DE3039231C2 - Sperrsynchronisierung für Getriebeschaltung - Google Patents

Description

und relativ einfache Herstellung möglich, besonders dann, wenn am Synchronring diese Rotationsflächen an Warzen angeordnet sind.

Sind diese Rotationsflächen kegelförmig, wie sie sich bei Warzen am Synchronring als Kegel- oder Kegelstumpf ergeben, ist die Geometrie sehr einfach und besonders leicht herzusiellen, wobei jedoch eine relativ kleine Berührungsfläche — theoretisch Punktberührung — in Kauf genommen werden muß.

Soll eine geringere Pressung erreicht werden, so ist es zweckmäßig, die Warzen am Synchronring, wie auch die Wirkfläche am Sperrkörper als einschalige Hyperboloide zu gestalten, die beim gegenseitigen Andruck theoretisch zu einer Linienberührung und praktisch zu einer größeren Flächenberührung führen.

Werden ergänzend zu den Sperrkörpern im Synchronkörper am Umfang verteilt noch radial gefederte Druckstücke in geeigneter Weise angeordnet, ist es möglich, das Ansynchronisieren zu beschleunigen und den Oberschiebeweg der Schiebemuffe zu reduzieren, weil der Abstand der Druckstücke vom Synchronring sehr gering gehalten wird und weil die Berührung des Druckstückes mit dem Synchronring sehr nane an die Schiebemuffe gelegt werden kann. Infolgt einer schnellen Ansynchronisierung bei einer vergleichsweise geringen Bewegung der Schiebemuffe wird die Sperrwirkung noch sicherer gestaltet, so lange noch kein Gleichlauf zwischen dem Synchronkörper und dem Zahnrad erreicht ist

Da der Weg bis zum Ansynchronisieren infolge eines Verschleißes an der Reibkupplung sich laufend vergrößert, kann mit der Anordnung von Druckstücken und den radial weit außenliegenden Kontaktflächen der Synchronring schneller zur Anlage und damit zum Ansynchronisieren gebracht werden.

Diese einfache Ausgestaltung mit nur jeweils einer Wirkfläche am Sperrkörper und Synchronring kann sowohl für die Konus- wie auch für die Lamellensynchronisierung und dazu noch in einem gleich großen Bauraum verwirklicht werden.

Neben der Erfüllung der Aufgabe werden mit der Lösung nach dem Hauptanspruch und der vorteilhaften weiteren Ausgestaltung die Hauptforderung an eine Sperrsynchronisierung

— Aufrechterhaltung des Sperrzustandes während der Phase des Drehzahlausgleiches und

— möglichst leichtgängiges Entsperren beim Synchronlauf

in optimaler Weise erfüllt.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung an Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch eine Sperrsynchronisierung nach der Erfindung in einer ersten Ausführung.

Fig. 2 einen Schnitt nach den Linien H-Il aus Fig. I,

F i g. 3 einen vereinfachten axialen Schnitt durch eine Sperrsvnchronisierung nach der Erfindung in einer weiteren Ausführung.

F i g. 4 einen vereinfachten Schnitt gemäß F i g. 2 nach Fig.3,

F i g. 5 einen axialen Schnitt durch eine Sperrsynchronisierung mit einem Druckstück,

Fig.6 eine schematische Darstellung eines Synchronisierringes mit der am Umfang verteilten Anordnung der SperrkörDer und Drtichstücke.

Fig.7 ein Synchronisierring im axialen Schnitt mit der Darstellung der Reibkupplungen.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht dip Sperrsynchronisierung aus einer Schiebemuffe 1 die mit einem Synchronkörper 2 über eine Verzahnung 11,12 dauernd drehfest verbunden ist Der Synchronkörper 2 ist weiter mit einer Welle — nicht gezeichnet — vorrangig der Abtriebswelle, dreh- und axialfest verbunden und trägt in Ausnehmungen die Sperrkörper

3. Mindestens ein Zahnrad 5 ist axialfest aber drehbar auf diesem Synchronkörper angeordnet Zwischen Zahnrad 5 und Sperrkörper 3 ist der Synchronring 4 in Aussparungen 22 des Synchronkörpers 2 so angeordnet, daß die Wirkflächen 42 der konischen Warzen 41 die an der Ringfläche 43 des Synchronringes 4 in Richtung auf den Sperrkörper 3 zu vorstehen, mit der Wirkfläche 32 am Kegelmantel 33 in Berührung kommen können. Der Sperrkörper 3 ist in radialer Richtung gefedert (37) und nach außer, zu dachförmig (38) gestaltet mit einem Dachwinkel δ und ragt in eine entsprechend gestaltete Einfräsung 12 an der Schiebemuffe 1 f .ein.

Die beiden, jedem Sperrkörper j lugeordneten Warzen 41 des Synchronringes 4 ermöglichen eine tangentiale Relativbewegung dieses Synchronringes, gegenüber dem Synchronkörper 2 und sind im Abstand so angeordnet, daß in den beiden Endstellungen die Schaltung gesperrt und in der Mittelstellung freigegeben ist.

F i g. 3 und 4 sind vereinfacht dargestellt und entsprechen im Prinzip den F i g. 1 u.id 2, mit dem Unterschied, daß die Wirkflächen 45 an den Warzen 41' des Synchronringes 4' und auch die den Warzen 41' zugekehrte Wirkfläche 35 (Mantelfläche 36) des Sperrkörpers 3' als ein einschaliges Hyperboloid

■>5 ausgebildet sind.

In Fig.5 ist ein axialer Schnitt — ähnlich Fig. 1 — durch eine Sperrsynchronisierung dargestellt, mit einem Druckstück 6 und einem in radialer Richtung breiteren Synchronring 4".

Aus F i g. 6 ist erkennbar, wie die Sperrkörper 3, 3' und die Druckstücke 6 am Umfang - z. B. je drei Stück

— de; Synchronisierung und auch die dem Sperrkörper 3,3' zugeordneten Warzen 41,41' am Synchronring 4,4' angeordnet sein können.

F i g. 7 ist ein axialer Schnitt durch einen Synchronring 4,4' mit einem Konus 46 als Synchronisierungsfläche und einem Konus 42 als Wirkfläche an der Warze 41

— obere Hälfte — und einer Lamellensynchronisierung

— Lamellenträger 47 — und einem einschaligen Hyperboloid 45 als Wirkfläche an der Warze 41' untere Hälfte —.

Wird die Schiebemuffe 1 z. B. in Richtung auf das Zahnrad 5 zu bewegt, w<rd der Sperrkörper 3, 3' in gleiche- Richtung ausgeschwenkt und synchronisiert an

" — Konus 46 am Synchronring 4 und Konus 51 am Zahnrad berühren :^ch leicht —. Der Weg bis zurr. Ansynchronisieren kann wesentlich verkürzt und die Zeit kann ebenfalls verkürzt werden, wenn das Ansynchronisierer über Druckstücke 6 (F i g. 5) erfolgt.

weil dann der Axia>tveg der Schiebemuffe infolge des geringen radialen und axialen Abstandes zum Synchronring 4" sich fast vollständig auf den Synchronring 4" überträgt

Bei einer unterschiedlichen Drehzahl zwischen Synchronkörper 2 — auch Schiebemuffe 1, Sperrkörper 3, Druckstück 6 und irn Prinzip auch Synchronring 4,4', 4" — und dem Zahnrad 5 führt der Synchronring sofort eine Relativbewegung in UmfanErsrichtnnp /nr I .at»p de«

Sperrkörpers 3, 3' aus und die Wirkflächen 32, 42 bzw. J5,45 kommen zur Anlage.

In dieser Stellung ist der Fortgang der Schaltung gesperrt. Über den weiteren Schaltdruck — Schaltkraft — an der Schiebemuffe 1 in axialer Richtung wird entsprechend dem Hebelverhältnis — Schiebemuffe/ Drehpunkt vom Sperrkörper und Drehpunkt vom Sperrkörper/Berührungspunkt — der Wirkflächen, z. B. 32,42, diese Schaltkraft zum Synchronisieren verstärkt. Dies ist dann von besonderem Vorteil, wenn die Synchronisierflächen durch Lamellen gebildet werden, wie es Fig. 7 zeigt. Sind Druckstücke 6 verwendet worden, können diese während dieses Vorganges und auch später — beim Fortgang der Schaltung — in radialer Richtung nach innen zu ausweichen. Wird durch diesen Vorgang Gleichlauf erreicht, überwiegt der Schaltdruck — die Schaltkraft — und der Sperrkörper 3, 3' wird radial nach innen gedrückt, wobei der Synchronring 4, 4' gleichzeitig über die Wirkflächen tangential verdreht wird, so daß die Sperrkörper 3, 3' etwa in die Mitte zwischen den Warzen 41,41' zu liegen kommen.

Nunmehr kann die Schiebemuffe 1 mit ihrer Verzahnung 11 die formschlüssige Verbindung zwischen den Kuppelverzahnungen 21 des Synchronkörpers 2 und der Kuppelverzahnung 53 des Zahnrades herstellen.

Wie leicht zu erkennen ist, wird diese Schaltkraft nicht nur zum Zweck der Synchronisierung, sondern auch noch für den Überschiebevorgang verstärkt.

Während durch den Dachwinkel am Sperrkörper 3,3' und durch die Berührungsgeometrie — Gestaltung der Wirkflächen am Sperrkörper und Synchronisierring — ein erheblicher Einfluß auf die Verstärkungs-, Sperr- und Überschiebewirkung ausgeübt werden kann, sind die Federn 37, 67 im Prinzip nur für die radiale Zurückführung vom Sperrkörper 3,3' und Druckstück 6 in der Neutrallage der Schiebemuffe I notwendig.

Mit Rücksicht auf die Bedingungen an den Wirkflächen kann deren Gestaltung auch so erfolgen, daß der Achsmittelpunkt der Warzen 41 nicht auf dem Sychronring 4 zu liegen kommt, oder auch der gesamte Gröötdurchmesserder Warzen wesentlich gröLSer ist als die Breite des Synchron ringes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Sperrsynchronisierung 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-Innenverzahnung der Schiebemuffe in je eine entsprechende Kupplungs- Außen verzahnung der beiden rotierenden Teile eingreift, mit zwischen Synchronkörper und Schiebemuffe gefedert gelagerten, radialen Sperrkörpern, welche im nicht gekuppelten Zustand in eine Ausnehmung an der Innenseite der Schiebemuffe eingreifen und axial bewegbare Druckflächen aufweisen, die mit Druckflächen an einem Synchronring in Wirkverbindung stehen, welcher axial zwischen dem Synchronkörper und dem Zahnrad angeordnet ist, wobei die in Umfangsrichtung wirkenden Anschläge am Sperrkörper die DrehmitnsHme des Synchronringes mit Umfangsspiel bewirken und zugleich als in Radialrichtung wirkende Blockierungsflächen ausgebildet sind, die bei Nichtsynchronismus die Bewegung der Schiebemuffe sperren und wobei die Sperrkörper mit ihrem radial inneren Ende spielfrei, jedoch in Axialrichtung der Kupplung schwenkbar gefuhrt sind und die auf den Synchronring einwirkenden Druckflächen im radial mittleren Bereich des axial ausschwenkenden Teiles des Sperrkörpers angeordnet sind, wobei μ Teile des Zahnrades mit Teilen des Synchronringes gemeinsam eine kraftschlüssige Kupplung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung der in ax'aler R· htung wirkenden und verstärkten Andrüekkra't zur Erzielung des Gleichlaufs und der in Umfangsrichtii g sowie radial und axial wirkenden Sperrkraft bei Nichtsynchronismus jeder Drehrichtung des Synchronringes zugeordnet, sowohl am Sperrkörper (3) wie am Synchronring (4) nur je eine gekrümmte Wirkfläche (32, 42; 35, 45) angeordnet ist.

2. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflächen (42, 45} am Synchronring (4, 4) an Warzen (41, 4V). die an der zum Sperrkörper (3) zu liegenden Ringfläche (43) vorstehen, angeordnet sind, wobei je zwei Warzen (41, 4V) einem Sperrkörper (3) zugeordnet sind, und die Wirkflächen (32,35) am Sperrkörper (3) in der Richtung auf die Warzen des Synchronringes zu liegen.

3. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Wirkflächen (32, 42) Rotationsflächen sind und die Form eines Kegels bzw. Kegelstumpfes (41, 31) haben.

4. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 3. da 5> durch gekenn/eichnel. daß die gekrümmten Wirkflächen Rotationsflächen sind und die Form eines einschaligen Hyperboloides (45,36) haben.

5. Sperrsynchronisierung nach einem der vorgc nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem im Synchronkorper (2) angeordneten und auf den Umfang verteilten Sperrkörpern (3) auch noch Druckstücke (6) vorhanden und so gelagert sind, daß der Abstand zu dem Synchronring

(4) sehr klein und die Wirkverbindung mit diesem 6> Synchronisierring in radialer Richtung sehr nahe an der Schiebemuffe (1) erfolgt.

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierung, wie sie schon im grundsätzlichen Aufbau in der P 29 15 965.7-12 ausreichend erläutert wurde.

In der genannten Schrift sind in Umfangsrichtung am Synchronring nach außen und am Sperrkörper nach innen weisende und zusamme;.wirkende Schrägflächen angeordnet, die bei unterschiedlicher Drehzahl zwischen dem Synchronkörper und dem zu kuppelnden Zahnrad das Einkuppein der Schiebemuffe in das Zahnrad sperren und bei Drehzahlangleich beigeben. Weiter sind an den gleichen Teilen — Sperrkörper und Synchronring — jeweils eine weitere Kontaktstelle angeordnet, die zusammenwirken und über weiche die von der Schaltmuffe auf den Sperrkörper geleitete Kraft zum Synchrontieren verstärkt und auf den Synchronring übertragen wird.

Obwohl durch diese Anordnung eine sehr gute Verstärkungwirkung für die Synchronisierung erreicht und auch eine sichere Sperrwirkung bei unterschiedlichen Drehzahlen vom Zahnrad und Synchronkörper erzielt wird, sind die Reibverluste bei einer Schaltung zwar günstiger wie beim vorher bekannten Stand der Technik, aber dennoch relativ hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Sperrsynchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 so weiter zu entwickeln, daß die Überschiebekraft nach der Erreichung des Gleichlaufes, ohne daß sich der Bauraum für die Sperrsynchronisierung vergrößert, verbessert wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen vom Anspruch 1 erfüllt.

Infolge der Reduzierung auf nur eine Kontaktstelle zwischen Sperrkörper und Synchronring, über die sowohl die axial wirkende And rück kraft wie auch die radial-tangential wirkende Sperrkraft übertragen wird, ist es möglich, die Reibung besonders bei der Entsperrung und beim Überschieben zu reduzieren. Da bei der Zusammenlegung auf nur eine Kontaktstelle die Normalkraft windschief zur Achsrichtung im Raum verläuft, ergibt sich weiterhin ein»· Reduzierung der Reibung, so daß eine geringere Scfcaltkraft benötigt wird und damit die Schaltung leichter und gleichmäßiger bei voller Funktionssicherheit während des Sperrvorganges möglich is·.

Durch entsprechende Auslegung der Berührungsgeometrie und des Dachwinkels am Sperrkörper, evtl. auch am Druckstück, können Verstärkungswirkung, Sperrwirkung und Überschiebewirkung der Synchronisierung unabhängig voneinander optimiert werden.

Dies ist bei Lamcllensynchronisierungen von besonders großer Bedeutung, weil für deren Unterbringung relativ wenig Platz zur Verfügung steht und immerhin etwa 9 Reibpaarungen nötig sind, um die Reibwirkung einer etwa gleich großen Konussynchronisierung zu erzielen.

Eine weitere Verringerung der Reibung wird erzielt, weil die Wirkflächen am Sperrkörper und am Synchronring gekrümmt sind und dadurch der Enisperr Vorgang erleichtert wird.

Werden die Wirkflächen am Synchronring als Warzen, die an der dem Sperrkörper zuliegenden Ringfläche vorstehend angeordnet sind, und die Wirkflächen am Sperrkörper in Richtung auf die Warzen zu liegend angeordnet, ergibt sich in bezug auf den Raumbedarf in der axialen Erstreckung eine besonders günstige Lösung.

Erfolgt eine Ausbildung der Wirkflächen in Form von Rotationsflächen, ist darüber hinaus noch eine günstige