch die An­ ordnung der Kupplungsscheibe auf dem Synchronkörper kann die Kupplungsscheibe exakt vor der Losradverzahnung ange­ ordnet werden, so daß zwischen diesen Teilen keine Diffe­ renzdrehzahl auftritt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Synchroni­ sierung einer Getriebeschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 1a eine perspektivische Detaildarstellung des Bereiches X in Fig. 1;

Fig. 2 bis 6 Darstellungen der Synchronisierung und verschiedener Schaltphasen der Getriebe­ schaltung;

Fig. 7 eine Variante der Synchronisierung bei ei­ ner Getriebeschaltung gemäß der Erfindung und

Fig. 8 eine weitere Variante einer Synchronisie­ rung bei einer Getriebeschaltung gemäß der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten, auf einer Getriebewelle angeordneten Synchronisierung ist mit 1 eine Schiebemuffe bezeichnet, die mit einem hier nicht gezeigten Schalthe­ bel bzw. dessen Schaltgabel in Verbindung steht und für die Schaltung der Gänge axial zu der Getriebewelle ver­ schiebbar ist. Die Schiebemuffe wirkt mit einem inneren Synchronring 2 und einem äußeren Synchronring 3 zusammen, wobei auf den inneren Synchronring eine Blattfeder 4 wirkt. Wellfedern 5 sind zwischen der Schiebemuffe 1 und einer Kupplungsscheibe 7 unter Zwischenschaltung von beidseitigen Sicherungsblechen 6 angeordnet. Die Siche­ rungsbleche 6 sind axial verschieblich, aber verdrehfest mit dem inneren Synchronring 2 verbunden. Angedeutet sind mit 8 ein Losrad und mit 9 ein Absatz auf einem die ge­ samte Synchronisierung aufnehmenden Synchronkörper 11. Die Sicherungsbleche 6 weisen jeweils eine Innenverzah­ nung 10 auf, die in eine Außenverzahnung 14 des Synchron­ körpers 11 paßt. Das Sicherungsblech, das bei 12 am Syn­ chronring 2 befestigt ist, umschließt hierbei die Kupp­ lungsscheibe 7, ist jedoch gegenüber dieser verdrehbar.

Der Synchronkörper 11 besitzt zwei Ausnehmungen 15, die das Verdrehen des Sicherungsbleches 6 ermöglichen, wobei eine Hinterhakung 13 dafür sorgt, daß die Kupp­ lungsscheibe 7 durch das Sicherungsblech beim Ausschalten des Ganges in die Zentralstellung mitgenommen wird. Die Innenverzahnung der Kupplungsscheibe 7 ist stets in Ein­ griff mit der Außenverzahnung 14 des Synchronkörpers.

Aus Fig. 1 sind noch die Sperrflanken 16 der Syn­ chronisierung zwischen Schiebemuffe 1 und dem inneren Synchronring ersichtlich.

In Fig. 2 ist die Schaltphase "Ansynchronisieren und Synchronisieren" dargestellt. Der innere Synchronring 2, die Wellfedern 5, das Sicherungsblech 6 und die Kupp­ lungsscheibe 7 werden bei diesem Schaltvorgang durch die axiale Verschiebung der Schiebemuffe bis zum Ansynchroni­ sierpunkt mitgenommen. Die hier nicht dargestellten Blattfedern 4 sorgen für die notwendige Ansynchronisier­ kraft. Der innere Synchronring 2 wird hierbei entspre­ chend der Drehrichtung des äußeren Synchronringes 3 ge­ genüber der Schiebemuffe 1 verdreht. Das Sicherungs­ blech 6, das verdrehfest, aber axial verschiebbar mit dem inneren Synchronring 2 verbunden ist, verdreht sich da­ durch ebenfalls gegenüber der Schiebemuffe 1. Aufgrund der Auslegung der Sperrflanken 16 an der Schiebemuffe 1 und am Synchronring 2 ist ein weiteres Verschieben der Schiebemuffe 1 nicht möglich, solange nicht die Diffe­ renzdrehzahl gegenüber dem äußeren Synchronring abgebaut ist.

Ist die Drehzahl angepaßt, dann kann nach der Syn­ chronphase entsprechend Bild 3 die Schiebemuffe 1 weiter axial verschoben werden, wobei sich der innere Synchron­ ring 2, das Sicherungsblech 6 und der äußere Synchron­ ring 3 aufgrund der Sperrflanken 16 zurückverdreht. In­ nerhalb dieses Entsperrweges trifft das verdrehte Siche­ rungsblech 6 auf den Absatz 9 am Synchronkörper 11. Die Innenverzahnung 10 des Sicherungsbleches 6 paßt in dieser Stellung noch nicht in die Außenverzahnung 14 des Syn­ chronkörpers.

Bei weiterem Verschieben der Schiebemuffe 1 entspre­ chend Fig. 4 wird die Wellfeder 5 vorgespannt, bis die entsperrte Stellung erreicht ist. Entsprechend Fig. 5 kann nun das Sicherungsblech 6 mit seiner Innenverzah­ nung 10 in die Außenverzahnung 14 des Synchronkörpers 11 einrasten. Das mit der Kupplungsscheibe 7 axial verbunde­ ne Sicherungsblech 6 wird durch die Kraft der Wellfeder 5 in Richtung der Verzahnung des Losrades 8 beschleunigt. Da keine Differenzdrehzahl vorhanden ist, wird die Ver­ zahnung der Kupplungsscheibe 7 mit hoher Wahrscheinlich­ keit nicht in die Verzahnung des Losrades 8 einrücken. Der Schaltvorgang kann dennoch zu Ende geführt werden, wobei die Wellfeder 5 weiter vorgespannt wird. Eine Dif­ ferenzdrehzahl, die durch Betätigen der Anfahrkupplung oder durch den Einfluß einer anderen Synchronisierung entsteht, läßt die Kupplungsscheibe 7 in die Verzahnung des Losrades 8 einrasten. Damit ist der Gang endgültig geschaltet, so daß eine Momentenübertragung möglich ist.

In Fig. 5 ist dargestellt, daß die Kupplungsschei­ be 7 in die Verzahnung des Losrades 8 eingerastet ist. Hierbei muß die Schiebemuffe 1 am Ende des Schaltvorgan­ ges einen Restweg überwinden, damit eine vollständige Überdeckung der momentenübertragenden Verzahnungen ge­ währleistet ist. Diese endgültige Schaltstelle ist dann in Fig. 6 dargestellt.

In Fig. 7 ist eine Konstruktionsvariante der Syn­ chronisierung gezeigt, wobei hier die gleichen Bezugszif­ fern wie in den vorherigen Fig. für gleiche Teile be­ nutzt sind. Die Variante gegenüber dem beschriebenen Aus­ führungsbeispiel liegt darin, daß die Kupplungsscheibe 7 über die Kraft der Wellfeder 5 beim Ausschalten des Gan­ ges aus der Verzahnung des Losrades 8 gezogen wird. Hier­ zu sind die beiden Sicherungsbleche 6 durch entsprechende Hinterhakungen 18 miteinander verbunden. Selbstverständ­ lich ist es möglich, die Verbindung auch anders herzu­ stellen, so z. B. durch Verschweißen. Beim Ausschalten eines Ganges wird die Schiebemuffe 1 um einen bestimmten Weg in Richtung der Neutralstellung der Synchronisierung bewegt. Hierbei wird die Wellfeder 5 vorgespannt. Fällt das Motormoment bei einem Schaltvorgang unter einen be­ stimmten Wert, dann wird die Kupplungsscheibe 7, die mit einem entsprechenden Hinterrollungswinkel versehen ist, aus der Verzahnung des Losrades 8 gezogen. Diese Kon­ struktionsvariante hat den Vorteil, daß nur die geringen Massen von Kupplungsscheibe 7 und Sicherungsblech 6 be­ schleunigt werden müssen. Dadurch wird insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben ein besonders schnelles Trennen der momentenübertragenden Verzahnung gewährlei­ stet. In diesem Falle übernimmt somit die Wellfeder 5 das Ein- und Ausrasten der Kupplungsscheibe 7 in die Verzah­ nung des Losrades 8.

In Fig. 8 ist eine weitere Variante einer Synchroni­ sierung gezeigt, wobei wiederum die gleichen Bezugszif­ fern für gleiche Teile benutzt sind. Bei dieser Synchro­ nisierung sind neben der Wellfeder 5 zwischen Schiebemuf­ fe und Sicherungsblech zwei weitere Wellfedern 17 vorge­ sehen, die zwischen den Kupplungsscheiben 7 und einem um­ greifenden Sicherungsblech 19, das jeweils Teil der Si­ cherungsbleche 6 ist, angeordnet sind. Die Wellfeder 5 ist hierbei optimal für das Einrasten der Kupplungs­ scheibe 7 ausgelegt, wohingegen die Wellfeder 17 das Aus­ rasten der Kupplungsscheibe optimiert. Ausgangsbasis für diese Variante ist die Konzeption gemäß Fig. 1. Sie wird dadurch erreicht, daß die Sicherungsbleche 6 unabhängig voneinander sind und über die Hinterhakung 13 mit der Schiebemuffe verbunden sind.

Bezugszeichenliste

1

Schiebemuffe

2

innerer Synchronring

3

äußerer Synchronring

4

Blattfedern

5

Wellfedern

6

Sicherungsbleche

7

Kupplungsscheibe

8

Losrad

9

Absatz an

11

10

Innenverzahnung von

6

11

Synchronkörper

12

Befestigung

13

Hinterhakung

14

Außenverzahnung von

11

15

Ausnehmungen in

11

16

Sperrflanken

17

Wellfedern

18

Hinterhakungen

19

Teil des Sicherungsbleches

6

Claims (6)

1. Getriebeschaltung mit Sperrsynchronisierung, bei welcher ein mit einer Getriebewelle verbundener Synchron­ körper und wenigstens ein mit unterschiedlicher Drehzahl rotierendes Zahnrad mit Hilfe einer durch eine Schalt­ kraft axial verschiebbaren, ringförmigen Schiebemuffe (1) bei Gleichlauf formschlüssig zusammenkuppelbar ist, wobei eine Kupplungsverzahnung (16) der Schiebemuffe in eine entsprechende Kupplungsverzahnung jedes kuppelbaren Zahn­ rades oder eines mit jedem kuppelbaren Zahnrades verbun­ denen Kupplungskörpers (7) eingreift und einem gegenüber der Schiebemuffe (1) begrenzt verdrehbaren Synchron­ ring (2, 3) für jedes der kuppelbaren Zahnräder, wobei Teile des Synchronringes mit Teilen, die mit dem Zahnrad verbunden oder an diesem vorgesehen sind, eine kraft­ schlüssige Kupplung bilden und bei Nichtsynchronisierung über Blockierungsflächen (16) einer Sperrverzahnung die axiale Bewegung der Schiebemuffe (1) gesperrt sind, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kupp­ lungskörper (7) auf dem Synchronkörper (11) angeordnet ist, daß mit einem inneren Synchronring (2) Sicherungs­ bleche (6) axial verschieblich, jedoch drehfest verbunden sind, wobei die Sicherungsbleche eine Innenverzah­ nung (10) aufweisen, die in eine Außenverzahnung (14) des Synchronkörpers (11) eingreift, und daß zwischen der Schiebemuffe (1) und den Kupplungskörpern (7) eine Feder­ anordnung (5) vorgesehen ist.

2. Getriebeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanord­ nung (5) Wellfedern sind.

3. Getriebeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe mit ihrer Verzahnung unmittelbar vor der Verzahnung eines Losrades (8) angeordnet ist.

4. Getriebeschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskörper (7) mit der Federanordnung (5) so verbunden ist, daß auf diese eine Kraft in Richtung des Lösens der Verzahnung zwischen Kupplungskörper und Los­ rad wirkt.

5. Getriebeschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kupplungskör­ per (7) umgreifenden Sicherungsbleche (6) miteinander verbunden sind.

6. Getriebeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Federan­ ordnung vorgesehen ist, wobei die erste Federanord­ nung (5) für das Einrasten der Kupplungskörper (7) und die zweite Federanordnung (17) für das Ausrasten der Kupplungskörper ausgelegt ist, und daß die die Kupplungs­ körper umgreifenden Sicherungsbleche (6, 19) unabhängig voneinander mit der Schiebemuffe (1) verbunden sind.