DE2702783C2 - Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe - Google Patents

Description

a) die Nut (180) jeder Teilbolzenanordnung (176) ist breiter als der Betätigungsflansch (150) der Kupplungsmuffe (138),

b) die Kanten (156a, 1566; der öffnungen (152) im Betätigungsflansch sind scharfkantig,

c) die Nut der Teilbolzenanordnung (176) weist jeweils endseitig innere {19,2a, 184ajund äußere (182i>, 184Z^ Abschrägungen auf, wobei die innere Abschrägung steiler als die äußere verläuft,

d) die Ausnehmungen (188) zur Aufnahme der Enden der Teilbolzenanordnung (176) sind in Umfangsrichtung langlochartig ausgebildet.

2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der inneren Abschrägungen (182a, 184ajum 30° und der Neigungswinkel der äußeren Abschrägungen (1826, \Mb)nm 65° gegenüber der Vertikalen geneigt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Als Stand der Technik ist bereits eine derartige Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe bekannt, welches zwei auf einer Welle im axialen Abstand drehbar gelagerte Zahnrader aufweist, die auf den einander zugewandten Seiten mit Kupplungszähnen und mit Reibungskupplungselementen versehen sind (US-PS 67 955). Hierbei weist eine mit der Welle drehfest verbundene und auf dieser zwischen Zahnrädern verschiebbare Kupplungsmuffe Kupplungszähne zum Eingriff in die Kupplungszähne der Zahnräder auf und besitzt zur Welle parallele öffnungen. Es sind axial bewegliche Reibungskupplungselemente vorgesehen, die mit den Reibungskupplungselementen der Zahnräder zusammenwirken.

Weiterhin besitzt diese bekannte Konstruktion in den Öffnungen der Kupplungsmuffe angeordnete, in Längsrichtung geteilte Teilbolzenanordnungen, wobei die axial beweglichen Reibungskupplungselemente Ausnehmungen zur freien Aufnahme der Enden derTeilbolzenanordnungen aufweisen. Zwischen den Bolzenteilen liegen Federelemente, die die Bolzenteile nach dem axialen Einsetzen der Kupplungsmuffe gegenüber den axial beweglichen Reibungskupplungselementen federnd belasten.

Bei dieser bekannten Synchronisierungseinrichtung kann der Fall auftreten, daß nach dem Auskuppeln oder dem Trennen von einem Zahnrad die einzelnen Elemente nicht genau in ihre Mittelstellung zurückkehren. Andere Zahnräder, weiche dieser Synchronisiereinrichtung nicht zugeordnet sind, lassen sich dann zwar ohne weiteres Schalten, doch erfolgt beim Versuch des Zuriickschaltens in den Gang bzw. zu dem Zahnrad, von dem aus der Kupplungskragen nicht vollständig in die Mittelstellung zurückkehrt, keine Kraftübertragung vom Kupplungskragen über die geteilten Bolzenanordnungen auf den Synchronisierring. Da sich so der Kupplungskragen nicht gegenüber dem Synchronisierring versetzt, können die Blockierbolzen nicht sperren, so daß die Schaltung des Ganges bzw. des Zahnrades ohne Synchronisation erfolgt, was zu heftigen Schaltgeräuschen und Schäden an den Kupplungszähnen führen kann.

Weiterhin kann der Nachteil entstehen, daß die Nuten der Biockierbolzen an den Schnittpunkten mit den beiden Abschrägungen einem starken Verschleiß ausgesetzt sind. Diese aus Stahl bestehenden Bolzen lassen sich zwar härten, jedoch nicht durch Einsatzhärten, sondern durch Induktionshärtung im Bereich der Nuten, da die äußeren Bolzenenden für das anschließende Vernieten mit den Synchronisierringen nicht gehärtet sein dürften.

Bei der Winkelversetzung von Kupplungskragen und Synchronisierringen gegeneinander werden außerdem die zwischen den Teilbolzen liegenden Federn zusammengedrückt, wobei es bereits nach wenigen Arbeitsspielen zu einem Setzen dieser Federn kommt, da sie eine hohe Federkonstante aufweisen. Weiterhin ist der Durchmesser der Ausnehmungen im Synchronisierring nicht groß genug, damit das erwähnte Versetzen erfolgen kann, ohne daß die Federn komprimiert werden, so daß wieder ein vorzeitiges Setzen der Federn eintritt.

Zum Stand der Technik zahlt weiterhin eine Synchronisiereinrichtung für Schaltgetriebe, bei welcher die äußeren Enden der Zähne der Muffe und der Übertragungsorgane zur Erleichterung des Eingreifvorganges abgeschrägt sind. (DE-OS 17 75 827). Hierbei haben die entsprechenden Ausnehmungen in der betreffenden Scheibe eine genau rechteckige Form, die dem Querschnitt der aus elastischen Stangen bestehenden Riegeleinheit entspricht. Diese Konstruktion ist damit kompliziert aufgebaut und entsprechend teuer in der Herstellung.

Weiterhin ist eine Synchronisiereinrichtung bekannt, bei welcher die jeweils einstückig ausgebildeten Schaltbolzen zwei Steigungen aufweisen (FR-PS !3 13 916). Die eine Steigung ist hierbei zunächst flach und verläuft dann im zweiten Bereich steiler. Da hierbei die Schaltbolzen einstückig ausgebildet sind, liegt diese Konstruk-

tion vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung weiter entfernt als die vorgenannte US-PS 26 67 955.

Zum Stand der Technik zählt außerdem eine Schalteinrichtung, bei welcher der einstückig ausgebildete Schaltbolzen ebenfalls verschiedenartige Steigungen aufweist, wobei außerdem zum Eingriff Löcher in Umfangsrichtung vorgesehen sind (US-PS 31 75 662).

Weiterhin ist eine Konstruktion bekannt, bei welcher die Kupplungsklaue eine einseitig scharfe Kante besitzt (FR-PS 21 68 691). Diese beiden letztgenannten Konstruktionen liegen ebenfalls vom Gegenstand der χ orüegenden Erfindung in den weiteren Merkmalen weit ab.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch über einen längeren Zeitraum eine einwandfreie Synchronisation in jedem Fall ermöglicht und außerdem den Verschleiß herabsetzt

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Dadurch ergibt sich eine bessere Kraftübertragung vom Kupplungskragen auf die Synchronisierringe, während außerdem der Kupplungskragen leichter in die Mittelstellung zwischen den Synchronisierringen zurückkehren kann. Die Federn werden mehr geschont, die Lebensdauer verlängert sich. Somit ergibt sich insgesamt eine Kontruktion, bei welcher der Verschleiß herabgesetzt ist, wobei die Synchronisation verbessert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Synchronisiereinrichtung im Schnitt;

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie Π-ΙΙ in F i g. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Feder der Synchronisiereinrichtung.

Gemäß F i g. 1 umfaßt die Synchronisiereinrichtung 136 einen Kragen bzw. eine Kupplungsmuffe 138 mit Zähnen 138a, einem Flansch 150 und öffnungen 152 und 154. Der Kragen 138 weist scharfe Ränder 156a, 1566 auf. Die Blockierbolzen sind zwei entgegengesetzt gerichtete und symmetrisch quer geteilte Kurzbolzen 158 mit einer Nut 160, einer einzigen Abschrägung oder Schulter 162 mit einem Winkel von 25° gegenüber der Senkrechten, einem Hauptdurchmesserabschnitt 164, einem Endabschnitt 165, einem Verbindungsabschnitt

166 und einer axialen Bohrung 163.

Jeder Kurzbolzen 158 ist mit seinem Ende 165 und dem Verbindungpabschnitt 166 fest in einen der Synchronisierringe 168 bzw. 170 eingebettet, wobei die Synchronisierringe im Druckgußverfahren um die Abschnitte der Kurzbolzen 158 gegossen sind, so daß diese mechanisch einwandfrei gehalten werden. Zum Zusammenbau werden die Nutabschnitte 160 mit dem inneren Ende 161 aneinandergestoßen und axial ausgerichtet, wobei die angrenzenden Kurzbolzen 158 gegen radiale und axiale Verschiebung durch einen Niet 167 gesichert werden, der durch die Bohrung 163 gehl, so daß der Niet

167 auch die Synchronisierringe 168 und 170 starr verbindet. Die Kurzbolzen 158 sind zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit nicht nur einsatzgehärtet, sondern besitzen nur eine einzige Abschrägung 162 mit gleichförmigem Winkel.

Die Synchronisierringe 168 und 170 bestehen aus einer Aluminiumlegierung (beispielsweise ALCON X-392, einer stark siliziumhaltigen Aluminiumlegierung von erheblich niedrigerem Schmelzpunkt von ca. 740 bis 760⁰CV Das VerschleißDrobbm wird somit durch die Kurzbolzen 158 vermieden.

Das nicht vollständige Zurückgehen des Kragens in die Mittelstellung bei bekannten Einrichtungen vermeidet man durch Verwendung von Teilfcolzenanordnungen 176, die gegenüberliegende Schalenelemente 178 und Federn 186 aufweisen. Diese Lösung führt zu drei Punkten.

Die Schalenelemente 178 sind in der Mitte mit halbkreisförmigen Ringnuten 180 versehen, wobei die geringste Breite der Nut 180 mit der größten Breite des Kragenflansches 150 übereinstimmt, so daß ein genaueres Zentrieren erreicht wird.
2. Es sind doppelte Abschrägungen 182a, 1826 und 184a, 1846 vorgesehen. Die inneren Abschrägungen oder Schultern 182a, 184a sind gegenüber der Vertikalen um 30° geneigt, wobei dieser steile Winkel eine bessere Kraftübertragung beim Versetzen ergibt, d. h. es wird gewährleistet, daß die von der Bedienungsperson auf den Flanschabschnitt 150 übertragene Kraft durch die Teilbolzenanordnungen 176 bis zu den Synchronisierringen 168 und 170 geht und das erforderliche Versetzen bewirkt. Die äußeren Abschrägungen oder Schultern 182a, 1846 sind um 65° gegen die Senkrechte geneigt, da dieser Winkel zusammen mit den größeren, axialen Abmessungen (gegenüber den Öffnungsrändern) das Zurückgehen des Flanschabschnittes 150 in seine Mittelstellung erleichert.

3 Die zentrale Nut 180 ist tief ausgeführt (z. B. 1,59 mm). Die Kombination des Winkels der Schultern 182a, i84a zusammen mit der größeren Tiefe der Nut 180 erhöht die Zentrierstrecke auf diejenige des Kragenflanschabschnittes 150 plus den axialen Abmessungen der Schultern 182a, 1826, 184a, 184ft. Dadurch erfolgt das Zentrieren nicht nur über einen größeren Bereich, sondern auch mit größerer Genauigkeit.

Zur besseren Belastung und Zentrierung der Schalenelemente 178 in der Mittelstellung sind die Federn 186 zur stärkeren Auslenkung mit einer kleineren Federkonstante ausgeführt (7,13 kp bzw. 70 N). Damit während des Versetzens die Federn 186 nicht zusammengedrückt werden, wurden außerdem die Vertiefungen 188 in den Synchronisierringen 168 und 170 abweichend von der bisherigen Kreisform als Langlöcher 188 (vergleiche F i g. 2) ausgeführt, wobei die kleine Achse auf einem Radius der Synchronisierringe 168, 170 liegt. Zur Vermeidung einer Torsion oder Drehung der Schalenelemente 178 in den langgestreckten Vertiefungen 188 sind die Federn 186 I-förmig, mit Ohren oder Zungen 190 am Ende (vergleiche F i g. 3) versehen, die in Ausnehmungen 192 der Schalenelemente greifen. Erwähnt sei noch, daß in Fig. 1 die Teilbolzenanordnung 176 mit Rücksicht auf die bessere Darstellung um 90° aus ihrer normalen Stellung gedreht ist. Die tatsächliche Stellung ist in F i g. 2 unten gezeigt.

Bei der vorliegenden Synchronisierkupplung 136 wird das Zentrierproblem durch Vergrößerung der Gesamtbreite der Nut 180, durch scharfkantige Öffnungen 156 und durch doppelte Abschrägungen an den Teilbolzenschultern gelöst, wobei deren äußere Abschnitte 1826, 1846 das Gleiten der scharfen Ränder 156a bzw. 156i> der ^'anschöffnung erleichtern, so daß das Zentrieren des Kragens 138 verbessert wird. Das Verschleißproblem an den Abschrägungen des bekannten, massiven Bolzens vermeidet man durch im Einsatz gehärtete

Kurzbolzen 158 mit einer einzigen Abschrägungsanordnung 162. Das Versetzen wird gefördert durch steilere, innere Abschrägungsabschnitte 182a, 184a der Teilbolzen, die die Kraftübertragung vom Kragen 138 über die Schalenelemente 178 zu den Synchronisierringen 168 und 170 erleichtern.

Ferner wird das Versetzen durch die Langlochform der Vertiefungen 188 gefördert, deren Form ein Zusammendrücken der Federn 186 während des Versetzens verhindert. Da die Federn eine kleinere Federkonstante aufweisen, wird das Setzen geringer, und man erreicht eine bessere Belastung und Trennung der Schalenelemente 178 in der Mittelstellung, was das Zentrieren des Kragens 138 fördert.

Außerdem wird durch den Übergang von der Bronzeiegierung zur Aluminiumlegierung nicht nur der Druckguß der Synchronisierringe 168 und 170 um die Kurzbolzen 158 ermöglicht, sondern die Aluminiumlegierung besitzt auch eine bessere Aufnahmefähigkeit für Fremdkörper als die schwerere Bronzekonstruktion. Eine solche Aufnahmefähigkeit ist von Vorteil, wenn Fremdkörper zwischen der konischen Außenfläche der Synchronisierringe und den zugehörigen Kupplungsflächen vorhanden sind, da durch die Aufnahme dieser Fremdkörper in die Fläche der Synchronisierringe die stabilen Reibungsverhältnisse zwischen diesen Kupplungsteilen aufrechterhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit zwei auf einer Welle in axialem Abstand drehbar gelagerten Zahnrädern, welche auf den einander zugewandten Seiten mit Kupplungszähnen und mit Reibungskupplungselementen versehen sind, wobei eine mit der Welle drehfest verbundene und auf dieser zwischen den Zahnrädern verschiebbare Kupplungsmuffe Kupplungszähne zum Eingriff in die Kupplungszähne der Zahnräder aufweist und zur Welle parallele Öffnungen besitzt,

mit axial beweglichen Reibungskupplungselementen, die mit den Reibungskupplungselementen der Zahnräder zusammenwirken,
mit Bolzen, die die axial beweglichen Reibungskupplungselemente starr miteinander verbinden,
mit in den öffnungen der Kupplungsmuffe angeordneten, in Längsrichtung geteilten Teilbolzenanordnungen, wobei die axial beweglichen Reibungskupplungselemente Ausnehmungen zur freien Aufnahme der Enden der Teilbolzenanordnungen aufweisen und zwischen den Bolzenteilen Federelemente liegen, die die Bolzenteile nach dem axialen Einsetzen der Kupplungsmuffe gegenüber den axial beweglichen Reibungskupplungselementen federnd belasten, und

mit einer Nut in der Mitte der Bolzen und der Teilbolzenanordnungen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: