DE919216C

DE919216C - Synchronization device for speed change gears, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE919216C
Application number: DE1953919216D
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Porsche; Leopold Schmid
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1953-03-14
Filing date: 1953-03-14
Publication date: 1954-10-14

Description

Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufeinrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach Patent 9o3 659, in welcher die Gleichlaufkörper aus geschlitzten, federnden Ringen bestehen, deren Umfangsfläche einen zylindrischen Teil und einen konischen Teil aufweisen, welche mit den Schaltzähnen eines verschiebbaren Bauteiles, beispielsweise der Schaltmuffe, in Eingriff gebracht, Gleichlauf bewirken.Synchronization device for speed change gears, in particular for motor vehicles The invention relates to a synchronization device for Speed change gear, especially for motor vehicles, according to patent 9o3 659, in which the synchronizing bodies consist of slotted, resilient rings, the peripheral surface of which has a cylindrical part and a conical part, which with the shift teeth of a movable component, for example the shift sleeve, brought into engagement, cause synchronism.

Nach dem Hauptpatent sind die Gleichlaufringe vorgespannt, um ein weiches Schalten zu erzielen und den Schaltweg zu verkürzen. Außerdem nimmt die Wandstärke des Ringes von der Stelle des größten Biegemomentes gegen die Enden des Ringes zu ab.According to the main patent, the constant velocity rings are preloaded to a to achieve smooth shifting and to shorten the shift travel. Also takes the Wall thickness of the ring from the point of greatest bending moment against the ends of the Ring off.

Die Wirkung der Gleichlaufeinrichtung wird noch weicher und die Flächenpressung während des Ingleichlaufbringens verringert, wenn gemäß der Erfindung die Wandstärke des Gleichlaufringes im wesentlichen in der Mitte zwischen der Stelle des größten Biegemomentes und dem Schlitz des Ringes kleiner als die Breite desselben ist. Es ist dadurch möglich, dem Gleichlaufring eine große Vorspannung zu erteilen. Vorzüglich bildet der zylindrische Teil der Umfangsfläche mit denn konischen Teil der Umfangsfläche einen Winkel, der nicht größer als a5° ist. An der Stelle des Überganges von dem konischen in den zylindrischen Teil des Ringes ist eine Abrundung vorgesehen, wodurch die Flächenpressung herabgesetzt wird. Es kann in gleicher Weise die Stelle des Überganges von dem konischen in den zylindrischen Teil der Schaltmuffe abgerundet sein, um in gleicher Weise die Flächenpressung herabzusetzen.The effect of the synchronizing device is even softer and the surface pressure reduced during the synchronization, if according to the invention, the wall thickness of the unison ring essentially in the middle between the point of the largest Bending moment and the slot of the ring is smaller than the width of the same. It This makes it possible to give the synchronizing ring a great deal of preload. Excellent the cylindrical part of the peripheral surface forms with the conical part of the peripheral surface an angle no greater than a5 °. At the point of transition from the conical into the cylindrical part of the ring is rounded, whereby the surface pressure is reduced. It can in the same way the body of the transition from the conical to the cylindrical part of the shift sleeve is rounded be to reduce the surface pressure in the same way.

Die Umfangsfläche jedes der federnden Ringe weist weiter auf der der Abschrägung entgegengesetzten Seite einen Absatz auf, welcher nicht nur zur Vorspannung des Ringes dient, indem er in einer entsprechenden Ringnut eines Trägers gehalten wird, sondern auch als Schaltsicherung in geschaltetem Zustand wirkt. Die Gleichlaufringe sind durch Klemmringe in raumsparender Weise gegen axiale Verschiebung gesichert. Zwischen je zwei Gleichlaufringen ist in bekannter Weise ein Muffenträger angeordnet. Dieser weist an mehreren Stellen seines Umfanges axial sich erstreckende Fortsätze auf, welche von solcher Länge sind, daß sie die Gleichlaufringe fast ganz überdecken, und die als Führungsstege für die Schaltmuffe, die entsprechende Ausnehmungen enthält, dienen, wodurch der Muffenträger sehr schmal ausgeführt werden kann und trotzdem eine sichere Führung für die Schaltmuffe während des Schaltvorganges gewährleistet.The peripheral surface of each of the resilient rings further faces that of the Bevel on the opposite side a paragraph, which is not only for pretensioning of the ring is used by being held in a corresponding annular groove of a carrier but also acts as a switching fuse when switched. The synchronism rings are secured against axial displacement in a space-saving manner by means of clamping rings. A sleeve carrier is arranged in a known manner between each two synchronizing rings. This has axially extending projections at several points on its circumference which are of such a length that they almost entirely cover the synchronism rings, and which serve as guide bars for the gearshift sleeve, which contains the corresponding recesses, serve, whereby the socket carrier can be made very narrow and still a safe guide for the sleeve during the switching process is guaranteed.

In den Zeichnungen, welche eine beispielsweise Ausführung der Erfindung zeigen, ist Fig. I ein senkrechter Mittellängsschnitt durch die erfindungsgemäße Gleichlaufeinrichtung eines Teiles eines Getriebes, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. I, Fig. 3 eine Skizze in größerem Maßstab, aus welcher die Vorspannung des Gleichlaufringes hervorgeht, Fig. 4 ein Schnitt durch den Gleichlaufring nach der Linie X-X der Fig. 2, Fig. 5 bis 8 Skizzen in größerem Maßstab, welche die Erreichung des Gleichlaufes während des Schaltvorganges veranschaulichen.In the drawings depicting an exemplary embodiment of the invention show, Fig. I is a vertical central longitudinal section through the inventive Synchronization device of part of a transmission, Fig. 2 is a section according to the Line II-II of Fig. I, Fig. 3 is a sketch on a larger scale, from which the Bias of the synchronizing ring is evident, Fig. 4 is a section through the synchronizing ring along the line X-X of Fig. 2, Fig. 5 to 8 sketches on a larger scale, which illustrate the achievement of synchronization during the switching process.

In dem in Fig. I gezeigten Ausschnitt eines Schlaltmuffengetriebes sind mit der Antriebswelle I die Zahnräder 2 und 3 fest verbunden, welche in ständigem Eingriff mit den Zahnrädern 4 und 5 stehen, die drehbar, aber nicht verschiebbar auf der Abtriebswelle 6 angeordnet sind. Mit der Abtriebswelle verkeilt ist ein Muffenträger 7, auf welchem die Schaltmuffe 8 längs verschiebbar ist. Die Anschlagscheiben 9 und Io sind zwischen dem Muffenträger und den Zahnrädern angeordnet. Auf die Naben der Zahnräder 4 bzw. 5 sind die Träger II bzw. I2 aufgepreßt, deren Schaltzähne I3 bzw. I4 mit entsprechenden Schaltzähnen I5 der Schaltmuffe 8 am Ende des Schaltvorganges in Eingriff kommen. Auf der Nabe I6 des Trägers II ist durch den Klemmring I7 ein federnder, geschlitzter Gleichlaufring I8 gegen Längsverschiebung gesichert. Auf der Nabe des Trägers 12 ist in gleicher Weise ein federnder, geschlitzter Gleichlaufring für die Schaltung in der anderen Richtung befestigt. Da die Ausführung die gleiche ist wie für den Ring I8, ist sie nicht weiter beschrieben. Eine Verdrehung der Ringe wird durch auf die Nabe der Zahnräder bzw. 5 angeschweißte oder auf andere Art befestigte Stifte I9 bzw. 2o verhindert.In the section of a sliding sleeve gear shown in FIG are firmly connected to the drive shaft I, the gears 2 and 3, which are in constant Engage with the gears 4 and 5, which are rotatable but not displaceable are arranged on the output shaft 6. Keyed to the output shaft is a Sleeve carrier 7 on which the shift sleeve 8 is longitudinally displaceable. The stop washers 9 and Io are arranged between the sleeve carrier and the gears. On the hubs the gears 4 and 5, the carrier II and I2 are pressed on, their shift teeth I3 or I4 with corresponding shift teeth I5 of the shift sleeve 8 at the end of the shifting process come into engagement. On the hub I6 of the carrier II is through the clamping ring I7 resilient, slotted synchronism ring I8 secured against longitudinal displacement. on the hub of the carrier 12 is in the same way a resilient, slotted synchronism ring attached for the circuit in the other direction. Because the execution is the same is the same as for ring I8, it is not described further. A twisting of the rings is welded to the hub of the gears or 5 or fastened in some other way Pins I9 and 2o prevented.

Der Muffenträger 7, welcher die Führung und die Drehmomentmitnahme für die Schaltmuffe 8 bildet, weist an mehreren, beispielsweise drei Stellen seines Umfanges axial sich erstreckende seitliche Führungsstege 25 auf, welche weit über den Muffenträgerkörper 27 hinausragen und auch zum großen Teil die Gleichlaufringe I8 überbrücken. Die Schaltzähne I5 der Schaltmuffe fallen an den entsprechenden Stellen 26 weg. Dadurch ist es möglich, den Körper 27 des Muffenträgers sehr schmal auszuführen und die einzelnen Bauteile gegen den Muffenträger hin zusammenzurücken. Das Getriebe wird dadurch viel schmäler, erhält also eine sehr gedrängte Bauart; außerdem ist eine einwandfreie Führung der Schaltmuffe 8 auf dem Muffenträger gewährleistet. Es sind mindestens je zwei Führungsstege 25 auf jeder Seite des Muffenträgers notwendig. Mehr als sechs solcher Stege würden die Anzahl der Schaltzähne, an deren Stirnflächen der Gleichlaufring Reibungsschluß findet, zu sehr verringern, wodurch die Abnutzung sehr groß werden würde.The sleeve carrier 7, which the leadership and the torque transmission forms for the shift sleeve 8, has in several, for example three places of his Circumferential axially extending lateral guide webs 25, which well over the sleeve carrier body 27 protrude and also to a large extent the synchronizing rings Bridge I8. The shift teeth I5 of the shift sleeve fall on the corresponding one Put 26 away. This makes it possible to make the body 27 of the sleeve carrier very narrow and move the individual components together against the socket carrier. This makes the gearbox much narrower, giving it a very compact design; In addition, proper guidance of the shift sleeve 8 on the sleeve carrier is guaranteed. At least two guide webs 25 are necessary on each side of the sleeve carrier. More than six such ridges would increase the number of shift teeth on their end faces the constant velocity ring finds frictional engagement too much, thereby reducing wear would be very big.

Der Gleichlaufring wird durch den Absatz 22 in der Ringnut 2I (Fig. 3) in vorgespanntem Zustand gehalten. Beim Ingleichlaufbringen wird der Gleichlaufring durch Darübergleiten der Schaltzähne der Schaltmuffe bis in die strichpunktiert gezeichnete Lage zusammengedrückt. Die Form und die Abmessungen des Ringes sind von größter Bedeutung für die Gleichlaufarbeit. Um eine ungleiche Abnutzung längs des Umfanges der zusammenarbeitenden Flächen des Gleichlaufringes und der Schaltzähne zu vermeiden, ist es nicht nur notwendig, daß der Gleichlaufring I8 seine größte Wandstärke an der Stelle des größten Biegungsmomentes, das ist im Querschnitt x-x (Fig. 2), aufweist und von dort gegen die Ringenden zu stetig abnimmt, sondern es sind die Wandstärken a des Gleichlaufringes ungefähr in der Mitte y-y zwischen der Stelle x-x des größten Biegemomentes und dem Schlitz kleiner als die Breite b des Ringes im Querschnitt x-x, da erkannt wurde, daß der Gleichlaufring als Ringfeder wirken muß. Als solche kann er nämlich um so mehr vorgespannt werden, je günstiger das Verhältnis von a:b ist. Eine große Vorspannung ist aber die Voraussetzung für eine lange Lebensdauer der Gleichlaufeinrichtung, denn die Abnutzung, die an der Oberfläche des Gleichlaufringes auftritt, wird durch sie wieder wettgemacht. Der Durchmesser des Trägers der Schaltzähne ist ebenfalls mit ungleichmäßiger Wandstärke in solcher Weise ausgeführt, daß die Wandstärke beider Bauteile zusammen über den ganzen Umfang gleichbleibt.The constant velocity ring is secured by the shoulder 22 in the annular groove 2I (Fig. 3) held in a pretensioned condition. When synchronizing, the synchronizing ring becomes by sliding over the shift teeth of the shift sleeve up to the dash-dotted line Drawn position compressed. The shape and dimensions of the ring are of the utmost importance for synchronous work. About uneven wear along the length the circumference of the cooperating surfaces of the synchronizing ring and the shift teeth To avoid it, it is not only necessary that the synchronizing ring I8 be its largest Wall thickness at the point of the greatest bending moment, that is in the cross-section x-x (Fig. 2), and from there steadily decreases towards the ring ends, but it are the wall thicknesses a of the constant velocity ring approximately in the middle y-y between the Place x-x of the greatest bending moment and the slot smaller than the width b of the Ring in cross-section x-x, because it was recognized that the synchronizing ring is a ring spring must work. As such, the cheaper it is, the more it can be prestressed is the ratio of a: b. A great preload is a prerequisite for a long service life of the synchronizing device, because the wear and tear that occurs on the Surface of the synchronizing ring occurs, is compensated for by it. Of the The diameter of the carrier of the shift teeth is also unevenly thick executed in such a way that the wall thickness of both components together over the entire extent remains the same.

Damit sind aber noch nicht alle Bedingungen für eine gute und dauerhafte Gleichlaufarbeit erfüllt. Es wurde erkannt, daß die Hauptarbeit zur Erreichung des Gleichlaufes, nämlich etwa zwei Drittel derselben, in dem konischen Teil 23 des Gleichlaufringes erreicht werden müß, während im zylindrischen Teil 28 etwa ein Drittel der Gleichlaufarbeit geleistet wird. Um die Einschaltkräfte gering zu halten, muß weiter der Winkel a, den der konische Teil mit dem zylindrischen Teil bildet, möglichst flach sein. Als Bestwerte wurden 6 bis WO gefunden. Jedenfalls soll der Winkel a kleiner als 25° sein.However, this does not mean that all the conditions for good, long-term synchronous work have been met. It was recognized that the main work to achieve synchronism, namely about two thirds of the same, must be achieved in the conical part 23 of the synchronizing ring, while in the cylindrical part 28 about a third of the synchronizing work is done. In order to keep the switch-on forces low, the angle α that the conical part forms with the cylindrical part must be as flat as possible. The best values found were 6 to WO . In any case, the angle a should be less than 25 °.

Die Fig. Iund 3 zeigen die Stellung der Schaltmuffe im Leerlauf. In den Fig. 5 bis 8 sind die einzelnen Phasen des Schaltens gezeigt. In Fig. 5 berührt der Innenkegel 24 der Schaltmuffe den Außenkegel 23 des Gleichlaufringes. In Fig. 6 ist die Schaltmuffe bereits so weit gegen die Schaltzähne I3 geschoben, daß die volle Spannung des Gleichlaufringes erreicht ist. An dieser Stelle tritt die größte Flächenpressung auf, und es ist deshalb der Übergang vom konischen in den zylindrischen Teil nicht scharfkantig, sondern nach einem Radius R abgerundet. Eine solche Abrundung nach dem Radius R kann entweder der Gleichlaufring oder die Schaltmuffe oder beide Teile aufweisen. Dadurch wird die Flächenpressung verringert. Fig. 7 zeigt das Ende des Ingleichlaufbringens. Die Vorderkanten der beiden in Eingriff zu bringenden Schaltzähne berühren sich bereits. Fig. 8 zeigt die vollendete Schaltung. Ein unbeabsichtigtes Herausspringen des Ganges aus dieser Stellung wird durch den Sattel 3o der Schaltmuffe verhindert. Dieser Sattel 30 in der Bohrung der Schaltmuffe macht es notwendig, daß der für die Vorspannung und Zentrierung vorgesehene Teil des zylindrischen Außendurchmessers 22 des Gleichlaufringes I8 abgesetzt, d. h. kleiner im Durchmesser ist als die zylindrische Reibfläche 28 desselben (Fig. 8). Es erfüllt daher der Absatz 22 eine doppelte Aufgabe. Er dient zur Vorspannung des Gleichlaufringes und zur Schaltsicherung. Die der Schaltmuffe zugekehrte Abschrägung des Gleichlaufringes erleichtert das Schalten, während die durch den Absatz entstehende scharfe Kante, welche dem Zahnrad zugekehrt ist, das Herausspringen der Schaltmuffe verhindert. Aus Fig. 5 ist auch ersichtlich, daß die Breite des konischen Teiles 23 des Gleichlaufringes auf jeden Fall kleiner sein muß als die halbe Gesamtbreite b des Gleichlaufringes, d. h. daß in der Zwischenstellung während des Schaltens, wie in Fig. 6 gezeigt, immer ein Abstand s zwischen der Schaltmuffe und dem Schaltzahn I3 vorhanden sein muß. Die Erfindung ist nicht auf Schaltmuffengetriebe beschränkt, sondern für jede Art von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben anwendbar.Figs. I and 3 show the position of the shift sleeve in idle. In FIGS. 5 to 8, the individual phases of the switching are shown. In Fig. 5, the inner cone 24 of the shift sleeve touches the outer cone 23 of the synchronizing ring. In Fig. 6 the sleeve is already pushed so far against the teeth I3 that the full tension of the synchronizing ring is reached. This is where the greatest surface pressure occurs, and the transition from the conical to the cylindrical part is therefore not sharp-edged, but rather rounded according to a radius R. Such a rounding according to the radius R can have either the synchronizing ring or the shift sleeve or both parts. This reduces the surface pressure. Fig. 7 shows the end of synchronization. The front edges of the two gear teeth to be engaged are already touching. Fig. 8 shows the completed circuit. Unintentional jumping out of the gear from this position is prevented by the saddle 3o of the shift sleeve. This saddle 30 in the bore of the shift sleeve makes it necessary that the part of the cylindrical outer diameter 22 of the constant velocity ring I8 provided for the preload and centering is offset, ie smaller in diameter than the cylindrical friction surface 28 of the same (FIG. 8). Paragraph 22 therefore fulfills a double task. It is used to pretension the synchronizing ring and to protect against switching. The bevel of the synchronizing ring facing the gearshift sleeve facilitates shifting, while the sharp edge created by the shoulder, which faces the gearwheel, prevents the gearshift sleeve from jumping out. From Fig. 5 it can also be seen that the width of the conical part 23 of the synchronizing ring must in any case be smaller than half the total width b of the synchronizing ring, ie that in the intermediate position during switching, as shown in FIG. 6, there is always a distance s must be present between the shift sleeve and the shift tooth I3. The invention is not limited to shift sleeve gearboxes, but can be used for any type of speed change gearbox.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Synchronization device for speed change gears, especially for motor vehicles in which the synchronizing bodies are made of slotted, There are resilient rings, the peripheral surface of which has a cylindrical part and a has conical part, which with the shift teeth of a displaceable component, For example, the shift sleeve, brought into engagement, cause synchronism, according to Patent 9o3 659, characterized in that the wall thickness (a) of the synchronizing ring essentially in the middle between the point (x-x) of the greatest bending moment and the slot is smaller than the width (b) of the ring.

2. Synchronization device according to claim I, characterized in that the angle (a) formed by the cylindrical Surface (28) with the conical surface (23) is smaller than 25 °.

3. Synchronization device according to claim 2, characterized in that the point of transition from the conical (23) in the cylindrical part (24) of the constant velocity ring (I8) is rounded to to reduce the surface pressure.

4. Synchronization device according to claim I, characterized characterized in that the peripheral surface of each of the resilient rings is on that of the bevel opposite side has a shoulder (22).

5. Synchronization device according to Claim I, characterized in that the synchronizing rings are provided by clamping rings (I7) are secured against axial displacement.

6. Synchronization device according to claim I, in which a sleeve carrier is arranged between each two synchronizing rings, characterized in that the socket carrier (7) at several points on its circumference axially extending projections (25) which are of such a length that they almost completely cover the synchronism rings and which are used as guide bars for the shift sleeve, which contains the corresponding recesses (26), are used.