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Synchronisiervorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere
von Kraftfahrzeugen DieErfindung bezieht sich aufeineSynchronisierv orrichtung für
Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere von Kraftfahrzeugen, bei der auf einer von
zwei gleichachsigen Wellen eine Muffe gelagert ist und mit Umfangszähnen in die
Innenverzahnung eines die Muffe umschließenden beweglichen Klauenlcupplungsringes
eingreift, der zwecks Herstellung einer kraftschlüssigen Antriebsverbindung axial
im Eingriff mit einem von der zweiten Welle getragenen Klauenkupplungsglied verschiebbar
ist. Hierbei steht ein Synchronisierglied mit der Muffe in Antriebsverbindung mit
totem Gang in der Umfangsrichtung und kann zwecks Synchronisierung der Wellen mit
einem von der zweiten Welle getragenen Reibungskupplungsglied in Reibungseingriff
gebracht werden. Ein federndes Glied legt sich hierbei nachgiebig von innen gegen
den Klauenkupplungsring an., so daß es von diesem Ring einen Axialschub nachgiebig
übernimmt und auf das Synchronisierglied überträgt.
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Das Neue gegenüber-diesen bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß
die Antriebsverbindung
zwischen Synchronisierglied und Muffe eine
gegenseitige Axialverschiebung zwischen diesen Teilen zuläßt und daß zwischen der
Muffe und dem beweglicher Klauenkupplungsring ein Federspreizring angeordnet ist.
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Die Axialverschiebbarkeit zwischen dem Synchronisierglied und der
Nabe ermöglicht es dem Synchronisierglied, beim Ausrücken des beweglichen Klauenkupplungsringes
zunächst auf dem Reibungskegel zu verbleiben und sich erst allmählich davon loszuarbeiten,
wodurch das Umschalten des beweglichen Klauenkupplungsringes von dem einen zum anderen
Gang erleichtert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich das Synchronisierglied
infolge seiner vielseitigen Bewegungsmöglichkeit genauer dem zugehörigen Reibungskegel
anpassen kann und somit genauer zentral läuft und dadurch den synchronisierenden
Reibungseingriff erhöht.
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Durch die Verwendung eines federnden Spreizringes zur Übertragung
der Schubkraft von dem beweglichen Klauenkupplungsring auf das Synchronisierglied
wird außerdem der Druckeingriff mit der Bohrung-des beweglichen Klauenkupplung-sringes
gleichmäßig verteilt, wobei der Spreizring mit allen Innenzähnen .dieses Klauenkupplungsringes
jederzeit in druckübertragendem Eingriff steht. - -Weitere Vorteile und Ziele der
Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
der Erfindung. In der Zeichnung ist Fig: i ein axialer Schnitt durch einer, Teil
eines erfindungsgemäßen Getriebes; Fig. 2 ist teils eine Aufrißansicht und teils
ein Querschnitt durch den in Fig. i gezeigten Mechanismus, wie ungefähr -durch die
Linie 2-2,der Fig. i angedeutet; Fig. 3 :ist ein waagerechter Schnitt in der durch
die Linie 3-3,der Fig. i angedeuteten Richtung; Fig. 4 ist ein der Fig. i ähnlicher
axialer Schnitt.
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und veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform -der Erfindung;
Fig. 5 ist ein axialer Teilschnitt eines der Synchronisierkupplungsbeläge der Fig.
4. -Zur Darstellung einer Ausführungsform, in der die Erfindung verkörpert werden
kann, wurde eine Getriebe- oder Übertragungseinrichtung der allgemeinen Art gewählt,
bei der eine zwangsläufige Treibverbindung zwischen Drehmomentübertragungsgliedern,
die aus einer Treibwelle 6 und einer getriebenen Welle 7 bestehen, entweder in einem
direkten Übersetzungsverhältnis von i : i oder in einem verringerten Übersetzungsverhältnis
dadurch hergestellt werden kann, daß ein beweglicher Klauenkupplungsring 8 axial
so verschoben wird, daß seine Kupplungszähne 9 sich in zwangsläufigem Kupplungseingriff
mit an,der Treibwelle6 ausgebildeten Kupplungszähnen io oder mit Kupplungszähnen
i i bewegen, die an dem Drehmomentübertragungsglied in Form eines Zahnrades 12 ausgebildet
sind, welches auf der Welle 7 gelagert ist und in einem gleichbleibenden Untersetzungsverhältnis
-zu der Treibwelle 6 unter Vermittlung eines Gegenzahnradgetriebes steht, welches
nicht dargestellte Zahnräder enthält, die mit einem Drehmomentüberträgungsglied
oder Zahnrad 12 bzw. einem an der Welle 6 ausgebildeten Zahnrafd 13 kämmen.
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Das bewegliche Kupplungselement 8 umschließt eine Muffe 14 und ist
auf deren Umfang durch die mit Keilnuten 33 der Muffe 14 im Eingriff stehenden Zähne
9, aufgefeilt. Die Muffe 14 sitzt seinerseits mittels Keilnuten 15 auf der Welle
7. Der bewegliche Klauenkupplungsring 8 ist somit tr6ibend mit der Welle 7 verbunden,
während er sich axial frei verschieben kann, und,die Muffe 14 kann sich ebenfalls
zu nachstehend ausführlicher dargelegten Zwecken axial frei verschieben. Bei Verschiebung
im Kupplungseingriff mit den Kupplungszähnen io empfängt der bewegliche Klauenkupplungsring
8 von -diesen eine Drehbewegung und überträgt sie indirektem Verhältnis i : i über
die Muffe 14 auf die getriebene Welle 7. Bei Verschiebung im Kupplungseingriff mit
den Kupplungszähren i i des Drehmomentübertragungsgliedes 12, empfängt der bewegliche
Klauenkupplungsring B eine Drehbewegung von der Welle 6 über das .die Zahnräder
12 und 13 und das Gegenzahnradgetriebe enthaltende Untersetzungsgetriebe, so @daß-
er auf die Welle 7 eine Drehung mit verringerter Geschwindigkeit überträgt.
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Der bewegliche Klauenkupplungsring 8 ist mit einer Umfangsnut 28 versehen,
die eine Verschiebe-oder Schaltgabel 2-9 eines gebräuchlichen Schaltmechanismus
aufnehmen kann. Die Muffe 14 enthält einen Nabenteil 16 und einen radial verlaufenden
Hauptteil 17 von Scheibenform. Es ist ein Paar ringförmiger Synchronisierglieder
18 vorgesehen, zieren jedes einen Tragringteil i9 enthält, der einen entsprechend
vorstehenden Endteil der Nabe 16 umschließt und in axialer Richtung gegen eine Seitenfläche
des Hauptteils 17 der Muffe 14 anstößt. Von dem Umfang der Tragringteile i9 erstrecken
sich die Kranzteile 2o axial von .der Muffe 14 fort. Die Kranzteile 2o sind innen-
mit Reibkupplungsflächen 21 versehen". die von .gebräuchlicher kegeliger Form sein
können und mit entsprechenden Flächen 2@2 an Reibkupplungselementen 23 zusammenwirken
können, die von,der Treibwelle 6 bzw. dem Zahnrad 12 getragen werden oder aus einem
Stück mit -diesem gebildet werden. Die Flächen 21 des Synchronisiergliedes können
entweder aus einem Stück mit diesem bestehen oder, wie es vorzuziehen ist, durch
ringförmige Reibbelageinsätze 24 aus einem ausgewählten Werkstoff, wie z. B. Bronze,
gebildet werden.
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In den Kupplungsflächen 21 oder 2z, vorzugsweise den Flächen 21, ist
eine Reihe paralleler oder im wesentlichen paralleler Nuten 25 zudem Zweck vorgesehen,
Ölschichten, die sich sonst zwischen den Kupplungsflächen zu bilden und deren richtiges
Zusammenwirken zu stören suchen, zu zerteilen oder zu zerstreuen. Die Nuten 25 teilen
die Kupplungsflächen in eine Anzahl von Abschnitten, deren jeder eine durch die
Verbindungsstellen. zwischen
den Flächenabschnitten und den Seitenwänden
der Nuten 25 gebildete Wischkante aufweist, wodurch bei Drehung der Fläche 21 in
bezug auf die Fläche 22 diese Wischkanten bestrebt sind, das Öl in die Nuten zu
schaben und eine schnellere metallische Berührung herzustellen, als es bei ebenen,
ungezackten Flächen möglich wäre.
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Obwohl es vorgezogen wird, die in Fig. i dargestellte Form zu verwenden,
können die Nuten zum Zerteilen der Ölschicht auch andere Form erhalten. Beispielsweise
können die Nuten in schraubenförmiger oder gewindeartiger Ausbildung entsprechend
der wohlbekannten Maßnahme angeordnet sein, die Oberfläche des einen von zwei kegeligen
Reibkupplungsflächen mit schrauben: förmigen Nuten oder Gewinde zu versehen, um
einen. nicht rutschenden Kupplungseingriff zu erzielen, wenn Ölschichten vorhanden
sind. Eine solche Schraubennutkonstruktion ist in den Fig. 4 und 5 der Zeichnung
dargestellt, in denen die Schraubennuten an der Innenseite des Belages 24 mit 25°
bezeichnet sind. Zwecks schnellster Kupplungswirkung sind die Nuten verhältnismäßig
fein und in dichtem Abstand angeordnet, wie dargestellt, und sie können die Form
einer Normalgewindekonstruktion haben, wie sie gewöhnlich verwendet wird, wenn man
Rohre, Bolzen usw. mit Gewinde versieht, wobei der Abstand zwischen benachbarten
Gewindegängen oder Nuten beispielsweise o,635 mm beträgt. Solche Normalgewinde sind,
wie allgemein bekannt ist, im wesentlichen V-förmig im Querschnitt, wobei die Kanten
der Gewindegänge abgeflacht sind, d. h. die Nuten nicht aneinanderstoßen, sondern
durch Abschnitte der Oberfläche der Reibflächen 2i getrennt sind.
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Wenn der bewegliche Klauenkupplungsring 8 axial bewegt wird, vermag
er im Anfangsstadium dieser axialen Bewegung eine axiale Verschiebebewegung auf
die Muffe 14 zu übertragen, die dann ihrerseits ein Synchronisierelement 18 im Eingriff
mit einem entsprechenden Reibkupplungselement 23 bewegt.
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Axialer Druck oder Schub wird von dem beweglichen Klauenkupplungsring
8 auf die Muffe 14 durch einen kreisförmigen, vorzugsweise gespaltenen Ring 3o aus
federndem Werkstoff übertragen, ,der in einer in dem Umfang des Hauptteils 17 der
Muffe 14 gebildeten Ringnut 31 ruht und unter Zusammendrückung in nachgiebigen Reibungseingriff
mit den Innenflächen der Zähne 9 des Klauenkupplungsringes 8 gedrängt wird. Eine
ringförmig angeordnete Reihe von Kerben 32 kann in den Zähnen 9 vorgesehen sein,
um den Ring 30 aufzunehmen, wenn der verschiebbare Klauenkupplungsring sich
in einer mittleren oder neutralen Stellung, wie in Fig. i gezeigt, befindet.
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Es sei bemerkt, daß die Nut 31 die Keilnuten 33 in räumlich getrennte,
ringförmige Reihen von Keilnutabschnitten unterteilt, zwischen denen der Ring 30
so erfaßt wird, daß er zwangsläufig eine axiale Bewegung auf .die Muffe 14 überträgt,
wenn er hierzu durch den nachgiebigen Eingriff mit dem Klauenkupplungsring 8 genötigt
wird. Die Tragringteile 19 der Synchronisierglieder i8 sind mit Totgangtreibverbindungen
mit der Muffe 14 in Form von Vorsprüngen 26 versehen, die von dem inneren Umfang
der Tragringe ig radial nach innen ragen und in axialen, in den vorstehenden Teilen
der Nabe 16 ausgebildeten Kerben 27 aufgenommen werden. Die Kerben 27 sind breiter
als die Vorsprünge 26, so daß sie eine begrenzte gegenseitige Schwingbewegung zwischen,den
Synchronisiergliedern 18 und der Muffe 14 zulassen.
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Radial nach außen von den äußeren Enden des Kranzteils 2o der Synchronisierglieder
18 ragt eine Reihe von Blockier- oder Sperrzähnen 34, zwischen denen sich die Zähne
9 des beweglichen Kl.auenkupplungsringes 8 hindurch bewegen müssen, um ,die Kupplungszähne
io oder ii zu erreichen, mit denen zwangsläufiger Treibeingriff hergestellt werden
soll. Die den Zähnen 9 zugekehrten Enden der Sperrzähne 34 können, wie bei 35, abgeschrägt
sein, und die Enden der Zähne 9 können, wie bei 36, entsprechend abgeschrägt sein,
so daß eine Bewegung des beweglichen Klauenkupplungsringes 8 in Richtung der relativ
feststehenden Kupplungszähne i i oder i.o -die in Ausrichtung befindlichen abgeschrägten
Flächen 35 und 36 der Sperrzähne bzw. der Kupplungszähne veranlassen kann, zu solchen.
Zeiten, in denen die Zähne 34 sich nicht in direkter endseitiger Ausrichtung mit
den Keilnuten 33 der Muffe 14 befinden, längs winklig in bezug auf die Drehachse
der Teile liegenden Flächen in Berührung zu kommen. Dieser Zustand. ist stets dann
vorhanden, wenn eines der beiden miteinander zu verbindenden Glieder, beispielsweise
die Muffe 14 und das Zahnrad 12, sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die von der
,des anderen dieser Glieder abweicht, so daß das Synchronisierglied 18 infolge des
anfänglichen Eingriffs der Kupplungsflächen 21 und 22 veranlaßt wird, sich an die
eine der beiden Grenzen seiner Totgangtreibverbindung mit der Muffe 14 zu bewegen.
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Sobald die Glieder jedoch Gleichlauf erreichen, findet eine augenblickliche
Umkehrung der relativen Drehung des, einen Gliedes in bezug auf ,das andere statt,
so daß das Synchronisierglied veranlaßt wird, sich nach der anderen Grenze seiner
Totgangverbindung hin zu bewegen, und bei dieser Bewegung wird er eine Stellung
erreichen, in der die Sperrzähne 34 für einen Augenblick sich in Ausrichtung mit
den Zähnen 33 befinden, so, daß die Zähne 9 des beweglichen Klauenkupplungsringes
8 sich in die Zwischenräume zwischen den Sperrzähnen 34 und dann weiter im Kupplungseingriff
mit den Zähnen. io oder gegebenenfalls den Zähnen i i bewegen können. Diese Bewegung
wird durch die abgeschrägten Flächen 35 und 36 in wohlbekannter Weise unterstützt.
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Bei Ausführung ,dieser Bewegung bewegt sich ,der bewegliche Klauenkupplungsring
8 relativ zu der Muffe 14, welche an einer weiteren axialen Bewegung durch den Eingriff
der Synchronisierkupplungsflächen 2.1 und 22 gehindert worden ist. Bei dieser relativen
Bewegung in bezug auf die Muffe 14 . drückt der bewegliche Klauenkupplungsring 8
den
Druckring 3o etwas zusammen und veranlaßt ihn, aus den Kerben
32 herauszugleiten und mit den geradlinigen Teilen der Innenflächen der Zähne
9 in Eingriff zu kommen. Diese geradlinigen Teile 9 fahren fort, einen Reibungswiderstand
oder eine Reibungshemmkraft auf den Ring 3o auszuüben, um so den richtigen Druck
gegen das Synchronisierglied aufrechtzuerhalten.
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Obwohl der Druckring 3o sich in axialer Richtung in bezug auf den
beweglichen Klauenkupplungsring 8 verschieben kann, bleibt er doch jederzeit im
,Eingriff mit dem Innern der Nut 31, so daß er jederzeit den Reibwiderstandsengniff
oder Reibungshemmeingrff mit den Innenflächen der Zähne 9 aufrechterhält, welcher
nicht nur dazu dient, einen leichten Druck gegen das Synchronisierglied während
einer Verschiebung nach dem zwangsläufigen Treibeingriff hin aufrechtzuerhalten,
sondern auch dazu .dient, das Synchronisierglied während einer Rückverschiebung
nach der neutralen Stellung hin zurückzuführen, um so. die Flächen 21, 22 zwangsläufig
außer Eingriff zu bringen, falls sie im Eingriff geblieben sind, nachdem der zwangsläufige
Antrieb hergestellt worden ist.
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Gewünschtenfalls können die Kerben 32, fortgelassen werden und der
Druck oder Schubdes beweglichen Klauenkupplungsringes B lediglich durch die Reibungshemmkraft
oder den Reibungswiderstand der Innenflächen -der Zähne 9 gegen den Umfang des Ringes
30 auf .die Muffe 14 übertragen werden. Eine derartige Konstruktion ist in
Fig. q. dargestellt.