DE2945967A1 - Synchronisiertes wechselgetriebe - Google Patents

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14. November 1979 DE 0024/case 2359-DE

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA Toyota-shi, Japan

Synchronisiertes Wechselgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein synchronisiertes Wechselgetriebe, wie es in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommt, und insbesondere auf ein Wechselgetriebe mit Mitteln zur Verringerung des aufgrund des Flankenspieles der Zahnräder auftretenden Geräusches, das im folgenden als Flankenspielgeräusch bezeichnet wird.

Bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge sind die Drehzahloder Drehmomentschwankungen in der Regel groß. Bei Wechselgetrieben, die in Verbindung mit solchen Brennkraftmaschinen zur Anwendung kommen, tritt das Problem auf, daß das Flankenspielgeräusch groß ist und nicht unbeachtet gelassen werden kann. Das Flankenspielgeräusch wirkt sich nicht sehr aus, wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl läuft, da dann die Drehzahl- bzw. Drehmomentschwankungen im Vergleich kleiner und die Ansaug- und Auspuffgeräusche im Vergleich größer sind als bei

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mit niedriger Drehzahl laufender Brennkraftmaschine. Wenn jedoch das Fahrzeug angehalten wird und die Brennkraftmaschine im Leerlauf arbeitet, sind die Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine größer, als wenn sie unter anderen Betriebsbedingungen arbeiten, so daß Umfangsgeschwindigkeitsunterschiede zwischen den miteinander kämmenden Zahnrädern des Wechselgetriebes auftreten können, und zwar insbesondere zwischen dem Eingangsrad und dem zugehörigen Gegenrad, das in direktem Eingriff mit dem Eingangsrad steht, so daß verhältnismäßig starkes Flankenspielgeräusch auftritt.

Gewisse Beziehungen bestehen zwischen dem Auftreten von Flankenspielgeräusch und dem Reibwiderstand von Schmieröl, beispielsweise dem durch dessen Zähigkeit verursachten Widerstand. Wenn beispielsweise die Temperatur des Schmieröls höher wird, so daß der Reibwiderstand unter einen bestimmten Wert sinkt, tritt Flankenspielgeräusch auf.

Um dieses Flankenspielgeräusch zu beseitigen, ist in der japa- !0 nischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 53-6755 ein synchronisiertes Wechselgetriebe vorgeschlagen worden, bei dem eine Kupplungsnabe mit axial verlaufenden Schlitzen versehen ist, in die Druckfedern eingesetzt sind, wobei die Druckfedern einen Synchronisierring gegen eine zugehörige Kegelfläche eines Zahn- !5 rades des Wechselgetriebes drücken, so daß dadurch ein Reibwiderstand auf dieses Zahnrad ausgeübt wird. Bei diesem bekannten Wechselgetriebe sind jedoch keine Führungsmittel zum Führen der Druckfedern vorgesehen, so daß die Druckfedern in Drehrichtung des Synchronisierringes verformt werden können. 0

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes synchronisiertes Wechselgetriebe zu schaffen, bei dem die vorstehend beschriebenen Nachteile behoben sind.

Insbesondere soll ein neues und verbessertes synchronisiertes

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Wechselgetriebe geschaffen werden, das einerseits Federn aufweist, die einen Reibwiderstand auf ein getriebenes Zahnrad ausüben,und das andererseits Mittel zum Führen bzw. Sichern der Federn aufweist, die einen Synchronisierring gegen das getriebene Zahnrad drücken, um auf diese Weise das Flankenspielgeriiusch zu beseitigen und gleichzeitig einer Verformung der Federn vorzubeugen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein synchronisiertes Wechselgetriebe mit einer Kupplungsnabe, die fest auf einer Abtriebswelle sitzt und mit axialen Schlitzen versehen ist, in die axial verlaufende Druckfedern eingesetzt sind, die zumindest einen Synchronisierring gegen eine Kegelfläche eines getriebenen Zahnrades des Wechselgetriebes drükken, das frei drehbar auf der Abtriebswelle gelagert ist, so daß ein Reibwiderstand auf das getriebene Zahnrad ausgeübt wird, und mit einer Schubmuffe, die ständig in Eingriff mit der Kupplungsnabe steht und diese wahlweise mit dem getriebenen Zahnrad verbindet, wobei sich das Wechselgetriebe dadurch auszeichnet, daß in jeden Schlitz ein Führungselement zum Sichern und Führen der jeweiligen Druckfeder so eingesetzt ist, daß die Druckfeder an einer Verformung in Drehrichtung des Synchronisierringes gehindert ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer

ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes;

Figur 2 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

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Figur 3

eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4

eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 5

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Figur 6

Figur 7

eine Schnittdarstellung eines Synchronisierringes des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes;

eine Ansicht des Synchronisierringes gemäß Figur 5;

eine ausschnittsweise Ansicht einer Kupplungsnabe des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes;

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Figur 8

Figur 9

eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines herkömmlichen Wechselgetriebes; und

eine Schnittdarstellung gemäß IX-IX in Figur 8.

Synchronisierte Viechseigetriebe, beispielsweise Borg-Warner-Getriebe, und deren Synchronisiervorrichtungen sind an sich bekannt, so daß sich eine ausführliche Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise einer Synchronisiervorrichtung erübrigt. Im folgenden wird kurz ein Wechselgetriebe beschrieben,wie es in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 53-6755 beschrieben ist und bei dem mit Hilfe von Federn ein Reibwiderstand auf ein angetriebenes Getriebezahnrad ausgeübt wird.

Bei dem Wechselgetriebe, das ausschnittsweise in den Figure-n 8 und 9 dargestellt ist, ist eine Kupplungsnabe 18 vorgesehen, die mit axial verlaufenden Schlitzen 18c versehen ist, die als

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Durchgangslöcher ausgebildet sind und in Umfangsrichtung einen Abstand von 120° haben. Die Lage der Schlitze 18c ist den Rändern von Synchronisierringen 16 und 17 zugeordnet. In die Schlitze 18c sind Druckfedern R eingesetzt, wobei die beiden Enden jeder Druckfeder R jeweils in Berührung mit einem der Synchronisierringe 16 und 17 stehen.Die Druckfedern R drücken die Synchronisierringe 16 und 17 sanft gegen Kegelflächen 6b und 7b von Zahnrädern 6 und 7. Die Druckkraft der Druckfedern R, die sanft gegen die Synchronisierringe 16 und 17 drücken, braucht lediglich so groß zu sein, daß ein ausreichender Reibwiderstand auf die Zahnräder 6 und 7 ausgeübt wird. Keilfedern 21' drücken Schaltkeile 20 radial nach außen. Die Druckkraft der Keilfedern 21" braucht lediglich so groß zu sein, daß die Schaltkeile 20 den Synchronisierring 16 bzw. 17 gegen die Kegelfläche des Zahnrades 6 bzw. 7 drückt, wenn die Synchronisiervorrichtung in Funktion tritt, und daß dadurch eine Relativdrehung zwischen den inneren Keilnuten einer Schubmuffe 19 und den äußeren Keilnuten des Synchronisierringes 16 bzw. 17 hervorgerufen wird, um auf diese Weise den Synchronisiervorgang zu erleichtern. Die im wesentlichen kreisförmigen Keilfedern 21' weisen gerade, radial nach innen gebogene Abschnitte 21'b auf, wie dies in Figur 9 gezeigt ist, so daß die Druckfedern R von den Keilfedern 21' nicht behindert werden und in den axialen Schlitzen 18c angeordnet werden können.

Wenn sich das Wechselgetriebe in der in Figur 8 dargestellten Neutralstellung befindet und das Fahrzeug angehalten wird, wird eine Abtriebswelle 2 nicht gedreht. Einenicht dargestellte Antriebswelle wird dagegen von der im Leerlauf arbeitenden Brennkraftmaschine über eine Hauptkupplung gedreht. Nicht dargestellte Gegenräder auf einer Vorgelegewelle werden dabei ständig mittels eines nicht dargestellten Eingangsrades gedreht, das fest mit der Eingangswelle verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, so daß die Zahnräder 6 und 7, die ständig in Eingriff mit den zugehörigen Gegenrädern stehen,

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frei auf der Abtriebswelle 2 gedreht werden. Die Druckfedern R drücken die Synchronisierringe 16 und 17 sanft gegen die Kegelflächen 6b und 7b der Zahnräder 6 und 7 des Wechselgetriebes, so daß auf die Zahnräder 6 und 7 ein Reibwiderstand wirkt. Dieser Reibwiderstand wird zu den Gegenrädern übertragen, die fest mit der Vorgelegewelle verbunden sind und in ständigem Eingriff mit den Zahnrädern 6 und 7 stehen, so daß der Reibwiderstand schließlich zum Eingangsrad übertragen wird, so daß die Entstehung von Flankenspielgeräusch im Leerlauf der Brennkraftmaschine verhindert wird, in dem die Drehzahl- und Drehmomentschwankungen sehr groß sind.

Die Schlitze 18c, in denen die Druckfedern R sitzen, verlaufen axial durch einen verhältnismäßig dünnen Wandabschnitt der Kupplungsnabe 18, so daß die Druckfedern R von den Schlitzen 18c nicht über die gesamte axiale Länge der Druckfedern R geführt und gehalten werden. Wenn von Hand ein Schalthebel betätigt wird und dadurch der Synchronisierring 16 oder 17 mit der Kupplungsnabe 18 synchronisiert wird, deformieren bzw. verbiegen sich die Druckfedern R daher in Drehrichtung des Synchronisierringes 16 bzw. 17, so daß der Schaltvorgang nicht sanft und völlig stoßfrei ausgeführt werden kann.

Im folgenden wird auf die Figuren 1 bis 4 eingegangen, die ausschnittsweise verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes zeigen. Bei diesen Ausführungsformen sind Führungselemente zum Sichern und Führen der Druckfedern R in die Schlitze 18c eingesetzt, so daß verhindert wird, daß die Druckfedern R in Drehrichtung des Synchronisierringes 16 bzw.17 verformt werden.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform bestehen die Führungselemente aus zylindrischen Hülsen 25, die an ihren -beiden Enden offen sind und fest und in Axialrichtung verlaufend in die axialen Schlitze 18c eingesetzt sind, die in der Kupp-

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lungsnabe 18 ausgebildet sind. Die Druckfedern R sind innerhalb der Hülsen 25 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 bestehen die Führungselemente aus Führungsstiften 26, die in Axialrichtung in die als zylindrische Schraubenfedern ausgebildeten Druckfedern R eingesetzt sind, die in den axialen Schlitzen 18c in der Kupplungsnabe 18 angeordnet sind. Von diesen Führungselementen, d.h. den zylindrischen Hülsen oder den Führungsstiften 26, werden die Druckfedern R über ihre gesamte axiale Länge ausreichend geführt, so daß sie dann, wenn der Synchronisierring 16 oder 17 mit der Kupplungsnabe synchronisiert wird, an einer Verformung in Drehrichtung des Synchronisierringes 16 bzw. 17 gehindert werden. Wenn der Schalthebel von Hand betätigt wird, ist daher die benötigte Schaltkraft geringer und kann der Schaltvorgang sanft und stoßfrei ausgeführt werden.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind die zur Führung dienenden Schlitze 18c in Axialrichtung verlaufend in der Kupplungsnabe 18 so ausgebildet, daß ein Ende jedes Schlitzes 18c offen ist, wogegen sein anderes Ende geschlossen ist, und daß zumindest ein Abschnitt der Innenwand jedes Schlitzes 18c in einem Flanschabschnitt 18d des Zahnkranzes der mit Keilnuten versehenen Kupplungsnabe 18 ausgebildet ist. In diese Führungsschlitze 18c fest eingesetzt ist jeweils eine zylindrische Hülse 27, wobei die Hülsen ebenfalls an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen sind. Die Bodenwände der Schlitze 18c dienen als Anlage für die zylindrischen Hülsen 27, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 die Führungselemente bilden. In den Hülsen 27 sind die Druckfedern R angeordnet.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich in die als Schraubenfedern ausgebildeten Druckfedern R der Ausführungsform gemäß Figur 3 Führungsstifte 28 einge.-setzt. Die Führungsstifte 28 weisen Köpfe 28a auf, auf denen die Druckfedern R aufsitzen und die den Synchronisierring 17

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gegen die zugehörige Kegelfläche 7b des Zahnrades 7 drücken. Zu diesem Zweck sind die Köpfe 28a der Führungsstifte 28 abgerundet, wie dies die in Figur 4 rechten Seiten der Köpfe 28a zeigen.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 3 und 4 drükken die Druckfedern R lediglich den Synchronisierring 17 auf der niedrigerer Drehzahl zugeordneten Seite gegen die zugehörige Kegelfläche 7b des Zahnrades 7. Die erforderliche Schaltkraft ist daher kleiner, wenn der Schaltmechanismus von Hand betätigt wird, um von höherer Drehzahl zu niedrigerer Drehzahl zu schalten. Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 3 und 4 ist der Synchronisierring 17 ferner mit Führungsausnehmungen 17a an solchen Stellen versehen, denen die Druckfedern R gegenüberliegen. Ein solcher Synchronisierring ist auch in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Die Druckfedern R werden sowohl von diesen Führungsausnehmungen 17a als auch von den Führungselementen 27 und/oder 28 gesichert und geführt.

Die Abmessung der Führungsausnehmungen 17a in Umfangsrichtung, d.h. in Drehrichtung des Synchronisierringes 17, ist größer als der Außendurchmesser der Druckfedern R, wie dies auch auf entsprechende Weise für Keilausnehmungen 17b gilt, in die die Keile 20 (siehe Figuren 8 und 9) eingreifen, damit der Synchronisiervorgang durchgeführt werden kann. Aufgrund der Führungsausnehmungen 17a können verhältnismäßig lange Druckfedern R benutzt werden, die einfach hergestellt und eingebaut werden können.

Wenn die Schlitze 18c in der Kupplungsnabe 18 so ausgebildet sind, daß zumindest ein Abschnitt der Innenwand jedes Schlitzes 18c im Flanschabschnitt 18d des Zahnkranzes der mit Keilnuten versehenen Kupplungsnabe 18 angeordnet ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde, und wenn die radiale Dicke des Flanschabschnittes 18d verhältnismäßig gering ist, weist die Kupplungs-

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nabe vorzugsweise nut- bzw. zahnfreie Abschnitte auf, in denen die entsprechenden Schlitze 18c ausgebildet werden können.

Das erfindungsgemäße synchronisierte Wechselgetriebe weist eine Kupplungsnabe auf, die fest mit einer Abtriebswelle verbunden ist. Die Kupplungsnabe ist mit axial verlaufenden Schlitzen versehen, in die axial verlaufende Druckfedern eingesetzt sind. Die Druckfedern drücken einen Synchronisierring gegen die Kegelfläche eines angetriebenen Zahnrades des Wechselgetriebes, das frei drehbar auf der Abtriebswelle sitzt, so daß dadurch ein Reibwiderstand auf das getriebene Zahnrad ausgeübt wird. Vorzugsweise ist in jeden Schlitz fest eine zylindrische Hülse eingesetzt. Jede Druckfeder ist in einer solchen zylindrischen Hülse angeordnet. Dadurch werden Verformungen der Druckfeder in Drehrichtung des Synchronisierringes verhindert. Zusätzlich kann ein Führungsstift in die als zylindrische Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder eingesetzt sein, die in der zylindrischen Hülse angeordnet ist.

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Claims (6)

1. Patentansorüche

   M.)Synchronisiertes Wechselgetriebe mit einer Kupplungsnabe, die fest auf einer Abtriebswelle sitzt und mit axialen Schlitzen versehen ist, in die axial verlaufende Druckfedern eingesetzt sind, die zumindest einen Synchronisierring gegen eine Kegelfläche eines getriebenen Zahnrades des Wechselgetriebes drücken, das frei drehbar auf der Abtriebswelle gelagert ist, so daß ein Reibwiderstand auf das getriebene Zahnrad ausgeübt wird, und mit einer Schubmuffe, die ständig in Eingriff mit der Kupplungsnabe steht und diese wahlweise mit dem getriebenen Zahnrad verbindet, dadurch gekennzeichnet , daß in jeden Schlitz (18c) ein Führungselement (25, 26, 27, 28) zum Sichern und Führen der jeweiligen Druckfeder (R) so eingesetzt ist, daß die Druckfeder an einer Verformung in Drehrichtung des Synchronisierringes (16, 17) gehindert ist.
2. 2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß das Führungselement als zylindrische Hülse (25, 27) ausgebildet ist, die fest in den jeweiligen Schlitz (18c) eingesetzt ist, und daß jede Druckfeder (R) axial verlaufend

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   in die zylindrische Hülse eingesetzt ist.
3. 3. Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zylindrische Hülse (27) an ihrem einen Ende offen und an ihrem anderen Ende geschlossen ist.
4. 4. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß jede Druckfeder (R) als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet ist und daß das Führungselement allein oder zusätzlich als Führungsstift (26, 28) ausgebildet ist, der axial verlaufend in die Schraubenfeder eingesetzt ist.
5. 5. Wechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Führungsstift (23) an seinem einen Ende einen abgerundeten Kopf (28a) aufweist, der den Synchronisierring (17) gegen die zugehörige Kegelfläche (7b) des getriebenen Zahnrades (7) des Wechselgetriebes drückt.
6. 6. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Synchronisierring (17) Führungsausnehmungen (17a) an solchen Stellen aufweist, denen die Druckfedern (R) zugewandt sind, so daß jede Druckfeder jeweils sowohl von einer Führungsausnehmung als auch vom Schlitz (18c) gesichert und geführt ist.

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