DE3125424C2 - Sperr-Synchronisierung für Schaltgetriebe - Google Patents
Sperr-Synchronisierung für SchaltgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierung für
cii'i Schäligctricuc PiuCii uciil vyberbegi'iff von Anspruch
1.
Sperrsynchronisierungen werden fast ausschließlich in Schaltgetrieben für Landfahrzeuge verwendet, wo
Drehzahl und Drehmoment der Antriebsmaschine sehr häufig den unterschiedlichen Lastbedingungen angepaßt
werden müssen.
Es gibt davon mehrere praktisch bewährte Ausführungen,
die jedoch alle nach dem gleichen Prinzip funktionieren: Beim Wechsel der Getriebeübersetzung werden
zwei mit unterschiedlicher Drehzahl rotierende Getriebeteile — meistens Welle und ein Zahnrad — zunächst
mittels einer Reibkupplung auf gleiche Drehzahl gebracht (= synchronisiert) und dann erst formschlüssig
zusammengekuppelt. Das axial bewegliche Teil der Reibkupplung wirkt während des Synchronisicrungsvorganges
mit dem Reibungsmoment unmittelbar als Stellmotor einer Sperr-Einrichtung, welche eine Formschluß-Verbindung
verhindert, solange Dreh/.ahl-Unterschied besteht.
Die physikalischen und mathematischen Zusammenhänge gehören bereits zum allgemeinen fachlichen
Kenntnissland und werden hier nich: mehr erläutert.
Faßt man die Konstruktions- und Werkstoffwerte der Synchronisierungskupplung als gegeben im Faktor k
zusammen, dann gilt für die während der Synchronisierung erforderliche axiale Kupplungs-Anpreßkraft
(= Schaltkraft) folgender vereinfachter Zusammenhang:
F0=
/X
Δω
X
k
/[kgm2] Massen'rägheitsmoment der rotierenden
Teile, deren Drehzahl geändert wird,
Δ &>[sec-'] Differenz der Winkelgeschwindigkeit,
/[nee] Zeit bis zum Erreichen des Gleichlaufes.
Δ &>[sec-'] Differenz der Winkelgeschwindigkeit,
/[nee] Zeit bis zum Erreichen des Gleichlaufes.
Bezeichnet man das Produkt F., ■ t (Schaltkraft ■ Schaltzcit) als Schaltimpuls, dann kann man sagen,
der Schaltimpuls wächst proportional mil der rotierenden Masse und mit der Größe des Gangsprunges.
Durchschnittlich ergibt sich mil steigender Antriebsleistung und steigendem Antriebsmoment eine Vergrößerung
des Schaltimpulse:,. Für die Nuizgeiriebe (PKW,
LKW, Traktoren), welche nach gegenwärtigem Siand überwiegend manuell geschaltet werden, wird aber mit
Rücksicht auf leichte und sichere Bcdicnbarkcit geforden,
daß der Gangwechsel möglichst schnell mit minimalem Kraftaufwand erfolgen kann, d. h„ es is; ein möglichst
kieinerWert für den Schaltimpuls anzustreben. Bei den zur Zeit serienmäßig eingeführten Schaltge-
-j trieben wirkt die an der Schaltmuffe über die Schaltgabei
eingeleitete manuelle Schaltkraft beim Synchronisierungsvorgang direkt als axiale Anpreßkraft auf die
Synchronisierungskupplung.
Dagegen wird in der DE-OS 29 15 965 vorgeschlagen,
ίο zwischen Schaltmuffe und Synchronisierungskupplung
radiale Druckslücke anzuordnen, welche die Wirkung eines Übersei/.ungshebels und gleichzeitig die Funktion
der Schaltwegsperrung haben. Damit kann — bei entsprechender Auslegung — eine auf den Synchronring
wirkende axiale Anpreßkraft erzeugt werden, welche größer ist als die von außen auf die Schaltmuffe eingeleitete
Schallkraft. Der Effekt ist gewissermaßen eine »innere Schaltkraft-Übersetzung«, weiche aber nur
während des Synchronisierungsvorganges wirksam ist, womit eine erwünschte Reduzierung des f-';ha!timpu!ses
erreicht werden kann.
Die in der DE-OS 29 15 965 vorgeschlagene Konstruktion weist aber folgende Nachteile auf:
a) Der Kraftfluß von der Schaltmuffe zum Synchronring geh am Druckstück über viele Kontaktflächen
und erzeugt zusätzlich innere Kraftkomponenten (durch mehrere Schrägflächen). Zur Überwindung
der Sperrwirkung muß das Druckstück radial nach innen geschoben werden. An allen Kontaktstellen
jo ergibt sich eine lineare Gleitbewegung mit Reibungswiderstand.
Dieser Reibungswiderstand wächst mit zunehmendem Hebel-Übersetzungsverhältnis des Druckstückes und erzeugt schon bei
kleinen Übersetzungswerten einen Selbsthemmungseffckt.
Zur Einleitung des Synchronisierungsvorganges muß am Synchronring zuerst eine Anpreß-Vorlast aufgebracht werden, welche durch
die radiale Federvorspannung der Druckstärke τ-zeugt
wird. Diese Vorlast muß beim Überschalten (= Herstellung der Formschlußverbindung) überwunden
werden. Der radialen Federkraft überlagert sich zusätzlich die vom Druckstück erzeugte
Fliehkraft. Durch die oben beschriebene Reibungskraft-Vervielfältigung kann die Überschaltkraft ei-
4r> nen höheren Wert erreichen, als für den eigentlichen
Synchronisicrungsvorgang erforderlich ist. Die angestrebte Wirkung der Schaltkraft-Reduzierung
wird dadurch aufgehoben, zumindest aber ist damit eine optimale Kraftübersetzung nicht er-
-,0 reich bar.
b) Als Synchronisierungskupplung werden in der Regel Kegelkupplungen -verwendet. Für deren einv'anJir«;ie
Funktion ist es notwendig, daß beide Kegelflächen konzentrisch zueinander laufen. Durch
Ά die radiale Abstützung der Sperrwirkung vc:n Synchronring
über die schrägen Sperrflächen des Druckstückes ist der Synchronring aber an der
Zentrierung gegenüber dem Kupplungskegel behindert, was zu einer Funktionsstörung führen
W) kann.
Es ist auch eine andere Ausführung einer Sperrsynchronisierung
bekannt, bei welcher ebenfalls radial gerichtete Drucksiücke \ irwendel werden (Fa. Stcyr).
Diese haben hier aber nur die Funktion, die Vorsperrkraft auf den Synchronring zu übertragen, die Hauptschaltkrufi
und vor allem der .Sperreffekt wird aber durch zusätzliche, allgemein bekannte Einrichtungen
Jl 25 4^4
am Synchronring aufgebracht. Unabhängig von der abweichenden
Funktion sind die Druckstücke auch hier mit dem Nachteil behaftet, daß sie beim Übcrschalten
eine radiale, lineare Gleitbewegung ausführen, wodurch eine Reibkraft-Vervielfältigung (Selbstheminungs-F.ffekt!)
verursacht wird.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Spcrrsynchronisierung
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 leichtgängiger zu gestalten und insbesondere die innere
Reibung während des Synchronisier- und Lntsperrvorganges zu verringern.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.
Im Vergleich zu den bekannten Spcrr-Synchronisicrungen
mit Druckelement-Übersetzung (insbesondere DE-OS 29 15 965) wird mit der Erfindung ein maßgebender
Fortschritt dadurch erreicht, daß anstelle der linearen Gleitbewegung des Druckstückes an den Kontaktsteiien
mit der höchsten Druckbciasmng eine Gelenk-Drehbewegung
tritt mit wesentlich vermindertem Reibungswiderstand.
Bei den bekannten Druckelemeni-Ausführungcn hat der Reibungswiderstand bezüglich Hebelvcrhältnis eine
progressive Charakteristik und erreicht einen Grenzwert (Selbsthemmung). Dagegen hat das Schaltelement
gemäß der Erfindung eine bezüglich Hebelverhältnis degressive Charakteristik des Reibungswiderstandes.
Diese Verbesserung bildet die Voraussetzung dafür,
daß die Druckhebel-Übersetzung beliebig groß ausgeführt werden kann, was bei den bekannten Konstruktionen
physikalisch bedingt nicht möglich ist.
Mit der Anwendung eines Druckkäfigs an der Stelle der höchsten Druckbelastung werden optimale Kontaktflächen
sowohl für Druckhebel als auch für Synchronring geschaffen. Dies erlaubt eine freizügige
Werkstoff-Auswahl für den Synchronring.
Von der Scha'irnü'fc wird keine radiale Kraitwirkurig
auf den Synchronring ausgeübt. Dieser ist elastisch über die Druckkäfigfedern auf dem Synchronkörper radial
geführt und kann sich deshalb ungehindert am Kupplungskegel zentrieren. Andererseits ist der Synchronring
auch im nicht geschalteten Zustand durch die radiale Federvorspannung nach allen Richtungen geführt
und kann nicht frei schwingen oder flattern (kein Ringklappern!).
Mit der wesentlich verbesserten inneren Kraftübersetzung
kann man den gegenwärtig gebräuchlichen Kcgelwinkel (6—7°) der Synchronkupplung um einige
Grad vergrößern. Mit dieser Maßnahme wird das selbsttätige Lösen der Kupplungsteile begünstigt und
die Schaitcharakieristik zusätzlich verbessert.
Die Ausführung mit Außenkegel-Synchronring ermöglicht
bei gegebenem Einbauraum eine optimale Größe der Kupplungs-Reibfläche. Nutzt man zusätzlich
die Wirkung einer großen Hebelübersetzung des Druckhebels (i
> 5), dann kann man damit die Arbeitsund Drehmomentbelastung von Sperr-Synchronisierungen
um ein Vielfaches steigern, woraus sich auch neue Anwendungsmöglichkeiten ergeben.
Diese Belastungssteigerung (bei gleichem Einbauraum!) bietet vor allem für Schaltgetriebe mit Vor- bzw.
Nachschalt-GetriebegTuppen (LKW, Traktoren) eine erhebliche Verbesserung bezüglich der Schaltbarkcit.
Eine Verwendung dieser neuen Sperr-Synchronisierung für »Lasischaitbare« Getriebestufen (/_ B. Vorschaltgetriebe)
wäre möglich.
Bedingt durch die »innere Kraftübersetzung« werden die äußeren Schaltungsteile (Gelenke, Schaltstangen,
Schaligabcln) entlastet, was einen verminderten Verschleiß
an diesen Teilen und zusätzlich eine Verbesserung des äußeren Sehalt-Wirkungsgrades zur Folge hat.
Der Druckhcbcl 7 ist nicht radial verschiebbar, und
■; auf den Druckkafig 8 wirken keine radial gerichteten Reaktionskriific.
Bei stationärem Synchronisierungsvorgang bleibt
auch an den Druckflächen 11 und 12 des Druckkäfigs 8 das Kräfteverhältnis FJF., konstant. Man kann deshalb
ίο anstelle der rechtwinkligen Anordnung von zwei
Druckflächen cine schrage Druckfläche vorsehen, welche
etwa rechtwinklig zur resultierenden Kraftrichtung liegt.
Aus der DI-I-PS Ib 50 814 ist zwar ein schwenkbares
ti Riegclglicd bekannt. Die .Schwenkbarkeit erfolgt jedoch
nur in einer F.bcnc. und über dieses Ricgclglied wird in Verbindung mit Nasen eine Spreizkraft an dem Ringende
erzieh, so daß diese in radialer Richtung erfolgte Spreiziing /ur Erhöhung der Reibung iüiiri und üäiViii
der Gleichlauf schneller erzielt wird.
Aus der DFi-OS 27 14 035 ist bekannt, die Synchronisiermomente
durch eine weitere Rcibkegelvorrichtung, die in einfacher Weise in Form einer Anlauffläche auf
der anderen Seite des zu kuppelnden Gctriebeteiles an-
« geordnet ist. zu steigern. Diese Synchronisiereinrichtung
hat auch in radialer Richtung angeordnete Druckstiicke. Diese dienen aber nur zum Ansynchronisieren
und schwenken mit der Verschiebung der Schiebemuffe nur in dieser Richtung. Die Sperrwirkung bei Nichtsyn-
jo chronismus wird in bekannter Weise über Sperrzähne
am Synchronring bewirkt, und bei Gleichlauf, wenn die Schiebemuffe von den Sperrzähnen zum Überschieber
freigegeben wird, werden die Druckstücke noch geger den Druck einer nicht dargestellten Feder radial nach
innen gedrückt.
Im folgenden wird die Erfindung in verschiedener
rAiitf|iU[.yniitkoicr\i«lnn dür"CSi£Üt Ii T\0 2ΠΓί3Γί£Ϊ VOT
Zeichnungen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 Querschnitt (in Rotationsebene) eines Schalt
elements für Innenkcgel-Synchronring.
F i g. 2 Längsschnitt zu Fig. 1.
Fig. 3 Ansicht der Sperrkulisse (15) von der Schalt muffcn-lnncnseite aus,
F i g. 4 Tangentialschnitt durch den Synchronkörpei
mit Ansicht des Druckkäfigs (8) radial von außen.
F i g. 5 Querschnitt (in Rotationsebene) eines Schalt elements.
F i g. b Längsschnitt zu F ί g. 5.
F i g. 7 Ansicht der Sperrkulisse zu F i g. 5,
F i g. 8 Tangentialschnitt durch das Schaltelement zi Fig. 5.
F i g. 8 Tangentialschnitt durch das Schaltelement zi Fig. 5.
Nach den F i g. 1 —4 ist der Synchronkörper 1 mit de
Getriebewelle formschlüssig verbunden, Schaltmuffe '.
mit Kupplungs-Innenverzahnung 4, die mit dem Zahn rad ZX, ΖΊ formschlüssig verbundenen Synchron
Kupplungs-Innenkegel 5 und Kupplungs-Außenverzah
nung 6 sind allgemein für eine Synchronisierung be kannte Bauteile. Bei einer Inncnkegel-Synchronisierunj
ist der Synchronring 2 mit Reibfläche — in der Rege
bO eine Kegelkupplung — innerhalb der Kupplungsver
zahnung angeordnet.
Das Synchron-Schaitclcmcnt, bestehend aus Druck hebel 7. Druckkafig 8, Sperrkulisse 15 und Vorsperrku
gel 10, hat die Aufgabe, die von außen nur in axiale n->
Richtung auf die .Schaitrr.uffc 3 eingeleitete Schaltkra!
in verstärkter Form auf den Synchronring 2 zu übertra gen. Gleichzeitig muß das am Kupplungskegel erzeugt
und auf den Synchronring wirkende Reibmoment i
Umfangsrichtung in einer solchen Weise abgestützt
werden, daß daraus eine Rückkopplungswirkung auf die Schaltmuffe entsteht, wodurch deren axialer Verschicbeweg
gesperrt Wird, solange ein Reibmoment wirkt.
Das Verhältnis »Rückkopplungswirkung/axiale Schaltkraft« muß während des ganzen Synchroiiisicrungsvorganges
stabil bleiben. Das Synchron-Schaltelcment kann fvvissermaßen als »Servo-Kraftschalter« aufgefaßt
weraen.
Um einen ständigen Gleichgewichtszustand aller Kraftwirkungen zu erhalten, sind für eine Synehronisicrungseinheil
in der Rotationsebene mindestens zwei Synchron-Schaltelemente in gleichem Winkelabsland
angeordnet. Für jedes Synchron-Schaltelcment ist eine rechteckige Aussparung im Synchronkörper 1 vorgesehen.
Druckhebel 7 ist zylindrisch ausgebildet; er hat einen verjüngten Druckhebelfuß mit Kugelzapfen, mit weise
15 eingerastet. Beide Synchronringe 2 haben axialen Spielraum zum Kupplungs-Innenkegel 5 und drehen
synchron mit dem Synchronkörper 1.
Wird nun die Schaltmuffe 3 (gemäß Ansicht F i g. 2)
') /.. B. nach links verschoben, wird Synchronring 2 über
Druckhcbel 7 und Druckkäfig 8 gegen seinen Kupplungs-lnnenkegcl
gedrückt. Da in der Regel alle Teile in öl laufen, befindet sich zunächst zwischen beiden Kupplungsteilcn
ein Ölfilm, der erst herausgequetscht werden
lu muß, denn ohne Festkörper-Kontakt wäre der Reibungs-Koeffizient
so klein, daß kein nutzbares Kupplungs-Reibmomcnt entstehen könnte. Infolge der definierten
Federkraft an der Vorsperrkugel 10 kann, durch Hcbclwirkung des Druckhebels 7 verstärkt, eine so großc
Axialkraft am Synchronring aufgebracht werden, daß innerhalb sehr kurzer Zeit (ca. 0.01 s) ein Festkörper-Kontakt
eintritt.
Sobald sich ein Reibmoment aufbaut, wird der Syn-
Sobald sich ein Reibmoment aufbaut, wird der Syn-
schwenkbar gelagert ist. Der Schwenkwinkel ist jedoch begrenzt. Am äußeren Ende des Druckhebels (Druckhcbelkopf)
und im Schaftbereich ist je ein Bund mit kugelförmiger Bundfläche ausgebildet. In einer koaxialen, offenen
Bohrung ist am Druckhebelkopf die Vorschaltkugcl 10 untergebracht, welches mittels einer Feder nach
außen gedrückt wird.
Der Druckhebel 7 hat die Aufgabe, bis zum Synchronring
2 eine Kraftüberselzung zu bewirken. Dementsprechend treten bei der Kraftabstützung zum Synchronring
hohe Kontaktbeanspruchungen auf. Um diese in zulässigen Grenzen zu halten, ist zwischen Druckhcbel 7 und
Synchronring 2 ein Druckkäfig 8 vorgesehen. Dieser ist auf dem Schaftbund des Druckhebels 7 gelagert und ist
mit begrenzter Winkelbeweglichkeit in radialer Richtung verschiebbar. Der Druckkäfig hat gegen den Synchronring
eine Druckfläche 11 in axialer Richtung und ία pinp Driirlcflärhp |2 nach beiden
über symmetrisch angeordnete Flansche 13 wird der Druckkäfig radial gegen die Innenseite des Synchronringes
2 abgestützt. Die Flanschflächen 13 haben die gleiche Krümmung wie die Ring-Innenseite. Der Druckkäfig
wird mittels Federelement 14 radial gegen den Synchronring gedruckt. Da wenigstens zwei Druckkräfte
im gleichmäßigen Winkelabstand vorhanden sind, erhält damit der Synchronring eine elastische Radialfixicrung.
Der Druckhebelkopf ist an der Schaltmuffe 3 in einer Sperrkulisse 15 geführt. Diese enthält eine axial gerichtete
Schaltnut 16, in mittiger, symmetrischer Anordnung dazu zwei Sperrlücken 170 in Umfangsrichtung. Die
Grundfläche von Schaltnut 16 und Sperrlücken 170 ist zylindrisch gewölbt um eine Achse, welche parallel zur
Getriebeachse liegt und durch den Gclenkpunkt des Dnickhebels 7 geht In dieser Grundfläche vertieft ist
die Vorsperrnut 18 quer zur Schaltnut 16 aber innerhalb der Sperriücken 170 angeordnet. Die Flanken (Sperrflächen
17) der Sperrlücken 170 liegen unter einem berechenbaren Winkel φ gegen die Umfangsrichtung. Die
Sperrkulisse 15 kann unmittelbar in die Schaltmuffe 3 eingearbeitet sein, durch Fräsen oder durch elektrochemische
Bearbeitung. Als getrenntes Teil muß sie in axialer Richtung formschlüssig mit der Schaltmuffe 3 verbunden
sein und muß gegen tangentiale Verschiebung entweder an der Schaltmuffe oder am Synchronkörper
ί (wie in F i g.! dargestellt} abgestützt sein.
Wirkungsweise: Wenn die Schaltmuffe 3 in Mittelstellung steht (Stellung Fig.2), ist die Vorsperrkugel 10
durch Federkraft in der Vorsperrnut 18 der Schahkulisüber die Druckflache 12 des Druckkäfigs 8 in Umfangsrichtung
auf dem Druckhebel 7 ab und schwenkt diesen in die Sperrlückc 170 der Sperrkulisse 15. Die jeweilige
Schaltrichiiing ergibt sich aus der Richtung der Drehzahldiffercnz
beider Kupplungsteile. Der Schaltweg für Schaltmuffe 3 ist damit gesperrt (Fig.3). Die auf die
Schaltmuffe ausgeübte Axialkraft wirkt nun über die Flanke der Sperrlücke 170 auf den Druckhebel 7. Für
den stationären Synchronisierungsvorgang mit stabilem Reibungs-Koeffizienten muß an der Sperrlücke 170
jo Kräfte-Gleichgewicht bestehen. Hier wirkt dann die
axiale Schaltkraft F* und eine vom Synchronring erzeugte
Umfangskraft F1, reduziert mit dem Übersetzungsverhältnis
des Druckhebels 7. Die Flanken der Sperrlücken 170 müssen rechtwinklig zur resultieren-
J5 den Kraftrichtung F, ausgerichtet sein. Die Proportionalität
FJFj bleibt erhalten, bis an der Synchronkupplung
Gleichlauf erreicht ist. Dann wird Fx kleiner, während
zunächst F., weiterwirkt. Dadurch entsteht an der schrägen Sperrlückenflanke eine freie Kraftkomponente in
Umfangsrichtung, wodurch der Druckhebel 7 in die Mitte der Schaltnut 16 zurückgeschoben und der Synchronring
um einen kleinen Winkel zurückgedreht wird. Die Sperrwirkung ist damit aufgehoben, und die Schaltmuffe
3 kann axial weiterbewegt und in die Gegen-Kupplungsvcrzahnung eingerastet werden.
Bei den Ausführungen nach den Fig.5—8 liegt die
Kupplungsreibfläche außerhalb der Kupplungsverzahnung, der Durchmesser der Reibkupplung kann gleich
oder größer sein als derjenige der Schaltmuffe.
5« Wegen der innen angeordneten Kupplungsveraahnung ist die radiale Höhe der Schaltmuffe 3 größer als
bei Ausführung nach Fig. 1—4. Für jedes Schaltelement ist hier eine kreisförmige, nach innen offene Aussparung
in der Schaltmuffe 3 vorgesehen, und der Synchronkörper 1 weist nur eine niedrige Anflachung auf.
Die Sperrkulisse 15 ist in der Außenform der Aussparung in der Schaltmuffe angepaßt; die axiale Fixierung
an der Schaltmuffe erfolgt mittels nach außen vorstehender Anschlagstege 15a. Für die tangentiale Fixierung
sind auf beiden Planseiten der Schaltmuffe 3 Ringsegmentc 21 vorgesehen. Die Sperrkulisse 15 muß in
axialer Richtung so lang sein, daß bei Ausnutzung des maximalen Schaltweges die Vorsperrkugel 10 radial
noch gehalten wird.
ö5 Die Wirkungsweise des Schalielerncntes ist die gleiche
wie bereits beschrieben.
Wegen des großen Durchmessers des Synchronringes hat dieser gegen den Druckkäfig 8 schräg nach innen
Zb
vorstehende Mitnehmer 22. mit den Druckflächen 23/24
zur Übertragung der axialen und tangcntiulcn Kriiftc.
Als weitere Verbesserung der Funktion kann eine Mittenzentrierung der .Schaltmuffe in das Schaltelement
eingebaut werden. Zu diesem Zweck wird die Druckkii- -,
fig-Fcder 14 als symmetrische Schenkcl-Iilattfcder
(Doppel-U-Blattfeder) ausgebildet. Der untere Fcdcrschenkel
lieg" auf dem Synchronkörpcr 1 auf und ist mittels Zentrierloch 14a am Gelenk/.apfcn des Druckhebels
7 zentriert. Der obere Fedcrschcnkel hat gegen den m
Druckkäfig 8 in axialer Richtung schräge /cniricrflächen 146.
Mit der Ausführung einer Sperrsynchronisieiung nach F i g. 5 —8 ist auch eine Voraussetzung dafür gegeben,
anstelle der Kegelkupplungen Lamcllcnktipplun- i>
gen zu verwenden.
Als Folge des Verschleißes an den Reibflächen der Synchronkupplung ergibt sich eine Vergrößerung des
axialen Schaltweges, was sich an der Schaltmuffe umso mehr bemerkbar macht, je größer die Druckhcbelübcr- :υ
sctzung ist. Um diese Auswirkung auszugleichen, kann das Schaltelement mit einer selbsttätigen axialen Synchronring-Nachstellung
ausgerüstet werden: F i g. 9 (Längsschnitt):
An der zylindrischen Innenfläche des Synchronringes 2"> 2, an welcher der Druckkäfigflansch 13 anliegt, sind Umfangsrillen
25 vorgesehen. Diese Rillen haben Sägezahnprofil mit der steilen Flanke gegen den Druckkäfig
8 und haben eine sehr feine Teilung (ca. 0,1 —0,2 mm), jedoch kein Gewinde. Der Druckkäfigflansch. der die jo
gleiche Umfangskrümmung hat wie die Synchronring-Innenseite, weist mindestens eine in Umfangsrichtung
verlaufende Profilkante 26 auf, welche in das Rillenpiofil
25 des Synchronringes einrastet. Ein U-förmigcr Ringhalter 27, dessen radial gestellte Schenkel der innc- π
ren Ringform angepaßt sind und ebenfalls eine Profilkante aufweisen, wird mittels eines Federelements 28.
beispielsweise einer Blattfeder, radial gegen beide Synchronringe gedrückt. Federelement 28 ist dabei unabhängig
von der Druckkäfigfeder 14. Ringhalter 27 ist w
mittels Zentrierlochs am Kugelzupfcn des Druckhebels zentriert, jedoch mit einem bestimmten axialen Spiel s 2.
welches größer sein muß als die Rillcntcilung. Zwischen Ringhalter 27 und Druckkäfig 8 muß nach beiden axialen
Richtungen ein Spielraum von mehr als einer Rillen- 4>
teilung sein.
Um den Ringhalter 27 und die Druckkäfigfeder 14 besser zentrieren zu können, wird zur Lagerung des
Druckhebels 7 im Synchronkörpcr I eine Büchse 29 mit zylindrischem Außenbord vorgesehen. ".o
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
55
Claims (8)
1. Sperrsynchronisierung für Schaltgetriebe, womit
zwei mit unterschiedlicher Drehzahl rotierende, konzentrisch angeordnete Teile, z. B. Gelriebewelle
und Zahnrad, zuerst mittels einer Reibkupplung auf Gleichlauf gebracht und dann in Drehrichtung formschlüssig
verbunden werden, bestehend aus
— einem Synchronkörper, welcher fest mit der
Welle verbunden ist und am äußeren Umfang eine Kupplungs-Außenverzahnung aufweist.
— einer darauf axial verschiebbaren ringförmigen Schaltmuffe mit einer Kupplungs-Innenverzahnung
und einer konzentrisch hierzu angeordneten Kupplungs-Außen verzahnung am Zahnrad.
— mindestens einem Synchronring, der in axialer
Richtung zwischen Zahnrad und Synchronkörper ungeordnet ist, eine formschlüssige Drehnriiitiäfriiic
zürn Synchronkörper und eine Reibfläche
hat. die mit der Reibfläche am Zahnrad zusammenwirkt.
— als zylindrische Sperr- und Druckhebel ausgebildeten
Schaltelementen, die zwischen Synchronkörper und Schaltrauffe angeordnet sind,
die axial gerichtete Schaltkraft von der Schaltmuffe auf den Synchronring übertragen und
gleichzeitig den Schaltweg der Schaltmuffc so lange sperren, bis Gleichlauf /wischen Synchronl.
'-rper und Zahnrad hergestellt ist.
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente
(7) im Synchronkörp^r (1) kardanisch und
radial unverschiebbar gelagert sind und daß die Sperrflächen (17) die mit den Sehaltclcmcnicn zusammenwirken,
in der Schaltmuffc (.3) angeordnet sind (F ig. 1 bis 4).
2. Sperrsynchronisicrung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß
— die zylindrischen Sperr- und Druckhebcl (7) eine
Vorsperrkugel (10) haben und mit einem Druckkäfig (8) und einer Spcrrkulissc (15), die in
der Schaltmuffc angeordnet ist. zusammenwirkt.
— die Sperrkulisse (15) in der Schaltmuffc in axialer
Richtung fixiert und in tangentialer Richtung entweder an der Schaltmuffc oder am Synchronkörper
abgestützt ist. in axialer Richtung eine Schaltnut (16) aufweist, in welcher der
Kopf des Sperr- und Druckhebcls (7) durchglciten kann, in mittiger, symetrischer Anordnung
Sperrlücken (170) vorgesehen sind, in welche der Kopf des Sperr- und Druckhebcls in Umfangsrichtung
einrasten kann, wobei die Flanken dieser Sperrlücken unter einem bestimmten Winkel φ (Spcrrwinkel) zur Umfang.srichtung
angestellt sind, und im Zentrum der Sperrkulisse (15) eine Yorsperrnul (18) mit zur Radialcbcne
geneigten Flanken vorgesehen ist, in welche die Vorsperrkugel (10) einrastet.
— der Druckkäfig (8) eine zentrale zylindrische
Bohrung aufweist, in welcher er auf dem Spcrr- und Druckhebcl (7) koaxial /u diesem verschiebbar
und mit begrenzter Winkelbewoglichkcit gelagert ist. am Druckkiifig in axialer
Richtung in bezug auf die Getricbcwellc eine
Druckfläche (i 1) und in jeder Umfangsrichtung je eine Druckfläche (12) und Flanschfläche (13)
vorgesehen sind, wobei die Flanschflächen in radialer Richtung angeordnet sind und mit am
Synchronring angeordneten Gegenflächen zusammenwirken (F i g. 1 —4).
3. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Synchronkörper
(1) und Druckkäfig (8) radialwirkende Federelemente (14) vorgesehen sind (F i g. 1).
4. Sperrsynchronisierung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale
Druckfläche (11) und jeweils eine Umfangsdruckfläche
(12) am Druckkäfig (8) durch eine schräge Druckfläche ersetzt sind, deren Flankenrichtung
rechtwinklig zur resultierenden Kraftrichtung liegt, welche sich aus axialer Schaitkraft und Keibungs-Umfangskraft
am Synchronring ergibt (Fig. 8).
5. Sperrsynchronisierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkulisse
(15) einstückig mit der Schaltmuffe (3) ist.
6. Sperrsynchronisierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Ausbildung der Synchronringe
derart, daß die kegeligen Kupplungs-Reibflächen auf der Ring-Außenseite liegen, gekennzeichnet
durch die Merkmale:
— die Synehronringe haben radial nach innen und gegen dec Druckkäfig (8) des Schaltelementes
vorstehende Mitnehmer (22) mit den funktionsbedingtcn Druckflächen (23/24) zum Druckxäfig.
— in der Schaltmuffc (3) ist für jedes Schaltelement eine kreisförmige, nach innen offene Aussparung
vorgesehen,
— die Sperrkulisse (15) hat eine äußere Krümmung
gleich der Aussparung in der Schaltmuffe und weist in Umfangsrichu.jg zur axialen Abstüt/ung
gegen die Schaltmuffe Anschlagstege (15.·^ auf. und zur Abstützung in Umfangsrichtung
sind auf beiden Planseilen der Schaltmuffc in Ringnuten geführte Ringsegmente (21)
(Fig. 5-8).
7. Sperrsynchronisierung nach einem der Ansprüche I bis b. dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement
(14). welches den Druckkäfig (8) nach außen gegen den Synchronring spannt, als U-förmig gebogene
Blattfeder ausgcbikle: ,st und daß zum Zweck
einer Miticnzentrierting des Schaltelementes diese
Blattfeder um Druckhebelfuß zentriert ist und gegen den Druckkäfig in axialer Richtung schräge Flächen
aufweist (F i g. 5 — 6).
8. .Sperrsynchronisierung nach einem der Ansprüche I bis 7. mit einer selbsttätigen Nachstelleinrichtung
für die .Synchronringe gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
— die zylindrisch gekrümmte Innenseite des Synchronringes,
an welcher der Druckkäfig (8) des Schallclcmcntcs anliegt, hat Rillen (25) in Umfangsrichiung
mit sehr feiner Teilung und mit Säge/ahnprofil. wobei die steile Flanke der Rillen
gegen den Druckkiifig (8) ausgerichtet ist.
— die Flanschfliiche (13) des Druckkäfigs (8) hat
für jeden Synchronring wenigstens eine vorstehende Profilkelle (26) entsprechend dem RiI-
Ienprofil am Synch ro π ring,
es ist ein U-förmiger Ringhalter (27) vorgesehen, dessen Schenkel in der Radial-Ebene ausgerichtet sind und eine Profilkante aufweisen, welche dem Rillenprofil am Synchronring entspricht, mittels eines Zentrierloches ist eine Zentrierung des Ringhalters (27) mit einem bestimmten Spiel (s2) in axialer Richtung am Kugelzapfen -4Cs Sperr- und Druckhebels (7) vorgesehen,
es ist ein U-förmiger Ringhalter (27) vorgesehen, dessen Schenkel in der Radial-Ebene ausgerichtet sind und eine Profilkante aufweisen, welche dem Rillenprofil am Synchronring entspricht, mittels eines Zentrierloches ist eine Zentrierung des Ringhalters (27) mit einem bestimmten Spiel (s2) in axialer Richtung am Kugelzapfen -4Cs Sperr- und Druckhebels (7) vorgesehen,
zwischen Synchronkörper (1) und Ringhalter (27) ist eine radial nach außen wirkende Blattfeder
oder Membranfeder vorgesehen, welche unabhängig ist von dem Federclement (14) des
Druckkäfigs(8)(Fig. 9).
Priority Applications (4)
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DE3125424A DE3125424C2 (de) | 1981-06-27 | 1981-06-27 | Sperr-Synchronisierung für Schaltgetriebe |
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