DE3208945A1

DE3208945A1 - Synchronisiereinrichtung

Info

Publication number: DE3208945A1
Application number: DE19823208945
Authority: DE
Inventors: Michael 7996 Meckenbeuren Meyerle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1983-09-22

Description

Diese Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE-PS 19 10 884 ist eine solche Synchronisiereinrichtung bekannt, bei der die Servokraftverstärkung für die Reibeinrichtung mit Hilfe von Federelementen zwischen zwei gegeneinander nicht verdrehbaren, aber axial verschieblichen Bauteilen, z. B.
zwischen einem Zahnrad und einem Kupplungskörper, begrenzt wird.
Mit solchen Synchronisiereinrichtungen soll der Gleichlauf möglichst schnell als Voraussetzung für die formschlüssige Verbindung erreicht werden, ohne daß jedoch die Reibeinrichtung überlastet wird.
Dabei ergeben sich vielfältige Ausführungen von Synchronisiereinrichtungen, deren einzelne Merkmale sich in ihren Auswirkungen zumindest teilweise wieder aufheben. Aus der obengenannten Druckschrift ist auch bekannt, daß neben zusätzlichen Bauteilen vor allem zusätzliche Baulänge erforderlich ist, die bei Synchronisiereinrichtungen in Schaltkupplungen, vorrangig Doppelschaltkupplungen, besonders nachteilig wirken, weil ja solche Getriebe mehrere Schaltkupplungen aufweisen und dadurch zu einer erheblichen Verlängerung eines solchen Getriebes führen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Synchronisiereinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuentwickeln, wobei der Gleichlauf ohne Oberlastung der Reibeinrichtung möglichst schnell erreicht werden soll bei einem möglichst geringen Bauaufwand und einer geringen Baulänge.
Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmal von Anspruch 1 erfüllt.
Infolge der Verstärkungsbegrenzung im Bereich und bei Bauteilen, die für die Ansynchronisierung schon nötig sind, ist es möglich, ohne zusätzlichen Bauraum in einfacher Weise zu einer Überlastsicherung für die Reibeinrichtung zu kommen, ohne daß die Schaltkraft selbst, die an der Schiebemuffe anliegt, in der Höhe begrenzt werden müßte.
Für die Reibkraftverstärkung wird nicht nur das Hebelverhältnis am Druckbolzen - Berührungspunkte zwischen Schiebemuffe und Lamellenträger zum Schwenkpunkt im Muffenträger -, sondern auch noch die Servoverstärkung genutzt, die sich aus der Umfangskraft und damit im Prinzip aus der Drehzahldifferenz in Verbindung mit der Vorpreßkraft ergibt. In der Kombination dieser beiden Auslegungen wird eine relativ große Verstärkung und damit eine schnelle Drehzahl angle ichung erzielt bei kleinstem Bauraum und trotzdem ist eine Oberlastung der Reibflächen infolge dieser hohen Verstärkung bei sehr großen eingebrachten Schaltkräften nicht möglich, weil diese eben unverstärkt wirken, wenn die definierte Überschiebekraft überschritten wird.
In sehr einfacher Weise erfolgt die Begrenzung dieser Überschiebekraft mit Hilfe der Berührungsgeometrie zwischen Schiebemuffe und Druckbolzen und unter Berücksichtigung der Federauslegung und Federvorspannung von der radial nach außen wirkenden z. B. Druckfeder am Druckbolzen. Es ist möglich, ohne zusätzlich benötigten Bauraum die Reibkraftverstätkung zu begrenzen, weil Schaltkräfte, die diese Überschiebekraft überschreiten, dann eben nur noch unverstärkt - über die Sperrzähne. - den Anpreßdruck bis zum Gleichlauf herbeiführen.
Durch einfache Abstimmung der in axialer Richtung wirkenden Abmessungen an Schiebemuffe, Druckbolzen, besonders im Bereich der Schrägflächen, und am Lamellenträger bzw. Reibring im Bereich der Sperrverzahnung ist es möglich, verstärkte und unverstärkte Schaltkräfte gleichzeitig wie auch nacheinander auf die Reibflächen wirken zu lassen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Synchronisiereinrichtung im Längsschnitt.
Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung II auf die Zähne vom Kupplungskörper, Reibring und Schaltmuffe nach Fig. 1.
Fig. 3 einen Ausschnitt von der Servoverstärkung nach Linie III aus Fig. 1.
In Fig. 1 ist auf einer Welle 1 ein Muffenträger 2 dreh- und axialfest und auf diesem eine Schiebemuffe 3 drehfest angeordnet.
Zu beiden Seiten dieser Welle 1 lagern drehbar, jedoch axialfest, Zahnräder 4, 5 mit je einem die Schaltverzahnung 42, 52 tragenden dreh- und axialfest angeordneten Kupplungskörper 41, 51, der gleichzeitig Lamellenträger für die Innenlamellen 43, 53 ist.
Zu beiden Seiten des Muffenträgers 2 sind noch Außenlamellenträger (Reibringe) 6, 7 über Verdrehausschläge mit dem Muffenträger 2 in einer Verdrehspiel aufweisenden Drehverbindung angeordnet.
Weiter sind an dem Muffenträger 2 gleichmäßig am Umfang verteilt Druckbolzen 8 angeordnet, die über Federn 81 mit ihrem kegelförmigen, vorrangig abgerundeten Kopf 82 in eine mit Schrägflächen 32 ausgebildete Vertiefung 31 der Schiebemuffe 3 hineingedrückt werden. Zwischen Muffenträger 2 und dem Außenlamellenträger (Reibring) 6, 7 sind auch am Umfang gleichmäßig verteilt die Servoverstärkungseinrichtungen 9 angeordnet, wobei die Anpreßkörper (Kugeln 91) etwa je zur Hälfte im Muffenträger 2 und im Lamellenträger 6, 7 lagern und bei Doppelschaltkupplungen am Umfang versetzt angeordnet sind. Die Außenlamellenträger 6, 7 tragen noch die mit den Stirnseiten 34, 35 der Innenverzahnung 33 an der Schiebemuffe 3 zusammenwirkenden Sperrzähne 61, 71.
Die Sperrzähne 61 des Außenlamellenträgers 6 sind in schematischer Darstellung in Fig. 2 in Umfangsrichtung in die Sperrstellung verdreht gezeichnet, so daß die Innenverzahnung 33 der Schiebemuffe 3 nicht in der Lage ist, in die Schaltverzahnung 42 vom Kupplungskörper 41 (Innenlamellenträger), der am Zahnrad 4 befestigt ist, einzugreifen. In der gezeichneten Stellung wird jedoch die Schiebemuffe 3 noch nicht gesperrt, damit die Servoverstärkung 9 (Fig. 3) ohne Beeinflussung durch die Sperrzähne wirken kann.
In Fig. 3 sind die Servoverstärkungen 9, 9' zwischen Muffenträger 2 und den AuBenlamellenträgern 6, 7 mit den Anpreßkörpern (Kugeln 91, 91') und mit der Sperrüberdeckung X sowie dem Servoanstellwinkel * dargestellt.
Die Synchronisier- und Schalteinrichtung wirkt wie folgt: Die vom nicht gezeichneten Handschaltgestänge bzw. einer Hilfskrafteinrichtung auf die Schiebemuffe wirkende Schaltkraft P schiebt diese, z. B. in Pfeilrichtung, nach links. Über die Vertiefung 31 wird der Druckbolzen in diese Richtung mitgenommen, so daß er um den Drehpunkt 84 am kugelförmig radial inneren Ende 83 schwenkt und über einen Berührungspunkt 85 den Außenlamellenträger 6 axial nach außen drückt. Dabei werden die Lamellen 43, 63 ansynchronisiert und die Sperrzähne 61 drehen sich bei Drehzahldifferenz in Sperrstellung (Fig. 2).
Bis zur Erreichung der definierten Überschiebekraft Pü verbleibt der Berührungspunkt zwischen Druckbolzenkopf 82 und der Schiebemuffe 3 innerhalb der Vertiefung 31 auf der Schrägfläche 32. Definiert wird die Überschiebekraft durch die Berührungsgeometrie zwischen Druckbolzen 8 und der Schiebemuffe 3 unter Berücksichtigung der Feder 81 (Auslegung und Vorspannung). In diesem Bereich wird die Schaltkraft im Hebelverhältnis, das sich zwischen Schiebemuffe, Druckbolzen und Außenlamellenträger ergibt, verstärkt und wirkt als Vorpreßkraft auf die Reibflächen (Lamellen 43, 63), die wiederum unter Wirkung der Differenzdrehzahl zwischen Außenlamellenträger 6 und Kupplungskörper 41 über die Servoverstärkung 9 mit den Anpreßkörpern (Kugel 91) bis zur endgültigen, maximal genau definierbaren Anpreßkraft verstärkt wird.
Die Sperrflächen - Sperrschrägen 62, Stirnseiten 34 (Fig. 2) - liegen in diesem Zustand zunächst noch nicht an, damit der Servoverstärkungseffekt nicht beeinträchtigt wird. In diesem Zustand kann also der Außenlamellenträger 6 annähernd ohne Widerstand sich über die Servoverstärkungseinrichtungen 9, die am Umfang verteilt angeordnet sind, abstützen (mit Ausnahme des geringen Reibwiderstands zwischen Druckbolzen 8 und Außenlamellenträger 6 am Berührungspunkt).
Erst wenn der Berührungspunkt zwischen Druckbolzen 8 nahe am Rand der Vertiefung 31 in der Schiebemuffe 3 liegt und die maximale Überschiebekraft nahezu erreicht ist oder auch wenn die Schiebekraft bereits überschritten ist, liegen die Sperrflächen der Sperrzähne 61 vom Außenlamellenträger 6 und diese der Schiebemuffe 3 gegenseitig an und übertragen den nicht verstärkten Anteil der Schaltkraft auf die Reibeinrichtung.
Die' Winkel der Schrägflächen 34, 35 (Fig. 2) und die mit diesen zusammenwirkenden Schrägflächen an den Sperrzähnen 61, 71 sind so abgestimmt, daß diese Kraft (F - Fü) im Prinzip keine Umfangskomponente, die servoverstärkend wirken könnte, ergibt.
Eine solche Synchronisiereinrichtung kann sowohl mit einer Lamellen- wie auch einer Konussynchronisiereinrichtung ausgeführt sein. Auch können die Außenlamellenträger gegenseitig oder mit dem Muffenträger über Rückholfedern verbunden sein.
Bezugszeichen 1 Welle 2 Muffenträger 3 Schiebemuffe 31 Vertiefung 32 Schrägflächen 33 Innenverzahnung 34 Schrägfläche an Innenverzahnung 35 Schrägfläche an Innenverzahnung 4 Zahnrad 41 Kupplungskörper (Innenlamellenträger) 42 Schaltverzahnung 43 Innenlamellen 5 Zahnrad 51 Kupplungskörper (Innenlamellenträger) 52 Schaltverzahnung 53 Innenlamellen 6 Außenlamellenträger 61 Sperrzähne 62 Sperrschrägen 63 Außenlamellen 7 Außenlamellenträger 71 Sperrzähne 72 Sperrschrägen 73 Außenlamellen 8 Druckbolzen 81 Feder 82 Kegelkopf (Schrägfläche) 83 Kugelförmiges, radial inneres Ende 84 Drehpunkt 85 Berührungspunkt 9, 9' Servoverstärkung 91 Anpreßkörper (Kugel) ß Servoeinstellwinkel X Sperrüberdeckung P Schaltkraft pü Überschiebekraft Pv Vorpreßkraft Pu Emfangskraft PR Reibkraft gesamt

Claims

Synchronisiereinrichtung Ansprüche Synchronisiereinrichtung für formschlüssige Schaltkupplungen von Zahnräderwechselgetrieben, mit einer axial verschiebbaren und in einen Kupplungszahnkranz einrückbaren Schaltmuffe, einem dreh- und axialfest auf einem Getriebeteil angeordneten, die Schaltmuffe tragenden Muffenträger und einem als Einrücksperre ausgebildeten Lamellenträger bzw. Reibring, der über Verdrehausschläge mit dem Muffenträger in einer Verdrehspiel aufweisenden Drehverbindung steht, wobei zwischen dem Muffenträger und dem Lamellenträger bzw. Reibring eine mit Anpreßkörpern versehene Servo-Verstärkungseinrichtung und im Muffenträger eine Andrückeinrichtung angeordnet ist, die sowohl mit der Schiebemuffe wie mit dem tamellenträger bzw. Reibring in Wirkverbindung steht und wobei die Kraftverstärkung für die Reibeinrichtung begrenzt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die über die Schiebemuffe (3) eingeleitete Schaltkraft (P) nur bis zu einer genau definierten Höhe der Überschiebekraft (Pü) über die in radialer Richtung am Umfang verteilt in Längsrichtung beweglichen und axial schwenkbaren Druckbolzen (8) verstärkt wird, während die darüber hinausgehende, an der Schiebemuffe (3) anliegende Schaltkraft unverstärkt über die Sperrverzahnung (61, 71) am Lamellenträger bzw. Reibring (6, 7) auf die Reibeinrichtung wirkt.
2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß bis zur definierten Überschiebekraft (Pü) die aus den Hebelverhältnissen am Druckbolzen (8) sich ergebende Vorpreßkraft wie auch die aus der Umfangskraft (Pu) sich ergebende Servo-Verstärkung gemeinsam als Verstärkung für die Reibkraft (PR) wirkt.
3. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Oberschiebekraft (Pü) über die Auslegung und Vorspannung der auf den Druckbolzen (8) radial nach außen wirkenden Feder (81) und die Geometrie der Schrägflächen (32) an der Vertiefung (31) in der Schiebemuffe (3) sowie des mit dieser Vertiefung zusammenwirkenden Kopfes (82) des Druckbolzens (8) definiert wird.
4. Synchronisiereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die verstärkte und die unverstärkte Schaltkraft zu gleicher Zeit auf die Reibeinrichtung wirken.
5. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der vorrangig abgerundete Kegelkopf (82) des Druckbolzens(8) beim Verschieben der Schiebemuffe (3) sich noch innerhalb der Schrägflächen (32) in der Vertiefung (31) der Schiebemuffe (3) befindet, wenn die stirnseitigen Schrägflächen (34, 35) der Innenverzahnung (33) dieser Schiebemuffe (3) durch die Sperrzähne (61, 71) des Lamellenträgers bzw. Reibringes (6, 7) in der weiteren axialen Bewegung gesperrt werden.
6. Synchronisiereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die bis zur Überschiebekraft (Pü) verstärkte und die über die Überschiebekraft hinausgehende Schaltkraft nur nacheinander auf die Reibeinrichtung wirken.
7. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der vorrangig abgerundete Kegelkopf (82) des Druckbolzens (8) beim Verschieben der Schiebemuffe (3) sich außerhalb der Schrägflächen (32) an der Vertiefung (31) der Schiebemuffe (3) befindet, wenn die stirnseitigen Schrägflächen (34, 35) der Innenverzahnung (33) dieser Schiebemuffe (3) durch die Sperrzähne (61, 71) des Lamellenträgers bzw. Reibringes (6, 7) in der weiteren axialen Bewegung gesperrt werden.
8. Synchronisiereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Reibeinrichtung als Lamellen- (Fig. 1) wie auch als Kegelreibeinrichtung ausgebildet ist.
9. Synchronisiereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß zwischen den Außenlamellenträgern bzw. Reibringen (6, 7) oder einem dieser Außenlamellenträger (6, 7) und dem Muffenträger (2) Rückholfedern angeordnet sind.