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Synchronisiereinrichtung fiir
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Schaltkupplungen Zusatz zu Patent (Anmeldung) P 32 14 238.2 Die Erfindung
betrifft eine Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen, insbesondere von Schaltgwetrieben
fiir Kraftfahrzeuge, mit einer SchalWmuffe, einem zur
Schaltmuffe
gleichachsigen Zahnrad mit einem daran befestigten Kupplungskörper und einem zwischen
Schaltmuffe und Kupplungskörper angeordneten Synchronring, der in Umfangsrichtung
mit der Schaltmuffe in formschliissiger Verbindung steht und mit dem Kupplungskörper
im Bereich von am Kupplungskörper und am Synchronring angebrachten, ineinandergreifenden
Kegelflachen durch axiales Verschieben in Reibungsschluß bringbar ist.
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Eine solche Synchronisiereinrichtung von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge
ist aus der DE-AS 26 59 448 bekannt.
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Der Synchronring einer solchen Einrichtung hat den Zweck, beim Einrücken
eines Ganges durch axiales Verschieben der Schaltmuffe über den Kupplungskörper
das diesen Kupplungskörper tragenden Zahnrad auf die gleiche Drehzahl zu bringen
wie die Schaltmuffe, so daß die Schaitmuffe störungsfrei mit der Verzahnung am Kupplungskörper
des Zahnrades in Eingriff gebracht werden kann. Beim Herausnehmen des Ganges wird
die Schaltmuffe in ihre Mittelstellung bewegt, bei der es sich um eine Leerlaufstellung
handelt, bei welcher die Schaltmuffe zwar infolge ihrer formschlüssigen Verbindung
mit der Getriebewelle eine Drehbewegung ausfiihrt, jedoch mit den benachbarten Zahnrädern
nicht gekuppelt ist. An dieser Dreh-I>ewegung nimmt auch der mit der chaltmuffe
in Drehrichtung formschlissig verbundene Synchronring teil. Infolge der dann unterschiedlichen
Drehzahlen zwischen dem Syncilronring und dem am nicht mekuppelten Zahnrad befestigten
Kupplungskörper trennen sicli die am Kupplungskörper und Synchronring angebrachten
Kegelflächen.
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Leichtgängige Schaltungen erfordern relativ gro[;e HeL)elübersetzungen.
Gleichzeitig sollen die am Schalthebel auszuführenden Schaltwege klein gehalten
werden. Als Folge davon stehen für die Schaltvorgänge im Getriebe nur sehr kleine
Wege zur Verfügung. Dementsprechend ist aucider dem Synchronring in bezug auf den
Kupplungskörper zur Verfügung stehende Axialweg relativ klein und es kann sich zwischen
den Kegelflächen am Kupplungskörper und Synchronring ein nur geringer Luftspalt
einstellen. Durch zähes Schmieröl oder Verßchmutzungen können sich dann Reibungsmomente
im Luftspalt aufbauen, die bei großen Getriebeübersetzungen, wie sie zum Beispiel
bei Ackerschleppern oder ähnlichen Arbeitsfahrzeugen vorkommen, in der Lage sind,
das Fahrzeug im nicht blockierten Zustand fortzubewegen.
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Der Erfindung liegt dieAufgabe zugrunde, eine Synchronisiereinrichtung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in der Leerlaufstellung der Schaltmuffe
zwischen Synchronring und Kupplungskörper keine Reibungsmomente entstehen können,
die eine ungewollte Fortbewegung des ungebremsten Fahrzeuges verursachen können.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kupplungskörper
wenigstens eine axial gerichtete Bohrung aufweist, in der ein an einer benachbarten
Fläche des Synchronringes anliegendes Druckglied verschiebbar gelagert ist. Bei
einem solchen Druckglied kann es sich um eine Kugel oder auch Am einen zylindrischen
Bolzen handeln. Wenn relativ große Kräfte zum Verßchieber des Synchronringes erforderlich
sind, kann das Druckglied von einer in der Bohrung angeordneten Schraubendruckfeder
belastet
sein. Sind dagegen nur relativ kleine Druckkräfte erforderlich, so kann es auch
genügen, wenn die Bohrung schräg nach außen gerichtet ist, so daß auf das Druckglied
Zentrifugalkräfte wirksam werden, welche das Druckglied radial nach außen und dabei
gleichzeitig wegen der Schrägstellung der Bohrung axial gegen den Synchronring drängen.
Mit dem oben verwendeten Ausdruck "axial gerichtete Bohrung" ist demgemäß auch eine
schräg gerichtete Bohrung gemeint, deren Achsrichtung neben der Axialkomponente
auch eine Radialkomponente besitzt. Die Ausnutzung der Zentrifugalkraft hat den
besonderen Vorteil, daß die das trennen von Synchronring und Kupplungskörper bewirkende
JJialkraft um so größer ist, je größer die Drehzahl ist, wie auch die zwischen den
Kegelflächen übertragenden Drehmomente um so größer werden, Je größer die Drehzahl
ist. Weiterhin werden dabei Federelemente vermieden, die ermüden oder gar brechen
könnten.
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Die erfindungsgemäße Belastung des Synchronringes mit einem im Sinne
einer Trennung der Kegelflächen wirkenden Druckglied hat zur Folge, daß diese Kegelflächen
auf den größtmöglichen Abstand gebracht werden, wenn die Schaltmuffe die Leerlaufstellung
einnimmt. Auf diese Weise werden Reibungsmomente zwischen den Kegelflächen weitestgehend
ausgeschaltet, so daß eine libertragung nennenswerter Drehmomente von der Schaltmu.fie
über den Synchronrlng auf das Getriebe nicht mehr möglich is-t.
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Eine Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen der eingangs genannte
Art, bei welcher de Synchronring von dem Kupplungskörper in der Leerlaufstellung
der Schaltmuffe durch eine axial wirkende Kraft getrennt wird, ist bereits gegenstand
der älteren Patentanmeldung 1 32 14 238.2. Diese Patentanmeldung betrifft jedoch
ausschließlich die Anwendung magnetischer Mittel zur Trennung des Synchronringes
von dem Kupplungskörper, an deren Stelle nunmehr die erwährnten, mechanischen Druckglieder
treten. Die Anwendung solcher Druckglieder erheblich einfacher. Allerdings könnten
der Anwendung mechanischer Elemente Bedenkan entgegenstehen, weil hierdurch wieder
Reibungskräfte zwischen dem Synchronring und dem Kupplungskörper erzeugt werden.
solche Reibungskräfte sind jedoch so klein, daß sie gegenüber den von den Kegelflächen
möglicherweise ausgehenden Drehmomenten nicht ins Gewicht fallen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Die Zeichnung zeigt einen
Längsschnitt durch die Synchron- Schalteinrichtung für zwei benachbarte Gänge eines
Wechselgetriebes fiir ein hrclflfahrzeug.
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Auf der Welle 6 des Getriebes ist ein Zahnrad 1 mittels eines Nadellagers
5 frei drehbar gelagert. Dieses Zahnrad kämmt mit einem Zahnrad 2, das mit einer
nicht näher dargestellten Vorgelegewelle des Getriebes drehfest verbunden ist. Die
Zahnräder 1, 2 bilden das Radpaar eines Getriebeganges.
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Im Abstand von dem Radpaar 1, 2 ist auf der Welle 6 ein zweites Zahnrad
3 mittels eines Nadellagers 5' drehbar gelagert, das wiederum mit einem auf der
nicht dargestellten Vorgelegewelle 4 befestigten Zahnrad kämmt. Die Zahnräder 3,
4 bilden das Radpaar eines weiteren Gretriebeganges. Die beiden Zahnräder 1 und
3 können über eine dazwischen angeordnete Schalteinrichtung wahlweise mit der Welle
6 gekuppelt werden. Zu diesem Zweck ist mit ;jedem der Zahnräder 1, 3 ein Kupplungskörper
7 fest verbunden. Weiterhin sitzt im Bereich zwischen den Zahnrädern 1, 3 auf der
Welle 6 eine Führungsmuffe 8, die mit der Welle 6 drehfest verbunden ist und ihrerseits
eine axial verschiebbare Schaltmuffe 9 trägt. Zwischen den Kupplungskörpern 7 und
der Schaltmuffe 9 sind Synohronringe 10 angeordnet, die mit der Führungsmuffe 9
drehschlüssig verbunden sind, so daß sie stets mit der Drehzahl der Führungsmuffe
umlaufen. Am übrigen sind sie jedoch lose und insbesondere axial. verschieblich,
Sie weisen an ihrer Innenseite Kegelflächen 15 auf, denen Kegelüä'chen 1d, an Ansätzen
der Kupplungkörper 7 gegenüberstehen, welche in die Bohrungen der Synchronringp,
10 ngrcifen.
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Wie bekannt, wird zum Einlegen eines Ganges die Schaltmuffe 9 axial
verschoben, bis die egel.fiäche 15 des in Verschieberichtung vorn liegenden Synchronringes
an der Kegelfläche 16 des benachbarten Kupplungkörpers 7 zur Anlage kommt. Es entsteht
dann zwischen den Kegelflächen ein Reibungsschluß, durch den das mit dem Kupplungskörper
verbundene Zahnrad auf die gleiche Drehzahl gebracht wird wie der mit der Schiebemuffe
9 und der i'iIhrungsmuffe 8 umlaufende Synchronring. Ist die gleiche Drehzahl erreicht-,
kann die Schiebemuffe 9 in die VerzahnunU; des Kupplungskörpers 7 eingerückt werden,
wodurch eine drehschlüssige Verbindung zwischen der Welle 6 und dem gekuppelten
Zahnrad hergestellt ist. Diese Arbeitsweise der Synchronisiereinrichtung ist allgemein
bekannt und braucht daher hier nicht näher erläutert zu werden. Insbesondere findet
sich eine detaillierte Beschreibung einer solchen Synchronisiereinrichtung in der
bereits erwähnten DE-AS 26 59 448.
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In der in der Zeichnung dargestellten Leerlaufstellung ist die Schaltmuffe
9 aus den Verzahnungen der beidseitig angeordneten Kupplungskörper 7 ausgerückt.
Gleichzeitig haben sich auch die Synchronringe 10 mit ihren Kegelflächen 15 von
den Kegelflächen 16 der Kupplungskörper 7 gelöst. Um zu gewährleisten, daß der Spalt
zwischen den Kegelflächen 15, 16 den größtmöglichen Wert annimmt, sind in den Kupplungskörpern
7 axial gerichtete Bohrungen angeordnet, die vorzugsweise auf einen zlir Welle 6
konzentrischen Kreis gleichmäßig verteilt sind und in denen
sich
Druckglieder befinden, die an der Stirnfläche des benachbarten Synchronringes anliegen
und dadurch den Synchronring axial vom Kupplungskörper wegdriicken, bis er an der
Schaltmuffe Anlage findet. Auf diese Weise wird der Luftspalt zwischen den Kegelflächen
15, 16 auf einen Maximalwert gebracht.
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Eir die axial gerichteten Bohrungen und die Druckglieder sind unterschiedliche
Ausfiihrungsformen möglich, von denen mehrere in der Zeichnung beispielsweise dargestellt
sind, obwohl- es sich versteht, daß bei einer Ausfiihrungsform einer solchen Synchronisiereinrichtung
im allgemeinen jeweils nur von einer bestimmten solchen Ausbildung Gebrauch gemacht
wird. So ist im oberen Abschnitt des in der Zeichnung rechten Kupplungskörpers eine
axial und zugleich schräg nach außen gerichtete Bohrung 12 vorgesehen, in der sich
als Druckglied eine Kugel 21 befindet. Auf diese Kugel wirkt ausschließlich die
durch die Rotation des Kupplungskörpers 7 bedingte Fliehkraft, die bestrebt ist,
die Kugel 21 radial nach außen zu bewegen. Die Schrägstellung der Bohrung 12 hat
zur Folge, daß die Radillbewegung mit einer Axialbewegung der Kugel 21 verbunden
ist und demgemäß die Fliehkraft teilweise in eine Axialkraft umgesetzt wird, mit
welcher die Kufrel 21 auf den Synchronring 10 elnwirk-t. Diese Kraft ist ausreichend,
um den Synchronring 10 an der Stirnseite 14 der Führungsmuffe 8 zur Anlage zu bringen.
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Im unteren AbscEmitt des in der zeichnung rechts angeordneten Kupplungskörpers
7 ist ebenfalls als Druckglied eine Kugel 16 in einer axial und zugleich schräg
nach
außen gerichteten Bohrung 11 angeordnet. Die Schrägstellung
der Bohrung 11 ist jedoch geringer als bei der Yu vor beschriebenen Bohrung 12,
und es ist die Kugel 13 zusätzlich durch eine in der Bohrung 11 angeordnete Schraubendruckfeder
18 belastet.
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Im unteren Abschnitt des in der Zeichnung links dargestellten Kupplungskörpers
7 ist eine. Anordnung vorgesehen, die als Druckglied einen Bolzen 17 aufweist, der
in einer achsparallel gerichteten Bohrung verschiebbar gelagert und durch eine Schraubendruckfeder
19 belastet ist, die im Inneren des hohlen Bolzens angeordnet ist.
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Da der in der Zeichnung links darErestellte Kupplungskörper an seiner
dem Synchronring 10 abgewandten Seite vollständig von dem benachbarten Zahnrad.
3 abgedeckt wird, kann zur Aufnahme des Bolzens 17 eine Durchgangsbohrung verwendet
werden, da diese Bohrung an ihrer den Synchronring 10 abgewandten Seite durch das
Zahnrad 3 verschlossen ist, an dem sich auch die Schraubendruck feder 19 abstützt.
Im Gegensatz dazu hat das Zahnrad 1, an dem der in der Zeichnung rechts angeordnete
Kupplungskörper 7 befestigt ist, einen kleineren Durchmesser als der Kupplungskörper,
so daß die Bohrungen 11 und .12 außerhalb des Umfanges des Zahnrades 11 angeordnet
sind. Demgemäß müssen hier Sackbohrungen oder an ihrem dem Synchronring abgewandten
Seite verengte liohrungen angrewendet werden, um die Druckglieder und die Druckglieder
ggf. belastende Federn sicher in der Bohrung zu halten.
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Dabei wäre es auch möglich, die Bohrungen an ihren dem Synchronring
abgewandten Seite abzudecken, beispielsweise
durch die Druckglieder
belastende Blattfedern.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die anhand des dargestellten
Ausfiihrungsbeispieles beschriebenen Varianten von Druckkörpern zur Ausübung einer
im Sinne einer Trennung der Kegelflächen wirkenden Axialkraft beschränkt ist, sondern
daß noch vielfältige andere Anordnungen möglich sind, um eine solche Kraft zu erzeugen.
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Weiterhin ist die Erfindung auch unabhängig von der speziellen Ausbildung
des Getriebes, bei dem solche Einrichtungen Anwendung finden.