DE3729818C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bekanntlich erfolgt das Schalten der einzelnen Gänge in einem Handschaltgetriebe durch Auswahl eines von mehreren Kraft­ übertragungswegen für die Übertragung des Drehmoments. Für die Getriebe von Kraftfahrzeugen wird im allgemeinen ein Synchronisiergetriebe eingesetzt, bei dem eine Auswahl dieser Kraftübertragungswege, d. h. das Schalten von Gängen, auch dann durchgeführt werden kann, während sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Eine dabei häufig auftretende Gefahr besteht darin, daß bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges fälschlich der Rückwärtsgang gewählt wird, was inbesondere dann der Fall ist, wenn die Bewegungsrichtung des Schalt­ hebels von einem Vorwärtsgang auf einer geraden Linie zum Rückwärtsgang verläuft (vgl. Fig. 5). Um diese Gefahr zu verringern, wurde schon vorgeschlagen, Synchronisiergetriebe auch für den Rückwärts­ gang zu benutzen (vgl. JP-OS 60-44 640). Auch hierbei läßt sich jedoch die Gefahr eines versehentlichen Schaltens in den Rückwärtsgang während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges für den Fahrer nicht rechtzeitig erkennen.

Um dieses Problem zu beherrschen, wird bei einer bekannten Synchronisiervorrichtung der eingangs angegebenen Art (DE-OS 29 36 009) vorgeschlagen, bei Überschreiten einer vorgegebenen Vorwärts-Fahrgeschwindigkeit in den Schaltweg für den Rückwärtsgang einen Anschlag einzurücken, der die Betätigung der Schaltkupplung für den Rückwärtsgang sperrt. Nachteilig daran ist jedoch, daß ein versehentliches Schalten in den Rückwärtsgang bei niedriger Fahrgeschwindig­ keit, wenn der Anschlag nicht eingerückt ist, doch möglich ist und dadurch Beschädigungen am Getriebe auftreten können. Außerdem ist der technische Aufwand für die Sperrung des Rückwärtsganges in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit nicht unbeträchtlich.

Bei einer anderen bekannten Synchronisiervorrichtung (DE-OS 18 14 216) kann ebenfalls ein drehbar auf der Welle gelagertes Zahnrad einer Vorwärtsgang- und einer Rückwärtsgang-Zahnräder­ kette auf die gewünschte synchrone Drehzahl verzögert oder beschleunigt werden, wobei zur Betätigung des Rückwärtsganges in dem Kraftfluß zwischen dem Schalthebel und dem Synchron­ ring ein Kugelmechanismus eingeschaltet ist, bei dem eine Kugel zwischen Schrägflächen angeordnet ist. Es ist jedoch hierbei nicht offenbart, daß zur Beeinflussung des Rückwärtsgang-Schaltvorganges beim Schalten in den Rückwärtsgang eine geringere Synchronisier-Reibleistung vorliegt als beim Schalten in einen Vorwärtsgang.

In Zusammenhang mit einer weiteren bekannten Synchronisier­ vorrichtung (DE-OS 29 29 110) wird darauf hingewiesen, daß das Synchronisiervermögen mit einem größeren Konuswinkel der miteinander in Eingriff kommenden Konusflächen abnimmt und damit die für den Synchronisiervorgang erforderliche Zeit länger wird. Das Problem einer Verhinderung des ver­ sehentlichen Schaltens in den Rückwärtsgang ist nicht an­ gesprochen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Synchronisiervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, bei der für den Fahrer das Schalten in den Rückwärtsgang sofort erkennbar ist und daher die Gefahr gering ist, daß der Rückwärtsgang fälschlicherweise während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges geschaltet wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen­ teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Prinzipiell besteht die technische Lehre der vorliegenden Erfindung darin, den während des Synchronisiervorganges spürbaren Widerstand beim Schalten des Rückwärtsganges größer zu halten als beim Schalten der Vorwärtsgänge. Hierzu ist die Synchronisiervorrichtung so ausgelegt, daß die Synchronisier-Reibleistung (Reibarbeit je Zeiteinheit) für den Rückwärtsgang kleiner als die Synchronisier- Reibleistung für die Vorwärtsgänge ist. Da der Synchronisier­ vorgang um so schneller und für den Fahrer um so weniger bemerkbar abläuft, je größer die zwischen den Konusflächen des Synchronringes und der zu synchronisierenden Zahnräder umgesetzte Reibleistung ist, läßt sich diese Eigenschaft zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe heranziehen. Dabei ist konstruktiv kein zusätzlicher Aufwand erforderlich und die Wirkungsweise der Synchronisiervorrichtung bleibt im übrigen unverändert.

Technische Ausführungsmöglichkeiten zur Beeinflussung der Reibleistung in dem genannten Sinn ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Handschaltge­ triebes in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Rückwärtsgang-Synchronisier­ vorrichtung, die in dem Getriebe von Fig. 1 zur An­ wendung gelangt;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Teils der Rückwärtsgang-Synchronisiervorrichtung;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Synchronisierkonus für den Rückwärtsgang;

Fig. 5 ein Beispiel für ein Gangschaltschema.

Gemäß Fig. 1 liegt eine Kupplung 2 einem Motorschwungrad 1 gegenüber, um das Antriebsmoment auf ein Getriebe 10 zu übertragen Kupplung 2 umfaßt eine Druck­ platte 3, die für eine axiale Verschiebebewegung auf einer am (nicht gezeigten) Getriebegehäuse festen Buchse 6 gehal­ ten ist, und eine Kupplungsscheibe 4, die zwischen dem Schwungrad 1 und der Druckplatte 3 angeordnet ist sowie eine Fläche 4a aufweist, die durch die Druckplatte 3 gegen das Schwungrad 1 gepreßt werden kann. Die Kupplungsscheibe 4 ist mit einer Antriebswelle 11 des Schaltgetriebes 10 verbunden, wobei ein Dämpfungselement 5 an der Kupplungs­ scheibe 4 befestigt ist, um bei einem Einrücken der Kupp­ lung Stöße zu dämpfen. Die Druckplatte 3 wird durch die Kraft einer (nicht gezeigten) Feder od. dgl. zur Kupp­ lungsscheibe 4 hin belastet, so daß das Antriebsmoment der Maschine normalerweise auf die Antriebswelle 11 übertragen wird. Bei einem Niederdrücken des Kupplungspedals wird die Kupplungsscheibe 4 unter Überwindung des Drucks der Druck­ platte 3 vom Schwungrad 1 wegbewegt und die Kupplung ausgerückt.

Die Antriebswelle 11 wird von einem Kugellager 12 drehbar gelagert und fluchtet mit einer Abtriebswelle 16, wobei das rückwärtige Ende der Antriebswelle 11 mit dem vorderen Ende der Abtriebswelle 16 durch ein Rollenla­ ger 13 verbunden ist, so daß die Möglichkeit für eine Rela­ tivdrehung der Wellen zueinander besteht. Eine Vorgelege­ welle 19 wird durch ein Paar von Lagern 17 und 18 parallel zu den Wellen 11 und 16 unter diesen gelagert. Auf der An­ triebswelle 11 ist ein Eingangsritzel 21 be­ festigt, das mit einem auf der Vorgelegewelle 19 festen Vorgelegezahnrad 22 kämmt. Auf der Vorgelegewelle 19 sind in der Reihenfolge von der Front- zur Rückseite hin ein Antriebsritzel 24 für den 3. Gang, ein Antriebsritzel 26 für den 2. Gang, ein Antriebsritzel 28 für den 1. Gang, ein Rückwärtsgang-Antriebsritzel 30 und ein Antriebsritzel 32 für den 5. Gang befestigt. Diese Ritzel 24, 26, 28 und 32 kämmen jeweils mit einem Abtriebsrad 23 für den 3. Gang, einem Abtriebsrad 25 für den 2. Gang, einem Ab­ triebsrad 27 für den 1. Gang und einem Abtriebsrad 31 für den 5. Gang, wobei diese Abtriebsräder drehbar auf der Abtriebswelle 16 gelagert sind, und das Rückwärtsgang-Antriebsritzel 30 steht über ein Zwischenrad 30a mit dem Rückwärtsgang-Abtriebs­ rad 29 in Eingriff, das ebenfalls drehbar auf der Abtriebswelle 16 gelagert ist. Synchronkegel und Radkeilnuten 21a, 23a, 25a, 27a, 29a und 31a sind an dem Eingangsritzel 21, dem 3. Gang-Abtriebsrad 23, dem 2. Gang-Abtriebsrad 25, dem 1. Gang-Abtriebsrad 27, dem Rückwärtsgang-Abtriebsrad 29 und dem 5. Gang-Abtriebsrad 31 vorgesehen. Die Kegel- und Radkeilnuten bilden zusammen mit an der Abtriebs­ welle 16 befestigten Kupplungsnaben 42, 47 sowie 52 und mit an den Kupplungsnaben gleitbeweglich gehaltenen Schaltmuf­ fen 41, 46 sowie 51 eine erste bis dritte Synchronisier­ vorrichtung 40, 45 sowie 50.

In diesem Schaltgetriebe wird die Betätigung des Schalthe­ bels durch den Fahrer mit Hilfe einer Schaltgabel od. dgl. auf die Schaltmuffen 41, 46 und 51 übertragen. Wenn die Schaltmuffe 41 der ersten Synchronisiervorrichtung 40 vorwärts (in Fig. 1 nach links) auf der Kupplungsnabe 42 bewegt wird, so wird die Schaltmuffe 41 mit den Keil­ nuten 21a auf der Seite des Eingangsritzels 21 in Eingriff gebracht, so daß die Antriebswelle 11 unmittelbar mit der Abtriebswelle 16 verbunden ist und das Getriebe in den 4. Gang geschaltet ist. Wird dagegen die Schaltmuffe 41 nach Rechts bewegt, so daß sie mit den Radkeilnuten 23a auf der Seite des Abtriebsrades 23 für den 3. Gang zum Ein­ griff kommt, dann wird durch den Eingriff des Vorgelege­ zahnrades 22 mit dem Eingangsritzel 21 die Drehung der Vor­ gelegewelle 19 auf das Antriebsritzel 24 für den 3. Gang und das Abtriebsrad 23 für den 3. Gang übertragen, womit die Übersetzung des 3. Ganges erhalten wird. Durch eine axiale Verschiebung der Schaltmuffe 46 der zweiten Synchro­ nisiervorrichtung 45 werden in gleicher Weise Schal­ tungen in den 2. und 1. Gang bewirkt.

Durch ein axiales Verschieben der Schaltmuffe 51 der dritten Synchronisiervorrichtung 50 an der Kupplungsnabe 52 werden die Übersetzungen in den Rückwärtsgang und 5. Gang geschaltet. Wenn die Schaltmuffe 51 nach links zum Eingriff mit den Radkeilnuten 29a am Rückwärtsgang-Abtriebs­ rad 29 verschoben wird, dann wird die Drehung der Vorgele­ gewelle 19 über das Rückwärtsgang-Antriebsritzel 30 und das Zwischenrad 30a auf das Rückwärtsgang-Abtriebsrad 29 übertragen, womit der Rückwärtsgang eingeschaltet ist. Wird dagegen die Schaltmuffe 51 nach rechts zum Eingriff mit den Radkeilnuten 31a am Abtriebsrad für den 5. Gang bewegt, so ist der 5. Gang geschaltet.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist die dritte Synchronisier­ vorrichtung 50 zwischen das Rückwärtsgang-Abtriebsrad 29 und das Abtriebsrad 31 für den 5. Gang eingefügt, die auf der Abtriebswelle 16 drehbar durch Lager 29c bzw. 31c gelagert sind. Eine Kupplungsnabe 52 ist durch eine Keilnutverbindung fest mit der Abtriebswelle 16 verbunden, während die Schaltmuffe 51 auf der Kupp­ lungsnabe 52 durch Keilnuten in der axialen Richtung ver­ schiebbar gehalten ist. Die Kupplungsnabe 52 ist mit einer Vielzahl von diametralen Nuten versehen, in denen Schaltkeile 55 angeordnet sind, die durch Federn 56 einem auswärts gerichteten Druck ausgesetzt sind. An einem bezüglich der Radkeilnuten 29a rechts liegenden Teil des Rück­ wärtsgang-Abtriebsrades 29 ist eine Konusfläche 29b ausge­ bildet, um die herum ein Synchronring 53 mit konischer Innenfläche angeordnet ist, wobei zwischen dem Synchronring 53 und der Konusfläche 29b eine Relativdrehung möglich ist. Entsprechend ist an einem links von den Keilnuten 31a gelegenen Teil des Abtriebsrads 31 eine Konusfläche 31b aus­ gebildet, um die herum die relativ zu dieser drehbarer Synchronring 54 mit konischer Innenfläche angeordnet ist. Die Neigung α (Fig. 3) der Konusfläche 29b ist größer als die Neigung von gleichar­ tigen Konusflächen der anderen Synchronisiervorrichtungen, so daß die Synchronisierleistung der Rückwärtsgang-Synchro­ nisiervorrichtung kleiner ist als diejenige der anderen Synchronisiervorrichtungen, worauf unten noch eingegangen wird.

Mit einer an der Außenumfangsfläche der Schaltmuffe 51 ausgebildeten Nut ist eine Schaltgabel S in Eingriff; wenn die Betätigung des Schalthebels durch den Fahrer auf diese Schaltgabel übertragen wird, so wird die Schalt­ muffe 51 in axialer Richtung bewegt. Um in den Rückwärts­ gang zu schalten, wird die Schaltmuffe 51 nach links verschoben, wobei mit dieser die Schaltkeile 55 nach links bewegt werden, so daß sie gegen die gegenüberlie­ gende Seitenfläche des Synchronringes 53 stoßen und die­ sen nach links drücken. Dadurch trifft die innere Konusflä­ che des Synchronrings 53 auf der Konus­ fläche 29b des Rückwärtsgang-Abtriebsrades 29 auf, so daß die Abtriebswelle 16 mit dem Rückwärtsgang-Abtriebs­ rad 29 durch die Reibungskraft zwischen den Konusflächen synchronisiert wird. Anschließend wird die Schaltmuffe 51 weiter nach links über an der Außenfläche der Schalt­ keile 55 ausgebildete Vorsprünge 55a bewegt, so daß die Schiebekeile 51a der Schaltmuffe 51 mit den Radkeilnu­ ten 29a in Eingriff gebracht werden und die Drehung des Rückwärtsgang-Abtriebsrades 29 auf die Abtriebswelle 16 übertragen wird. Hierbei können die Schiebekeile 51 der Schaltmuffe 51 glatt und ruckfrei mit den Radkeilnuten 29a in Eingriff gebracht werden, weil das Rückwärtsgang- Abtriebsrad 29 und die Abtriebswelle 16 synchronisiert wor­ den sind.

Die Zeit, die erforderlich ist, um das Rückwärtsgang-Ab­ triebsrad 29 und die Abtriebswelle 16 zu synchronisieren, hängt von der Reibungskraft zwischen der inneren Konusflä­ che des Synchronrings 53 und der Konusfläche 29b des Rückwärtsgang-Abtriebsrades 29 ab. Das bedeutet, daß dann, wenn die Reibungskraft groß ist, eine Synchronisierung des Rückwärtsgang-Abtriebrades 29 und der Abtriebswelle 16 relativ leicht erhalten wird, d. h., die Synchronisierlei­ stung groß ist und daß andererseits, wenn die Reibungs­ kraft klein ist, die Synchronisierung schwerer zu bewerkstelligen, d. h., die Synchronisierleistung klein ist. Wenn die Neigung α der Konusfläche 29b kleiner wird, so wird die Reibungskraft zwischen den Konusflächen für eine gege­ bene Kraft zur Axialverschiebung der Schaltmuffe 51 er­ höht, d. h., die Synchronisierleistung wird für eine vorge­ gebene Betätigungskraft vergrößert. Bei der in Rede stehen­ den Ausführungsform wird der Rückwärtsgang-Synchronisier­ vorrichtung eine Synchronisierleistung gegeben, die kleiner ist als diejenige der anderen Synchronisiervorrichtungen, indem die Neigung α der Konusfläche 29b der Rückwärtsgang- Synchronisiervorrichtung größer gemacht wird als die Nei­ gung der entsprechenden Konusflächen der anderen Synchroni­ siervorrichtungen. Demzufolge ist die für ein Schalten in den Rückwärtsgang erforderliche Betätigungskraft größer als diejenige, die zum Schalten in irgendeinen der Gänge 1 bis 5 notwendig ist, so daß das Schalten in den Rück­ wärtsgang ohne die Gefahr durchgeführt werden kann, daß ein versehent­ liches Schalten während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs auftritt.

Die Synchronisierleistung kann auch durch entsprechende Wahl der Breite β der tragenden Flächen 53b an der Innen­ fläche des Synchronrings 53, die durch Ausbilden einer Mehrzahl von in der Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 53a entstanden sind bestimmt werden (Fig. 4). Wenn die Breite β vergrößert wird, so wird bei Axialverschiebung des Synchronrings 53 die Flächenpressung der tragenden Flächen 53b verringert und der Griff des Synchronrings 53 an der Konusfläche 29b verringert, womit die Syn­ chronisierleistung vermindert wird.

Claims (5)

1. Synchronisiervorrichtung für ein Handschaltgetriebe, das eine Rückwärtsgang-Zahnräderkette und mindestens eine Vorwärtsgang-Zahnräderkette aufweist, welche Rück­ wärts- und Vorwärtsgang-Zahnräderkette jeweils ein Paar von jeweils auf einer treibenden Welle (19) sowie einer getriebenen Welle (16) gehaltenen Getrieberädern (29, 30; 23, 24; 25, 26; 27, 28; 31, 32) umfaßt, wobei ein Zahnrad (30, 32) des Paares auf dessen Welle (19) fest und das andere Zahnrad (29, 31) auf dessen Welle (16) drehbar gelagert ist, mit einer drehfest auf dieser Welle (16) angeordneten Kupplungsnabe (52) zur Her­ stellung einer Drehverbindung des drehbar gelagerten Zahnrades (29, 31) mit dessen Welle (16), mit einer mit der Kupplungsnabe (52) in Eingriff bringbaren und im Eingriff mit dieser umlaufenden Schaltmuffe (51), die in Achsrichtung der Kupplungsnabe (52) bis zum Ein­ griff mit einer an jedem drehbar gelagerten Zahnrad (29, 31) einstückig ausgebildeten Keilverzahnung (29a, 31a) verschiebbar ist, mit einem Synchronring (53, 54) mit konischer Innenfläche, die einer ihr gegenüber­ liegenden Konusfläche (29b, 31b) an dem zugeordneten Zahnrad (29, 31) angepaßt ist und mit dieser bei Axialverschiebung der Schaltmuffe (51) in Reibeingriff kommt, und mit einem mit der Schaltmuffe (51) bewegbaren Schaltkeil (55) zur Verschiebung des Synchronringes (53, 54) dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisier-Reibleistung der Synchronisier­ vorrichtung für den Rückwärtsgang bei einer vorgegebenen Betätigungskraft geringer ist als die Synchronisier- Reibleistung für jeden der Vorwärtsgänge.

2. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Konusfläche des der Rückwärtsgang-Zahnräderkette zugeordneten Zahnrades größer ist als der Neigungswinkel der Konusfläche des der Vorwärtsgang-Zahnräderkette zugeordneten Zahnrades.

3. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche zwischen der konischen Innen­ fläche (53b) des Synchronringes (53) und der zuge­ ordneten Konusfläche (29b) an dem Zahnrad (29) in der Rückwärtsgang-Zahnräderkette größer ist als die Kontaktfläche zwischen der konischen Innenfläche des Synchronringes (54) und der zugeordneten Konusfläche (31b) des Zahnrades (31) in der Vorwärtsgang-Zahn­ räderkette.

4. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Innenfläche des Synchronringes (53) mit einer Mehrzahl von in dessen Umfangsrichtung ver­ laufenden Nuten (53a) versehen ist und die Breite (β) der tragenden Flächen (53b) zwischen den Nuten (53a) in dem Zahnrad (29) der Rückwärtsgang-Zahnräder­ kette größer ist als diejenige des Zahnrades (31) in der Vorwärtsgang-Zahnräderkette.

5. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmuffe (51) für den Vorwärtsgang und den Rückwärtsgang einstückig ausgebildet und durch eine Schaltgabel (S) wahlweise zum Eingriff mit der Kupplungs­ nabe (52) und dem Synchronring (53, 54) für den Rückwärts­ gang oder den Vorwärtsgang verschiebbar ist.