DE813492C

DE813492C - Synchronization of the transmission parts of manual transmissions

Info

Publication number: DE813492C
Application number: DEC484A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl-Ing Czuba
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-02-02
Filing date: 1950-02-02
Publication date: 1951-09-13

Description

Synchronisierung der Getriebeteile von Schaltgetrieben Die meisten motorisch angetriebenen Fahrzeuge sind mit Schaltgetrieben versehen, die es gestatten, die Übersetzung zwischen Antriebsmotor und Antriebsrädern je nach Bedarf zu ändern (Geschwindigkeit, Belastung, Steigung).Synchronization of the transmission parts of manual transmissions Most Motor-driven vehicles are provided with manual transmissions that allow to change the gear ratio between the drive motor and drive wheels as required (Speed, load, incline).

Dies trifft insbesondere für Kraftwagen mit Verbrennungsmotoren zu, die bekanntlich mit Schaltgetrieben ausgerüstet sind. Moderne luxuriöse .,\usführungen weisen Schaltgetriebe auf, die in sich ganz oder teilweise synchronisiert sind. Die meisten der marktgängigen Wagen verfügen jedoch nicht über derartige Synchrongetriebe, so daß es der Geschicklichkeit und Aufmerksamkeit des Fahrers überlassen bleibt, dafür zu sorgen, daß (las Umschalten von einem Geschwindigkeitsgang in den anderen stoßfrei und geräuschlos erfolgt. Dies kann nur dann geschehen, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Getrieberäder, welche in Eingriff kommen sollen, gleich ist. Dies zu erzielen, ist für weniger geübte oder geschickte Fahrer bekanntlich gar nicht einfach. Es muß also der Fahrer gefühlsmäßig, zumeist nur unterstützt durch eine akustische Beurteilung der Motorumdrehungszahlen, die Geschwindigkeiten der Getrieberäder so einstellen, daß das Schalten ohne Geräusch und 'ohne Stoß erfolgt, was, abgesehen von der Annehmlichkeit für Fahrer und Mitfahrer, vor allem für die Lebensdauer der Getriebe und für die Betriebssicherheit als solche von ganz wesentlicher Bedeutung ist.This is especially true for vehicles with internal combustion engines, which are known to be equipped with manual transmissions. Modern luxurious., \ Designs have manual transmissions that are fully or partially synchronized in themselves. However, most of the cars on the market do not have this type of synchromesh gearbox, so that it is left to the skill and attention of the driver, to ensure that (read switching from one speed gear to the other takes place smoothly and silently. This can only happen if the peripheral speed of the gears that are to be engaged is the same. To achieve this is not at all easy for less experienced or skilful drivers. It So the driver has to feel emotionally, mostly only supported by an acoustic signal Assessment of the engine revolutions, the speeds of the gear wheels like that set that switching takes place without noise and without shock, apart from of the convenience for the driver and passengers, especially for the life of the Transmission and for the operational safety as such of very essential importance is.

Als Beispiel sei der Schaltvorgang bei einem Kraftwagen mit vier Geschwindigkeitsstufen (1, 11, 11I, IV) betrachtet. Das Einschalten des ersten Ganges erfolgt in der Regel vor dem Anfahren im Ruhezustand. Durch Austreten der Kupplung wird die Verbindung zwischen Motorwelle und Antriebswelle des Getriebes gelöst, so daß letztere stehenbleibt. Sodann kann der erste Gang, dessen Räder im Ruhezustand des Wagens ebenfalls stillstehen, eingeschaltet werden. Nun erfolgt das Einschalten der Kupplung, welches, da es sich um eine Reibungskupplung handelt, weich erfolgen kann, d. h. die Kupplung schleift so lange, bis die Wagengeschwindigkeit sich der Umdrehungszahl des Motors entsprechend der Übersetzung des ersten Ganges angepaßt hat.As an example, consider the shifting process in a motor vehicle with four speed levels (1, 11, 11I, IV). The first gear is usually switched on before starting off in the idle state. When the clutch emerges, the connection between the motor shaft and the drive shaft of the gearbox is released, so that the latter stops. The first gear, the wheels of which are also stationary when the car is idle, can then be switched on. The clutch is now switched on, which, since it is a friction clutch, can take place smoothly, ie the clutch slips until the car speed has adapted to the number of revolutions of the motor according to the translation of the first gear.

Hat der Wagen die Maximalgeschwindigkeit, beispielsweise in der Ebene, erreicht, die der größten zulässigen Motordrehungszahl in der Übersetzung des ersten Ganges entspricht, wird auf den zweiten Gang, wie folgt, umgeschaltet: Durch Lüften der Kupplung wird zunächst die Verbindung zwischen Motor und Getriebe gelöst. Dann wird mittels des Schalthebels der Eingriff zwischen den Zahnrädern des ersten Ganges gelöst und die Zahnräder des zweiten Ganges zum Eingriff gebracht. Dies kann jedoch. nicht pausenlos erfolgen, weil die Antriebsseite des Schaltgetriebes eine größere Tourenzahl aufweist, als dem Eingriff des zweiten Ganges entspricht. Es muß, was jeder Kraftfahrer aus Erfahrung weiß, der Schalthebel zunächst einige Zeit in der Nullstellung gehalten werden. Während dieser Zeit sinkt die Tourenzahl der Antriebswelle dies Schaltgetriebes durch die Lagerreibung und sonstige Widerstände allmählich ab, und es muß jetzt gefühlsmäßig der gewisse Augenblick abgewartet werden, in welchem die für den zweiten Gang zusammen arbeitenden Zahnräder die gleiche Umfangsgeschwindigkeit erreicht haben, ehe sie stoßfrei zum Eingriff gebracht werden können. Ist dies erfolgt, so kann wieder eingekuppelt werden, damit der Motor seine Leistung auf den Antrieb des Wagens übertragen kann.Does the car have the maximum speed, for example on the plane, reaches that of the highest permissible engine speed in the translation of the first 2nd gear is switched to the second gear as follows: By ventilating After the clutch, the connection between the engine and the transmission is first released. then the gearwheels of the first gear are engaged by means of the shift lever released and brought the gears of the second gear into engagement. However, this can. do not take place continuously, because the drive side of the gearbox has a larger one Has number of revolutions than corresponds to the engagement of the second gear. It must be what Every driver knows from experience that the gear lever will start out for some time Be held in zero position. During this time, the number of revolutions of the drive shaft decreases this gearbox gradually through the bearing friction and other resistances off, and now one has to wait emotionally for the certain moment in which the gears working together for second gear have the same peripheral speed have reached before they can be brought seamlessly into engagement. Once this has happened this way the clutch can be re-engaged so that the engine can transfer its power to the drive of the car.

In analoger Weise erfolgt das Weiterschatten von dem zweiten in den dritten und von dem dritten in den vierten Gang.In an analogous manner, shading is carried out from the second to the third and from third to fourth gear.

Ist es nun beispielsweise bei Bergfahrten wegen der steigenden Belastung notwendig, auf eine höhere Übersetzung, d. h. auf einen niedrigeren Gang zurückzugehen, sind die gleichen Voraussetzungen für den Gangwechsel zu schaffen, wie oben beschrieben. Soll also vom vierten auf den dritten Gang zurückgeschaltet werden, müssen die Zahnräder des dritten Ganges auf gleiche Umfangsgeschwindigkeit gebracht werden, was nur dadurch erreicht werden kann. daß die Antriebswelle des Getriebes durch Einkuppeln während der Nullstellung des Schalthebels und sogenanntes Zwischengas auf eine höhere Umdrehungszahl gebracht wird, als sie bei gleicher Wagengeschwindigkeit im vierten Gang hatte. Nur so ist es möglich, die Zahnräder des dritten Ganges auf gleiche Umfangsgeschwindigkeit zu bringen.Is it now, for example, when driving uphill because of the increasing load necessary, to a higher translation, d. H. to go back to a lower gear, the same conditions for changing gears must be created as described above. So if you want to shift down from fourth to third gear, the gears must of the third gear can be brought to the same peripheral speed, which is only because of this can be reached. that the drive shaft of the transmission by engaging during the zero position of the shift lever and so-called double-declutching to a higher number of revolutions when she was in fourth gear at the same car speed. This is the only way to keep the third gear gears at the same peripheral speed bring to.

Ziel der Erfindung - ist es, ein Instrument zu schaffen, welches dem Fahrer gestattet, mit einem Blick, ohne irgendwelche Anstrengung, die Umfangsgeschwindigkeiten der Getrieberäder zu kontrollieren und den Schaltvorgang mit absoluter Sicherheit in dem Augenblick vorzunehmen, in welchem die zum Eingriff kommenden Zahnräder die gleiche Umfangsgeschwindigkeit haben. Es ist nämlich zu beachten, daß die oben beschriebenen Manipulationen und die Kadenz des Schaltvorganges auch beim gleichen Wagen je nach den Betriebsbedingungen sehr veränderlich sind. So sinkt z. B. bei kaltem oder dickem Schmieröl die Tourenzahl der ausgekuppelten Antriebswelle des Schaltgetriebes sehr viel rascher ab als bei heißem und dünnflüssigem 01, so daß der Schaltvorgang in einen höheren Gang im ersteren Falle wesentlich rascher vorgenommen werden muß als im letzten Falle. Die Betriebsbedingungen ändern sich auch beim gleichen Wagen sehr rasch und häufig, so daß selbst bei großer Übung nicht mit absoluter Sicherheit lautlos geschaltet werden kann und das Instrument daher nicht nur für ungeübte, sondern auch für geübte Fahrer eine äußerst wichtige und brauchbare Beihilfe zur Schonung des Getriebes darstellt.The aim of the invention is to create an instrument which allows the driver to check the peripheral speeds of the gears at a glance, without any effort, and to switch with absolute certainty at the moment when the gears that are in engagement have the have the same peripheral speed. It should be noted that the manipulations described above and the cadence of the switching process are very variable, even with the same car, depending on the operating conditions. So z. B. with cold or thick lubricating oil, the number of revolutions of the disengaged drive shaft of the gearbox from much faster than with hot and thin 01, so that the shift to a higher gear in the former case must be made much faster than in the latter case. The operating conditions change very quickly and frequently, even with the same car, so that even with great practice it is not possible to switch to silent mode with absolute certainty and the instrument is therefore an extremely important and useful aid for protecting the car not only for inexperienced, but also for experienced drivers Transmission represents.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Synchronisierung der Getriebeteile von Schaltgetrieben durch Verwendung zweier oder mehrerer Tachometer erfolgt, von denen eines mit umlaufenden Teilen des Antriebes und das andere mit solchen der Abtriebsseite des Getriebes verbunden ist.The essence of the invention is that the synchronization of the Gear parts of manual gearboxes by using two or more speedometers takes place, of which one with rotating parts of the drive and the other with such the output side of the transmission is connected.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist z. B. an dem Vorderbrett des Fahrzeuges ein Tachometer angebracht, das nicht nur die Geschwindigkeit des Wagens, die an der Kardanwelle abgenommen wird, anzeigt, sondern das gleichzeitig auch durch Anordnung weiterer Zeiger die Geschwindigkeiten der einzelnen Getriebegänge veranschaulicht.In a further embodiment of the invention, for. B. on the front board a speedometer is attached to the vehicle, which not only shows the speed of the Car that is removed from the cardan shaft, but that at the same time the speeds of the individual gears can also be determined by arranging additional pointers illustrated.

Das Tachometer erhält also noch einen zweiten Antrieb von der Antriebswelle des Getriebes hinter der Kupplung, welcher ebenfalls auf einen Zeiger übertragen wird. Dieser Zeiger bewegt zwangsläufig noch weitere Zeiger je nach Anzahl der vorhandenen Schaltstufen. Bei einem Vierganggetriebe sind also zusätzlich vier Zeiger anzubringen, die die Geschwindigkeiten der vier Schaltstufen widerspiegeln. Diese vier Zeiger werden also, sobald die Antriebswelle des Getriebes in Umdrehungen gerät, fächerförmig auseinandergehen. Die Abstufungen der angezeigten Geschwindigkeiten haben in der gleichen Weise zu erfolgen, wie das Verhältnis der Geschwindigkeiten im Getriebekasten vorgesehen ist. Man kann also, wenn einer dieser Synchronanzeiger in der Art eines Tachometers von der Antriebswelle des Getriebes aus betätigt wird, die übrigen Zeiger durch ein System von Hohlwellen und Zahnrädern oder Zahnsegmenten, deren Zähnezahl proportional denjenigen der Getriebegänge ist, führen.The speedometer also receives a second drive from the drive shaft of the gearbox behind the clutch, which is also transferred to a pointer will. This pointer inevitably moves further pointers depending on the number of existing ones Switching steps. In the case of a four-speed gearbox, four pointers must also be attached, which reflect the speeds of the four switching stages. These four pointers become fan-shaped as soon as the drive shaft of the transmission starts rotating diverge. The gradations of the displayed speeds have in the to be done in the same way as the ratio of the speeds in the gear box is provided. So you can, if one of these synchromeshes is like a The speedometer is operated from the drive shaft of the gearbox, the rest of the pointer through a system of hollow shafts and gears or tooth segments, their number of teeth is proportional to that of the transmission gears.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely shows.

Fig. i einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Instrument, Fig. 2 bis 5 die Draufsicht auf das erfindungsgemäße Instrument gemäß Fig. i in verschiedenen Betriebsstellungen. An der Rückseite der Tachometerhülle i befindet sich der übliche Tachometeranschluß 2 für den Geschwindigkeitsanzeiger, der beispielsweise mit der Abtriebsseite des Getriebes verbunden ist und der über eine Zahnradübersetzung 3 die den Zeiger-1 tragende Welle antreibt. Außerdem sitzt an der Rückseite der Tachometerhülle i der Tachometeranschluß 6 für die Synchronanzeiger, der beispielsweise mit dem Antrieb des Schaltgetriebes verbunden ist. Der Tachometeranschluß 6 steht über eine Zahnradübersetzung 7 mit einer Vorlegewelle 8 in Verbindung, die mit den einzelnen Geschwindigkeitsstufen des Schaltgetriebes übereinstimmenden Zahnrädern bzw. Zahnsegmenten 9, 1o, t 1 und 12 versehen ist, welche über entsprechende Zahnräder die Hohlwellen 13 der Zeiger 14, 15, 16 und 17 antreiben, die auf dem Zifferblatt 18 spielen und durch die Glasscheibe i9 abgedeckt sind.1 shows a longitudinal section through an instrument according to the invention, FIGS. 2 to 5 show the top view of the instrument according to the invention according to FIG different operating positions. On the back of the speedometer cover i is the usual speedometer connection 2 for the speed indicator, which is connected, for example, to the output side of the gearbox and via a gear transmission 3 drives the shaft carrying the pointer-1. Also sits on the back of the speedometer cover i the speedometer connection 6 for the synchromesh indicator, which is connected, for example, to the drive of the gearbox. The speedometer connection 6 is via a gear ratio 7 with a countershaft 8 in connection, which gears that match the individual speed levels of the gearbox or toothed segments 9, 1o, t 1 and 12 is provided, which have corresponding gears the hollow shafts 13 of the hands 14, 15, 16 and 17 drive on the dial 18 and are covered by the glass panel i9.

Fig.2 zeigt die Nullstellung des Instrumentes, wobei sämtliche Zeiger, d. h. sowohl Geschwindigkeitszeiger 4 wie auch die Synchronzeiger 14 bis 17, sich überdecken und die Nullstellung anzeigen. Die Betriebsstellung gemäß Fig. 3 veranschaulicht gemäß der Zeigerstellung 4 eine Fahrgeschwindigkeit von to km/h. Dieser Zeiger überdeckt sich mit dem Synchronzeiger 17, so daß in diesem Augenblick der Schaltvorgang in der ersten Schaltstufe durchgeführt werden kann oder durchgeführt worden ist.FIG. 2 shows the zero position of the instrument, with all pointers, ie both speed pointers 4 and synchronous pointers 14 to 17, overlapping one another and indicating the zero position. The operating position according to FIG. 3 illustrates, according to the pointer position 4, a driving speed of to km / h. This pointer overlaps with the synchronizing pointer 17, so that at this moment the switching operation can be carried out or has been carried out in the first switching stage.

Ein weiteres Beispiel gemäß Fig.4 zeigt eine Schaltmöglichkeit bei etwa 18 km/h, wobei sich der Geschwindigkeitszeiger 4 mit dem Synchronzeiger 16 entsprechend der zweiten Schaltstufe überdeckt. Eine Zwischenstellung veranschaulicht Fig.5, wobei sich der Geschwindigkeitszeiger zwischen den Synchronzeigern 14 und 15 befindet und ein Einrucken einer Getriebestufe in diesem Augenblick nicht stoßfrei durchgeführt werden könnte.Another example according to FIG. 4 shows a switching option at about 18 km / h, the speed pointer 4 overlapping with the synchronizing pointer 16 corresponding to the second switching stage. An intermediate position is illustrated in FIG. 5, with the speed indicator being located between the synchronizing indicators 14 and 15 and engagement of a gear stage at this moment could not be carried out smoothly.

Zum näheren Verständnis sei vorausgesetzt, daß sich die Umdrehungszahlen der Getriebegänge I, 1I, III und IV beispielsweise wie i : 2 :4 : 8 verhalten. Wenn Synchronzeiger IV auf 8o km steht, weist sodann Synchronzeiger III auf 4o km, .Il auf 20 km und I auf io km.For a better understanding it is assumed that the speeds of the transmission gears I, 1I, III and IV behave, for example, as i: 2: 4: 8. When synchronous pointer IV is at 80 km, synchronous pointer III then points to 40 km,. Il on 20 km and I on 10 km.

Über diesen Synchronzeigern bewegt sich konzentrisch der normale Geschwindigkeitszeiger, und das System der Synchronzeiger ist nun so einzustellen, daß sich Geschwindigkeitszeiger und Synchronzeiger der entsprechenden Gangstufen jeweils decken. So wird sich also im vierten Gang beispielsweise der Geschwindigkeitszeiger mit Synchronzeiger IV decken usw. Ein solcherart konstruiertes Synchrontachometer ermöglicht die Kontrolle des Schaltvorganges wie folgt: Der erste Gang wird im Ruhezustand der Antriebswelle des Getriebes eingeschoben, wie weiter @obeii beschrieben. Nach dem Kuppeln setzt . sich der Wagen in Bewegung, sämtliche Zeiger schlagen aus, die Synchronzeiger fächerförmig, während der Geschwindigkeitszeiger, sich mit dem Synchronzeiger 1 deckend, entsprechend der Wagengeschwindigkeit allmählich steigend ausschlägt. Soll nun auf den zweiten Gang geschaltet werden, wird ausgeschaltet und der Schalthebel auf Nullstellung gebracht. Der Wagen behält seine Geschwindigkeit praktisch bei, d. h. der Geschwindigkeitszeiger bleibt in der erreichten Höchststellung. Die Geschwindigkeit der entkuppelten Antriebswelle des Getriebes geht aber zurück, d. h. sämtliche vier Synchronzeiger gehen fächerförmig zurück. Es kommt ein Augenblick, .in welchem Synchronzeiger II mit dem Geschwindigkeitszeiger zur Deckung kommt, dies ist der Moment gleicher Umfangsgeschwindigkeiten der Getrieberäder des zweiten Ganges; in diesem Augenblick wird der Fahrer den zweiten Gang geräuschlos und stoßfrei einrücken können. Nun wird weiter Gas gegeben, die Geschwindigkeit steigt, der Synchronzeigerfächer geht wieder auseinander, und der Geschwindigkeitszeiger bleibt mit Synchronzeiger II gedeckt. Beim Weiterschalten in den dritten Gang wird wieder ausgekuppelt und der Schalthebel in Nullstellung gebracht. Der Synchronzeigerfächer sinkt zusammen, und in dem Augenblick, in dem Synchronzeiger III den Geschwindigkeitszeiger passiert, kann wiederum der dritte Gang geräuschlos eingeschoben werden.The normal speed indicator moves concentrically above these synchronous indicators, and the system of the synchronous pointer is now to be adjusted so that the speed pointer and sync hands of the corresponding gear steps each cover. So this is how it will be in fourth gear, for example, the speed indicator with synchromesh indicator IV cover, etc. A synchronous tachometer constructed in this way enables control the shifting process as follows: The first gear is in the idle state of the drive shaft of the gearbox, as described further @obeii. After the coupling sets . the car is in motion, all the pointers deflect, the synchronous pointers fan-shaped, while the speed pointer aligns with the synchronizing pointer 1 opaque, gradually increasing according to the speed of the car. Intended to are now shifted to second gear, is switched off and the gear lever brought to zero position. The car practically maintains its speed, d. H. the speed indicator remains in the maximum position reached. The speed the uncoupled drive shaft of the gearbox goes back, d. H. all four Synchronous hands go back in a fan shape. There comes a moment in which synchronous pointer II coincides with the speed indicator, this is the same moment Peripheral speeds of the gear wheels of the second gear; at this moment the driver will be able to engage second gear silently and smoothly. so if you continue to accelerate, the speed increases, the synchro-pointer fan goes apart again, and the speed pointer remains with synchronous pointer II covered. When shifting to third gear, the clutch is disengaged again and the Shift lever brought to zero position. The synchronous pointer fan sinks together, and at the moment when synchronous pointer III passes the speed pointer, the third gear can again be pushed in silently.

Beim Abwärtsschalten, z. B. vom vierten auf den dritten Gang, ergibt sich der Vorgang wie folgt: Im vierten Gang deckt sich Synchronzeiger IV mit dem Geschwindigkeitszeiger. Es wird ausgekuppelt, -der Schalthebel in Nullstellung gebracht, dann wieder eingekuppelt und Zwischengas gegeben. Hierdurch erweitert sich der Synchronfächer, und zwar ist der Motor so hoch zu touren, bis Synchronzeiger III den Geschwindigkeitszeiger erreicht. Jetzt ist der Augenblick gegeben, den dritten Gang geräuschlos einzuschieben.When downshifting, e.g. B. from fourth to third gear results the process is as follows: In fourth gear, synchronous pointer IV coincides with the Speed indicator. The clutch is disengaged, -the gearshift lever is brought to the neutral position, then re-engaged and double-declutched. This expands the synchronous fan, the motor is to be revved so high that synchronous pointer III reaches the speed pointer achieved. Now is the time to slide into third gear without making a sound.

Um das Erkennen zu erleichtern und Verwechslungen zu vermeiden, wird es vorteilhaft sein, die Synchronzeiger verschieden zu färben, etwa gelb, violett, grün und rot, möglichst in fluoreszierenden Farben, die auch in der Dunkelheit bei Beleuchtung des Instrumentes deutlich aufleuchten, während der Geschwindigkeitsmesser schwarz bleiben kann. Zur weiteren Verdeutlichung können die verschiedenen Synchronzeiger auch verschieden lang ausgeführt werden.To make identification easier and to avoid confusion, it may be advantageous to color the synchro hands differently, e.g. yellow, purple, green and red, if possible in fluorescent colors, which are also used in the dark Instrument lighting illuminate clearly while the speedometer can stay black. The various synchronizing pointers can be used for further clarification can also be carried out for different lengths of time.

Das Synchrontachometer kann nicht nur bei Fahrzeugen, sondern bei allen Maschinen mit Wechselgetrieben, also z. B. auch Werkzeugmaschinen eingesetzt werden.The synchronous tachometer can not only be used on vehicles, but on all machines with change gears, e.g. B. machine tools are also used will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Synchronization of the transmission parts of manual transmissions by using two or more speedometers, one of which is rotating Parts of the drive and the other connected to those of the output side of the gearbox is.

2. Arrangement according to claim t, characterized in that the individual tachometers are combined in one device with preferably concentrically arranged pointers.

3. Arrangement according to Claim 2, characterized by a system that is mutually dependent Pointers whose deflection occurs in relation to the speeds of the transmission gears.

4. Arrangement according to claims 2 and 3, characterized by the inevitable Drive a system of speedometer pointers through hollow shafts and gears or Tooth segments whose teeth are proportional to the individual gear stages.

5. Arrangement according to claims i to 4, characterized in that this is on vehicles with motor drive and gearbox is used.

6. Arrangement according to the claims i to 4, characterized in that they are used on machines with tooth change gears, such as machine tools or the like. Is used.

7. Arrangement according to claims i to 6, characterized in that the individual pointers in different non- or self-luminous or fluorescent colors or in different lengths are trained.