DE655096C

DE655096C - Synchronisiervorrichtung fuer Klauenkupplungen, insbesondere in Zahnraederwechselgetrieben von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE655096C
Application number: DER88554D
Authority: DE
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1932-08-23
Filing date: 1933-08-15
Publication date: 1938-01-08

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die den Kupplungseingriff von Klauenkupplungen, insbesondere in Zahnräderwechselgetrieben von Kraftwagen, so lange verhindert, wie zwischen den beiden Kupplungsgliedern nicht Gleichlauf vorhanden ist. Bei ihr ist in bekannter Weise die verschiebbare -Kupplungsmuffe mit einem Reibkörper versehen, der, bevor die Klauen in Kupplungseingriff gelangen, mit dem festen Kupplungsglied in Reibungseingriff kommt, der zwischen dem Reibkörper und der Kupplungsmuffe Reibungskräfte auslöst, die eine Axialverschiebung zwischen der Kupplungsmuffe und dem Reibring so lange verhindern, wie Gleichlauf noch nicht erreicht ist.

Bei den bisher vorgeschlagenen Einrichtungen dieser Art ist der Reibkörper zur Kupplungsmuffe nicht nur axial verschiebbar, sondern auch beschränkt drehbar, und die Reibungskräfte zwischen Reibkörper und Kupplungsmuffe ergeben sich nur in bestimmten Winkelstellungen dieser beiden Teile zueinander. Um diese Winkelstellung mit Sicherheit herbeizuführen, ist daher außer dem der Kupplung unmittelbar vorausgehenden Reibungseingriff eine ständige Reibverbindung zwischen Reibkörper und festem Kupplungsglied erforderlich, welche bei Aufhören des Gleichlaufes derselben die erforderliche Winkelstellung herbeiführt.

Demgegenüber ist bei der Einrichtung gemäß der Erfindung der Reibkörper zur Kupplungsmuffe nicht drehbar, sondern ausschließlich längs verschiebbar, und das Auftreten der den Kupplungseingriff verzögernden Reibungskräfte ist ohne ständige Reibverbindung zwischen Reibkörper und festem Kupplungsglied gewährleistet.

Diese Vorteile sind erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß achsparallele Stößel die Drehbewegung der Kupplungsmuffe auf den Reibkörper übertragen und in der Kupplungsmuffe derart gelagert sind, daß sie sich unter Wirkung axialer Kräfte in den Lagern längs verschieben, sich in diesen aber festklemmen, wenn sie quer zur Achse wirkenden Drehmomenten ausgesetzt werden.

Es sind zwar bereits Zahnräderwechselgetriebe bekannt, in deren Kupplungsmuffen achsparallele Stößel längs verscliiebbar sitzen und mit ihren Enden an Reibkörpern befestigt sind. Bei diesen bekannten Einrichtungen dienen aber die Stößel nicht zur Übertragung der Drehbewegung der Kupplungsmuffe auf den Reibkörper, sondern nur zu dessen

Längsverschiebung, und sie erzeugen daher eine den Kupplungseingriff verzögernde ■Klemmwirkung nicht.

Solange bei der Vorrichtung gemäß dei^ Erfindung die beiden Kupplungsglieder nicltf gleichlaufen, ist der Reibkörper bestrebt, djei an ihm angreifenden Stößelenden bei dei Drehung mitzunehmen, so daß die Stößel in ihren Lagern festgeklemmt werden und das ίο bewegliche Kupplungsglied an der Längsverschiebung hindern. Gleichzeitig wird das schneller laufende Kupplungsglied vom Reibring abgebremst, bis Gleichlauf erreicht ist. Mit dem Sinken der Geschwindigkeit des schneller laufenden Kupplungsgliedes nimmt das Kräftepaar, das die Stößel festklemmt, und folglich die Sperrwirkung ab und hört beim Erreichen des Gleichlaufes auf, worauf der Kupplungseingriff der Klauen geräuschlos und stoßfrei erfolgen kann.

In der Zeichnung ist ein Aiisführungsbei-

sp-iel der Erfindung bei dem direkten, dem dritten und dem zweiten Gang eines \^?iergangwechselgetriebes für Kraftfahrzeuge dargestellt.

Fig. ι ist der Längsschnitt durch das Getriebe.

Fig. 2 und 3 zeigen vergrößert eine Einzelheit in Längsschnitt und Außenansicht. Im Getriebekasten 1 ist mittels des Kugellagers 2 die Treibwelle 3 gelagert, auf deren hohlzylinderförmigem Ende 4 ein Ritzel· 5 aufgekeilt ist, das ständig mit einem Zahnrad 6 kämmt, das auf der auf dem vom Kasten 1 abgestützten Zapfen 8 lose gelagerten Vorgelegewelle 7 angebracht ist. Mit dem Zahnrad b ist ein Zahnrad 9 fest verbunden, das ständig mit dem auf der getriebenen Wellen lose angebrachten Zahnradio- des dritten Ganges kämmt. Mit der Vorgelegewelle 7 sind ferner das Ritzel 12, das ständig mit dem ebenfalls auf der getriebenen Welle 11 lose angebrachten Zahnrad 13 in Eingriff steht, und das Ritzel 14 fest verbunden, mit dem das auf der getriebenen Wellen axial verschiebbare, jedoch an der Drehung gehinderte Zahnrad 15 des ersten Ganges in Eingriff gebracht werden kann.

Der Rückwärtsgang erfolgt durch Ver-

go schieben der miteinander fest verbundenen Zahnräder 16 und 17, die mit dem Ritzel 14 bzw. dem Zahnrad 15 in Eingriff gebracht werden können.

Die getriebene Welle 11 wird vom Kugellager 18, das in der Hinterwand des Getriebe kastens 1 gelagert ist, und von einem in dem Hohlzylinderende 4 der Treibwelle 3 angeordneten. Rollenlager 19 abgestützt. Die Zahnräder 10 und 13 werden in bekannter Weise unter Vermittlung von Muffen 20 von der getriebenen Welle 11 abgestützt, wobei die Muffen mittels auf der getriebenen Welle 11 aufgeschobener Sicherungsringe 21 gegen ein Verschieben in der Achsrichtung geschert sind. Α¹ βίε Treibwelle 3 trägt an ihrem Ende einen •\äi£i£ibkegel 23, der mit einer inneren Kupplimgs/ahnung 24 versehen ist. Das Zahnrad 10 für den dritten Gang trägt gleichfalls einen mit einer inneren Kupplungszahmmg

26 versehenen Reibkegel 25.

Auf der getriebenen Welle 11 ist ein mit einer zur Aufnahme einer Schaltgabel bestimmten Nut 28 versehenes Kupplungsglied

27 axial verschiebbar, aber nicht drehbar angeordnet, das Kupplungszähnungen 29 und 30 trägt, die mit den Zahnkränzen 24 bzw. 26 in Eingriff gebracht werden können. Im Kupplungsglied 27 ist eine Anzahl Bohrungen 31 vorgesehen, deren Achsen zur Achse der getriebenen Welle 11 parallel sind. In diesen Bohrungen ist mit leichter Reibung je ein Stößel ^2 geführt, der vermittels eines in eine am Stößel vorgesehene Rast eingreifenden federnden Kugelanschlags 33 in Mittelstellung gehalten wird. Die Enden 34 des Stößels besitzen einen viereckigen Querschnitt und greifen mit geringem Spiel in am Umfang der als Reibring 35 und 36 ausgebildeten, mit den Reibkegeln 23 bzw. 25 zusammen wirken den Zwischenglieder vorgesehene Einfräsungen ein. Durch Sicherungsringe 2>7 werden die Zwischenglieder daran verhindert, sich von den Stößeln zu entfernen. Der mittlere Teil 32' des Stößels wird im Sitze 31' der Bohrung 31 geführt; wenn der Stößel nach erfolgter Synchronisierung sich in der Bohrung verschiebt, wird auch einer der Seitenteile 32" von größerem Durchmesser in der Bohrung 31 geführt.

.Das Zahnrad 13 für den zweiten Gang ist gleichfalls mit einem Reibkegel 38 versehen, der einen inneren Kupplungszahnkrariz 39 zum Eingreifen mit einem mit dem Zahnrad 15 fest verbundenen Zahnkranz 40 aufweist. Das Zahnrad 15 besitzt einen Kranz Axialbohrungen 41, in welchen die Stößel 42 geführt sind. ·

Die Stößel besitzen je ein Ende 43 von rechteckigem Querschnitt, das mit geringem Spiel in eine entsprechende, am Umfang des als Reibring ausgebildeten, mit dem Reibkegel 38 zusammenwirkenden Zwischengliedes 44 vorgesehene Einfräsung eingreift.

Das entgegengesetzte Ende der Stößel 42 wirkt mit einer von der getriebenen Welle 11 getragenen Anschlagscheibe 45 zusammen; die Stößel werden mittels federnder Kugelzähne 33 in Mittelstellung gehalten und in gleicher Weise wie die Stößel 32 durch Sieherungsringe 37 mit dem Zwischenglied verbunden.

Claims

Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise:

Bei der Axialverschiebung des beweglichen Kupplungsgliedes werden die auf demselben angeordneten Stößel mitgenommen, und das Zwischenglied kommt mit dem zugehörigen Reibkegel in Eingriff. Befindet sich letzterer in Drehung, so ist er bestrebt, das Zwischenglied mit einer Kraft P₁ bei der Drehung mitzunehmen, wobei die Kraft F₁ eine Funktion des Einrückdruckes und der relativen Geschwindigkeit des Reibkegels darstellt.

Ist die tangentiale Komponente dieser an dem Ende der Stößel wirkenden Kraft groß genug, el. h. bildet die Kraft F₁ mit den Achsen der Stößel einen genügend großen Winkel, so bewirkt die genannte Komponente das Einklemmen der Stößel in ihren Sitzen und verhindert daher jede weitere Axialverstellung des beweglichen Kupplungsgliedes; gleichzeitig wird der Reibkegel durch das Zwischenglied abgebremst. Dieser Vorgang wird dadurch begünstigt, daß die Länge, auf welcher jeder Stößel in der Kupplungsmuffe geführt ist, gering ist, wenn der Stößel die Mittelstellung einnimmt.

Der Reibkegel ist deshalb bestrebt, seine Bewegung zu verlangsamen, wodurch aber die tangentiale Komponente, d. h. der Winkel der Kraft F₁, abnimmt. Sinkt dieser Winkel unterhalb eines Grenzwertes α, so wird die auf die Stößel wirkende Einklemmkraft so gering, daß dieselben sich in ihren Sitzen bewegen können und die weitere Verschiebung des beweglichen Kupplungsgliedes nach der eingerückten Stellung zu möglich wird, da die ruhende Reibung in die viel geringere ßewegungsreibung übergeht. Der Winkel α ist eine Funktion der Reibkraft und des Verhältnisses —,-. wobei L den Abstand zwischen

/

der Stützfläche der Stößel in ihren Sitzen und dem Anbringungspunkt der Reibkraft und / die Länge der Stützfläche bedeutet. In dem dargestellten Beispiel schwankt der Winkel α zwischen 30 und 35°.

Soll nun der dritte Gang eingerückt werden, so wird das Kupplungsglied 27 nach rechts verschoben, wodurch die federnden Zähne 33 die Stößel 32 nach rechts mitnehmen und das Zwischenglied 36 auf den mit dem Zahnrad 10 des dritten Ganges fest verbundenen Reibkegel drücken. Die Reibung zwischen dem Zwischenglied und dem Reibkegel erzeugt ein Drehmoment, wodurch das Zahnrad 10 bestrebt ist, sich mit gleicher Geschwindigkeit wie das Kupplungsglied 27 zu drehen.

Dieses Drehmoment zerlegt sich an den Stößelenden in Kräfte P₁, die mit der Achse der Stößel einen bedeutend größeren Winkel als den Winkel α bilden. Die Stößel 32 werden hierdurch in ihren Sitzen festgeklemmt, und die vom Schalthebel auf das Kupplungsglied 2y ausgeübte Kraft wird auf den Reibkegel 25 übertragen. . Sobald das Zahnrad 10 die gleiche Winkelgeschwindigkeit wie das Kupplungsglied 2j erreicht, wird das Drehmoment aufgehoben, und die Kräfte F₁ bilden mit der Achse der Stößel einen geringeren Winkel als <x. Die Stößel werden somit freigegeben, und der geringe von den federnden Kugelanschlägen 33 entgegengesetzte Widerstand kann nicht das Kupplungsglied 2y verhindern, sich weiter zu verstellen, um die Kupplungszähne 30 mit den Kupplungszähnen 26 in Eingriff zu bringen. Bevor dieser Eingriff erfolgt, kommt jedoch ein neuer Teil der zylindrischen Oberfläche ^2" der Stößel 2,2 mit dem Sitze 31' in Berührung. Diese So Stößel werden alsdann auf einer größeren Länge geführt, und die Kugeln 33 verlassen die zugehörigen Rasten. Demnach üben die Stößel 32 auf das Zwischenglied 36 keinen Druck mehr aus; die Reibung zwischen dem Zwischenglied 3(5 und dem Reibkegel 25 wird fast unmerklich, und das Zahnrad 10 und das Kupplungsglied 2J können sich ungehindert um einen geringen Winkel gegeneinander drehen, um das genaue Ineinandergreifen der Kupplungszähne zu bewirken.

Wird das bewegliche Kupplungsglied 2¹J in die ausgerückte Stellung zurückgebracht, so legen sich die Stößel 32 unter Vermittlung des Ringes 35 auf den Reibkegel 2^: da jedoch die Stößel auf den längeren Strecken 32' und 32" geführt werden, findet keine Sperrung statt, und das Kupplungsglied kann sich frei bewegen.

Das oben Beschriebene gilt auch für den unmittelbaren Antrieb sowie für den zweiten Gang. Die Beanspruchungen, denen die Stößel ausgesetzt sind, sind äußerst gering und werden, sobald die Stößel sich zu bewegen beginnen, derart unbedeutend, daß eine Abnutzung der Stößel nicht zu befürchten ist.

Die Form und die baulichen Einzelheiten der Vorrichtung können je nach den Anforderungen der praktischen Anwendung gleichfalls wie die Anzähl und Anordnung der synchronisierten Getriebestufen von den oben beschriebenen beliebig abweichen, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

H5 Patentansprüche:

ι . Synchronisiervorrichtung für Klauenkupplungen, insbesondere in Zahnräderwechselgetrieben von Kraftfahrzeugen, bei welcher die verschiebbare Kupplungsmuffe mit einem Reibkörper versehen ist, der vor dem Eingriff der Klauen in Rei-

bungseingriff mit dem festen Kupplungsglied gelangt, wodurch zwischen Reibkörper und Kupplungsmuffe Reibungskräfte ausgelöst werden, die eine Axialverschiebung zwischen der Kupplungsmuffe und dem Reibring so lange verhindern, wie nicht Gleichlauf erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß achsparallele Stößel (32, 42) die Drehbewegung der Kupplungsmuffe (27, 15) auf den Reibkörper (35, 36, 44) übertragen und in der Kupplungsmuffe derart gelagert sind, daß sie sich unter Wirkung axialer Kräfte in ihren Lagern längs verschieben, sich in diesen aber festklemmen, wenn sie quer zur Achse wirkenden Drehmomenten ausgesetzt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel bei dem seine Mittellage in der Kupplungsmuffe (27, 15) sichernden Eingriff eines federnden Sperrgliedes (33) in eine Raste des Stößels auf einer geringeren Länge in der Kupplungsmuffe geführt ist als bei Außereingriffstellung des Sperrgliedes.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stößellänge mindestens zwei Führungsflächen vorgesehen sind, von denen die eine (32') ständig in einer Bohrung (31) der Kupplungsmuffe (27) geführt ist, während die andere Γ32"), die in der Leerlaufstellung außerhalb der Bohrung liegt, in der Kupplungsstellung ebenfalls in der Bohrung anliegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise vierkantig ausgebildete Stößelende (34) sich in eine entsprechende Aussparung an dem ringförmig mit kegeliger Reibfläche ausgebildeten Reibkörper (35, 36, 44) einlegt, an dem es durch mindestens einen gegen alle am gleichen Reibkörper angreifenden Stößel gespannten Ring (37) gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen