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Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeits- -Wechselgetriebe, insbesondere
für Fahrzeuge Gegenstand der Erfindung ist eine Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe,
insbesondere für Fahrzeuge mit einem zwischen einem Klauenträger und einer Schaltsuffe
angeordneten geschlitzten Gleichlaufring und einem mit dem Klauenträger radial nach
aussen beweglich verbundenen Sperrkörper, welcher mit einem Mitnehmernocken in den
Schlitz mit Spiel eingreift, wobei der Gleichlaufring während der Gleichlaufarbeit
in der Richtung der auszugleichenden Relativdrehung zwischen Klauenträger und Schaltmuffe
mit einem seiner Enden auf dem Mitnehmernocken abstützt.
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Solche Gleichlaufeinrichtungen arbeiten im Grunde genommen nach dem
Prinzip von Innenbackenbremsen. Tatsächlich stellt der während der Gleichlaufarbeit
huber einem seiner Enden abgestützte Ring eine Bremsbacke dar, welche von innen
an der der Bremstrommel entsprechenden Schaltmuffe anliegt. Genauer gesagt entspricht
der Gleichlaufring einer Primärbacke oder Auflaufbacke, indem die Reibung bezogen
auf die Abstützung ein radial nach aussen
wirkendes Moment hervorbringt
und generell bestrebt ist, den Gleichlaufring zu öffnen, so dass derselbe mit einer
grösseren Kraft an die Schaltmuffe angepresst wird, als dies seine eigene Elastizität
zu bewirken vermöchte.
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Bei einer aus der DT-AS 1'01S'178 bekannten Gleichlaufeinrichtung
wird die Servowirkung des Gleichlaufringes dadurch erhöht, dass der Sperrkörper
sich auf bezüglich der radialen Richtung geneigte Anschläge des Klauenträgers ab
stützt und dabei mit einer ArbeitsfLäche von innen gegen das während der Gleichlaufarbeit
freie Ende, d.h. gegen das Auflaufende des Gleichlaufringes gedrückt wird.
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Selbst die damit zweifelsohne bewirkte Erhöhung der Servowirkung reicht
indessen nicht aus, um ein vorzeitiges Ueberfahren des Gleichlaufringes zu verhindern.
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Offenbar aus dieser Erkenntnis entsprang die aus der französischen
Patentschrift 1'340'944 bekanntgewordene Gleichlaufeinrichtung welche ebenfalls
auf dem Prinzip der Reibungsbremsen beruht und eine Kombination einer Innenbackenbremse
mit einer Aussenbandbremse darstellt. Während der Gleichlaufarbeit stützt sich bei
dieser Einrichtung ein als Innenbacke wirkendes Gleichlaufringsegment auf das Ende
eines als Bremsband wirkenden weiteren Gleichlaufringes ab. Eine solche Einrichtung
ist aufwendig mit allen damit verbundenen Nachteilen. Eine Gewähr gegen das vorzeitige
Ueberfahren der Synchronisierung bietet sie indessen auch nicht.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gleichlaufeinrichtung
zu schaffen, bei welcher das vorzeitige Ueberfahren des Gleichlaufringes praktisch
auf alle Fälle, und somit auch dann
ausgeschlossen ist, wenn die
Schaltmuffe zur Verkürzung der für die Herbeiführung des Gleichlaufs erforderlichen
Zeit besonders stark gegen den Gleichlaufring gedrückt wird. Zur Erreichung dieses
Zweckes liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Gleichlaufring bis zur Erzielung
des Gleichlaufs in ein starres Gebilde umzuwandeln, welches dem Bestreben der Schaitmuffe,
den Ringdurchmesser zu verkleinern, nicht nur im Rahmen der Elastizität des Gleichlaufringes
und der darauf ausgeübten Reibkraft, sondern überhaupt zu widerstehen vermag. Zur
Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemässe Gleichlaufeinrichtung dadurch gekennzeichnet,
dass der Sperrkörper und der Gleichlaufring miteinander überfahrbar zusammenwirkende
Anschläge aufweisen, welche in Richtung der auszugleichenden Relativdrehung nach
dem Mitnehmernocken angeordnet sind und miteinander durch radiale Versetzung des
Sperrkörpers in Eingriff bringbar sind.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden
Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Figur 1 in schaubildlicher Darstellung mit
teilweisem Schnitt eine erste Ausführung Figur 2 ebenfalls in schaubildlicher Darstellung
und mit teilweisem Schnitt eine zweite Ausführung Figur 3 eine grundsätzlich derjenigen
der Figur 2 entsprechende Variante in Stirnansicht mit teilweisem Schnitt während
der Gleichlaufarbeit Figur 4 die Gleichlaufeinrichtung gemäss Figur 3, jedoch nachdem
die Schaltmuffe mit dem Klauenträger in Eingriff gebracht worden ist und
Figur
5 eine weitere Variante in der der Figur 3 entsprechenden Darstellung und Arbeitsstellung.
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Figur 1 zeigt den Klauenträger 1 von seiner der nicht dargestellten
Schaltmuffe abgekehrten Seite gesehen. An einem ringförmigen Fortsatz 3 des Klauenträgers
1 sind, durch eine Ausnehmung dieses Fortsatzes gebildet, Abstützflächen vorgesehen
(in der Zeichnung ist nur die Abstützfläche 2 ersichtlich), welche einander zugekehrt
sind und entsprechend ihrer Schrägstellung einen sich radial nach aussen erweiternden
Zwischenraum bilden. Zwischen den Abstützflächen 2 (diese Bezugszahl soll für beide
gelten) befindet sich ein Sperrkörper 4, welcher an den Abstützflächen 2 mit seinen
entsprechenden stirnseitigen Abstützflächen 11 (in der Zeichnung ist nur eine solche
ersichtlich) aufruht. Dadurch wird das eine oder das andere Ende des Sperrkörpers
4 radial nach aussen abgedrängt, wenn zwischen dem Klauenträger 1 und dem Sperrkörper
4 eine Relativbewegung im Umfangssinne stattfindet. Der diesbezüglichen Bewegbarkeit
des Sperrkörpers 4 setzt sein mit 10 bezeichneter Umfangsrand eine Grenze, welche
in eine Ringnut 13 des Klauenträgers 1 eingreift. An der Umfangsfläche 9 des Sperrkörpers
befindet sich'ein abgesetzter Fortsatz 6, welcher mit einem Mitnehmernocken 5 in
den Schlitz des Gleichlaufringes 12 mit'Spiel eingreift und mit seinen seitlich
an den Mitnehmernocken 5 anschliessenden Abschnitten -wie dies später noch näher
zu erläutern sein wird- normalerweise die Endabschnitte des Gleichlaufringes 12
untergreift. Der Fortsatz 6 bildet mit seinen in Umfangsrichtung nach der einen
bzw. der anderen Seite gerichteten, in Richtung auf den Mitnehmernocken geneigten
Flächen Anschläge 8, welche mit entsprechenden Gegenanschlägen 7 des
Gleichlaufringes
zusammenwirkm. Diese sind bei der vorliegenden -Ausführung durch Abschrägungen an
den Ringenden gebildet.
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Die Ausführung gemäss Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäss
Figur 1 lediglich in der Ausbildung des Sperrkörpers.
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Dementsprechend sind einander entsprechende Teile mit dem gleichen
Bezugszeichen versehen. Unter diesen Umständen genügt es, im Zusammenhang mit dieser
Ausführung zu bemerken, dass an beiden Enden des durchwegs die gleiche Breite aufweisenden
Sperrkörpers 4 Nocken 11' angeordnet sind, welche die Abstützflächen 11 tragen.
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Wie aus der Figur 3 -welche der Figur 2 nur grundsätzlich, aber nicht
in unwesentlichen Einzelheiten oder im Massstab entsprichtzu erkennen ist, greifen
die Nocken 11' in Ausnehmungen 14 des hier geschnitten gezeigten Ringfortsatzes
3 ein, wobei ein zwischen den Ausnehmungen 14 verbleibender Steg 35 des Ringfortsatzes
dem Sperrkörper 4 als Auflage dienen kann.
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In der Figur 3 ist auch die Schåltsuffe 15 zu erkennen, welche in
bekannter Weise an den in Nuten der Schaltmuffe 15 eingreifenden Gleitstegen 16
eines in der Zeichnung nicht ersichtlichen Muffenträgers in axialer Richtung verschiebbar
gehalten ist. Der Klauenträger ist in der Figur 2 ebenfalls nicht ersichtlich, er
wird hier durch seinen Ringfortsatz 3 repräsentiert. Die Zähne 15' der Schaltmuffe
15 befinden sich vom Betrachter aus gesehen hinter dem Gleichlaufring 12, wobei
sie beim Schalten, d.h. wenn die Schaltmuffe 15 in Richtung auf den Betrachter bewegt
wird, an der bombierten Umfangsfläche des Gleichlaufringes 12 angreifen.
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Um den Weg für die Schaltmuffe 15 freizugeben, wird der Gleichlaufring
12 entsprechend seinem im entspannten Zustand den Innendurchmesser der Verzahnung
der Schaltmuffe übersteigenden Aussendurchmesser
etwas zusammengedrückt.
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Greifen nun die Zähne 15' der Schaltmuffe an dem Gleichlaufring 12
an, so wird letzterer in Richtung der Relativbewegung -hier durch den Pfeil P angedeutet-
zwischen Schaltmuffe und Klauenträger mitgenommen. Ueber sein in der Drehrichtung
P hinteres Ende stützt sich dabei der Gleichlaufring 12 an dem Mitnehmernocken 5
des Sperrkörpers 4 ab, der seinerseits mit seiner in der Drehrichtung P vorderen
Abstützfläche 11 an der zugeordneten Abstützfläche 2 des Klauenträgers auf liegt.
In dieser Relativstellung des Gleichlaufringes 12 und des Sperkörpers 4 kann der
in der Richtung P vorne liegende Anschlag 8 des Sperrkörpers 4 mit dem Gegenanschlag
7 des Gleichlaufringes 12 durch radiale Versetzung in Eingriff gebracht werden.
Dies kann grundsätzlich mit Hilfe der Zentrifugalkraft alleine geschehen, namentlich
dann, wenn die Abstützflächen 11 und 2 in radialer oder nahezu radialer Richtung
verlaufen. Sind aber diese Abstützflächen geneigt (wie dies für die Ausführung gemäss
Figur 1 zutrifft), so üben diese Abstützflächen eine abweisende Wirkung auf das
betreffende Ende des Sperrkörpers 4 aus. Auf alle Fälle kommt es dazu, dass der
Sperrkörper 4 eine gegenüber seiner Normalstellung gekippte Arbeitsstellung einnimmt
und sich unter der Wirkung der auf den Gleichlaufring 12 ausgeübten Reibkraft an
der Abstützfläche 2 des Ringfortsatzes 3 abstützt.
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Die Anschläge 7 und 8 sind dank ihrer Schräge als überfahrbare Anschläge
ausgebildet. Dementsprechend ist der von der Schaltmuffe 15 rundherum auf den Gleichlaufring
12 ausgeübte, radial nach innen gerichtete Druck bestrebt, den Sperrkörper 4 aus
seiner dargestellten Arbeitsstellung zurückzukippen. Dem wirkt indessen
der
Anspressdruck zwischen den Abstützflächen 11 und 2 entgegen, zumal wenn diese Flächen
mehr oder weniger schräg gerichtet sind; Unter diesen Umständen wirkt der Sperrkörper
mit seinem Mitnehmernocken 5 und seinem Anschlag 8 wie ein in den Schlitz des Gleichlaufringes
12 eingeschobener Riegel, welcher den an sich elastisch nachgiebigen Gleichlaufring
12 in ein starres Gebilde verwandelt, welches ausserstande ist, sich auf einen kleineren
Durchmesser zusammenzuziehen und den Weg für die Schaltmuffe 15 bzw. deren Zähne
15' freizugeben. Dies trifft auch dann zu, wenn die Schaltmuffe 15 mit erhöhter
Kraft gegen den Gleichlaufring 12 gedrückt wird.
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Tatsächlich wächst die Sperrkraft in Funktion der auf die Schaltmuffe
15 wirkenden Schaltkraft. Das heisst aber, dass es möglich ist, zwischen den Zähnen
der Schaltmuffe und des Gleichlaufringes eine recht hohe Reibung zu erzeugen und
damit in einer entsprechend verkürzten Zeit den Gleichlauf herbeizuführen.
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Ist dies der Fall, so fällt der Anpressdruck zwischen den Abstützflächen
11 und 2 ab -in gewissen Fällen werden sogar diese Flächen vollständig entlastet
oder voneinander abgehoben-, so dass die Anschläge 7 und 8 unter der Wirkung des
von der Schaltmuffe 15 auf den Gleichlaufring 12 rundherum ausgeübten Druckes bei
gleichzeitiger Verkleinerung des Ringdruchmessers überfahren werden können. Der
Sperrkörper 4 wird aus seiner Arbeitsstellung zurückgekippt und die Schaltmuffe
kann über den Gleichlaufring hinweggeschoben und mit dem Klauenträger in Eingriff
gebracht werden.
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Eine solche Situation ergibt sich aus der Figur 4.
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Das Gesagte ist sinngemäss mit umgekehrten Vorzeichen anwendbar, wenn
die Richtung der Relativdrehung zwischen der Schaltmuffe und dem Klauenträger dem
Pfeil P entgegengesetzt ist. Es kann
Fälle geben, in welchen die
Richtung der Relativdrehung unter normalen Betriebsverhältnissen unverändert bleibt.
Man könnte unter solchen Umständen den Sperrkörper entsprechend vereinfacht ausbilden.
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Wie schon in der Figur 4, werden in der Figur 5 nur einige der bereits
benutzten Bezugszahlen für die entsprechenden Teile verwendet, wobei die nachfolgenden
Ausführungen sich auf die Unterschiede beschränken. Bei dieser Ausführung weist
der Sperrkörper in seinem mittleren Bereich einen einzigen kreisscheibenförmigen
Nocken ' auf, welcher in eine Ausnehmung 14 des Ringfortsatzes 3 eingreift. Die
voneinander abgekehrten Abstützflächen 11 des Nockens 11" wirken mit einander zugekehrten
Abstützflächen 2 des Ringfortsatzes 3 zusammen. Die Wirkungsweise der Einrichtung
stimmt mit derjenigen gemäss den Figuren 1 bis 3 überein. Figur 5 zweigt die Einrichtung
während der Gleichlaufarbeit. Man kann hier -allerdings mit Gültigkeit auch für
die übrigen Ausführungenbesonders klar erkennen, dass der Sperrkörper sich in dieser
Phase mit seinem abgesetzten Ende von-innen gegen das eine Ende des Ringes 12 abstützt.
Daraus ergibt sich ebenfalls eine Verstärkung der Sperrwirkung.
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Es versteht sich, dass das dargestellte Grundkonzept in zahlreichen
anderen Varianten realisiert werden kann. Man könnte sich z.B. vorstellen, dass
der Sperrkörper nicht einstückig ausgeführt ist, sondern radial nach aussen bewegbare
Anschläge aufweist, welche z.B. durch Keilbahnen an dem Ringfortsatz 3 in Eingriff
mit den Gegenanschlägen des Ringes zu bringen wären. Es wäre auch vorstellbar, die
Gegenanschläge des Ringes von den Ringenden zurückversetzt anzuordnen. Solchen Ausführungen
gegenüber besitzen
freilich die dargestellten Varianten -und entsprechendbähnlicheden
Vorteil, dass sie keine zusätzlichen Teile benötigen.
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Das Gesagte kann also dahingehend zusammengefasst werden, dass der
Sperrkörper während der Gleichlaufarbeit in der Art eines Riegels in den Schlitz
des Gleichlaufringes eingreift und diesen zu einem starren Gebilde uswandelt. Bei
Gleichlauf dagegen lässt sich der Sperrkörper aus dem Schlitz zurückdrängen, so
dass der Gleichlaufring sich zusammenziehen und in die Innenverzahnung der Schaltmuffe
eintauchen kann. Die Sperrwirkung ermöglicht die Ausübung einer erhöhten Schaltkraft.
Diese wiederum führt zu einer Verkürzung der für das Herbeiführen des Gleichlaufs
erforderlichen Zeit. Ein vorzeitiges Ueberfahren der Synchronisierung ist praktisch
ausgeschlossen.