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Verbesser ynchronisierung Gegenstand der Erfindung sind Synchronisiereinrichtungen
insbesondere für Zahnradwechselgetriebe entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Bei der bekannten Borg-WarnerSynchronisierung, die ebenfalls der
in diesem Oberbegriff aufgeführten Gattung entspricht, ist ein Synchronisierring
vorhanden, der auch als Sperring wirkt.
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Aus diesem ragen dann die Schaltzähne mit den Sperrflächen nach außen
heraus. Infolgedessen ist deren wirksamer Radius größer als der Radius des Reibkegels
am inneren Durchmesser des Synchron sierringes, so daß der Winkel der Sperrflächen
eine bestimmte Größe nicht unterschreiten kann, weil sonst die Synchronisierung
versagen würde. Infolge des so begrenzten Winkels der Sperrflächen ist der erste
Druckpunkt beim Schaltvorgang stark spürbar und nicht geschmeidig sowie die Sicherheit
gegen Versagen wird hierdurch gering.
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Weil die Anspitzungen der Schaltzähne der Schaltmuffe sowohl als
Sperrflächen beim Synchronisiervorgang am ersten Druckpunkt wie auch als Keilflächen
zum Lösen des Synchronisierringes am zweiten Druckpunkt beim Eingreifen in die Schaltzähne
des Zahnrades dienen, ist auch letzterer infolge des begrenzten Winkels stark zu
fühlen.
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Ferner haben die erwähnten Schaltzähne, die außen aus dem Synchronisierring
herausragen, noch folgenden Nachteils Diese Schlltzähne müssen beim Schaltvorgang
über die Sperrflächen hinaus in der vollen Breite von der Schaltmuffe durchfahren
werden, bevor letztere in die anderen Schaltzähne am Zahnrad eingreifen kann. Hierdurch
ergibt sich ein relativ großer Schaltweg, der größer ist als funktionell nötig.
Für die Funktion ist es lediglich erforderlich, daß die Sperrflächen außer Eingriff
kommen, bevor die Anspitzungen der Schaltzähne am Zahnrad die Schaltmuffe berühren
können0
Aufgabe der Erfindung ist esohne Mehraufwand hauptsächlich
eine Verbesserung hierzu zu erreichen also geschmeidigere Schaltung an beiden Druckpunkten,
kürzeren Hub bzw. geringere Handschaitkraft und je nachdem größere Sicherheit.
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Diese Aufgabe wird bei einer Synchronisierung der eingangs aufgeführten
Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise folgendes erreicht:
Weil die Sperrflächen am Synchronisierring auf einem kleineren wirksamen Radius
als üblich angeordnet sind, ist das aus der axialen Schaltkraft her resultierende
Verdrehmoment beim Synchro.
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nisiervorgang geringer im Verhältnis zum entgegengesetzt wirkenden
Reibmoment an der innercn Kegelfläche desselben. Daher ist die Sicherheit dieses
Vorganges gegen Versagen größer, oder bei gleichbleibender Sicherheit können die
Sperrflächen mehr geneigt sein, so daß dann der erste Druckpunkt geschmeidiger durchschalten
wird.
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Weil die Sperrflächen an der Schaltmuffe von den Schaltzähnen zur
Kraftübertragung getrennt sind, können letztere nun stärker angespitzt sein, ebenso
die betreffenden Schaltzähne des Zahnrades. Deshalb kann auch der zweite Druckpunkt
geschmeidiger durch.
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schalten werden, da das Losreißen des Synchronisierringes vom Synchronkegel
des Zahnrades infolge des größeren Keilwinkels leichter möglich ist. Oder es kann
der Kegelwinkel des Reibkegels verkleinert werden, was auch eine Vergrößerung der
Übersetzung und folglich eine Verkleinerung der Handschaltkraft vom Fahrer bewirkt
Zusätzlich werden beide Druckpunkte auch deshalb weniger fühlbar, weil sie infolge
des bereits erwähnten geringeren Hubes enger beieinander liegen und daher nicht
so getrennt wie üblich vom Fahrer bemerkt werden.
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Die Schaltzähne des Synchronisierringes brauchen ferner von der Schaltmuffe
beim Einrücken nicht voll durchfahren werden, bevor diese in die anderen Schaltzähne
am Zahnrad eingreift. Dadurch vermindert sich der Hub der Schaltmuffe. Bei gleichbleibendem
Schaltweg am Handschalthebel kann daher dessen Übersetzung größer sein, so daß sich
für den Fahrer die Handschaltkraft verringert.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Weiterbildung ist in
den
Unteransprüchen aufgeführt.
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Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß zusätzliche
Nasen oder Taschen im Synchronisierring für den tangentialen Anschlag an dem Muffenträger
wie üblich nicht erforderlich sind. Besonders die manchmal verwendeten Taschen haben
den Nachteil, den gleichmäßigen Querschnitt des Synchronisierringes und damit dessen
Funktion zu stören.
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Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 bewirkt in an sich bekannter Weise,
daß der Synchronisierring am Beginn des Synchronisiervorganges vor dem Berühren
der Sperrflächen auf die Kegel fläche des Zahnrades gedrückt wird und das 01 dort
abfließt.
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Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 hat den Vorteil, den Platzbedarf
für eine Blatt feder zu ermöglichen, die in der üblichen Form, also als Druckfeder
oder Federring, nicht so günstig unterzubringen wäre.
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Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht ebenfalls einen gleichmäßigen
durchgehenden Querschnitt des Synchronisierringes und damit dessen zuverlässige
Funktion durch gleichmäßige Steifheit.
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Die Weiterbildung gemäß Anspruch 6 hat bei der Fertigung den Vorteil,
daß gegenüber üblichen Muffenträgern Je ein Arbeitsgang entfällt, weil hier die
Verzahnung und die benachbarten Anschlag-und Auflageflächen gemeinsam gefräst oder
außen-geräumt werden können. Bei üblichen Muffenträgern erfordert das Abwälzfräsen
der durchgehenden Verzahnung und das Außen-Räumen oder Fräsen der 3 Nuten für den
Anschlag und den Gleitstein jeweils getrennte Arbeitsgänge.
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Die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, den Platzbedarf
für die nach innen von der Schaltmuffe hineinragenden kleinen Schaltzähne zu ermöglichen0
In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel
maßstäblich dargestellt.
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Es zeigt Fig. 1 und folgend die Anordnung einer erfindungsgemäßen
Synchronisierung - im Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 2, Fig. 2 einen Längsschnitt
nach der Linie B-B der Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie C-C der Fig.
4, Fig. 4 einen Längsschnitt nach der Linie D-D der Fig. 3, Fig. 5 einen tangentialen
Schnitt nach der Linie E-E der
Fig. 4, Fig. 6 und folgend den Synchronisierring
- in Ansicht, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie F-F der Fig. 6, Fig. 8 eine andere
Ansicht, Fig. 9 und folgend die Schaltmuffe - im Schnitt nach der Linie G-G der
Fig. 10, Fig. )O einen Schnitt nach der Linie H-H der Fig. 9, Fig. 11 eine Ansicht
der Kugel, Fig. 12 und folgend den Gleitstein - im Schnitt nach der Linie J-J der
Fig. 13, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie K-K der Fig. 12, Fig. 14 und folgend
die Blattfeder - in Ansicht, Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie L-L der Fig. 14,
Fig. 16 und folgend den Muffenträger - i Ansicht, Fig. 17 einen Schnitt nach der
Linie M-M der Fig. 16 und Fig. 18 eine weitere Ansicht.
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Anordnung Der grundsätzliche Aufbau entspricht der üblichen, sehr
oft verwendeten Borg-Warner-Synchronisierungs Auf der Abtriebswelle 1 ist der Muffenträger
2 befestigt. Auf letzterem sind iängsbeweg lich angeordnet: ohne Verdrehspiel die
Schaltmuffe 3 und mit Verdrehspiel der Synchronisierring 4. Dieser ist auf dem Reibkegel
5 des Zahnrades 6 drehbar. Drei Federn 7 drücken die drei Kugeln 8 in drei innere
Aussparungen 9 der Schaltmuffe 3 hinein. Die Kugeln 8 befinden sich je in einem
Loch 10 des Gleitsteins 11, dessen axiale Bewegung von den Synchronisierringen 4
begrenzt wird. Geneigte Sperrflächen 12 und 13 sind an Schaltmuffe und Synchronisierring
vorhanden.
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Anders als bei BW ist jedoch hier angeordnet: der Muffenträger 2
hat nur drei verzahnte Segxnente 14, was für die Übertragung des Drehmoments und
zur Führung ausreicht. Weil hier der Schaltweg h geringer ist, kann der Muffenträger
2 bei unveränderter minimaler Führungslänge m (Fig. 2) schmäler sein als üblich.
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Zwischen den Segmenten 14 sind die SperrfSächen 12, 13 angeordnet,
die deshalb auf dem kleineren Durchmesser b sein können. Des weiteren sind hier
die Kugeln 8, die hier U-förmigen Gleitsteine 11 (Fig0 12 und 13) und die Federn
7. Letztere sind jetzt Blattfedern 7 (Figo 14 und 15), so daß tiefe Einschnitte
im Muffenträger 2
vermieden sind. Der Synchronisierrinp 4 hat einen
durchgehenden L Querschnitt mit großem Widerstandsmoment um die Längsachse. Die
in sechs Gruppen daran befindlichen Zähne 15 dienen für die Sperrflächen 13 und
als tangentialer Anschlag. Die Schaltmuffe 3 hat innen sechs Gruppen zu Je drei
kleinen Zähnen 16 mit den Sperrflächen 12.
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Ferner sind die Schaltzähne von Schaltmuffe 3 und Zahnrad 6 mit Anspitzungen
17 und 18 mit dem Winkel g versehen. Der Muffenträger 2 hat neben den Segmenten
14 sechs radiale Flächen 19 und sechs tangentiale Flächen 20.
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Wirkungsweise Im Prinzip ist diese zunächst wie bei BW-Synchronisierung:
Die Bewegung der Schaltmuffe 3 aus der Mittellage heraus wird beim Schalten über
die Kugel 8 auf den Gleitstein 11 übertragen, weil die Kugel 8 in der Aussparung
9 der Schaltmuffe 3 ist und sich mit oder entlang der Blattfeder 7 axial bewegen
kann. Der Gleitstein 11 drückt dann den Synchronisierring 4 mit begrenzter Kraft
auf den Kegel 5 des Zahnrades 6.
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Infolge der Reibung am Kegel 5 schlägt der Synchronisierring 4 nach
Überwindung des großen Verdrehspiels in tangentialer Richtung am Muffenträger 2
an. Bei weiterer axialer Bewegung der Schaltmuffe 3 berühren sich dann die Sperrflächen
12 und 13 zwischen dem Synchronisierring 4 und der Schaltmuffe 3. Hierdurch wird
die Schaltkraft von letzterer auf den Synchronisierring 4 übertragen, so daß dann
durch Reibung am Kegel 5 der Gleichlauf des Zahnrades 6 erzeugt wird.
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Anders als bei BW befinden sich die Sperrflächen 12 und 13 hier aber
nicht auf dem Durchmesser c der Verzahnung der Schaltzähne, sondern am kleineren
Durchmesser b. Bei gleicher Neigung der Sperrflächen 11, 13 wie bei BW ist daher
deren Verdrehmoment Mb geringer, so daß die Sicherheit größer wird. Oder es kann
bei gleicher Sicherheit wie BW dann hier der betreffende Winkel der Sperrflächen
12 und 13 von 390 auf ß= 370 erhöht werden. Hierdurch wird der erste Druckpunkt
am Ende des Gleichlaufs geschmei diger als bei BW durchschalten. Bei BW wird die
Schräge an den Schaltzähnen der Schaltmuffe sowohl als Sperrfläche wie auch als
Anspritzung bei dem nun folgenden Einrücken der Schalt zähne benutzt. Hierbei muß
wie bekannt meist der Synchronisierring 4 vom Kegel 5 des Zahnrades 6 losgerissen
werden; Hier können aber die
Anspitzungen 17, 18 am Zahnrad 6 und
an der Schaltmuffe 3 statt mit 350 wie bei BW nun mit ys-40° ausgeführt sein. Dadurch
kann dieses Losreißen jetzt leichter erfolgen. Der zweite Druckpunkt kann deshalb
wesentlich geschmeidiger durchschalten werden. Es wird zusätzlich auch weniger fühlbare
weil er nun näher am ersten Druckpunkt liegt. Zusätzlich ermöglicht es diese starke
Vergrößerung von y den Kegelwinkel ozwischen Zahnrad 6 und Synchronisier.
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ring 3 statt mit 6°30' (oder 70) wie bei BW nun mit 60 oder 5°30'
auszuführen, ohne daß das erwähnte Losreißen stört. Hierdurch verringert sich die
Handschaltkraft. Außerdem kann infolge des verkleinerten Winkels & am Reibkegel
5 nun der Winkel ß an den Sperrflächen l2, 13 erhöht werden, bzw. die Sicherheit
ist höher, wie im vorletzten Abschnitt beschrieben! Bei BW müssen nun anschliessend
im weiteren Verlauf des Schaltvorganges die außen am Synchronisierring vorstehenden
Zähne von der Schaltmuffe voll durchfahren werden, bevor diese dann in die Schaltzähne
am Zahnrad eingreifen kann. Hier ist dies nicht erforderlich, weil sie auf verschiedenen
Durchmessern b und c angeordnet sind. Infolgedessen wird der Schaltweg der Schaltmuffe
3 geringer. Deshalb kann - bei unverändertem Handschaltweg - die Übersetzung des
Schaltgestänges nun größer sein. Dies ergibt daher eine verringerte Handschaltkraft,
zusätzlich zu der vorher erwähnten Verminderung.
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Mögliche andere Ausführungen Um das Anschrägen der Sperrflächen 12
an den Zähnen 16 der Schaltmuffe 3 bei der Herstellung zu erleichtern, kann der
mittlere Zahn 16 jeweils ausgelassen sein, wie Fig. 9 für eine Gruppe Zähne beispielsweise
zeigt.
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Anders als gezeichnet kann am Zahnrad der Reibkegel 5 auf einem aufgepreßten
Schaltzahnkranz sein. Die Ausbildung der Synchronisierteile kann anders sein. Z.B.
anstelle der Blattfeder 7 kann wie üblich eine Druckfeder vorhanden sein oder Kugel
8 und Gleitstein ii können ein gemeinsames Teil bilden.