DE2611238A1

DE2611238A1 - Synchronisier- und schalteinrichtung fuer kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE2611238A1
Application number: DE19762611238
Authority: DE
Inventors: Pierre Labat
Original assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Current assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Priority date: 1975-03-19
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1976-09-23
Also published as: FR2304827A1; GB1488475A; IT1057714B; FR2304827B1; US4033437A

Description

Patentanwälte Dipl.- Ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Roger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach

15. März 1976 _Telelo„

PA 4 CbCJ Stuttgart (0711)35 65

35 9619

Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

SQCIETE ANONYME DE VEHICULES INDUSTRIELS ET

D'EQUIPEMENTS MECANIQUES (S A V I E M ), 8, Quai

Leon Blum, 92152 Suresnes, Frankreich

Synchronisier- und Schalteinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe

Die Erfindung betrifft eine Synchronisier- und Schalteinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe mit zwei wahlweise mit einer Antriebswelle kuppelbaren, mit Schaltzahnkränzen versehenen Zahnrädern, mit zwei innerhalb der SehaltZahnkränze angeordneten konischen Reibflächen, denen jeweils einer von zwei konischen Reibkegeln eines doppelten Synchronisierringes zugeordnet ist, mit einem drehfest mit der Antriebswelle verbundennen, mit radialen Schaltelementen versehenen Kupplungsring, der mit den Schaltzahnkränzen kuopelbar ist, und mit mehreren an dem Synchronisierring und an den Schaltelementen vorgesehenen Verriegelungsflächen, die nach einer Winkelverschiebung des Synchronisierrings gegenüber dem Kupplungsring miteinander in Eingriff bringbar sind.

Um bei einer solchen Einrichtung eine dauernde Berührung der Reibkegelflächen zu verhindern, sind die beiden Teile des doppelten Synchronisierrings einstückig miteinander verbunden/und es ist außerdem ein zusätzliches Druckorgan vorgesehen, daß sowohl mit den Flanken des Kupplungsrings als auch mit den Funktionsteilen des Synchronisierrings zusammenwirkt. Diese Funktionsteile, die die Form von schrägen Flächen, von

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Führungslagern oder von Schultern aufweisen können, machen eine vorherige Bearbeitung des Synchronisierrings erforderlich, womit es nicht möglich ist, als Rohteil hergestellte Synchronisierringe zu verwenden, d.h. Synchronisierringe, deren Abmessungen nicht genau nachgeprüft worden sind.

Andererseits müssen, um eine selbsttätige Zentrierung der Synchronisierrings zu erreichen, dessen schräge Flächen stark geneigt sein. Daraus ergeben sich Schwierigkeiten bei der Konstruktion des Kupplungsrings, da die Größe der durch die radialen Schaltelemente oder -klauen begrenzten Aussparungen des Kupplungsrings die Dicke der Kupplungsringnabe schwächen und seine Widerstandskraft gegen die dauernden Beanspruchungen beim Übertragen des Drehmoments auf das eine oder das andere Zahnrad verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile zu verhindern und insbesondere die Zentriereinrichtung des Synchronisierrings so auszubilden, daß sie in ihrer Wirksamkeit unabhängig von der axialen Stellung des Kupplungsrings wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der doppelte Synchronisierring mit mehreren Keilstreben versehen ist, die jeweils mit einem radialen Druckorgan schwenkbar gelagert und in einer Nut einer Mitnehmernabe des Kupplungsrings angeordnet sind und die in ihrem mittleren Bereich mit einer mit dom Kupplungsring zusammenwirkenden, schräge Ränder aufweisenden, quer verlaufenden ersten Kehle sowie mit einer mit dem Druckorgan zusammenwirkenden, schräge Ränder aufweisenden zweiten Kehle versehen sind, welche bei einer Verschiebung des Kupplungsrings aus seiner eingekuppelten Stellung heraus wieder auf dem Druckorgan zentrierbar ist.

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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Keilstreben gleichmäßig über den Umfang der Mitnehmernabe verteilt angeordnet und weisen jeweils zwei Axialschenkel auf, deren Enden jeweils ein die Schwenkbewegung der Keilstrebe begrenzender Absatz an dem Synchronisierring zugeordnet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Synchronisier- und Schalteinrichtung in einem axialen Längsschnitt,

Fig. 2 den Kupplungsring der Einrichtung nach Fig. 1 in einer vorderen Teilansicht,

die Einrichtung nach Fig. 1 in aufeinanderfolgenden ArbeitsStellungen in äußeren Teilansichten,

die Einrichtung nach Fig. 1 in zwei den Arbeitsstellungen nach den Fig. 4 und 5 entsprechenden axialen Schnittansichten und

Fig. 8 die Einrichtung nach Fig. 1 mit dem Kupplungsring bei Beginn seines Herausfahrens aus der eingekuppelten Stellung in einem axialen Teilschnitt.

Auf einer Antriebswelle 1 eines Kraftfahrzeug- Wechselgetriebes sind zwei Zahnräder 2, 2¹ frei drehbar und in axialer Richtung unverschieblich gelagert (Fig. 1).

Auf der Antriebswelle 1 ist mittels einer Vielnutverbindung eine Nabe 3 befestigt, die an ihrem Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Aussparungen 4 (vergl. Fig. 2) aufweist. Ein Kupplungsring 5 ist mit Zähnen 6 versehen, die mit den Aussparungen 4 der Nabe 3 im

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Eingriff stehen. Der Kupplungsring 5 kann mittels einer Gabel 7 axial verschoben werden. Der Kupplungsring 5 ist außerdem mit radial verlaufenden Klauen oder Stäben 8 versehen, die durch Aussparungen in dem Kupplungsring voneinander getrennt und durch Sperroder Verriegelungsflächen 8a, 8b seitlich begrenzt sind. Die beiden Zahnräder 2 und 2' sind jeweils mit einem Kegel 9 versehen, der eine konische innere Reibfläche 10 aufweist. Der Kegel 9 weist Aussparungen auf, die einen Schaltkranz 11 bilden. Die Anzahl der Schaltzähne oder Aussparungen des Schaltzahnkranzes 11 ist gleich der Anzahl der Klauen oder Stäbe 8 des Kupplungsrings 5 oder gleich einem Vielfachen hiervon.

Ein doppelter Synchronisierring 12, der zwei konische Reibflächen 13 aufweist, ist auf der mit der Antriebswelle 1 verbundenen Nabe 3 zentriert. Die konischen Reibflächen 13 sind den jeweils inner- oder unterhalb des Schaltzahnkranzes 11 eines Kegels 9 angeordneten Reibflächen 10 zugeordnet.

Der Synchronisierring 12 weist Führungs- oder Lagerflächen ρ auf, die mit der Kopffläche der Vorsprünge oder Zähne der Nabe 3 in Berührung stehen, den Synchronisierring 12 aber frei drehbar und frei axial verschiebbar führen.

Um diese axiale Verschieblichkeit zu ermöglichen, ist der Synchronisierring 12 an seiner Aussenwändung mit einer Anzahl von Ausschnitten 16 versehen, die der Anzahl der Klauen 8 des Kupplungsrings entspricht. Die Ausschnitte 16 sind so ausgebildet, daß bei einer bestimmten Stellung des Synchronisierrings 12 die Radialklauen 8 in zugeordnete Teile dieser Ausschnitte 16 eindringen können.

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Die Ausschnitte 16 weisen in ihrem mittleren Bereich Verriegelungsflächen 20 auf, die in ihrer Anordnung den Flächen 8a, 8b der Radialklauen 8 entsprechen. Die Zahnköpfe des Schaltzahnkranzes 11 weisen ebenfalls Anschrägungen 22 auf, die in ihrer Anordnung den Flächen 8a,8b der Radialklauen 8 entsprechen.

Der Synchronisierring 12 ist erfindungsgemäß mit einer Anzahl von ihn überbrückenden oder verstrebenden Keilstreben 23 versehen.· Diese Keilstreben 23 sind in Axialnuten 25 der Nabe 3 angeordnet und gleichmäßig über deren Aussenumfang verteilt. Jede Keilstrebe 23 ist auf einem Druckorgan 26 schwenkbar gelagert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Druckorgan 26 aus einer Kugel, die durch eine zugeordnete Schraubenfeder in radialer Richtung nach aussen gedrückt wird.

Die Keilstreben 23 werden von dem auf ihnen aufsitzenden Kupplungsring 5 von aussen umfasst, der zu diesem Zweck mit mindestens drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Aussparungen 27 (Fig. 2) versehen ist. Nach einem anderen erfindungsgemäßen Merkmal sind die jeweils dem Kupplungsring 5 zugewandten Innenflanken 28 des doppelten Synchronisierrings 12 mit je einem Absatz 29 versehen, die in Zusammenwirken mit den jeweils zugeordneten Axialschenkeln a,a' der Keilstreben 23 die Schwenkbewegung dieser Keilstreben um das Druckorgan 26 begrenzen.

Die Keilstreben 23 sind in ihrem mittleren Bereich mit einer schräge Ränder aufweisenden, quer verlaufenden ersten Kehle oder Nut 30 sowie mit einer schräge Ränder aufweisenden zweiten Kehle oder Nut 31 versehen. Diese Kehlen 30 und 31 wirken mit ihren schrägen Rändern jeweils mit dem Kupplungsring 5 und mit dem Druckorgan zusammen, wie im folgenden noch erläutert wird.

Die Wirkungsweise der Synchronisiereinrichtung beim In-609839/036 8

eingriffbringen der Radialklauen 8 des Kupplungsrings 5 mit dem Schaltzahnkranz 11 eines der Kegel 9 ist folgende:

A. Leerlaufsteilung:

Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich,stehen die Reibflächen 13 des Synchronisierrings 12 mit den Reibflächen 10 der die Zahnkränze 11 tragenden Kegel 9 nicht im Eingriff.

B. Einrücken (Fig. 4 und 6):

Wünscht der Fahrer des Kraftfahrzeuges die Drehbewegung der Antriebswelle 1 auf das lose, d.h. frei umlaufende Zahnrad 2 zu übertragen, so muß er in herkömmlicher Weise den Kupplungsring 5 (in der Zeichnungsdarstellung) nach links verschieben.

Die Seitenfläche des Kupplungsrings 5 stützt sich dabei gegen den entsprechenden Rand der ersten Kehle 30 ab, und der gegenüberliegende Rand der zweiten Kehle 31 drückt die Kugel 26 leicht nieder.

Der Unterschied zwischen der Drehgeschwindigkeit V1 des Synchronisierrings 12, der mit der Antriebswelle 1 über den mit den Ausschnitten 16 und den Aussparungen 4 der Nabe 3 im Eingriff stehenden Kupplungsring 5 verbunden . ist, und der Drehgeschwindigkeit V2 des losen Zahnrads 2 bewirkt eine Winkelverschiebung des Synchronisierrings 12, wodurch die Radialklauen 8 - entsprechend dem Richtungssinn f der Relativdrehung des anzukuppelnden Zahnrads 2 gegenüber der Antriebswelle 1 - an den Verriegelungsflächen 20 der Ausschnitte 16 zur Anlage kommen.

Dadurch werden die Verriegelungsflächen 20 der Ausschnitte 16 des Synchronisierrings 12 und die Verriegelungsflächen 8a der Radialklauen 8 des Kupplungsrings 5 zueinander ausgerichtet und nehmen die aus Fig. 4 ersichtliche Stellung ein.

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Damit ist die Phase des "Einrückens" verwirklicht, d.h. daß der Kupplungsring 5 nicht mehr in Richtung auf das lose Zahnrad 2 vorrücken kann, ohne daß die Verriegelungsflächen 8a gegen die Verriegelungsflächen 20 des Synchronisierrings 12 zur Anlage kommen, wobei die Flächen 8a und 20/Wie bereits erwähnt, die gleiche Steigung aufweisen.

C. Ende des Einrückens (Fig. 4 und 6):

Bei weiter sich auf das Zahnrad 2 zu bewegendem Kupplungsring 5 bewirkt der Drehgeschwindigkeitsunterschied V1-V2 das Anlegen der Radialklaue 8 an die die Ausdehnung der Ausschnitte 16 auf dem Umfang des Synchronisierrings 12 begrenzenden Grundfläche 17.

Der Synchronisierring 12 wird nun gegen die Kegelfläche 10 mit einer Kraft gedrückt, die von dem Widerstand abhängt, den die Keilstrebe 23 der Schwenkbewegung entgegensetzt.

Wie bei herkömmlichen Sperrsynchronisierungen kann der Kupplungsring 5 nun seine Verschiebung in Richtung auf das Zahnrad 2 solange nicht mehr fortsetzen, wie die Drehgeschwindigkeiten V1 und V2 unterschiedlich sind.

D. Synchronisierung:

Die vollständige Synchronisierung wird in herkömmlicher Weise durchgeführt. Die Neigung der Sperr- oder Verriegelungsflächen 8a und 20 ist derart gewählt, daß jedes durch Berührung der Kegelflächen 10 und 13 übertragene Reibungsdrehmoment zu einer axialen Sperre auf der Höhe der Sperrflächen 8a, 20 führt, die einer weiteren Vorwärtsbewegung des Kupplungsrings 5 entgegenwirkt. Die Bewegung des Kupplungsrings in Richtung auf das lose Zahnrad wird somit solange behindert,wie die

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Drehgeschwindigkeiten V1 und V2 keinen Gleichlauf erreicht haben.

E. Einkuppeln (Fig. 5 und 7):

Die Synchronisierung wird erreicht, wenn das vorstehend genannte Reibungsdrehmoment und die Axialsperre aufgehoben sind. Das Entriegeln der Synchronisiereinrichtung wird durch eine dem Richtungssinn des Pfeiles f entgegengerichtete Winke!verschiebung des Synchronisierrings 12 erreicht. In Fig. 4 ist die Stellung der Radialklaue 8 bezüglich des Synchronisierrings 12 nach der WinkelverSchiebung des letzteren mit strichpunktierten Linien dargestellt. Anschließend kann der Kupplungsring 5 seinen Hubweg ohne Schwierigkeiten beenden und seine Radialklauen 8 in Eingriff mit den Schaltzähnen des Zahnkranzes 11 bringen. Die Anschrägungen 22 des Schaltzahnkranzes 11 erleichtern dabei den Eingriff.

sich/

Die Keilstrebe 23 kann /nun unter dem Druck des Kupplungsrings 5 frei verschwenken, ohne daß sich jedoch ihr Axialschenkel a¹ von der Innenflanke des Synchronisierrings 12 trennt. Zu diesem Zweck bleibt ihr gegenüberliegender Axialschenkel a an dem Absatz 29 in Anlage.

Beim Ausrücken wird der Kupplungsring 5 (in Fig. 8) nach rechts bewegt, wobei die zum Niederdrücken der Kugel 26 erforderliche Kraft entfällt. Die Kugel 26 nimmt dann ihre Stellung in der mit schrägen Flächen versehenen zweiten Kehle 31 wieder ein und schiebt die Keilstrebe 23 nach rechts zurück.

Da der Kupplungsring 5 unter der Einwirkung der Schaltgabel 7 aus der Schaltstellung nach rechts verschoben werden kann, ändert die Relativbewegung der Keilstrebe 23 bezüglich des Kupplungsrings 5 die axiale Stellung des Synchronisierrings 12 und bewirkt von dem Beginn der Bewegung des Kupplungsrings 5 in Richtung auf seine

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Leerlaufstellung (vergl. Fig. 8) an das Trennen der konischen Reibflächen 10, 13. Unter der Wirkung des Druckorgans 26 werden die Keilstreben 23 und der Synchronisierring 12 wieder zentriert und nehmen die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche stabile Lage ein.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß durch die Erfindung zufällige Berührungen zwischen den Reibkegeln beim Ausrücken des Kupplungsrings verhindert werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

λ.) Synchronisier- und Schalteinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe, mit zwei wahlweise mit einer Antriebswelle kuppelbaren, mit Schaltzahnkränzen versehenen Zahnrädern, mit zwei innerhalb der Schaltzahngrenze angeordneten konischen Reibflächen, denen jeweils einer von zwei konischen Reibkegeln eines doppelten Synchronisierringes zugeordnet ist, mit einem drehfest mit der Antriebswelle verbundenen, mit radialen Schaltelementen versehenen Kupplungsring, der mit den Schaltzahnkränzen kuppelbar ist, und mit mehreren an dem Synchronisierring und an den Schaltelementen vorgesehenen Verriegelungsflächen, die nach einer Winkelverschiebung des Synchronisierrings gegenüber dem Kupplungsring miteinander in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelte Synchronisierring (12) mit mehreren Keilstreben (23) verversehen ist, die jeweils auf einem radialen Druckorgan (26) schwenkbar gelagert und in einer Nut (25) einer Mitnehmernabe (3) des Kupplungsrings (5) angeordnet sind und die in ihrem mittleren Bereich mit einer mit dem Kupplungsring (5) zusammenwirkenden, schräge Ränder aufweisenden, quer verlaufenden ersten Kehle

(30) sowie mit einer mit dem Druckorgan (26) zusammenwirkenden, schräge Ränder aufweisenden zweiten Kehle

(31) versehen sind, welche bei einer Verschiebung des Kupplungsrings (5) aus seiner eingekuppelten Stellung heraus wieder auf dem Druckorgan (26) zentrierbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Keilstreben (23) gleichmäßig über den Umfang der Mitnehmernabe (3) verteilt angeordnet sind und daß sie jeweils zwei Axialschenkel (a,a') aufweisen, deren Enden jeweils ein die Schwenkbewegung der Keilstrebe (23) begrenzender Absatz (29) an dem Synchronisierring (12) zugeordnet ist.

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