DE3221712C2

DE3221712C2 - Sperrsynchronisierung für Getriebeschaltung

Info

Publication number: DE3221712C2
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: 1984-10-11
Also published as: US4540074A; BR8303033A; GB8315683D0; GB2121490B; IT8348321A0; GB2121490A; DE3221712A1; IT1167147B

Abstract

Sperrsynchronisierung für Getriebeschaltungen, bei welcher ein Synchronkörper und ein mit unterschiedlicher Drehzahl rotierendes Zahnrad mit Hilfe einer axial verschiebbaren, ringförmigen Schiebemuffe bei Gleichlauf formschlüssig zusammengekoppelt werden. Zwischen Synchronkörper und Schiebemuffe sind Sperr- und Druckbolzen, die radial federnd und schwenkbar, sonst aber spielfrei im Synchronkörper gelagert sind, angeordnet. Die Sperreinrichtung ist in Form von Taschen mit Blockierungsflächen in oder an der Schiebemuffe angeordnet, in die bei Nichtsynchronismus der kugelförmige Kopf der Sperr- und Druckbolzen eingreift und die Schiebemuffe blockiert. Im radial mittleren Bereich sind vorrangig an einer quadratischen Verdickung in Achsrichtung die Druckflächen und in Umfangsrichtung die Mitnahmeflächen angeordnet. Die Sperrsynchronisierung ist im Aufbau relativ einfach, die auf die Schiebemuffe wirkende Schaltkraft wird für den Synchronisiervorgang infolge der Hebelwirkung verstärkt, während die an den Blockierungsflächen wirkenden Kräfte unverstärkt bleiben. Die radiale Bewegung des Sperr- und Druckbolzens ist sehr gering. Infolge der Ausgestaltung der einzelnen Elemente und der Zuordnung zueinander sind die Reibverluste sehr gering, wodurch insbesondere die Entsperrung verbessert wird.

Description

6. Sperrsynchronisierung nach einem der vorgenannten Ansprüche mit einer Aussparung im Synchronring zur Aufnahme des Sperr- und Druckbolzens 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 rar^aler Richtung baliig ausgebildet sind und die Aussparung (43) am Synchronring (4) aus parallel zur Achsrichtung verlaufenden Mitnahmeflächen (41) und einer um 90° dazu versetzt angeordneten Druckfläche (42) gebildet wird.

7. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die am Sperr- und Dnickbolzen (1) angeordneter. Druckflächen (16) und die Milnahmeflächen (15) zur Auslenkung des Sperr- und Druckbolzens (1) in einer gleichen radialen Ebene (Verdickung 13) angeordnet sind und daß die Mitnahmeflächen gleichzeitig als Anschläge für die Mitnahmeverbindung mit Umfangsspiel für die Synchronringe (4) wirken.

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, die beispielsweise bei Kraftfahrzeuggetrieben zum synchronen Schalten der Gänge benutzt wird.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 31 25 424 ist eine solche .Sperrsynchronisierung, bei der im Bereich der Innenverzahnung der Schiebemuffe eine Sperrkulisse angeordnet ist, bekannt. Diese wirkt mit einem mit einer gefedert gelagerten Vorsperrkugel versehenen und in alle Richtungen begrenzt verschwenkbaren Sperr- und Druckbolzen zusammen. Solche Einrichtungen wirken sehr vorteilhaft unr? leichtgängig, sind aber infolge der Anordnung der Vorsperrkugel sehr störanfällig, und die Herstellung der Bohrung im Sperr- und Druckbolzcn ist sehr aufwendig.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einer Sperr synchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch ' die Bauteile weiter zu vereinfachen und die Störanfällig keit weitcstgchend zu beheben.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merk malen von Anspruch I erfüllt. Infolge der kompakter und einteiligen Bauweise von Sperr- und Druckbolzen — Anformüng der Vorsperrkugel direkt am Kopf de Sperr- und Druckbolzens und Wegfall der Bohrung fü die Feder in diesem nur 30 mm langen, also kleinen Bau teil — ist dessen Herstellung stark vereinfacht. Diesi Vereinfachung wirkt sich auch auf die Montage aus, we das gesonderte Anfädeln der Vorsperrkugel wegfäll Mit der Anordnung der Feder im Synchronkörper ist e möglich, deren Durchmesser zu erhöhen und damit bes scr anzupassen und die Störanfälligkeit zu beseitigen. Auch die Lagerung des Sperr- und Druckbolz.ens ir Synchronkörper wird in bezug auf die Herstellung vei eimacht. weil eine Bohrung leichter herzustellen ist a eine Kugelkaloitc.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sie nach den Ansprüchen 2 bis 7.

In bezug auf die muldenförmige Ausnehmung in d( Schiebcmuffe nach dem Anspruch 2 ist diese in axiali Richtung starker gewölbt und nimmt damit den Sper und Dnickboly.cn zur Verschwenkung bosser mit. wäl

rend die größere Erstreckung in Umfangsrichiung cine möglichst unbehinderte Verschwenkung dieses Sperr- und Druckbolzens zuläßt.

Die Anordnung von Taschen nach Anspruch 3 zur Aufnahme des Kopfes vom Sperr- und Druckbolzen bei NichtSynchronismus in den Zähnen der Schiebemuffe direkt führt zu einer weiterer. 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.

Die kugelförmige Ausbildung des Kopfes (Anspruch 4) vom Sperr- und Druckbogen ergibt sehr günstige Bedingungen im Zusammenwirken mit den Blokkierungsflächen wie auch mit der muldenförmigen Ausnehmung unter Berücksichtigung der Feder, die den Andruck an die Schiebemuffe bewirkt, wobei bei einer tonnenförrr.igen Gestaltung (Anspruch 5) im Bereich der Sperrflächen durch die Vergrößerung der Berührungsfläche sich in vorteilhafter Weise eine geringere Flächenpressung ergibt Dabei sind die Blockien-ngsflächen, 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 Umfangskraft 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 6), ist besonders dann, wenn die zwei Synchronisierungen in einer Doppeltschaltkupplung 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 Mitnah:neflächen 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 Umfangsspiel gewährleistet ist (Anspruch 8).

Aus den Schriften DE-OS 29 15 965 und 30 39 231 sind Sperrsynchronisierungen bekannt, bei denen die Sperr- und Druckbolzen auch zwischen Synchronkörper und Schiebemuffe an^iordnet und die Federn für den Andruck an die Schiebemuffe wenigstens teilweise im Synchronkörper gelagert sind. Die Sperr- und Druckbolzen können sich auch in radialer Richtung bewegen, jedoch nur in Axialrichtung verschwenken, und die Sperrflächen sind am Synchronring und im mittleren Bereich der Sperr- und Druckbolzen angeordnet und nicht in der Schiebemuffe in Verbindung mit dem Kopf der Sperr- und Druckbolzen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

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

F i g. 2 einen Schnitt nach H-Il aus Fig. I.

F i g. 3 einen Schnitt nach Fig. 1, jedoch in Achsrichtung,

F i g. 4 einen Schnitt IV !V nach F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt nach F i g. 1, jedoch mit einem in SperrstcllunE befindlichen Sperr- und Druckbolzcn,

Fi g.6 einen Schnitt Vl-Vl nach Fig. 5,
F i g. 7 einen Ausschnitt von Sperr- und Druckbolzen aus F i g. 3 im Bereich des tonnenförmigen Kopfes.
Die in F i g. 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

ίο 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 Mitnahmeflachen 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 Druckbogens 1 eingreift und an Blockierungsflächen 34 zur Anlage kommt Dabei sind die Blockierungsflächen in einem Winkelbereich λ von 30° bis 75", bezogen auf die axiale Erstrekkung der Synchronisierung, angeordnet. Der Synchronkörper 2 '-.at noch Anschläge 22 mit Umfangsspiel 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 Synchror.körper 2, der Schiebemuffe 3 noch die beiden zu einer Doppelschaltkupplung 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 (F i g. 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 Doopelschehkupplung von beiden Synchronringen 4 umschlossen wird.

Die Wirkungsweise ist wie folgt:
Bei der Einleiturg einer Schaltung wird über den Handschalthebel und das Schaltgestänge — nicht dar-

w) gestellt — die Schiebemuffe 3 (F i g. 3) z. B. nach links in Richtung auf den Kupplungskörper 6 zubewegt. Dabei wird der ir· der muldenförmigen Ausnehmung 31 infolge des Druckes der Feder 5 zentrierte Sperr- und Druckbolzcn 1 in dieser Richtung geringfügig um den Dreh-

h^r punkt 17 ausgeschwenkt, wobei die Druckflächen 16 den Sperr- und Druckbolzcn 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 Umfangsspiel des Synchronringes 4 zum Synchronkörper 2 wird dieser Synchronring in Um fangsrichtung mitgenommen, z. B, nach rechts in F i g. 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 Umfangskraft, 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 8 (F ig. 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 F i g. 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.

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 ist.

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 Lamcllenreibeinrichtung verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

50 55 60

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Claims

Patentansprüche:

1. Sperrsynchronisierung für Getriebeschaliungen, bei welcher ein Synchrov.körper und ein mit unterschiedlicher Drehzahl rotierendes Zahnrad mit Hilfe einer axial verschiebbaren, ringförmigen Schiebemuffe bei Gleichlauf formschlüssig zusammengekoppelt werden, wobei eine Kupplungsinnenverzahnung der Schiebemuffe in je eine entsprechende Kupplungsaußenverzahnung der beiden rotierenden Teile eingreift, mit zwischen Synchronkörper und Schiebemuffe angeordneten Sperr- und Druckbolzen, die im Synchronkörper nach allen Richtungen begrenzt schwenkbar gelagert sind, im nicht gekuppelten Zustand in einer Ausnehmung an der Innenseite der Schiebemuffe eingreifen und im radialen mittleren Bereich axial bewegbare Druckflächen aufweisen, die mit Druckflächen an einem SynchRjjring in Wirkverbindung stehen, welcher axial zwischen dem Syr.chronkörper und dem Zahnrad angeordnet ist und mit dem Synchronkörper in beiden Umfangsrichtungen über Anschläge mit Umfangsspiel in Mitnahmeverbindung steht, wobei Teile des Zahnrades mit Teilen des Synchronringes gcmeinsam eine kraftschlüssige Kupplung bilden und bei Nichtsynchronismus über in oder an der Schiebemuffe angeordnete Blockierungsflächcn die axiale Bewegung der Schiebemuffe gesperrt wird, d a durch gekennzeichnet, daß der abgerundcte Kopf '12) am Sperr- und Druckbolzen (1) angeformt und dieser kompakt — ohne Bohrung — und einteilig ausgeführt ist und daß dessen Andruck in die Ausnehmung (31J der Schiebemuffe (3) über eine im Synchronkörper (2) in radialer Richtung gelagerte Feder (5) erfolgt.

2. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (31) muldenförmig ausgebildet ist und daß deren Erstrekkung in Umfangsrichtung (35) größer ist als in Achsrichtung (36), wobei die muldenförmige Ausnehmung (31) in beiden Erstreckungen (35, 36) unterschiedliche Radien (R 1. R2) hat, deren Ausgangspunkte auf der Längsachse (14) des Sperr- und Druckbolzens (1) liegen, wenn dieser sich in der Neutrallage befindet.

3. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 1 oder 2, 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 Blockierungsflächcn (34) bilden. "

4. 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 in der Bohrung (21) für die Druckfc- t>o der (5) auch das radial innere Ende (11) gelagert ist und die Druckfeder direkt gegen dieses Ende drückt.

5. Sperrsynchronisierung nach einem tier Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (12) und/oder das radial innere F.ndc (I I) cIl-s Sperr- b^r> und DruckboUens(i) tonncnförmig (19. I' i g. V) ausgebildet sind und duß in der Bohrung (21) für die Druckfeder (5) auch das radial innere Ende (11) gelagert ist und die Druckfeder direkt gegen dieses Ende drückt.