DE3728904C1 - Ramp-shaped female cone of a clutch ring as an abutment for an annular spring supporting a synchronising ring in a selector clutch, especially one in a change-speed gearbox - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rampenförmigen Innen­ konus nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Innenkonus dieser Art (DE-PS 22 55 368) soll durch den von der Umfangsnut ausgehenden steilen Teil der Konusfläche bei Beginn der Schaltbewegung eine mög­ lichst große Reibkraft mittels der zwischen dem Synchroni­ sierring und dem anderen, zur Schaltmuffe bewegungsfesten Kupplungsring vorgesehenen Konuskupplung am Synchronisier­ ring, d. h. also eine möglichst große Anpreßkraft des Syn­ chronisierringes an die Schaltmuffe erzeugt werden, um ein sofortiges Umschlagen des Synchronisierringes in seine Sperrstellung zu erreichen und dadurch ein Durchreißen der Schaltmuffe ohne vorherige Synchronisierung mit Sicher­ heit zu verhindern. Die Länge des steilen Teiles der Konus­ fläche soll nur so groß sein, daß vor dem Einrückbeginn der formschlüssigen Kupplungsglieder der flache Teil der Konus­ fläche wirksam wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesent­ lichen darin, unter Aufrechterhaltung der bei dem bekannten rampenförmigen Innenkonus erreichten Wirkungsweise zu ver­ hindern, daß bei nach erreichtem Gleichlauf und vor dem Ein­ rückbeginn der formschlüssigen Kupplungsglieder auftreten­ den äußeren Kräften - beispielsweise einer durch kaltes hochviskoses Getriebeöl erzeugten Bremskraft - störende Ge­ räusche wie sogenanntes "Kaltkratzen" oder gar Material­ schäden bei Einrückbeginn infolge erneuter Relativdrehungen an den formschlüssigen Kupplungsgliedern auftreten.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem Innenkonus nach der Erfindung ist quasi eine zwangs­ weise Nachsynchronisierung erreicht, wenn nach Gleichlauf erneut das Auftreten von Relativdrehungen aufgrund äußerer Kräfte droht, so daß weder Geräusche wie "Kaltkratzen" noch Materialschäden möglich sind.

Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 2 ist eine deut­ liche Trennung der Funktionen von Einrücksperre und Nach­ synchronisierung über dem Schaltweg bei dem Innenkonus nach der Erfindung erreicht.

Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 3 ist eine axial kurz bauende Ausführung für den Innenkonus nach der Erfin­ dung erreicht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil eines Gang­ wechselgetriebes mit einer Schaltvorrichtung für den ersten und zweiten Gang und einem Innen­ konus nach der Erfindung für den Kupplungsring am Gangzahnrad des zweiten Ganges,

Fig. 1A einen Teilschnitt in Abwicklung nach Linie IA-IA durch die Einrücksperre am Gangzahnrad des ersten Ganges,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Gangzahnrad des zwei­ ten Ganges mit dem Innenkonus nach der Erfindung am betreffenden Kupplungsring,

Fig. 3 eine Zuordnung der gegenseitigen Relativstellungen der Kupplungs- und Sperrmittel zu den einzelnen Teilabschnitten des Innenkonus nach der Erfin­ dung von Fig. 2, und

Fig. 4 ein Diagramm für den Verlauf der von der am Innen­ konus nach der Erfindung angreifenden Ringfeder erzeugten Schaltreaktionskraft über dem axialen Eingriffsbereich des Innenkonus.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 1A sind in einem nicht mehr dargestellten Getriebegehäuse eine Getriebeabtriebs­ welle 10 und eine parallele Vorgelegewelle 15 drehbar gela­ gert. Auf einem mittleren Abschnitt der Getriebeabtriebs­ welle 10 ist ein eine äußere Kupplungsverzahnung 28 auf­ weisender Führungsring 19 drehfest und axial unverschiebbar festgelegt. Beiderseits des Führungsringes 19 sind auf der Getriebeabtriebswelle 10 ein Gangzahnrad 13 für die Bildung des ersten Ganges und ein Gangzahnrad 14 für die Bildung des zweiten Ganges an sich lose drehbar angeordnet. Diese Gang­ zahnräder 13 und 14 kämmen ständig mit jeweils einem dreh­ fest und einteilig zur Vorgelegewelle 15 ausgebildeten Zahn­ rad. Die Gangzahnräder 13 und 14 weisen auf ihren dem Führungsring 19 zugekehrten Stirnseiten je einen Kupplungs­ ring 29 bzw. 41 mit äußeren Kupplungsverzahnungen 30 und 46 auf, in welche eine innere Kupplungsverzahnung 18 eines Kupplungsringes 47 wechselweise einrückbar ist, welcher mit der Schaltschiebemuffe 20 einteilig ausgebildet ist.

Auf den beiden Kupplungsringen 29 und 41 der Gangzahnräder 13 und 14 ist je ein Synchronisierring 26 bzw. 27 konzentrisch angeordnet, welcher mit radial nach innen ragenden Ansätzen 31 in korrespondierende Ausnehmungen 48 seines Kupplungsringes hineinragt. Die Synchronisierringe 26 und 27 sind an ihren Ansätzen 31 mit geneigt zur Kupplungsachse 5-5 verlaufenden Sperrflächen 11 und 12 versehen, die mit korrespondierenden Sperrflächen 44 und 45 zusammenarbeiten, die von den Aus­ nehmungen 48 an den Kupplungsringen 29 und 41 ausgehen.

Die Ansätze 31 enden radial innen jeweils in zwei gabelförmi­ gen Fortsätzen 38 und 39, in deren jeweiligem halbkreisför­ migen gemeinsamen Scheitelbereich 33 eine in Umfangsrichtung geschlitzte Ringfeder 34 unter leichter Vorspannung ein­ greift. Die zum Führungsring 19 benachbarten Fortsätze 38 an den Ansätzen 31 weisen je eine konische Führungsfläche 37 für die Einfederbewegungen der betreffenden Ringfeder 34 auf.

Die Schaltmuffe 20 ist mit jedem der Synchronisierringe 26 und 27 durch eine mit Reibschluß zwischen diesbezüglichen Konusflächen 22 und 24 bzw. 23 und 25 arbeitende Synchroni­ sierkupplung in Eingriff bringbar.

Die Kupplungsringe 29 und 41 sind in ihrem radial inneren Bereich als Innenkonus 32 bzw. 40 mit einer Konusfläche zum Zusammenspannen der betreffenden Ringfeder 34 ausgebildet. Jeder Innenkonus 32 bzw. 40 weist an seinem dem Führungsring 19 zugekehrten weiten offenen Ende 43 eine Umfangsnut 35 auf, in welche die betreffende Ringfeder 34 in der gezeichneten ausgerückten Kupplungsstellung bzw. Neutralstellung 16 des Kupplungsringes 47 der Schaltmuffe 20 hineinragt. Ein zwischen Umfangsnut 35 und Konusende 43 vorgesehener Ansatz 36 ist als Anschlag für die ausgerückte Kupplungsstellung 16 ver­ wendet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 geht die Umfangsnut 35, die einen Endabschnitt der Konusfläche 42 des Innenkonus 40 bildet, in der auf das enge Konusende 17 weisenden Richtung der Kupp­ lungsachse 5-5 unmittelbar in einen zur Kupplungsachse 5-5 steil verlaufenden Teil 6 der Konusfläche 42 über. Im Bereich des engen Konusendes 17 - in dem die eingerückte Kupplungs­ stellung liegt - weist die Konusfläche 42 einen gegenüber der Kupplungsachse 5-5 nur flach ansteigenden Teil 7 auf.

Die Konusfläche 42 weist weiterhin einen zwischen dem sich an die Umfangsnut 35 anschließenden steilen Teil 6 einer­ seits und dem am engen Konusende 17 liegenden flachen Teil 7 andererseits liegenden zusätzlichen steilen Teil 8 auf, wobei der Übergang zwischen den beiden steilen Teilen 6 und 8 durch einen flachen Zwischenteil 49 gebildet wird.

Eine Schaltung in den zweiten Gang läuft wie folgt ab:

Beim Betätigen der Schaltmuffe 20 aus der gezeichneten Aus­ rück- oder Neutralstellung 16 in Richtung auf das Gangzahn­ rad 14 wird zunächst ein Leerweg s ₀ - vgl. das Diagramm von Fig. 4, in welchem über dem Schaltweg s der Schaltmuffe 20 die durch die Ringfeder 34 erzeugte Schaltreaktionskraft P _R aufgetragen ist - durchlaufen, über dem die Schaltreaktions­ kraft im wesentlichen Null ist, bis die Konusflächen 23 und 25 in Eingriff gelangen. In dieser Synchronisierstellung 51 der Schaltmuffe 20 baut sich aufgrund der Vorspannung der in die Umfangsnut 35 eingreifenden Ringfeder 34 eine Schaltreak­ tionskraft 52 auf, durch deren Umfangskomponente der Synchro­ nisierring 27 in eine Sperrstellung (Fig. 3, rechte Darstel­ lung) gegenüber dem Kupplungsring 41 verdreht wird, in welcher die Sperrflächen 12 und 45 in Eingriff stehen. Diese Rela­ tivbewegung hat ihre Ursache in der gegenüber der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle 10 höheren Drehzahl des Gangzahn­ rades 14, dessen Kupplungsring 41 mithin den Kupplungsring 47 der Schaltmuffe 20 in Antriebsdrehrichtung 50 überholt. In der Synchronisierstellung 51 der Schaltmuffe 20 befinden sich die beiden einzurückenden Kupplungsverzahnungen 18 und 46 noch in einem relativ großen gegenseitigen Abstand 53. Eine Weiterbetätigung der Schaltmuffe 20 in Richtung des Gangzahnrades 14 führt dazu, daß die Ringfeder 34 in den Ein­ griffsbereich des steilen Teiles 6 der Konusfläche 42 ge­ langt, so daß sich ein entsprechender steiler Verlauf 54 für die Schaltreaktionskraft P _R ergibt. Auf diese Weise werden das Gangzahnrad 14 zusammen mit der Vorgelegewelle 15 mit Sicherheit bis zum Gleichlauf der Kupplungsringe 41 und 47 abgebremst. Bei Gleichlauf sind die Umfangskräfte gering, so daß der Synchronisierring 27 zu einer rückläufigen Rela­ tivdrehung gegenüber dem Kupplungsring 41 gezwungen wird und die Ansätze 31 ohne größeren Kraftaufwand in die Aus­ nehmungen 48 einfahren können (Fig. 3, mittlere Darstel­ lung).

In derjenigen Stellung 9 der Schaltmuffe 20, in welcher die Sperrflächen 11 und 12 des Synchronisierringes 27 den axialen Eingriffsbereich der Sperrflächen 44 und 45 des Kupplungs­ ringes 41 gerade in Richtung des Gangzahnrades 14 verlassen haben (Fig. 3, mittlere Darstellung), weisen die einzu­ rückenden Kupplungsverzahnungen 18 und 46 noch einen - wenn auch kleineren - gegenseitigen axialen Abstand 55 auf. Des­ wegen besteht die Gefahr, daß bei einer Weiterbetätigung der Schaltmuffe 20 in Richtung des Gangzahnrades 14 bis in eine Stellung 56, in welcher der gegenseitige Axialabstand der einzurückenden Kupplungsverzahnungen 18 und 46 etwa zu Null geworden ist (Fig. 3, linke Darstellung), das Gang­ zahnrad 14 beispielsweise wegen der Bremskraft von kaltem hochviskosen Getriebeöl gegenüber der Getriebeabtriebs­ welle 10 abgebremst wird, so daß der Synchronisierring 27 in Richtung seiner entgegengesetzten Sperrstellung relativ zum Kupplungs­ ring 41 betätigt wird. Ohne die erfinderischen Maßnahmen würden nun die Zahnspitzen der Kupplungsverzahnungen 18 und 46 in Eingriff gelangen, wodurch im schlimmsten Falle Material­ schäden - zumindest aber Geräusche wie "Kaltkratzen" die Folge wären.

Zur Vermeidung dieser Nachteile weist die Konusfläche 42 in ihrem zwischen den den Stellungen 9 und 56 der Schaltmuffe 20 zugehörigen Stellungen der Ringfeder 34 liegenden Bereich 57 einen zusätzlichen zweiten steilen Teil 8 auf, welcher senkrecht zur Kupplungsachse 5-5 verläuft und daher gemäß Fig. 4 zu einer nochmaligen hohen Schaltreaktionskraft 58 führt, deren Umfangskomponente eine wirksame Nachsynchroni­ sierung dahingehend bewirkt, daß das abgebremste Gangzahn­ rad 14 nunmehr wieder auf die Drehzahl der Getriebeabtriebs­ welle 10 beschleunigt wird.

Dadurch kann nun die Kupplungsverzahnung 18 ohne größeren Kraftaufwand in die Kupplungsverzahnung 46 aufgrund der dies­ bezüglich vorgesehenen Anschrägungen einfädeln und die Kupp­ lungseinrückstellung erreicht werden, wobei sich die Ring­ feder 34 im Bereich des flachen Teiles 7 der Konusfläche 42 befindet, der eine genügende Rückstellkraft am Synchroni­ sierring 27 erzeugt, so daß - wenn die Schaltmuffe in ihre Neutralstellung 16 zurückbetätigt ist - der Synchronisier­ ring mit Sicherheit nachgeführt wird.

Claims (3)

1. Rampenförmiger Innenkonus eines Kupplungsringes als Wider­ lager einer einen Synchronisierring abstützenden Ringfeder für eine formschlüssige synchronisierte Schaltkupplung ins­ besondere eines Gangwechselgetriebes mit von ihrer Welle ab­ schaltbaren Gangzahnrädern, bei dem die Konusfläche im Be­ reich des weiten offenen Konusendes eine Umfangsnut, in welche die Ringfeder in der ausgerückten Kupplungsstellung hineinragt, und einen sich in Richtung des engen Konusendes unmittelbar an die Umfangsnut anschließenden, gegenüber der Kupplungsachse steilen Teil sowie im Bereich des engen Ko­ nusendes einen die Ringfeder in der eingerückten Kupplungs­ stellung zusammenspannenden flachen Teil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusfläche (42) einen axial zwischen dem unmittel­ bar von der Umfangsnut (35) ausgehenden steilen Teil (6) und dem der eingerückten Kupplungsstellung zugehörigen flachen Teil (7) liegenden zusätzlichen steilen Teil (8) aufweist.

2. Innenkonus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche steile Teil (8) der Konusfläche (42) axial in Richtung des flachen Teiles (7) gegenüber einer Stellung (9) der Ringfeder (34) versetzt liegt, in welcher Sperrflächen (11, 12) des Synchronisierringes (27) gerade aus dem Eingriffsbereich von korrespondierenden Sperr­ flächen (44, 45) an dem den rampenförmigen Innenkonus (40) aufweisenden Kupplungsring (41) herausgetreten sind.

3. Innenkonus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche steile Teil (8) gegenüber der Kupplungs­ achse (5-5) einen senkrechten Verlauf aufweist.