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Synchronisiereinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisiereinrichtung
für Getriebe, wie sie z. B. in den Wechselgetrieben von Kraftfahrzeugen zur Geschwindigkeitssynchronisation
der treibenden und getriebenen Teile vor dem Kuppeln üblich sind. Dabei befaßt sich
die Erfindung mit Synchronisiereinrichtungen mit einem axial unverschiebbaren Kupplungstragteil,
mit einem axial verschiebbaren, den Kupplungstragteil umschließenden und diesem
gegenüber undrehbaren Kupplungselement und mit einem Synchronisierring, der durch
mehrere zur Drehachse im wesentlichen parallele, im Kupplungstragteil verschiebbar
angeordnete und mit radial gerichteten Federelementen versehene Druckstäbe mit Hilfe
des Kupplungselementes an eine Reibfläche des zu kuppelnden Zahnrades andruckbar
ist, wobei nach erreichtem Gleichlauf die Kupplungsverzahnung des Kupplungselementes
in eine Verzahnung des Zahnrades einschiebbar ist.
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Früher hat man Synchronisiergetriebe benutzt, bei denen die kraftschlüssige
Verbindung mit dem Kupplungsglied durch Kniehebelsystem erfolgte. Kniehebelsysteme
sind mechanisch kompliziert und belegen entsprechend Raum in der Einrichtung. Auch
Schnappverbindungen sind zur lösbaren Verbindung bereits bekanntgeworden.
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Später sind Synchronisiergetriebe bekanntgeworden, bei denen die Druckübertragungsverbindung
zwischen
den Druckstäben und dem Kupplungsglied lediglich dadurch hergestellt wird, daß Teile
der Druckstäbe etwas nach außen gebogen werden. Die Reibungsschlüssigkeit ist hier
aber nur begrenzt wirksam, weil die beim Getriebeumlauf auftretende Zentrifugalkraft
die den, Druckstäben innewohnende Federkraft zu kompensieren sucht. Man hat deshalb
bereits versucht, an Stelle solcher Anpreßvorrichtungen kräftige Federn zu benutzen.
Solche Federn beanspruchen aber viel Platz und geben dem ganzen Getriebe einen sperrigen
Aufbau.
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Das Getriebe nach der Erfindung erzielt nun seine Reibungsübertragung
mit geringstem Kräfteaufwand und mit kleinen und leichten Federn dadurch, daß die
Federmittel die Druckstäbe nach außen gegen die Innenfläche des Kupplungselementes
drücken. Dabei kommt zwischen den Druck stäben und dem Kupplungsglied eine lösbare
Verbindung zustande, die ihrer Lösung einem vom Druck der Federmittel auf die Druckstäbe
vorbestimmten Widerstand entgegensetzt.
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Bei der Erfindung haben die Druckstäbe von der Drehachse einen größeren
Abstand als die Reibfläche des Synchronisierringes. Die Federmittel bestehen aus
elastischem Material.
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Wenn die Federmittel Druckfedern sind, dann macht man bei der Erfindung
die zwischen dem Druckstab und dem Kupplungstragteil angeordnete Druckfeder beim
Verschieben des Druckstabes gegenüber dem Kupplungstragteil schwenkbar. Benutzt
man dagegen radial abgewinkelte Druckstäbe mit sich an die Synchronisierringe anlegenden
Enden, dann gestaltet man diese Enden so, daß die Enden nach innen abgewinkelt sind
und die Federmittel umschließen.
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Die neue Synchronisiereinrichtung besteht aus verhältnismäßig wenigen
Teilen und läßt sich in einem Wechselgetriebe praktisch im gleichen Raum unterbringen,
den bisher bekannte Synchronisierungseinrichtungen einnahmen. Zum Blockieren des
verschiebbaren Getriebekupplungsgliedes und zur Betätigung der Synchronisierkupplung
genügen bereits geringe Kräfte, da der radial nach außen gerichtete Druck der Federmittel
auf die Druckstäbe von der Fliehkraft unterstützt wird. Die Federmittel können deshalb
kleiner und weniger kräftig ausgeführt sein. Man kann die Federmittel weiter auch
noch dadurch entlasten, daß man die Druckstäbe selbst federnd ausbildet. Die Druckstäbe
dienen bei der Erfindung nur, noch zur Einleitung der Synchronisierung und können
deshalb aus verhältnismäßig schwachem und dünnem Material hergestellt sein.
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Ebenso vereinfacht sich durch die Erfindung der Aufbau des Synchronisierelementes
selbst, da es nurmehr geringen Beanspruchungen ausgesetzt ist. So benötigt man für
die Synchronisierblockierringe nur kleine Bronzerohlinge. Das neue Getriebe hat
also einen sehr einfachen Aufbau und läßt sich billig herstellen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der, folgenden Erläuterung
der Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen hervor. Fig. I zeigt in Seitenansicht
und teilweise im Schnitt einen Teil eines Wechselgetriebes mit der neuen Synchronisiereinrichtung;
Fig. 2 bringt einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. I, Fig. 3 einen Schnitt
nach der Linie 3-3 der Fig. i ; Fig. 4, 5, 7, 9., II und I5 zeigen im Schnitt Abänderungsformen
der Getriebesynchronisiereinrichtung nach Fig. I ; Fig. 6, 8, Io und I2 bringen
einzelne Teile der Einrichtung nach den Fig. 5, 7, 9 und I i in Schaubildern; Fig.
I3 zeigt einen Teil der Einrichtung nach Fig. II im Grundriß; Fig. 14 ist ein Schnitt
nach der Linie I4-I4 der Fig. II; Fig. I6 ist ein etwa der Fig. 15 entsprechender
Schnitt, der die einzelnen Teile in derjenigen Stellung veranschaulicht, die sie
einnehmen, wenn vom zweiten in den direkten Gang übergeschaltet wird; Fig.I7 zeigt
ein anderes Wechselgetriebe in Seitenansicht und teilweise im Schnitt mit der neuen
Synchronisiereinrichtung; Fig. I8 ist ein Schnitt nach der Linie I8-I8 der Fig.
I7; Fig. I9 ist ein Schnitt nach der Linie I9-I9 der Fig. I7; Fig. 2o zeigt eines
der Druckglieder der Synchronisiereinrichtung in schaubildlicher Darstellung, und
Fig.2I zeigt im Schnitt einen Teil einer Abänderungsform der Einrichtung nach Fig.
I7.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in Anwendung auf gewisse das Drehmoment
übertragende Teile eines üblichen in Kraftfahrzeugen verwendeten Wechselgetriebes
veranschaulicht.
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Wie aus Fig. I bis 3 hervorgeht, besteht das Getriebe aus einer Antriebswelle
2, die ein Zahnrad 3 aufweist, das mit einem Rad 4 der- Vorgelegewelle 5 des Getriebes
kämmt. Ein zweites, gleichfalls auf der Welle 4 sitzendes Rad 6 steht mit den Zähnen
7 des Rades 8 des zweiten Getriebsganges im Eingriff; das Zahnrad 8 sitzt drehbar,
jedoch nicht längs verschiebbar auf der angetriebenen Welle 9. Da die Wellen .2
und 9 in gleicher Flucht liegen, kann das Ende i i der Welle 9, wie in der Zeichnung
dargestellt ist, in dem benachbarten Ende der Welle :2 gelagert sein.
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Auf der Welle 9 sitzt zwischen den Rädern 3 und 8 ein Kupplungstragteil
12, der mit der Welle durch einen Keil 13 verbunden ist. Der Teil 12 ist weiterhin
gegenüber Axialverstellung auf der Welle 9 durch Drudescheiben io gesichert und
dient als Träger für den beweglichen Teil 14 einer Klauenkupplung. Nur wegen baulicher
Schwierigkeiten werden der Teil 12 und die Welle 9 nicht aus einem Stück hergestellt.
Das bewegliche Kupplungselement 14 kann hülsenartig ausgestaltet sein und im Innern
eine Kupplungsverzahnung i5 aufweisen, die verschiebbar mit einer komplementären
Außenverzahnung 16, des Teiles 12 zusammenwirkt (Fig. 2). Eine Schubnadel 17 greift.
in, eine Ringnut
I8 der Außenwand des Kupplungsteiles 14 und dient
dazu, den Teil I4 wahlweise axial zu verschieben, und zwar entweder in Richtung
auf das Rad 3 oder in Richtung auf das Rad 8 zu. Kupplungszähne 2i und 22, deren
Form derjenigen der Zähne I6 des Teiles 12 entspricht und mit diesen Zähnen in gleicher
Flucht liegen, sind auf jedem der Räder 3 und 8 vorgesehen. Wird also der Kupplungsteil
I4 nach links (Fig. i) verschoben, so wird die treibende Welle z mit der Welle 9
in Antriebsverbindung gebracht; wird anderseits der Kupplungsteil 14 nach rechts
verschoben, so wird eine unmittelbare Antriebsverbindung zwischen dem Rad 8 und
der Welle 9 :geschaffen. Ein derartiger Eingriff der Kupplung kann jedoch nur dann
ohne Zusammenprallen und Beschädigung der einzelnen Teile vor sich gehen, wenn der
feste Kupplungsteil, mit dem das bewegliche Kupplungselement 14 in Antriebsverbindung
steht, mit der gleichen Geschwindigkeit umläuft wie der Teil 14.
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Um den synchronen Lauf zwischen dem beweglichen, zusammen mit der
Welle 9 umlaufenden Kupplungsteil 14 und dem festen Teilei oder 22 herzustellen,
ist eine als Reibungskupplung ausgebildete Synchronisiereinrichtung zwischen dem
Träger I2 und den Rädern 3 und 8 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform
besteht diese Vorrichtung aus einem Paar geschmiedeter Bronzeringe 24,25, von denen
je einer auf jeder Seite des Trägers 12 angeordnet ist und eine kegelige Reibfläche
26 aufweist, die mit einer entsprechenden Reibfläche 27 am benachbarten Teil der
Räder 3 und 8 zusammenwirkt. Wenn auch die miteinander zusammenwirkenden Reibflächen
ständig unmittelbar miteinander zusammenwirken, wie dies in den Fig. 1, 5, 7 und
9 veranschaulicht ist und nur durch einen Ölfilm getrennt werden, stehen sie jedoch
nur in Antriebsverbindung miteinander, wenn ein Axialdruck auf sie ausgeübt wird.
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Die Synchronisierringe 24 und 25 können mit dem Träger 12, beispielsweise
durch Ansätze 29 in Antriebsverbindung stehen, die auf der dem Träger 12 zugewandten
Seite jedes Ringes vorgesehen sind; diese Ansätze ragen in Öffnungen 31, die sich
quer durch den Teil I2 erstrecken. Die Öffnungen 3I haben gegenüber den Ansätzen
29 einen solchen Durchmesser, daß jeder Ring gegenüber dem Teil I2 eine begrenzte
Drehbewegung ausführen kann, und zwar um einen Betrag, der der Breite der Zähne
auf dem beweglichen Kupplungsteil I4 entspricht, jedoch nicht größer ist. Abgesehen
davon, daß die Ansätze 29 die Relativverdrehung des Synchronisierringes gegenüber
dem Teil I2 und seiner Welle 9 begrenzen, kann jeder Ring sich frei zwischen dem
Teil I2 und der gegenüberliegenden Reibkupplungsfläche 26 des Rades 3 bzw. des Rades
8 bewegen.
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Die Ringe 24 und 25 wirken nicht nur als Reibkupplungssynchronisierelemente,
sondern auch als eine Blockiervorrichtung, die verhindert, daß die Zähne der Kupplung
I4-2I und I4-22 miteinander in Eingriff kommen, bevor die Kupplungsteile synchronen
Lauf angenommen haben. Diese Wirkung der Ringe 24 und 25 wird erreicht durch die
Anordnung radial gerichteter äußerer Blockierzähne 33 und 34, die am Außenumfang
der Ringe 24 und 25 vorgesehen sind und in ihrer Form den Kupplungszähnen 2i und
22 der Räder 3 und 8 entsprechen. Die Blockierzähne 33 und 34 sind überdies an ihrem
dem verschiebbaren Kupplungsteil 14 zugewandten Ende 35 (Fig. 3) abgerundet. Auch
die ihnen zugewandten Enden 36 der auf dem Kupplungsteil 14 vorgesehenen Zähne können
abgerundet sein, so daß die Bewegung des Kupplungsteiles I4 in Richtung der Zähne
2i oder 22 zur Folge hat, daß die abgerundeten Flächen 35 und 36 der Blockierzähne
und die Zähne 15 einander längs Flächen berühren, die winklig zu der Drehachse der
Kupplungsteile verlaufen, und zwar zu einem Zeitpunkt, während die Zähne 33 und
34 und die Zähne I6 des Kupplungsträgers 12 nicht genau einander gegenüberliegen.
Dieser Zustand besteht immer, wenn einer der beiden zu kuppelnden Drehmomentübertragungs
teile, beispielsweise die mit dem Rad 3 oder mit dem Rad 8 zu kuppelnde Welle 9,
mit einer Geschwindigkeit umläuft, die von dem andern Teil abweicht, so daß der
Synchronisierblockierring gegenüber dem Träger I2 in die eine oder andere Endlage
verdreht wird. Wenn die Teile ungefähren Gleichlauf erreicht haben, so wird eine
relative Umkehrung der Drehbewegung erfolgen, so daß die Blockierzähne während eines
Augenblicks unmittelbar mit den Zähnen 16 des Trägers 12 in übereinstimmung stehen;
diese Lage ist in Fig. 3 mit voll ausgezogenen Linien veranschaulicht; in diesem
Augenblick kann das Kupplungsglied 14 frei seine Bewegung fortsetzen und mit den
Kupplungszähnen in Eingriff kommen, auf die es anfänglich zubewegt worden ist. Diese
Blockiertätigkeit des Synchronisierblockierringes tritt jedoch nur ein, wenn die
Ringe in Richtung auf das benachbarte Reibkupplungsglied gedrängt werden, so daß
eine Reibverbindung zwischen dem Synchronisierblockierring und demjenigen Drehmomentteil
zustande kommt, mit dem der Ring in Reibverbindung steht.
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Es sind Mittel vorgesehen, die beim Verstellen des Kupplungsteiles
14 bewirken, daß der Synchronisierblockierring sich zunächst in eine Stellung bewegt,
in der das Einrücken der Klauenkupplung blockiert wird. Anschließend wird der Ring
in eine Lage übergeführt, in der die miteinander zu kuppelnden Teile synchronisiert
werden. Diese Mittel bestehen aus mehreren Druckgliedern 41, die ein verhältnismäßig
leichtes Gewicht und geringe Trägheit haben und in gleichen Abständen voneinander
am Umfang des Trägers 12 und parallel zu dessen Achse angeordnet sind. Jedes Druckglied
ist in einer Rinne 42 angeordnet, die sich quer über den Umfang des Trägers 12 erstreckt;
die Druckglieder sind so lang, daß ihre Enden gerade von den radial gerichteten,
ihnen gegenüberliegenden Flächen 43 der Ringe 24 und 25 frei sind, auf denen die
Blockierzähne 33 und 34 vorgesehen sind. Jedes der Druckglieder 41 weist in der
Mitte einen konvex gestalteten kugeligen Ansatz 44 auf, der nachgiebig in eine Ringnut
45 eingreift, die an der Innenwandung des verzahnten Kupplungsteiles 14, z. B.
auf
der Drehbank erzeugt ist. Auf der konkaven kugeligen Seite des Ansatzes 44 jedes
Druckgliedes 41 ist eine Stahlkugel 46 vorgesehen, die in Richtung auf den Teil
14 zu radial nach außen durch Druckfedern 48 gedrängt, werden. Diese Federn liegen
in kegelstumpfartigen, im Teil 12 vorgesehenen Bohrungen; daher kann die aus Feder
und Kugel bestehende Anordnung bei den Verstellbewegungen der mit dem bewegten Kupplungsteil
14 im Eingriff stehenden Druckglieder 41 seitlich schwingen.
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Zu Beginn der Bewegung des Kupplungsteiles 14 in Richtung auf eines
der ihm zugeordneten komplementären Kupplungsglieder 2,1 oder 22 wird also das Druckglied
41 an dieser Bewegung teilnehmen und sich gegen den Kupplungsteil 14 legen sowie
einen der Synchronisierblockierringe 24 oder 25 je nach der Bewegungsrichtung des
Kupplungsteiles 14 dem zugehörigen komplementären Kupplungsteil nähern. .Durch diese
anfängliche Bewegung des Synchronisierblockierringes wird erreicht, daß der Ring;
wenn er mit der zugehörigen Reibkupplung in Eingriff kommt, sich mit ihr dreht,
so daß eine Relativverdrehung zwischen dem Ring und dem Träger 12 zustande kommt,
und zwar in Richtung der Bewegung desjenigen Teiles, der mit der höheren Geschwindigkeit
umläuft; auf diese Weise wird erreicht, daß die abgerundeten Enden 35 und 36 der
Blockierzähne und der Kupplungszähne 15 in die Blockierstellung kommen, wie dies
in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Einer weiteren Bewegung des Kupplungsteiles
14 wird dann durch die abgerundete Fläche der Blockierzähne Widerstand entgegengesetzt,
auch wenn auf den Kupplungsteil 14 eine erhebliche Kraft ausgeübt wird, die bestrebt
ist, diesen Teil mit dem ausgewählten Kupplungsorgan in Eingriff zu bringen. Dieser
Widerstand gegenüber dem Kupplungseingriff wird so lange bestehen, bis der mit der
Klauenkupplung in Antriebsverbindung zu bringende Teil eine synchrone Geschwindigkeit
angenommen hat. An dieser Stelle wird eine relative Bewegungsumkehr stattfinden,
die bewirkt, daß der Blockiersynchronisierring sich in die in Fig. 3 mit vollen
Linien gezeichnete Lage bewegt. Wird diese Stellung erreicht, so wird der Kupplungsbewegung
des Teiles 14 kein weiterer Widerstand entgegengesetzt; der Teil 14 kann daher in
Kupplungseingriff mit den Zähnen 21 oder 22 gebracht werden, wobei die nachgiebige
Verbindung zwischen dem Druckglied 41 und der Ringnut 45 des Kupplungsteiles 14
unter der Einwirkung der den Kupplungsteil 14 bewegenden Kraft unterbrochen wird.
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Bei der neuen Synchronisiereinrichtung ist also nur eine geringe Stellkraft
erforderlich, die mittels der Schaltgabel 17 aufzubringen ist, um die bewegliche
Kupplungsbacke zu blockieren und anschließend die Reibkupplungsglieder der Synchronisiereinrichtung
in Eingriff zu bringen, damit sie unter Vermittlung der Reibkupplungsglieder der
Einrichtung die miteinander in Eingriff zu bringenden Teile synchronisieren. Diese
Verringerung der Stellkraft, die erforderlich ist, um die Synchronisierwirkung einzuleiten,
ist in sehr hohem Maße zurückzuführen auf die ungewöhnlich geringe Trägheit der
Druckglieder, die zwischen den Synchronisierblockierringen und dem beweglichen Kupplungselement
liegen, bestehend aus der beschriebenen nachgiebigen drehbaren Verbindung. Bisher
war es üblich, das bewegliche Kupplungsglied nachgiebig mit einer verhältnismäßig
schweren Nabenanordnung zu verriegeln, deren Nabe ebenso groß oder größer war als
der Träger 12 der vorbeschriebenen Einrichtung; dabei wurden die Synchronisierblockierglieder
von dieser schweren Nabenanordnüng getragen. Bei dieser älteren Bauart wurden also
Teile verwendet, die eine hohe Trägheit hatten und deren Bewegung vermittels der
Schaltgabel sowohl zu Beginn als auch während der Blockier- und Synchronisierarbeit
erforderlich war.
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Bei der neuen Bauart ist auch der Reibungswiderstand der Teile, die
während des normalen Arbeitens der Einrichtung bewegt werden müssen, auf ein Mindestmaß
herabgesetzt; bei verschiedenen noch zu beschreibenden Ausführungsformen der Einrichtung
finden Reibverbindungen als Verbindung zwischen den Druckgliedern und dem beweglichen
Kupplungselement Verwendung. Eine solche Reibverbindung weist funktionelle Vorteile
auf.
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Bei der Anordnung nach Fig.4 ist die nachgiebige Verbindung zwischen
den Druckgliedern 41 und dem Kupplungsglied 14 eine andere. An Stelle der Stahlkugeln
46 und Federn 48 sind Spiralfedern 49 vorgesehen, deren nach oben abgebogenes Ende
51 sich unmittelbar gegen die innere konkave Seite des Teiles 44 des Druckgliedes
legt. Die Federn 49 lassen eine Längsverstellung der Druckglieder zu und drängen
jederzeit die Druckglieder nachgiebig nach außen gegen die Innenwand des Kupplungsgliedes
14, wie dies für eine leicht lösbare Verbindung erforderlich ist.
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Bei der Abänderungsform nach Fig. 5 und 6 finden im Zusammenhang mit
dem Druckglied 4Ia Stahlfedern Verwendung; die Druckglieder bestehen, wie in der
Zeichnung veranschaulicht ist, aus Stahlstreifen, die in der Mitte 51: radial nach
außen in Richtung auf die Innenwand des Kupplungsteiles I4a gebogen sind. Die Enden
52 der Druckglieder 4Ia sind nach oben gebogen, so daß sie mit den ihnen zugewandten
Flächen 43 der Synchronisierblockierringe 24, 25 in Berührung kommen. Zwischen der
Innenwandung des Kupplungsteiles 14a und dem Druckglied4za sind Streifen 53 angeordnet,
die mit ihren nach oben umgebogenen Enden 54 die Endseite des Kupplungsgliedes umfassen.
Zn diesem Zweck ist für jedes Druckglied ein Kupplungszahn 15 weggeschnitten, so,
daß hinreichend Platz geschaffen ist. Die-, Streifen 53 und die Druckglieder 41a
können miteinander zusammen-wirkende zylindrische Abschnitte und Einbuchtungen 55
und 56 aufweisen. Auf diese Weise wird eine nachgiebige lösbare Verbindung zwischen
den Kupplungsorganen und den Druckgliedern geschaffen, die dieselbe Wirkung hat
wie die mit Bezug auf Fig. r bis 3 und 4 beschriebene Anordnung.
Fig.
7 und 8 veranschaulichen eine vereinfachte Ausführungsform der nachgiebigen Verbindung
zwischen dem Kupplungselement I4a und Druckgliedern 4Ib; in diesem Falle wird die
Oberflächenreibung allein ausgenutzt, um zu bewirken, daß die Druckglieder 4Ib der
Bewegung des Kupplungselementes folgen. Die Druckglieder 4Ib können aus Federstahl
bestehen und an ihren Enden 52a nach unten umgebogen sein, so, daß sie mit den Synchronisierblockierringen
in Eingriff kommen und ihr mittlerer Teil nachgiebig in Reibverbindung mit der benachbarten
Innenfläche des Kupplungsgliedes gehalten wird, an dem der Kupplungszahn I5 entfernt
worden ist. Bei dieser Ausführungsform der Druckglieder ist jedes Druckglied nach
innen durchgebogen, so daß eine Federkraft in Richtung auf die Innenwand des Kupplungsgliedes
wirksam wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 und Io ist die Bauart derjenigen
nach Fig. 7 und 8 sehr ähnlich, nur mit dem Unterschied, daß das Kupplungsglied
I4, wie im Zusammenhang mit Fig. I bis 4 erläutert, eine Ringnut 45 aufweist und
die Druckglieder 4Ib in der Mitte zylindrische Vorsprünge 98 haben, die nachgiebig
mit der Nut des Kupplungsgliedes I4 zusammenwirken, wie dies in der Zeichnung veranschaulicht
ist, so daß die gewünschte lösbare Verbindung entsteht.
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In Fig. II bis I4 ist eine andere Ausführungsform der Druckgliederanordnung
veranschaulicht, bei der die einzelnen Druckglieder 4Ic durch ein Paar Druckfedern
62 radial nach außen gedrückt werden, so daß sie in Reibverbindung mit der Innenwand
6I des Kupplungsteiles I4b treten; auf jedes Ende jedes Druckgliedes wirkt je eine
Feder 62 ein, die inneren Enden der Federn stützen sich unmittelbar am Außenumfang
der Synchronisierblockierringe 24a und 25a ab. Bei dieser Anordnung werden die Blockierzähne
33 und 34 durch radial gerichtete Ansätze 33a und 349 ersetzt, und zwar ist je ein
Ansatz für jedes Druckglied 41c vorgesehen. Jeder Ansatz weist abgeschrägte Blockierflächen
35a auf, die mit schrägen Blockierflächen 36a an den benachbarten, nach innen zurückspringenden
Wänden des Kupplungsteiles I4b zusammenwirken. Die Relativverdrehung der Synchronisierblockierringe
und des Kupplungsteiles I4b wird begrenzt durch das Zusammenwirken des Ansatzes
mit der benachbarten Blockierfläche 36a. Die lösbare Verbindung zwischen dem Kupplungsteil
und den Druckgliedern ist nur eine Reibungsverbindung; wie dies aus der Beschreibung
der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 hervorgeht. Die Druckglieder 41c können
bei der Ausführungsform verhältnismäßig kräftig ausgebildet sein; jedes Druckglied
6Ic weist nach unten umgebogene Enden 63 auf, die sich gegen die Rückseiten der
Ansätze 33a bzw. 34a legen.
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In Fig. I5 und I6 ist eine weitere Abänderungsform der Getriebesynchronisiereinrichtung
veranschaulicht, bei der die Synchronisierblockierringe die in Fig. II bis I4 veranschaulichte
Ausführungsform aufweisen. Die Druckglieder 4Id weichen jedoch mit Bezug auf ihr
Zusammenwirken mit dem Kupplungsteil I4b und den Ringen 24a und 25b insofern von
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ab, als sie durch Niete 66 fest mit dem
Kupplungsteil I4b verbunden sind; die lösbare Verbindung zwischen dem Kupplungselement
und den Ringen unter Vermittlung der Druckglieder wird in diesem Falle gebildet
durch die nachgiebige Berührung zwischen den aus Federstahl bestehenden Druckgliedern
und den Ansätzen der Ringe. Zu diesem Zweck sind die äußeren Enden der Druckglieder
4Id so geformt, daß sie federnde Finger 67 bilden, die radial nach innen auf die
Achse der Drehmomentglieder 2 und 9 gerichtet sind; die Finger gelangen also in
die in Fig. I6 veranschaulichte Lage hinter die Ansätze der Synchronisierblockierringe,
wenn der Kupplungsteil I5b in eine seiner Einrückendstellungen bewegt ist.
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In Fig. I6 sind die Teile in ihren Stellungen veranschaulicht, die
sie einnehmen, wenn die Kupplung aus dem zweiten Gang über die neutrale Lage in
die dem dritten Gang entsprechende Stellung bewegt wird. Der Kupplungsteil I4b bewegt
sich in diesem Falle in Richtung des Pfeiles A und bewirkt zunächst, daß der Synchronisierblockierring
24a in Reibeingriff mit dem anderen auf dem Rad 3 vorgesehenen Kupplungsglied kommt.
Infolge der Relativverdrehung zwischen dem Ring und dem Kupplungsteil I4b auf dem
Träger I2a findet ein Blockieren statt. Wird der Kupplungsteil I4b nach dem Synchronisieren
weiterbewegt, so nehmen die Teile die in Fig. I5 veranschaulichte Stellung ein und
anschließend erfolgt ein vollständiger Kupplungseingriff zwischen den Zähnen I5
des Teiles I4b und den Zähnen 2I des Rades 3. Aus Fig. I6 ist zu erkennen, daß während
der anfänglichen Bewegung des Kupplungsteiles I4b aus einer Geschwindigkeitslage
in die andere nicht nur der eine Ring (24a in Fig. I6) in Richtung auf das andere
Reibkupplungsglied :gedrängt wird, sondern auch der gegenüberliegende federnde Finger
67 dazu dient, den Reibeingriff zwischen dem andern Ring und seinem zugehörigen
Kupplungsglied zu lösen.
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Wie aus Fig. I7 bis I9 zu erkennen ist, kann das Getriebe eine treibende
Welle 1o2 aufweisen, die ein Rad 103 trägt, welches mit einer in der Zeichnung
nicht veranschaulichten Vorgelegewelle kämmt. Ein zweites, gleichfalls mit der nicht
veranschaulichten Vorgelegewelle kämmendes Rad 1o8 sitzt drehbar auf der Getriebewelle
1o9, ist auf ihr jedoch gegen Axialverstellung durch Scheiben iio gesichert; dieses
zweite Rad 1o8 bildet das zweite Gangrad des Wechselgetriebes. Die Welle io@2 und
die das Rad 1o8 drehbar tragende Welle log liegen in gleicher Flucht, so daß das
eine Ende i i I der Welle 1o9, wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, in
dem benachbarten Ende der Welle 1o2 gelagert sein kann.
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Auf der Welle 1o9 ist zwischen den Rädern 103
und 1o8 ein Kupplungstragteil
112 mittels Feder und Nut 113 befestigt. Auch der Teil 1i2 ist gegen Axialverstellung
auf der Welle 1o9 durch Druckringe iio gesichert; der Teil 112 dient als
Träger
für den beweglichen Teil II4 einer Klauenkupplung. Nur mit
Rücksicht auf die Vereinfachung der Herstellungsweise sind der Teil 112 und die
Welle Iog nicht aus einem Stück hergestellt. Der bewegliche Klauenkupplungsteil
II4 ist nach Art einer Hülse ausgebildet, die innere Kupplungszähne II5 aufweist;
diese Zähne stehen in verschiebbarem Eingriff mit einem außen, verzahnten Teil II6
des Teiles II2 (Fig. I8). Eine Schaltgabel II7 greift in eine Ringnut in der Außenwand
des Kupplungsteiles 114 ein und dient dazu, den Teil II4 wahlweise in Richtung auf
das Rad 103 zu oder in Richtung auf das Rad Io8 zu zu verstellen. Jedes der beiden
Räder 103 und Io8 trägt Kupplungszähne 121 und I22, die in ihrer Form den Zähnen
II6 des Teiles II2 entsprechen und so synchronisiert werden können, daß sie mit
ihren Stirnenden in Übereinstimmung liegen. Wird also der Kupplungsteil 114 nach
links (Fig. I7) verstellt, so wird der Teil II2 mit der Welle IO9 in feste Antriebsverbindung
gebracht; in gleicher Weise wird durch die Bewegung des Kupplungsteiles 114 nach
rechts eine unmittelbare Antriebsverbindung zwischen dem Rad IO8 und der Welle IO9
geschaffen. Ein derartiges Einrücken des Kupplungsgliedes kann ohne Geräusche und
Beschädigungen der Teile nur erfolgen, wenn der relativ feste Kupplungsteil, mit
dem der bewegliche Kupplungsteil II4 in Antriebsverbindung steht, mit der gleichen
Geschwindigkeit synchron umläuft wie der Teil 114-Um synchronen Lauf zwischen dem
mit der Welle IO9 umlaufenden beweglichen Kupplungsteil 114 und wahlweise mit den
Teilen I2I oder I22 herzustellen, ist eine Reibkupplungssynchronisiereinrichtunig
zwischen dem Träger II2 und den Rädern 103 und IO8 vorgesehen. Bei der dargestellten
Ausführungsform besteht diese Vorrichtung aus einem Paar geschmiedeter Bronzeringe
I24 und I25, von denen auf jeder Seite des Trägers II2 ein Ring vorgesehen ist;
jeder der Ringe weist eine kegelige Reibfläche I26 auf, die mit einer entsprechend
gestalteten Reibfläche I27 des benachbarten Teils des Rades 103 bzw. des Rades Io8
zusammenwirkt.
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Eine ein Spiel aufweisende drehbare Antriebsverbindung zwischen den
Ringen I24 und I24 so wie der Welle IO9 unter Vermittlung des Trägers II2, die eine
leichte Drehverstellung zwischen Ring und Welle gestattet, wird noch beschrieben.
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Abgesehen von ihrer Funktion als Reibkupplungssynchronisierelement
üben die Ringe I24 und I25 auch noch die Wirkung einer Blockiervorrichtung aus,
mit deren Hilfe das Ineingriffkommen der Backen der Kupplung II4-I2I und II4-I22
verhindert wird, bevor die Kupplungsteile synchronen Lauf angenommen haben. Diese
Wirkung der Ringe I24 und I25 kann dadurch erzielt werden, daß radial gerichtete
äußere Blockierzähne I33 und 134 am Außenumfang der Ringe I24 und 125 vorgesehen
werden. Die dem verschiebbaren Kupplungsteil II4 zugewandten Enden I35 der Blockierzähne
I33, I34 können abgerundet sein, wie dies in Fig. I9 veranschaulicht ist. Auch die
gegenüberliegenden Enden der Zähne II5 des Kupplungsteiles II4 können in ähnlicher
Weise abgerundet sein; wird daher der Teil 114 in Richtung auf die Kupplungszähne
I2I oder 122, bewegt, so kommen die einander gegenüberliegenden abgerundeten Flächen
der Blockierzähne und der Kupplungszähne längs der Flächen miteinander in Berührung,
die im Winkel zu der Drehachse des Kupplungsteiles verlaufen, wenn die Zähne 133
und I34 nicht unmittelbar den Zähnen II6 auf dem Kupplungsträger II2 gegenüberstehen.
Diese Stellung können die einzelnen Teile immer einnehmen, wenn einer der beiden
miteinander zu verbindenden Drehmomentübertragungsteile, also die mit dem Rad Io3
oder dem Rad Io8 zu verbindende Welle Iog mit einer Geschwindigkeit umläuft, die
von der Geschwindigkeit des anderen Gliedes abweicht; dabei wird der Synchronisienblockierring
gezwungen, sich gegenüber dem Träger II2 in die eine oder die andere seiner Endstellungen
zu verdrehen. Erreichen die Teile den synchronen Lauf, so erfolgt eine relative
Umkehr der Drehrichtung, so daß die Blockierzähne für einen Augenblick mit den Zähnen
II6 des Trägers II2 in Flucht liegen; bei solcher Bewegung kann der Kupplungsteil
II4 frei seine Bewegung fortsetzen und mit den relativ festen Kupplungszähnen in
Eingriff kommen, auf die er anfänglich zubewegt worden ist. Diese Blockierwirkung
der Synchronisierringe findet jedoch nur statt, wenn die Ringe in Richtung auf ihre
benachbarten Reibkupplungsglieder gedrängt werden, so, daß eine Reibverbindung zwischen
dem Synchronisierblockierring und dem Drehmomentteil entsteht, mit dem der Ring
in Reibungsrverbindung steht.
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Es sind Mittel vorgesehen, die beim Verstellen des Kupplungsteiles
II4 bewirken, daß die Synchronisierblockierringe sich in eine Stellung bewegen,
in der das Einrücken der Klauen'kupplung blockiert wird, worauf die miteinander
zu kuppelnden Teile synchronisiert werden; die Mittel bewirken eine Antriebsverbindung
zwischen dem Träger 112 und den Synchronisierblockierringen, derart, daß zwischen
den Ringen und dem Träger i i-- eine geringe Relativverdrehung erfolgen kann. Diese
Mittel bestehen aus mehreren Druckgliedern 114, die ein verhältnismäßig leichtes
Gewicht und geringe Trägheit haben, in gleichen Abständen voneinander am Umfang
des Trägers i 12 angeordnet sind und parallel zu dessen Achse liegen. Jedes Druckglied
ist in einer Rinne 130 angeordnet, die sich quer über den verzahnten Umfang des
Trägers 112 erstreckt. Die Druckglieder haben nach' innen umgebogene Flanschenden
142, die in radial gerichtete Nuten eingreifen, welche in den; benachbarten Flächen
der gegenüberliegenden Synchronisierblockierringe liegen. Diese Aussparungen 143
haben eine etwas größere Breite als die Druckglieder 141; wenn also auch die Druckglieder
gegenüber dem Träger 112 gegen Seitenverschiebung gesichert sind, so können doch
die Ringe 124 und 125 sich gegenüber dem Träger ii2 um einen Betrag verdrehen, der
durch den Breitenunterschied zwischen den Aussparungen 143 und der Breite des Druckgliedes
I4I
bestimmt ist. Dieser Breitenunterschied ist zweckmäßig ungefähr ebenso groß, auf
keinen Fall aber größer als die Gesamtbreite einer der Blockierzähne 133 oder 134.
Die Tiefe der Aussparungen 143 ist so gewählt, daß eine Längsbewegung der Druckglieder
I4I nach links oder nach rechts (Fig. I7) zur Folge hat, daß die Enden der Druckglieder
auf die Innenwandungen der Aussparungen in dem betreffenden Synchronisierblockierring
stoßen, so daß dieser Ring sich zusammen mit den Druckgliedern bewegt und in Reibeingriff
mit dem Reibkupplungsgegenstück kommt, das von dem Rad 103 oder Io8 getragen wird.
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Jedes der Druckglieder I4I kann in der Mitte eine radial nach außen
geöffnete kegelige Aussparung I44 aufweisen, in der eine Stahlkugel I45 liegt, die
in eine Ringnut I46 eingreift, die sich längs der verzahnten Innenwandung des Klauenkupplungsteiles
144 etwa in dessen Mitte erstreckt. Ein Gummikissen I47 ist zwischen jedem Druckglied
I4I und der Bodenwandung der zugehörigen Aufnahmenut 130 im Träger II2 vorgesehen
und dient dazu, das Druckglied I4I radial nach außen nachgiebig gegen die Innenwandung
des Klauenkupplungsteiles II4 zu drücken, so daß die Stahlkugel I45 nachgiebig in
die Nut I46 eingreift.
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Es leuchtet ohne weiteres ein, daß bei der anfänglichen Bewegung des
Kupplungsteiles II4 in Richtung auf eines der ihm angepaßten Teile I2I, I22 das
Druckglied I4I an der Bewegung teilnimmt, sich gegen einen der Synchronisierblockierringe
I24 oder I25 legt und diesen je nach der Richtung, in der der Kupplungsteil II4
gedrängt wird, mit dem zugehörigen anderen Kupplungsteil in Eingriff bringt. Infolge
dieser anfänglichen Axialbewegung des Synchronisierblockierringes wird der Ring,
wenn er mit seinem anderen Reibkupplungsteil in Eingriff kommt, mit diesem Teil
sich drehen und so eine Relativverdrehung zwischen Ring und Träger II2 in der Bewegungsrichtung
desjenigen Teiles verursachen, der mit höherer Geschwindigkeit umläuft; auf diese
Weise wird erreicht, daß die abgeschrägten Flächen der Blockierzähne und der Klauenkupplungszähne
II5 in Blockiereingriff gelangen. Einer weiteren Bewegung des Klauenkupplungsteiles
II4 wird durch die abgeschrägte Fläche der Blockierzähne entgegengewirkt, auch wenn
auf das Kupplungselement II4 eine erhebliche Kraft ausgeübt wird, die bestrebt ist,
es mit dem jeweils gewünschten Klauenkupplungsergänzungsstück in Eingriff zu bringen.
Dieser Widerstand gegenüber dem Kupplungseingriff bleibt so lange bestehen, bis
der mit der Klauenkupplung zu verbindende Teil mit dieser synchrone Geschwindigkeit
angenommen hat; in diesem Augenblick wird eine relative Bewegungsumkehr erfolgen,
die bewirkt, daß der Synchronisierblockierring in eine Stellung gelangt, in der
die Blockierzähne in Übereinstimmung mit den Zähnen II6 des Trägers II2 liegen.
Wenn diese Stellung erreicht ist, wird der Kupplungsbewegung des Teiles II4 kein
weiterer Widerstand entgegengesetzt. Der Teil II4 kann daher in Kupplungseingriff
mit den Zähnen I2I oder 122 gedrängt werden, wobei die nachgiebige Verbindung zwischen
den Druckgliedern I4I und der Ringnut I46 des Kupplungsteiles 114 unter der Einwirkung
der Kraft unterbrochen wird, die angewendet wird, um den Kupplungsteil 114 zu bewegen.
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Die beschriebene Einrichtung besitzt mehrere Vorzüge, die bei den
bekannten Getriebesynchro nisiereinrichtungen des Blockiertyps nicht erzielbar sind.
Unter anderem weist die neue Einrichtung den Vorteil auf, daß die Druckglieder I4I
nebst den ihnen zugeordneten Teilen eine doppelte Funktion ausüben, und zwar einerseits
eine Einrichtung bilden, um einen Axialdruck von der Kupplungsbacke i i.i. auf den
Synchronisierblockierring zu übertragen, und anderseits eine Einrichtung zu schaffen,
mit deren Hilfe eine Antriebsverbindung zwischen dem Träger 112 und dem Synchronisierblockierring
geschaffen wird, derart, daß zwischen dem Ring und dem Träger eine geringe Relativverdrehung
stattfinden kann. Bisher war es üblich, auf dem Blockierring feste Ansätze anzuordnen
oder Bolzen vorzusehen, die mit dem Ring und mit dem Träger 112 in Eingriff kommen,
um eine solche umlaufende Antriebsverbindung mit Spiel herzustellen. Eine derartige
Bauart erschwert jedoch nicht nur die Herstellung der Synchronisierblockierringe,
sondern bedingt im Falle der vorerwähnten Ansätze auch einen erheblichen Verbrauch
an sehr kostspieligem Baustoff, nämlich der Gußbronze, aus dem solche Ringe hergestellt
werden.
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Abgesehen von der Doppelfunktion der Druckglieder 141 findet bei der
neuen Synchronisiereinrichtung als .Mittel, um die Druckglieder 141 radial nach
außen gegen die genutete Innenwand der Kupplungsbacke 114 zu drücken und damit eine
lösbare Verbindung zwischen den Druckgliedern und der Kupplungsbacke zu schaffen,
ein nachgiebiger Block 147 Anwendung, der aus Gummi oder einem anderen nachgiebigen
Baustoff besteht, der nicht bricht und nicht infolge von Abnutzung reißt und sich
so etwa lockert und die Getriebeteile gefährdet. Wird als Baustoff für das Kissen
vulkanisierter Gummi verwendet, so wird dieser Gummi zweckmäßig mit einer Schutzschicht
aus Material überzogen, das verhindert, daß Schmiermittel mit dem Gummi in Berührung
kommt und ihn auf diese Weise zerstört.
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Ein weiteres Merkmal der beschriebenen Einrichtung ist darin zu sehen,
daß die Druckglieder gegenüber den mit ihnen zusammenwirkenden Teilen so angeordnet
sind, daß der Druck senkrecht gegen die hinteren Stirnflächen der Synchronisierblockierringe
gerichtet ist. Auf diese Weise ist die Möglichkeit ausgeschlossen, daß unzulässig
hohe Beanspruchungen auf einzelne Teile des Ringes, beispielsweise die die Blockierzähne
tragenden Teile, ausgeübt werden.
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Das Überlappen der ausgesparten Teile des Synchronisierblockierringes
und der Druckglieder bedeutet eine erhebliche Verbesserung, da auf diese Weise ein
verhältnismäßig hohes Drehmoment
zwischen Träger II2 und Ring während
des Synchronisiervorganges übertragen werden kann. Dieses Merkmal ist insbesondere
dann von Bedeutung, wenn rasch synchroner Lauf zwischen den das Drehmoment übertragenden
Teilen hergestellt werden soll und einerheblicher Druck auf die Schaltgabel II7
ausgeübt wird.
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In Fig.2I ist eine Abänderungsform der Einrichtung nach Fig.I7 veranschaulicht,
die von letzterer nur insofern abweicht, als an Stelle des nachgiebigen Kissens
147 eine kegelige Druckfeder I5o zur Verwendung kommt. Das innere Ende dieser Federn
legt sich unmittelbar gegen die Bodenwand des Kanals 130, während der obere Federteil
die kegelförmige Einsenkung in dem Druckglied I4I umfaßt. Da das schmalere Ende
der Feder sich auf der Bodenwand des Kanals I3o abstützt, ist die Wahrscheinlichkeit,
daß sie sich verstellt, nur gering; die inneren Wandflächen der kegeligen Vertiefung
des Druckgliedes 141 dienen zur Sicherung des äußeren breiteren Endes der Spiralfeder.
Auch diese Anordnung ist ebenso wie die weiter oben mit Bezug auf die Anwendung
eines Radialdruckes gegen das Druckglied 141 beschriebene Einrichtung baulich einfach
gestaltet und kann leicht in die Synchronisiereinrichtung eingesetzt werden.