DE2127395A1 - Vorrichtung zur Synchronisierung von Zahnkupplungen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. BEETZ sen.
Dipl-tng. K. LAMPRECHT

Dr.-Ing. RBCETZJr.
8 Manchen 22, Stoinedorf.tr. 10

253-17.120P(17.121H) 2.6.1971

TATRA, narodni podnik, Kopirivriice (Tschechoslowakei)

Vorrichtung zur Synchronisierung von Zahnkupplungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synchronisierung von Zahnkupplungen, insbesondere für Getriebegehäuse, bei denen Synchronisierringe durch eine Axialbewegung von Schaltsteinen in Eingriff geschoben werden.

Bisher bekannte Synchronisiereinrichtungen, insbesondere solche «lit größeren Dimensionen, sind mit Mechanismen versehen, durch die gesichert wird, daß der Synchronisierring nach Beendung seiner Funktion zurückkehrt und gezwungenerweise in einer gewissen Entfernung von einer üblicherweise an einem Zahnrad ausgeführten Reibungs-Gegenfläche
gehalten wird. Dadurch soll das Durchrutschen der Reibungsflächen außer der eigentlichen kurzen Funktionsperiode ver-

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mieden werden. Bleiben aber die Reibungsflächen auch weiterhin verbunden, erfolgt eine Verminderung des mechanischen Wirkungsgrades des Getriebegehäuses, Erwärmung des Öls und auch eine ungleichmäßige Abnutzung der Reibungsflächen.

Es sind bereits einige Arten von Synchronisiervorrichtungen bekannt. In einigen von ihnen werden z. B, die Synchronisierringe durch axial wirkende Federn untereinander gehalten. Diese Federn werden durch eine recht komplizierte Vorrichtung angehängt. Manchmal ist die Feder mit einem Ende in einen Synchronisierring und -mit dem zweiten Ende in einen festen Mitnehmer eingehängt.

Eine weitere bekannte Vorrichtung verwendet ein besonderes, durch eine selbständige Feder abgefedertes Sicherungsglied, das in besonders gefertigte Ausschnitte in einer Verbindungsmuffe einfällt, durch welche nach erfolgter Einschaltung der Synchronisierring des gegenüberliegenden Ganges abgezogen wird.

Die erwähnten Ausführungen sind mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Bei der ersten Art der Vorrichtung komplizieren die erwähnten axialen Abziehfedern wesentlich die gesamte Konstruktion und vergrößern ihre Abmessungen, da der Mechanismus zum Anhängen der Zugfeder recht kompliziert ist. Die Dimensionierung dieser Federn ist ebenfalls schwierig, da der für sie zur Verfügung stehende Raum sehr klein und ihre Wirkung wesentlich unverläßlich ist, insbesondere bei Anwendung von konischen Reibungsflächen der Synchronisierringe und bei ihrer Neigung zur Verklemmung. Auch besteht bei einer weniger fachmännischen Montage und Demontage bei diesen Federn eine ziemlich hohe Gefahr, daß

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sie bis zur -ständigen Verformung gedehnt werden, wodurch ihre Funktion ebenfalls unmöglich wird.

Bei der zweiten Art der Vorrichtung werden eine besondere Feder, ein besonderes Glied und besondere Ausschnitte in der Verbindungsmuffe verwendet, deren Funktion lediglich darin besteht, den Synchronisierring aus der Reibungsverbindung bei eingeschaltetem gegenüberliegendem Gang, abzuziehen. In der Zwischenstellung und bei eingeschaltetem Gang, an dessen Seite sich ein Synchronisierring befindet, ist dieser Ring frei und verursacht Verluste durch Schlupf in der Zwischenstellung und Verluste durch Abnutzung sowohl in dieser Lage als auch bei eingeschaltetem Gang, wo kleine Bewegungen in Grenzen der Spiele in den Zähnen der Verbindungsmuffe einen ungleichmäßigen örtlichen Verschleiß verursachen.

Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Steine mit einseitigen Vorsprüngen versehen sind, die in Nuten an Synchronisierringen einfallen, wobei im Stein eine Öffnung ausgeführt ist, in der eine Feder und eine nach Bedarf in einer Schaltmuffe ausgebildete Nuten einfallende Kugel angeordnet sind. Die Nut besitzt zwei ungleich steile Flanken, wobei die Flanke der mittleren Nut mit der Endnut verbunden ist. Eine Öffnung im Mitnehmer für die Feder ist um einen bestimmten Wert versetzt mit Bezug auf die Achse, welche durch die Mitte der Kugel läuft, die in der neutralen Lage in die Nut der Schaltmuffe einfällt.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß der Synchronisierring aus der Reibungs-

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verbindung in allen drei Lagen abgezogen wird, d. h. bei den Lagen der Schaltmuffe rechts, links und in der neutralen Lage· Dabei wird diese Tätigkeit ohne einen einzigen zusätzlichen Bestandteil ausgeführt, nur durch eine geeignete Anordnung und Ausnutzung der für die eigentliche Funktion der Synchronisierringe notwendigen Bestandteile. Die erfindungsmäßige Vorrichtung ist sehr einfach, im Betrieb verläßlich, und ihre Abmessungen sind klein. Es werden Verluste verhindert, die durch Schlupf, Ölerwärmung und durch Reibung bewirkten Verschleiß von sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehenden Bestandteilen entstehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nun mit Hilfe der beiliegenden, ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erklärt werden»

Wie aus der Figur ersichtlich, besteht die Vorrichtung aus Synchronisierringen 5» 6. Diese sind mit Nuten 3, h versehen, in die abwechselnd einseitig ausgeführte Vorsprünge an Einrücksteinen einfallen. Die Steine 1 sind mit Öffnungen 8 versehen, in denen schiebbar Kugeln 10 gelagert sind, die sich auf einer Seite auf Federn 9 stützen und auf der zweiten Seite in Nuten 11, 12 oder 13 laut der Lage der Schaltmuffe ik einfallen. Die Nut 11 wird gebildet durch zwei verschieden schräge Flanken 15 und 16, von denen die Flanke 15 der Nut 11 mit der anderen Nut 12 verbunden ist. Jeder Synchronisierring 5t 6 ist mit mindestens zwei Steinen 1 mit Vorsprüngen 2 versehen, die am Umfang des Ringes 5» 6 derart verteilt sind, daß sie abwechselnd in Nuten 3» ^ der Ringe 5» 6, die an beiden Seiten des Mitnehmers 7 angeordnet sind, einfallen. Laut dieser abwech-

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selnden Orientierung ist auch die abwechselnde Anordnung der Nuten 11, 12 und 13 in der Schaltmuffe Ik ausgeführt. Der feste Mitnehmer 7 ist an seinem Umfang mit einer Verzahnung 17 für eine schiebbare Führung und Übertragung des Drehmomentes auf die Schaltmuffe lh und weiter mit einer Öffnung 21 für die Führung und Abstützung der Feder 9 versehen. Auch diese Öffnungen sind abwechselnd versetzt angeordnet um einen Wert A mit Bezug auf die Achse 18, die durch die Mitte der Kugel 10 führt. Die Kugel 10 fällt in die Nut 11 der Schaltmuffe Ik in der neutralen Lage ein.

Die erfindungsgemäße Funktion ist wie folgt ι

Beim Schalten erfolgt z. B. eine axiale Verschiebung der Schaltmuffe 1^- nach rechts, wodurch auch die Kugel 10 gemeinsam mitgenommen wird, welche durch Wirkung der Feder 9 in die Nut 11 gedrückt wird. Die Schiebewirkung überträgt sich von der Kugel 10 in der Öffnung 8 auf den Einrückstein 1 und weiter auf den an der rechten Seite des Mitnehmers 7 angeordneten Synchronisierring 5» his um ein Spiel B, wo dessen Reibungsverbindung mit dem rechten einschal tbaren Zahnrad 19 erfolgt· Dann entsteht die übliche Funktion der Blockiersynchronisierung, nach deren Beendigung die verschobene Schaltmuffe 14 gelöst wird. Die steilere Flanke 15 der Nut 11 drückt die Kugel 10 gegen die Wirkung der Feder 9 in der Richtung nach innen. Bei der Bewegung des Steins 1 um das Maß B erfolgt auch die Bewegung dee oberen Teils der Feder 9 nach rechts, so daß annähernd in der Mitte der axialen Bewegung um das Spiel B die Ausgleichung der Feder 9 genau in die Radialform erfolgt mit Bezug auf die Versetzung A der Öffnung 21 im Mitnehmer 7·

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Bei kompletter Umschaltung der Muffe Ik nach rechts fällt die Kugel 10 in die Nut 11 ein, und ihre schräge Fläche wird ständig nach links abgedrückt. Durch die Kugel 10 wird diese Rückbewegung auf den Stein 1 übertragen. Durch dessen in die Nut 3 am Synchronisierring 5 einfallenden Vorsprung 2 kehrt der Ring 5 um das Spiel B zurücke Dadurch ist die Entfernung der Reibungsflächen beim Schalten der Muffe lh nach rechts gesichert.

In dem in der Zeichnung dargestellten neutralen Zustand der Schaltmuffe i4 wird durch die mäßigere Flanke 16 der Nut 11 die Kugel 10 wieder nach links abgezogen, ψ und auf die bereits beschriebene Weise über den Stein 1, den Vorsprung 2 und die Nut 3 wird diese Rückwirkung bis auf den Synchronisierring 5 übertragen, wodurch dieser ständig um das Spiel B von seiner Gegenfläche am Zahnrad 19 weggebracht wird.

Beim Schalten der Muffe 14 nach links ist der Vorgang ein ähnlicher wie beim Schalten nach rechts, nur die Orientierung der Vorsprünge 2 der Nuten K_f 12 und 13 ist umgekehrt·

Der an der rechten Seite des Mitnehmers 7 angeordnete t Synchronis!erring 5 ist während der ganzen Dauer der Bewegung der Schaltmuffe 14 nach links und auch in deren linker Endlage auf die bereits erwähnte Weise über den Stein 1 mit dem Vorsprung 2 und der Nut 3 zuerst durch Wirkung der mäßigeren Flanke 16 der Nut 11 und in der Endlage durch Wirkung der Nut 12, in die die Kugel 10 einfällt, angezogen. Dadurch ist die ständige Wegrückung des Synchronisierringes 5 von dessen Reibungsgegenfläche am Zahnrad 19 um das Spiel B wiederum gesichert.

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Das Entfernen des rechten Synchronisierringes 5 ist also in allen Lagen der Schaltmuffe ~\k gesichert. Das Entfernen des linken Synchronisierringes 6 wird auf die gleiche Weise ausgeführt) nur mit dem Unterschied, daß die Verschiebung A der Öffnung 21 und der Nuten 11, 12 und 13 gegenüber der Achse entgegengesetzt ist, und daß der Vorsprung 2 des Steins 1 dann in die Nut k des Synchronisierringes 6 fällt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung muß minimal mit zwei Steinen 1 mit einseitigen, entgegengesetzt orientierten Vorsprüngen 2 versehen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für Synchronisiervorrichtungen bei größeren Getriebegehäusen, vornehmlich in schweren Lastwagen, wo es sehr notwendig ist, häufig zu schalten·

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   1 »j Vorrichtung zur Synchronisierung von Zahnkupplun-■ gen in Getriebegehäusen, bei denen Synchronisierringe durch eine Axialbewegung von Schaltsteinen in den Eingriff geschoben werden, dadurch gekennzeichnet , daß die Steine (i) mit einseitigen Vorsprung en (2) versehen sind, die in Nuten (3, 4) an Synchronisierringen ) (5, 6) einfallen, wobei im Stein (7) eine Öffnung (8) ausgeführt ist, in der eine Feder (9) und eine Kugel (1O), . die nach Bedarf in in einer Schaltmuffe (i4) ausgebildete Nuten (11, 12, I3) einfällt, angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nut (11) zwei ungleich steile Flanken (15» 16) besitzt, wobei die eine Flanke (15) der Nut (11) mit einer anderen Nut (12) verbunden ist.

   3·' Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (21) im Mitnehmer (7) für die Feder ψ (9) um ein Maß (a) gegenüber der Achse (18) versetzt ist, die durch die Mitte der Kugel (1O) führt, welche in der neutralen Zwischenlage in die Nut (11) der Schaltmuffe (14) einfällt.

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