DE2239798C3

DE2239798C3 - Locking synchronization device for tooth clutches in change gears, in particular of motor vehicles

Info

Publication number: DE2239798C3
Application number: DE2239798A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Current assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1972-08-12
Publication date: 1974-07-11
Also published as: DE2239798B2; IT963875B; FR2149603A5; GB1402451A; DE2239798A1; SE383398B

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisiereinrichtung für Zahnkupplungen in Wechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei zwei wechselweise mit einer Antriebswelle zu kuppelnde Zahnräder einander zugekehrte Kupplungszahnkränze aufweisen, mit je einem Reibkonus mit radial nach innen gerichteter Reibfläche, die mit je einer Reibfläche eines gemeinsamen Synchronisierringes zusammenwirken, sowie einer axial gerichteten Verzahnung zum Eingriff in die Verzahnung eines Speichen aufweisenden Schallringes, wobei sowohl am Synchronisierring als auch am Schaltring zusammenarbeitende Sperrflächen und zur Erzeugung eines auf den Synchronisierring wirkenden Axialschubes Federn vorgesehen sind, die bestrebt sind, beide Teile gegenseitig in die Mittelstellung zurückzuführen.The invention relates to a locking synchronizer for tooth clutches in change gears, in particular of motor vehicles, with two alternating Gear wheels to be coupled with a drive shaft have coupling ring gears facing one another, each with a friction cone with a radially inwardly directed friction surface, each with a friction surface a common synchronizing ring cooperate, as well as an axially directed toothing for engaging the toothing of a sound ring having spokes, both on the synchronizing ring as well as on the switching ring cooperating blocking surfaces and to generate a the synchronizing ring acting axial thrust springs are provided, which strive to both parts to return each other to the middle position.

Bei einer derartigen (aus der deutschen Auslegcschrift I 098 824) bekannten Sperrsynclironisiereinrichtung sind in dem Synchronisierring mehrere in Achsrichtung verschiebbare Druckkörper angeordnet. Diese Druckkörper weisen Sperrflächen auf, die unter Zwischenschaltung je einer Sperrkugel mit Sperrflächen des Schaltringes zusammenwirken.In such a locking synchronization device known (from German Auslegcschrift I 098 824) a plurality of axially displaceable pressure bodies are arranged in the synchronizing ring. These pressure hulls have blocking surfaces that each have a blocking ball with the interposition Interlocking surfaces of the switching ring cooperate.

Die Kraftübertragung zwischen den Druckkörpern und dem Schaltring erfolgt durch beidseitig an den Druckkörpern anliegende Schraubenfedem, die sich mit ihren äußeren Enden an dem Synchronisierring abstützen. Da bei dieser bekannten Sperrsynclironisiereinrichtung die Kraftübertragung zwischen den Druckkörpern, an denen auch die Sperrflächen vor-. gesehen sind, und dem Synchronisierring nur über die Schraubenfedem erfolgt, entspricht die maximale Antreibskraft der Reibflächen der in den Federn gespeicherten Kraft Man kann also durch mehr oder weniger starken Druck auf die Schaltgabel den Synchronisiervorgang nicht beeinflussen. Um kurze Synchronisierzeiten zu gewährleisten, müßten die Schraubenfedem eine entsprechend große FederkraftThe power transmission between the pressure hulls and the switching ring takes place on both sides of the Coil springs resting against compression bodies, the outer ends of which are attached to the synchronizing ring prop up. Since in this known Sperrsynclironisieinrichtung the power transmission between the Pressure hulls on which the blocking areas are also in front. are seen, and the synchronizing ring just above the coil springs takes place, the maximum driving force of the friction surfaces corresponds to that stored in the springs Force You can start the synchronization process by applying greater or lesser pressure to the shift fork not affect. In order to ensure short synchronization times, the coil springs would have to have a correspondingly large spring force

ίο aufweisen. Diese große Federkraft würde jedoch das Schalten erschweren, denn sie muß bei jedem Schalten zunächst überwunden werden. Um das Schalten nicht allzu beschwerlich zu machen, muß deshalb ein Kompromiß getroffen werden, der bei Verwendung schwächerer Federn längere Synchronisationszeiten ergibt. Im übrigen ist diese bekannte Sperrsynchronisiereinrichtung teuer in der Herstellung, denn sie benötigt zusätzlich die erwähnten Druckkörper, für die Axialführungen in dem Synchronisierring eingearbeitet sein müssen. Diese Axialfüh rangen sind auch während des Betriebes problematisch, denn die Druckkörper sind beim Wirksamwerden der Sperrflächen einer einseiligen Belastung ausgesetzt. Bei zu kurzer Ausbildung der Axialführungcn können sich deshalb die Druckkörper verklemmen, eine längere Ausbildung der Axialführungen ergibt eine größere Baugröße in axialer Richtung.ίο have. However, this great spring force would Making switching more difficult, because it must first be overcome with each switching. About switching In order not to make too burdensome, a compromise must therefore be made when using weaker springs result in longer synchronization times. Incidentally, this is known locking synchronizer expensive to manufacture, because it also requires the pressure body mentioned for Axial guides must be incorporated in the synchronizing ring. These axial guides are also problematic during operation, because the pressure hulls are when the blocking areas take effect exposed to a single rope load. If the design of the Axialführungcn is too short, therefore jam the pressure body, a longer design of the axial guides results in a larger one Size in the axial direction.

Es ist ferner eine Sperrsynchronisiereinrichtung (aus der deutschen Patentschrift I 101 057) bekannt, bei der die Kupplungszahnkränze radial nach außen gerichtete Reibflächen aufweisen. Der Synchronisier ring weist in der Mitte an seiner Außenseite eine Ringnut mit V-förmigem Querschnitt auf, in welcher eine Ringfeder angeordnet ist. Diese Ringfeder greift zur Hälfte in eine Nut des Schaltringes ein.There is also a locking synchronization device (from German patent I 101 057) known, in which the clutch ring gears have friction surfaces directed radially outward. The synchronizer ring has in the middle on its outside an annular groove with a V-shaped cross-section, in which a ring spring is arranged. Half of this ring spring engages in a groove in the switching ring.

Wird der Schaltring nach Erreichen des Gleichlaufes gegenüber dem Synchronisierring axial verschoben, so verläßt die Ringfeder 36 dw Nut mit V-förmigem Querschnitt. Sie wird hierdurch radial aufgeweilet und liegt mit größerer Federkraft am Umfang des Synchronisierringes an, so daß dieser beim Auskuppel mitgenommen wird und mit seiner zweiten Reibfläche vorzeitig in Berührung mit dem Reibkonus des anderen Zahnkranzes gelangt, ohne daß vielleicht ein Einkuppeln beabsichtigt ist. Hierdurch erfolgt eine unnötige Abnutzung der Reibflächen. Es ist auch nicht sichergestellt, daß sich in Mittelstellung des Schaltringes der Synchronisierung ebenfalls in Mittelstellung befindet, wodurch ebenfalls eine Abnutz.Ling der Reibllächen eintreten kann. Wird nach dem Auskuppeln der vorherige Gang sofort wieder geschaltet, so ist keine Sperrwirkung vorhanden, da diese nur eintritt, wenn die Ringfeder vorher wieder in die V-förmige Ringnut des Synclironisierringes einrasten konnte. Dies ist jedoch, wie oben erwähnt wurde, nicht immer der Fall. Schließlich kann sich durch die Zentrifugalkraft die Ringfeder ungewollt spreizen und damit ebenfalls die Sperrwirkung verlorengehen. If the switching ring is axially displaced with respect to the synchronizing ring after synchronism has been achieved, the annular spring 36 leaves dw groove with a V-shaped cross section. It is thereby radially widened and rests with greater spring force on the circumference of the synchronizing ring, so that this is carried along when the clutch is disengaged and its second friction surface prematurely comes into contact with the friction cone of the other ring gear, without a clutch being intended. This causes unnecessary wear on the friction surfaces. It is also not ensured that in the middle position of the switching ring the synchronization is also in the middle position, which can also lead to wear of the friction surfaces. If the previous gear is shifted again immediately after the clutch has been disengaged, there is no locking effect, as this only occurs when the ring spring has previously been able to snap into the V-shaped ring groove of the sync ring. However, as mentioned above, this is not always the case. Finally, the centrifugal force can spread the ring spring unintentionally and thus also lose the locking effect.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrsynchronisiereinrichtung der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, die in ihrem Aufbau erheblich vereinfacht sowie betriebssicher ist und bei der auch möglichst geringe Kräfte zum Schalten aufgewendet werden müssen.The present invention is based on the object of a locking synchronization device of the initially mentioned to create mentioned design, which is considerably simplified in its structure and operationally safe and in which the lowest possible forces have to be used for switching.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Synchronisierring an seiner den Reibflächen abgekehrten Innenseile zwei sich zur mittleren Quer-This is achieved according to the invention in that the synchronizing ring on its the friction surfaces facing away inner ropes two to the middle transverse

ebene des Synchronisierringes hin öllnende konische Flächen aufweist, die sich über den Verschiebeweg des Schaltringes erstrecken, und daß die Innenseite des Synchroßisierringes beiderseits der Mittelstellung des Schaltringes eine Schulter aufweist, an welcher sich je eine zu beiden Seiten der Speichen des Schaltringes angeordnete Ringfeder abstützt.level of the synchronizing ring oiling conical Has surfaces which extend over the displacement path of the switching ring, and that the inside of the Synchroßisierringes on both sides of the central position of the switching ring has a shoulder on which a ring spring arranged on both sides of the spokes of the switching ring is supported.

Die erfindungsgemäße Sperrsynchrcnisiereinrichtung ist zunächst wesentlich einfacher in ihrem Aufbau, da Druckkörper und hierfür notwendige Axialführungen-nicht vorhanden sind. Durch den Wegfall dieser Axialführungen wird auch jegliches Verklemmen vermieden und der Synchronisierring sowie der Schaltring werden durch die Ringfedern .nit Sicherheit in ihre gegenseitige Mittelstellung zurückgeführt. Eine vorzeitige Abnutzung der Reibflächen durch ungewollte Anlage an einem der beiden Reibkonusse wird damit vermieden. Die am Synchronisierring vorgesehenen Schultern ermöglichen ferner die Verwendung von verhältnismäßig schwachen Ringfedern. Zu Beginn des Schaltens bieten die Schultern einen gewissen Widerstand, der eine genügend starke Anpressung der Reibflächen von Reibkonus und Synchronisierring und damit eine gegenseitige Verdrehung von Synchronisierring und Schaltring bewirkt.⁴ Ist jedoch der Gleichlauf erreicht, so wird durch die Schaltkraft die Ringfeder über die Schulter gedruckt und setzt dann bei Vollendung des Schaltvorganges der Schaltbewegung keine wesentliche Kraft mehr entgegen.The locking synchronization device according to the invention is initially much simpler in its structure, since pressure bodies and the axial guides required for this are not present. By eliminating these axial guides, any jamming is avoided and the synchronizing ring and the switching ring are safely returned to their mutual center position by the annular springs. Premature wear of the friction surfaces due to unintentional contact with one of the two friction cones is thus avoided. The shoulders provided on the synchronizing ring also enable the use of relatively weak ring springs. At the beginning of the shift, the shoulders offer a certain resistance, which causes a sufficiently strong pressure on the friction surfaces of the friction cone and the synchronizing ring and thus a mutual rotation of the synchronizing ring and the shift ring. ^{4 However,} if synchronization is achieved, the switching force presses the ring spring over the shoulder and then no longer applies any significant force to the switching movement when the switching process is completed.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnui'.g dargestellten Ausführungsbeispieles in folgendem näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on one of the drawings illustrated embodiment in the following explained in more detail. It shows

Fig. I einen Axialschnitt durch die Sperrsynchronisiereinrichtung Fig. I an axial section through the locking synchronizer

F i g. 2 eine Teilansicht des SchaltringesF i g. 2 is a partial view of the switching ring

! i g. 3 bis 6 eine Teilansicht der Sperrsynchronisiereinrichtung von außen in verschiedenen Schaltstellungen ! i g. 3 to 6 show a partial view of the locking synchronization device from the outside in various switching positions

Fig. 7 und 8 Axialschnitte während verschiedener Schaltphasen.7 and 8 are axial sections during various Switching phases.

Auf der Antriebswelle 1 sind die beiden wechselweise mit ihr zu kuppelnden Zahnräder 2, 2' drehbar gelagert. Mit jedem der Zahnräder ist ein Kupplungszahnkranz 9 verbunden mit je einem Reibkonus mit rudial nach innen gerichteter Reibfläche 10. Die Kupplungszähne sind mit 11 bezeichnet.The two are alternately on the drive shaft 1 with her to be coupled gears 2, 2 'rotatably mounted. With each of the gears is a clutch ring gear 9 each connected to a friction cone with a rudially inwardly directed friction surface 10. The Coupling teeth are denoted by 11.

Mit der Antriebswelle 1 ist drehfest die Nabe 3 verbunden, die Keilnuten 4 aufweist. In diese Keilnuten greift mit Zahnen 6 der Schaltring 5 ein. Der Schaltring 5 wird durch die Schaltgabel 7 bewegt. Er weist Speichen 8 auf. Die Anzahl der Kupplungszähne 11 ist gleich der Zahl der Speichen 8 oder einem Vielfachen. Jede der Speichen ist mit schrägen Sperrflächen 8 a, 8 b versehen.The hub 3, which has keyways 4, is non-rotatably connected to the drive shaft 1. The switching ring 5 engages with teeth 6 in these keyways. The shift ring 5 is moved by the shift fork 7. It has 8 spokes. The number of clutch teeth 11 is equal to the number of spokes 8 or a multiple. Each of the spokes is provided with inclined locking surfaces 8 a, 8 b .

Innerhalb und zwischen den beiden Kupplungs-Zahnkränzen 9 ist ein gemeinsamer Synchronisierring 12 angeordnet. Der Synchronisierring 12 besitzt radial nach außen gerichtete Reibflächen 13. Er ist in Achsrichtung frei verschiebbar und kann in Drehrichtung hin und her schwingen. Am Umfang des Synchronisierringes sind Aussparungen 16 vorgesehen, deren Anzahl der Zahl der Speichen 8 des Schaltringes S entspricht. Die Aussparungen weisen in ihrer Mitte schräge Sperrflächen 20 auf, die mit den Sperrflächen 8 a, Sb der Speichen zusammenwirken. A common synchronizing ring 12 is arranged within and between the two clutch gear rings 9. The synchronizing ring 12 has friction surfaces 13 directed radially outward. It is freely displaceable in the axial direction and can oscillate back and forth in the direction of rotation. Recesses 16, the number of which corresponds to the number of spokes 8 of the switching ring S, are provided on the circumference of the synchronizing ring. The recesses have inclined blocking surfaces 20 in their center, which interact with the blocking surfaces 8 a, Sb of the spokes.

Der Synchronisierring 12 weist ferner an seiner den Reibflächen 13 abgekehrten Innerseite zwei sich zur mittleren Querebene des Synchronisiernnges tun öffnende konische Flächen 25 auf, die sich über den Verschiebeweg des Schaltringes 5 erstrecken. Die Innenseite des Synchronisierringes ist beiderseits der Mittelstellung des Schaltringes mit je einer Schulter 24 versehen, an welcher sich je eine zu beiden Seiten der Speichen 8 des Schaltringes angeordnete Rmgte-The synchronizing ring 12 also has two on its inner side facing away from the friction surfaces 13 to the middle transverse plane of the Synchronisiernnges do opening conical surfaces 25 that extend over the The displacement path of the switching ring 5 extend. The inside of the synchronizing ring is on both sides of the Middle position of the switching ring is provided with a shoulder 24 on each of which is one on both sides the spokes 8 of the switching ring arranged Rmgte-

der 18 abstützt. ,who supports 18. ,

Die Arbeitsweise der neuen Sperrsynchromsier-The mode of operation of the new locking synchromesh

einrichtung ist folgende:facility is as follows:

In den Fig. 1 und 3 ist die Leerlauf stellung gezeigt. Die beiden Ringfedern 18 sind hinter den zugehörigen Schultern 24 eingerastet und halten den ^ynchronisierring 12 in Mittelstellung gegenüber dem Schaltring 5. Hierdurch ist sichergestellt, daß sich die Reibflächen 10 und 13 nicht berühren.In Figs. 1 and 3, the idle position is shown. The two ring springs 18 are locked behind the associated shoulders 24 and hold the synchronizing ring 12 in the middle position opposite the switching ring 5. This ensures that the Do not touch the friction surfaces 10 and 13.

Soll nun das Zahnrad 2 mit der Antriebswelleil gekuppelt werden, so wird gemäß Fi g. 7 der Schaltring 5 mittels der Schaltgabel 7 in Pfeilrichtung nach links verschoben. Der Schaltring 5 stützt sich dabei an der Ringfeder 18 ab, die ihrerseits an der Schulter 24 anliegt Die Reibfläche 13 des Synchronisiernnges 12 wird"hierdurch an die Reibfläche 10 des Kupplungszahnkranzes 9 angedrückt. Besitzt nun das Zahnrad 2 mit dem Kupplungszahnkranz 9 eine größere Drehzahl als die Antriebswelle 1, so wird der Synchronisierring 12 durch die an den Reibflächen 10, 13 erzeugte Reibung mitgenommen und die an der Speiche 8 des Schallringes 5 vorgesehene Sperrfläche 8 kommt in Berührung mit der Sperrfläche 20 des Synchronisierringes, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Verdrehung des Synchronisierringes 12 gegenüber dem Schaltring5 erfolgt in Richtung/ der sich schneller drehenden Antriebswelle 1.Should now the gear 2 with the drive shaft are coupled, according to Fi g. 7 the shift ring 5 by means of the shift fork 7 in the direction of the arrow shifted to the left. The switching ring 5 is supported on the ring spring 18, which in turn on the shoulder 24 rests The friction surface 13 of the synchronizer 12 is "as a result of the friction surface 10 of the clutch ring gear 9 pressed. Now the gear 2 with the clutch ring gear 9 has a larger one Speed than the drive shaft 1, the synchronizing ring 12 is through the on the friction surfaces 10, 13 generated friction and the blocking surface provided on the spoke 8 of the sound ring 5 8 comes into contact with the locking surface 20 of the synchronizing ring, as shown in FIG. The rotation of the synchronizing ring 12 with respect to the switching ring 5 takes place in the direction / which faster rotating drive shaft 1.

Die aneinanderliegenden Sperrflächen 8 a und 20 verhindern eine weitere Verschiebung des SchaltnnizesS nach links. Durch erhöhten Druck auf die Schaltgabel können lediglich die Reibflächen 10, 13 noch stärker aneinandergedrückt werden, so daß der Synchronisationsvorgang beschleunigt wird.The adjacent locking surfaces 8 a and 20 prevent further shifting of the SchaltnicesS to the left. Due to increased pressure on the shift fork, only the friction surfaces 10, 13 be pressed together even more so that the synchronization process is accelerated.

'Mit fortschreitender Synchronisierung verringert sich das durch die Reibflächen 10, 13 übertragene Drehmoment.As the synchronization progresses, the amount transmitted by the friction surfaces 10, 13 is reduced Torque.

Sobald dieses Drehmoment bei Gleichlauf der Antriebswelle 1 und des Zahnrades 2 nicht mehr vorhanden ist, ist praktisch auch die durch die Sperrflächen 20 und 8 a erzeugte Sperrung aufgehoben. Durch die schräge Anordnung der Sperrflächen 20 und 8« können sich der Synchronisierring und der Schaltring gegeneinander entgegen der Pfeilrichtung/ verdrehen,"wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Hierbei wird auch die Ringfeder 18 über die Schulter 24 gedruckt und setzt einer weiteren Verschiebung des Schaltringes keine nennenswerte Kraft mehr entgegen. Sofern nunmehr die Speichen 8 nicht mit den zwischen den Kupplungszähnen 11 gebildeten Zahnlücken fluchten, erleichtern Schrägflächen 22 an den freien Enden der Kupplungszähne in bekannter Weise die gegenseitige Verdrehung des Kupplungsi.ahnkranzes gegenüber dem Schaltring. Bei weiterer Verschiebung des Schaltringes greift dieser dann mit seinen Speichen 8 zwischen die Kupplungszähne 11 ein, wie es in F i g. 6 und 8 dargestellt ist. Die gespaltene Ringfeder 18 wurde dabei auf der konischen Fläche 25 verschoben und hat sich in ihrem Durchmesser verkleinert.As soon as this torque is no longer available when the drive shaft 1 and the gear 2 are synchronized is, is also practical through the restricted areas 20 and 8 a generated lock canceled. Due to the inclined arrangement of the blocking surfaces 20 and 8 «, the synchronizing ring and the switching ring can move against each other against the direction of the arrow / twist, "as it is shown in FIG. 5. Here, the ring spring 18 is also pressed over the shoulder 24 and no longer opposes any further shifting of the switching ring with any significant force. If now the spokes 8 do not have the tooth gaps formed between the coupling teeth 11 align, facilitate inclined surfaces 22 at the free ends of the clutch teeth in known Way the mutual rotation of the coupling ring gear opposite the switching ring. If the switching ring is shifted further, it then engages his spokes 8 between the clutch teeth 11, as shown in FIG. 6 and 8 is shown. The split Ring spring 18 has been moved on the conical surface 25 and has its diameter scaled down.

Beim Entkuppeln ermöglicht nun die in der Ringfeder 18 gespeicherte Federkraft in Kombination mitWhen decoupling, the spring force stored in the annular spring 18 in combination with now enables

der konischen Fläche 25 ihre Rückführung an die Schulter 24. Die Feder dehnt sich und gleitet dabei an der sich zur Mittelebene erweiternden konischen Fläche 25 entlang, bis sie hinter der Schulter 24 einrastet. Da der Schaltring 5 und seine Schaltgabel 7 in Leerlaufstellung in an sich bekannter Weise ir F i g. 1 dargestellten Mittelstellung verriegel wird über die an den Schultern 24 anliegende federn 18 auch der Synchronisierring in seir telstellung gehalten.the conical surface 25 their return to the shoulder 24. The spring expands and slides along the conical surface 25, which widens towards the central plane, until it engages behind the shoulder 24. Since the shift ring 5 and its shift fork 7 in the idle position in a known manner ir F i g. The center position shown in FIG. 1 is locked via the one resting on the shoulders 24 springs 18 and the synchronizing ring held in seir central position.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Locking synchronization device for tooth clutches in gearboxes, in particular from Motor vehicles, two gears to be coupled alternately with a drive shaft to one another Have facing clutch ring gears, each with a friction cone with radially inward directed friction surface, each of which interacts with a friction surface of a common synchronizing ring, as well as with an axially directed toothing for engagement in the toothing of a switching ring having spokes, wherein both on the synchronizing ring and on the switching ring cooperating locking surfaces and to Generating an axial thrust acting on the synchronizing ring springs are provided which endeavor to return both parts mutually to the middle position, characterized in that that the synchronizing ring (12) on its facing away from the friction surfaces (13) Inside two conical surfaces opening towards the central transverse plane of the synchronizing ring (25) which extend over the displacement path of the switching ring (5), and that the Inside of the synchronizing ring on both sides of the middle position of the switching ring a shoulder (24) has, on each of which one is arranged on both sides of the spokes (8) of the switching ring Ring spring (18) is supported.