DE3390086T1 - Synchronisiervorrichtung in einem Fahrzeuggetriebe - Google Patents
Synchronisiervorrichtung in einem FahrzeuggetriebeInfo
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Description
lA-58 111 D-8000 MÜNCHEN 90
~ " ~
SCHWEIGERSTRASSE 2
09. März 1984 Telegramm: protectpatent
TELEX: 524O7O
Synchronisiervorrichtung in einem Fahrzeuggetriebe
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung in einem Getriebe, vorzugsweise in einem Fahrzeuggetriebe, mit einer
Synchronisiermuffe, die mit einer Welle drehfest verbunden
ist und eine äußere Kupplungsverzahnung aufweist, welche mit einer inneren Kupplungsverzahnung auf einer die Synchronisiermuffe
umgebenden Kupplungshülse zusammenwirkt, die axial verschiebbar ist, um mit einer Kupplungsverzahnung auf einem
ersten Synchronisierring in Eingriff gebracht zu werden, der auf der Welle drehbar und mit einem Zahnrad drehfest verbunden
ist und eine konische Reibfläche aufweist, die zum Synchronisieren der Drehbewegungen des Zahnrades und der Welle
mit einer komplementären konischen Reibfläche an einem zweiten Synchronisierring zusammenzuwirken vermag.
Um das Ineingriffbringen verschiedener Zahnräder in einem
Getriebe zu vereinfachen, ist die Verwendung von Synchronisiervorrichtungen
üblich, die bei einem Gangwechsel sicherstellen, daß die in Eingriff zu bringenden Zahnräder auf dieselbe
Drehgeschwindigkeit gebracht werden, bevor der Eingriff stattfindet. Solche Synchronisiervorrichtungen können auf
verschiedene Weise ausgeführt sein; gewöhnlich ist jedoch
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jedes der miteinander zu -kuppelnden Elemente mit einer koni-. sehen Reibfläche versehen, und durch axiales Verschieben von
wenigstens einem der Elemente werden die Reibflächen so in relatives
Gleiten und zur gegenseitigen Anlage gebracht, daß die Elemente dieselbe Drehgeschwindigkeit annehmen. Damit die Synchronisierung
weich und rasch geschieht, sind möglichst große Reibflächen
in einem großen radialen Abstand vom Drehpunkt wünschenswert. Um die Herstellung eines verhältnismäßig kleinen
Getriebes zu ermöglichen, ist es jedoch auch wünschenswert, die Synchronisiervorrichtung mit kleinen Abmessungen auszuführen. Diese beiden widersprüchlichen Forderungen haben dazu
geführt, daß bekannte Synchronisiervorrichtungen häufig Kompromißlösungen darstellen.
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung, welche die genannten grundsätzlichen Forderungen hinsichtlich der
Größe der Reibflächen und ihres radialen Abstandes vom Drehpunkt erfüllt und dabei zur Verwirklichung nur verhältnismäßig
kleine Abmessungen in axialer Richtung erfordert.
Bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eine Synchronisiermuffe
mit einer Welle drehfest verbunden und wirkt über eine Kupplungsverzahnung mit einer sie umgebenden Kupplungshülse zusammen, die axial verschiebbar ist, um mit einer Kupplungsverzahnung
auf einem auf der Welle drehbaren ersten Synchronisierring in Eingriff gebracht zu werden. Dieser Ring
ist mit einem Zahnrad drehfest verbunden und weist eine konische Reibfläche auf, die mit einer komplementären konischen
Reibfläche an einem zweiten Synchronisierring zusammenzuarbeiten vermag, wobei die Synchronisiermuffe in ihrer
Außenfläche mehrere radiale Vertiefungen aufweist, in die radiale Ausrichtanschläge des anderen Synchronisierringes
eingreifen. Die Erfindung zeichnet sich dabei hauptsächlich dadurch aus, daß jeder Anschlag ein radiales Loch aufweist,
in dem ein Sperrglied beweglich angeordnet und durch Federn
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mit einer inneren, kreisringförmigen Nut in der Kupplungshülse in Eingriff bringbar ist, wobei der zweite Synchronisierring
durch die Sperrglieder und die Federn in bezug auf die Synchronisiermuffe axial zentriert ist»
Weil der zweite Synchronisierring durch die Sperrglieder fixiert ist., benötigt er keine weitere Befestigung. Dies vereinfacht
die Vorrichtung wesentlich und verringert den Raumbedarf.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Synchronisiermuffe
in bezug auf die Welle axial fixiert, und aufgrund des Eingreifens der Sperrglieder in die Innennut der Kupplungshülse
erfährt während eines Synchronisiervorganges nur der zweite Synchronisierring eine axiale Fortbewegung in und
aus der Eingriffsstellung mit dem ersten Synchronisierring. Die Sperrglieder können aus der Innennut der Kupplungshülse
nur herausbewegt werden, wenn die zu synchronisierenden Elemente dieselbe Drehgeschwindigkeit haben. Die erfindungsgemäße
Ausführung bedeutet, daß die zum Betätigen der Synchronisiervorrichtung notwendige Kraft verhältnismäßig klein ist.
Weitere die Erfindung auszeichnende Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, von denen zeigt:
Fig. 1 einen axialen Längsschnitt I-I durch eine Synchronisiervorrichtung
gemäß der Erfindung in einem Fahrzeuggetriebe und
Fig. 2 einen axialen Querschnitt H-II durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist auf einer Welle 1
über ein Nadellager 33 eine Zahnradnabe 3 drehbar angeordnet, die auf der Welle 1 mittels eines Sicherungsringes 4 axial
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fixiert und mittels eines Vielnutprofils 5 mit einem Zahnrad
6 und einem äußeren Synchronisierring 7 drehfest verbunden ist. Letztere liegen axial aneinander an und sind in ihrer
axialen Stellung auf der Nabe 3 durch zwei Sicherungsringe 8 und 9 fixiert. Das Zahnrad 6 ist in herkömmlicher Weise zum
Zusammenwirken mit nicht dargestellten anderen Zahnrädern im Getriebe ausgelegt, um verschiedene Zähnezahlverhältnisse zu
bilden. Der äußere Synchronisierring 7 hat eine äußere Kupplungsverzahnung 11 und auf seiner dem Zahnrad 6. abgewandten
Seite eine innere konische Reibfläche 12.
Auf der Welle 1 ist in herkömmlicher Weise eine Synchronisiernabe
2 befestigt, die mittels eines Vielnutprofils 13 mit
einer sie umgebenden Synchronisiermuffe 14 lösbar verbunden ist. Die Muffe 14 ist auf der Synchronisiernabe 2 zwischen
zwei Sicherungsringen 15 und 16 axial fixiert. Die Synchronisiermuffe
14 weist in ihrer Außenfläche vier mit gleichmäßigem Winkelabstand angeordnete radiale Vertiefungen 17
auf. Eine solche Vertiefung 17 ist in Fig. 2 dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß die Vertiefungen 17 an ihrem
radial äußeren Ende offen sind und mit rein radialen Seitenflächen 18 radial nach innen in zwei nach innen abfallende
Flächen 19 übergehen und in einer etwas engeren Bodenvertiefung
20 enden.
In axialer Richtung zwischen der Synchronisiermuffe 14 und
dem äußeren Synchronisierring 7 ist ein innerer Synchronisierring 21 angeordnet, der eine äußere konische Reibfläche
22 aufweist, welche zum Zusammenwirken mit der Reibfläche 12 am äußeren Synchronisierring 7 bestimmt ist. Am inneren Synchronisierring
21 sind vier axiale Ausrichtanschläge 23 ausgebildet, die in die zugehörigen Vertiefungen 17 in der Synchronisiermuffe
14 axial hineinragen. Die Anschläge 23 weisen ein radiales Verlängerungsstück und radiale Löcher 24 auf.
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In jedem dieser Löcher 24 ist ein Sperrglied 25 beweglich angeordnet.
Jedes Sperrglied 25 weist an einem radial innen gelegenen Abschnitt
eine untere Platte 26 auf, die in der zugehörigen Bodenvertiefung 20 paßt. Diese Platte 26 hat schräge Seitenflächen
27 mit zumindest annähernd derselben Neigung wie die inneren Schrägflächen 19 der Vertiefungen 17. An ihren axialen
Enden haben die unteren Platten 26 gerade Seiten und bilden Federsitze 28, die sich auf beiden Seiten der Synchronisiermuffe
14 axial über die Vertiefung 17 hinaus erstrecken.
Auf der radial inneren Seite weisen diese Federsitze 28 schwach nach innen geneigte Anlageflächen 29 auf, wobei die
Neigung a in bezug auf eine Mittellinie 30 der Welle 1 vorzugsweise
etwa 5° beträgt. Die Neigung a verläuft in solcher Richtung, daß die Radien der Anlageflächen 29 mit größer werdendem
axialem Abstand von der Vertiefung 17 kleiner werden. Für alle Sperrglieder 25 gemeinsam ist auf jeder Seite der
Synchronisiermuffe 14 eine Ringfeder 31 bzw. 32 angeordnet,
die an den Anlageflächen 29 der Federsitze 28 anliegen.
Die Ringfedern 31 und 32 üben auf die Sperrglieder 25 radial
nach außen gerichtete Kräfte aus. Oberhalb der unteren Platten 26 sind die Sperrglieder 25 zumindest annähernd zylindrisch,
ihre radial außen gelegenen Abschnitte sind in axialer Richtung angeschrägt, um mit einer Kupplungshülse 36 zusammenwirken zu können.
Die Synchronisiermüffe 14 hat eine äußere, axiale Kupplungsverzahnung 34, die mit einer inneren Kupplungsverzahnung 35
auf der die Synchronisiermuffe 14 umgebenden Kupplungshülse
36 in Eingriff bringbar ist. In einem axialen Mittelabschnitt weist die Kupplungshülse 36 eine innere kreisringförmige Nut
37 von trapezähnlicher Querschnittsgestalt auf. Die äußeren Abschnitte der Sperrglieder 25 sind mit dieser Nut 27 in Ein-
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griff bringbar, wenn die Kupplungshülse 36 eine der in Fig. 1
dargestellten Stellung entsprechende ausgerückte Stellung einnimmt. Die Kupplungshülse 36 weist auf ihrer Außenseite eine
kreisringförmige Nut 38 für das Zusammenwirken mit einer nicht dargestellten Schaltgabel auf, welche die Kupplungshülse 36 in üblicher Weise axial verschiebt.
Die Synchronisiervorrichtung ist in Fig. 1 außer Eingriff '
dargestellt. Dabei ist angenommen, daß sich die Welle 1 und
die mir ihr starr verbundene Synchronisiermuffe 14 mit einer
bestimmten großen Geschwindigkeit drehen, wogegen sich das Zahnrad 6 und der mit ihm starr verbundene äußere Synchronisierring
7 mit einer niedrigen Geschwindigkeit drehen. Zum Einleiten eines Kupplungsvorganges wird die Kupplungshülse
zum Zahnrad 6 hin, also entsprechend Fig. 1 nach links bewegt. Mittels ihrer inneren Nut 37 bewirkt die Kupplungshülse
36 somit, daß die Sperrglieder 25 ihre Bewegung mitmachen und sich fortbewegen, wodurch auch der innere Synchronisierring
21 mitbewegt wird, bis er den äußeren Synchronisierring 7 berührt und an ihn angepreßt wird. Weil sich die Synchronisierringe
7 und 21 mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen, kommt es zu einem Gleiten zwischen den Reibflächen 12 und 22,
das allmählich den vorhandenen Geschwindigkeitsunterschied
ausgleicht. Während der Ausgleichsphase entsteht eine Relativdrehbewegung zwischen dem inneren Synchronisierring 7 und
der Synchronisiermuffe 14; folglich werden die Ausrichtanschläge
23 des inneren Synchronisierringes 21 an die Seitenflächen 18 der Vertiefungen 17 angepreßt.
Dabei wird eine weitere Fortbewegung der Kupplungshülse 36 dadurch verhindert, daß die Sperrglieder 25 an den Seitenflächen
18 der Vertiefungen 17 und an den nach innen abfallenden
Randflächen 19 in der Synchronisiermuffe 14 anliegen, wodurch verhindert wird, daß die Sperrglieder 25 in die Bodenvertiefungen
20 der Vertiefungen 17 hineinbewegt werden. Erst
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wenn die Synchronisierringe 7 und 21 auf gleiche Geschwindigkeit
gebracht worden sind, ist es möglich, die Sperrglieder 25 mit normaler Kraft in die Bodenvertiefungen 20 zu drängen
und dadurch die Kupplungshülse 36 freizugeben. Diese kann dann weiter axial fortbewegt werden, so daß ihre Kupplungsverzahnung 3 5 mit der Kupplungsverzahnung 11 auf dem äußeren
Synchronisierring 7 in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Eingriff mit der Kupplungsverzahnung 34 der Synchronisiermuffe
14 beibehalten wird. In diesem Zustand ist somit das Zahnrad 6 mit der Welle 1 drehfest verbunden.
Zur gleichen Zeit wie die Sperrglieder 25 und der innere Synchronisierring
21 entsprechend Fig. 1 nach links bewegt werden, wird die rechte Ringfeder 32 zur Anlage an der Synchronisiermuffe 14 gebracht und ihre weitere Fortbewegung unterbunden.
Bei weiterem axialem Verstellen der Sperrglieder 25 gleitet die als Federsitz ausgebildete untere Platte 28 relativ
zur Feder 32; aufgrund der konischen Gestalt der Anlagefläche 29 wird folglich die Feder 32 weiter gespannt. Auf
die unteren Platten 26, und somit auch auf den inneren Synchronisierring
21, wirkt daher eine Ausgleichskraft ein, die bestrebt ist, den Synchronisierring 21 in bezug auf die Synchronisiermuffe
14 axial zu zentrieren. Dies ist von Vorteil, wenn die Synchronisiervorrichtung außer Eingriff ist, weil
dadurch sichergestellt ist, daß die Reibflächen 12 und 22 der
Synchronisierringe 7 und 21 nicht aneinander anliegen und somit keine Reibungsverluste hervorrufen. Gleichzeitig ist
es auch möglich, das im Nichteingriffszustand notwendige
Spiel zwischen den Reibflächen 12 und 22 zu verringern, was bedeutet, daß die Synchronisiervorrichtung mit entsprechend
kleinerer Länge ausgeführt werden kann.
Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Beispiel läßt sich die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche abwandeln und
verschieden ausbilden. Dementsprechend können Synchronisier-
mittel mit Vorteil beiderseits einer gemeinsamen Synchronisiermuffe
14 angeordnet werden, d.h. entsprechend Fig. 1 kann ein weiteres Zahnrad rechts von der Muffe 14 angeordnet werden.
In einem solchen Fall weist die Synchronisiermuffe 14 weitere
Vertiefungen auf, auf welche Anschläge von einem Synchronisierring
entsprechend dem Vorstehenden abgestimmt sind. Die Ringfedern 31 und 32, die Synchronisiermuffe 14 und die Verbindungshülse
36 sind somit für beide Synchronisiermittel gemeinsam vorgesehen, was den Raumbedarf verringert und in
solchen Getrieben kleine Abmessungen ermöglicht.
Claims (6)
1. Synchronisiervorrichtung in einem Getriebe, vorzugsweise
in einem Fahrzeuggetriebe, mit einer Synchronisiermuffe (14), die mit einer Welle (1) drehfest verbunden ist und eine äußere
Kupplungsverzahnung (34) aufweist, welche mit einer inneren Kupplungsverzahnung (35) auf einer die Synchronisiermuffe
(14) umgebenden Kupplungshülse (36) zusammenwirkt, die axial
verscfiiebbar ist, um mit einer Kupplungsverzahnung (11) auf
einem ersten Synchronisierring (7) in Eingriff gebracht zu werden, der auf der Welle (1) drehbar und mit einem Zahnrad
(6) drehfest verbunden ist und eine konische Reibfläche (12)
aufweist, die zum Synchronisieren der Drehbewegungen des Zahnrades (6) und der Welle (1) mit einer komplementären konischen
Reibfläche (22) an einem zweiten Synchronisierring (21)
zusammenzuwirken vermag, wobei die Synchronisiermuffe (14)
in ihrer Außenfläche mehrere radiale Vertiefungen (17) aufweist,
in die radiale Ausrichtanschläge (23) des zweiten Synchronisierringes (21) eingreifen, dadurch g e k e η η
zeichnet , daß jeder Anschlag ein radiales Loch (24) aufweist, in dem ein Sperrglied (25) beweglich angeordnet
und durch Federn (31,32) mit einer inneren, kreisringförmigen Nut (37) in der Kupplungshülse (36) in Eingriff bringbar ist,
wobei der zweite Synchronisierring (21) durch die Sperrglieder und die Federn (31,32) in bezug auf die Synchronisiermuffe
(14) axial zentriert ist.
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2. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet , daß jedes Sperrglied (25) eine untere Platte (26) aufweist, die an ihren axialen Enden
schräge Ebenen (27) aufweist und in der Querrichtung als Federsitze (28) für die dem Sperrglied (25) entgegenwirkenden
Federn ( 31,32) 'wirkt.
3. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet , daß die Federn (31,32) zwei Ringfedern
sind, die auf beiden axialen Seiten der Sperrglieder (25) angeordnet sind und diese radial nach außen drängen.
4. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet , daß die als Federsitze an den Sperrgliedern (25) ausgebildeten unteren Platten (26) Anlageflächen
(29) für die Federn (31,32) aufweisen, die in bezug auf die zugehörigen Mittellinien der Sperrglieder (25) unterschnitten
sind.
5. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß jede Vertiefung (17) in
der Synchronisiermuffe (14) radiale Seitenflächen (18) aufweist,
die über nach innen abfallende Randflächen (19) in eine zentrale, engere Bodenvertiefung (20) übergehen, in der
das Sperrglied (25) beim Lösen von der Kupplungshülse (36) aufgenommen werden kann.
6. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet , daß im Eingriffszustand zwischen den Sperrgliedern (25) und der Kupplungshülse (36) jede Vertiefung
(17) ein Drehen der Synchronisiermuffe (14) gegenüber
dem zweiten Synchronisierring (21) zuläßt, wobei diese Drehbewegung durch Anpressen der Ausrichtanschläge (23) des
zweiten Synchronisierringes (21) an die Randflächen (18,19)
in den Vertiefungen begrenzt wird und dadurch die Sperrglieder (25) im Eingriffszustand blockiert werden.
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