DE3437095A1

DE3437095A1 - Sperrsynchronisierung fuer getriebeschaltung

Info

Publication number: DE3437095A1
Application number: DE19843437095
Authority: DE
Inventors: Gerd 7991 Oberteuringen Führer; Kurt 7990 Friedrichshafen Osterloff
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1983-10-26
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1985-05-09
Also published as: GB2183307A; WO1985001998A1; GB8609022D0; US4687081A; JPS61500233A; GB2183307B

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHÄFEN *Y. " " ' TZS/pz-de Aktiengesellschaft ^ Akte 05897 F

Friedrichshafen X 03.10.1983

Sperrsynchronisierung für Getriebeschaltung

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierung für eine Getriebeschaltung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solche Einrichtungen sind z. B. aus der Firmenschrift ZF Friedrichshafen ZF-B-Sperrsynchronisierung F 42290/R2964-367, der DE-PS 14 50 825 und DE-PS 29 15 965 und aus der nicht vorveröffentlichten P 32 21 712.9-12 bekannt.

Allen Einrichtungen ist gemeinsam, daß Sperrflächen, die am Synchronring oder an der Schiebemuffe angeordnet sind, die formschlüssige Kupplung zwischen Synchronkörper und Zahnrad über die Schiebemuffe so lange verhindern, bis über die konisch ausgebildeten Reibeinrichtungen Gleichlauf erzielt ist. Die Reibflächen sind einerseits an mindestens einem Synchronring, der mit dem Synchronkörper mit Umfangsspiel drehverbunden ist, angeordnet und andererseits dem zu kuppelnden Zahnrad bzw. einem Kupplungskörper an diesem Zahnrad zugeordnet. Solche Sperrsynchronisiereinrichtungen, die in modernen Schaltgetriebe angeordnet sind, führen zu erheblichen Vereinfachungen der Gangschaltung und werden je nach Anforderung insbesondere bei Schaltgetrieben für schwere Nutzkraftfahrzeuge auch mit Verstärkungseinrichtung für die Synchronisierung - ζ. B. P 32 21 712.9-12 - ausgeführt. Allen diesen Sperrsynchronisiereinrichtungen ist weiter gemeinsam, daß sie infolge des notwendigen Lüftspieles zwischen den Reibflächen, die höchstens unter einem Winkel bis zu 10° angeordnet sind, axial breit bauen. Sind mehr als eine Reibeinrichtung in einer Schaltkupplung oder sind in einem Schaltgetriebe mehrere Schaltkupplungen axial nebeneinander angeordnet, wird die Baulänge doch erheblich beeinflußt. In diesem Zusammenhang ergeben sich auch infolge dieser Reibpaarungen Verlustmomente. Ein weiterer Nachteil einer mit Reibkonen ausgeführten Sperrsynchronisierung ist die hohe Empfindlichkeit gegenüber radialem Versatz innerhalb der Konen,

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Aktiengesellschaft t> Akte 05897 F

Friedrichshafen Z 03.10.1983

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, in einer Sperrsynchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 die Nachteile im Zusammenhang mit dem großen axialen Lüftspiel, den hohen Verlustmomenten und der Empfindlichkeit gegenüber radialem Versatz zwischen den Reibflächen einer Reibeinrichtung zu vermindern oder diese ganz auszuschalten.

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

Während die Reibflächen einer Reibeinrichtung nach dem Stand der Technik immer mit entweder dem Synchronkörper oder dem Zahnrad in Drehverbindung stehen, also auch dann, wenn die betreffende Schaltkupplung in der Neutralstellung ist, wird die Drehmitnahme der Reibfläche, die dem Zahnrad zugeordnet ist, nach der Erfindung in der Neutral- und der geschalteten Stellung unterbrochen. Damit kann auf ein Lüftspiel zwischen den Reibflächen ganz verzichtet werden, und Verlustmomente infolge Relativbewegung der Reibflächen können nicht entstehen,-Infolge dieser Anordnung werden die Schaltwege kürzer . Das Abhängen der dem Zahnrad zugeordneten Reibfläche von diesem ermöglicht auch einen radialen Versatz ohne jede nachteilige Wirkung.

Mit den Ansprüchen 2 bis 9 wird die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltet.

Wird die Stirnverzahnung am Reibring, der die mindestens eine dem Zahnrad zugeordnete Reibfläche trägt, und die Stirnverzahnung am Zahnrad oder am Kupplungskörper entsprechend gestaltet, ist ein radialer Versatz auch während des Einkuppelvorganges ohne nachteilige Wirkung möglich, so daß sich diese Art der Synchronisierung besonders gut bei Mehrvorlegewellengetrieben mit Leistungsteilung eignet.

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Friedrichshafen X 03.10.1983

Die Ausgestaltung der Sperrsynchronisierung nach der Erfindung eignet sich auch besonders gut für die Vergrößerung der Reibflächen durch die Anordnung von mehreren Reibeinrichtungen, weil wie nach Anspruch 3 der Reibring nur beidseitig Reibflächen trägt und ein einfacher zweiter Synchronring angeordnet sein muß. Mit der Anordnung von Rückstelleinrichtungen für den Reibring nach den Ansprüchen 4 bis 6 kann die Funktion weiter verbessert werden, weil eine nichtgewollte Koppelung des Reibringes mit dem Zahnrad in der Leerlauf- und der geschalteten Stellung damit auch beim Auftreten von Schwingungen sicher verhindert werden kann.

Die in den Ansprüchen 8 und 9 dargestellten konkreten Ausgestaltungen zeigen besonders günstige Lösungen bei Synchronisierungen mit einer Sperrverzahnung (Anspruch 8) und mit Sperrflächen in der Schiebemuffe, die mit Sperrkörpern zusammenwirken (Anspruch 9) .

Das Prinzip der Erfindung, die Reibflächen, die ansonst mit dem Zahnrad bzw. dem Kupplungskörper fest verbunden sind, nur während der Wirkung zur Erzielung des Gleichlaufes über eine Stirnverzahnung zu verbinden und in der Neutralstellung bzw. geschalteten Stellung abzuhängen, kann auch bei allen anderen Sperrsynchronisiersystemen zur Anwendung gelangen. Z. B. bei einem System mit Sperrflächen, die an Synchronisierringen angeordnet sind und in Umfangsrichtung wirken und dabei mit Sperrkörpern, die nur radial beweglich und in axialer Richtung schwenkend zusammenwirken.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen erläutert, wobei die Einzelheiten der Zeichnung Gegenstand der Erfindung sind.

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Aktiengesellschaft τ Akte 05897 F

Friedrichshafen X 03.10.1983

Es zeigen

Fig. 1 eine Doppelschaltkupplung im Schnitt mit je einer

mit zwei Reibeinrichtungen und mit Sperrzähnen ausgebildeten Sperrsynchronisierung

Fig. 2 einen teilversetzten Zylinderschnitt II-II nach Fig. 1

Fig. 3 einen Ausschnitt nach Fig. 1 im Bereich der Mitnehmer- und Rückholfeder

Fig. 4 eine Teilansicht in Richtung auf die Stirnverzahnung im Kupplungskörper

Fig. 5 eine Doppelschaltkupplung nach Fig. 1, jedoch mit nur einer Reibeinrichtung und mit den Sperrflächen in der Schiebemuffe

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine Doppelschaltkupplung mit einem mit einer Abtriebswelle 1 fest verbundenen Synchronkörper 2, der in bekannter Weise eine in Achsrichtung verschiebbare Schiebemuffe 3 trägt. An beiden Seiten vom Synchronkörper 2 sind drehbar auf der Abtriebswelle 1 gelagerte, mit einer Laufverzahnung 41 versehene Zahnräder 4 angeordnet. An Kupplungskörpern 5, die in bekannter Weise mit den Zahnrädern 4 verbunden sind, sind noch die mit der Verzahnung 31 der Schiebemuffe 3 zusammenwirkende Kuppelverzahnung 51 und die Stirnverzahnung 5 2 angeordnet. Im Synchronkörper 2 ist noch ein in Umfangsrichtung radial beweglicher Druckbolzen 6 gelagert, der in der Neutralstellung unter Federdruck gegen eine Vertiefung 32 der Schiebemuffe 3 gedrückt wird.

In bekannter Weise ist in axialer Richtung zwischen Kupplungskörper 5 und Synchronkörper 2 und mit diesen mit Umfangsspiel verbunden ein erster Synchronring 7 angeordnet, der noch eine Sperrverzahnung 71 hat. In der gleichen axialen Ebene befindet sich radial innen ein zweiter Synchronring 8 mit umfangsspiel mit dem Synchronkörper 2 verbunden. Ein frei beweglicher Reibring 9 zwischen beiden Synchronringen 7, 8 hat neben den beiden in radialer

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Friedrichshafen £ 03.10.1983

Richtung angeordneten Reibflächen 91 noch in Richtung auf den Kupplungskörper 5 zu eine Stirnverzahnung 92 mit schmalen Zähnen 93 und breiten Zahnlücken 94 (Fig. 2). Die Dicke des Reibringes 9 und damit die Breite der Stirnverzahnung 92 ist gegenüber der Stirnverzahnung 52 im Kupplungskörper 5 so gewählt, daß ein radialer Versatz zwischen dem Zahnrad 4 und dem Reibring 9 möglich ist.

Fig. 2 zeigt insbesondere die schmalen Zähne 93, 53 sowohl des Reibringes 9 wie auch der Stirnverzahnung 52 am Kupplungskörper 5 und die breiten Zahnlücken 94, 54 an diesen Stirnverzahnungen.

Die zweiten radial innen angeordneten Synchronringe 8 sind noch vorzugsweise im Bereich der Mitnehmer 81 über eine Feder 83 (Fig. 3) miteinander verbunden.

Eine mögliche Gestaltung der Stirnverzahnung 52 am Kupplungskörper 5 mit den Zähnen 53 und Zahnlücken 54 ist aus Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 2 zu ersehen. Die in Fig. 4 noch dargestellten Abweisschrägen 56 bewirken die Bewegung des Reibringes 9 in Richtung auf die Neutralstellung zu wenn der Synchronisiervorgang abgeschlossen ist.

Die Sperrsynchronisierung wirkt wie folgt:

In der Neutrallage der Schältkupplung, wie in Fig. 1 dargestellt, wird der Druckbolzen 6 von der Vertiefung 32 der Schiebemuffe 3 in der Mittellage gehalten. Die Stirnverzahnung 52, 92 am Kupplungskörper 5 und Reibring 9 sind nicht im Eingriff und der frei bewegliche Reibring 9 befindet sich in der axial inneren Lage. Die beiden Reibeinrichtungen zwischen dem Reibring 9 und den beiden Synchronringen 7, 8 bewirken die Mitnahme des Reibringes, so daß dieser in der Drehzahl und Drehrichtung des Synchronkörpers 2 mit umläuft. Bei dem Verstellen der Schiebemuffe 3, die in bekannter Weise, z. B. über Schaltschwingen, erfolgt, nach rechts, wird der Druckbolzen 6 gleichfalls nach rechts bewegt und drückt auf den

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Synchronring 7, so daß dieser sowie der Reibring 9 und der zweite Synchronring 8 ebenfalls in Richtung auf den Kupplungskörper 5 zu bewegt werden. Die Zähne 93 am Reibring 9 greifen dabei in die Zahnlücken 54 des mit einer anderen Drehzahl umlaufenden Kupplungskörpers ein, was durch eine geeignete Gestaltung der Stirnverzahnung begünstigt wird. Schon bei einer geringen Eintauchtiefe kommt die Reibpaarung vorrangig, die zwischen dem radial äußeren Synchronring 7 und dem Reibring 9 zur Wirkung, so daß bei unterschiedlicher Drehzahl zwischen dem Synchronkörper 5 und dem Zahnrad 4 dieser in eine der Endstellungen verdreht wird. Die Sperrverzahnung 71 verhindert dabei in bekannter Weise die weitere axiale Bewegung der Schiebemuffe 3. Infolge der geringen Masse des Reibringes 9 und der relativ losen Reibbindüng mit den Synchronringen 7, 8 während des Einkuppelvorganges sowie der Gestaltung der beiden Stirnverzahnungen 52, 92, vorrangig dem Verhältnis Zahnbreite zu Zahnlücke in Verbindung mit der Zahngestaltung, erfolgt die Koppelung des Reibringes 9 an den Kupplungskörper 5 in einfacher Weise. Erst jetzt kommt die nach außen gerichtete Stirnfläche 8 4 des zweiten Synchronringes 8 am Kupplungskörper 5 zur Anlage. Bei Gleichlauf, der über die beiden Reibeinrichtungen zwischen dem Reibring 9 und den beiden Synchronringen 7, 8 bei weiterem Andruck der Schiebemuffe 3 über die Sperrverzahnung 71 und den Druckbolzen 6 erfolgt, wirkt die Entsperrung und die Schiebemuffe 3 koppelt den Synchronkörper 2 und den Kupplungskörper 5 und damit das zugeordnete Zahnrad 4 über die Kuppelverzahnung 51 formschlüssig. Da kein axialer Druck mehr auf den Synchronring 7 wirkt, wird dieser sowie der Reibring 9 über die z. B. am zweiten Synchronring 8 angeordnete Feder 8 2 in die Ausgangslage zurückbewegt, so daß der Reibring 9 wieder aus der Stirnverzahnung 52 des Kupplungskörpers 5 gelöst ist. Diese Rückführung kann auch über die Abweisschrägen 56 der Stirnverzahnung 52 am Kupplungskörper 5 erfolgen.

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Friedrichshafen 7- 03.10,1983

Fig. 5 hat im Unterschied zu Fig. 1 nur eine Reibeinrichtung - Reibflächen 720, 910 - und die Sperrflächen 33 sind in bekannter Weise in der Schiebemuffe 30 angeordnet und arbeiten mit einem Sperr- und Druckbolzen 60 zusammen. Anstelle der Feder zum Halten und Zurückholen der Synchronringe und des Reibringes ist die Stirnverzahnung 52 am Kupplungskörper nur mit Abweisschrägen 56 (Fig. 4) versehen, die nach Wegfall des Schaltdruckes den Reibring 90 abweisen, so daß dieser wieder außer Eingriff kommt. Sonst ist die Wirkungsweise so wie bereits nach Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Die Erfindung ist nicht allein auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, so sind auch Kombinationen aus den Ausführungsbeispielen möglich, z. B. in bezug auf die Anzahl der angeordneten Synchronringe und der jeweils vorgesehenen Sperreinrichtung. Die Erfindung kann auch bei Sperrsynchronisiereinrichtung zur Anwendung kommen, wo die Sperrflächen mit einem Sperrbolzen zusammenwirken und am Synchronring angeordnet sind.

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Aktiengesellschaft -AA- Akte 05897 F

Friedrichshafen 03.10.1983

Bezugszeichen	30	Abtriebswelle
1		Synchronkörper
2		Schiebemuffe
3,		Verzahnung
31	40	Vertiefung
32		Sperrflächen
33	50	Zahnräder
4,		LaufVerzahnung
41	, 520	Kupplungskorper
5,		Kupplungsverzahnung
51		Stirnverzahnung
52		Zähne
53		Zahnlücken
54		Zahnflanken
55		Abweisschrägen
56	70	Druckbolzen
6		Sperr- und Druckbolzen
60	, 720	Synchronring
7,		Sperrverzahnung
71		Reibfläche
72		Zweiter Synchronring
8		Mitnehmer
81		Reibfläche
82	90	Feder
83	, 910	Stirnfläche
84	, 920	Reibring
9,		Reibfläche
91		Stirnverzahnung
92		Zähne
93	Zahnlücken
94	Zahnflanken
95

Claims

ZAHNRADFABRIK FRIEDRI CHSH&f'eN -"-'--' '-·' - TZS/pz-de Aktiengesellschaft Akte 05897 F Friedrichshafen JS 03.10.1983 Sperrsynchronisierung für Getriebeschaltung Ansprüche

1. 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, wobei eine Kupplungsinnenverzahnung der Schiebemuffe in je eine entsprechende Kupplungsaußenverzahnung der beiden rotierenden Teile eingreift, mit zwischen Synchronkörper und Schiebemuffe angeordneten Sperr- und/oder Druckbolzen, die im nichtgekoppelten Zustand in eine Ausnehmung an der Innenseite der Schiebemuffe eingreifen und im radial mittleren Bereich axial bewegbare Druckflächen aufweisen, die mit Druckflächen an mindestens einem zwischen Synchronkörper und dem Zahnrad angeordneten Synchronring in Wirkverbindung und mit dem Synchronkörper in beiden Umfangsrichtungen über Anschläge mit Umfangsspiel in Mitnahmeverbindung stehen, wobei Teile, die dem Zahnrad zugeordnet sind, mit Teilen von mindestens einem Synchronring gemeinsam mindestens eine kraftschlüssige Kupplung bilden und daß bei NichtSynchronismus über Blockierungsflächen, die axiale Bewegung der Schiebemuffe gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die dem Zahnrad (4) zugeordneten Teile (Reibfläche oder Reibflächen 91) der kraftschlüssigen Kupplung (91, 72, 82) nur in der Wirkstellung mit dem Zahnrad (4) in Mitnahmeverbindung stehen und in der Neutral- und geschalteten Stellung frei beweglich sind.

2. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet , daß ein in der Neutralstellung frei beweglicher Reibring (9) in der Wirkstellung über eine Stirnverzahnung (92) mit dem Zahnrad (4) in Mitnahmeverbindung steht.

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3. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen zwei mit je einer Reibfläche (72, 82) versehenen Synchronringen (7, 8) ein Reibring (9) mit zwei Reibflächen (91) angeordnet ist.

4. Sperrsynchronisierung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine Rückstelleinrichtung (83) angeordnet ist, die in der Neutralstellung den Reibring (9) direkt oder über einen der Synchronringe (8, 7) in der axial inneren Stellung hält und nach der formschlüssigen Kupplung in diese Stellung zurückbringt.

5. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstelleinrichtung eine Feder (83) ist.

6. Sperrsynchronisiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstelleinrichtung in der Stirnverzahnung (52, 92) angeordnet ist und über eine geeignete Gestaltung (Abweisschrägen 56) der Zahnflanken (55, 95) die Rückstellung bewirkt.

7. Absperrsynchronisierung nach einem der Anspräche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnverzahnung (52, 92) zwischen dem Zahnrad (4) bzw. einem Kupplungskörper (5) und dem Reibring (9) in radialer und in Umfangsrichtung ein sehr großes Spiel hat.

8. Sperrsynchronisierung nach Anspruch 1 und zweifach ausgebildet in einer Doppelschaltkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltkupplung zwei in radialer Richtung übereinanderliegende Synchronringe (7, 8) mit je einer Reibfläche (72, 82) zugeordnet sind, zwischen diesen ein Reibring (9) mit zwei Reibflächen (91) und einer auf das jeweilige

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Zahnrad (4) zu gerichteten Stirnverzahnung (92) angeordnet ist und daß der radial außenliegende Synchronring (7) eine Sperrverzahnung (71) hat, die mit der Innenverzahnung (31) der Schiebemuffe (3) zusammenwirkt, an jedem Zahnrad (4) dreh- und axialfest ein Kupplungskörper (5) angeordnet ist, der neben der bekannten Kupplungsverzahnung (51) noch eine axial nach innen weisende Stirnverzahnung (52) trägt, wobei die zusammenwirkenden Stirnverzahnungen (52, 92) am Kupplungskörper (5) und Reibring (9) sowohl radial wie auch in Umfangsrichtung ein Spiel aufweisen, das insbesondere bei der Einleitung einer Schaltung den Eingriff der Zähne (93) des Reibringes (9) in die Zahnlücken (54) des Kupplungskörpers (5) begünstigt und auch eine radiale Bewegung zum Zwecke des Lastausgleiches nicht behindert und wobei die beiden radial innenliegenden Synchronringe (8) über eine Feder (83) miteinander verbunden sind (Fig. 1 bis 4).

9. Sperrsynchronisierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Schaltkupplung ein Synchronring (70) und Reibring (90) mit je einer Reibfläche (720, 910) zugeordnet sind, der Reibring (90) mit einer auf das Zahnrad (40) zu gerichteten Stirnverzahnung (920) angeordnet ist, die mit der Stirnverzahnung (520) , die an einem mit dem Zahnrad (40) verbundenen Kupplungskörper (50) zusammenwirkt, daß diese Stirnverzahnungen (920, 520) sowohl radial wie auch in umfangsrichtung ein Spiel aufweisen, daß insbesondere bei der Einleitung einer Schaltung den Eingriff der Zähne (93) des Reibringes (90) in die Zahnlücken (54) des Kupplungskörpers (5) begünstigt und wobei der Reibring (90) und Synchronring (70) über die mit Abweisschrägen (56) versehenen und mit den Zahnflanken (95) an den Zähnen (93) des Reibringes (90) zusammenwirkenden Stirnverzahnung (520) in die Neutralstellung zurückgedrückt wird und wobei die Sperrflächen (33) in der Schiebemuffe (30) angeordnet sind und mit den Sperr- und Druckbolzen (60) zusammenwirken (Fig. 5, 2, 4).