DE7619847U - Synchronisiereinrichtung - Google Patents

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Iriedrichshafen

Synchronisiereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für formschlüssige Schaltkupplungen von Zahnräderwechselgetrieben, mit einer axial verschiebbaren und in einen Kupplungszahnkranz einrückbaren Schaltmuffe, einem dreh- und axialfest auf einem Getriebeteil angeordneten, die Schaltmuffe tragenden Muffenträger und einem als Einrücksperre ausgebildeten Reibkegelring, der über Verdrehausschläge mit dem Muffenträger in einer Verdrehspiel aufweisenden Drehverbindung steht, wobei zwischen dem Muffenträger und dem Reibkegelring eine auf relative Verdrehung dieser Teile ansprechende Federung angeordnet ist, die den Reibkegelring relativ zum Muffenträger in eine bestimmte Stellung innerhalb seines durch die Verdrehanschläge begrenzten Verdrehweges einzustellen sucht, üblicherweise sind derartige Synchronisiereinrichtungen doppelt ausgeführt, d. h. die Schaltmuffe ist wahlweise in zwei verschiedene KupplungsZahnkränze einrückbar, so daß entsprechend auch zwei Reibkegelringe beiderseits des Muffenträgers angeordnet sind.

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Viele der bekannten Synchronisiereinrichtungen sind infolge des relativ großen Verdrehspiels der Reibkegelringe empfindlich gegenüber Drehschwingungen des den Muffenträger tragenden Getriebeteiles (Getriebewelle, Flansch, Hohlwelle o. ä.)· Wird der Muffenträger an- oder abtriebsseitig Drehschwingungen ausgesetzt, so wird der Synchronring im ungeschalteten Zustand zu unkontrollierten Bewegungen angefacht, die bei genügend großer Amplitude der Erregerschwingung zum Bruch der Verdrehanschläge führen können.

Vom Stand der Technik ist z. B. bekannt, daß man derartige Schwingungseinflüsse durch Reibkräfte entgegenwirken wollte. Diese Reibkräfte wirken aber den Schaltkräften entgegen, so daß diese Reibkräfte nur begrenzt gewählt werden können. Bei größeren Massen der Synchronringe und deren Beschleunigungen haben sich solche Maßnahmen als zu wenig v/irksam und damit als nutzlos erwiesen.

Durch die DT-PS 24 31 324 ist eine Synchronisiereinrichtung - allerdings ohne Federn - bekannt, die bei einer doppelten Ausführung mit zwei Reibkegelringen eine mechanische, gegenläufige Koppelung der Reibkegelringe aufweist. Eine derartige Synchronisiereinrichtung ist auf doppelte Ausführungen mit zwei Reibkegelringen beschränkt. Ferner wird bei dem jeweils nicht geschalteten Reibkegelring nicht verhindert, daß

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dieser mit seinen jeweiligen Anschlägen in Berührung kommt, όο daß beim Auftreten von Drehschwingungen harte Schlagbeanspruchungen der Verdrehanschläge nicht vollständig vermieden werden können.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, eine gegenüber Drehschwingungen unempfindliche Synchronisiereinrichtung zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Der Erfindungsgedanke ist der, daß der Muffenträger und der Reibkegelring durch eine relativ weiche Federung, deren Rückstellwirkung beide Teile in der "Mittellage" zwischen den Verdrehanschlägen zu halten bestrebt ist, miteinander gekoppelt werden. Bei ausreichend bemessenem Verdrehspiel, das unter Berücksichtigung der maximalen Amplitude der Drehschwingung festzulegen ist sowie geeigneter Auslegung der Federung, werden die Verdrehanschläge an dem jeweils nicht geschalteten Reibkegelring und dem Muffenträger weitgehend berührungsfrei gehalten und damit geschont.

Die Auslegung der Federung ist zweckmäßigerweise derart vorzunehmen, daß eine relativ weiche Feder, d. h. mit niedriger Federkonstante, gewählt wird, so daß die relative Schwin-

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gung zwischen dem Reibkegelring und dem Muffenträger in bezug auf die von außen angeregten Drehschwingungen im überkritischen Bereich erfolgen kann. Damit ist der Reibkegelring von den von außen angeregten Drehschwingungen weitgehend entkoppelt und unterliegt selbst nur geringen Drehschwingungsamplituden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, eine gewisse Dämpfung in das Schwingungssystem hereinzubringen. Dies kann durch geeignete Federwahl geschehen, z. B. durch mehrere Blattfedern, die in an sich bekannter Weise zu Federpaketen geschichtet sind, wobei die aufeinanderliegender! Flächen der Blattfedern während der Schwingbewegung aufeinander reiben und so die Schwingungen dämpfen.

Durch die DT-PS 1 965 844 ist eine Synchronisiereinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt, bei der eine Verdrehfederung den nicht geschalteten Reibkegelring stets in Sperrstellung zu drehen sucht, um das sog. "Aussynchronisieren" überflüssig zu machen und so die Schaltzeit zu verkürzen. Da der Reibkegelring hierbei ständig gegen den zugeordneten Anschlag gedrückt wird, ist bei dieser Anordnung das Problem der Empfindlichkeit gegenüber Drehschwingungen nicht gelöst, weil je nach Heftigkeit der Drehschwingungen ein Abheben der Anschläge des Reibkegelringes mit nachfolgenden harten Wiederanschlagen nicht auszuschließen ist.

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Die Erfindung wird in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Fig. 1 bis 10 schematisch erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Synchronisiereinrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit einem Federelement,

Fig. 3 bis 10 weitere Ausführungsbeispiele in schematisch vereinfachter Darstellungsweise für die Gestaltung der Federelemente und deren Anordnung zwischen Muffenträger und Reibkegelrin-g.

Die Synchronisiereinrichtung nach Fig. 1 ist Bestandteil einer doppelt ausgeführten Schaltkupplung, um in einem Zahnräderwechselgetriebe wahlweise zwei Zahnräder 10 und 20, die auf einer Getriebewelle 30 drehbar gelagert sind, von dieser Getriebewelle 30 wechselseitig aus- oder einschalten zu können.

Hierzu ist jedes der Zahnräder 10, 20 mit einem Kupplungskranz 11 bzw. 21 drehfest verbunden, in die eine axial verschiebbare Schaltmuffe 31 einrückbar ist. Die Schaltmuffe ist auf einem auf der Getriebewelle 30 dreh- und axialfest angeordneten Muffenträger 32 axialverschiebbar, jedoch drehfest

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gelagert. Zwischen dem Muffenträger 32 und den Kuppiungskränzen 11, 21 sind jeweils als Einrücksperre mit Sperrzähnen versehene Reibkegelringe 12, 22 angeordnet, deren Reibkegelflächen 13, 23 mit entsprechenden kegeligen Gegenflächen 14, 24 der Kupplungskränze 11 und 21 zusammenwirken. Die Reibkegeiringe 12 und 22 stehen in bekannter Weise über (in Fig. dargestellte) Verdrehanschläge 15, 33; 16, 34 bzw. 25, 33; 26, 34, die ein bestimmtes Verdrehspiel erlauben, mit dem Muffenträger 32 in Drehverbindung.

Die beiden Reibkegelringe 12 und 22 sind erfindungsgemäß jeweils über eine Federeinrichtung mit dem Muffenträger verbunden. Die Federeinrichtung besteht aus mehreren Blattfedern 35, die mit ihrem mittleren Abschnitt - wie aus Fig. ersichtlich ist - mit Engpassung in einem Schlitz 37 im Muffenträger 32 geführt bzw. eingespannt sind und deren in Umfangsrichtung elastisch federnde Enden in entsprechend geformte Schlitze 18 bzw. 28 der Reibkegelringe eingreifen. Die Abmessungen der Federn 35, d. h. Querschnittsabmessungen, Federlänge usw., sind so ausgelegt, daß sich der Reibkegelring 12 bzw. 22 relativ zum Muffenträger bis zur Anlage der Verdrehanschläge unter elastischer Verformung der Federn verdrehen kann und daß ferner die Eigenschwingungszahl des aus dem Reibkegelring 12 bzw. 22 und den Federn 35 gebildeten Feder-Masse-System niedriger liegt als die Schwingungszahl der Drehschwingungen, denen der Muffenträger im Betrieb ausAkte 5335

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gesetzt ist. Die Anordnung der Federn ist so gewählt, daß der Reibkegelring 12 bzw. 22 ohne Einwirkung äußex^er Kräfte in bezug auf den Muffenträger 32 die mittlere Stellung zwi-. sehen den Verdrehanschlägen einnnimmt. Das Verdrehspiel zwischen den Reibkegelringen 12, 22 und dem Muffenträger 32 ist auf die maximale Erregeramplitude der auf den Muffenträger einwirkenden Drehschwingungen abgestimmt, so daß infolge der stabilisierenden Wirkung der Feder trotz dieser Drehschwingungen ein gefährlich hartes Aufeinanderprallen der Anschlagflächen vermieden werden kann. Das V^rdrehspiel sollte in jedem Fall größer als die maximale Erregeramplitude gewählt cjerden.

Für die Gestaltung der Federeinrichtung bestehen über die bereits beschriebene hinaus zahlreiche weitere Möglichkeiten. Zu beauhten ist lediglich, daß eine federnde Ausrichtung auf die Mitte des Verdrehweges erfolgt, daß die Federung entsprechend dem Verdrehweg ausreichend elastisch verformbar und die Federkonstante niedrig genug ist, damit die Verdrehung das Reibringes in die Sperrstellung nicht behindert wird und die Eigenschwingungszahl des Systems Feder-Reibkegelring unterhalb der Erregerschwingungszahl bleibt. Ferner muß natürlich dem nur begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraum Rechnung getragen werden.

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Die Anordnung der Federung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß die Blattfedern 135 sich jeweils zwischen einem der beiden Reibkegelringe 112 bzw. 122 und dem Muffenträger 132 erstrecken, also nicht zu beiden Reibkegelringen durchgehen (die Einzelheiten in Fig. 3, soweit sie mit denen in Fig. 1 und 2 enthaltenen vergleichbar sind, haben >-:τι 100 vermehrte, im übrigen übereinstimmende Positionszahlen). Hierdurch sind u. U. größere Federlängen und Verformungswege möglich.

Eine Federung mit radial angeordneten Blattfedern 23 5 ist in Fig. 4 dargestellt. Jede der Blattfedern ist mit ihrem radial inneren Ende mit Engpassung in einem Schlitz 237 des Muffenträgers 232 und mit ihrem radial äußeren Ende in einem Schlitz 218 bzw. 228 im Anschlagnocken des Reibkeg^lringes bzw. 222 geführt (die Einzelheiten in Fig. 4, soweit sie mit den in Fig. 1 und 2 enthaltenen vergleichbar sind, haben um 200 vermehrte, im übrigen übereinstimmende Positionszahlen). Die Anschlagnocken 219 bzw. 229 der beiden Reibkegelringe und 222 greifen dabei von beiden Seiten axial in eine Aussparung (Anschlagflächen 233 und 234) des Muffenträgers 232, so daß jeweils zwei Blattfedern 235 axial hintereinander im Muffenträger 232 eingeführt sind und getrennt zu dem jeweiligen Reibkegelring führen, damit rieh die Reibkegelringe unabhängig voneinander verdrehen lassen.

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Federungen, die eine wirksame Dämpfung des Schwingungssystems Reibkegelring-Feder-Muffenträger ermöglichen, sind in Fig. 5 bis 9 dargestellt. Die Federung nach Fig. 6 und "7 entspricht im Grundaufbau derjenigen nach Fig. 3, jedoch besteht jede Federeinheit 335 aus zwei aneinanderliegenden Blattfedern 335 a und 335 b, die - wie Fig. 6 zeigt - im nicht montierten Zustand gekrümmt sind und mit Vorspannung montiert werden, so daß bei jeder Verdrehbewegung des Reibkegelringes 312 bzw. 322 relativ zum Muffenträger 332 Reibung an der Einspannstelle beider Blattfedern erzeugt wird, die zur Dämpfung der Drehschwingungen beiträgt.

Die Federung nach Fig. 7 und 8 entspricht im Grundaufbau derjenigen nach Fig. 1 und 2, jedoch sind die Federeinheiten ans zwei anei nanflp.-ri i saenrlen Blattfedern 435 a und 435 b zusammengesetzt, die mit Vorspannung montiert sind und die Vorspannung durch eine - wie Fig. 8 zeigt - im nicht montierten Zustand gekrümmte Form erhalten. Bei jeder Durchbiegung der Federeinheit 435 reiben die Blattfedern 435 a und 435 b mit Vorspannung aufeinander, was auch hier zur Dämpfung von Drehschwingungen beiträgt.

Ein Dämpfungseffekt ist auch ohne Vorspannung in der Federung allein durch die am Federende angreifende Federkraft möglich, was an sich - wie auch die Schichtung von. mehr als

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zwei Blattfedern - bereits seit der Verwendung von zu Paketen geschichteten Blattfedern, z. B. im Fahrzeugbau, bekannt ist. Eine solche Einzelheit mit drei Blattfedern 535 a, b, c, ist ih Fig. 9 dargestellt.

Ferner können auch andere geeignete Federarten Anwendung finden, z. B. Schraubenfedern 635 a und 635 b zwischen dem axial in einen Schlitz 618 des Muffenträgers 632 hineinragenden Anschlagnocken 619 bzw. 629 des Reibkegelringes 612 bzw. 622. Die Wahl des jeweils geeigneten Federtpys richtet sich dabei nach dem verfügbaren Raum, nach den erzielbaren Federeigenschaften (Federung, Federkonstante) und nach den jeweiligen Herstellkosten.

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   1. Synchronisiereinrichtung für formschlüssig© Schaltkupplungen von Zahnräderwechselgetrieben, mit einer axial verschiebbaren und in einen Kupplungszahnkranz einrückbaren Schaltmuffe, einem dreh- und axialfest auf einem Getriebeteil angeordneten, die Schaltmuffe tragenden Muffenträger und einem als Einrücksperre ausgebildeten Reibkegelring, der über Verdrehausschläge mit dem Muffenträger in einer Verdrehspiel aufweisenden Drehverbindung steht, wobei zwischen dem Muffenträger und dem Reibkegelring eine auf relative Verdrehung dieser Teile ansprechende Federung angeordnet ist, die den Reibkegelring relativ zum Muffenträger in eine bestimmte Stellung innerhalb seines durch die Verdrehanschläge begrenzten Verdrehweges einzustellen sucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (35, 135, 235, 335 a, 335 b, 435 a, 435 b, 535 a bis c, 635 a, 635 b) so angeordnet sind, daß sie den Reibkegelring (12, 22; 112, 122; 612, 622) in die Mitte des Verdrehweges einzustellen suchen und daß die Federung hinsichtlich ihrer Federkonstante derart ausgelegt ist, daß bei den im Betrieb am Muffenträger (32) auftretenden bzw. zu erwartenden Drehschwingungen der über die Federung mit dem Muffenträger gekoppelte Reibkegelring (12, 22) im wesentlichen überkritisch, d. h. oberhalb seiner - durch sein Massenträgheitsmoment und die Federkonstante bestimmten - Eigenschwingungszahl schwingen kann.

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   2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung mehrere gegeneinander vorgespannte Blattfedern (335 a, 335 b; 435 a, 435 b) enthält, die Federpakete mit innerem Dämpfungsvermögen bilden, wobei die Dämpfung in an sich bekannter Weise durch gegenseitiges Aufeinanderscheuern der vorgespannten Blattfedern bzw. Scheuern an den Abstützungsstellen bei Bewegungen längs des Federweges erreicht wird.

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