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Sperrsynchronisierung für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe Die Erfindung
bezieht sich auf eine Sperrsynchronisierung für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebemit
einer Schaltmuffe, welche mit einer Innenverzahnung drehfest, aber axiel verschiebbar
in die Sußenverzahnungeines auf einer Welle fest angeordneten Muffenträgers eingreift
und beim Festlegen einer Gangstufe nach einer Axialverschiebung auch in die Kupplungsverzahnung
eines lose auf der Welle gelagerten zu kuppelndenden Zahnrades eindringt, wobei
sie mit einem ebenfalls axial verschiebbaren und gegen die Schaltmuffe begrenzt
drehbaren Synchronring in der Weise zusammenwirkt, daß dieser Synchronring bei axialer
Bewegung der Schaltmuffe mit einer konischen Reibfläche an der ebenfalls konisch
ausgebildeten Gegenreibfläche des zu kuppelnden Zahnrades zum Anliegen gebracht
wird und die Innenverzahnung der Schaltmuffe erst nach erzieltem Gleichlauf zwecks
Eindringens in die Kuppelverzahnung des Zahnrades durch seine Sperrverzahnung hindurchtreten
läßt.
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Ausgehend von einer Sperrsynchronisierung der eingangs genannten Art,
wie sie beispielsweise aus der DU-OS 1 924 724 bekannt ist, liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ohne größeren Aufwand die Funktion und die Lebensdauer solcher
Sperrsynchronisierungen zu verbessern.
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Diese Aufgabe-wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der konischen
Gegenreibfläche des zu kuppelnden Zahnrades ein aus mehreren Windungen bestehender,
konisch gewickelter, federnder Servoring angeordnet ist, dessen beiden Windungsenden
sich in einer axialen Nut des Zahnrades gegen radiales Verdrehen abstützen.
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Durch die Verwendung des zusätzlichen Servoringes wird die Reibung
zwischen der Reibfläche des Synchronringes und der Gegenreibfläche des zu kuppelnden
Zahnrades vergrößert, so daß die Synchronisierungszeit verkürzt wird.
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Anhand eines AusfUhrungsbeispieles werden die Erfindung und vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Figur 1 in schematischer Darstellung einen
Ausschnitt aus einem Wechselgetriebe mit den losen Zahnrädern, den Synchronringen,
dem Muffenträger und der Schaltmuffe, Figur 2a einen Schnitt durch eines der losen
Zahnräder, Figur 2b ein Detail einer möglichen Zahnradausführung, Figur 2c die Seitenansicht
des losen Zahnrades, Figur 3 einen Schnitt durch das lose Zahnrad und den Synchronring
und
Figuren 4a - 4c die Eauptansicht, die Seitenansicht und die
Draufsicht des erfindungsgemäßen Servoringes.
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Die Figur 1 zeigt in einer Schnittansicht einen Teil eines herkömmlichen
Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes. Auf einer Hauptwelle 7 sitzt ein Muffenträger 1,der
über nicht näher dargestellte Eeilnuten o. ä. drehfest mit dieser Welle verbunden
ist. Neben dem Muffenträger 1 sind auf der Welle 7 über Lager 8 und 9 die Zahnräder
5 und 6 drehbar gelagert. Diese Zahnräder, die z. B. für den zweiten und dritten
Gang bestimmt sein können, befinden sich mit entsprechenden, nicht näher dargestellten
Zahnrädern im Ringriff. Die Zahnräder 5 und 6 besitzen.je einen sich axial erstreckenden
Absatz, auf den ein mit einer Kupplungsverzahnung 10-bzw. 11 versehener Ring aufgeschrumpft
oder sonst wie formschlüssig befestigt ist und dessen Endteil sich konisch verjüngt.
Auf dem Muffenträger 1 ist eine Schaltmuffe 4, welche mit einer Innenverzahnung
12 drehfest, aber axial verschiebbar in eine Außenverzahnung des Muffenträgers 1
eingreift, gelagert. Rechts und links vom Muffenträger 1 ist je ein axial verschiebbarer
Synchronring 2 und 3 gelagert, die gegen die Schaltmuffe 4 bzw. den Muffenträger
1 begrenzt drehbar sind. Die diesbezüglichen Anschläge, Zapfen oder Bolzen sind
nicht näher dargestellt. Der dem zu kuppelnden Zahnrad 5 bzw. 6 zugewandte Teil
des Synchronringes 2 bzw. 3 ist ebenfalls konisch ausgebildet. Er wirkt als Reibfläche
13 bzw. 14 und arbeitet mit dem als genreibfläche 15 bzw. 16 wirkenden axialen Absatz
des Zahnrades 5 bzw. 6 zusammen. Der äußere Umfang des Synchronringes 2bzw. 3 besitzt
eine Sperrverzahnung 17 bzw. 18.
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Üblicherweise vorhandene Gleitsteine o. ä. sind nicht weiter dargestellt.
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Figur 1 zeigt die Neutralstellung der Schaltmuffe 4, bei der weder
das Zahnrad 5 noch das Zahnrad 6 mit dem umlauSenden Muffenträger 1 gekoppelt ist.
In dieser Stellung laufen lediglich der Muffenträger 1, die Synchronringe 2 und
3 sowie die Schaltmuffe 4 mit der
Welle 7 um. Soll das Getriebe
geschaltet werden, so wird die Schaltmuffe 4 mit Hilfe einer nicht gezeigten, an
sich bekannten Schalteinrichtung nach rechts-oder nach links verschoben, je nach
dem, ob das rechte oder das linke Zahnrad mit der Welle 7 gekoppelt werden soll.
Bei Verschieben der Schaltmuffe 4 bewegen sich auch die nicht weiter dargestellten
Gleitsteine in die gleiche Richtung und drücken dabei den Synchronring 2 bzw. 3
gegen die Ansätze des Zahnrades 5 bzw. 6. Dadurch kommt der Synchronring 2 bzw.
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3 mit seiner Reibfläche 13 bzw. 14 mit der konischen Reibfläche 15
bzw. 16 des Zahnrades 5 bzw. 6 in 3erühr. Vor der Synchronisierung besteht ein Unterschied
in der Umlauf geschwindigkeit zwischen dem Muffenträger 1 und dem zu koppelnden
Zahnrad 5 bzw. 6, so daß bei der Axialbewegung der Schaltmuffe 4 eine Reibungsantriebskraft
vom Synchronring 2 bzw. 3 auf das Zahnrad 5 bzw. 6 ausgeübt wird. Somit wird das
Zahnrad 5 bzw. 6 durch den Synchronring 2 bzw. 3 mitgenommen. Dabei wird der Synchronring
2 bzw. 3 wegen des vorhandenen Spiels um einen bestimmten Betrag gegen den Muffenträger
verdreht.
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Die Sperrverzahnung 17 bzw. 18 des Synchronringes 2 bzw. 3 nimmt ein
dadurch in bekannter Weise eine Lagel;ae verhindert, daß die Schaltmuffe 4 durch
die Sperrverzahnung 17 bzw. 18 hindurchtreten kann.
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Erst wenn zwischen dem Muffenträger und dem Synchronring 2 bzw. 3
einerseits und dem Zahnrad 5 bzw. 6 andererseits Gleichlauf erzielt ist, kann die
Innenverzahnung 12 der Schaltmuffe 4 zunächst durch die Sperrverzahnung 17 bzw.
18 des Synchronringes 2 bzw. 3 hindurchtreten und danach in die Kupplungsverzahnung
10 bzw. 11 des zu kuppelnden -Zahnrades 5 bzw. 6 eindringen.
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Erfindungsgemäß ist nun auf der konischen Gegenreibfläche 15 bzw.
16 des zu kuppelnden Zahnrades 5 bzw. 6 ein federnder Servoring angeordnet, dessen
beiden Windungsenden sich in einer axialen Nut des Zahnrades gegen radiales Verdrehen
abstützen. Die Figuren 2a und 2c zeigen eine Schnittdarstellung und eine Seitenansicht
eines entsprechend angepaßten Zahnrades 5. Man erkennt, daß der konisch ausgebildete
axiale Absatz des Zahnrades eine axiale Nut 19 aufweist, in der sich die beiaen
Windungsenden des auf die konische Gegenreibfläche 15 aufzuschiebenden Servoringes
abstützen können. Das Ende
des konischen Absatzes ist weiterhin
mit einer umlaufenden Nut 22 versehen, welche zur Sicherung des Servoringes einen
Sicherungsb ring aufnehmen kann. In Figur 2 ist hierfür eine mögliche Alt ernative
angedeutet. Statt eines Sicherungsringes ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Halteband
23 ausgearbeitet.
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Figur 3 zeigt die Anordnung des erfindungsgemäßen ServorinCes 20 zwischen
der konischen Reibfläche 13 des Synchronringes 2 und der konischen Gegenreibfläche
15 des Zahnrades 5. Man erkennt, daß der Servoring 20 ebenfalls konisch ausgebildet
ist. Die beiden Windungsenden 21 des aus mehreren Windungen bestehenden Servoringes
20 stützen sich in der axialen Nut des Zahnrades 5 gegen ein radiales Verdrehen
ab. Die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Servoringes 20 sind aus den Figuren 4a
bis 4c zu erkennen. Diese zeigen eine Hauptansicht, eine Draufsicht und eine Seitenansicht
des Servoringes. Der Servoring 20 besteht aus mehreren Windungen, die konisch gewickelt
sind. Die beiden Windungsenden 21 sind zwecks Abstützung in der axialen Nut des
Zahnrades radial nach innen eingezogen. Sie überlappen sich um einen Betrag, der
in den Figuren 4a und 4c mit b bezeichnet ist. Diese Überlappung ist etwas geringer
als die Breite a der in den Figuren 2a und 2c gezeigten axialen Nut 19. Vorzugsweise
besteht der Servoring 20 aus Federstahl. Die Zahl der Windungen, die Breite und
die Stärke des Servoringes werden entsprechend der Größe der zu synchronisierenden
Teile bemessen.
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Der federndes spiralförmige Servoring 20 liegt, wie Figur 3 erkennen
läßt,auf der normalen Gegenreibfläche 15 des zu kuppelnden Zahnrades 5 und stützt
sich mit seinen radial nach innen gewölbten Enden gegen radiales Verdrehen am Zahnrad
5 ab. Wird der Synchronring 2 mit Hilfe der Schaltmuffe 4 gegen das Zahnrad 5 bewegt,
so legt sich die konische Reibfläche 19 des Synchronringes auf den Servoring 20,
so daß zwischen diesen beiden Teilen Reibung entsteht. Durch die auftretende Reibungskraft
wird der Servoring in tangentialer Richtung belastet.
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Da er sich über seine Windungsenden 21 in der axialen Nut 19 des Zahnrades
abstützt, erfährt der Servoring 20 eine Radialausdehnung. Der Umfang des Servoringes
20 wird also vergrößert, weil der spiralförmige Aufbau etwas aufgedreht wird. Die
Radialausdehnung des Servoringes bewirkt eine stärkere Anpressung an die konische
Reibfläche 13 des Synchronringes 2, wodurch eine Verbesserung des Reibwertes und
damit eine schnellere Drehzahlangleichung der zu synchronisierenden Teile zur Folge
hat. Gleichzeitig werden die benötigten Schaltkräfte herabgesetzt.
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Von wesentlichem Vorteil ist, daß sich der spiralförmige Servoring
20 nahezu kreisförmig an der Reibfläche 13 des Synchronringes 2 anlegt, so daß sich
eine große Berührungsfläche ergibt und der Verschleiß am Synchronring einerseits
und am Servoring andererseits entsprechend gering ist.
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Die Verwendung federnder Ringe in Svnchronisierungen für Eraftfahrzeug-Wechselgetriebe
ist an sich bekannt (DT-PS 1 158 375). Diese bekannten federnden Ringe werden jedoch
nicht innerhalb einer Sperrsynchronisierung verwendet. Sie dienen vielmehr innerhalb
einer Synchronisierung ohne Sperrwirkung selbst isGleichlaufringe. Sie sind mit
dem konisch ausgebildeten Servoring gemäß der Erfindung nicht zu vergleichen.