DE4326823A1 - Einweg-Synchronisierkupplung - Google Patents

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.