DE621423C - Vorrichtung zum Synchronisieren zweier miteinander zu kuppelnder Teile, insbesondere fuer Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Synchronisieren zweier motorgetriebener und miteinander zu kuppelnder Teile, insbesondere für Kraftfahrzeuggetriebe. Durch das Synchronisieren wird bezweckt, den auf die Synchronisierung folgenden Kupplungsvorgang stoßfrei zu gestalten.

Für das Schalten von Wechselgetrieben mit verschiebbaren Zahnrädern ist es bekannt, die miteinander durch ein bestimmtes Schaltzahnradpaar zu kuppelnden Wellen des Wechselgetriebes vor dem Eingriff der Schaltzahnräder mit Hilfe von Hilfszahnrädern und im Innern des Wechselgetriebes vorgesehenen Hilfskupplungen in einen Gleichlauf zu bringen. Diese bekannte Einrichtung ermöglicht aber nur dann ein einigermaßen stoßfreies Einschalten des Getriebes, wenn' die Massen der zu synchronisierenden Wellen gering sind. Bei größeren Massen ist es mit diesen bekannten Einrichtungen nicht möglich, einen stoßfreien Eingriff zu erzielen, ganz abgesehen davon, daß beim Vorhandensein größerer Massen die Hilfszahnräder und Hilfskupplungen unzweckmäßig groß werden würden.

Weiterhin ist es auch bekannt, beim Schalten des Wechselgetriebes die Umdrehungszahl des Motors in einem solchen Sinne zu beeinflussen, daß annähernd eine Überein-Stimmung in den Umfangsgeschwindigkeiten der miteinander in Eingriff zu bringenden Zahnräder herbeigeführt wird. Hierbei ist der Fahrer lediglich auf sein Gefühl angewiesen, oder sein Gefühl wird durch eine An-Zeigevorrichtung unterstützt. In der Praxis ist es aber für den Fahrer kaum möglich, den richtigen Augenblick für das Schalten abzupassen. In der Regel wird er zu früh oder zu spät schalten, so daß dann doch erhebliehe Stöße im Betrieb auftreten.

Auch bei der Erfindung wird das Synchronisieren der zu kuppelnden Teile durch eine Beeinflussung der Motorgangart erreicht. Jedoch geschieht dies erfindungsgemäß im Gegensatz zu dem Bekannten völlig selbsttätig.

Gemäß der Erfindung steuert ein Differentialsteuerglied, dessen einer Teil unter dem Einfluß der vor der Kupplungsstelle liegenden und dessen anderer Teil unter dem Einfluß der hinter der Kupplungs stelle liegenden Welle steht, durch seine Bewegung einen die Motorgangart beeinflussenden Teil, z, B. die Zündkerzen oder die Vergaserdrosselklappe oder beides, derart, daß der Motor bis zur Erreichung des Gleichlaufs der zu kuppelnden Teile beschleunigt oder verlangsamt wird.

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Dieses Differentialsteuerglied kann z. B. aus einer Gewindespindel, die mit dem einen zu kuppelnden Teil in Verbindung steiit, und einer mit dem anderen zu kuppelnden Teil verbundenen Mutter bestehen. Solange die beiden zu kuppelnden Teile verschiedene Geschwindigkeiten haben, bewirken die Verschiebebewegungen der Mutter gegenüber der Spindel die Steuerung des Motors in dem ίο jeweils notwendigen Sinn. Durch die Synchronisiervorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich jede auf dem Eingriff starrer Getriebeglieder, wie Klauen oder Zähnen', beruhende Kupplung stoßlos zum Eingriff bringen. Selbstverständlich ist aber die Erfindung nicht auf die Anwendung bei den genannten starren Kupplungen beschränkt, sondern kann auch bei beliebigen anderen starren oder nachgiebigen Kupplungen Anwendung finden. ·

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen, die Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform einer gemäß der Erfindung gestalteten Synchronisiervorrichtung ist parallel zu der Motorkupplung, die zwischen der Motorwelle und dem Wechselgetriebe vorhanden ist, angeordnet. Diese Synchronisiervorrichtung bezweckt, den Eingriff der Motorkupplung, welche in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist, stoßfrei zu gestalten, so daß diese Kupplung beispielsweise aus einer gewohnlichen Klauenkupplung bestehen kann. In Fig. ι ist mit 1 die Motorwelle oder eine mit der Motorwelle in Verbindung stehende Welle bezeichnet, während 2 die zu dem Wechselgetriebe führende oder eine mit dieser in Verbindung stehende Welle ist.

Gemäß der Erfindung treibt die Motorwelle ι über eine Reibungskupplung 3 ein mit Gewinde versehenes Rohrstuck 4 an. Letzteres umgibt die Welle 2. Eine Mutter 5, die auf das Rohrstück 4 aufgeschraubt ist, ist mit der Welle 2 auf Drehung mit Hilfe eines langgestreckten Keiles gekuppelt. Die Reibungskupplung zwischen der Motorwelle 1 und der Gewindeihülse 4 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß dieses Getriebe' am Ende seines Ganges blockiert wird.

Wenn der Motor das Bestreben hat, sich schneller zu drehen als die Welle 2, so schraubt sich die Mutter 5 auf das Rohrstück 4 hinauf und nimmt dabei einen Teil 6 in einer solchen Richtung mit, daß ein in den Zündstromkreis des Motors eingeschalteter Kontakt 7 durch Aussetzen der Zündung eine Verlangsamung der Motorgangart hervorruft. Sobald die Geschwindigkeit der Welle 1 geringer wird als die Geschwindigkeit der Welle 2, verschiebt sich die Mutter 5 im umgekehrten Sinne. Der Motor steigert von neuem seine Geschwindigkeit. Es stellt sich also ein Gleichgewichtszustand ein, bei welchem der Motor und die Welle 2 mit genügender Genauigkeit auf der gleichen Geschwindigkeit gehalten werden. Falls es notwendig ist, kann man noch dafür sorgen, daß die Mutter 5 während ihres Rückwärtslaufes selbsttätig auf die Drosselklappe des Vergasers einwirkt, um diese noch mehr zu öffnen. Parallel zu dem von den Teilen 4, 5 gesteuerten Zündstromkreis ist ein zweiter Zündstromkreis angeordnet, der beim Lösen der Kupplung zwischen den zu synchronisierenden Teilen selbsttätig geöffnet und mit dem WiedereingrifiE der Kupplung selbsttätig geschlossen wird, so daß der Wirkbereich der Synchronisiervorrichtung auf den Zeitabschnitt des Lösens der Kupplung beschränkt ist.

Wenn die in Fig. 1 dargestellte Synchro- _c nisiervorrichtung bei einer Motorkupplung angeordnet ist, die mit einem Wechselgetriebe zusammenarbeitet, so ist die Wirkungsweise beim Schalten des Wechselgetriebes die folgende: Vor dem eigentlichen Schalten wird in üblicher Weise die'Motorkupplung ausgerückt, so daß der Motor von dem Wechselgetriebe abgeschaltet ist. Durch die Synchronisiervorrichtung gemäß -,Fig. 1 wird der Motor jedoch in einer solchen Gangart gehalten, die der Gangart der Welle 2, welche zu dem Wechselgetriebe führt, entspricht. Nunmehr erfolgt das Schalten des Wechselgetriebes. Durch das Schalten des Wechselgetriebes wird die Drehzahl der Welle 2 geändert. Die Folge davon ist, daß die von der Welle 2 angetriebene Synchronisiervorrich- ¹Q⁰ tang den Motor auf die gleiche Gangart bringt. Nunmehr kann die Motorkupplung ohne weiteres wieder eingeschaltet werden·, da sie lediglich zwei Wellen zu kuppeln hat, welche schon annähernd die gleiche Geschwin- i°5 digkeit besitzen. Um den Motor und die von ihm getriebene Welle I auf die Gangart der Welle 2 zu bringen, braucht der Fahrer in keiner Weise tätig zu werden, da die Veränderungen der Motorgangart durch die Synchronisiervorrichtung selbsttätig bewirkt worden sind. Die Fahrt setzt sich nunmehr mit Hilfe der neu eingeschalteten Schaltstufe fort. Damit das Anhalten des Fahrzeuges den Motor nicht bremst und das Anfahren möglieh ist, schaltet ein Unterbrecher, der auf dem Entkupplungsfußhebel vorgesehen ist, die Wirkung der Synchronisiervorrichtung aus, sobald der Fahrer den genannten Fußhebel bedient, um die zwischen dem Halten und der ersten Geschwindigkeitsstufe notwendigen Schaltbewegungen vorzunehmen.

Es sei noch bemerkt, daß die Anwendung der Synchronisiervorrichtung von ganz besonderem Vorteil dann ist, wenn das Wechselgetriebe' selbsttätig durch irgendwelche Betriebszustände des Fahrzeuges oder Motors gesteuert wird.

Fig. 2 zeigt die Anwendung· mehrerer Synchronisiervorrichtungen gemäß der Erfindung bei einem Wechselgetriebe mit verschiebbaren Zahnrädern, und zwar bezwecken die Synchronisiervorrichtungen das stoßlose Einschalten jeder Stihaltstufe des Wechselgetriebes.

Das in Fig. 2 dargestellte Wechselgetriebe hat vier Stufen, und zwar eine Stufe, bei der die das Getriebe mit der Motorwelle verbindende Welle 2 unmittelbar mit der getriebenen Welle 8 gekuppelt ist, während die drei übrigen Getriebestufen der getriebenen Welle durch Zahnräderübersetzungen herbeigeführt werden. Zur Herbeiführung der drei letztgenannten Stufen dienen die verschiebbaren Zahnräder 9, io, ii, die mit entsprechenden Rädern 9', io' und ii' auf der Vorgelegewelle 12 in Eingriff gebracht werden können. Zur Verbindung der Vorgelegewelle 12 mit der Welle 2 dienen die Zahnräder 13 und 14.

Die Synchronisiervorrichtungen gemäß der Erfindung bestehen aus auf der Welle 12 angeordneten, mit Gewinde versehenen Hülsen 15. Diese Hülsen sind paarweise zwischen den Zahnrädern 13. und 10', 11' sowie zwischen letzteren und dem Zahnrad g' angeordnet. Die Räder 9', 10', 11' und 13 besitzen kegelige Vorsprünge 16, die die Gewindehülsen 15 antreiben, und zwar werden die Hülsen 15 zu dem Zweck durch eine Feder 17 mit einer kegeligen Ausnehmung gegen die genannten kegeligen Vorsprünge gedruckt, so daß einerseits die zur Mitnahme der Gewindehülsen notwendige Reibung erzeugt wird, andererseits jedoch ein Blockieren der Einrichtung am Ende des Arbeitsganges verhindert wird.

Auf die Gewindehülsen 15 sind Hilfskupplungsscheiben, die beispielsweise die Form von Hilfszahnrädern 19, 20, 21 und 22 haben können, aufgeschraubt, deren Durchmesser dem Durchmesser der Räder 9', 10', 11' und 13 entspricht. Jedes dieser Hilfszahnräder ist mit dem zugehörigen verschiebbaren Zahnrad außer Eingriff, solange die entsprechende Schaltstufe eingeschaltet ist. Jedoch kommt es mit dem entsprechenden verschiebbaren Zahnrad in Eingriff, sobald die zugehörige Schaltstufe ausgeschaltet ist. Die Hilfszahnräder sind an ihrer Nabe mit kegeligen Teilen versehen, die auf Stößel 23 einwirken können. Zu jedem Hilfszahnrad gehört ein Stößel 23. Jeder der Stößel wirkt, wenn er beeinflußt wird, auf einen Kontakt 24 oder 25, 26, 27 ein. Jeder dieser Kontakte ist beispielsweise in der Lage, dem Primärstromkreis des Magnetzünders Körperschluß zu geben. "

Bei jedem Schaltvorgang darf immer nur eine der vier Synchronisiervorrichtungen den Motor steuern. Um nun die jeweils richtige Synchronisiereinrichtung auszusuchen, ist ein Schalter 28 vorgesehen, der mit Kontakten 29 und einer Kontaktschiene 30 zusammenarbeitet. Die einzelnen Unterbrecher 24, 25, 26, 2.7 sind an je einen Kontakt 29 angeschlossen. Es kann jedoch immer nur derjenige Unterbrecher wirksam werden, dessen zugehöriger Kontakt 29 durch den Schaltarm 28 mit der Schiene 30 verbunden ist. Der Schaltarm 28 wird bei einem selbsttätigen Wechselgetriebe selbsttätig in Abhängigkeit von irgendwelchen für den jeweiligen Fahrzeug- oder Motorbetrieb charakteristischen Betriebszuständen mit dem einen oder anderen der Kontakte 29 in Berührung gebracht. Bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung ist der Schaltarm 28 mit demjenigen Kontakt 29 in Berührung, der zu dem Unterbrecher 25 gehört, welch letzterer durch das Hilfszahnrad 20 gesteuert wird, das seinerseits zu den Schalträdern 10, 10' gehört. Es ist also auch nur die zu dieser Schaltstufe gehörige Synchronisiervorrichtung wirksam. Damit die vorstehend beschriebene Synchronisiereinrichtung auch bei dem direkten Antrieb wirksam ist, wird das Schubgetriebe, welches die unmittelbare Kraftübertragung besorgt, mit einem Zahnrad 31 versehen, welches gleichen Durchmesser mit dem Rade 14 hat. Dieses Zahnrad ist während der Synchronisierung mit dem Hilfszahnrad 22 in Eingriff, das in seinem Durchmesser mit dem Zahnrad 13 1°° übereinstimmt.

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei noch darauf hingewiesen, daß die Welle 2, die die Vorgelegewelle 12 antreibt, auch beim Ausschalten der Motorkupplung immer auf der Motorgeschwindigkeit gehalten wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Motorkupplung beim Schalten des Getriebes nicht vollkommen gelöst wird, sondern daß in der Motorkupplung eine Beruhrung bestehen bleibt, die ausreicht, um die Welle 12 in einer der Motorgeschwindigkeit entsprechenden Umlaufgeschwindigkeit zu erhalten. Dies ist auch ohne weiteres möglich, weil ja die Welle nach dem Ausschalten der vorher benutzten Schaltstufe kein Antriebsmoment mehr überträgt.

Die Wirkungsweise entspricht der Wirkungsweise des Gegenstandes der Fig·. 1. Wenn beispielsweise von der ersten zur zweiten Schaltstufe übergegangen werden soll, so gelangt der Schalthebel 28 in die

in Fig. 2 dargestellte Stellung. Die erste Schaltstufe wird ausgekuppelt. Hierdurch kommen die verschiebbaren Zahnräder in die in Fig. 2 dargestellte Stellung. Id.. dieser Stellung wird das zu der zweiten Schaltstufe gehörige Hilfszahnrad 20 angetrieben. Infolge der Verschiedenheit der Drehzahl des Hilfszahnrades 20 und der Drehzahl der auch jetzt noch vom Motor angetriebenen Vorgelegewelle 12 verschiebt sich - das Hilfszahnrad auf der zugehörigen Gewindehülse 15 und steuert die Motorgangart derart, daß die Geschwindigkeit der Welle 12 in Übereinstimmung gelangt mit der Geschwindigkeit des Hilfszahnrades 20. Nunmehr kann die zweite Schaltstufe durch Eingriff der Zähne des verschiebbaren Zahnrades 10 mit denen des Vorgelegerades 10' ohne weiteres eingeschaltet werden. Die entspreao chenden Vorgänge finden beim Einschalten der übrigen Schaltstufen statt.

Aueh bei dem in Fig. .2 dargestellten Wechselgetriebe ist parallel zu dem Zündstromkreis, der von der Synchronisiervorrichtung gesteuert wird, ein zweiter, in der Zeichnung nicht dargestellter Zündstromkreis vorgesehen, der jedesmal unterbrochen wird, wenn „ der Wechselgetriebeschalter den bis dahin im Eingriff befindlichen Gang löst, und wiederhergestellt wird, wenn der genannte Schalter den nächsten Gang zum Eingriff gebracht hat. Die Wirkungsweise der Synchronisiervorrichtung ist also auch hier auf den Zeitabschnitt zwischen den genannten Augenblicken beschränkt.

Es sei schließlich noch darauf hingewiesen, daß auch die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung insbesondere- dann mit großem Nutzen angewendet wird, wenn das Wechselgetriebe selbsttätig in Abhängigkeit irgendwelcher Betriebszustände des Motors oder des Fahrzeuges geschaltet wird.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Synchronisieren zweier miteinander zu kuppelnder Teile, insbesondere für "Kraftfahrzeuggetriebe, wobei die Synchronisierung durch Beeinflussung der Gangart des Antriebsmotors erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein beispielsweise aus einer Gewindespindel und einer Gewindemutter bestehendes Differentialsteuerglied, dessen einer Teil unter dem Einfluß der vor der Kupplungsstelle und dessen anderer Teil unter dem Einfluß der hinter der Kupplungsstelle liegenden Welle steht, durch seine Bewegung einen die Motorgangart beeinflussenden Teil, z. B. die Zündkerzen oder die Vergaserdrosselklappe oder beides, derart steuert, daß dieser Teil eine Beschleunigung oder Verzögerung des Motors bis zur Erreichung des Gleichlaufs der zu kuppelnden Teile herbeiführt. *
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Synchronisieren der Motorkupplung eines Kraftfahrzeuges, die mit einem Wechselgetriebe zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Motorkupplung zwei Wellen (1 und 2) angeordnet sind, von denen die eine mit der Motorwelle und die andere mit der Eintrittswelle des Wechselgetriebes in Verbindung steht, und daß die eine Welle (1) über eine nachgiebige Kupplung, beispielsweise eine Gleitkupplung (3), eine Gewindehülse (4), und die andere Welle (2) eine mit der Gewindehülse (4) in Eingriff stehende Gewindemutter (5) antreibt, die ihrerseits auf einen die Motorgangart beeinflussenden Teil (6) einwirkt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Synchronisieren der Schaltstufen eines Wechselgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil des Differentialsteuergliedes, beispielsweise die Mutter, mit einer Hilfskupplung in Form eines an sich bekannten Hilfszahnrades (19, 20, 21, 22) versehen ist, die vor dem Einschalten der betreffenden Schaltstufe zum Zweck der Synchronisierung zum Eingriff gebracht wird, um die Mutter mit einer der einzuschaltenden Schaltstufe entsprechenden Geschwindigkeit anzutreiben.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3 zum Synchronisieren eines Wechselgetriebes mit verschiebbaren Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel der Synchronisierungseinrichtung auf der Vorgelegewelle (12) angeordnet ist, während die auf jeder Gewindespindel angeordnete Mutter durch die verschiebbaren Zahnräder angetrieben' wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltstufe ein Differentialsteuerglied zugeordnet ist und daß eine Wählervorrichtung (28, 29, 30) vorgesehen ist, durch welche immer dasjenige Differentialsteuerglied, welches zu der zu schaltenden Stufe gehört, wirksam gemacht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. GEDRUCKT IN PER REICHSDKUCIiEREI