DE3125424C2

DE3125424C2 - Sperr-Synchronisierung für Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE3125424C2
Application number: DE3125424A
Authority: DE
Inventors: Erich 7913 Senden Tausend
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1981-06-27
Filing date: 1981-06-27
Publication date: 1984-10-25
Also published as: BR8203718A; DE3125424A1; US4475639A

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.

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-

4^r> 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.

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-

Cucii'i ei ifti SyUCuToUKGfpcf S fidCii aiicfi txiCiuUngCTt Citröfiririg in UiiiiarigänCiiiürig gGufcut, CT SiütZt aicil

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 F_x 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

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Claims

Patentansprüche:

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,

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).