DE2722103A1

DE2722103A1 - Synchronisiereinrichtung

Info

Publication number: DE2722103A1
Application number: DE19772722103
Authority: DE
Inventors: Takaoki Wakabayashi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1976-05-15
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1977-12-08
Also published as: US4138007A; JPS52152938U

Description

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Synchronisiereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung der im Oberbegriff des vorstehenden Hauptanspruches genannten Art.

Aus der US-PS 3 078 975 ist eine Synchronisiereinrichtung bekannt, bei der die Synchronisierringe und die axial zwischen in beiden angeordneten Stiftbaugruppen und die Blockierstifte als getrennte Bauelemente ausgebildet sind. Bei der bekannten Synchronisiereinrichtung liegt daher eine sehr große Anzahl von Bauelementen vor, die gesondert gefertigt und zusammengebaut werden müssen, so daß die Konstruktion der Synchronisiereinrichtung derart komplex wird, daß die Herstellungskosten sehr hoch liegen. Die technische Konzeption bedingt aber, daß die Stiftbaugruppen und die Blockierstifte als getrennte Elemente ausgebildet sein müssen.

Aus der US-PS 3 426 623 ist eine Synchronisiereinrichtung bekannt, bei der die Ringe zur Erfassung der Synchronisierung durch Federringe jeweils gegen eine Nabe gedrückt werden. Bei dieser bekannten Synchronisiereinrichtung ist daher stets ein Reibungseingriff zwischen den Ringen und den zugeordneten Naben gegeben, so daß Reibungswärme und damit Reibungsverschleiß zwischen diesen Bauelementen auftreten können und der Leistungsverlust in der Synchronisiereinrichtung sehr groß wird, was in der Praxis einen sehr großen Nachteil darstellt. Da die Federringe die Synchronisierringe dauernd beaufschlagen, müssen die

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Ringe aus der in den Figuren 6 oder 8 gezeigten Lage in die in der Figur 7 gezeigte Lage entgegen der Beaufschlagungskraft der Federn bewegt werden. Diese Kraft stellt einen Widerstand beim Erreichen der Synchronisierung dar und ein Ausfluchten der mittigen Kupplung oder Muffe mit den rechts bzw. links von ihr liegenden Kupplungselementen ist schwierig zu erreichen. Bei dieser Bauart sind zwei Federringe erforderlich, die die Synchronisiererfassungsringe jeweils nach außen beaufschlagen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Synchronisiereinrichtung zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des vorstehenden Hauptanspruches gelöst. Jeder Synchronisierring weist mindestens einen Vorsprung auf, der als Stiftbaugruppe wirkt und besitzt eine Abstufung und damit einen abgestuften Abschnitt der mit der Ausnehmung in der Muffe derart in einen Berührungseingriff tritt,daß er als Blockierstift wirkt. Eine einzige federnde Einrichtung genügt, um den Synchronisierring in der richtigen Position zu halten. Der Synchronisierring kann durch die Beaufschlagungsmittel gegen die Ausnehmung der Muffe gedrückt werden, so daß normalerweise keine Reibungswechselwirkung zwischen dem Synchronisierring und der konusförmigen Fläche des zugeordneten Zahnrades auftritt. Der Synchronisierring mit einem oder mehreren axialen Vorsprüngen und die einem abgestuften Abschnitt des oder der Vorsprünge^st einen einstückigen Körper dar, der vorzugsweise als Stanz-Biegebauteil gefertigt ist. Dieser eine Körper übernimmt beide Funktionen der Führungsstifbaugruppe und des Blockierstiftes, wie sie aus dem Stand der Technik gemäß

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der US-PS 3 078 975 bekannt sind. Die Anzahl der für die Synchronisiereinrichtung erforderlichen Bauteile wird verringert, so daß sowohl die Kosten für die Teile als auch die Kosten für den Zusammenbau der Kupplung erheblich reduziert werden. Tine einzige Federeinrichtung reicht aus und normalerweise wird kein Reibungseingriff erzeugt. Dem Erreichen der Synchronisation wird somit kein Widerstand entgegengesetzt.

Vorzugsweise ist mindestens eine Zugfeder zwischen den beiden Synchronisierringen vorgesehen, die eine Zentrierung der beiden Ringe gewährleistet. Eine solche Feder ist bei den bekannten Synchronisiereinrichtungen nicht vorgesehen.

Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung.

Verschiedene Ausführungsformen sollen anhand der beigefügten Figuren genauer beschrieben werden. Es zeigt:

Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform, Figur 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in der Figur 1, Figur 3 einen Schnitt durch einen der Synchronisierringe,

Figur 4 eine Aufsicht auf den Synchronisierring gemäß Figur 3 und

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Figuren 5a
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Figur 6

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Teildiagramme zur Darstellung der Bewegung des Synchronisierrings während einer Synchronisation,

zeigt einen der Figur 1 vergleichbaren Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Figuren 7a,
7b und 8a,
8b,8c

Darstellungen, die den Figuren 3,U und 5a,5b und 5c vergleichbar sind;

Figur 9a

eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Druckstücks,

Figur 9b

einen Längsschnitt durch das Druckstück gemäß Figur 9a,

Figur 10a

eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Druckstücks und

Figur IQb

eine Endansicht des Druckstücks gemäß Figur 10a.'

In den Figuren 1 bis 5 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung dargestellt. Eine Abtriebswelle 1 ist drehbar in einem nicht näher dargestellten Gehäuse abgestützt. Zwei Zahnräder 2 und 3 sind drehbar auf der Abtriebswelle 1 angeordnet. An dem Zahnrad 2 ist ein Außenring 4 befestigt. Eine Muffe 5 steht in Keilnuteingriff mit der Welle 1 und ist axial verschiebbar. Die Muffe 5 weist radiale Aus-

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nehmungen bd auf, und zwar bei der Ausführunpsform drei Ausnehmungen, wie dies aus der Figur 2 ersichtlich ist. Weiterhin weist die Muffe S eine ringförmige Ausnehmung Sb an den innenliegenden Böden 5e der Ausnehmungen 5d auf. Die ringförmige Ausnehmung 5L nimmt eine ringförmige Federeinrichtung 6 auf, die in radialer Richtung elastisch ist und deren eines Ende in ein Loch 5c der Muffe 5 eingreift.

Es sind zwei Synchronisierringe 7 und 8 vorgesehen, die mit konusförmigen Außenflächen 7a bzw. 8a reibschlüssig mit entsprechenden konusförmigen Flächen Ua bzw. 3a des Außenringes U bzw. des Zahnrades 3 reibschlüssig zusammenwirken. Jeder der Synchronisierringe 7 und 8 weist axiale Vorsprünge 7b und 8b auf, wobei jeder der axialen Vorsprünge eine Abstufung 7c bzw. 7c zeigt. Wie aus den Figuren 3 und H ersichtlich ist, sind bei der gezeigten Ausführungsform jeweils drei axiale Vorsprünge vorgesehen. Die Vorsprünge 7b greifen in die radialen Ausnehmungen 5d ein und sind auf den Böden 5e positioniert. Die anderen axialen VorsprUnge 8b sind auf den Vorsprüngen 7b positioniert und greifen ebenfalls in die radialen Ausnehmungen 5d ein. Die Enden der axialen Vorsprünge 8b berühren die ihnen zugewandte Rückfläche des Synchronisierrings 7.

Eine Feder 9, die sich durch eine öffnung 5f in der Muffe 5 erstreckt, greift mit ihren Enden durch Lö_{cher 7e bzw}. _{8e der} Synchronisierringe 7 und 8 und ist an den Ringen befestigt. Die Feder 9 dient dazu, die beiden Synchronisierringe aufeinander

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zu zu beaufschlagen. Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, sind bei der gezeigten Ausführungsform drei Federn vorgesehen.

Üie axialen Vorsprünge 7b weisen an ihren Enden die in der Figur 3 deutlich gezeigten Ausnehmungen 7d auf,mit denen der Synchronisierring 7 die Federeinrichtung 6 erfaßt.

Betrieb der ersten Ausführungsform

Üie Muffe 5 wird bei Betätigung des mit ihr zusammenwirkenden, aber nicht dargestellten Schalthebels nach links (oder nach rechts) bewegt. Die Synchronisierringe werden mit Hilfe der Vorspannkraft der Federeinrichtung 6 in dieselbe Richtung bewegt. Die konische Fläche 7a (oder 8a) wird in Berührung mit der konischen Fläche ¹Ia (oder 3a) gebracht, so daß zwischen diesen beiden Elementen ein Reibungswiderstand aufgebaut wird. Infolge des Reibungswiderstandes wird der Synchronisierring 7 aus seiner in der Figur 5a gezeigten Neutralstellung in die in der Figur 5b gezeigte Stellung verschoben, in der die axialen Vorsprünge 7b in Berührung mit den Seitenwänden der radialen Ausnehmungen 5d gebracht sind. Durch eine weitere Verschiebung der Muffe 5 wird die Federeinrichtung 6 allmählich außer Eingriff mit den Ausnehmungen 7d gebracht und die abgeschrägten Abschnitte 5a der Ausnehmungen 5d werden in Reibungseingriff mit den Abstufungen 7c (oder 8c) gebracht, die in ihrer Formgebung den Abschrägungen 5a entsprechen, so daß schließlich die in der Figur 5c dargestellte vollständige Synchronisation erreicht ist.

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Während der Synchronisierung kann die Muffe 5 infolge des Reibungswiderstands an den konischen Flachen nicht über die Abstufungen 7c (oder 8c) steigen. Nach der Synchronisierung (wenn die Drehschnelle der Welle 1 gleich der Drehschnelle des Zahnrades 2 geworden ist) kann die Muffe 5 über die Abstufungen 7c (8c) steigen und vorwärtsbewegt werden, da im wesentlichen kein Reibungswiderstand vorhanden ist; auf diese Weise kann die Keilnutverzahnung Ub (oder 3b) des Außenringes U (oder des Zahnrades 3) mit der Keilnutverzahnung 5g der Muffe 5 in Eingriff kommen, wodurch der Schaltvorgang abgeschlossen ist.

Zweite Ausführunqsform

Bei der in den Figuren 6 bis 9 gezeigten Ausführungsform sind für gleiche Teile die Bezugszeichen aus den Figuren 1 bis 5 übernommen worden. Die Synchronisierringe 7 und 8 greifen mit drei axialen Vorsprüngen 7b bzw. 8b in öffnungen 5d' der Muffe 5¹ ein. Die Breite jedes axialen Vorsprungs ist kleiner als der Durchmesser jeder der öffnungen 5d', so daß die Muffe 5' ohne Behinderung durch die VorsprUnge sich bewegen kann. In den öffnungen 5d' sind Druckstücke 10 gleitbar aufgenommen. Jedes Druckstück 10 weist eine vertikale Innenwand 10b auf, die in Eingriff mit den Enden 7d und 8d der Vorsprünge 7b bzw. 8b gebracht wird. Wie aus den Figuren 9a und 9b ersichtlich ist, weist das Druckstück 10 an seinen Enden gekrümmte Abschnitte 10c auf,die die Vorsprünge 7b bzw. 8b der Synchronisierringe 7 und 8 abstützen. Hinsichtlich der Konfiguration der Druckstücke wird insbesondere auf die Figuren 8 und 9 verwiesen. Jedes der Druckstücke weist eine Einsenkung 10a auf, in die eine Kugel 11 gedrückt wird, die

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ihrerseits von einer Feder 12 beaufschlagt ist. Die Kugel 11 und die Feder 12 sind in einer Bohrung 5b¹ der Muffe 5 angeordnet. Wenn die Muffe 5 in axialer Richtung bewegt wird, bewegt sich daher das Druckstück 10 ebenfalls in derselben Richtung.

Betrieb der zweiten Ausführungsform

Wenn die Muffe 5 in axialer Richtung bewegt wird, bewegt sich wegen des Eingriffs der Kugel 11 mit der Einsenkung 10a des Druckstückes auch das Druckstück in derselben Richtung.

Wenn z.B. das Druckstück nach links bewegt wird, drückt die Innenwand 10b den Synchronisierring 7 in die gleiche Richtung, so daß die konische Fläche 7a in Berührung mit der konischen Fläche Ua gebracht wird, um zwischen ihnen einen Reibungseingriff aufzubauen. Infolge des Reibungseingriffs wird der Ring nach außen gedrückt, so daß das Ende 7d* des axialen Vorsprungs 7b in Berührung mit der öffnung 5b¹ gebracht wird. Bei weiterer Bewegung der Muffe 5¹ kommt die Abstufung 7c des axialen Vorsprungs 7 in Eingriff mit dem abgeschrägten Abschnitt 5a¹ , wie dies in der Figur 8a dargestellt ist.

Nach Synchronisierung schiebt sich die Muffe 5¹ über die Abstufung 7c vor und die Keilnutverzahnung 5g¹ kämmt mit der Keilnutverzahnung 2b des Zahnrads 2,um den SchaltVorgang abzuschließen. Dieser Zustand ist in der Figur 8c dargestellt.

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Die Synchronisierringe 7 und 8 werden durch die gekrümmten Abschnitte 10c des Druckstücks 10 abgestützt, so daß die Ringe an einer exzentrischen Bewegung bezüglich der Achse der Welle 1 gehindert werden.

Da die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung gemäß dem Vorstehenden konstruiert ist und arbeitet, kann sie die vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Synchronisiereinrichtungen vermeiden.

In der Figur 10 ist eine weitere Ausfuhrungsform für das Druckstück 10 dargestellt, die in derselben Weise arbeitet wie das Druckstück gemäß der Ausführungsform gemäß den Figuren 6 bis 9, jedoch ist das Druckstock 10¹ gemäß Figur 10 massiv ausgebildet, während das Druckstück gemäß Figur 9 aus Blech gefertigt ist. Bezüglich beider Konfigurationen wird ausdrücklich auf die Figuren 8 und 9 bzw. 10 verwiesen. Dies gilt insbesondere für die Ausbildung der Schlitze 1Od bzw. 1Od¹ in dem Druckstück 10 bzw. 10*, die die Verschiebung der VorsprUnge 7b bezüglich der Druckstücke senkrecht zur Zeichenebene der Figur, 9b ermöglichen, wie dies in der Figur 8b dargestellt ist.

Die Anzahl der Druckstücke 10 bzw. 10· entspricht natürlich der Anzahl der VorsprUnge 7b bzw. 8b an den Synchronisierringen.

Aus der Figur 7 ist ersichtlich, daß auf der Reibfläche 7a auch ein besonderer Reibbelag aufgebracht werden kann. Die Synchronisierringe sind vorzugsweise als Stanz-Biegeteile aus-

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gebildet.

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Claims

Dipl. Ir_n. H. h'auck Dipl. Phy... W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graalfs DIpI. Ing. W. VVohnert Dipl. Phys. W. Carstens Aisin Seiki Kabushiki Kaisha ö München 2

1, Asahi-Machi 2-chome,

Kariya City, Aichi Prefecture, Anwaltsakte M-4245

Japan 12. Mai 1977

Synchronisiere inrichtunp

Patentansprüche

(1. Synchronisiereinrichtung mit einer Welle, zwei auf der Welle drehbar gelagerten Zahnräder jeweils mit einer Keilnutverzahnung und einer konischen Fläche, wenigstens einem Synchronisierringpaar jeweils einschließlich einer konischen Flache, die jeweils mit einer konischen Fläche eines der Zahnräder in Eingriff kommen kann, einer mit der Welle durch Keilnutverzahnung verbundenen axial bezüglich der Welle verschiebbaren Muffe, deren Keilnutverzahnung mit jeweils einer der Keilnutverzahnungen eines der Zahnräder kämmen kann.und mit einer federelastischen Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Synchronisierring (7;8) sich axial erstreckende Vorsprünge (7b;8b) aufweist, die jeweils eine Abstufung (7c",8c) aufweisen, daß die Muffe (5;5') mit Ausnehmungen (5d; versehen ist, in denen die Vorsprünge (7b,8b)positionierbar sind, und daß die Federeinrichtung (6; 12) an der Muffe (5) angeord-

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net ist und die Vorsprünge (7b,8b) der Synchronisierringe (7,8) beaufschlagt, um die Vorsprünge (7b,8b) bei Verschiebung der Muffe (5 ;5'> mit dieser zu verschieben, bis die abgestuften Abschnitte (7c bzw. 8c) der Synchronisierringe

5d' )
(7;8) mit den Ausnehmungen (5d; der Muffe in Berührung kommen,
2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche Cta) eines der Zahnräder (2) durch eine Fläche eines Außenrings (U) aufgebaut ist, der an dem Zahnrad (2) befestigt ist.
3. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierringe als Stanz-Biegeteile ausgebildet sind.
4. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausnehmung (5d) in der Muffe (5) eine radiale Ausnehmung ist und einer der axialen Vorsprünge des einen Synchronisierringes (7) auf dem Boden (5e) der Ausnehmung aufliegt, während ein Vorsprung (8b) des anderen Synchronisierrings (8) auf dem Vorsprung des einen Synchronisierrings (7) aufliegt.
5. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausnehmung (5d^f) in der Muffe (5) eine Axialbohrung ist, in die ein Druckstück (10;10') mit Innenwandung (10b;10b¹) und Seitenschlitzen (1Od;1Od¹)

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gleitend einsitzt.
6. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Vorsprünge (7b) eines der Synchronisierringe an ihren freien Enden jeweils mit einer sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Synchronisierringes (7) erstreckenden Ausnehmung (7d) für den Eingriff der sich an der Muffe (5) abstützenden Federeinrichtung (6)versehen sind.
7. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Druckstück (10;10') eine Einsenkung (10a; 10a') für den Eingriff einer federnd beaufschlagten und in einer Bohrung (5b¹) der Muffe (5') geführten Kugel (11) versehen ist.
8. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (10) als Hohlkörper aus Blech ausgebildet ist und den Schlitzen (lOd) gekrümmte Abschnitte (10c) zur Führung der Vorsprünge (7b;8b) zugeordnet sind.
9. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (10') als Massivelement gefertigt ist.

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10. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierringe (7,8) durch mindestens eine Zugfeder (9) axial aufeinander zu beaufschlagt sind.
11. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilnutverzahnung (5g;5g') der Muffe (S ;5') direkt mit einer Keilnutverzahnung auf der Welle (1) kämmt.
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