DE69700826T2

DE69700826T2 - Kompakte Synchronisiereinrichtung für ein Zahnradwechselgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69700826T2
Application number: DE69700826T
Authority: DE
Inventors: Stephane Mazet
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: EP0819864B1; EP0819864A1; FR2750184A1; FR2750184B1; DE69700826D1; ES2139424T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kompakte Synchronisiereinrichtung für Schaltgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Sie betrifft genauer Synchronisiereinrichtungen der Art, die zum Ankoppeln einer Schaltgetriebewelle ein Ritzel aufweisen, das auf dieser frei drehbar und axial unbeweglich angebracht ist, eine Steuermuffe, die dazu eingerichtet ist, axial durch innere Rillen auf einer Nabe zu gleiten, die auf der Welle befestigt ist, und zwar zwischen einer Lage, die Totpunkt genannt ist, und einer Lage, in der ihre Rillen in die Verzahnung eines Zahnkranzes eingreifen, der fest und starr mit dem Ritzel verbunden ist, während ein Synchonisierungsring, der koaxial zwischen diesem und der Nabe, angeordnet ist, mit dieser mit Winkelspiel drehbar verbunden ist und auf der Außenseite nahe dem Zahnkranz eine Verzahnung aufweist, die in die Rillen der Muffe eingreift, sowie auf der Innenseite eine kegelstumpfförmige Fläche, die dazu eingerichtet ist, mit einem komplementären, kegelstumpfförmigen Bereich zusammenzuwirken, der mindestens bei der Drehung fest mit dem Ritzel verbunden ist, wenn der Ring axial zum Ritzel hin verschoben wird, und zwar dank einrastbarer Einrückmittel und durch die Muffe, die ihre Totpunktlage zu ihrer Einrücklage hin verläßt, wobei der Synchronisierungsring einerseits einen mit der Verzahnung versehenen Kragen und andererseits einen nichtverzahnten Abschnitt aufweist.
Eine solche Synchronisierungseinrichtung ist beispielsweise im Dokument DE-3421542 beschrieben.
In den üblichen Synchronisiereinrichtungen dieser Art erstreckt sich die Verzahnung des Rings axial über einen Bruchteil dessen von einer abschließenden Frontfläche aus, die dem Zahnkranz gegenüberliegend gelegen ist, und der nichtverzahnte Bruchteil des Rings erstreckt sich zur Nabe hin und in diese hinein, während die innere kegelstumpfförmige Fläche sich über mindestens den größten Teil der Breite des Rings erstreckt und der kegelstumpfförmige Bereich vom Ritzel zur Nabe hin über den Zahnkranz hinaus über eine axiale Erstreckung vorspringt, die nahezu der Breite des Ringes entspricht.
Es ergibt sich daraus eine verhältnismäßig große axiale Abmessung des Ritzels und der Synchronisiereinrichtung. In einem Schaltgetriebe, in dem mehrere Synchronisiereinrichtungen durch ein und dieselbe Welle getragen sind, sorgen ihre jeweiligen axialen Längen, die sich aufaddieren, bei der Welle und demzufolge auch beim Schaltgetriebe zu einer wesentlichen Länge, was der Kompaktheit der Motor-Abtriebs-Gruppe schadet, die diese im Fall ihrer Anpassung an ein Kraftfahrzeug aufweist.
Im übrigen weisen die bekannten, sogenannten Mehr-Konus-Synchronisiereinrichtungen mehrere konzentrische, kegelstumpfförmige Reibflächen auf und benutzen zu diesem Zweck mindestens eine kegelstumpfförmige Hülse für innere und äußere Reibung, die zwischen der inneren Stirnfläche des Synchronisierrings und dem obengenannten kegelstumpfförmigen Bereich angeordnet ist, der fest mit dem Ritzel verbunden ist. Diese Synchronisiereinrichtungen sind besonders wirkungsvoll, nehmen aber ein noch größeres Volumen ein als die einfachen Synchronisiereinrichtungen ohne kegelstumpfförmige Hülse.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu mindern, indem sie eine Synchronisiereinrichtung der obengenannten Art vorschlägt, die eine maximale Kompaktheit darbietet. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß der Kragen, der mit der Verzahnung versehen ist, durch eine vordere Endfläche des Rings begrenzt, die der Nabe zugewandt ist, und der nichtverzahnte Abschnitt greift in eine ringförmige Aussparung ein, die auf der Außenseite im Ritzel durch den Zahnkranz begrenzt ist und den genannten kegelstumpfförmigen Bereich enthält, der auf einer kegelstumpfförmigen Hülse für innere und äußere Reibung ausgebildet ist, die drehbar angeschlossen ist und in dieser Aussparung enthalten ist.

Gemäß zweckmäßiger Merkmale der Erfindung:

- ist der Zahnkranz von einem kreisringförmigen, umfangsverzahnten Abschnitt des Ritzels umgeben;
- weist der mit der Verzahnung versehene Kragen des Rings mehrere über den Umfang regelmäßig verteilte, bogenförmige Aussparungen auf, die jeweils einen mehrerer gerillter Bögen aufnehmen, die von einer seitlichen Fläche der Nabe vorspringen und einen Teil der Rillungen dieser aufweisen;
- ist ein kreisförmiger Einrückstab axial zwischen der obenerwähnten Frontfläche des Rings und einer Seitenfläche der Nabe angeordnet und ist derart gewellt, daß er die gerippten Bögen dieser umgibt; und
- ist eine zweite Synchronisiereinrichtung einem zweiten Ritzel zugeordnet, das auf der Welle auf der Seite angebracht ist, die dem ersten bezüglich der Nabe gegenüberliegt, wobei diese einen mittleren Abschnitt aufweist, der durch zwei seitliche, gegenüberliegende Stirnflächen begrenzt ist und über seinen gesamten Umfang mit den Rillungen der Nabe versehen ist, die sich auf den gerillten Bögen verlängern, die auf diesen beiden Stirnflächen jeweils vorspringen.
Einige Ausführungsbeispiele einer Synchronisiereinrichtung nach der Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
- Fig. 1 eine Halbansicht im Axialschnitt zweier Synchronisiereinrichtungen ist, die zwei Ritzeln entsprechend zugeordnet sind, gemäß einer ersten Ausführungsform;
- Fig. 2 und 3 Perspektivansichten jeweils einer Nabe und eines Rings gemäß der Vorrichtung der Fig. 1 sind; und
- Fig. 4 und 5 Ansichten analog zu der Fig. 1 sind und zwei anderen Ausführungsformen entsprechen.
Man sieht in Fig. 1 zwei Ritzel 1 und 1a, die frei drehbar auf einer Welle 2 beiderseits einer Nabe 3 angebracht sind, die durch Verzahnungen oder Rillen 4 fest mit der Welle verbunden ist, wobei die Anordnung axial durch zwei Halteringe 5 und 5a gehalten ist. Eine Synchronisiereinrichtung S, Sa ist zwischen der Nabe und jedem der beiden Ritzel angeordnet und gestattet es, dieses wechselweise an die Welle durch Klauenverzahnung mit einer geeigneten Verzahnung 6, 6a anzukoppeln, die sie aufweisen, und zwar mittels einer Steuermuffe M, die axial durch innere Rillen 7 auf den Außenrillen 8 der Nabe 3 gleiten kann.
Die Nabe 3 weist, wie in Fig. 2 zu sehen, einen mittleren Abschnitt auf, der durch zwei seitliche Stirnflächen 9 und 9a begrenzt ist und über seinen gesamten Umfang mit Rillen 8 versehen ist, die seitlich auf jeder Seite über drei gerillte Bögen 10 und 10a hinweg verlängert sind, die mit gleichen Winkeln verteilt sind und über jeweils eine der Stirnflächen 9 und 9a überstehen.
Jede Synchronisiereinrichtung S, Sa weist einen Synchronisierring 11 auf, der eine abschließende Front-Stirnfläche 12 aufweist, die der Nabe 3 zugewandt ist, eine innere, kegelstumpfförmige Fläche 13, die zum zugeordneten Ritzel hin auseinanderläuft und sich über den größeren Teil der Breite des Ringes erstreckt, und eine Außenverzahnung 14, die dazu eingerichtet ist, mit den Rille 7 der Muffe M zusammenzuwirken, und die auf einem Kragen 15 ausgebildet ist, der sich, von der Front-Stirnfläche 12 ausgehend, über einen kleinen Bruchteil der Breite des Rings erstreckt, von dem der verbleibende Anteil einen unverzahnten Abschnitt 16 mit geringerem Außendurchmesser bildet. Der Kragen 15 weist, wie in Fig. 3 zu sehen, drei kreisbogenförmige Vertiefungen 17 auf, die gleichförmig verteilt sind und jeweils einen der gerillten Bögen 10, 10a der Nabe aufnehmen, wobei sie diese und den Ring 11 mit Winkelspiel zur Drehung zusammenkoppeln.
Die Verzahnung 14 des Ringes ist in axialer Nähe der obenerwähnten Einrückverzahnung 6 oder 6a gelegen, die am Umfang eines Zahnkranzes 18 oder 18a ausgebildet ist, der mit dem Ritzel 1 oder 1a fest verbunden ist. Dieser Kranz begrenzt nach innen eine kreisförmige Aussparung 19 oder 19a, die in das Ritzel 1 oder 1a derart eingebracht ist, daß sie den unverzahnten Abschnitt 16 des Rings aufnimmt, sowie mindestens ein anderes Reibelement, wie es nachfolgend angegeben ist.
Nach der Ausführungsform der Fig. 1 weist eine kegelstumpfförmige Hülse 20, die zur Drehung mit dem Ritzel durch übliche Ankoppelungsmittel A verbunden ist, einen äußeren Bereich 21 und eine Innenfläche 22 auf, die dazu eingerichtet sind, jeweils mit der Innenfläche 13 des Ringes und mit einem zweiten kegelstumpfförmigen, äußeren Bereich 23 zusammenzuwirken, der drehfest mit dem Ring 11 durch drei Kerben verbunden ist. Diese Synchronisiereinrichtung gehört hier dem sogenannten Zwei-Konus-Typ an, da sie ja zwei kegelstumpfförmige Reibflächen aufweist. In einer Variante und wie an sich bekannt, kann die Synchronisiereinrichtung auch dem Einfach-Konus-Typ angehören (Fig. 4), wo der Ring 11b unmittelbar mit einem kegelstumpfförmigen Bereich 21b des Ritzels 1b zusammenwirkt, oder dem sogenannten Drei-Konus-Typ (Fig. 5), wo eine dritte kegelstumpfförmige Reibfläche zwischen einem kegelstumpfförmigen Bereich 21c des Ritzels 1c und einer zweiten kegelstumpfförmigen Hülse 25 ausgebildet ist, die innerhalb der ersten liegt.
Schließlich sind an sich bekannte Einrückmittel hier durch einen kreisförmigen, gewellten Metallstab 26 gebildet, der zwischen der Nabe 3 und jedem Synchronisierring 11 angeordnet ist, und zwar genauer zwischen dessen Front-Stirnfläche 12 und der entsprechenden seitlichen Stirnfläche 9 oder 9a der Nabe. Dieser Stab ist derart gewellt, daß er drei Teilstücke 27 mit großem Radius aufweist, die jeweils auf einem Rastscheitel einer der Rillen 7 der Muffe aufsitzen, und drei Teilstücke 28 mit kleinerem Radius, die auf der Innenseite jeweils einen der verzahnten Bögen 10 oder 10a der Nabe umgeben.
Diese Synchronisiereinrichtungen sind wie die bekannten der selben Art wirksam, das heißt, daß aus einer solchen Totpunktlage, wie sie in Fig. 1, 4 und 5 zu sehen ist und in der die Rillen 7 der Muffe alleine mit denen der Nabe und mit der Verzahnung 14 eines jeden Rings 11 zusammenwirken, eine Gleitbewegung der Muffe M in ihre Lage des Eingriffs in eines der beiden Ritzel, beispielsweise in das Ritzel 1, zunächst einen axialen Andruck des entsprechenden Ringes 11 gegen das Ritzel hin mittels des Einrückstabes 26 hervorruft, der sich dann radial verrastet, wenn der Ring mit seiner Innenfläche 13 unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer kegelstumpfförmiger Hülsen 20, 25 auf dem kegelstumpfförmigen Bereich 21, 21b, 21c anliegt, der fest mit dem Ritzel verbunden ist, was dieses durch Reibung bis zur Anpassung seiner Drehgeschwindigkeit an die der Welle antreibt, was dann den Eingriff der Muffe mit dem Ritzel gestattet.
Die oben beschriebenen Synchronisiereinrichtungen weisen dank des Eingriffs eines größeren Teils des Synchronisierringes und letztlich auch mindestens einer kegelstumpfförmigen Reibhülse in eine ringförmige Aussparung des Ritzels eine geringe axiale Abmessung auf, wobei das Ritzel auf der Außenseite durch den Eingriffs-Zahnkranz begrenzt ist. Die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung ist optimal, wenn die Verzahnung 29 des Ritzels, wie in der Fig. 1, 4 und 5 für das Ritzel 1, 1b oder 1c zu sehen, eine solche Breite darbietet, daß sie sich über einen ringförmigen Teil 30 des Ritzels erstreckt, der den Zahnkranz 18 und den unverzahnten Abschnitt 16 des Rings sowie in der Einrücklage einen Teil der Muffe M umgibt, die an diesen Zahnkranz angekoppelt ist.

Claims

1. Synchronisiereinrichtung, die der Art nach zum Ankoppeln eines Ritzels (1, 1a, 1b, 1c) an eine Schaltgetriebewelle (2), das auf dieser frei drehbar und axial unbeweglich angebracht ist, eine Steuermuffe (M) aufweist, die dazu eingerichtet ist, axial durch Innenrillen (7) auf einer Nabe (3) zu gleiten, die an der Welle befestigt ist, und zwar zwischen einer sogenannten Totpunktlage und einer Lage des Eingriffs ihrer Rillen (7) in die Verzahnung (6) eines Zahnkranzes (18), der starr und fest mit dem Ritzel (1, 1a, 1b, 1c) verbunden ist, während ein Synchronisierring (11), der koaxial zwischen diesem und der Nabe (3) angeordnet ist, mit dieser mit Winkelspiel drehbar verbunden ist und auf der Außenseite nahe dem Zahnkranz (6) eine Verzahnung (14) aufweist, die in die Rillen (7) der Muffe eingreift, sowie innen eine kegelstumpfförmige Fläche (13), die dazu eingerichtet ist, mit einem komplementären, kegelstumpfförmigen Bereich (21, 21b, 21c) zusammenzuwirken, der mit dem Ritzel mindestens drehfest verbunden ist, wobei der Synchronisierring (11) einerseits einen Kragen (15) aufweist, der mit der Verzahnung (14) versehen ist, und andererseits einen unverzahnten Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen durch eine abschließende Front-Stirnfläche (12) des Rings begrenzt ist, die der Nabe (3) zugewandt ist, und daß der nichtverzahnte Abschnitt (16) in eine ringförmige Aussparung (19, 19a) eingreift, die im Ritzel (1, 1a, 1b, 1c) auf der Außenseite durch den Zahnkranz (18, 18a) begrenzt ist und den genannten kegelstumpfförmigen Bereich (21, 21b, 21c) enthält, der auf einer kegelstumpfförmigen Hülse (20) zur inneren und äußeren Reibung ausgebildet ist, die drehbar mit dem Ritzel (1, 1a, 1c) verbunden ist und in der genannten Aussparung (19, 19a) enthalten ist.

2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (18) von einem verzahnten, ringförmigen Umfangsabschnitt (30) des Ritzels (1) umgeben ist.

3. Synchronisiereinrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (15), der mit der Verzahnung (14) des Ringes (11) versehen ist, mehrere regelmäßig verteilte Umfangs-Ausnehmungen (17) aufweist, die jeweils einen mehrerer gerillter Bögen (10; 10a) aufnehmen, die von einer seitlichen Stirnfläche (9; 9a) der Nabe (3) her vorspringen, wobei sie einen Teil der Rillungen (8) dieser aufweisen.

4. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kreisförmiger Einrückstab (26) axial zwischen der obenerwähnten Front-Stirnfläche (12) des Rings (11) und einer seitlichen Stirnfläche (9; 9a) der Nabe (3) angeordnet ist und derart gewellt ist, daß er die gerillten Bögen (10; 10a) dieser umgibt.

5. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Synchronisiereinrichtung (Sa) einem zweiten Ritzel (1a) zugeordnet ist, das auf der Welle (2) auf der dem ersten (1) in Bezug auf die Nabe (3) gegenüberliegenden Seite angebracht ist, wobei diese einen mittleren Abschnitt aufweist, der durch zwei gegenüberliegende, seitliche Stirnflächen (9 : 9a) begrenzt ist und über seinen gesamten Umfang die Rillungen (8) der Nabe aufweist, die sich über die gerillten Bögen (10 : 10a) verlängern, die jeweils von diesen beiden Stirnflächen (9; 9a) aus vorspringen.