DE3905333A1

DE3905333A1 - Vorrichtung und verfahren zum pruefen von synchronisiereinheiten

Info

Publication number: DE3905333A1
Application number: DE3905333A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Pflaum; Richard Strahler
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Zahnradfabrik Passau 94034 Passau De GmbH
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-08-23
Also published as: IT9047636A0; IT1239594B; GB9001196D0; DE3905333C2; FR2643457A1; DE8902056U1; GB2228575A; GB2228575B; US5003817A; IT9047636A1; FR2643457B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Synchronisiereinheiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein auf dieser Vorrichtung ausführbares Verfahren zum Prüfen von Synchronisiereinheiten.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der für eine Synchronisiereinrichtung in Schaltgetrieben rele vanten Größen, wie sie in der DE 35 35 103 A1 beschrieben ist. Die bekannte Vorrichtung erlaubt nur Messungen mit einem Getriebezahnrad einschließlich Synchronisierkonus und mit einem zugeordneten Synchronring. Diese Teile werden in geeig neten Aufnahmen montiert, eines wird rotatorisch angetrieben und das andere sodann mit einer vorgewählten Axialkraft dagegengepreßt und dabei das sog. Synchronisierkonus-Dreh moment gemessen. Weitergehende Messungen sind nicht vorge sehen. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist auch darin zu sehen, daß - entgegen der Angabe in der Beschreibung - die Messung nicht im Originalzusammenbau der Synchronisier einrichtung erfolgt; denn die den Außen- und den Innenkonus aufweisenden Teile (Getriebe-Zahnrad und Synchronring) sind - anders als im Schaltgetriebe - über ihre Aufnahmen zwangs geführt.

Aufgabe

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung der genannten Art so weiterzubilden, daß sie für Dauerschaltversuche an kompletten Synchronisiereinheiten für Schaltgetriebe geeignet ist, wobei die Anordnung der Teile der Synchronisiereinrichtungen weitestgehend der im Schaltgetriebe entsprechen soll. Die Dauerschaltversuche sollen dabei sowohl für die Produktentwicklung, z. B. Lebens daueruntersuchungen an den Synchronteilen bei unterschied licher Formgebung und/oder unterschiedlichen Werkstoffen, Schmierstoffen einschließlich Additiven und Temperaturen, als auch für die Qualitätskontrolle an den Synchronteilen und/oder Schmierstoffen einschließlich Additiven durchführ bar sein. Außerdem soll ein zur Durchführung auf dieser Vor richtung geeignetes Verfahren entwickelt werden.

Lösung

Zur Lösung der Aufgabe wird die im Anspruch 1 aufgezeigte Vorrichtung vorgestellt sowie das im Anspruch 10 aufgezeigte Verfahren. Die Vorrichtung kann mit den in den Ansprüchen 2 bis 9 aufgezeigten Maßnahmen in vorteilhafter Weise ausge staltet werden.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels beschrieben, das in 3 Figuren dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung teils in einer Ansicht, teils in einem Schnitt,

Fig. 2 die Aufnahme der Synchronisiereinheit in einer ver größerten Darstellung bei einer abgeänderten Ausfüh rung der Vorrichtung, und

Fig. 3 die Aufnahme eines Schaltringes anstatt eines kompletten Getriebe-Zahnrades analog zu Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die zu prüfende Synchronisiereinheit 1 ist in Fig. 2 darge stellt. Sie besteht aus einem ersten (2) und einem zweiten Getriebe-Zahnrad 3, die außer ihrer Laufverzahnung eine Kupplungsverzahnung 4, 5 aufweisen und auf Synchronkegeln 6, 7 je einen Synchronring 8, 9 tragen, sowie aus einer Schaltmuffe 10, die axial verschiebbar auf einer Nabe 11 sitzt.

Das erste Getriebe-Zahnrad 2 ist mittels eines Halteringes 12 mit einem Adapter 13 verbunden, der an einer Antriebs welle 14 befestigt ist. Die die Schaltmuffe 10 tragende Nabe 11 ist mittels eines Adapters 15 unverschieblich auf eine Abtriebswelle 16 aufgesetzt, die durch die als Hohl welle ausgeführte Antriebswelle 14 hindurchgeführt ist. Das zweite Getriebe-Zahnrad 3 ist mittels durch die Zahnlücken seiner Laufverzahnung geführter Schrauben 17 in einer einen Adapter bildenden Aufnahme 18 gehalten, die an einem Gehäuse 25 befestigt ist, das Teil eines Gestelles 24 ist, auf das noch eingegangen wird. Die Adapter 13, 15, 18 sind den mit ihnen verbundenen Teilen der Synchronisiereinheit 1 angepaßt und gegen andere Adapter, die an die Teile einer anderen Synchronisiereinheit angepaßt sind, austauschbar. Damit ist die Prüf-Vorrichtung für die verschiedensten Ausführungen und Größen von Synchronisiereinheiten verwendbar. Statt der Nabe 11 und des Adapters 15 kann auch ein diese beiden Teile vereinigender Adapter verwendet werden, auf den die Schalt muffe 10 direkt aufgesetzt ist. Die Verbindung der beiden Getriebe-Zahnräder 2, 3 mit ihren Adaptern 13, 18 kann auch in anderer Weise bewerkstelligt werden.

Bei Getriebe-Zahnrädern ist die Kupplungsverzahnung 4, 5 aus Herstellungsgründen oft an einem Kupplungsring 19 angebracht, der dann mit dem eigentlichen Zahnrad fest verbunden wird, z. B. durch Elektronenstrahlschweißen. In solchen Fällen ist es auch möglich, statt des kompletten Getriebezahnrades nur den Kupplungsring 19 für die Prüfung der Synchronisiereinheit 1 zu verwenden, wie das in Fig. 3 gezeigt ist: Mittels eines Halteringes 20, der an einem inneren Vorsprung des Kupplungs ringes 19 anliegt, wird der Kupplungsring 19 mit einem Adap ter 21 verbunden. In ähnlicher Weise kann ein weiterer Kupp lungsring mit dem Gehäuse 25 verbunden werden.

Die Antriebswelle 14 ist im Gestell 24 bzw. Gehäuse 25 gela gert (Fig. 1). Sie wird von einem E-Motor 26 über einen Riemen 27 angetrieben und ist dafür mit einer Riemenscheibe 28 versehen. Außerdem ist auf die Antriebswelle 14 eine Schwungmasse 29 aufgesetzt. Die Abtriebswelle 16 ist in der Antriebswelle 14 gelagert, wobei das in Fig. 1 rechte Lager auch im Gestell 24 aufgenommen sein könnte. Auf das freie Ende der Abtriebswelle 16 ist eine Schwungmasse 30 aufge setzt. Auf einer quer zur Abtriebswelle 16 verlaufenden Schaltwelle 31 (Fig. 2) ist eine Schaltgabel 32 aufgesetzt, die mit der Schaltmuffe 10 zusammenwirkt. Ein Hydrozylinder 33 ist mit einem auf die Schaltwelle 31 drehfest aufgesetz ten Hebel 34 verbunden und bewirkt eine Schwenkbewegung der Schaltwelle 31 und damit der Schaltgabel 32, die dabei die Schaltmuffe 10 nach rechts oder links verschiebt und so einen Schalt- und Synchronisiervorgang bewirkt.

Statt der schwenkbaren Schaltgabel 32 kann auch eine parallel zur Abtriebswelle 16 verschiebbare Schaltgabel 36 vorgesehen sein, wie in Fig. 1 gezeigt. Diese ist auf einer parallel zur Abtriebswelle 16 im Gestell 24 bzw. Gehäuse 25 verschieb bar gelagerten Schaltstange 35 befestigt, die von einem Hydrozylinder 37 betätigt wird.

Zwischen dem Hydrozylinder 33 und dem Hebel 34 ist, ebenso wie zwischen dem Hydrozylinder 37 und der Schaltstange, ein Grenzwertschalter 38 vorgesehen, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Schaltkraft die Prüfvorrichtung abschaltet, um der Gefahr von Schäden durch Überlast vorzubeugen. Demselben Zweck dient ein auf dem Gestell 24 bzw. Gehäuse 25 angeord neter Grenzwertschalter 39, der bei Überschreiten einer vor gegebenen Schwingungsgröße die Vorrichtung abschaltet. Das Gehäuse 25 ist auf wenigstens einer Seite offen, um den Ein- und Ausbau der Synchronisiereinrichtung 1 und das Beobachten der Prüfung zu ermöglichen. Die entsprechende Öffnung ist mit einer Abdeckung 53, z. B. einer Schiebetür, verschließbar, die mit einem elektrischen Endschalter 54 versehen ist, der ein Anfahren der Prüfvorrichtung bei geöffneter Abdeckung verhindert.

Zu der Prüfvorrichtung gehören auch ein Hydraulikaggregat 40 zur Versorgung der Hydrozylinder 33, 37 und ein Schmieraggre gat 45 zur Versorgung der zu prüfenden Synchronisiereinheit 1 mit dem erforderlichen Schmieröl. Das Hydraulikaggregat 40 umfaßt u. a. einen Motor 41 für eine in einem Ölbehälter 42 angeordnete Pumpe und einen sogenannten Schaltautomaten 43. Das Schmieraggregat 45 besteht im wesentlichen aus einem Öl behälter 46 von dem eine von einem Motor 47 angetriebene Pumpe 48 das Öl über eine Leitung 49 ins Gehäuse 25 fördert, von wo aus es durch eine Leitung 50 frei zurückfließt. Zur Simulierung verschiedener Betriebszustände kann das Öl erwärmt werden, wofür ein oder auch mehrere Heizelemente 51 und ein Thermostat 52 vorgesehen sind.

In einem Schaltschrank 55 sind alle elektrischen Einrichtun gen einschließlich einer speicherprogrammierbaren Steuerung 56 und diverse Anzeigegeräte untergebracht.

Der Prüfablauf ist folgendermaßen. Wenn die Synchronisierein heit 1 wie oben beschrieben eingebaut und die Abdeckung 53 geschlossen ist, wird der Elektromotor 26 eingeschaltet und die Antriebswelle 14 in Rotation versetzt. Ihre Drehzahl wird von einem Tachogenerator 57, der über einen Riementrieb 58 mit der Antriebswelle 14 verbunden ist, gemessen und an einer analogen Drehzahlanzeige 59 angezeigt. Der Elektro motor 26 ist ein polumschaltbarer Drehstrom-Asynchronmotor und ermöglicht zwei verschiedene Drehzahlen. Wenn statt des in Fig. 1 vereinfacht dargestellten Zahnriemens 27 ein Keil riemen 70 und statt der Riemenscheibe 28 eine gestufte Riemenscheibe 60 verwendet wird, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, sind sogar vier verschiedene Drehzahlen möglich. Die Drehzahl der Antriebswelle 14 wird durch die Schwungmasse 29 stabilisiert. In einem ersten Schalt- und Synchronisiervor gang wird durch Verschieben der Schaltmuffe 10 nach rechts (bezogen auf Fig. 1 und 2) die Abtriebswelle 16 samt ihrer Schwungmasse 30 mit dem Antrieb gekoppelt und auf die Antriebsdrehzahl beschleunigt. In einem daran anschließenden zweiten Schalt- und Synchronisiervorgang, zu dem die Schalt muffe 10 ganz nach links verschoben wird, wird die mit der Antriebsdrehzahl umlaufende Abtriebswelle 16 samt ihrer Schwungmasse 30 mit dem gestellfesten Getriebe-Zahnrad 3 bzw. dessen Kupplungsring mit der Kupplungsverzahnung 6 gekoppelt und bis zum Stillstand abgebremst.

Die Schaltvorgänge werden zeitabhängig von dem Schaltauto maten 43 eingeleitet und von dem Hydrozylinder 33 über den Hebel 34 und die Schaltgabel 36 ausgeführt. Die Anzahl der Schalt vorgänge kann frei wählbar eingestellt werden. Die Gesamt zahl der (noch) durchzuführenden Schaltvorgänge wird an einem subtrahierenden Vorwahlzähler 61 angezeigt. Ein addie render Zähler 62 zeigt die Zahl der ausgeführten Schaltvor gänge an. Am Schaltschrank 55 ist auch eine Schaltkraft- Anzeige 63 vorgesehen, die mit dem Grenzwertschalter 38 verbunden ist.

Zur Erfassung zusätzlicher Meßwerte kann die Aufnahme 18 für das Getriebe-Zahnrad 3 gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Ausführung noch erweitert werden. In Fig. 1 ist die Aufnahme 18 mit einem axialen Zapfen 64 versehen, der auf einen Meß wertaufnehmer 65 einwirkt zum Erfassen der auftretenden Axialkräfte, die an einer Analog-Anzeige 66 abgelesen werden können. Der Zapfen 64 ist mit einem Hebel 67 verbunden, der sich an einem Meßwertaufnehmer 68 abstützt. Damit wird das in der Synchronisiereinrichtung 1 auftretende Drehmoment erfaßt und an einer Analog-Anzeige 69 angezeigt.

Begriffsliste

1 Synchronisiereinheit
2 erstes Getriebe-Zahnrad
3 zweites Getriebe-Zahnrad
4 Kupplungsverzahnung
5 Kupplungsverzahnung
6 Synchronkegel
7 Synchronkegel
8 Synhronring
9 Synchronring
10 Schaltmuffe
11 Nabe
12 Haltering
13 Adapter für 2
14 Antriebswelle
15 Adapter für 11
16 Abtriebswelle
17 Schraube
18 Aufnahme für 3
19 Kupplungsring
20 Haltering
21 Adapter
22
23
24 Gestell
25 Gehäuse
26 E-Motor
27 Riemen
28 Riemenscheibe
29 Schwungmasse
30 Schwungmasse
31 Schaltwelle
32 Schaltgabel
33 Hydrozylinder
34 Hebel
35 Schaltstange
36 Schaltgabel
37 Hydrozylinder
38 Grenzwertschalter
39 Grenzwertschalter
40 Hydraulikaggregat
41 Motor
42 Ölbehälter
43 Schaltautomat
44
45 Schmieraggregat
46 Ölbehälter
47 Motor
48 Pumpe
49 Leitung
50 Leitung
51 Heizelement
52 Thermostat
53 Abdeckung
54 Endschalter
55 Schaltschrank
56 Steuerung
57 Tachogenerator
58 Riementrieb
59 Drehzahlanzeige
60 Riemenscheibe
61 Vorwahlzähler
62 Zähler
63 Schaltkraft-Anzeige
64 Zapfen
65 Meßwertaufnehmer
66 Analog-Anzeige
67 Hebel
68 Meßwertaufnehmer
69 Analog-Anzeige
70 Keilriemen

Claims

1. Vorrichtung zum Prüfen von Synchronisiereinheiten für Schaltgetriebe, insbesondere Kfz-Getriebe, und der diese beeinflussenden Faktoren, insbesondere Formgebung, Werk stoffe, Schmierstoffe und Temperatur, mit einem elektro motorischen Antrieb für eine mit dem Antrieb in Drehver bindung stehenden Antriebswelle (14), deren jeweilige Drehzahl meßbar und an der ein Getriebe-Zahnrad (2) und/ oder dessen Kupplungsring (19) befestigbar ist, und mit einer zur Antriebswelle (14) koaxialen Abtriebswelle (16), an der ein anderes Teil der Synchroneinheit (1) befestig bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die in einem Gestell (24) gelagerte Antriebswelle (14) auf ihrem dem Getriebe-Zahnrad (2) bzw. dem Kupplungs ring (19) abgewendeten Ende eine Schwungmasse (29) trägt,
b) an einer gestellfesten Aufnahme (18) ein zweites Getriebe-Zahnrad (3) und/oder dessen Kupplungsring befestigbar ist, wobei die beiden Getriebezahnräder (2, 3) ihrem Einbau im Schaltgetriebe mit einander zugewendeten Synchronkegeln (6, 7) entsprechend angeord net und beabstandet sind,
c) an dem einen Ende der im Gestell (24) gelagerten Abtriebswelle (16) eine mittels einer Schaltgabel (32, 36) axial verschiebbare Schaltmuffe (10) der Synchronisiereinheit (1) befestigbar ist, die mit auf die Synchronkegel (6, 7) aufgesetzten Synchronringen (8, 9) zusammenwirkt, und
d) die Abtriebswelle (16) auf ihrem der Schaltmuffe (10) abgewendeten Ende eine Schwungmasse (30) trägt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (16) durch die als Hohlwelle ausgebil dete Antriebswelle (14) hindurchgeführt ist, derart, daß sich die beiden Schwungmassen (29, 30) von der zu prüfen den Synchroneinheit (1) aus gesehen auf derselben Seite befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltgabel (32) auf eine senkrecht und mit Abstand zur Abtriebswelle (16) im Gestell (24) gelagerte Schaltwelle (31) aufgesetzt ist, die mittels eines Linear antriebes (Hydrozylinder 33) über einen Hebel (34) schwenkantreibbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltgabel (36) auf eine achsparallel zur Abtriebswelle (16) im Gestell (24) gelagerte Schaltstange (35) aufgesetzt ist, die mittels eines Linearantriebes (Hydrozylinder 37) axial verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Hydrozylinder (33, 37) und dem Hebel (34) bzw. der Schaltstange (35) ein Grenzwertschalter (38) für die Schaltkraft vorgesehen ist, der bei Über schreiten einer vorgegebenen Schaltkraft die Vorrichtung abschaltet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gestell (24) ein Grenzwert schalter (39) für auftretende Schwingungen vorgesehen ist, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes die Vorrichtung abschaltet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (18) für das zweite Getriebe-Zahnrad (3) bzw. für dessen Kupplungsring mit einem Meßwertaufnehmer (65) für die beim Schalt- und Synchronisiervorgang auftretende Axialkraft verbunden ist, der zwischen der Aufnahme (18) und dem Gestell (24) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (18) für das zweite Getriebe-Zahnrad (3) bzw. für dessen Kupplungsring mit einem Meßwertaufnehmer (68) für das beim Schalt- und Synchronisiervorgang auftretende Reibmoment verbunden ist, wobei die Aufnahme (18) mit einem Hebel (67) aus gestattet ist, der sich auf dem Meßwertaufnehmer (68) abstützt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die An- (14) und Abtriebswelle (16), die Aufnahme (18) und die Schaltwelle (31) bzw. Schaltstange (35) aufnehmende Gestell (24) zumindest teilweise von einem die zu prüfende Synchroneinheit umgebenden Gehäuse (25) gebildet ist, das auf wenigstens einer Seite eine die Beschickung und Beobachtung ermög lichende Öffnung aufweist, die mit einer mit einem Endschalter (54) gesicherten Abdeckung (53) verschließbar ist.

10. Verfahren zum Prüfen von Synchroneinheiten für Schalt getriebe, insbesondere Kfz-Getriebe, und der diese beein flussenden Faktoren, insbesondere Formgebung, Werkstoffe, Schmierstoffe und Temperatur, wobei eine Synchroneinheit (1) aus zwei Getriebe-Zahnrädern (2, 3) und/oder ihren zugehörigen Kupplungsringen (19), zwei Synchronringen (8, 9) und einer Schaltmuffe (10) sowie ggf. einer Nabe (11) besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) das eine Getriebe-Zahnrad (2) und/oder sein Kupplungs ring (19) wird samt dem zugehörigen Synchronring (8) auf eine mit einer Schwungmasse (29) ausgerüsteten Antriebswelle (14) aufgesetzt, das andere Getriebe- Zahnrad (3) und/oder sein Kupplungskörper samt dem zugehörigen Synchronring (9) wird mit einem festen Gestell (24) verbunden und die Schaltmuffe (10) wird, ggf. zusammen mit der Nabe (11), axial zwischen den beiden Getriebe-Zahnrädern (2, 3) bzw. den Kupp lungsringen (19) auf eine mit einer Schwungmasse (30) ausgerüstete Abtriebswelle (16) aufgesetzt;
b) die Antriebswelle (14) mit dem einen Getriebe-Zahnrad (2) bzw. Kupplungsring (19) wird in Rotation versetzt;
c) in einem ersten Schalt- und Synchronisiervorgang wird die Abtriebswelle (16) samt ihrer Schwungmasse (30) durch axiales Verschieben der Schaltmuffe (10) mit der Antriebswelle (14) gekoppelt und auf die Antriebs drehzahl gebracht ("hochgefahren");
d) in einem zweiten Schalt- und Synchronisiervorgang wird die mit der Antriebsdrehzahl umlaufende Abtriebswelle (16) durch axiales Verschieben der Schaltmuffe (10) mit dem gestellfesten anderem Getriebe-Zahnrad (3) gekoppelt und wieder bis zum Stillstand verzögert;
e) die Verfahrensschritte c) und d) werden so oft wieder holt, bis eine vorgegebene Anzahl von Schalt- und Synchronisiervorgängen durchgeführt wurde, wobei bei jedem Schalt- und/oder Synchronisiervorgang die ggf. erforderlichen Messungen von Reibmoment, Axialkraft oder anderen Größen durchgeführt werden.