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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Getriebeschaltung mit Sperrsynchronisierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Eine derartige Getriebeschaltung
ist aus der W095/03496 bekannt. Bei dieser Getriebeschaltung sind
ein mit einer Getriebewelle verbundender Synchronkörper und
wenigstens ein mit unterschiedlicher Drehzahl rotierendes Zahnrad
mit Hilfe einer Schiebemuffe bei Gleichlauf formschlüssig zusammenkuppelbar,
wobei die Schiebemuffe durch eine Schaltkraft axial verschoben wird.
Bei der Schaltung greift eine Kupplungsverzahnung der Schiebemuffe in
eine entsprechende Kupplungsverzahnung jedes kuppelbaren Zahnrades
oder eines mit jedem kuppelbaren Zahnrad verbundenen 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 kraftschlüssige
Kupplung bilden und bei Nichtsynchronisierung über Blockierungsflächen einer
Sperrverzahnung die axiale Bewegung der Schiebemuffe sperren.
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Derartige Getriebeschaltungen mit
Sperrsynchronisierung 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 Synchronisierungen gegenseitig beeinflussen.
Während
der Frei flugphase einer Synchronisierung, d. h. in der Phase, in
der kein Reibmoment und kein Eingriff der momentenübertragenden
Verzahnung vorliegt, kann durch den Einfluß einer anderen Synchronisierung
eine Differenzdrehzahl entstehen, die zum Ratschen des entsprechenden
Ganges beim Ruftreffen der momentenübertragenden Verzahnung führen kann.
Dies trifft sowohl für
synchronisierte Stufengetriebe, die wahlweise von Hand oder automatisiert
geschaltet werden, zu.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Getriebeschaltung der in Rede stehenden Art in der Synchronisierung
so zu modifizieren, daß eine Beeinflussung
der einzelnen Synchronisierungen beim gleichzeitigen Schalten mehrerer
Gänge vermieden
wird.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch
die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Demgemäß liegt ein wesentlicher Gedanke darin,
die Kupplungskörper
und insbesondere die Kupplungsscheiben direkt auf dem Synchronkörper anzuordnen
und zwischen Schiebemuffe und den Kupplungsscheiben Federn, insbesondere
eine Wellfeder einzurichten. Außerdem
sind mit dem Synchronring zwei Sicherungsbleche axial verschieblich verbunden,
wobei diese Sicherungsbleche jeweils eine Innenverzahnung aufweisen,
die in die Außenverzahnung
des Synchronkörpers
eingreifen kann. Das Sicherungsblech umschließt hierbei die Kupplungsscheibe,
ist jedoch gegenüber
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.
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Mit einer derartigen Konstruktion
ist eine Außenkonussynchronisierung
mit angefederter Klauenverzahnung entsprechend der genannten WO95/03496
möglich,
ohne daß sich
beim gleichzeitigen Schalten mehrerer Gänge die Synchronisierungen
gegenseitig beeinflussen. Dies liegt insbesondere an der Vermeidung
einer Freiflugphase, d. h. daß vermieden
wird, daß nach
dem Synchronisieren noch eine Drehzahländerung stattfinden kann. Die
ineinandergreifenden 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 gespannt werden, kann der Schaltweg und
damit auch die Schaltzeit des Getriebes verkürzt werden. Durch die Anordnung
der Kupplungsscheibe auf dem Synchronkörper kann die Kupplungsscheibe
exakt vor der Losradverzahnung angeordnet werden, so daß zwischen
diesen Teilen keine Differenzdrehzahl auftritt.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnung näher
erläutert.
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In dieser stellen dar:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Synchronisierung einer Getriebeschaltung gemäß der Erfindung;
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1a eine
perspektivische Detaildarstellung des Bereiches X in 1;
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2 bis 6 Darstellungen der Synchronisierung
und verschiedener Schaltphasen der Getriebeschaltung;
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7 eine
Variante der Synchronisierung bei einer Getriebeschaltung gemäß der Erfindung und
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8 eine
weitere Variante einer Synchronisierung bei einer Getriebeschaltung
gemäß der Erfindung.
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Bei der in 1 gezeigten, auf einer Getriebewelle
angeordneten Synchronisierung ist mit 1 eine Schiebemuffe bezeichnet,
die mit einem hier nicht gezeigten Schalthebel bzw. dessen Schaltgabel in
Verbindung steht und für
die Schaltung der Gänge axial
zu der Getriebewelle verschiebbar 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 Sicherungsbleche 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 gesamte Synchronisierung aufnehmenden Synchronkörper 11.
Die Sicherungsbleche 6 weisen jeweils eine Innenverzahnung 10 auf,
die in eine Außenverzahnung 14 des
Synchronkörpers 11 paßt. Das
Sicherungsblech, das bei 12 am Syn chronring 2 befestigt
ist, umschließt
hierbei die Kupplungsscheibe 7, ist jedoch gegenüber dieser verdrehbar.
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Der Synchronkörper 11 besitzt zwei
Ausnehmungen 15, die das Verdrehen des Sicherungsbleches 6 ermöglichen,
wobei eine Hinterhakung 13 dafür sorgt, daß die Kupplungsscheibe 7 durch
das Sicherungsblech beim Ausschalten des Ganges in die Neutralstellung
mitgenommen wird. Die Innenverzahnung der Kupplungsscheibe 7 ist
stets in Eingriff mit der Außenverzahnung 14 des
Synchronkörpers.
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Aus 1 sind
noch die Sperrflanken 16 der Synchronisierung zwischen
Schiebemuffe 1 und dem inneren Synchronring ersichtlich.
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In 2 ist
die Schaltphase „Ansynchronisieren
und Synchronisieren" dargestellt.
Der innere Synchronring 2, die Wellfedern 5, das
Sicherungsblech 6 und die Kupplungsscheibe 7 werden
bei diesem Schaltvorgang durch die axiale Verschiebung der Schiebemuffe
bis zum Ansynchronisierpunkt mitgenommen. Die hier nicht dargestellten
Blattfedern 4 sorgen für
die notwendige Ansynchronisierkraft. Der innere Synchronring 2 wird
hierbei entsprechend der Drehrichtung des äußeren Synchronringes 3 gegenüber der
Schiebemuffe 1 verdreht. Das Sicherungsblech 6,
das verdrehfest, aber axial verschiebbar mit dem inneren Synchronring 2 verbunden
ist, verdreht sich dadurch 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 Differenzdrehzahl gegenüber dem äußeren Synchronring abgebaut
ist.
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Ist die Drehzahl angepaßt, dann
kann nach der Synchronphase entsprechend Bild 3 die Schiebemuffe 1 weiter
axial verschoben werden, wobei sich der innere Synchronring 2,
das Sicherungsblech 6 und der äußere Synchronring 3 aufgrund
der Sperrflanken 16 zurückverdreht.
Innerhalb dieses Entsperrweges trifft das verdrehte Sicherungsblech 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 Synchronkörpers.
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Bei weiterem Verschieben der Schiebemuffe 1 entsprechend 4 wird die Wellfeder 5 vorgespannt,
bis die entsperrte Stellung erreicht ist. Entsprechend 5 kann nun das Sicherungsblech 6 mit
seiner Innenverzahnung 10 in die Außenverzahnung 14 des
Synchronkörpers 11 einrasten.
Das mit der Kupplungsscheibe 7 axial verbundene Sicherungsblech 6 wird
durch die Kraft der Wellfeder 5 in Richtung der Verzahnung
des Losrades 8 beschleunigt. Da keine Differenzdrehzahl
vorhanden ist, wird die Verzahnung der Kupplungsscheibe 7 mit
hoher Wahrscheinlichkeit nicht in die Verzahnung des Losrades 8 einrücken. Der
Schaltvorgang kann dennoch zu Ende geführt werden, wobei die Wellfeder 5 weiter vorgespannt
wird. Eine Differenzdrehzahl, 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.
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In 5 ist
dargestellt, daß die
Kupplungsscheibe 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 gewährleistet
ist. Diese endgültige
Schaltstelle ist dann in 6 dargestellt.
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In 7 ist
eine Konstruktionsvariante der Synchronisierung gezeigt, wobei hier
die gleichen Bezugsziffern wie in den vorherigen Figuren für gleiche
Teile benutzt sind. Die Variante gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
liegt darin, daß die
Kupplungsscheibe 7 über
die Kraft der Wellfeder 5 beim Ausschalten des Ganges aus
der Verzahnung des Losrades 8 gezogen wird. Hierzu sind
die beiden Sicherungsbleche 6 durch entsprechende Hinterhakungen 18 miteinander
verbunden. Selbstverständlich
ist es möglich,
die Verbindung auch anders herzustellen, 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 bestimmten Wert, dann
wird die Kupplungsscheibe 7, die mit einem entsprechenden
Hinterrollungswinkel versehen ist, aus der Verzahnung des Losrades 8 gezogen.
Diese Konstruktionsvariante hat den Vorteil, daß nur die geringen Massen von
Kupplungsscheibe 7 und Sicherungsblech 6 beschleunigt
werden müssen.
Dadurch wird insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben ein
besonders schnelles Trennen der momentenübertragenden Verzahnung gewährleistet.
In diesem Falle übernimmt
somit die Wellfeder 5 das Ein- und Ausrasten der Kupplungsscheibe 7 in
die Verzahnung des Losrades 8.
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In 8 ist
eine weitere Variante einer Synchronisierung gezeigt, wobei wiederum
die gleichen Bezugsziffern für
gleiche Teile benutzt sind. Bei dieser Synchronisierung sind neben
der Wellfeder 5 zwischen Schiebemuffe und Sicherungsblech
zwei weitere Wellfedern 17 vorgesehen, die zwischen den Kupplungsscheiben 7 und
einem umgreifenden Sicherungsblech 19, das jeweils Teil
der Sicherungsbleche 6 ist, angeordnet sind. Die Wellfeder 5 ist
hierbei optimal für
das Einrasten der Kupplungsscheibe 7 ausgelegt, wohingegen
die Wellfeder 17 das Ausrasten der Kupplungsscheibe optimiert.
Ausgangsbasis für
diese Variante ist die Konzeption gemäß 1. Sie wird dadurch erreicht, daß die Sicherungsbleche 6 unabhängig voneinander
sind und über
die Hinterhakung 13 mit der Schiebemuffe verbunden sind.
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- 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