DE3035045A1

DE3035045A1 - Synchronisier- und schalteinrichtung

Info

Publication number: DE3035045A1
Application number: DE19803035045
Authority: DE
Inventors: Albert Dr.-Ing. 7990 Friedrichshafen Maier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-09-17
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1982-03-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisier- und Schaltein-
richtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, die sowohl mechanisch wie auch über ein Druckmittel betätigt werden und bei der die Verbindung der Synchronisierelemente mit der Abtriebswelle entweder über einen Synchronkörper oder über eine innenliegende Schaltmuffe erfolgen kann.
Solche, wie auch anders aufgebaute Synchronisier- und Schalteinrichtungen sind allgemein bekannt und haben den Nachteil, daß sich die Abnützung der Synchronisierelemente - Synchronierring mit Konus oder Synchronisierlamellen - durch fortlaufende Verringerung des Abstandes der Sperrverzahnung von der Schaltverzahnung im Zahnrad bei Sperrsynchronisierungen oder von der Kuppelverzahnung und der Schaltverzahnung bei einfachen Synchronisierungen in ungünstiger Weise durch Ratschgeräusche, verbunden mit Beschädigungen der Schaltverzahnung, bemerkbar machen und in einem fortgeschrittenen Zustand die gesamte Synchronisierung in Frage stellen.
Ein Beispiel für eine Ronus-Synchronisier- und -Schalteinrichtung mit Sperrwirkung ist aus der DE-PS 926 468 und für eine Lamellen-Synchronisier- und -Schalteinrichtung aus der US-PS 615 325 bekannt. In beiden Aüsführungen wirkt sich der Verschleiß.der Synchronisierelemente auch auf den stirnseitigen Abstand der Schalt- und Sperr- oder der Kuppelverzahnung aus, so daß die bereits beschriebenen Nachteile auftreten.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einer Synchronisier- und Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 die aufgezeigten Mängel zu beheben bei einer gleichzeitig einfachen Gestaltung der Synchronisier- und Schalteinrichtung.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.
Während bei den bekannten Synchronisier- und Schalteinrichtungen die Reibfläche der Synchronisierelemente sich zwischen einem Synchronisier- oder Sperring und dem zu schaltenden Zahnrad angeordnet sind und jede Abnutzung der Reibflächen sich durch eine Abstandsverringerung der Stirnseiten von der Schaltverzahnung auswirkt, garantiert die erfindungsgemäße Anordnung einen völlig konstanten Abstand der Stirnseiten dieser Verzahnung. Die Abnutzung der Reibelemente vergrößert lediglich den Abstand zwischen den Reibflächen bei der nicht betätigten Synchronisier- und Schalteinrichtung, so daß der Beginn der Synchronisierung geringfügig verzögert wird.
Erfolgt die Ausgestaltung nachvAnspruch 3, also mit Reiblamellen als Synchronisierelemente, können hohe Drücke zur Synchronisierung benützt werden, die zu kurzen Schaltzeiten führen.
Diese Anordnung eignet sich besonders gut auch für eine Synchronisier- und Schalteinrichtung, die mit Druckmittel direkt geschaltet wird, wie es nach Anspruch 4 möglich ist.
Infolge des immer gleichmäßig verlaufenden Druckaufbaues kann deshalb auf Sperrmittel an der Synchronisiereinrichtung verzichtet werden.
Es ist selbstverständlich auch möglich, die Betätigung der Schiebemuffe mit Druckmittel vorzusehen, während der sonstige Aufbau nach Anspruch 3 erfolgt.
Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung an Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Synchronisier- und Schalteinrichtung, die mit einer Schaltmuffe betätigt wird.
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Synchronisier- und Schalteinrichtung, die hydraulisch beaufschlagt wird.
Fig. 3 die Anordnung der Schaltverzahnung vor und während der Synchronisierung.
Fig. 4 die Anordnung der Schaltverzahnung nach der formschlüssigen Koppelung.
In Fig. 1 ist auf einer Abtriebswelle 1 mit einer Mitnahmeverzahnung 11 ein Synchronkörper 2 dreh- und axialfest mit dieser Abtriebswelle verbunden, während mindestens ein Zahnrad 4, das mit dem Antriebsstrang über eine Vorgelegewelle dauernd im Eingriff steht, auf dieser Abtriebswelle dreh-, jedoch axial nicht verschiebbar, angeordnet ist. Dieses Zahnrad 4 besitzt eine Schaltverzahnung 41, die stirnseitig angeschrägt 411 oder abgerundet ist sowie eine Einrichtung 42 zur Aufnahme der Außenlamellen 43. Mit dem Synchronisierkörper 2 ist über eine Schaltverzahnung 21 drehfest, jedoch axial verschiebbar über eine Kuppelverzahnung 51 ein Innenlamellenträger 5 mit einer starren Endlamelle 52 verbunden, der auch die Innenlamellen 53 trägt. Die axiale Fixierung zwischen Lamellenträger 5 und Synchronkörper 2 erfolgt über eine Rasteinrichtung 6,- z. B. eine Kugel 61, die unter dem Druck einer Feder 62 in eine Rastvertiefung 54 am Innenlamellenträger 5 eingreift. Mit dem Innenlamellenträger 5 5 ist eine Schiebemuffe 3, z. B. mit einem Kerbstift 31, drehfest verbunden, wobei diese Schiebemuffe mit einem daran angeordneten Druckkolben 32 das Lamellenpaket - Außenlamellen 43, Innenlamellen 53 - zur Endlamelle 52 hin zusammendrücken kann. Die axiale Verschiebung zwischen Schiebemuffe 3 und Innenlamellenträger 5 wird dabei trotz des Kerbstiftes 31 ermöglicht, weil dieser in eine langlochähnliche Vertiefung 55 des Innenlamellenträgers 5 eingreift.
Die Ausführung nach Fig. 2 entspricht im Prinzip der schon beschriebenen Ausführung nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß die Betätigung der Synchronisierung wie auch der Schaltung direkt mit einem Druckmittel erfolgt.
Dazu ist der Innenlamellenträger 5' mit einer feststehenden, vorrangig mit einem Federring 56 gehaltenen Endlamelle 57 an der dem Zahnrad 4' abgewendeten Seite versehen. Die Endlamelle 74, die an der dem Zahnrad 4' zugekehrten Seite angeordnet ist, hat einen eigenen Lamellenträger 7, der zwischen Synchronkörper 2'.und Innenlamellenträger 5' so angeordnet ist, daß ein erster Druckraum 8 sich zwischen dem Innenlamellenträger 5' und dem Endlamellenträger 7 und ein zweiter Druckraum 9 zwischen Endlamellenträger 7 und Synchronkörper 2' ergibt.
Zwischen Innenlamellenträger 5' und Endlamellenträger 7 ist in radialer Richtung eine Mitnahmeeinrichtung, z. B. Mitnahmeverzahnung 72, für die drehfeste Koppelung dieser beiden Bauteile und in axialer Richtung eine Feder, z. B. eine Druckfeder 73, zum öffnen des Lamellenpaketes 43', 53' angeordnet. Eine Verbindung 76 vom ersten Druckraum 8 zum zweiten Druckraum 9 ist so angeordnet, daß die Zuführung des Druckmittels auch dann noch möglich ist, wenn die Synchronisierung abgeschlossen und die axiale Verschiebung des Endlamellenträgers 7, der auch die Kuppelverzahnung 71 trägt, noch nicht beendet ist.
Fig. 3 zeigt schematisch die Schaltverzahnung 21 am Synchronkörper 2, die Schaltverzahnung 41 am Zahnrad 4 sowie die Koppelverzahnung 51 am Innenlamellenträger 5, wobei zum besseren Einspuren nach Gleichlauf die Koppelverzahnung 51 und Schaltverzahnung 41 stirnseitig abgeschrägt 411, 511 oder abgerundet sind. Der Abstand "x" zwischen den Stirnseiten der Koppel- 51 und Schaltverzahnung 41 vor und während der Synchronisierung kann sehr kleingehalten werden.
In Fig. 4 ist ebenfalls schemat.isch die vollzogene Schaltung dargestellt, wobei auch diese Endstellung durch Rastmittel in der Schalt- und Synchronisiereinrichtung selbst, aber auch im Schaltgestänge fixiert werden kann.
Wird die Schiebemuffe 3, zur Einleitung einer Schaltung nach rechts bewegt, bewirkt der Druckkolben 32 die Ansynchronisierung. Der Innenlamellenträger 5 wird dabei durch eine abgestimmte Rasteinrichtung 6 in der gezeichneten Lage gehaltee. die Relativbewegung der Schiebemuffe 3 gegenüber dem Innenlamellenträger 5 wird durch eine langlochähnliche Vertiefung 55, in die der Kerbstift 31 hineinragt, ermöglicht. Die Synchronisierdauer kann dabei zeit-, druck- und notfalls auch wegabhängig definiert werden. Nach Gleichlauf wird der Druck erhöht und die Schiebemuffe 3 überdrückt die Rasteinrichtung 6, so daß die Kuppelverzahnung 51 des Innenlamellenträgers die formschlüssige Verbindung des Synchronkörpers 2 und Zahnrades 4 über die Schaltzähne 21 und 41 bewirkt. Das Einspuren wird dabei durch stirnseitiges Anschrägen 511, 411 sowohl an der Kuppelverzahnung des Innenlamellenträgers wie auch an der Schaltverzahnung des Zahnrades erleichtert.
Die Endstellung kann dabei durch Rastmittel wie auch durch Hinterlegung der Schaltverzahnung bewirkt werden.
Die Schaltung in den Leerlauf bewirkt die Schiebeüiuffe 3 und der Kerbstift 31 sorgt für die Rückführung des Innenlamellenträgers in die Neutralstellung, die wiederum von der Rasteinrichtung 6 gesichert wird.
Erfolgt die Einleitung einer Schaltung mit Druckmittel nach Fig. 2, wird von einem Zuführkanal 10 aus der erste Druckraum 8 beaufschlagt. Über die stirnseitige Druckfläche 59 wird dabei der Innenlamellenträger 5' in Richtung auf das Zahnrad zubewegt und die Endlamelle 57 drückt dabei auf das Lamellenpaket zur Synchronisierung.
Die Abstützung der Endlamelle 74 erfolgt über die Druckfläche 75 des Endlamellenträgers 7.
Über einen Verbindungskanal 76 wird verzögert auch ein zweiter Druckraum 9 druck- oder zeitabhängig beaufschlagt und damit nach Gleichlauf die Rasteinrichtung 6' überwunden und die formschlüssige Koppelung über die Schaltverzahnungseinrichtung 21', 71 , 41' bewirkt.
Nach Entlüftung des Druckmittelzuführkanals 10 kann die RUckführung sowohl des Endlamellenträgers 7 wie auch des Innenlamellenträgers 5', z. B. über Federn 44 und 73, aber auch über geeignet angeordnete Druckmittel beaufschlagte Druckflächen, erfolgen.
Leerseite

Claims

Synchronisier- und Schalteinrichtung P a t e n t a n s p r ü c h e e Synchronisier- und Schalteinrichtung mit mindestens einem mit dem Antriebsstrang immer im Eingriff stehenden Zahnrad und einer Abtriebswelle, die über Synchronisierelemente kraftschlüssig einen Drehzahlangleich herbeiführt und über Zahnkupplungen formschlüssig zur Übertragung der Antriebskraft das Zahnrad mit der Abtriebswelle verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierelemente (43, 53) so angeordnet sind, daß sie bei Abnutzung keinen Einfluß auf den axialen Abstand (x) von der Kuppelverzahnung (51) zu der Schaltverzahnung (41) während des Synchronisiervorganges haben.
2. Synchronisier- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste axiale Schaltdruck, z. B. einer Schiebemuffe (3), direkt auf die Synchronisierelemente (43, 53) wirkt und erst ein zweiter, höherer Schaltdruck die axiale Bewegung der Kuppelverzahnung (51) einleitet und die formschlüssige Kuppelung herbeiführt.
3. Synchronisier- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Synchronisierelemente Lamellen (43, 53) sind, die einmal am zu schaltenden Zahnrad (4) und zum anderen an einem Lamellenträger (5) befestigt sind und daß dieser Lamellen träger drehfest, jedoch axial verschiebbar, sowohl mit einem Synchronkörper (2) wie auch mit einer Schiebemuffe (3), die gleichzeitig als Druckkolben (32) für das Lamellenpaket ausgebildet verbunden ist und daß die Lamellen (53) am Innenlamellenträger (5) sich bei axialer Verschiebung mit diesem verklemmen und der Innenlamellenträger die Kuppelverzahnung (51) trägt und in einer axialen Richtung auf Anschlag und in der anderen Richtung durch Federn oder eine Rasteinrichtung (6) gehalten wird.
4. Synchronisier- und-Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierelemente Lamellen (43', 53') sind und einmal am Zahnrad (4') und zum anderen an einem Innenlamellenträger (5') befestigt sind und daß dieser Innenlamellenträger noch an der dem Zahnrad (4') abgekehrten Seite eine feststehende Endlamelle (57) trägt, daß die dem Zahnrad (4') zugekehrte Endlamelle (74) einen eigenen Endlamellenträger (7) hat, an dem auch die Kuppelverzahnung (71) angeordnet ist und daß in axialer Richtung zwischen diesem Innen- <5') und Endlamellenträger (7) ein erster Druckraum (8) so angeordnet ist, daß beim Druckaufbau sich der Innenlamellenträger in Richtung auf das Zahnrad (4') zubewegt, während die Abstützung der Lamellen an der Endlamelle (74) erfolgt, die infolge der Druckraumanordnung gehalten wird, daß der Druckaufbau in einem zweiten Druckraum (9), der zwischen Endlamellenträger (7) und Synchronkörper (2') angeordnet ist, die formschlüssige Koppelung zwischen Zahnrad (4') und Synchronkörper (2') bewirkt und daß eine Rasteinrichtung (6') zwischen Synchronkörper (2') und Endlamellenträger (7) eine Mitnahmeeinrichtung (72) und in axialer Richtung eine Feder (73) zwischen diesem und dem Innenlamellenträger (5') angeordnet ist.