DE3221712A1

DE3221712A1 - Sperrsynchronisierung

Info

Publication number: DE3221712A1
Application number: DE3221712A
Authority: DE
Inventors: Walter 7990 Friedrichshafen Griesser; Alfred Magg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-12-15
Also published as: GB2121490B; DE3221712C2; US4540074A; BR8303033A; IT1167147B; GB2121490A; GB8315683D0; IT8348321A0

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN """ TZS/pz-hg

Aktiengesellschaft Akte 5831 DE/F

Friedrichshafen 4 04.06.1982

Diese Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, die beispielsweise bei Kraftfahrzeug-Getrieben zum synchronen Schalten der Gänge benutzt wird.

Eine solche Einrichtung, wie sie aus den Schriften DE-OS 29 15 965 und DE-OS 30 39 231 bekannt sind, ermöglichen infolge der Sperr- und Druckbolzen, die zwischen Synchronkörper und Schiebemuffe angeordnet sind, trotz hoher Antriebsleistung und damit hoher Antriebsmomente noch eine leichte und sichere Bedienbarkeit, weil die in die Schaltkupplung eingebrachte Handschaltkraft infolge Hebelwirkung für den Synchronisiervorgang verstärkt wird. Die allgemeine Forderung, einen Gangwechsel möglichst schnell mit minimalem Kraftaufwand für den Fahrer herbeizuführen, kann deshalb gut erfüllt werden. Die Sperrwirkung dieser Sperr- und Druckbolzen, die bis zum Gleichlauf eine formschlüssige Verbindung der beiden am Synchronisiervorgang beteiligten Teile, z. B. Synchronkörper und Zahnrad, verhindern, ermöglichen dazu auch noch eine sichere Schaltung ohne besondere Anforderungen an den Fahrer.

Solche Sperrsynchronisierungen sind aber noch mit Mängeln behaftet.

So ergeben sich infolge der Kontaktflächen und der relativ großen radialen Wege am Sperr- und Druckbolzen eine zu hohe innere Reibung, die insbesondere beim Entsperren nachteilig ist. Weiterhin sind die an der Kraftübertragung beteiligten und innerhalb der Synchronisierung angeordneten Teile zu kompliziert, besonders wenn man sie in bezug auf ihre wirkliche, größenmäßige Abmessung betrachtet.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Sperrsynchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 in bezug auf die innere Reibung, insbesondere bei der Entsperrung, zu optimieren und die Bauteile weiter zu vereinfachen.

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

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN " "" "^: TZS/pz-hg

Aktiengesellschaft Akte 5831 DE/F

Friedrichshafen 5 04.06.1982

Infolge der Anordnung der Blockierungsflächen in oder an der Schiebemuffe sind die Reibverluste, insbesondere bei der Entsperrung, geringer und unabhängig von der Verstärkungsübersetzung, so daß also, wie gewollt, der Andruck für die Synchronisierung verstärkt und die wegen der Berührung unvermeidbare Reibung in der Sperreinrichtung nicht mitverstärkt wird. Die Anordnung der Druckflächen - für die Synchronisierung - und der Blockierungsflächen - für die Sperrung - in zwei voneinander unabhängigen, radialen Wirkebenen ermöglicht auch eine Vereinfachung des Sperr- und Druckbolzens, weil die Sperrflächen am Kopf angebracht sind und im radial mittleren Bereich nur die Druckflächen verbleiben. Dies ist besonders wertvoll, weil ja der Sperr- und Druckbolzen nicht einmal 30 mm lang und damit relativ klein ist.

Ein weiterer Vorteil dieser Sperrsynchronisierung ist die nur noch geringe radiale Bewegung des Sperr- und Druckbolzens und die damit verbundene geringere Reibung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich nach den Ansprüchen 2 bis 9.

In bezug auf die muldenförmige Ausnehmung in der Schiebemuffe nach den Ansprüchen 2 und 3 ist diese in axialer Richtung stärker gewölbt und nimmt damit den Sperr- und Druckbolzen zur Verschwenkung besser mit, während die größere Erstreckung in ümfangsrichtung eine möglichst unbehinderte Verschwenkung dieses Sperr- und Druckbolzens zuläßt.

Die Anordnung von Taschen nach Anspruch 4 zur Aufnahme des Kopfes vom Sperr- und Druckbolzen bei Nichtsynchronismus in den Zähnen der Schiebemuffe direkt führt zu einer weiteren Vereinfachung der Teile und der Fertigung, wobei die Blockierungsflächen in bezug auf den Winkel in einfacher Weise optimiert werden können, ohne daß sich prinzipielle Änderungen ergeben.

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Aktiengesellschaft Akte 5831 DE/F

Friedrichshafen 6 04.06.1982

Die kugelförmige Ausbildung des Kopfes vom Sperr- und Druckbolzen ergibt sehr günstige Bedingungen im Zusammenwirken mit den Blockierungsflächen wie auch mit der muldenförmigen Ausnehmung unter Berücksichtigung der Feder, die den Andruck an die Schiebemuffe bewirkt.

Wobei bei einer tonnenförmigen Gestaltung (Anspruch 6) im Bereich der Sperrflächen durch die Vergrößerung der Berührungsfläche sich in vorteilhafter Weise eine geringere Flächenpressung ergibt. Dabei sind die Blockierungsflächen, die Taschen, der Kopf des Sperr- und Druckhebels wie auch die muldenförmige Ausnehmung so bemessen und aufeinander abgestimmt, daß der kugelförmige Kopf beim Wegfall der ümfangskraft bei Gleichlauf nicht wieder in die Ausnehmung zurückgedrückt wird, so daß die radiale Bewegung des Sperr- und Druckbolzens nur minimal ist und in bezug auf die Reibverluste beim Entsperren vernachlässigt werden kann.

Da im radial mittleren Bereich des Sperr- und Druckbolzens nur noch die Druck- und Mitnahmeflächen für den Synchronring nötig sind (Anspruch 7), ist besonders dann, wenn die zwei Synchronisierungen in einer Doppel schaltkupplung (Anspruch 9) angeordnet sind, in diesem Bereich eine einfache, vorrangig im Querschnitt quadratische Gestaltung möglich, die bei einer in radialer Richtung balligen Gestaltung trotz verschleißfester Ausführung reibarm wirkt.

Die Mitnahmeflächen am Sperr- und Druckbolzen sowie am Synchronring können dabei im Zusammenhang mit dem Synchronkörper auch als Anschläge für die Mitnahmeverbindung zwischen Synchronkörper und Synchronring verwendet werden, wobei auch das erforderliche ümfangsspiel gewährleistet ist (Anspruch 8) .

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

ZAHNRADPABRIK FRIEDRICHSHAFEN ' " "" "" "." "TZS/pz-hg Aktiengesellschaft Akte 5831 DE/F

Friedrichshafen 7 04.06.1982

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt in ümfangsrichtung durch den Synchronkörper im Bereich eines in Neutralstellung befindlichen Sperr- und Druckbolzens,

Fig. 2 einen Schnitt nach II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach Fig. 1, jedoch in Achsrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt nach Fig. 1, jedoch mit einem in

Sperrstellung befindlichen Sperr- und Druckbolzen,

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI nach Fig..5,

Fig. 7 einen Ausschnitt von Sperr- und Druckbolzen aus Fig. 3 im Bereich des tonnenförmigen Kopfes.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Sperrsynchronisierung zeigt einen Sperr- und Druckbolzen 1 in Neutralstellung, der mit seinem radial inneren, kugelförmig ausgebildeten Ende 11 in einer im Synchronkörper 2 angeordneten Bohrung 21 radial beweglich, sonst aber spielfrei, jedoch in alle Richtungen schwenkbar, gelagert ist. Er wird mit einem kugelförmigen Kopf 12 durch eine Druckfeder 5, die gegen das kugelförmige innere Ende 11 drückt, in eine muldenförmige Ausnehmung 31, die in einer Zahnlücke 37 der Schiebemuffe 3 angeordnet ist, zentriert und hat im radial mittleren Bereich eine Verdickung 13 mit Mitnahmeflächen 15, die mit Mitnahmeflächen 41 am Synchronring 4 zusammenwirken. In die Zähne 32 der Schiebemuffe 3 sind Taschen 33 eingearbeitet, in die bei Nichtsynchronismus und bei einer eingeleiteten Schaltung - nach dem Ansynchronisieren - der Kopf 12 des Sperr- und Druckbolzens 1 eingreift und an Blockierungsflächen 34 zur Anlage kommt. Dabei sind die

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Friedrichshafen 8 04.06.1982

Blockierungsflächen in einem Winkelbereich ck von 30° bis 75°, bezogen auf die axiale Erstreckung der Synchronisierung, angeordnet. Der Synchronkörper 2 hat noch Anschläge 22 mit ümfangsspiel für die Mitnahme des Synchronringes 4 in umfangsrichtung und die muldenförmige Ausnehmung 31 ist in umfangsrichtung 35 größer - größerer Radius - als in Achsrichtung 36 - kleinerer Radius -, wobei die Ausgangspunkte der Radien in der Längsachse 14 des Sperr- und Druckbolzens 1 liegen, wenn dieser sich in Neutralstellung befindet.

In den Fig. 3 und 4 sind neben dem Sperr- und Druckbolzen 1, dem Synchronkörper 2, der Schiebemuffe 3 noch die beiden zu einer DoppeIschaltkupplung gehörenden Kupplungskörper 6 der Zahnräder, die nicht gezeichnet sind, dargestellt, wobei die Reibflächen 62 jeweils mit einer Reibfläche 44 des zugeordneten Synchronringes 4 je eine Reibeinrichtung 7 bilden. In dieser Ansicht sind auch die in radialer Richtung ballig ausgeführten Druckflächen 16 an der Verdickung 13 im radial mittleren Bereich des Sperr- und Druckbolzens 1 wie auch die Druckflächen 42 am Synchronring 4 erkennbar. Der Kopf des Sperr- und Druckbolzens 1 ist im Bereich der Berührung mit den Sperrflächen 34 (Fig. 2) tonnenförmig 19 ausgebildet.

In der Fig. 4 ist der quadratische Querschnitt 18 an der Verdickung 13 des Sperr- und Druckbolzens 1 mit den Druck- 16 und Mitnahmeflächen 15 sowie die in Achsrichtung beidseitig angeordneten Synchronringe 4 mit den Druck- 42 und Mitnahmeflächen 41 dargestellt, wobei sich diese Flächen durch eine Aussparung 43 im Synchronring 4 ergeben, in die der Sperr- und Druckbolzen 1 eingreift, der im Beispiel einer Doppel schaltkupplung von beiden Synchronringen 4 umschlossen wird.

Die Wirkungsweise ist wie folgt:

Bei der Einleitung einer Schaltung wird über den Handschalthebel und das Schaltgestänge - nicht dargestellt - die Schiebemuffe 3 (Fig. 3) z. B. nach links in Richtung auf den Kupplungskörper 6

ZÄHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN " TZS/pz-hg

Aktiengesellschaft Akte 5831 DE/F

Friedrichshafen 9 04.06.1982

zubewegt. Dabei wird der in der muldenförmigen Ausnehmung 31 infolge des Druckes der Feder 5 zentrierte Sperr- und Druckbolzen 1 in dieser Richtung geringfügig um den Drehpunkt 17 ausgeschwenkt, wobei die Druckflächen 16 den Sperr- und Druckbolzen 1 über die Druckflächen 42 am Synchronring 4 diesen in die gleiche Richtung bewegen, so daß die Reibeinrichtung 7 zur Wirkung kommt. Infolge der unterschiedlichen Drehzahlen zwischen Synchronkörper 2 und Kupplungskörper 6 und dem möglichen Dmfangsspiel des Synchronringes 4 zum Synchronkörper 2 wird dieser Synchronring in Umfangsrichtung mitgenommen, z. B. nach rechts in Fig. 5. Dabei schwenkt der Sperr- und Druckbolzen 1 aus, so daß der Kopf 12 an den Blockierungsflächen 34 der Taschen 33 der Schiebemuffe 3 zur Anlage kommt. Bei dieser Schwenkbewegung wird der Sperr- und Druckbolzen 1 gleichzeitig gegen den Druck der Feder 5 radial nach innen bewegt, so daß der Kopf 12 aus der muldenförmigen Ausnehmung 31 herausgeführt wird. Die über den Hebel verstärkte Schaltkraft führt über die Reibeinrichtung 7 zur raschen Drehzahlangleichung. Beim Gleichlauf entfällt die ümfangskraft und die noch anliegende Schaltkraft bewegt die Schiebemuffe 3 weiter in axialer Richtung, so daß der Kopf 12 des Sperr- und Druckhebels 1 mit seinem Mittelpunkt auf der Kurve 3 (Fig. 6) gleitet.

Mit einem entsprechenden Winkel der Blockierungsflächen 34 zur Achsrichtung kann dabei der Synchronisier- und der Entsperrvorgang optimiert werden.

Durch eine tonnenförmige Gestaltung 19 gemäß Fig. 3 und 7 am Kopf des Sperr- und Druckbolzens kann die Punktberührung an den Blockierungsflächen, die bei einer kugelförmigen Gestaltung allein möglich ist, zur Verringerung der Flächenpressung vergrößert werden. Dies ist in gleicher Weise auch im radial inneren Ende des Sperr- und Druckbolzens in Verbindung mit der Bohrung im Synchronkörper möglich.

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN ¥ZS/pz-hg

Aktiengesellschaft Akte 5831 DE/F

Friedrichshafen 10 04.06.1982

Die voll entsperrte Schiebemuffe 3 kann nunmehr über die Zähne 32 die formschlüssige Verbindung mit den Zähnen 61 des Kupplungskörpers 6 herstellen,, so daß das geschaltete Zahnrad, das z. B. mit dem Antriebsstrang und dem Synchronkörper 2, der z. B. mit dem Abtriebsstrang verbunden ist, trieblich verbunden sind.

Die Sperrsynchronisierung ist nicht auf die im Ausführungsbeispiel dargestellte Ausgestaltung beschränkt, sondern es ist z. B. auch möglich, für die muldenförmige Ausnehmung und/oder die Taschen mit den Blockierungsflächen in der Schiebemuffe einen Einsatz vorzusehen. Weiter ist es möglich, die Kuppelverzahnung 61 und die Reibflächen 62 direkt am Zahnrad anzubringen. Es kann anstelle einer Konus- auch eine Lamellenreibeinrichtung verwendet werden.

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Friedrichshafen /M- 04.06.1982

Bezugszeχchen	Sperr- und Druckbolzen
1	Kugelförmiges, radial inneres Ende
11	Kugelförmiger Kopf
12	Verdickung
13	Längsachse
14	Mitnahmeflächen
15	Druckflächen
16	Drehpunkt
17	Quadratischer Querschnitt
18	Tonnenförmige Gestaltung am Kopf
19	Synchronkörper
2	Bohrung
21	Anschläge
22	Verzahnung
23	Schiebemuffe
3	Muldenförmige Ausnehmung
31	Zähne
32	Taschen
33	Blockierungsflächen
34	ümfangsrichtung
35	Achsrichtung
36	Zahnlücken
37	Synchronring
4	Mitnahmeflächen
41	Druckflächen
42	Aussparung
43	Reibfläche
44	Druckfeder
IT)	Kupplung s kö rpe r
6	Kupplungszähne
61	Reibfläche
62	Reibeinrichtung
7	Kurve (Weg für Kopf des Sperr- und Druckbolzens Rl,
8

Radius im Ümfangsrichtung, R2, Radius in Achsrichtung)
Winkel der Blockierungsflächen

Leerseite

Claims

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Friedrichshafen 2 04.06.1982

3. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die muldenförmige Ausnehmung (31) in beiden Erstreckungen (35, 36) unterschiedliche Radien (Rl, R2) haben, deren Ausgangspunkte auf der Längsachse (14) des Sperr- und Druckbolzens (1) liegen, wenn dieser sich in der Neutrallage befindet.

4. Sperrsynchronisierung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zähnen (32) zu beiden Seiten der muldenförmigen Ausnehmung (31) Taschen (33) angeordnet sind, die bei Nichtsynchronismus den Kopf (12) des Sperr- und Druckbolzens (1) aufnehmen und deren Begrenzung in Achsrichtung unter einem Winkel im Bereich von 30° bis 75° angeordnet sind und die Blockierungsflächen (34) bilden.

5. Sperrsynchronisierung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kopf (12) und das radial innere Ende (11) des Sperr- und Druckbolzens (1) kugelförmig ausgebildet sind und daß eine in einer radialen Bohrung (21) im Synchronkörper (2) angeordnete Druckfeder (5) direkt gegen den Sperr- und Druckbolzen (1) drückt.

6. Sperrsynchronisierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Kopf (12) und/ oder das radial innere Ende (11) des Sperr- und Druckbolzens (1) zur Verringerung der Flächenpressung tonnenförmig (19) ausgebildet sind und daß eine in einer radialen Bohrung (21) im Synchronkörper (2) angeordnete Druckfeder (5) direkt gegen den Sperr- und Druckbolzen (1) drückt.

7. Sperrsynchronisierung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die im radial mittleren Bereich des Sperr- und Druckbolzens (1) an einer Verdickung (13) angeordneten Druckflächen (16) in Achsrichtung geradlinig und in radialer Richtung ballig ausgebildet sind und in eine Aussparung (43) am Synchronring (4) eingreifen.

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Friedrichshafen 3 04.06.1982

8. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die am Sperr- und Druckbolzen (1) angeordneten Druckflächen (16) und die Mitnahmeflächen (15) zur Auslenkung des Sperr- und Druckbolzens (1) in einer gleichen radialen Ebene (Verdickung 13) angeordnet sind und daß die Mitnahmeflächen (15) gleichzeitig als Anschläge für die Mitnahmeverbindung mit ümfangsspiel für die Synchronringe (4) wirken.

9. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 8, jedoch angeordnet in einer Doppel schaltkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperr- und Druckbolzen (1) im Bereich der Druck- (16) und Mitnahmeflächen (15) einen rechteckigen, vorrangig quadratischen Querschnitt (18) aufweist.