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Zahnkupplung für Zahnradwe chselgetriebe mit Synchronisierringen
an beiden Seiten des Losrades.
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Die Erfindung betrifft eine insbesondere in Zahnradwechselgetrieben
mit vorher angeordneter Hauptkupplung verwendete Zahnkupplung mit zwei Synchronisierringen,
von denen der erste in üblicher Weise auch als Sperring während des Synchronisiervorgangs
dient und zwar insbesondere fieber Keilflächen an diesen und der Schaltmuffe, die
hierbei sperrend wirken.
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Insbesondere bei Kraftfahrzeug-Getrieben mit mi t Synchronisierung
wird vom Fahrer gewAnscht, dass sich alle Gänge leicht und schnell schalten lassen,
-wobei dies ftir die untersten Gänge auch im Stillstand des Fahrzeugs verlangt wird.
Dieses soll auch bei extremen Verhältnissen leicht möglich sein, also auch bei starker
Kälte. Vom Hersteller wird aus wirtschaftlichen Grfinden verlangt, dass sich die
*¢ir die Synchronisierung nötigen Teile in die Abmessungen des Getriebes, wie diese
sich aus den Erfordernissen der Kraftitbertragung ergeben, einfügen ohne längere
Wellen oder grössero.Gehäuse erforderlich zu machen. Bei Nutzfahrzeugen soll die.
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Synchronisierung eine grosse Lebensdauer haben sowie den 1. Gang mit
sehr grosser Übersetzung ernöglichen, was für diese ein besonderes Problem bedeutet.
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Die eine Gruppe der Synchronisiereinrichtungen besitzt starre Reibkonen,
deren Zähne Keilflächen an der Stirnseite aufweisen.
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Durch technische Bedingungen lässt sich ein Winkel bestimmter Grösse
an dem Reibkegel nicht unterschreiten, so dass mit einer bestimmten Schaltkraft
nur ein begrenztes Reibmoment des Kegels möglich ist. Die erwähnten Keilflächen
haben bekanntlich die Aufgabe, in der ersten Phase des Schaltvorgangs die Bewegung
der Schaltmuffe zu hemmen. Nachdem sich infolge der Wirkung des Reibkegels dann
der Gleichlauf eingestellt hat, erfolgt in der zweiten Phase eine gleitende Bewegung
zwischen diesen Keilflächen, wodurch die weitere Fortbewegung der Schaltmuffe zunächst
eingeleitet und anschliessend freigegeben wird. Da der Winkel der Keilflächen gleichfalls
aus technischen Gründen bei gegebenem Kegelwinkel eine bestimmte Grösse nicht überschreiten
darf, ist der Wirkungsgrad bei diesem Vorgang schlecht, also bei dieser Drehung
des Losrades und
damit der Kupplungsscheibe der geöffneten Hauptkupplung
vor dem Getriebe mittels der axialen Bewegung der Schaltmuffe. Ist dann das Losrad
mit dem Synchronisierring soweit verdreht worden, dass die Keilflächen die axiale
Bewegung der Schaltmuffe nicht mehr behindern, so erfolgt anschliessend in der dritten
Phase das Einrücken der Schaltzähne.
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Bei einer anderen Gruppe von Synchronisiereinrichtungen mit geschlitzten
Synchronisierringen entfällt diese zweite Phase der vorstehend beschriebenen Gruppe.
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Die Nachteile dieser Bauformen sind allgemein bekannt. In den unteren
Gängen ist eine sehr grosse Übersetzung ins Schnelle vom Reibkegel zur Kupplungsscheibe
vorhanden; infolgedessen ist beim Synchronisiervorgang das auf die Kupplungsscheibe
reduzierte Drehmoment sehr gering und deren Drehzahländerung erfolgt entsprechend
langsam oder es wird eine sehr grosse Schaltkraft benötigt. Beim Einlegen des Ganges
im Stand insbesondere bei kaltem Getriebe ist ein sehr grosse Widerstand am Schalthebel
zu überwinden. Dies rührt daher, dass in der zweiten Phase die im kalten, zähen
Öl stillstehende oder auf Stillstand abgebremste Antriebswelle bewegt werden muss,
ein Vorgang, der wie bekannt sehr langsam erfolgt infolge des hierbei vorhandenen
höheren Reibt werts der Ruhe an allen Lagerstellen. Bekanntlich sind die günstigsten
Verhältnisse in dieser Hinsicht , so wie auch in der ersten Phase, dann vorhanden,
wenn der Durchmesser des Reibkegels grösser auch als der Durchmesser ist, auf dem
die Keilflächen angeordnet sind, weil dann der Reibungsverlust bei der Umwandlung
dor axialen in eine drehende Bewegung infolge des hierbei möglichen grössoren hnstellwinkels
der Keilflächen geringer ist. Dieses giinstige Verhältnis der Durchmesser ist bei
bekannten Ausfüiiiigon nur mit hohem Aufwand zu erreichen und deshalb meist in funktionell
U-Lniinstiger Weise umgekehrt ausgeführt. Bei Nutzfahrzeugen ist ferner die Lebensdauer
der Reibkegel in den unteren Gängen nicht auCjrei chend.
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Synchronisiereinrichtungen der Gruppe mit geschlitztem eines lassen
sich zwar infolge des Fehlens der erwäjrnten- zweiten R@ase (der anderen Gruppe)
im Stand leichter schalten, aber das bekannte teigige Schaltgofühl bei dieser Art
von Synchronisierung wird von vielen Fahrern, die es nicht gewohnt sind, als unangenehm
empfunden,
Ein weiteres nicht gelöstes Problem bei verstärkter wirkung
der Synchronisierung, wie beispielsweise bei letzterer Gruppe, besteht darin, dass
diese stärkere Wirkung aber auch grobe Bedienungs mangel nicht auffallen lässt,
wie z.B. eine unvollständig geöffnete Kupplung infolge entweder schlechter Betätigung
durch den Fahrer oder mangelhafte Einstellung in der Werkstatt. Bei gleichen Abmessungen
der Teile der Synchronisiorung treten in diesem Fall unbemerkt höhere Beanspruchungen
auf und damit vorzeitiger Ausfall.
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Hierdurch werden die anderen Verbesserungen des betreffenden Systems
zunichte gemacht.
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Eine Zahnkupplung mit zwei Synchronisierkone (gemäss DBP 1 208 966)
ist seit längerer Zeit bekannt. Hierbei befindet sich innerhalb des äusseren Synchronisierrings,
der gleichzeitig als Sperring wirkt, ein zweiter Synchronisierring. Keilflächen
sind zwischet dem äusseren Synchronisierring und dem Losrad vorhanden.
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In der ersten Phase des Snchronisiervorgpnges ist hierbei die Axialkraft
an diesen Keilflächen gleich der summe der auf diese beiden Ringe wirkenden Arialkräfte.
Diese Summe ist hierbei gross bei einem sehr kleinen Winkel der Keilfläche. Mit
Rücksicht auf die Seite Phase soll-te aber der betreffende Winkel möglichst gross
sein. Ist er so klein ausgeführt, dass die beabsichtigte Verstärkung des Rclbmoments
eine fühlbare Grösse erreicht, so lässt sich die schaltmuffe in der zweiten Phase
nicht oder nicht schnell genug weiter bewegen. Ein weiterer baulicher Nachteil dieser
Ausführung besteht darin, aass in der zweiten und dritten Phase, also beim Einrücken
der Kupplungszähne, der äussere Synchronisierring sich gemoinsem mit der Schaltmuffe
axial bewegen muse und dafür also zusätzlicher Platz benötigt wird, so dass dementeprechend
das Getriebe in unerwünschter Weise vergrössert werden muss.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wechselgetriebe zu scliaffen, das
diese Nachteile vermeidet. Es soll sich im 1. Gang oder in den unteren Gängen schneller
und leichter als bekarnite Ausführunggen sen-llten lassen, aucii im Stand; in weiterer
Ausbildung auch bei gleichen aussehen Abmessungen des Wechselgetriebes. Der dafür
notwendigen, verstärkten wirkung der betreffenden Synchronisierung soll auch eine
grössere Beanspruchbarkeit derselhen entsprcchen, damit dann ciIle zeitweise beiti
Schalten nicht mehr auffallende mangelhaft geöffaete Kupplung nicht zum vorzeitigen
ausfall der Synchre nisiorung führen kann. Des weiteren soll bei Nutzfahrzeugen
der
1. Gang auch synchronisiert sein trotz hoher Übersetzung, die
Lebensdauer des in dieser Hinsicht kritischen 2. Ganges muss ausreichend sein, dieser
soll in spezieller Ausführung dafür am ,ynchronisierring wesentlich grössere Verschleissflächen
und lrtärme-Speicher-Volumen besitzen. Ferner sollten Abmessungen und Wirkungsweise
der bereits vorhandenen Synchronisierringe möglichst unverändert verwendet werden,
wie dieses einerseits wegen des Kundendienstes und andererseits wegen der dieser
Wirkungsweise zugrundeliegenden, in kostspieligen Erprobungen gefunden Erfahrung,
zweckmässig ist. Für gehobene Ansprüche soll die Synchronisierung in besonderer
Ausführung auch bei unsachgemässer Bedienung der Schaltung des Fahrzeuges durch
den Fahrer ihre normale Wirkung haben..
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Die Erfindung besteht darin, dass der erste Synchronisierko nus,auf
oder in dem der erstesynchronisierring drehbar angeordnet ist mit dem Losrad nur
drehfest verbunden ist, insbesondere mittels Nasen, die in Aussparungen, insbesondere
Löcher des Losrades eingreifen, dieser aber gegenüber letzterem längsverschiebbar
angeordnet ist, und dass der zweite Synchronisierring oder das entsprechende Teil
einer anderen Reibkupplung ebenfalls insbesondere mittels Nasen, die in diese Aussparungen
oder Löcher eingreifen, mit dem Losrad drehfest, jedoch begrenzt schwenkbar, und
längsverschiebbar verbunden ist, wobei jedoch die letzteren Nasen wesentlich kleiner
als die ensprechenden Löcher sind, so dass zwischen dem zweiten Synchronisierring
und dem Losrad ein Verdrehspiel besteht, das mindestens dem Verdrehspiel zwischen
dem ersten Synchronisierring und der Schaltmuffe entspricht, und der zweite Synchrouisierring
in oder auf dem anschliessenden zweiten synchronisierkonus, oder dem entsprechenden
Teil auch einer anderen Reibkupplung drehbar angeordnet ist, der über weitere vorhandene
Teile, beispielsweise mittels fester Verbindung mit der Welle, auf der das Losrad
are::-bar gelagert ist, mit der Schaltmuffe über die als Muffenträger derselben
dienenden Nabe drehrest verbunden ist, wobei @ie Gesam@-anordnung derart ist, dass
in der ersten Phase des S cilro:lisievorganges die axial zum Einrücken des Ganges
bewegte Schalmnuffe über die infolge der noch ungleichen Drehzahl des Losrades sperrend
v!irkenden Keilflächen zwischen dieser und den ersten Synchrollisierring sich über
die konische Reibfläche des letzteren mit dem ersten oynchronisierkonus auf der
insbesondere konischen Reibfläche wischen
dem zweiten Synchronisierring
und Synchronisierkonus oder dem entsprechenden Teil ab stützt, wodurch die Roibmomente
der bei den betreffenden Stellen auf das Losrad wirken, und dass in der zweiten
Phase, also nach demErreichen des Gleichlaufs des Losrades, die begrenzte weitere
Verdrehung des ersten Synchronisierringes' gemeinsam mit dem hierbei reibschlüssig
verbundenen ersten Synchro nisierkonus und mit dem für Verdrehung formschlüssig
verbundenen Losrad, bewirkt mittels der ersten Reihe Keilflächen zwischem dem ersten
Synchronisierring und der Schaltmoffe dann ermöglicht wird durch den Abstand zwischen
den Löchern desselben und den darin befindlichen kleineren Nasen des zweiten Synchronisierringes,
der hierbei mit dem zweiten Synchronisierkonus oder dem entsprechenden Teil reibschlüssig
verbunden bleiben kann.
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Dabei wird erfindungsgemäss diese begrenzte Verdrehung des mit dem
Losrad hierbei verbundenen ersten Synchronisierringes in der zweiten Phase des Schaltvorganges
unterstützt mittels der zweiten Reihe KeilBlächen zwischen den Nasen des ersten
Synchronisierkonus, der für Verdrehung mit dem Losrad formschlüssig verbunden ist,
und den Nasen des zweiten Synchronisierringes, bewirkt mittels der von der Schaltmuffe
eingeleiteten axialen Kraft, ermöglicht weil hierbei der zweite Synchronisierring
sich reibschlüssig auf dem zweiten Synchronisierkonus abstützen kann.
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In vorteilhafter Weise wird durch diese Ausführung einer doppelt
wirkenden Synchronisiereinrichtung bewirkt, dass in der ersten Phase des Synchronisiervorganges
etwa das doppelte Reibmoment zur Drehzahländerung der Kupplungsscheibe der Trennkupplung
im Antrieb des Getriebes zur Verfügung steht, für die also - bei gleicher Zeitdauer
- nur die halbe Kraft dann vom Fahrer bei der Bewegung des Schalthebels aufgewendet
werden muss, oder - nach dem Impulssatz - bei voller Kraft dann der Schaltvorgang
in der halben Zeit erfolgt. Ausserdem wird der Verschleiss geringer, da er sich
auf mehrere Flächen verteilt. Ferner ist die Synchronisierung einer grösseren Schalthäufigkeit
oder nicht mehr auffallenden Bedienungs mängeln gewachsen, weil für die beim fl.eibvorgang
entstehende Wärme ein grösseres VoluL^en zum Speicnern und infolge Verteilung auf
zwei voneinander vollständig getrennte Bereiche auch die doppelte Fläche zur Abstrahlung
der Wärme zur Verfügung steht. In der zweiten Phase des ynchronisir&rorgaiigs
bewirken die zwei Paar Reihen Keilflächen das doppelte Verdrehmoment über das Losrad
auf die Kupplungsscheibe.
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Bei gleicher Schaltkraft ergibt sich aber tatsächlich ein noch wesentlich
höheres Verdrehmoment gegenüber der normalen Anordnung mit nur einem Synchronisierring,
weil bei dieser das Verdrehmoment infolge der Keilflächen um das Reibmoment zwischen
dem Losrad und dem Bund der Welle verringert ist, das infolge der Abstützung des
Losrades auf diesem entsteht, und dessen Einfluss infolge des aus technischen Notwendigkeiten
relativ kleinen Keilwinkels verhältnismässig gross ist. Dieses Moment entfällt hier
infolge Fehlens einer axialen Belastung des Losrades, ein zusätzlicher Vorteil.
Ausserdem ist der Durchmesser des Reibkegels des zweiten Synchronisierringes grösser
als der Durchmesser, auf dem die dazugehörigen Keilflächen wirken, die daher steiler
angestellt sein können als bei der meist üblichen Anordnung, die umgekehrt ist,
und die hier deshalb geringere Reibungsverluste bei der Umwandlung der Längsbewegung
in eine drehende Bewegung ermöglichen. Durch beide Vorteile wird das Einrücken des
1. Ganges vor allem bei kaltem Getriebe, also zähem ö1, wesentlich erleichtert.
Ausserdem ergibt diese Verbesserung des Wirkungsgrades bei diesem Vorgang die Möglichkeit,
die Übersetzung des 1. Ganges insbesondere bei Nutzfahrzeugen grösser als üblich
auszuführen, ohne dass Selbsthemmung eintritt.
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Diese Verbesserungen in den einzelnen Phasen ergeben keinen Nachteil
in den anderen Phasen wie bei der eingangs beschriebenen bekannten Ausführung mit
zwei Synchronisierringen.
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Für die dritte Phase gilt hierzu noch folgendes : Die beiden Synchronisierringe
müssen von ihren Kegelflächen losgorissew werden um die Verdrehung des Losrades
mittels der Keilflächen an derem Kupplungszähnen und denen der Schaltmuffe zu ermöglichen.
Beim orsten, üblichen synchronisierring erfolgt dies wie allgomein bokannt am Beginn
der dritten P@ase. Der hier zusätzliche sweite Synonrenisierring besitzt kleinere
Nasen als die Löcher de. Losrades. 4 e5 Phasen. befinden sich am winde der r7;;ei-ten
Qiase in der Kitte @ieser Löcher. Infolge des Abstandes dazwischen bchindert der
sweite S@@ch@@-nisierring zunächst die folgende Verdrchung des Losrades wieht. @ur
Lösen dessolben erfolgt desbalb erst später, nachdem dieser @bst@@@ überwunden wurde.
Da beide Losreis@-vor @änge zeitlich ve@s@@st erfolgen, addioren sich die dasu notwendigen
Kräfte nicht. @@@@@@@ @@@@ Kassnahmen zur Verbessorung in den beiden verhergor@ndes
@@@@@@ @@@@@@ also der Ablauf in der dritten Phase nicht benachteiligt.
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Falls die Kupplungszähne zufällig so aufeinander traffen, dass nur
eine geringe Verdrehung des Losrades in der dritten Phase nötig ist, contfällt das
Lösen des zweiten Synchronisiorringes während der betreffenden Schaltung, also mittels
Handkraft. kufgeund der gegebenen Verhältnisse braucht deshalb im durchschnitt nur
bei jeder 2. Schaltung der zweite Synchronisierring so losgcrissen werden.
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Ein für Entwicklung, Fertigung, lagerhaltung und Kundendionst wesentlicher
Vorteil ist auch, dass die Schaltmuffe und die anschliessenden (ersten) Synchronisierringe
vollkommen gleich innerhalb eines Getriebes und auch gleich mit denen des Getriebes
vor Einführung dieser hrt- der Synchronisierung im 1. Gang oder in den unteren Gängen
sein können.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind zvreiter Synchronisierring
und Reibkonus so angeordnet, dass sie in vorteilhafter Weise keinen zusätzlichen
Platz benötigen. Bei Wechselgetrieben insbesondere für Personenwagen mit 4 Vorwärtsgängen,
bei denen der Rückwärtsgang mit einem Schieberad einrerückt wird, befindet sich
manchmal das Festrad des Rückwärtsganges nchon dem Losrad des 1.
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Ganges, wobei eich ersterer deshalb infolge des kurzen Schaltwages
des Rücklaufrades und der sich daraus ergobenden günstigen Ühersetzung des Schaltgestänges
bessor einlegen lässt als bei anderen ausführungen mit längorem Schaltweg des Rücklaufrades.
In den betreffenden Pestrad des Rückwärtsganges ist dann die erfindungsgemässe Unterbringung
dieser Teile für eine doppelt wirkende synchronistorung des @. Gangen chne zusätzlichen
Platzaufwand für diose möglich. die Detreffende erfindung sgemässe ausbildung des
Kückeäntsganges und 1. Ganges ist sowohl ausführbar bei Ge@riehen, Lei den@@ An-
und Abtriebswelle in einer achse liegen, als auch bei solchen, bei donen diese nebeneinauder
liegen. Bei letztorem wirä r@@shmal eine anorduung verwendet, bei der sich die schaltung
@es 1. und 2. Ganges auf dci Abtriebswelle, aber die des 3 und Ganges auf der Antricbswelle
befindet. Ist hiorhoi neben dest Losrad des 2. Ganges das Festrad des 3. Ganges
angohrnaht, so wird die erfindungsge@ässe Anordnung der Teile für die doppelt wirkende
S@nchroni@ierung sowohl im 1. Gang im Festrad den Rückwärtsganges ale sucn im 2.
Gang am Festrad des 3. Ganges möglich enne eine Vorgrösserung dus Getriebes. Die
sich Sadurch ergebende Verminderm.
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von Schaltkraft und schaltzeit argibt eine sehr angenehme Schaltbarkeit
aller
Gänge dieses erfindungsgemässen Getriebes, da durch die hier vorhandene Wirkung
der Synchronisierung des 3. Ganges direkt auf die Antriebswelle,eine an sich bekannte
Anordnung, für diesen Gang schon besonders günstige Verhältnisse vorliegen.
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Bei vielgängigen Wechselgetrieben für schwere Nutzfahrzeuge, wo ausser
der Verbesserung des 1. Ganges auch eine der mittleren Gänge benötigt wird, ist
erfindungsgemäss der jeweilige zweite Synehronisierring und Synchronisierkonus für
die doppeitwirkende Synchronisierung in dem Raum zwischen denDosrädern untergebracht
ohne zusätzlichen Platzaufwand, wobei erfindungsgemäss für den hoch übersetzten
1. Gang ein im Durchmesser besonders grosser zweiter Synchronisierring und für den
stark beanspruchten 2. Gang ein in Fläche und Volumen besonders grosser zweiter
Synchronisierring vorhanden ist.
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Für gehobene Ansprüche muss in Ausnahmefällen damit gerechnet werden,
dass ein besonders anspruchsvoller Fahrer den Schaltvorgang nicht immer so ordentlich
ausführt, wie z.B. der gewerbliche Fahrer eines Lastwagen Bei den bekannten Synchronisiereinrichtungen
ist für diesen Prall wie auch hier vorhanden der Gleitstein, der beispielsweise
mit einer abgeschrägten Nase in eine innere Ringnut oder Aussparung der Schaltmuffe
mittels einer Feder hinein gedrückt wird; der also deshalb vor dem Aufstossen der
Schaltmuffe bzw. deren Keilflächen auf die des ersten Synchronisierringes es diesen
durch sein vorheriges Auftreffen infolge seiner steigungslosen nachgebenden Stirnfläche
besser als die Keilfläche ermöglicht, infolge des sich dabei ergebenden Reibmoments
schnell seine richtige Lage einzunehmen. In Ergänzung der Erfindung sind deshalb
die Keilflächen zwischen dem zweiten Synchronisierring und dem ersten Synchronisierkonus
so ausgeführt, dass in der Mitte der Nasen des ersteren oder an deren Seite oder
an besonderen Nasen sich eine steigungslose Fläche befindet, die eine entsprechende
Schwenkung des zweiten Synchronisierrings in der Grösse der Breite eines halben
Schaltzahnes der Schaitmuffe gestattet, und dementsprechend die Nasen desselben
eine zusätzlich um diesen Weg vergrösserte WiukelbeweglichIit in den Löchern des
Losrades besitzen.
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In vorteilhafter Weise wird dadurch mit Sicherheit erreicht, dass
bei unsachgemässer Bedienung der Schaltung für den Ausnahmefall,dass sict abnormalerweise
der zweite Synchronisierring am Anfang des Schältvorgangs nicht in der richtigen
Lage befindet dieser sich ebezf
so wie der erste Synchronisierring
auf die richtige Seite zumindest der steigungslosen Anschlagfläche der Nase einstellen
kann, so dass dann im Sonderfall der betreffende zweite Synchronisierring in der
zweiten Phase den weiteren Ablauf wohl nicht unterstützt, aber auch nicht durch
die entgegengesetzte gsilfläche behindert. Der Vorgang läuft dann ebenso wie bei
üblicher einfacher Synchronisierung, also verlangsamt, weiter ab in diesem seltenen
Fall. Zu beachten ist, dass der Grad der Sicherheit für das Einnehmen der richtigen
Lage am Ende der steigungslosen Anschlagfläche beim zweiten Synchronisierrin6 wesentlich
höher ist als bei dem ersten, bei dem hierzu nur ein sehr kurzer Zeitraum am Beginn
des Schaltvorgangs vor der ernten Phase mit durch die Federn am Gleitstein begrenzter
Kraftvorhandenist, während jedoch für den zweiten Synchronisierring hierzu noch
der Zeitraum der ersten Phase zur Verfügung steht, wobei aber die volle Schaltkraft
von dem zweiten Synchronisierkonus und ein dementsprechend hohes Reibmoment auf
den zweiten Synchronisierring wirkt: und diesen in Jedem Fall auf die Seite der
steigungslosen Fläche dreht, in der er nicht stören kann.
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Indirekt wird dadurch in vorteilhafter Weise auch die normale Wirkung
verbessert, da es infolge der durch die steigungslose Flache gegebenen Sicherheit
möglich ist, den Winkel der zweiten Reihe Keilflächen relativ gross auszuführen,
wodurch sich im Normalfall eine leichtere Schaltung in der zweiten Phase ergibt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass infolge der einseitig vergrösserten Luft zwischen
den Löchern des Losrades und den Nasen des zweiten Synchronisierringes ein Losreissen
desselben während der dritten Phase im Durchschnitt nur noch bei Jeder 4. Schaltung
von Ifand erforderlich ist.
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Dieses tritttalso nur noch seiten auf.
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Für noch höhere Ansprüche an einen immer geschmeidigen Ablauf des
Schaltvorgangs auch bei unsachgemässer Bedienung der Schaltung oder falls bei einer
sehr hohen Übersetzung im 1. Gang ein sehr grosser Winkel der zweiten Keilflächen
nötig ist, sind erfindungsgemäss zwischen dem ersten Synchronisierkonus und dem
zweiten Synchronisierring geeigaet vorgespannte Druckfedern vorhanden.
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Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass für die Sicherheit
der richtigen Anfangslage des zweiten Synchronisierrings minbestens dieselben Bedingungen
wie am ersten Synchronisierring herrschen.
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/Ein woiterer Vorteil der Erfindung betrifft die Möglichkeit, anstatt
des zweiten Synchronisierkonus mehrere. Lamellen mit grösserer Verschleissfläohe
zu verwenden. Hierbei ist es mittels einer entsprechend grossen Anzahl von Lamellen
möglich, ein höheres Bremsmoment als mit einem Konus zu erreichen, dessen dazu nötiger
sehr kleiner Winkel des Kegels durch das Festklemmen desselben begrenzt ist. Die
Anordnung mit Lamellen ist. deshalb sehr vorteilhaft für den 1. Gang. Von diesem
aus beeinflusst deren Schleppmoment die Sychronisierungen der höheren Gänge auch
nur mit einem nicht störenden Bruchteil infolge der Übersetzung dazwischen, vor
allem, wenn der Sprung zwischen 1. und 2. Gang bereits sehr gross ist.
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Diese Lamellen können in der dritten Phase während der Verdrehung
des Losrades in der zweiten Hälfte des grösstmöglichen Verdrehweges im Gegensatz
zu dem augenblicklichen Losreissmoment eines Kegels an etwas länger andauerndes
Drehmoment als diess erforderlich machen. Um den Einfluss desselben auf die Schaltkra-St
nicht spürbar werden zu lassen, sind in zusätzlicher Ausbildung der Erfindung die
Kupplungszähne des Bosrades stärker angespitzt als die der Schaltmuf£'e. Diese bewirken
in einem gleich langen, zeitlich Je nach Umständen etwas verschobenen oder verkürzten,
aber immer überschneidenden Abschnitt, dessen-grösste Länge der Hälfte des grössmöglichen
Verdrehweges des Losrades entspricht, bei gleichbleibender Schaltkraft des Fahrers
ein erhöhtes Drehmoment auf das Losrad, so dass infolgedessen das zusätzliche Schleppmoment
der Lamellen vom Fahrer nicht bemerkt werden kann.
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Dasselbe gilt auch bei der Ausführung mit Kegel für das Drelmomen-t
zum Losreissen desselben, so dass dieses praktisch nicht mehr wahrgenommen wird.
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Die stärkere Anspritzung nur der Kupplungszähne des Losrades ist
an sich bekannt zur Erleichterung des Lossreissens des (ersten) Synchronisierringes
am Beginn der dritten Phase. Sie wirkt Jedoch dafür durchschnittlich nur bei Jeder
2. Schaltung, also nur, wenn die Schaltmuffe sofort auf die schräger geneigte Keilfläche
des Kupplungszahnes des Losrades trifft. Im Gegensatz dazu ist hier die Wirkung,
wenn benötigt, immer vorhanden.
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Mittels der im.drittletzten Abschnitt beschriebenerj Anordnung ist
es in vorteilhafter Weise möglich, durch das sehr hohe
Bremsmoment
wärend der ersten Phase eine leichte und schnelle Schaltung zu erzielen. Ebensb
auch in der zweiten Phase, weil dieses grosse Brmemsmoment die Abstützung sehr stark
geneigter Keilflächen gestattet, die geschmeidig wirken. Deshalb ist dabei die Grösse
oder Dauer der vom Fahrer über das Schaltgestänge auf die Schaltmuffe ausgeübte
Kraft jetzt geringer sowie die Sicherheit der Synchronisierung gegen Störungen infolge
der stärkeren Servowirkung höher als üblich. Dementsprechend ist die Kraft auf die
Zähne des Synehronisierringes kleiner sowie die Spitzen der Kupplung zähne der Schaltmuffe
sind weniger gefährdet.
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Daher ist es ohne höhere Beanspruchungen als bei üblichen Synchronisierrungen
möglich, mit weniger Zähnen wn (ersten) Synchronisiepring und an der Schaltmuffe
auszukommen bei gleich hohen Spannungen im Verlauf des Schaltvorganges.
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Um ebenso wie in der ersten und zweiten Phase auch in der dritten
Phase ein leichteres Schalten zu ermöglichen, also während des ganzen Schaltverlaufes,
der für den Fahrer als ein einziger, zusammenhängender Vorgang erscheint, ist deshalb
in Vervollständigung der Erfindung nur ein Teil der Zähne bzw. der Zahnhälften von
Schaltmuffe bzw. ersten Synchronisierring mit zur Anlage aneinander komwenden, also
wirksamen Keilflächen ausgeführt, während der andere Teil der iCupplungszähne der
Schaltmuffe vorstehend und ebenso wie die des Losrades stärker angespitzt ist, daher
deren Keilflächen sind ebenso wie die Flächen der wirkungslosen, also nicht anliegenden
Hälften der Zähne des ersten Synchronisierringes stärker geneigt als die Keilflächen,
welche zwischen diesen und der- Schaltmuffe wirken,also zur Anlage dazwischen kommenden
Keilflächen.
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Hierdurch wird in vorteilhafter Weise in der ganzen dritten Phase
mittels dieser stärker geneigten Keilflächen dasselbe ertöhte Verdrehmoment auf
das Losrad bewirkt, wie dies durch die gleichgrosse Schaltkraft in der zweiten Phase
infolge wohl flacher geneigter, aber in zwei Reihen von beiden Seiten wirkender
Keilflächen erzeugt wird.
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Um insbesondere bei einer sehr hohen Übersetzung des 1. Ganges bei
LE@@, die im Hinblick auf die beschriehene vorteilhafte Wirkung in der ersten und
vor allem in der zweiten Phase ausführbar ist, auch in--der dritten Phase sehr leichtes
Schalten zu ermöglichen, wird in besonderer Ausbildung der Erfindung der Kupplungszahnkranz
mit t seinem Losrad nur noch drehrest, aber längsbeweglich verbundenund besitzt
in
besondere gabelförmig angespitzte Nasen,die durch zusätzliche
@@@her des Losrades hindurchgeführt sind und beim Schaltvorgang, bewegt von der
Schaltmuffe, auf eine entsprechende Stirnverzahnung an dem zweiten Synchronisierkonus
oder einem anderen, auch mit der Welle fest verbundenen Teil treffen. Es ist also
eine dritte Reihe kreilflächen wirksam. Hierdurch ist der Vorteil wie in der zweiten.
Phase jetzt hier in der dritten Phase vorhanden, das Losrad wird also auch hierbei
von zwei Seiten und mit. doppelter Kraft verdreht.
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Der Umfang der Erfindung bezieht sich auch auf Ausführungsformen,
bei denen insbesondere entweder anstelle der zweiten Kein fläche andere Mittel mit
gleicher Wirkung verwendet werden, wie z.X.
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Hebel, Rolle oder Kugel, etwa um einen besseren Wirkungsgrad zu eraielen,
oder anstelle der Gleitsteine und der Ringfedern andere oder anders geformte Teile
verwendet werden. Letzteres betrifft auch die Form der wie bekannt verschieden ausgebildeten
Mitnehmer zwischen Iäiffenträger und (ersten) Synchronisierring, dessen. Wirkung
hier des besseren Verständnis halber einheit-lich mittels Gleitsteins in den. folgenden
Beispielen dargestellt wird. Auch Ausführungen ganz ohne Gleitstein sind möglich,
insbesondere bei der vorher spannten Druckfeder zwischen erstem Synchronisierkonus
und zweitem Synchronisierring.
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Die Koilflächen können wie Schraubenlinien gewölbt oein.
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Die Aussparungen in dem betreffenden Losrad sind normalerweise als
gobohrte Löcher ausgeführt. Bei gedrängter Bauweise können es gefräste Langlöcher
oder Längsnuten sein. Letztere können nach innen entweder durch eine buchse geschlossen
sein oder auch bei Lagering des liosrades direkt auf der Welle, ohne einen Nadelkäfig,
immen offen sein.
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Ferner erstreckt sich der Umfang der Erfindung sinngemäss auch auf
Ausführungsformen, , bei denen Löcher und rasen umgekehrt angeord net sind und sich
die zweite Reihe lCeilflächen nicht innerhalb des Loerades, sondern bei gleicher
iirkung woanders, unter Umstanden auch zwischen dem zweiten. Synchronisierring und
einem mit der Jelle fest verbundenen Teil liegt, wobei zweiter synchronisierring
und zweiter Synchronisierkonus jetzt umgekehrt zueinander angeordnet sind, woiait
dasselbe Ergebnis wie beschrieben erzielt wird. Letztere Ausführungsform ist nicht
näher erläutert, da sie zusätzlich ein getrenntes Teil mehr erfordert und somit
aufwendiger ist. Sie kann jedoch in Sonderfällen sinnvoll sein.
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Ausführungen mit 6 und mehr Gängen sind möglich, ebenso Wende- Gruppen-
oder Rückwärts-Schaltungen, auch mit Planetengetriebe.
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Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausschnitten
von Ausführungsbeispielen sowie mit Sciiaubildern im folgenden näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 zum besseren Vers-tandnis die hauptsächlichen Teile der folgenden
Fig. 2 und 3 auseinandergezogen in Schrägansicht; Fig. 2 die erfindungsgemässe,
mit doppeltwirkender Synchrcnisierung versehene Zahnkupplung des 1. Ganges eines
Wechselgetriebes mit 4 synchronisierten Vorwärtsgängen im Längsschnitt, mit, den
daran anschliessenden Teilen des Radsatzes; Fig. 3 eine Abwicklung entsprechend
den Linien A-A, B-B und C-C in Fig.2, und zwar am Umfang des jeweils angegebenen
Schnittes; Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig.3 in wahlweiser Ausführung; Fig. 5 einen
Schnitt nach der Linie D-D der Fig.2; Fig. 6 für dieses 4-Gang-Getriebe schematisch
die Grösse der Schaltkraft P am Schalthebel oder der Schaltzeit t, bei gleicher
Zeit oder Kraft,bei der hier vorhandenen Aunführung ("neu"-voll gezeichnet) im Vergleich
zu der üblichen Anordnung ("alt"- strichliert eingefügt), Fig. 7 in einem gleichachsigen
4-Gang-Getriebe das Bestrad des Rückwärtsganges, das als zweiter Sypchronisierkonus
für den 1. Gang ausgebildet ist; Fig. 8 und Fig. 9 zusammen ein Blockgetriebe mit
4+R-Gängen, mit der erfindungsgemässen Swynchronisierung im 2. und 1. Gang, wobei
hierfür diewestrader des 3. und des Rückwärtaganges als Synchronisierkonen ausgebildet
sind. Bei der Variante Fig. 8 istAn- und Abtrieb rechts, bei der Variante Fig.9
links und denentsprechend sind einige Einzelheiten verschieden; Fig. 10 für dieses
4-Gang-Blockgetriebe schematisch die Grösse von Schaltkraft P oder Schaltzeit t
im Vergleich; Fig. 11 die erfindungsgelaässe Synchronisierung im 1., 2. und 30 Gang
eines Wechselgetriebes mit 5 Vorwärtsgängen im Längsschnitt; Fig. 12 für dieses
5-Gang-Getriebe schematisch die Grösse von Schaltkraft P oder Schaltzeit t im Vergleich;
Fig. 13 für dieses 5-Gang-Getriebe die Grösse der Flächen F der Reinkegel der Synehronisierringe
je eines Ganges im Vergleich ; Fig. 14 wahlweise zu Fig.3 eine Abwicklung entsprechend
den Schnittlinien A-A und C-{ in Fig.2;
Fig. 15 und Fig. 16 je
eine wahlweise Ausführung voh fig. 14 ; Fig. 17 eine besondere Ausführung der Zannkupplung
im Längsschnitt Fig. 18 eine Abwickliing entsprechend den Linien E-E und F-F in
Fig. 17; Fig. 19 eine wahlweise Ausführung insbesondere für schwere Nutzfahrzeuge
mit Lamellen im Schnitts Fig. 20 eine Ausführung, welche die Verwendung von Lamellen
oder sehr flacher Reibkegel begünstigt iii der Abwicklung en-L-sprechend den Linien
A-A und B-B im Fig. 2 und Fig. 19 ; Fig. 21 eine Ausführung für leichtes Schalten
auch in der dritten Phase bei nicht zu hoch beanspruchten Gängen des Ge-triebes
als Abwicklung entsprechend den Linien B-B und C-C in Fig. 2 und Pig. 19; @ Fig.
22 eine Ausführung für leichtes Schalten auch während der dritten Phase, insbesondere
für LKW; Fig. 23 oine Abwicklung entsprechend dem Scnnittverlauf G-G von Fig. 22
Fig. 34 einen Schnitt entsprechend der Linie H-H der Fig0 23.
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In Fig. 2 sind von 4 Vorwärtsgängen ersichtlich das Losrad 6 des
1. Ganges, das Losrad 7 des zweiten Ganges und das Losrad 8 des 3. Ganges, die auf
einer Abtriebswelle 9 drehbar geordnet sind.
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Diese Räder greifen in die hohle Vorgelege-Welle 10 ein, die mit dem
Nadellager 11 auf der Achse 12 drehbar gelagert ist;, welche im Gehäuse 13 steckt,
in dem sich der Deckel 14, der Hing 15 und das Kugellager 16 der Abtriebswelle 9
befindet. Zwischen den Kupplungszahnkränzen der Losräder 6 und 7 befindet sich die
als Muffouträgor dienende Nabo 17, auf der die Schaltmuffe 18 drchfost, aber in
axialer Richtung verschiebbar gelagert Ist. Die i1abe 17 ist mit der Abtriebswelle
9 drehfest und mittels des Ringes 19 mit dieser unverschiebbar verrunden. Sie hat
Schlitze, in denen sich je ein mit einer flachen Nase versehener Gleitstein 20 befindet,
der iimen in eine an den Seiten abgeschrägte Ring-Nut der Schalhnuffe 18 in der
Mittelstellung derselben eingreift, und der mittels zweier unterbrochener ringförmiger
Federn 21 nach aussen gedrückt wird, sowie die in breiterenradialon Huten der eraten
Synchron- und lperringe 22 und 23 des 1. und 2. Ganges eingreifen und eine begrenzte
Verdrehung derselben zulassen. Die Wirkungsweise der Synenronisierung
des
2. Ganges mittels dieser Teile ist bekannt und wird dicht weiter beschrieben. Beim
1. Gang ist zur erfindungsgemässen Wirkung innerhalb des innen kegeligen ersten
Synchronisierrings 22 der erste Synchronisierkonus 24 zu diesem drehbar angeordnet,
der mit seinen Nasen 25 in Löcher 26 des Losrades 6 hineinragt, wie in Fig.3 ersichtlich
ist. Auf der anderen seite desselben befindet sich der zweite Synchronisierring
27, der mit seinen kleineren Nasen 28 ebenfalls in diese Löcher 26 eingreift, wobei
deshalb hier dieselbe Schwcnkbarkeit zwischen dem zweiten Synchronisierring 2'7
und dem Losrad 6 vorhanden ist wie zwischen der Sohalt@uffe 18 und den ersten Syachronisiorring
22, da dessen radiale Nut 29 wie beschrieben breiter als der Gleitstein 20 ist.
Der zweite Synchronisierring 27 ist aus sein kegelig. Er ist drehbar angeordnet
im zweiten Synchronisierkonus 30, der mittels des Stiftes 31 und des verspannten
Innenringes des Kugellagers 16 fest mit der Abtriebswelle 9 verbunden ist.
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Wie weiter in Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Kupplungszähne der
Schaltrüuffe 18, des ersten Synchronisierringes 22 und des Losrades 6 des 1. Ganges
wie ühlich angespitzt, also als (erste Reihe) ILeilflächen ausgebildet. Ähnlich
sind auch die Stirnflächen der Nasen 25 und 28 als (zweite Reihe Keilflächen ausgeführt,
und zwar entweder in je zwei entgegengesetzt gerichteten Reihen oder wie in Fig.4
ersichtlich, also mit einer angespitzten schmalen Nase 28 und einer gabelförmigen
breiten Nase 25.
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Die Wirkungsweise der orfindungsgemässon Zahnkupplung des 1. Ganges
ist folgende: Beim Wechsel aus den 2. Gang heraus in Richtung 1. Gang haben - wie
auch in Fig. 1 ersichtlich ist - zu -nächst noch die Abtriebswelle 9 und die mit
ihr drehfest verbundenen Teile, insbesondere also Schaltmuffe 18, erster Synchronisperring
22 und zweiter Synchronisierkonus 30 eine relativ grössere Drehzahl als das Losrad
6 des 1. Ganges und der damit umlaufende erste S;jnchronisierkonus 24 und zweiter
Synchronisierring 27. Die in Fig. 1 und 2 I!it Pfeilen angegebene Drehrichtung entspricht
in der Abwicklung in Fig. 3 einer Bewegungsrichtung von ober nach unten. Der schnell
bewegte erste Synchronisierring 22 des Ganges wird @@folge der Zähigkeit des öls
in dem schmalen Spalt zwischen den Kegolflächen von dem langsamer bewegten benschbarten
ersten Synchronisiorkouns 24 abgebremst, so dass er wie ge3eichnet in der Kut 29
am Gleitstein 20 @@schlägt. Der langsamer bewegte zweite Synchronisierring 27 viLrd
ungekehrt durch das Öl die schnellere
Bewegung des ihm benachbarten
zweiten Synchronisierkonus 30 mitgeteilt,so dasser wie dargestellt mit seiner Nase
28 im Loch 26 ap.-schlägt. Überschreitet nun im weiteren Verlauf des Schaltvorgan.ges
die Schaltmuffe 18 die Mittelstellun.g, so stösst zuerst der Gleitstein 20 mit seiner
Stirnfläche auf den ersten Synchronisierring 22 und bewegt diesen in axialer Richtung
mit, bis er mit seiner Kegelfläche auf den ersten Synchronisierkonus 24 drückt,
letzterer wiederum mit seinen Nasen 25 auf die Nasen 28 des zweiten. Synchronisierringes
27, und dieser mit seiner Kegelfläche auf den zweiten Synchronisierkonus 30. Die
dabei wirkende Axialkraft ist zunächSt begrenzt durch die Grösse der Spreizkraft
der ringförmigen Federn 21, welche über. die schrägen Kanten an der Nase der Gleitsteine
20 mittels der dementsprechenden Kante der inneren Nut der Schaltmuffe 18 nur die
Übertiagung einer entsprechend geringen Kraft gestatten. Infolge der Reibung zwischen
Teil 22 und 24 an. den Kegelfläciien dazwischen und weil die Kegelflächen zwischen
Teil 27 und 30 ein grösseres Reibmoment bewirken, als das dieser Verdrehung entgegengesetzte
Drehmoment infolge nicht zu steiler Keilflächen zwischen den Nasen 25 und 28, stellt
sich auch die vorher beschriebene Ausgangslage der Synchron.isierringe 22 und 27
ein. Die dabei infolge einer eventuellen Schwenkung des Teils 27 sich unter Umständen
ergebende axiale Bewegung entgegen. der Schaltrichtung Wird von den in. längsrichtung
beweglichen Gleitsteinen 20 aufgenommen, so dass deshalb der Fahrer diese am Schalthebel
nicht spüren kann. Bei der weitern axialen. Bewegung der Schaltmuffe 18 ergibt sich
dann genau die in Fig. 3 gezeigte Stellung, also die Keilflächen von Teil 18 und
22 bertihren sich und sperren dadurch nun das weitere Einrücken der Schaltmuffe
18, da das Reibmoment infolge der Axialkraft an den Kegelflächen zwischen Teil 22
und 24 grösser ist als das entgegengesetzte Verdrehmoment der entsprechend flach
nur geneigten Kegels flächen zwischen Teil 18 und 22. Die auf die Schaltmuffe 18
beim Schaltvorgang eingeleitete Axialkraft wirkt dann über diese Keilflächen zwischen
Teil 18 und 22, über die Kegelfläche zwischen Teil 22 und 24, weiter über dieKeilflächenzwischen
Teil 24/25 und Teil 28/27 auch auf die Kegeifläche zwischen Teil 27 und 30. Hierbei
bewirkt die Axialkraft ein Reibmoment sowohl zwischen Teil 22 und 24 als auch zwischen
Teil 27 und 30, so dass das Losrad 6 des 1. Ganges und die damit verbundenen anderen
Massen insbesondere der Kupplungsscheibe auf die Drehzahl der Abtriebswelle 9 doppelt
so
schnell als üblich beschleunigt werden. Wird der Gleichlauf erreicht, so ist die
erste Phase des Synchronisiervorgangs abgeschlossen. In der anschliessenden zweiten
Phase wirkt dann wie in Fig.3 schematisch gezeigt eine aus den Kräften zwischen
den Keilflächen der Teile 18 und 22 sowie 24/25 und 28/27 sich ergebende resultierende
tangentiale Kraft mittels der beiden folgenden Teile auf das Losrad 6 des 1. Ganges,
wodurch dieses entsprechend verdreht wird gemeinsam mit dem ersten Synchronisierkonus
24 und dem ersten Synchronisierring 22, so dass die Kupplungszähne des letzteren
dann denen der Schaltmuffe 18 den Weg zum vollständigen Einrücken in die Kupplungsverzahnung
des Losrades 6 freigeben. Da dieses Verdrehmoment hier an zwei axial entgegengesetzt
beanspruchten Keilflächen entsteht, ist es etwa doppelt so gross als dblicherweise
mit nur einer Reihe Keilflächen; wobei es aber tatsählich im Vergleich noch höher
ist, weil hier das die Verdrehbewegung des Losrades in dieser Phase behindernde
Reibmoment zwischen dem Bund der Abtriebswelle und dem Losrad, auf dem,letzteres
sich sonst axial abstützenmuss,entfällt,welches ansonsten das von nur einer Reihe
Keilflächen erzeugte Drehmomen-t zusätzlich zu deren eigener Reibung noch vermindert.
Die kleinen Nasen 28 des zweitenSynchronisierringes 27 befinden sich jetzt in der
Mitte der Löcher 26 des Losrades 6, haben also Abstand von deren Rand. Im weiteren
7ernax erfolgt deshalb das Losreissen desselben(27) erst später als das des ersten
Synchronisierringes 22. Ist die Verdrehung des Losrades 6 während dieser dritten
Phase zufällig kleiner als dieser Abstand, so braucht der Fahrer keine besondere
Kraft zum Lösen des zweiten Synchronisierringes 27 aufzubringen. Dieses erfolgt
dann am Anfang der nächsten Schaltung mittels des Reibmoments der anderen beiden
Synchronisierringe des nächsten Ganges, der anschliessend eingeschalten wird.
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Beim Einlegen des 1. Ganges im Stand muss das vorher bei eingerückter
Hauptkupplung und ausgeschaltenen Gängen infolge der Drehung des Schwungrades umlaufende
Losrad 6 auf die stillstehende Abtriebswelle 9 abgebremst werden. Dieser Vorgang
ist genau so wie beschrieben, nur mit entgegengesetzter Drehrichtung. Die Erleichterung
insbesondere in der zweiten Phase ist sinngemäss wie bereits erklärt.
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Fig.5 zeigt im Schnitt D-D das Losrad 6, dessen Löcher 26t und aie
kleineren Nasen 28 des zweiten Synchronisierringes 27 und
den.
Abstand dazwischen.
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In Fig.7 die Anordnung ist ähnlich wie in Fig.2 und Fig.3.
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Der zweite Synchronisierkonus des 1 . Ganges ist hier erfindungsgemäss
als Festrad 32 des Rückwärtsganges ausgebildet, das dreh fest mit der Abtriebswelle
9 verbunden ist, ebenso wie das Ta¢hoantriebsrad 33. Die Vorgelegewelle 10 ist in
dem Kugellager 34 drehbar gelagert. Mit der Verzahnung 35 des 1. Ganges auf dieser
kämmt das Rücklaufrad 36, das zusammen mit der eingepressten Buchse 37 drehbar und
verschiebbar gelagert ist auf der Rücklaufachse 38, die im Gehäuse 13 befestigt
ist. Wie ersichtlich, besitzt der zweite Synchronisierring 27 einen sehr grossen
Durchmesser und erzeugt deshalb in der ersten Phase ein sehr hohes Reibmement, wodurch
sehr schnelles Schalten möglich ist. Infolge dieses grossen Durchmessers können
die Keilflächen zwischen den Nasen 25 und 2S, die auf einem dazu verhältnismässig
kleinen Durchmesser angeordnet sind, stark geneigt sein, so dass die Schaltung auch
im Stand sehr geschmeidig abläuft, weil in der zweiten Phase an den sehr geneigten
Keilflächen nur ein geringer Reibungswiderstand entsteht.
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Fig.8 und Fig.9 ist ein Bild. Hierin ist Fig.8 der Teil dieses Bildes.ausserhalb
der Mittellinien der Antriebswelle 39 und der Abtriebswelle 40; Fig.9 ist der Bereich
zwischen diesen beiden Tit-tellinien.
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In Fig.8 is-t An- und Abtrieb rechts. Zur Lagerung der Wellen sind
im Gehäuse 41 oben das Nadellager 42, unten das zweireihige Kugellager 43 und der
am Gehäuse 41 befestigte Deckel 44, dessen voller Querschnitt strichpunktiert angedeutet
ist. Die Abtriebswelle 40 ist rechts als Ritzel 45 eines Kegeltriebes ausgebildet;
links befindet sich auf ihr die axial verspannte Hülse 46.
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In Fig.9 ist An- und Abtrieb links. Die Lagerung der Wellen erfolg-t
mittels des Kugellagers 47 und der Ringe 48 und 49 neben diesem- in dem Deckel 50,
der am Gehäuse 51 befestigt ist, in dem sich unten das zweite Kugellager 52 befindet,
neben dem dieS6heibe5j und die Mutter 54 ist. Das Kugellager 52 dient auch zur Aufnanme
des Axialschubs des nicht gezeigten, am linken Ende der Abtricbswelle 40 dann angeordneten
Ritzels eines Kogoltriebes.
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In Fig.8 sowie in Fig.9 befindet sich für den 4. und 30 Grng auf
der Antriebswelle 39 die Schaltmuffe 55 und deren Muffenträger, die Nabe 17. Für
den 3. Gang sind der Synchroninierring 56, der gleic.? denen der anderen Gänge ist,
und das Losrad 57, das auf einem Nadellager
58 drehbar ist. Auf
der Abtriebswelle 40 sind drehfest angebracht das Festrad 59 des 3. Ganges, das
auch in verschiedener Fqrm als zweiter Synchronisierkonus des 2. Ganges ausgebildet
ist, die Nabe 17 und das Festrad 32 des Rückwärtsganges' zwischen denen sich die
beiden Buchsen 60 befinden. Diese Teile sind mittels der Mutter 54- verspannt. Auf
diesen Buchsen 60 sind mittels der iJadellager 61 und 62 drehbar angeordnet das
Losrad 63 des 2. Ganges und das Losrad 6 des 1. Ganges. Die Anordnung der Teile
für die doppelt wirkende Synchronisierung des letzteren ist so wie bereits bescllrieben.
Ebenso ist hier auch das Losrad 63 des 2. Ganges für diese erfindungsgemässe Synchronisierung
ausgebildet, gezeigt in zwei Varianten. Der zweite Synchronisierring 64 des 2. Ganges
hat in.
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Fig.8, also unten, seine Kegelfläche aussen, oder wahlweise in Fig.9
die Kegelfläche innen. Der erste Synchronisierkonus 24 des 2. Ganges ist gleich
oder fast gleich dem des 1. Ganges. Gleich sind auch die beiden ersten Synchronisierringe
22, der Synchronisierring 56und der nicht sichtbare des 4.Ganges.Die Zähne des nicht
vollständig gezeigten Rücklaufrades 65ydas oben und unten jeweils in die Bildebene
gelegt gezeichnet ist, befinden sich ausgerückt rechts, also ohne Eingriff, und
eingerückt links, also in Eingriff mit dem Festrad 32 und der auch für den 1. Gang
vorhandenen, breiten Verzahnung 66 auf der Antriebswelle 39.
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In Pig.11 sind auf der Abtriebswelle 67 drehfest angeordnet die als
;<uffentriger dienenden beiden Naben 68, der zweite Synciironisierkonus 69 des
3. Ganges und der zweite Synchronisierkonus 70, der zwei Kegelflächen besitzt, und
zwar eine mit sehr grossezfi Durc} esser für den 1. Gang und eine mit sehr grosser
Flache für den 2. Gang. Letzteres Teil hat zur axialen Fixierung innen eine Ringnut,
in der ein geschlitzter Ring 71 eingreift,der sich innerhalb einer die Montage ermöglichenden
tieferen Ringnut in einem Bund der Abtriebswelle 67 befindct. Ferner sind noch die
Buchsen 72, 73 und (4, die Scheibe 75 und das Kugellager 76 vorhanden, die axial
verspannt sind. Letzteres Teil ist aussen im Gehäuse 77 befestigt. Auf den Naben
68 sind drehfest und verschiebbar die beiden Selialtmuffcn 78 angeordnet und neben
diesen die drei ersten Synchronisierringe 79. Dazu gehörige Teile wie Gleitsteine,
Federn und zwar als radial angeordnete Druckfedern, mit einer in die Schaltmuffe
eingreifenden Kugel in einer Bohrung des Gleitsteins, wie be' grösseren Getrieben
üblich, sind vorhanden, aber der Einfachheit
halber nicht gezeigt,
ebenso wie die Mitnehmer der ersten Synchronisierringe 79. Auf der Abtriebswelle
67 ist auf Nadeln drehbar gelagert das Losrad des Rückwärts-Ganges 80, des 1. C-anges
81, des 2. Ganges 82, des 3. Ganges 83 uiid des 4. Ganges 84. Der Kupplungszahnkranz
85 des Losrades 83 des 3. Ganges ist auf diesem mit Kurzverzahnung aufgopresst.
Die drei Losräder 81, 82 und 83 haben Löcher 26 wie beschrieben, in die von den
Seiten Je ein gleicher oder fast gleicher erster Synchronisierkonus 86 und je ein
verschiedener zweiter Synchronisierring 87, 88 oder 89 des 1., 2. odr 3. Ganges
eingreift. Die Ausführung dieser Teile ist wie beschriebem so dass ontsprcchend
auch in diesen drei Gängen die erfingunsgemässe doppelwirkende Synchronisierung
wirkt. die nioht gezeigte Schaltung des 4. und 5. Ganges besteht aus einer Schaltmuffe
78 und zwei Synchronisierringen 79.
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In. Fig. 14 ist das Loch 26 in Verhältnis zur Nase 28 des zweiten.
Synchronisierringes 27 grosser als bei der Ausführung gemäss Fig.3, es betrdgt der
Abstand etwa das 1 1/2-fache des Abstandes zwischen dem Gleitstein 20 und der radialen
Nut 29 des ersten Synchronisierringes 22. Die jetzt breitere Nase 25 des ersten
Synchronisierkonus 24 hat in. der Mitte zwischen den konkav zueinander angeordneteten
beiden Keilflächen eine ehone, steigungelose Fläche. Diese ist so breit, wie dies
nötig ist für eine steigungelose Sohwenkbewegung des zweiten Syuchronisierringes
27 mit seinen unwesentlich abgeflachten Kasen 28, wonn in einem abnormalen Betriebs
zustand infolge unsachgemässer Bedionung des Fahrzouges dieser eich 9.m Ende der
ersten Phase noch nicht in seiner im Beispiel untercn Endlage auf der Keilfläche,
sondern nur in der gezeigten Stellung befindet, um in der zweiten Phase die Vordrahung
des ersten Synchronisierringes 22 gemeibsam mit dem ersten Synchronisierkonus 24
und dem Losrad 6 obne den Widerstand von entgegengesetzt gerichtcten Koilflächen
zwischen den Kasen 25 und 28 zu gestatten infolge den üblichen Wirkung der anderen
Keilflächen zwischen den Zühren der Schaltmuffe 18 und des ersten Syschronisierringes
22. im Begi@@ der dritten Pbase habau die Kleinen ansen 25 des zreiten @ynch@ sierringes
27 no@@elerwei@e in den bier grösseron Löch@@@ @@@, @@ der einen @eite den halbe@;
ab@r auf der an@@@@@ @@it@@@@ @@@@ Abeb@@@, woloh@@ @@@ grörrtnöglic@@ Ver@@oh@@@
@@@@@@@@@@. @@@@@ ist des @orreine. de@s@. @@@ von @@@ Duf @@@@ In @@@@ @@@@@@
also
im Durchschnitt nur noch während jeder 4. Schaltung.
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Fig. 15 entspricht grundsützlich Fig. 14, jedoch sind Kellflächen
und Stirnflächen auf jeweils zwei abwechselnd verschiedene, zueinander syruietrische
Nasen 25 und 28 verteilt, wodurch Nasen und Löcher 26 kleiner sein können, wenn
dies die hbmessungen des Losrades 6 erfordern.
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Fig. 16 entspricht grundsätzlich Fig. 14 und 15, jedoch sind die
steigungslosen 1ächen auf besonderen Nasen 90 und 91 angeordnet, wodurch die Stirnflächen
dieser und der Nasen 25 und 28 eine einfache ebene Form erhalten. Von diesen Nasen
90 und 91 sind mindestens Je zwei S-tückS zweckmässigerweise Je drei Stück vorhanden,
gleichmässig auf den Umfang verteilt.
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Fig. 17 und Fig. 18 sind ähnlich wie Fig.2 und Fig.3, jedoch fehlen
in zwei oder drei gleichmässig in Umfang verteilten Löchern 26 des Losrades 6 die
Nasen. In diesen befindet sich jetzt jeweils längsverschiebbar zwischen einem Bolzen
92 mit Kopf und einem losen topffö@migen Ring 93 eine vorgespannte Dflickfeder 94.
. In einer Ringnut am linken Ende des Bolzons 92 liegt ein geschlitzter, vom Ring
93 gesicherter Sprengring 95 als Anschlages, wodurch die Druckfeder 94 in der vorgespannten
Lage gehalten wird. Bei der Montage lässt sich letztere soweit zusammendrücken,
wie dies zum Einführen des Sprengringes 95 in die Ringnut erforderlich ist. Eingebaut
wirken diese Teile so, dass die Keilflächen der Nasen 25 und 28, die Fig.3 entsprechen,
noch nicht oder höchstens in der Endlage aufeinander treffen, solange die Druckfeder
94 nicht weiter zusammengedrüokt ist.
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Wird beim Schaltvorgang, z.B. vom 2. in den 1.Gang, die Schaltmuffe
18 aus der Mittalstellung heraus in Richtung des Losrades o bewegt, so nimmt wie
beschrieben an dieser Bewegung teil der Gloitstein 20 infolge der Wirkung der Wasen
an demselben und der radial vorgosp@nnton ringfeder 21. Die Stirnflächen des Gleitsteins
20 stossen auf den ersten Synchronisierring 22, der okial auf den verschiobbaren
ersten Synchronisierkonus 24 gedrückt wird, welcher diese Bewogung über den Ring
93, die vorgespannte Druckfeder 94 und den Kopf des Bolzens 92 auf den beweglichen
zweiten Synenronisierring 27 überträgt, der also auch a@ial auf den feststehenden
zweiten Synchro@isierkonus 30 gedrückt wird. Infolge der Roiumomente, welche durch
die von dar Schaltmuffe 18 eingeleitete axiale K@aft der @chaltmuffe an den Reibhegeln
ontstohen, und zwar einerseits zwischen Teil 22 und 24 sowie andererscits zwischen
Toil 27 und 30, wird einerseit
wie üblich von dem im Beispiel langsamer
drehenden Losrad 6 den drehfest damit verbundenen erston Synchronisierkonus 24 der
@@ ste Synchronisierring 22 und andererseits erfindungsgemäss von dem irn Beispiel
schneller drehenden. weitere Synehronisierkonus 30 dc zweite Synchronisiorring 27
mit Sicherheit ohne Behinderung durch Koilflächen in die in Fig. 18 gezeichnetete
Stellung bewegt, bevor der weitere Vorgang abläuft, der bei einem grossen Koilwinkel
an den @asen 25/28 die ordnungsgemässe Lage beider Synchronisierringe 24 und 27
voraussotzt. Da die Kraft der Druckfeder 94 zur Sicherung der Lage des zweiten Synchronisierringes
27 im Gegensats zur Kraft der Ringfedern 21 - oder ontsprcohender Druckfodern -
zur Sicherung der Lage des ersten Synchronisierringes 22 vom Fahrer an Schalthebel
beim Schalten nicht als Widerstand berrerLt wird, kann deren Kraft und de-nit der
Grad der Sicherheit der richtigen Latv des zweiton Synchronisierringes 27 höher
sein. Zusätzlich dazu erhöht eich die Sicherheit auch noch dsdurch, dass dieser
Vorgang zeitls ch auch im weiteren Verlauf etwas andauern kann, solange die von
der Schaltmuffe 18 oingeleitete axiale Kraft nicht die der Druckfeda@n@@@ äbersteigt.
Duroh letztere ist dann ferner in jedem Fall für den arst@ Synchronisierkonus 24
eine genaue axiale Lage auch am Beginn abnormaler Schaltvorgänge gegeben. Infolgedessen
sind jetzt auch für den ersten Synchronisierring 22 unter allen Umständen dieselben
Bedingungen wieh@i üblichen Ausführungen für dessen richtige Ausgangs lage vorhanden.
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Die Vorteile der ausführung gemäss Fig. 16 können auch in Fig. 18
ohne zusätzliche Teile ausgeführt sein, dndem die Eolzon 92 eine bestimmte Länge
aufweisen, so dass eie die Wirkung der boides Nasen 90 und 91 übornchmen, wobei
wie in Fig. 16 dann hier die Löe@@@ 26 entsprochend grösser sind.
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In Fig. 19 ist auf der Abtriobswelle 96 @ittels eines Hgdellagers
97 drehbar gelagert ein Losrad 98 des 1. Gang@@, in dessen Löcher 26 wie bcschriebem
der erste Syu@@ronisiof@@@@@ 24 mit den Masen 25 eing@cift, auf dem sich der erate
Sy@@@@onieiarring 22 befindet, webei diese Keile ausg@hildet sind wie tesc@n@ @@sselbe
gilt für Schalt@nffe 18, Wabe 17 und Ring 19. Die wes @@ anschliessenden Toile sind
nient ger@@gt. Der auf der and@@@ @@@@ @@@b@@liche zweite @@nchronisierring 99 @@@
@@@@@ 2@ ch@@@@ @@@ @@ senrichen; ansors abor els in den verne@igen @@@@@@@elen,
@@@@@@ Ausspar@mgon @ür die drelfente @er@indung mit in @@ mit @@@.
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vorsenenen Lusellen Ke. Zwischen diesen bofinces siohn auss@n
verzahnte
Lamellen 101, die in Aussparungen der Nabe 102 drehfest eingreifen. Diese erfüllt
jetzt gemeinsam mit den Lamellen 100 und 101 die Aufgabe des zweiten Synchronisierkonus,
, wozu der zweite Synchronisierring 99 hier mit einer auf diese drückende Stirnfläche
versehen ist, ebenso auch die Nabe 102. Letztere ist drehfest verbunden mit der
Abtriebswelle 96, auf der sich ferner die Büchse 103 befindet, die in nicht gezeigter
Weise axial verspannt ist. Auf dieser ist mittels des Nadellagers 104 drehbar und
längsverschiebbar angeordnet das geradverzahnte Losrad 105 des RückwErts-Ganges.
Dieses wird zum Einrücken nach links verschoben mit der Schaltgabel 106,in deren
Ringnut ein Bund des Losrades 105 eingreift. Letzteres hat innen Kupplungszähne,
welche eingerückt in die Aussen-Verzahnung der Nabe 102 eingreifen. Die Wirkungsweise
der Synchronisierung des 1. langes ist wie in den vorherigen Beispielen beschrieben,
nur dass in der ersten und zweiten Phase anstelle der Kegelflächen zwischen dem
zweiten Synchronisierring 99 bzw.
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27 und dem hier nicht vorhandenen zweiten. Synchronisierkonus 30
hier die Lamellen 100 un.d 101 als Reibkupplung wirken, zusätzlich zu der Reibwirkung
an der Kegelfläche zwischen den ersten Synchroninier- und Sperring 22 und dem ersten
Synchronisierkonus 24, aber ohne $möglichen Einfluss auf den Sperrvorgang.
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Fig. 20 zeigt eiue veränderte Ausführung, die entweder nicht gezeigtelamellen
oder einen nicht gezeiften, sehr flachen zweiten Reibkegel haben kann. Gezeichnet
ist der Zustand an Beginn der dritten Nase. Infolge des vorhergehenden Verlaufs
haben die kleinen Nasen 28 des zweiten Synchronisierringes 99 oder 27 stets einen.
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bestimmten Abstand von deLi Rand der Löcher 26 im Losrad 98 oder 6.
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Im Gegensatz dazu hängt die dabei vorhandene Ausgaugsstellung der
Kupplungszä@rne 107 der Schaltmuffe 18 zu jener der Kupplungszähne 108 des Losrades
98 oder 6 von Zufall ab. Dargsstellt ist eine Stellung, bei der fast die ganze grösstmögliche
Verdrchung desseiben zum einrücken der Kupplungszäbne 107 und 108 ineinander nötig
ist. Die @ispplungszähne 106 des Losrades 98 oder 6 sind stärker angespitzt, dener
deren Keilflächen sind menr seneigt als die an den Kupplun @@@@@@on 107 der Schalt@uffe
10 bzw. an den Zähnes des orsten Synchronisierringes 22. Dies ist auf den vorh@@gehen
Ver-@auf dieser Schaltung ohne Einflass. Bei der anschliessonden @@@-uresung des
@o@radas 98 oder 6 wird wie Üolich soferw der c@@@@ Synchronisiorring 22 losgerisson.
L@ weiteren Verlauf, @olange @@@@
die Spitzen der Kupplungszähne
108 des Losrades 98 oder 6 an das Ende der Keilflächen der Kupplungszähne 107 der
Schaltnuffe 18, so dass ab diesem Punkt die stärker geneigten Keilflächen der ersteren
trotz gleichbleibender Axialkraft der Schaltmuffe ib ein grösseres Drehmoment auf
das Losrad 96 oder 6 ergeben. Erst im Bereich dieses erhöhten Drehmoments aber kommen
gegebenenfalls die Nasen 28 in den Löchern 26 zur Anlage, wobei also dann deshalb
erst eine Verdrehung des zweiten Synchronisierringes 99 gemeinsam mit dem Losrad
98 gegen das Schleppmoment der Lamellen 100 und 101 erforderlich wird. Oder bei
anderer Ausführung ein Losreissen des Kegels des zweiten Synchronisierringes 27
vom zweiten Synchronisierkonus 30.
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Fig. 21 zeigt eine noch etwas veränderte Ausführung insbesondere
für PE7, die in der ganzen dritten Phase ein leichteres Schalten des betreffenden
Ganges ermöglicht. Es ist der Zustand während der ersten Phase dargestellt. Wie
ersichtlich, sind wie im vorherigen Beispiel alle Kupplun.gszähne 108 des Losrades
98 oder 6, aber zusätzlich auch jeder zweite (oder dritte) hervorstehende Kupplungszalin
109 der Schaltmuffe 18 stärker angespitzt als die übrigen, zurückliegenden Kupplungszähne
110 derselben. Letztere (110) haben die normale Neigung der Keilfläche, wie sie
für die Synchronisierung in der ersten und zweiten Phase notwendig ist.
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Dieselbe Neigung haben auch die an diese jeweils anliegenden Hälften
der Zähne 111 d e s ersten Synchronisierringes 22. Die betreffende andere Hälfte
hat Jedoch eine ähnliche Neigung wie die benachbarten spitzen Kupplungszähne 109,
kommt an. diese aber infolge der Wirkung des Gleitsteines 20 in der Nut 29 des ersten
Synchronisierringes, oder irgend eines anderen Anschlages, nicht oder nur anfangs
zur Anlage, ist also ohne Wirkung. In der -dritten Phase liegen jedoch die flach
angeschrägten Kupplun-gszähne 110 im Schatten der stark angespitzten, vorragenden
Kupplungszähne 109. Letztere sind daher gemeinsam mit den ebenfalls spitzen Eupplungszähnen
108 des Losrades 98 oder 6 für diese Phase dann massgebend.
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Fig. 22 zeigt die Schaltung des 1. und ferner des R.-Ganges, dargestellt
für ein Getriebe mit 6 oder 4 Vorwärtsgängen.Hierbei ist durch ein zusätzliches
Teil und besondere Gestaltung erreicht, dass sich der wie beschrieben synchronisierte
1. Gang auch in der dritten Phase leichter als üblich schalten lässt, wie dies erforderlich
ist
entweder bei einem sehr hoch übersetzten 1. Gang bei Nutzfahrzeugen
oder bei Personenwagen der oberen Preis- und Hubraumklasse.
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In Fig. 22 sind auf einer gemeinsamen Verzahnung der Abtriebswelle
112 drehfest angeordnet die als Muffenträger dienenden beiden r Naben 17 und 113
des 1. und fl.-Ganges, neben denen sich die Buchsen 114 und 115 und eine Scheibe
116 befinden, die alle axial verspannt sind. Auf den .Naben 17 und 113 sind drehfest,
aber axial verschiebbar angeordnet jeweils die beiden Schaltmuffen 18 und 117 des
1. und R.-Ganges. Auf Nadellagern 118 und 119 sind drehbar angeordnet das Losrad
120 des R.-Ganges und das Losrad6des 1.Ganges.
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In letzterem befinden sich - wie bereits beschrieben - die inneren
Löcher 26, in die von links mit seinen Nasen 25 der erste Synchronisierkonus 24
eingreift, auf dem sich der erste Synchronisierring 22 befindet; und in die von
rechts mit den kleinen Nasen 28 der zweite Sgnchronisierring 27 mit Luft eingreift,
der sich in der innen als zweiter Synchronisierkonus ausgebildeten Kupplungsnabe
113 des R. -Ganges befindet.
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Anders als bisher ist in Fig. 22 der Kupplungszahnkranz 121 auf dem
dazugehörigen Losrad 6 des 1. Ganges nicht fest, sondern nur drehfest, aber axial
verschiebbar angeordnet und besitzt Nasen 122, die durch zusätzliche äussere Löcher
123 des Losrades 6 hindurchführen. Hierbei erfolgt die drehfeste Verbindung entweder
mittels der eingepassten Nasen 122 mit dem Losrad 6, oder wie gezeichnet durch zusätzliche
Verzahnungen innen im Kupplungszahnkranz 121 und aussen auf dem Losrad 6, wobei
die Nasen 122 dann Luft haben. Bei Ausführung mit Verzahnung können die Nasen 122
auch selbstständige Teile sein, die dann aber im Losrad 6 genau geführt sein müssen.
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In Fig. 25 ist ersichtlich, dass die Nasen 122 angespitzt sind, so
dass sie als dritte Reihe Keilflächen wirken gemeinsam mit der gegenüber befindlichen
Stirnverzahnung 124, hier an der Nabe 113 des R.-Ganges, oder in wahlweiser Ausführung
an dem zweiten Synchronisierkonus 30 beziehungsweise an dem diesen entsprechenden
anderen Teil, zum Beispiel Festrad, wobei die Nabe 113 mit der Abtriebswelle 112
wie erwähnt fest verbunden ist. Die Spitzen dieser Stirnverzahnung 124 liegen genau
mittig zu denen der Schaltmuffe18, wozu wie bereits erwähnt zur Sicherung dieser
Lage die Naben 17 und 113 eine gemeinsame Verzahnung auf der Abtriebswelle 112 und
außerdem noch ein ganzzahliges Verhältnis der Zähnezahl derselben zu der Zähnezahl
der Schaltmuffe 18 des 1. Ganges vorhanden
ist. Ebenso liegen innerhalb
des Kupplungszahnkranzes 121 die Spitzen links an den Schaltzähnen desselben und
rechts an den Nasen 122 genau in Linie.. Hierdurch wird beim Schalten ein Verklemmen
vermieden, falls in einem seltenen Sonderfall diese Spitzen paarweise fast aufeinander
treffen am Beginn der dritten Phase. Während dieser wird das Losrad 6 wie gezeigt
zusätzlich zu der üblichen Wirkung der ersten Keilflächen an seiner linken Seite
noch mittels der dritten Keilflächen an der rechten Seite verdreht. Weil der Winkel
letzterer, also der Anspitzungen der Nasen 122 und der Stirnverzahnung 124, sehr
spitz ausgeführt werden kann, wird in vorteilhafter Weise ein mehrfach leichteres
Einlegen des 1. Ganges in diesem Zustand, also in der dritten Phase erzielt.
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Fig. 24 zeigt die Verteilung der Löcher26 und?23 imlosrad 6.
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Hierzu 17 Patentansprüche In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche
Patentschrift 1 208 966