DE4326823A1 - Einweg-Synchronisierkupplung - Google Patents
Einweg-SynchronisierkupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Synchronisierkupplungen für Getriebe
und insbesondere Blockierkupplungen des Stangentyps.
Solche Kupplungen sind gut bekannt, vgl. beispielsweise SAE
Paper 68008 "Manual Transmission Synchronizers", Autoren
Richard J. Socin und L. Kirk Walters.
Diese Kupplungen bedienen sich mehrerer am Umfang beabstan
deter Stangen, die einen Blockierring mit einer Führungsnabe
verblocken und die Anfangskräfte auf dem Blockierring aus
üben, so daß eine Schalthülse Druck ausüben kann, um eine
Konuskupplung einzurücken. Die Stangen sind an der Führungs
nabe verschiebbar montiert und operativ mit der Schalthülse
verbunden (die letztlich das Getriebe blockiert) über feder
belastete Rasten, die sich lösen, wenn die auf die Stangen
wirkenden Kräfte einen bestimmten Grenzwert erreichen.
Synchronisierkupplungen werden oft als Zweiweg-Kupplungen
benutzt, die zwischen zwei losen Zahnrädern auf einer Welle
angeordnet sind. Die Kupplung blockiert das eine Zahnrad,
wenn die Schalthülse in eine Richtung geschaltet wird, und
das andere Zahnrad, wenn die Schalthülse in die andere
Richtung verschoben wird. In diesen Fällen sind die Stangen
zwischen getrennten Blockierringen jeder der losen Zahnräder
eingeschlossen, wie dies Fig. 4 der vorgenannten SAE-Veröf
fentlichung zeigt. Demzufolge benötigen Zweiweg-Kupplungen
keine Mittel, um den Hub der Stangen zu begrenzen.
Kupplungen werden auch als Einweg-Kupplungen verwendet, die
nur einen Blockierring haben, was bedeutet, daß die Stangen
nicht eingeschlossen sind. Daher ist es nötig, den Hub der
Stangen bei Einweg-Kupplungen in einer Richtung zu begren
zen. In der Vergangenheit hat man Einwegkupplungen mit
Schnappringen oder Blechhaltern und Schnappringen versehen,
um die nötige Hubbegrenzung in der Richtung weg vom
Blockierring zu vermitteln.
Beide Sicherungen sind jedoch vergleichsweise teuer. Jede
benötigt das Herstellen, Lagern und den Zusammenbau von be
sonderen Teilen, nämlich des Schnapprings allein oder zusam
men mit der Blechhaltesicherung. Außerdem bedürfen beide
Methoden besondere Herstellungsschritte zum Befestigen die
ser Extrateile an vorhandenen Teilen, wie das Einarbeiten
von Nuten in der Führungsnabe, um die Blechsicherung und/
oder den Schnappring zu halten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ver
besserte Kupplung des Stangentyps zu schaffen, wobei die
Stangen ihren Hub in einer Richtung selbst begrenzen, so daß
die Kupplung als Einwegkupplung ohne zusätzliche Teile Ver
wendung finden kann, die zum Sichern der Stangen nötig sind.
Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß läßt sich die Kupplung wirtschaftlich her
stellen und hat eine kompakte Form. Außerdem wird die
selbstbegrenzende Eigenschaft der Stangen mit sehr geringen
oder gar keinen Kosten erzielt. Erfindungsgemäß haben die
selbstbegrenzenden Stangen eine sehr einfache Bauweise. Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplung besteht
darin, daß die Führungsnabe einstückig mit einem Zahnrad in
tegriert werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß die Kupplung gerade dort verwendet werden kann, wo die
Schalthülse einen großen Hub ausführen soll, nämlich dort,
wo eine Kupplung gelöst werden muß, wenn eine andere Kupp
lung einrückt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Achsenschnitt eines Getriebes mit einer Ein
weg-Kupplung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 in
Pfeilrichtung;
Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt der Fig. 1 mit der
Schalthülse in einer zentralen Neutralstellung und
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit der Schalthülse in
einer vorgeschobenen Eingriffstellung.
In der Zeichnung ist das Getriebe 10 mit einer Einwegkupp
lung 12 versehen, die einer Eingangswelle 14 mit einem Zahn
rad 16 und einer Führungsnabe 18 zugeordnet ist, die als in
tegrale Teile der Welle 14 ausgebildet sind. Die Führungs
nabe 18 liegt in einem axialen Abstand vom Zahnrad 16 und
ist Teil der Kupplung 12.
Die Kupplung hat ferner eine Schalthülse 20 mit inneren
Keilnuten 22 im Eingriff mit äußeren Keilnuten 23 der Füh
rungsnabe 18, so daß die Schalthülse 20 axial auf der Füh
rungsnabe 18 gleitet, wenn sie mit einer Schaltgabel oder in
anderer Weise (nicht dargestellt) betätigt wird. Die Schalt
hülse 20 hat eine zentrale Neutral- bzw. Lösestellung N auf
der Führungsnabe 18, die durchgezogen in den Fig. 1 und 3
gezeigt ist. Aus der neutralen Lage N schiebt sich die
Schalthülse 20 axial auf der Führungsnabe 18 in beide Rich
tungen, entweder in eine vorgeschobene Eingriffsstellung E
weiter weg vom Zahnrad 16 oder in eine zurückgezogene Löse
stellung R näher am Zahnrad 16. Die Eingriffstellung E und
die Lösestellung R sind gestrichelt in Fig. 3 eingezeichnet.
Die Stellung E ist durchgezogen in Fig. 4 gezeigt.
Die Kupplung hat drei am Umfang beabstandete Stangen 24, die
zwischen der Führungsnabe 18 und der Schalthülse 20 radial
angeordnet sind. Die Stangen 24 passen in Schlitzen der Füh
rungsnabe, die durch Auslassen mehrerer äußerer Keilnuten 23
gebildet sind. Die Stangen 24 gleiten axial gegenüber der
Führungsnabe 18 und der Schalthülse 20 innerhalb von Gren
zen, wie nachstehend beschrieben.
Jede Stange 24 hat einen stangenförmigen Körper 26 mit einer
Bohrung 28 und einer Nase 30 an einem Ende. Jede Stange 24
ist wirksam mit der Schalthülse 20 über eine Arretierung
verbunden, die aus einer Kugel 32 im Gleitsatz in der Boh
rung 28 besteht, einer seichten Führungstasche 34 am Innen
umfang der Schalthülse 20 und einer Feder 36 in einer Blind
bohrung 38 der Führungsnabe 18. Die Wendelfeder 36 drückt
auf die Kugel 32 und drückt diese in Eingriff mit der Tasche
34 der Schalthülse 20, wenn diese in der Neutralstellung N
ist. Die drei Arretierungen ermöglichen es den Stangen 24,
daß sie der Schalthülse 20 folgen, wenn sich diese axial
gegenüber der Führungsnabe 18 verschiebt, bis die auf die
Stangen 24 einwirkenden Kräfte einen bestimmten Grenzwert
überschreiten, der abhängig von der Kraft der Federn 36, den
Rampenwinkeln der Taschen 34 und der Reibung ist.
Das Getriebe 10 hat eine koaxiale Ausgangswelle 40, die mit
einem Ende im Kohlenende der Eingangswelle 14 gelagert ist
und hat ein Antriebsglied 42, das nahe dem gelagerten Ende
aufgeteilt ist. Das Antriebsglied 42 hat eine äußere Konus
kupplungsfläche 44 und einen Ring mit Kupplungszähnen 46, in
die die Keile 22 der Schalthülse 40 eingreifen können, wenn
diese in die Eingriffstellung E bewegt wird, in der Ein
gangswelle 14 und die Ausgangswelle 40 für direkten Antrieb
miteinander verbunden sind.
Die Kupplung 12 hat ferner einen Blockierring 48 zwischen
der Führungsnabe 18 und dem Ring mit den Kupplungszähnen 46
des Antriebsgliedes 42. Der Blockierring 48 hat eine innere
Konuskupplungsfläche 50 gegenüber der Konuskupplungsfläche
48 des Antriebsgliedes 42, wobei die Kupplungszähne 52 mit
den Keilen 22 der Schalthülse 20 zusammenwirken, wenn diese
aus der Lösestellung N in die Eingriffstellung R verschoben
wird, während axiale Antriebsschlitze 54 den Blockierring 48
dem Umfang nach am Antriebsglied 42 indexiert.
Die Nasen 30 der Stangen 24 erstrecken sich radial nach in
nen, so daß sie in die axialen Antriebsschlitze 34 greifen
und als Antriebsteile zum Indexieren des Blockierrings 48
dienen. Die Nasen 30 sind schmäler als die Antriebsschlitze
54, so daß sich der Blockierring 48 am Umfang gegenüber der
Führungsnabe 18 und auch dem Antriebsglied 42 beim Eingrei
fen der Kupplung in bekannter Weise einstellt. Die Ein
griffsstellung der Schalthülse 20 und die diesbezüglichen
Teile sind in Fig. 4 dargestellt.
Wird die Schalthülse 20 gelöst, d. h. wird sie aus der Ein
griffsstellung E in Fig. 4 zur Neutralstellung N in Fig. 3
zurückgeschoben, so nimmt sie die Stangen 24 in deren neu
trale Position auf dem Rückhub mit. Die Nasen 30 werden
positioniert, um ein Stirnende 56 der Eingangswelle 14 zu
erfassen und die axiale Bewegung der Stangen gegenüber der
Führungsnabe 18 in der Richtung auf das Zahnrad 16 zu be
grenzen.
Somit können die Stangen 24 nicht zu weit fahren, wenn die
Schalthülse 20 aus der Eingriffsstellung E zurück in die
Neutralstellung N verschoben wird.
Wie bereits erwähnt, kann die Schalthülse 20 auch in eine
zurückgeschobene Lösestellung R gelangen, die wesentlich
näher am Zahnrad 16 liegt. Die Nasen 30 halten auch dann die
Stangen 24, so daß diese der Schaltung 22 nicht folgen kön
nen, wenn diese aus der Lösestellung N in die Lösestellung R
verfährt. Dieses Merkmal ist besonders nützlich in Fällen,
wo die Einweg-Kupplung 12 mit einer anderen Einweg-Kupplung
60 kombiniert wird.
In Fig. 1 ist eine typische Situation dargestellt, wo das
Getriebe 10 eine Gegenwelle 58 für den Antrieb der Ausgangs
welle 40 mit einer unterschiedlichen Drehzahl besitzt, die
in diesem Fall durch Lösen der Kupplung 12 und den Eingriff
einer Kupplung 60 herbeigeführt wird, um das freie Zahnrad
62 zu blockieren, so daß die Ausgangswelle 40 über die Zahn
rädersätze 16, 17 und 62, 63 angetrieben wird.
In dieser Beziehung ist die Kupplung 60 identisch mit der
Kupplung 12, außer daß sie gegensinnig arbeitet. Die Kupp
lung 60 hat eine Schalthülse 64, deren zentrale Neutral
stellung mit der zentralen Neutralstellung der Schalthülse
20 der Kupplung 12 in Fig. 1 übereinstimmt. Die Schalthülse
der Kupplung 60 hat eine vorgeschobene Eingriffsstellung,
die mit der zurückgeschobenen Lösestellung der Schalthülse
der Kupplung 12 zusammenfällt. In dieser übereinstimmenden
Stellung, die links von der in Fig. 1 dargestellten Stellung
ist, greifen die Keile der Hülse 24 in Kupplungszähne 65
ein, um das Zahnrad 62 festzusetzen. Die Schalthülse 64 hat
auch eine zurückgeschobene Lösestellung, die mit der vorge
schobenen Eingriffsstellung der Kupplung 12 zusammenfällt,
die rechts von der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist. In
dieser übereinstimmenden Stellung ist die Schalthülse 64 ge
löst und die Schalthülse 20, wie bereits beschrieben, in
Eingriff. Demnach können die Einwegkupplungen 12 und 60
gleichzeitig von der gleichen Schaltergabel oder anderen
mechanischen Vorkehrungen getätigt werden, um die Hülsen 20
und 64 zusammen entweder nach rechts oder links zu verschie
ben, wenn man Fig. 1 betrachtet. Dies bringt die eine oder
die andere Kupplung in Eingriff und jeweils eine Kupplung
ist gelöst, wenn die andere in Eingriff ist.
Claims (6)
1. Einweg-Kupplung für ein Getriebe mit einem ersten
Antriebsglied (14), mit einer Führungsnabe (18) und einer
Schalthülse (20) in Keilnutverbindung (22, 23) mit der Füh
rungsnabe zur axialen Verschiebung der Schalthülse auf der
Führungsnabe zwischen einer Lösestellung und einer Ein
griffsstellung, mit mehreren am Umfang beabstandeten Stangen
(24) zwischen der Führungsnabe und der Schalthülse, wobei
die Stäbe axial relativ zur Führungsnabe und Schalthülse
verschiebbar sind, mit Rastmitteln (28, 32, 34, 36, 38) zur
Wirkverbindung der Stäbe mit der Schalthülse, wenn diese in
einer zentralen Lösestellung ist, wobei die Stäbe der
Schalthülse folgen, wenn sie sich axial gegenüber der Füh
rungsnabe bewegt, bis die auf die Stäbe wirkenden Kräfte
einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten, mit einem
zweiten koaxialen Antriebsglied (40) mit einer Konuskupp
lungsfläche (44) und einem Ring mit Kupplungszähnen (46) zum
Eingriff mit den Keilen der Schalthülse, wenn diese in einer
vorgeschobenen Eingriffsstellung ist, und mit einem Bloc
kierring (48), der zwischen der Führungsnabe und dem Kupp
lungszahnring des zweiten Antriebsgliedes angeordnet ist und
eine Konuskupplungsfläche (50) gegenüber der Konuskupplungs
fläche des zweiten Antriebsgliedes besitzt, sowie Kupp
lungszähne (52), die mit den Keilen der Schalthülse zusam
menwirken, wenn diese aus der zentralen Lösestellung in die
Eingriffsstellung bewegt wird und mit axialen Antriebs
schlitzen (54) zum Einstellen des Blockierrings umfangsmäßig
gegenüber dem zweiten Antriebsglied, wobei die Stangen An
sätze (30) aufweisen, die in den Antriebsschlitzen zum Ein
stellen des Blockierrings umfangsmäßig gegenüber dem zweiten
Antriebsglied liegen und Anschläge zum Zusammenwirken mit
dem ersten Antriebsglied, um die axiale Verschiebung der
Stangen gegenüber der Führungsnabe zu begrenzen, wenn die
Schalthülse aus der Eingriffsstellung zurückgeschoben wird.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stangen Nasen (30) an einem Ende aufweisen, die sich
radial nach innen erstrecken und die Anschläge bilden, die
eine Stirnseite (56) des ersten Antriebsgliedes (14) erfas
sen.
3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nasen auch als Antriebsansätze zum Einstellen des
Blockierrings ausgebildet sind.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rastmittel aus Führungstaschen (34)
in der Schalthülse bestehen sowie aus Kugeln (32), die in
Bohrungen (28) der Stangen sitzen und Federn (36) in Bohrun
gen (38) der Führungsnabe, die die Kugeln jeweils in Ein
griff an die Führungstaschen der Schalthülse drücken.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Antriebsglied (14) ein Zahnrad
(16) aufweist und die Führungsnabe (18) axial beabstandet
mit dem Zahnrad integral verbunden ist, und die Schalthülse
(20) aus einer zentralen Lösestellung in axialer Richtung in
einer Richtung in eine Eingriffsstellung weg vom Zahnrad
oder in der anderen Richtung in eine Lösestellung näher am
Zahnrad verschiebbar ist.
6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gegenwelle (58) mit einem Zahnrad (17) zum Eingriff
mit dem Zahnrad des ersten Antriebsgliedes und eine zweite
Einweg-Kupplung (60) vorgesehen ist, die das Antriebszahnrad
mit einem auf der Gegenweile drehbar gelagerten Zahnrad (62)
kuppelt und die zentrale Lösestellung der Schalthülsen (20,
64) für beide Kupplungen gleich ist, die Eingriffsstellung
der zusätzlichen Kupplung und die Lösestellung der ersten
Kupplung gleich sind und die Lösestellung der zusätzlichen
Kupplung und die Eingriffsstellung der ersten Kupplung
gleich sind, so daß bei gleichzeitiger Betätigung der beiden
Kupplungen jeweils nur eine Kupplung in Eingriff ist.
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