DE2613388B2 - Synchronisiervorrichtung fuer zahnradgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung fü- 2;ahnradgetriebe mit einer auf einer Getriebewelle festen Nabe, einer axial auf der Nabe verschiebbaren Muffe, einem zwischen Schiebemuffe und einem anliegenden Zahnrad geschalteten Synchronisierring, der mit diesem durch zwischengeschaltete konische Reibungsflächen zusammenwirkt, wobei elastische, unter radialer Federwirkung stehende, in den Einkerbungen der Nabe angeordnete, mit einer Innen-Nut der Schiebemuffe zusammenarbeitende Verbindungselemente zwischengeschaltet sind, die gleichermaßen seitlich durch Stoßflächen mit dem anliegenden Synchronisierring zusammenarbeiten.

Wie allgemein bekannt, kommt es durch zyklische, auf der Wirkungsweise von Brennkraftmaschinen beruhenden Unregelmäßigkeiten, häufig zu Klappergeräuschen zwischen den Zähnen miteinander kämmender Zahnradpaare des Getriebes.

Aus der FR-PS 15 43 206 ist ein einstellbarer Ziihntrieb bekannt, bei dem zum Ausschalten des Klapperns zusätzlich zum Abtriebsritzel eine Scheibe m:t einer dem Ritzel identischen Verzahnung vorgesehen ist, wobei Ritzel und Scheibe durch elastische Mittel miteinander verbunden sind, um eine Winkelversetzung ihrer Verzahnungen und ein stets sattes Anliegen am Antriebsritzel zu erzielen.

Diese Anordnung erfordert ebenso viele Vorrichtungen wie miteinander kämmende Zahnradpaare in der kinematischen Kette vorhanden sind. Bei einer Übertragungskette, die beispielsweise nacheinander ein Antriebsritzel, ein Zwischenrad und ein Abtriebsritzel aufweise, muß zur vollständigen Beseitigung der Klappergeräusche eine derartige Vorrichtung auf zwei der Zahnräder angebracht werden.

Ebenso ist es erforderlich bei einem Übertragungsmechanismus für Kraftfahrzeuge, der mehrere ineinandergreifende und im Leerlauf sich drehende Ritzelpaare umfaßt, eine Anti-Klapper-Vorrichtung an einem Ritzel jedes Paares anzubringen. Gewisse Vorrichtungen üben auf die Ritzel eine dauernde Bremswirkung aus und schaden daher der reibungslosen Arbeitsweise der Synchronisiervorrichtung.

Aus den Unterlagen zum DT-GM 70 42 040 isi eine Synchronisiervorrichtung für Zahnradgetriebe der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei der eine Reibungskupplung und eine formschlüssige Kupplung durch Verschieben einer Schaltmuffe axial zur Getriebeachse nacheinander zur Wirkung kommen. Dabei wird von der Schaltmuffe ein Druckstück mitbewegt, das auf einem fest auf der Getriebeachse sitzenden Muifenträger, schwenkbar gelagert ist Zwecks Verbilligung der Herstellung von Muffenträgern und Druckstücken sowie zurr Erzielen einer größeren Beanspruchbarkeit des Druckstückes greift das Druckstück mit einer gabelförmigen öffnung in eine erhabene Lagerstelle auf den Muffenträger über. Die erhabene Lagerstelle ist als Nocke oder Wulst mit zylindrischer oder balliger Oberfläche im Bereich der Druckstellen ausgebildet

Eei der bekannten Anordnung stützt sich eine Feder unverschiebbar auf den fest mit der Getriebeweüe verbundenen Muffenträger oder auf eine ballig ausgebildete L agerstelle, und die Druckstücke können ihre Lage unter der Wirkung der Fliehkraft nicht verändern, da das erste immer radial im Innern der Schaltmuffe anschlägt und das zweite auf der ballig ausgebildeten Lagerstelle gelenkig gelagert ist. Offensichtlich ist die

Voi richtung gemäß der Unterlagen zum GM in einer Neutralstellung (drehend oder im Leergang) in der vorgezeichneten Stellung belastet, in der die Synchronisierkonen nicht mit den entsprechenden Konen der Zahnräder in Reibungsberührung sind.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, durch eine besonders einfache und wirksame, der Synchronisiervorrichtung der Antriebs- und Abtriebselemente des Getriebes eingegliederte Vorrichtung, die Klappergeräusche der Verzahnungen bei Nullstellung und bei niedrigen Geschwindigkeiten auszuschalten.

EHese Aufgabe ist bei einer Synchronisiervorrichtung der eingangs festgelegten Art er^findungsgemäß dadui :h gelöst, daß die zwischengeschalteten elastischer Verbindungselemente einen inneren Keilkörper aufweisen der mit einer axialen Stoßfläche des Synchronisier· ringes so zusammenwirkt, daß er in Nullstellung und be niedrigen Geschwindigkeiten in Berührung kommt unc daß die zwischen den konischen Reibflächen hervorge rufcne Reibung bei höheren Geschwindigkeiten durd die Wirkung der Fliehkraft verschwindet.

Eei der so ausgebildeten Synchronisiervorrichtung wirst die axiale Keilkegelfläche des Keilkörpers mit dei axialen Stoßfläche des Synchronisierringes derar zusimmen, daß bei einer bestimmten Krafteinwirkunj ein Kontakt zwischen der konischen Reibfläche dei Syrchronisierringes und der zugeordneten konischei Reibfläche am Abtriebsritzel des Getriebes hergestell wir!

Dieser Reibungskontakt induziert ein Bremsmomen des Abtriebsritzels gegenüber dem Antriebsritze wodurch ein dauernder Kontakt zwischen den Zahn flarken des Antriebsritzels und des Abtriebsritzel hergestellt ist Auf diese Weise werden die Klapperge rausche der Verzahnungen ausgeschaltet, wenn sich de Gexiebeschalthebel in neutraler Stellung befindet um der Fahrzeugmotor im Leergang oder mit niedrige Geschwindigkeit läuft.

Die durch den Druck der Keilkörper auf die Stoßflächen zwischen den betreffenden konischen Flächen hervorgerufene Reibung verschwindet mit zunehmender Drehgeschwindigkeit d.er Welle. Die K.eilkörper werden durch die Zentrifugalkraft hochgehoben, wodurch sich die Synchronisierringe nun unbehindert drehen können und das dem reibungslosen Funktionieren der Synchronisiervorrichtung entgegenstehende Brcüiismoment aufgehoben wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschriebe«.
Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in F i g. 1, F i g. 3. 5. "'· ⁹ Teilansichten im Schnitt, die sich auf einanderfolgende Funktionsphasen der Vorrichtung beziehen,

Fig-4. 6. ⁸· ¹⁰ Teilansichten von außen, die jeweils den Fig.3,5,7und9entsprechen.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt zwar eine auf der Abtriebswelle eines Getriebes angeordnete, doppelte Synchronisiergruppe zwischen zwei freibeweglich angeordneten Ritzeln, die wahlweise mit einer Antriebswelle synchronisierbar sind. Es ist ;s jedoch zu bemerken, daß die Synchronisiervorrichtung auch nur ein einziges Ritzel aufweisen kann.

Weiterhin sind in der Zeichnung dargestellt: Eine Abtriebswelle 1, eine mit dieser fest verbundene Synchronisiernabe 2, ein auf Keilnuten auf der Nabe gleitendes Schiebezahnrad 3, die freibeweglichen Ritzel 4 und 5, welche fest mit ihnen verbundene Schaltklauen 6 und 7 mit konischen Reibflächen 6a bzw. 7a tragen, mit denen die konischen Reibflächen 8a, 9a von Synchronisierringen 8 und 9 zusammenwirken.

In der Synchronisiernabe 2 gelagerte Zwischenglieder 10 werden radial gegen eine Auskehlung 11 des Schiebezahnrads 3 gedrückt. Jedes Zwischenglied 10 weist zu diesem Zweck einen Vordrücker 12 und eine Feder 13 auf, welche die radial wirkenden elastischen Elemente darstellen und entsprechend in dem mit ihnen einen Körper bildenden Keilkörper 20 gelagert sind.

Die Zwischenglieder 10 sind in einer Anzahl von mindestens drei Zwischengliedern in entsprechenden Ausnehmungen 14 der Synchronisiernabe 2 angeordnet (F i g 2) und stehen mit einer am Absatz der Synchronisierringe 8,9 angeordneten, geneigten axialen Stoßfläche 15,15' in Kontakt.

Diese Synchronisierringe sind an ihrem Außendurchmesser mit drei stabförmigen Ansätzen Ib versehen, deren Dicke E im Verhältnis zur Breite L der Ausnehmungen 14der Nabe(Fig.4) vorbestimmt ist,so daß die Zahnanlagen 17 des Ringes 8 gegenüber den Zahnanlagen 18 des Schiebezahnrades 3 liegen, wenn das Umfangsspiel des Synchronisierringes in der einen oder anderen Richtung durch den Anschlag der Ansätze 16 des Ringes an einer der gegenüberliegenden Flächen der Ausnehmungen 14 der Nabe begrenzt ist (F i g. 6).

Jedes Zwischenglied 10 umfaßt darüber hinaus den das Lager für den Vordrücker 12 und die Feder 13 ho aufweisenden Keilkörper 20. Dieser Keilkörper weist eine mit der Stoßfläche 15,15' der Synchronisierringe 8, 9 zusammenwirkende axiale Keilkegelfläche 21.21' auf. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung gestattet auch eine Eliminierung der Knarrgeräusche der 6s Zahnräder beim schnellen Einlegen des Rückwärtsgangs, wenn das Fahrzeug angehalten und der Motor l id

Die Synchronisiervorrichtung arbeitet wie folgt:

Neutralstellung, bei der sich die Welle

im Leergang dreht oder stillsteht Nach F i g. 3 und 4 liegen die Keilkörper 20 an den Synchronisierringen 8, 9 an, wobei jede der Keilkegelflächen 21,21' den betreffenden Synchronisierring leicht gegen die entsprechende konische Reibfläche 6a bzw. 7a zurückdrängt.

Dieser Reibungskontakt ruft ein Bremsmoment des freibeweglichen Abtriebsritzels 4 oder 5 gegenüber dem entsprechenden Antriebsritzel hervor und ermöglicht, einen dauernden Kontakt zwischen den Zahnflanken des Antriebs- und des Abtriebsritzels herzustellen.

Auf diese Weise erhält man einen guten Kontakt zwischen den in Eingriff stehenden Zahnrädern trotz unregelmäßiger Rotation der Antriebswelle des Getriebes

Anzugsphase (F i g. 5,6)

Wenn der Fahrzeugführer die Abtriebswelle 1 mit dem freibeweglichen Ritzel 4 mechanisch verbinden will, muß das Schiebezahnrad 3 in Richtung des Pfeiles F verschoben werden. Der geneigte Teil 11a der Auskehlung 11 des Schiebezahnrades 3 liegt nun gegen den Vordrücker 12 an und verschiebt den Keilkörper 20 axial. Der Kontakt zwischen den konischen Flächen 6a - 7a verstärkt sich.

Der Unterschied in der Drehgeschwindigkeit des Synchronisierringes 8, der mit der Abtriebswelle 1 über seine mit den Ausnehmungen 14 der Nabe 2 in Eingriff stehenden Ansätze 16 verbunden ist, und der Drehgeschwindigkeit des Konus 6a des freibeweglichen Ritzels 4 führt /u einer Winkelversetzung des Synchronisierringes 8. so daß die Ansätze 16 an den Flanken 14a der Ausnehmungen 14 der Synchronisiernabe 2 zum Anschlag kommen, und zwar je nach der relativen Drehrichtung der Welle gegenüber dem einzukuppelnden Ritzel 4, das hier durch den Pfeil f für die Schaltklaue 6 angedeutet ist (Fig. 6).

Dadurch kommen die Zahnanlagen 17 der Verzahnung des Synchronisierringes 8 und die Zahnanlagen 18 der Zähne des Schiebezahnrades 3 in eine gegenüberliegende Stellung, wie sie F i g. 5 zeigt.

Damit ist die »Anzugsphase« hergestellt, d. h., daß von jetzt an das Schiebezahnrad 3 nur mehr gegen das freibewegliche Ritzel hin verschoben werden kann, wenn seine Zahnanlagen gegen die Zahnanlagen der. Synchronisierrings zum Anschlag kommen. Diese Zahnanlagen weisen dieselbe Neigung auf.

Ende der Anzugsphase

Wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, bewegt sich das Schiebezahnrad 3 weiter auf das Ritzel Λ hin, wobei der geneigte Teil 11a der Auskehlung 11, nachdem der Synchronisierring 8 gegen die konische Reibfläche 6a zur Anlage gekommen ist, den Vordrücker zurückdrängt.

Der Synchronisierring 8 liegt an der konischen Reibfläche 6a mit einer Kraft an, die dem aufgebrachten Widerstand gegen das Zurückdrängen der Vordrücker 12 entspricht. Daraufhin wird das Schiebezahnrad 3 in seiner axialen Bewegung durch den Kontakt der Zahnanlagen 17 — 18 angehalten, wie F i g. 8 zeigt.

Wie bei jeder Synchronisiervorrichtung mit Sperre kann das Schiebezahnrad seine Bewegung zum Ritzel 4 hin nicht eher fortsetzen, als ein Gleichlauf des Synchronisierringes 8 und des Ritzels 4 erreicht ist.

Synchronisierung (F i g. 7,8)

Die Neigung der Anlageflächen, welche die Zahnanlagen 17,18 bilden, ist so, daß jedes durch den Kontakt der konischen Reibflächen 6a und 8a hervorgerufene Reibungsmoment eine axiale Kraft auf das Schiebezahnrad 3 ausübt, welche der Fortbewegungskraft dieses Schiebezahnrades entgegensteht und größer ist als diese. Eine Weiterbewegung des Schiebezahnrades 3 auf das freibewegliche Ritzel hin wird somit verhindert, solange die Drehgeschwindigkeit des Synchronisierringes 8 und des Ritzels 4 nicht gleich ist. Die drehfeste Feststellung des sich drehenden Ringes ist durch das Anliegen der Ansätze 16 an den Flanken 14a der Ausnehmungen 14 sichergestellt.

Kuppeln (F ig. 9,10)

Wie Fig. 9 und 10 zeigen, wird nach der erfolgten Synchronisierung die Entblockung der Synchronisiervorrichtung durch eine Winkelversetzung des Synchro nisierringes 8 entgegen der Richtung des Pfeiles
bewerkstelligt, und das Schiebezahnrad 3 kann seine Bewegung ungehindert fortsetzen, um mit seiner Keilnuten in die Verzahnung der Schaltklaue einzugrei fen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Synchronisiervorrichtung für Zahnradgetriebe mit einer auf einer Getriebewelle festen Nabe, einer axial auf der Nabe verschiebbaren Muffe, einem zwischen Schiebemuffe und einem anliegenden Zahnrad geschalteten Synchronisiernng, der mit diesem durch zwischengeschaltete konische Reibungsflächen zusammenwirkt wobei elastische, unter radialer Federwirkung stehende, in den Einkerbungen der Nabe angeordnete, mit einer Innen-Nut der Schiebemuffe zusammenarbeitende Verbindungselemente zwischengeschaltet sind, die gleichermaßen seitlich durch Stoßflächen mit dem anliegenden Synchronisierring zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischengeschalteten elastischen Verbindungselemente einen inneren Keilkörper (20) aufweisen, der mit einer axialen Stoßfläche (15) des Synchronisierringes (8) so zusammenwirkt daß er in Nullstellung und bei niedrigen Geschwindigkeiten in Berührung kommt und daß die zwischen den konischen Reibflächen (6a, 8a) hervorgerufene Reibung bei höheren Geschwindigkeiten durch die Wirkung der Fliehkraft verschwindet.