DE2915965C2

DE2915965C2 - Sperr-Synchronisierung für Getriebeschaltungen

Info

Publication number: DE2915965C2
Application number: DE2915965A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Griesser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1982-11-04
Also published as: PL223578A1; JPS55159333A; GB2048399B; IT8048431A0; YU73580A; FR2454558A1; GB2048399A; SE440541B; DE2915965A1; SE8002867L; BR8002428A; IT1128510B; US4349090A; PL130974B1; YU41203B

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierung wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeuggetrieben zum synchronen Schalten der Gänge Verwendung findet

Wenn in einem Getriebe aus einem Gang in einen anderen Gang geschaltet wird, so müssen zwei sich mit unterschiedlichen Drehzahlen drehende Teile über ein axial verschiebliches drittes Teil zusammengekoppelt werden. Diese zwei sich drehenden Teile — nachfolgend Synchronkörper und Zahnrad genannt — weisen bei bekannten Synchronisierungen jeweils eine Kupplungsaußenverzahnung auf, in welcher eine Kupplungsinnen- verzahnung des sie zu verbindenden dritten Teiles — nachfolgend Schiebemuffe genannt — eingreift. Wird nun diese Schiebemuffe, welche beispielsweise mit dem nicht drehenden Synchronkörper in Eingriff steht, über die Außenverzahnung des Zahnrades geschoben, so findet bei stirnseitigem Auf treffen der beiden Zahnkränze ein Übereinanderratschen der Verzahnung statt, was außer einer sehr starken unangenehmen Geräuschbildung zur Beschädigung dieser Verzahnung führt.

Um ein solches Kupplungsgeräusch und eine entsprechende Beschädigung zu vermeiden, ist es bekannt, eine Synchronisierung zu verwenden, welche die beiden zu kuppelnden Elemente erst synchronisiert, also auf gleiche Drehzahl bringt, wonach die Schiebemuffe leicht in die entsprechende Zahnrad-Kupplungs- Verzahnung eingeschoben werden kann.

Gemäß dem Stand der Technik — ZF-B-Sperrsynchronisierung/Druckschrift 42 290/R 2964-367 vom März 1967 — wird dies mit Hilfe eines sogenannten Synchronringes verwirklicht, welcher zwischen dem zu kuppelnden Synchronkörper und dem Zahnrad angeordnet ist, wobei er einerseits in »Drehmitnahme« mit dem Synchronkörper steht und andererseits mit dem Zahnrad eine Reibkupplung bildet. Desweiteren weist der bekannte Synchronring ebenfalls eine Kupplungs-Außenverzahnung auf, welche im wesentlichen die gleiche Gestaltung besitzt, wie die Kuppiungs-Außenverzahnung der anderen beiden Teile — Synchronkörper und Zahnrad —. Außerdem sind im Synchronkörper mehrere, sogenannte Kugelbolzen und Druckstücke am Umfang axial verschiebbar vorgesehen, wobei der Kugelbolzen noch radial federnd angeordnet ist. Die Kugelbolzen greifen in eine Ausnehmung am Innendurchmesser in der Schiebemuffe ein, wodurch diese in einer bestimmten Position zentriert ist

Wird nun die Schiebemuffe bei einem Schaltvorgang axial verschoben, so wird sie zwangsläufig bei ihrer Verschiebebewegung den Kugelbolzen und das Druckstück in axialer Richtung mitnehmen, wobei das Druckstock axial auf den Synchronring drückt. Der Synchronring wird damit zum Zahnrad hin verschoben, wodurch die gemeinsame Reibkupplung geschlossen wird. Dabei weicht der Synchronring tangential in Richtung der Relativdrehzahl aus, bis zu einem Anschlag im Synchronkörper, wodurch die Verzahnung des Synchronringes ein Hindurchgleiten der Schiebermuffe in Richtung auf die zweite Kupplungs-Verzah-

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nung hin verhindert. Erst wenn Gleichlauf vorhanden ist Anordnung besitzen, wobei in einer ernten Weiterbil-

kann die Schiebemuffe durch die Synchronring-Verzah- dung des Erfindungsgedankens nach Anspruch 2 diese

nung hindurch weitergeschoben werden, wobei gleich- Schräge an den beiden tangential weisenden Seiten des

zeitig der Kugelbolzen radial einwärts gedruckt wird. Sperrkörpers vorgesehen sind und gleichzeitig der

Die Sperr-Synchronisierung mit Hilfe dieses bekannten 5 Synchronring axiale Fortsätze besitzt welche jeweils die

Synchronringes ist durch die Verzahnung dieses Ringes beiden Seiten des Sperrkörpers rHt den Blockierungs-

einschließlich Sperrschrägen und Hinterrollung recht schrägen umgreifen. Dabei dienen diese axialen

aufwendig. Desweiteren muß an der Schiebemuffe eine Fortsätze durch ihr Eingreifen in entsprechende

relativ große Schaltkraft angesetzt werden, um eine Ausnehmungen im Synchronkörper gleichzeitig und in

entsprechende Kraft für die Synchronkupplung zu io einfacher Weise der Drehmitnahme zwischen Syn-

erhalten. chronkörper und Synchronring, wodurch weitere

Um eine iiupplungskraft-Verstärkung zu erhalten ist Maßnahmen zur Verdrehsicherung entfallen,

bekannt die Synchronisierung mit einer Doppelkegel- Gemäß einer anderen Ausführung des Erfindungsge-

Reibungskupplung am Synchronring vorzusehen. Damit dankens nach Anspruch 3 können diese Blockierungs-

wäre jedoch unter Verwendung von mehr Bauteilen und i5 schrägen an einer in Achsrichtung zum Synchronring

bedeutend größerem Platzbedarf nur eine Kraftverstär- hin weisenden Nase des Sperrkörpers vorgesehen sein,

kung nicht einmal auf das doppelte möglich. wobfii gleichzeitig der Synchronring eine entsprechende

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sperr-Synchroni- Ausnehmung aufweist, die Blockierungsschrägen be-

sierung nach dem Oberbegriff vom Anspruch 1 zu sitzt Weiter weist der Sperrkörper auch eine axiale

schaffen, bei welcher auf einfachste und billigste Weise 20 Schrägung auf, welche mit einer entsprechenden axialen

eine Sperrung der Schiebemuffe bis zum synchronen Schrägung am Synchronring zusammenwirkt, wodurch

Laufen der beiden zu kuppelnden Teile unter gleichzeiti- die Kupplungskraft verstärkt wird,

ger Verstärkung der axial wirkenden Kupplungskraft Die synchronisierende Reibungskupplung zwischen

erreicht wird, wobei der Platzbedarf gegenüber Synchronring und dem Zahnrad kann erfindungsgemäß

bestehenden Synchronisierungen sich nicht erhöhen 25 wie allgemein bekannt als eine Konuskupplung

soll. Weiter soll die Möglichkeit bestehen, schon ausgebildet sein, es kann aber auch eine bekannte

eingebaute Synchronisierungen durch eine erfindungs- Lamellenkupplung zur Anwendung kommen,

gemäße Synchronisierung einfach und rasch auszutau- Aus der DE-AS 11 52 311 ist ein Sperrkörper 60 in

sehen, wobei auf die Anwendbarkeit für alle synchroni- einer Gleichlaufeinrichtung bekannt der mit einem

sierten Getriebe geachtet werden soll. 3« geschlitzten und federnden Reibring 57 sowie mit einem

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Spannband 62 zusammen arbeitet und sich nur in

Sperrsynchronisierungen nach den Merkmalen der Umfangsrichtung bewegen kann. Dieser sogenannte

Ansprüche 1 oder 3 gelöst Sperrkörper sperrt selbst aber nicht die axiale

Die Sperr-Synchronisierung nach der Erfindung Verschiebung der Schaltmuffe. Vielmehr wirkt der über

besteht dabei, aus an den Sperrkörpern vorgesehenen 35 Spannband und Sperrkörper erzeugte Anpreßdruck des

und nach innen weisenden Schrägflächen, weiche mit Reibringes dem Anpreßdruck der Schiebemuffe bei

nach außen weisenden Schrägflächen des Synchronrin- Nicht-Synchronismus entgegen. Auch ist eine Verstär-

ges zusammenwirken. Die Schrägflächen an beiden kung der Kupplungskraft zur Synchronisierung nicht

Teilen sind je nach Anforderung und Bedingung einfach möglich.

und auch in verschiedener Weise anzubringen wie aus 40 Der aus der DE-PS 9 26 468 bekannte Sperrkörper

den Lösungen nach dem abhängigen Anspruch 2 und sperrt zwar selbst bei Nicht-Synchronismus die

dem Nebenanspruch 3 hervorgeht. Bewegung der Schiebemuffe, ist aber nicht in der Lage

Beim Schalten wird dann über die Sperrkörper der die Kupplungskraft für die Synchronisierung zu

Synchronring axial auf das Zahnrad hin verschoben und verstärken, vielmehr ergeben sich sehr hohe Reibverlu-

die Reibkupplung somit geschlossen, wodurch der 45 ste. Auch dieser Sperrkörper bewegt sich mit dem

Synchronring eine Drehbewegung erhält und mit seiner Reibring in Umfangsrichtung und neigt zum Verklem-

Blockierungsschräge an der entsprechenden Blockie- men und damit zum Ausfall der Schalteinrichtung,

rungsschräge des Sperrkörpers fest aufzuliegen kommt. Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen

Dabei wird der Sperrkörper an einer weiteren wiedergegebenen Ausführungsbeispielen erläutert. In

Abwärtsbewegung gehindet wodurch ein asynchrones 50 der Zeichnung zeigt

Schalten nicht möglich ist Während des Sperrzustandes F i g. 1 einen axialen Schnitt durch eine Sperr-Syn-

wirkt der Sperrkörper bei der Lösung nach dem chronisierung nach der Erfindung in erster Ausführung,

Anspruch 1 als einseitiger Hebel. Infolge des längeren Fig. 2 einen Schnitt nach den Linien II-1I aus Fig. 1,

Hebelarmes bis zur Schiebemuffe im Vergleich mit dem F i g. 3 einen axialen Schnitt durch eine Sperr-Syn-

kürzeren Hebelarm bis zum Synchronring, erfolgt eine 55 chronisierung nach der Erfindung in zweiter Ausfüh-

Kraftverstärkung für die Synchronisierung. rung,

Hai nun ein Drehgeschwindigkeits-Ausgleich durch Fig. 4 einen Schnitt nach den Linien IV-IV aus F ig. 2, den festen Schluß der Reibkupplung stattgefunden, so F i g. 5 einen axialen Teilschnitt durch die Sperr-Synwird die durch die Drehzahldifferenz verursachte chronisierung nach der Erfindung mit einer Lamellen-Tangentialkraft, weiche die Blockierungsschrägflächen 60 kupplung als synchronisierende Reibkupplung,
des Synchronringes an die des Sperrkörpers gepreßt Die Sperr-Synchronisierung nach der Erfindung hielt nicht vorhanden sein, so daß der durch die besteht, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich wird, aus Schiebemuffe bedingte radiale Druck den Synchronring einem Synchronkörper 19, welcher eine Kupplungsvertangential und den Sperrkörper radial wegschieben läßt, zahnung 16 aufweist In dem Synchronkörper 19 sind wodurch die Schiebemuffe zu einer weichen Einkupp- b5 radial weisende Sperrkörper 17 vorgesehen, welche an lung freigegeben wird. ihrer Unterseite je eine ballige Ausbildung 18 aufweisen,

Diese Blockierungsschrägen am Sperrkörper und die in einer entsprechenden Ausnehmung 20 im

Synchronring können erfindungsgemäß eine beliebige Synchronkörper sowohl ein radiales Verschieben als

auch ein axiales Verschwenken der Sperrkörper 17 erlauben. Eine Feder 22, über welche sich jeder Sperrkörper an seiner Unterseite am Synchronkörper abstützt, hält den Sperrkörper mit einer vorherbestimmten Kraft in eine Ausnehmung 3 einer Schiebemuffe 2 gedrückt. Die Schiebemuffe 2 besitzt ihrerseits an ihrem Außenumfang eine z. B. ringförmige Ausnehmung 1, in welche in bekannter Weise ein nicht dargestellter Gleitstein einer Schaltgabel eingreift. An ihrem Innendurchmesser besitzt die ringförmige Schiebemuffe 2 eine Kupplungs-Innenverzahnung 4, welche der Kupplungs-Außenverzahnung 16 des Synchronkörpers 19 entspricht und in welche sie axial gleitend eingreift. Koaxial zum Synchronkörper 19 ist ein Zahnrad 8 vorgesehen, welches auf einem wellenförmigen Teil 14 des Synchronkörpers 19 drehbar gelagert, jedoch axial unverschiebbar angeordnet ist. Das Zahnrad 8 besitzt eine Laufverzahnung 6 und auf der Seite zur Schiebemuffe hin eine Kupplungsverzahnung 7, welche im wesentlichen gleich ist mit der Kupplungsverzahnung 16 des Synchronkörpers 19. Zwischen dem Zahnrad 8 und dem radförmigen Teil des Synchronkörpers 19 ist ein Synchronring 9 vorgesehen, welcher die Drehbewegungen des Synchronkörpers mitmacht, sich jedoch axial von diesem weg verschieben läßt. An seiner Unterseite besitzt der Synchronring 9 einen Konus, welcher zusammen mit einer entsprechenden konischen Fläche des Zahnrades 8 eine Konuskupplung 11 bildet. Die Drehsicherung zwischen dem Synchronring 9 und dem Synchronkörper 19 ist aus axial weisenden Fortsätzen 10 gebildet, welche paarweise je einem Sperrkörper zugeordnet sind. Dabei besitzt jeder Sperrkörper 17 in Höhe der Fortsätze 10 in Umfangsrichtung zwei nach unten weisende Schrägen 13, welche mit gleichlaufenden, aber nach oben verlaufenden Schrägen 12 der Fortsätze 10 zusammenarbeiten.

Wie aus F i g. 3 und 4 zu ersehen ist, besitzt in einer anderen Ausführung der Sperrkörper 17' eine axial weisende Nase 25, welche in Umfangsrichtung zu beiden Seiten nach unten weisende Schrägen 27 besitzt. Die Nase 25 greift in eine entsprechende Ausnehmung im Synchronring 9' ein, welche mit entsprechenden nach

oben weisenden Schrägen 26 ausgestattet ist, deren Richtung der Richtung der Schrägen 27 gleich ist. Die Nase 25 besitzt an der Unterseite eine weitere Schräge 29, welche in eine entsprechende, ebenfalls axiale Schräge 28 am Synchronring 9' eingreift. Der Sperr-körper 17' ist dabei im Synchronkörper 19' so geführt, daß er sich infolge der axialen Bewegung der Schiebemuffe 2 ausschließlich in radialer Richtung bewegen kann.

Wie aus Fig.5 ersichtlich wird, isc zwischen Synchronring 9" und dem Zahnrad 8' eine Lamellenkupplung 31 vorgesehen.

Die Sperrsynchronisierung nach der Erfindung wirkt wie folgt: Hat z. B. der Synchronkörper 19 und damit die Schiebemuffe 2, der Sperrkörper 17 und der Synchronring 9 gegenüber dem Zahnrad 8 eine bedeutend niedrigere Drehzahl, wird nach der Einleitung einer Schaltung die Schiebemuffe 2 in Richtung auf das Zahnrad 8 zubewegt. Infolge der Zentrierung in der Schiebemuffe wird der Sperrkörper 17 mitgenommen und drückt zur Ansynchronisierung auf den Synchronring 9, der dadurch tangential mitgenommen wird, so daß die Schrägen 12, welche in Drehrichtung weisen, mit den Schrägen 13 der Sperrkörper 17 fest zur Anlage kommen. Damit wird eine radial einwärts gerichtete Bewegung verhindert und das weitere Verschieben der Schiebemuffe in Richtung auf das Zahnrad zu gesperrt.

Die auf die Schiebemuffe 2 einwirkende Schaltkraft wird nun über den Sperrkörper 17 und vorrangig über die Druckflächen 30 am Sperrkörper und 32 am Synchronring 9 auf diesen verstärkt übertragen. Erst wenn ein Geschwindigkeitsausgleich an der Reibkupplung 11 stattgefunden hat, also Synchronkörper, Synchronring und Zahnrad sich gleich drehen, kann der Sperrkörper in seiner Abwärtsbewegung den Fortsatz 10 tangential zurückschieben, so daß die Schiebemuffe 2 axial weitergeschoben werden kann, bis sie in die Kupplungsverzahnung 7 des Zahnrades 8 voll eingreift.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4, bei welchem die Blockieningsflächen an der Nase 25 des Druckstückes 17' vorgesehen sind, ist die Funktion im wesentlichen gleich wie bei dem oben beschriebenen Beispiel der F i g. 1 und 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1.. Sperrsynchironisierung für Getriebeschaltungen, bei welcher ein Synchronkörper und ein mit unterschiedlicher Drehzahl rotierendes Zahnrad mit Hilfe einer axial verschiebbaren, ringförmigen Schiebemuffe bei Gleichlauf formschlüssig zusammengekoppelt werden, wobei eine Kupplungs-lnnenverzahnung dler Schiebemuffe in je eine entsprechende Kupplurigs-Außenverzahnung der beiden rotierenden Teil«: eingreift, mit zwischen Synchronkörper und Schiebemuffe gefedert gelagerten radialen Bolzen, welche im nicht gekuppelten Zustand in eine Ausnehmung an der Innenseite der Schiebemuffe eingreifen und axial bewegbare '5 Druckflächen aufweisen, die mit Druckflächen an einem Synchronring in Wirkverbindung stehen, welcher axial zwischen dem Synchronköraer und dem Zahnrad angeordnet ist und mit dem Synchronkörper in beiden Umfangsrichtungen über Anschlä- ge mit Umfangsspiel in Mitnahmeverbindung steht, wobei Teile des Zahnrades mit Teilen des Synchronringes gemeinsam eine kraftschlüssige Kupplung bilden und bei Nichtsynchronismus über Blockierungsflächen die axiale Bewegung der Schiebemuffe « gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen zugleich Sperrkörper (17) für die Einrücksperrung sind, wobei die in Umfangsrichtung wirkenden Anschläge am Sperrkörper (17) angeordnet und zugleich als in Radialrichtung wirkende Blockierungsflächen (12,13) ausgebildet sind und die Sperrkörper (17) mit ihrem radial inneren Ende (18) spielfrei, jedoch in Axialrichtung der Kupplung schwenkbar geführt sind und die auf den Synchronring (9) einwirkenden Druckflächen (30) im radial η mittleren Bereich des axial ausschwenkenden Teils des Sperrkörpers (17) angeordnet sind.

2. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierungsflächen am Sperrkörper (17) als Blockierungsschrägflächen (13) ausgebildet und in Umfangsrichtungen an beiden Seiten der Sperrkörper radial nach innen weisend angeordnet sind und mit Blockierungsschrägflächen (12) am Synchronring (9) zusammen wirken, die in Umfangsrichtung und radial nach außen weisend und an axialen Fortsätzen (10) des Synchronringes mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der der Breite des Sperrkörpers (17) in Umfangsrichtung entspricht, wobei je zwei Fortsätze einem Sperrkörper zugeordnet sind.

3. Sperrsynchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen zugleich Sperrkörper (17') für die Einrücksperrung sind, wobei die in Umfangsrichtung wirkenden Anschläge an in axiale Richtung weisenden Nasen (25) am Sperrkörper angeordnet und zugleich als in radiale Richtung wirkende Blockierungsflächen (26, 27) ausgebildet sind und die Sperrkörper (17') für eine Radialbewegung geführt sind, und daß die auf die Druckflächen (28) am Synchronring (9') einwirkenden Druckflächen (29) des Beizens gleichfalls an den Nasen (25) angeordnet uno zur Kraftverstärkung in Axialrichtung geneigt sind.

4. Sperrsynchronisierung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die synchronisierende Reibkupplung als Konus (11) — oder als Lamellenkupplung (31) ausgeführt ist.