DE4224268A1

DE4224268A1 - Synchroniser for stepped ratio gearbox in vehicle - has spring-tensioned element producing slightly delayed rotationally rigid connection between synchroniser sleeve and clutch body for smooth transition.

Info

Publication number: DE4224268A1
Application number: DE19924224268
Authority: DE
Inventors: Gunter Knoedel; Manfred Oberhardt
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1994-01-27

Abstract

To prevent relative rotation of the clutch body (12) and synchroniser sleeve (26) when the friction connection is released an element is designed to move axially relative to the sleeve against the force of a spring (41). This element (40) leads the inner gearing (17) in the switching direction of the sleeve. After the locking faces come out of engagement a rotationally rigid connection is formed between the synchroniser sleeve and clutch body (12) until the inner gearing of the sleeve engages with the outer gearing (16) of the clutch body (12). The clutch body and element each have spur gears (17, 42) which interengage when the sleeve and clutch body are rigidly connected. USE/ADVANTAGE - Synchroniser in vehicle gearbox gives smooth transitions between end of synchronization and final engagement without vibration scratching.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für Stufengetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem lose auf einer Getriebewelle gelagerten Schaltrad, mit einem drehstarr mit dem Schaltrad verbundenen Kupplungskörper, der eine Außenver zahnung sowie eine zur Getriebewelle koaxiale, erste Konusfläche aufweist, mit einer Schaltmuffe, die drehstarr, aber axial verschiebbar auf der Getriebewelle angeordnet ist und eine zur Außenverzahnung des Kupplungskörpers komplementäre Innenver zahnung sowie eine erste Sperrverzahnung aufweist, mit einem Synchronisierring, der eine zur ersten Konusfläche komplementäre zweite Konusfläche sowie eine zur ersten Sperrverzahnung der Schaltmuffe komplementäre zweite Sperrverzahnung aufweist, wobei der Synchronisierring relativ zur Schaltmuffe zwischen Endlagen begrenzt drehbar ist und die Sperrverzahnungen mit aneinanderlie genden Sperrflächen in den Endlagen ein Ineingriffkommen der Außenverzahnung des Kupplungskörpers mit der Innenverzahnung der Schaltmuffe verhindern und erst bei Erreichen der Synchron drehzahl und reibschlüssiger Verbindung zwischen Synchronisier ring und Kupplungskörper unter Verdrehen des Synchronisierringes relativ zur Schaltmuffe zulassen, und mit Mitteln, die eine relative Verdrehung von Kupplungskörper und Schaltmuffe behin dern, wenn bei Synchrondrehzahl und außer Eingriff befindlichen Sperrflächen die reibschlüssige Verbindung durch Einleiten eines Momentes auf den Kupplungskörper gelöst wird.The invention relates to a synchronization device for Multi-step transmission of motor vehicles, with a loose on one Gearshaft mounted ratchet wheel, with a torsionally rigid with the ratchet connected coupling body, which an Außenver toothing and a first conical surface coaxial with the gear shaft has, with a shift sleeve that is torsionally rigid, but axial is slidably arranged on the gear shaft and one for External toothing of the coupling body complementary internal ver toothing and a first locking toothing, with a Synchronizing ring, the one complementary to the first conical surface second conical surface and one for the first locking teeth of the Shift sleeve has complementary second locking teeth, wherein the synchronizing ring relative to the shift sleeve between end positions is rotatable to a limited extent and the locking teeth with one another blocking areas in the end positions External toothing of the coupling body with the internal toothing prevent the shift sleeve and only when synchronism is reached speed and frictional connection between synchronizer ring and coupling body while turning the synchronizing ring allow relative to the gearshift sleeve, and with means that a relative rotation of the coupling body and gearshift sleeve different when at synchronous speed and disengaged Blocked areas the frictional connection by initiating a Moment is released on the clutch body.

Eine Synchronisiereinrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der EP-PS 0 184 077 bekannt.A synchronizer of the type mentioned above is known from EP-PS 0 184 077.

Die bekannte Synchronisiereinrichtung beruht auf dem Prinzip der sogenannten "Borg-Warner"-Synchronisierung. Bei einer solchen bekannten Synchronisierung wird beim Einlegen eines Ganges die Schaltmuffe, ausgehend von der neutralen Stellung, axial verschoben. Die Schaltmuffe nimmt bei dieser Axialbewegung einen Synchronisierring mit und drückt diesen gegen einen Gegenkonus des Kupplungskörpers, der drehstarr mit dem Schaltrad des einzulegenden Ganges verbunden ist. Dadurch wird eine reib schlüssige Verbindung zwischen Synchronisierring und Kupplungs körper hergestellt, die eine Drehzahlangleichung zwischen Welle, Schaltmuffe und Synchronisierring einerseits und Kupplungskörper sowie Zahnrad des einzulegenden Ganges andererseits bewirkt. Dabei wird, solange die Synchrondrehzahl nicht erreicht ist, der Synchronisierring vom Kupplungskörper in Umfangsrichtung gegenüber der Schaltmuffe soweit verdreht, wie es die form schlüssige Verbindung zwischen Synchronisierring und Schaltmuffe zuläßt. Dabei werden am Synchronisierring angebrachte Sperr flächen in eine Stellung gebracht, in der sie mit entsprechenden Sperrflächen an der Schaltmuffe in Eingriff kommen und ein axiales Verschieben der Schaltmuffe in Richtung auf den Kupp lungskörper verhindern. Bei den bekannten Synchronisiereinrich tungen sind diese Sperrflächen gewöhnlich an einer Außenver zahnung des Synchronisierringes angebracht, die der Außenver zahnung des Kupplungskörpers gleicht, während die Gegenflächen an den Enden der Zähne angebracht sind, die die Innenverzahnung der Schaltmuffe bilden. Nach Erreichen der Synchrondrehzahl läßt sich dann die Schaltmuffe an den Sperrflächen des Syn chronisierringes vorbei in die Außenverzahnung des Kupplungs körpers einschieben.The known synchronization device is based on the principle the so-called "Borg-Warner" synchronization. With one known synchronization will be the when a gear is engaged Shift sleeve, starting from the neutral position, axially postponed. The shift sleeve takes one with this axial movement Synchronizing ring with and presses it against a counter cone of the clutch body, the torsionally rigid with the ratchet connected gear is connected. This creates a friction conclusive connection between the synchronizer ring and clutch body manufactured, the speed adjustment between shaft, Shift sleeve and synchronizer ring on the one hand and clutch body as well as gear of the gear to be engaged on the other hand. As long as the synchronous speed is not reached, the synchronizer ring from the clutch body in the circumferential direction twisted as far as the form relative to the gearshift sleeve coherent connection between the synchronizer ring and shift sleeve allows. Locks are attached to the synchronization ring placed in a position in which they correspond with the corresponding Locking surfaces on the gearshift sleeve engage and engage axial shifting of the gearshift sleeve towards the clutch prevent the body. In the known Synchronisiereinrich tations are these restricted areas usually on an outside toothing of the synchronizing ring attached to the external ver toothing of the coupling body is equal, while the counter surfaces are attached to the ends of the teeth that make up the internal teeth form the gearshift sleeve. After reaching the synchronous speed can then be the shift sleeve on the locking surfaces of Syn Chronisierring over into the external teeth of the clutch insert body.

Solange die Schaltmuffe über ihre Sperrflächen eine Axialkraft auf die zugehörigen Sperrflächen des Synchronisierringes ausübt, wird, je nach Schräge dieser Sperrflächen zur Axialrichtung ein Reibmoment, nämlich das Synchronmoment, ausgeübt. Dieses Synchronmoment bewirkt die bereits erwähnte Drehzahlangleichung des Kupplungskörpers gegenüber dem Synchronisierring und der Schaltmuffe. Wenn nun der Kupplungskörper, im rotierenden System der genannten Elemente betrachtet, gegenüber der Schaltmuffe und dem Synchronring zum Stillstand gekommen ist (im raumfesten System also mit derselben Drehzahl rotiert), so gleiten die genannten Sperrflächen von Schaltmuffe und Synchronisierring aneinander vorbei und die Zähne der Schaltmuffe treten durch die Lücken zwischen den Zähnen des Synchronisierringes hindurch. As long as the shift sleeve has an axial force over its locking surfaces exerts on the associated locking surfaces of the synchronizing ring, depending on the slope of these locking surfaces becomes the axial direction a frictional torque, namely the synchronous torque, exerted. This Synchronizing torque causes the already mentioned speed adjustment of the coupling body with respect to the synchronizing ring and the Gearshift sleeve. If now the coupling body, in the rotating system of the elements mentioned, compared to the shift sleeve and the synchronizer ring has come to a standstill (in the fixed System rotates at the same speed), then they slide mentioned locking surfaces of shift sleeve and synchronizing ring past each other and the teeth of the gearshift sleeve pass through the gaps between the teeth of the synchronizer ring.

In diesem Augenblick wird demnach keine Axialkraft mehr auf den Synchronisierring ausgeübt und damit auch kein Synchronmoment auf den Kupplungskörper.At this moment there is no more axial force exerted the synchronizing ring and therefore no synchronizing torque on the clutch body.

Aus der eingangs genannten EP-PS 0 184 077 ist nun bekannt, daß in diesem sehr kritischen Augenblick der Synchronisierung ein sogenanntes "Kaltkratzen" auftreten kann. Hierunter versteht man ein Phänomen, das dann auftreten kann, wenn die Getriebe elemente bei sehr kaltem Getriebe durch die hohe Viskosität des Getriebeöls stark abgebremst werden. Wenn dies der Fall ist, kann nämlich das mit dem Kupplungskörper verbundene Schaltrad des einzulegenden höheren Ganges starken Bremsmomenten ausgesetzt sein, die daher rühren, daß dieses Rad in sehr kaltem und hochviskosem Getriebeöl läuft. Durch diese starken Brems kräfte kann nun das Schaltrad mit dem Kupplungskörper so stark abgebremst werden, daß der Reibschluß zwischen Synchronisierring und Kupplungskörper in dem Augenblick verlorengeht, in dem die Zähne der Schaltmuffe durch die Lücken des Synchronisierringes hindurchtreten und - wie erwähnt - infolgedessen kein Syn chronmoment mehr aufgebracht wird. Die durch die Lücken des Synchronisierringes hindurchtretenden Zähne der Schaltmuffe treffen dann nicht mehr auf - im rotierenden System betrachtet - stillstehende Zähne des Kupplungskörpers, sondern vielmehr auf Zähne, die durch die Beendigung des Reibschlusses wieder in Rotation relativ zu Schaltmuffe/Synchronisierring geraten sind, nämlich im Sinne einer Drehzahlverminderung infolge der geschilderten Bremseffekte.It is now known from EP-PS 0 184 077 mentioned at the beginning that at this very critical moment of synchronization a so-called "cold scratching" can occur. This means one is a phenomenon that can occur when the gears elements with very cold gear due to the high viscosity of the gear oil are braked sharply. If so is, that can be connected to the coupling body Shift gear of the higher gear to be engaged with strong braking torques be exposed to the result that this wheel in very cold and highly viscous gear oil runs. Because of this strong brake Forces the ratchet with the clutch body can now be so strong be braked that the friction between the synchronizer ring and coupling body is lost at the moment when the Teeth of the gearshift sleeve through the gaps of the synchronizer ring step through and - as mentioned - consequently no syn Chron moment is more applied. The through the gaps of the Synchronizing ring penetrating teeth of the shift sleeve then no longer meet - viewed in the rotating system - stationary teeth of the clutch body, but rather on teeth by the termination of the frictional engagement again start rotating relative to shift sleeve / synchronizer ring are, namely in the sense of a speed reduction due to described braking effects.

In der EP-PS 0 184 077 wird nun gelehrt, wie man dem Phänomen des "Kaltkratzens" durch eine bestimmte asymmetrische Formgebung zumindest der Zähne der Schaltmuffe begegnen kann. EP-PS 0 184 077 now teaches how to deal with the phenomenon "cold scratching" due to a certain asymmetrical shape can meet at least the teeth of the shift sleeve.

Es hat sich nun gezeigt, daß ein ähnliches Phänomen aus ganz anderen physikalischen Gründen ebenfalls auftreten kann:It has now been shown that a similar phenomenon occurs entirely other physical reasons can also occur:

Im modernen Getriebebau für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, geht man häufig zu immer höheren Antriebs leistungen über. Gleichzeitig wird im Interesse einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauches angestrebt, die Elemente des Antriebs stranges so leicht wie möglich auszulegen. Bei Wellen im Antriebsstrang führt eine Gewichtsverminderung jedoch stets zu einer Verminderung der Querschnittsfläche und damit zu einer Erhöhung der Drehelastizität.In modern gear construction for motor vehicles, in particular Passenger cars, you often go to ever higher propulsion services over. At the same time, in the interest of a reduction of fuel consumption, the elements of the drive strand as light as possible. With waves in However, the powertrain always leads to a reduction in weight to a reduction in the cross-sectional area and thus to a Increased torsional elasticity.

Insbesondere bei Antriebsanordnungen mit Frontmotor und Hinter achsantrieb findet man sehr lange Antriebswellen (Kardanwellen) vor, die sich bei hohen Antriebsleistungen und daher hohen Synchronmomenten elastisch verdrehen können. Wird nämlich bei einer Synchronisierung über den betreffenden Synchronisierring ein Synchronmoment aufgebracht, so führt dies zu einer Verdrehung der genannten Antriebswellen im Antriebsstrang, und damit zu einer Energiespeicherung. Diese durch die Drehelastizität der Antriebswellen gespeicherte Energie kann sich nun wieder entladen, wenn vorübergehend das Synchronmoment zu Null wird, wie in dem bereits geschilderten Zustand der Verzahnungen. Auch dann kann es zu einem Lösen des Reibschlusses zwischen Syn chronisierring und Kupplungskörper kommen, mit der Folge, daß die durch die Lücken zwischen den Zähnen des Synchronisierringes hindurchtretenden Zähne der Schaltmuffe wiederum auf sich relativ drehende Zähne des Kupplungskörpers treffen.Especially for drive arrangements with front engine and rear Axle drive has very long drive shafts (cardan shafts) before, which are high drive power and therefore high Can turn synchronous torques elastically. Is namely at synchronization via the relevant synchronization ring a synchronous torque is applied, this leads to a twist of the drive shafts mentioned in the drive train, and thus too an energy storage. This due to the torsional elasticity of the Drive shaft stored energy can now again discharged when the synchronous torque temporarily becomes zero, as in the state of the toothing already described. Also then the frictional engagement between syn Chronizing ring and clutch body come with the result that through the gaps between the teeth of the synchronizer ring passing teeth of the gearshift sleeve in turn relative to itself hit rotating teeth of the coupling body.

Auch dieses Phänomen macht sich akustisch durch ein Kratzge räusch bemerkbar und sensorisch durch eine pulsierende Kraft am Schalthebel. In der Fachsprache wird dieses Phänomen als "Schwingungskratzen" bezeichnet. This phenomenon is also made acoustically by a scratching scratch noise noticeable and sensory through a pulsating force on the gear lever. In technical terms, this phenomenon is called "Vibration scratching" called.

Aus der DE-PS 26 59 448 ist eine weitere Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen, insbesondere von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge bekannt. Bei dieser weiteren bekannten Syn chronisiereinrichtung sind bestimmte Zähne der Innenverzahnung der Schaltmuffe, die über den Umfang der Schaltmuffe verteilt angeordnet sind, axial in Richtung auf den Kupplungskörper zu verlängert. Der Synchronisierring weist nur in den Bereichen der unverlängerten Zähne der Schaltmuffe Sperrzähne auf und der Bereich der verlängerten Zähne nimmt einen kleineren Sektor ein als der Bereich, in dem der Synchronisierring frei von Sperrzähnen ist.From DE-PS 26 59 448 is a further synchronization device for clutches, especially gearboxes for Motor vehicles known. In this further known syn Chronizing devices are certain teeth of the internal toothing the shift sleeve, which is distributed over the circumference of the shift sleeve are arranged axially towards the coupling body extended. The synchronization ring points only in the areas of the unextended teeth of the shift sleeve locking teeth on and the area of the elongated teeth takes up a smaller sector on as the area where the sync ring is free of Ratchet teeth is.

Auf diese Weise wird bei der bekannten Synchronisiereinrichtung eine Verkürzung des Schaltweges um das Maß der Verlängerung der Zähne der Schaltmuffe erreicht. Da jedoch auch die ver längerten Zähne der Schaltmuffe erst dann in formschlüssigen Eingriff mit der Außenverzahnung des Kupplungskörpers kommen können, wenn der Synchronisiervorgang abgeschlossen ist, d. h. wenn die Sperrflächen von Schaltmuffe und Synchronisierring außer Eingriff gekommen sind, kann auch bei dieser bekannten Synchronisiereinrichtung das Phänomen des "Schwingungskratzens" oder des "Kaltkratzens" auftreten, da die verlängerten und die nicht-verlängerten Zähne der Schaltmuffe starr miteinander verbunden sind.In this way, the known synchronization device a shortening of the switching distance by the amount of the extension the teeth of the gearshift sleeve reached. However, since the ver elongated teeth of the gearshift sleeve only in form-fitting Come into engagement with the external teeth of the coupling body when the synchronization process is complete, i. H. if the locking surfaces of the gearshift sleeve and synchronization ring disengaged can also be known in this Synchronizer the phenomenon of "vibration scratching" or "cold scratching" occur because the elongated and the non-elongated teeth of the shift sleeve rigidly together are connected.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Synchroni siereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu bilden, daß dieses Schwingungskratzen verhindert oder zumindest deutlich vermindert wird.The invention is therefore based on the object of a synchronizer siereinrichtung of the type mentioned further form that this prevents vibration scratching or at least is significantly reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel als gegen die Kraft einer Feder axial relativ zur Schaltmuffe verschiebbares Element ausgebildet sind, das der Innenverzahnung in Schaltrichtung der Schaltmuffe voreilt und nach dem Außerein griffkommen der Sperrflächen eine drehstarre Verbindung zwischen Schaltmuffe und Kupplungskörper herstellt, bis die Innenver zahnung der Schaltmuffe in Eingriff mit der Außenverzahnung des Kupplungskörpers ist.This object is achieved in that the means as against the force of a spring axially relative to the shift sleeve slidable element are formed, that of the internal toothing advanced in the switching direction of the gearshift sleeve and after disengaging a torsionally rigid connection between the locking surfaces Manufactures shift sleeve and clutch body until the inner ver toothing of the gearshift sleeve in engagement with the external toothing of the clutch body.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object on which the invention is based is achieved in this way completely solved.

Dadurch, daß ein gegen Federkraft verschiebbares Element verwendet wird, ist es nämlich möglich, einen weichen Übergang zwischen der Beendigung des Synchronisiervorganges und dem endgültigen Einspuren der Innenverzahnung der Schaltmuffe in die Außenverzahnung des Kupplungskörpers zu erreichen. Dadurch, daß das Element gegen Federkraft verschiebbar ist, kann nämlich durchaus in Kauf genommen werden, daß das Element die drehstarre Verbindung zwischen Schaltmuffe und Kupplungskörper nicht sofort sondern erst mit kurzer Verzögerung herstellt, ohne daß dadurch Phänomene von der Art des "Schwingungskratzens" erzeugt werden.Characterized in that an element displaceable against spring force namely, it is possible to make a smooth transition between the end of the synchronization process and the final engagement of the internal teeth of the gearshift sleeve in to reach the external teeth of the coupling body. Thereby, that the element is displaceable against spring force can namely be accepted that the element is torsionally rigid Connection between shift sleeve and clutch body not immediately but only with a short delay, without this Phenomena of the type of "vibration scratching" are generated.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen der Kupplungskörper und das Element jeweils Stirnverzahnungen auf, deren Ineingriffkommen die drehstarre Verbindung zwischen Schaltmuffe und Kupplungskörper herstellt.In a preferred embodiment of the invention, the Coupling body and the element each have spur gears, whose engagement the torsionally rigid connection between Manufactures shift sleeve and clutch body.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die separat angelegten Stirnverzahnungen es ermöglichen, die Einspurhilfe bzw. Vorzen trierung der Schaltmuffe gegenüber dem Kupplungskörper indivi duell zu optimieren, indem die Verzahnungen entsprechend ausgelegt werden. This measure has the advantage that the separately created Spur gears enable the single-track aid or Vorzen Individualization of the shift sleeve compared to the clutch body duel to optimize by gearing accordingly be interpreted.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Element als Schieber in der Schiebemuffe geführt.In a further preferred embodiment of the invention the element is guided as a slide in the sliding sleeve.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine einfache Konstruktion entsteht, bei der der Schieber als Fangschieber für die Schalt muffe relativ zum Kupplungskörper wirkt.This measure has the advantage that it is simple in construction arises in which the slide as a catch slide for the switching sleeve acts relative to the coupling body.

Bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung sind mehrere einzelne Elemente über den Umfang der Synchronisier einrichtung verteilt angeordnet.In further preferred embodiments of the invention several individual elements on the scope of the synchronization arrangement distributed.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß nur in begrenzten Umfangs bereichen, beispielsweise in Form von drei um jeweils 120° über den Umfang versetzten Elementen bzw. Schiebern die gewünschte Einspurhilfe bzw. Vorzentrierung vorgenommen werden kann, während der gesamte übrige Umfangsbereich zur Drehmomentübertragung ausgenutzt werden kann.This measure has the advantage that only to a limited extent areas, for example in the form of three by 120 ° each the circumferential elements or sliders the desired Tracking or pre-centering can be made while the entire remaining circumferential area for torque transmission can be exploited.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist bevorzugt, wenn das Element eine Stirnverzahnung mit zwei Zähnen in Umfangsrichtung aufweist.In another embodiment of the invention preferred if the element has a spur toothing with two teeth has in the circumferential direction.

Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein optimaler Kompromiß zwischen der gewünschten Einspurhilfe bzw. Vorzentrierung und den hierfür erforderlichen Umfangsbereichen der zugehörigen Verzahnung gefunden wird.This measure also has the advantage that an optimal compromise between the desired single-track aid or pre-centering and the necessary scope of the associated Gearing is found.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach stehend noch zu erläuternden Merkmalen nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the following standing features to be explained not only in each specified combination, but also in other combinations or can be used alone, without the scope of to leave the present invention.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail in the following description explained. Show it:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Schaltweges s, des Verdrehwinkels R des Antriebsstranges, der Antriebs drehzahl n_an sowie der auf die Antriebsdrehzahl n_an bezogenen Abtriebsdrehzahl n*_ab, jeweils für ein Stufengetriebe eines Personenkraftwagens; FIG. 1 is a graphical representation of the switching path s, the angle of rotation R of the drive train, the drive speed n _to and responsive to the input speed n _of related output speed n * _ab, respectively, for a stepped transmission of a passenger car;

Fig. 2 eine Darstellung, im Axialschnitt, durch ein Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Synchroni siereinrichtung; Fig. 2 is an illustration, in axial section, through an exemplary embodiment from a synchronizing device according to the invention;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 2 in der Ebene der Verzahnungen für die Einspurhilfe bzw. Vorzentrierung; Fig. 3 is a plan view of the arrangement of Figure 2 in the plane of the teeth for the Einspurhilfe and pre-centering.

Fig. 4 eine weitere Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 2, in der Ebene der Sperr- und Schaltverzah nungen; Fig. 4 is a further plan view of the arrangement of FIG 2, in the plane of the locking and switching teeth.

Fig. 5 bis 11 sieben Phasenbilder in Darstellungen ähnlich einer Kombination der Fig. 3 und 4, zur Erläuterung der Funktion einer erfindungsgemäßen Synchroniserein richtung. Fig. 5 is similar to 11 seven images in phase representations of a combination of FIGS. 3 and 4, for explaining the function of a direction Synchroniserein invention.

In Fig. 1 ist anhand eines Diagrammes mit vier verschiedenen Verläufen ein Schaltvorgang für ein Stufengetriebe eines Personenkraftwagens dargestellt, bei dem sogenanntes "Schwin gungskratzen" auftritt.In Fig. 1, a switching process for a multi-stage transmission of a passenger car is shown with a so-called "vibration scraping" using a diagram with four different courses.

Bei jedem Synchronisiervorgang in einem Stufengetriebe eines Kraftfahrzeuges muß ein Synchronmoment aufgebracht werden, um die zunächst mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufenden Bauteile (Gangschaltrad, Kupplungskörper, Synchronisierring, Schaltmuffe, Schiebemuffe) auf die selbe Drehzahl, d. h. in einen Synchronzu stand zu bringen.With each synchronization process in a step transmission one Motor vehicle must be applied to a synchronous torque the components initially rotating at different speeds (Gear shift wheel, clutch body, synchronizing ring, shift sleeve, Sliding sleeve) to the same speed, d. H. in a synchronous to bring up.

Da man für die sehr kurze Dauer eines derartigen Schaltvorganges die Abtriebsdrehzahl, entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, als konstant annehmen kann, dient die Synchronisie rung jeweils zum Vermindern bzw. Erhöhen der Drehzahl des Antriebes (Motors), je nachdem, ob hochgeschaltet oder rückge schaltet werden soll.Since one for the very short duration of such a switching operation the output speed, corresponding to the speed of the Synchronization serves the vehicle as can be assumed to be constant tion to reduce or increase the speed of the Drive (motors), depending on whether upshifted or returned should be switched.

Das Synchronmoment stützt sich dabei - in Kraftflußrichtung gesehen - über den nach dem Getriebe liegenden Antriebsstrang ab. Da der Antriebsstrang aus drehelastischen Elementen, insbesondere langgestreckten Wellen, besteht, wird der Antriebs strang durch das Einleiten des Synchronmomentes verdreht. Das Ausmaß der Verdrehung ist dabei selbstverständlich vom Betrag des aufgebrachten Synchronmomentes abhängig. Je größer das Synchronmoment nämlich ist, desto größer ist auch die Torsion bzw. der Aufziehwinkel am Abtrieb.The synchronous torque is supported - in the direction of the power flow seen - over the drive train after the gearbox from. Since the drive train is made of torsionally elastic elements, especially elongated waves, the drive strand twisted by introducing the synchronous torque. The The extent of the twist is of course dependent on the amount dependent on the applied synchronous torque. The bigger that Synchronous torque is, the greater the torsion or the winding angle on the output.

In Fig. 1 ist nun mit s der Schaltweg bezeichnet, während R den Verdrehwinkel des Antriebsstranges angibt, der z. B. durch Integration der Drehzahl des Antriebsstranges gewonnen werden kann. In Fig. 1, the switching path is now designated s, while R indicates the angle of rotation of the drive train, which, for. B. can be obtained by integrating the speed of the drive train.

Mit n_an ist in Fig. 1 die Antriebsdrehzahl, d. h. die Eingangs drehzahl an der Synchronisiereinheit. n_an ist in Fig. 1 die Antriebsdrehzahl, d. h. die Eingangsdrehzahl an der Synchronisier einheit. n*_ab bezeichnet demgegenüber die auf die Antriebsdrehzahl n_an normierte Abtriebsdrehzahl, d. h. die Drehzahl am Ausgang der Synchronisiereinheit.With n _on is the drive speed in FIG. 1, ie the input speed at the synchronization unit. n is _on in Fig. 1, the input speed, the input rotational speed that is, at the synchronizing unit. In contrast, n * _ab denotes the output speed standardized to the input speed n _an , ie the speed at the output of the synchronization unit.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Hochschaltvorgang wird die Synchronisierung zum Zeitpunkt t₁ eingeleitet. Ab dem Zeitpunkt t₁ fällt die Antriebsdrehzahl n_an ab, da bei einem Hochschaltvor gang die Antriebsdrehzahl n_an vermindert werden muß. Die normierte Abtriebsdrehzahl n*_ab vollführt hingegen eine Schwingung, weil der nach dem Getriebe liegende Antriebsstrang infolge der bei t₁ geöffneten Trennkupplung zu schwingen beginnt, da der Antriebsstrang bis zum Öffnen der Trennkupplung durch das Antriebsmoment drehelastisch verspannt war und sich die infolge der Verdrehung gespeicherte Energie bei jetzt geöffneter Trennkupplung in Form einer Drehschwingung bemerkbar macht.In the example shown in Fig. 1 upshift synchronization is initiated at time _t1. From the time t _1, the input speed n _of from, as in a gear Hochschaltvor the input speed must be reduced _to n. The normalized output speed n * _ab , on the other hand, oscillates because the drive train located after the gearbox starts to oscillate as a result of the disconnect clutch being opened at t ₁ , since the drive train was torsionally elastic until the disconnect clutch was opened and the drive torque stored due to the rotation Energy is noticeable in the form of a torsional vibration when the clutch is now open.

Bei fortschreitender Synchronisierung, die sich durch eine Erhöhung des Schaltweges bemerkbar macht, fällt nun die Antriebs drehzahl n_an weiter ab, während die Verspannung des Antriebs stranges mit zunehmendem Synchronmoment ebenfalls zunimmt, wie in Fig. 1 durch einen Anstieg des Verdrehwinkels R deutlich erkennbar ist. Die Torsion des Antriebsstranges ist dabei der bereits erwähnten Schwingung überlagert.With progressive synchronization, which manifests itself by an increase in the switching path, then the drive 1 of the rotation angle R falls speed n _to continue, while the tension of the drive train with increasing synchronizing torque also increases, as shown in Fig. By a rise is clearly evident . The torsion of the drive train is superimposed on the previously mentioned vibration.

Beim zweiten negativen Nulldurchgang der normierten Abtriebs drehzahl n*_ab, d. h. zu dem in Fig. 1 eingezeichneten Zeitpunkt t₂ hat der Verdrehwinkel R sein Maximum erreicht. Die Antriebs drehzahl n_an hat sich im Zeitpunkt t₂ der normierten Abtriebs drehzahl n*_ab angenähert. Die dabei eingenommene absolute Drehzahl muß nicht unbedingt gleich der angestrebten Synchrondrehzahl sein. Infolge der Verspannung des Antriebsstranges um den Winkel R verschiebt sich nämlich die tatsächlich eingenommene Drehzahl gegenüber der gewünschten Synchrondrehzahl, da bekanntlich der Verdrehwinkel R das zeitliche Integral der Drehzahl ist bzw. die Drehzahl der ersten zeitlichen Ableitung des Drehwinkels R entspricht.At the second negative zero crossing of the normalized output speed n * _ab , ie at the point in time t ₂ shown in FIG. 1, the angle of rotation R has reached its maximum. The input speed n _an approximated the standardized output speed n * _ab at time t ₂ . The absolute speed assumed does not necessarily have to be the same as the desired synchronous speed. As a result of the tensioning of the drive train by the angle R, the speed actually taken shifts relative to the desired synchronous speed, since the angle of rotation R is known to be the temporal integral of the speed or the speed corresponds to the first time derivative of the angle of rotation R.

Durch die Verzögerung des Abtriebs erfolgt nun über den Reib schluß der Synchronisierung und die Momentenübertragung über die Sperrflächen auf die trägen Massen des Radsatzes eine gleichzeitige weitere Verzögerung der Antriebswelle, wie sich auch dem übereinstimmenden Verlauf von n_an und *_ab ab dem Zeitpunkt t₂ bis zu einem Zeitpunkt t₃ in Fig. 1 zeigt. In diesem Zeitinter vall zwischen t₂ und t₃ haben An- und Abtriebswelle somit die selbe Drehzahl.Due to the delay of the output now takes place via the friction of the synchronization and the torque transmission via the locking surfaces on the inertial masses of the wheel set circuit a simultaneous further delay of the drive shaft, as is also the matching course of n _and * _ab from the time t ₂ to at a time t ₃ in FIG. 1. In this time interval between t ₂ and t ₃ , the input and output shaft thus have the same speed.

Gleichwohl kann in diesem Zeitintervall noch nicht durchgeschal tet werden, da ein starkes Synchronmoment aufgebracht wird, das mit umgekehrtem Vorzeichen einem entsprechend hohen Torsions moment entspricht. Dies folgt aus Fig. 1 dadurch, daß zum Zeitpunkt t₃ der Verdrehwinkel R immer noch in der Nähe des Maximums liegt.Nevertheless, it is not yet possible to switch through in this time interval, since a strong synchronous torque is applied, which corresponds to a correspondingly high torsional moment with the opposite sign. This follows from FIG. 1 in that at time t ₃ the angle of rotation R is still close to the maximum.

Aufgrund dieser Gegebenheiten unterscheidet die Antriebswellen drehzahl n_an die zu synchronisierende Drehzahl über einen längeren Zeitraum, wie deutlich aus Fig. 1 zu erkennen ist. Der nach dem Getriebe liegende Antriebsstrang erfährt infolge der fortbestehenden, überlagerten Schwingung nur eine geringere Verzögerung. Dies erkennt man in Fig. 1 ab dem Zeitpunkt t₃ dadurch, daß sich die gestrichelte Kurve für die normierte Abtriebsdrehzahl n*_ab von der durchgezogen eingezeichneten Kurve für die Antriebswellendrehzahl n_an löst und oberhalb dieser verläuft. On the basis of these circumstances, the drive shaft speed n distinguishes the speed _to be synchronized over a longer period of time, as can be clearly seen from FIG. 1. The drivetrain located after the gearbox experiences only less deceleration due to the persistent, superimposed vibration. This can be seen in Fig. 1 from the time t ₃ in that the dashed curve for the normalized output speed is n * _from the solid line drawn curve for the input shaft rotation speed n _of triggers and extends above this.

Auf diese Weise wird die Abtriebswelle mit einem Mal schneller, weil n*_ab größer wird als n_an. Infolgedessen werden die Sperrflächen zwischen Schaltmuffe und Synchronisierring entlastet, das Drehmoment an der Synchronisierstelle wird zu Null, der Ver drehwinkel R fällt schlagartig ab und ein Durchschalten ist möglich.In this way, the output shaft suddenly becomes faster because n * _ab becomes larger than n _an . As a result, the locking surfaces between the gearshift sleeve and the synchronizing ring are relieved, the torque at the synchronizing point becomes zero, the angle of rotation R drops suddenly and switching through is possible.

Da die Antriebswellenzahl n_an jedoch immer noch deutlich unter der zu synchronisierenden Drehzahl liegt und die Schaltmuffe in den Kupplungskörper geschaltet wird, synchronisieren sich Schaltmuffe und Kupplungskörper unmittelbar aneinander über die Kupplungskörperverzahnung, was sich durch eine deutliche Schwingung ab dem Zeitpunkt t₄ in Fig. 1 bemerkbar macht. Erst zum Zeitpunkt t₅ ist die Nachsynchronisierung über die Ver zahnungen von Schaltmuffe und Kupplungskörper abgeschlossen. Die zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₅ in Fig. 1 bei allen vier Verläufen deutlich zu erkennenden hochfrequenten Schwingungen werden als "Schwingungskratzen" bezeichnet, weil sich dieses Phänomen als Kratzgeräusch bemerkbar macht, ebenso wie als pulsierende Kraft am Schalthebel (vgl. Diagramm s).However, since the number of drive shafts n _an is still significantly below the speed to be synchronized and the gearshift sleeve is shifted into the clutch body, the gearshift sleeve and clutch body synchronize directly with one another via the clutch body toothing, which is evident from a clear oscillation from time t ₄ in FIG. 1 noticeable. Only at time t ₅ is the resynchronization via the toothing of the gearshift sleeve and coupling body completed. The high-frequency vibrations which can be clearly recognized between the times t ₄ and t ₅ in FIG. 1 in all four courses are referred to as “vibration scratching” because this phenomenon is noticeable as a scratching noise, and also as a pulsating force on the shift lever (cf. diagram p ).

Das nachstehend geschilderte Ausführungsbeispiel der Erfindung hat den Zweck, das "Schwingungskratzen" zu vermeiden oder zumindest drastisch zu vermindern.The embodiment of the invention described below has the purpose of avoiding the "vibration scratching" or at least drastically decrease.

In Fig. 2 ist mit 10 insgesamt eine Synchronisiereinrichtung bezeichnet. Ein Gangzahnrad bzw. Schaltrad 11 ist mit einem einstückig angeformten Kupplungskörper 12 sowie einer Außenver zahnung 13 versehen. Das Gangzahnrad 11 ist lose auf einer Getriebewelle 14 gelagert. Der Kupplungskörper 12 weist eine Außenverzahnung 16 auf, wie dies an sich bekannt ist. Darüber hinaus ist der Kupplungskörper 12 mit einer Stirnverzahnung 17 versehen, die in einer Radialebene angeordnet ist. Die Zähne der Stirnverzahnung 17 stehen mit einem axialen Abstand 18 gegenüber den Zähnen der Außenverzahnung 16 vor.In Fig. 2, 10 indicates a total of a synchronization device. A gear wheel or ratchet wheel 11 is provided with an integrally molded coupling body 12 and an external toothing 13 . The gear wheel 11 is loosely mounted on a gear shaft 14 . The coupling body 12 has an external toothing 16 , as is known per se. In addition, the coupling body 12 is provided with a spur toothing 17 which is arranged in a radial plane. The teeth of the spur toothing 17 protrude at an axial distance 18 from the teeth of the external toothing 16 .

Zur Synchronisiereinrichtung 10 gehört ferner ein Synchroni sierring 25 von an sich bekannter Bauart. Der Synchronisierring 25 wirkt mit einer Schaltmuffe 26 über in Fig. 2 nicht darge stellte Sperrverzahnungen herkömmlicher Bauart zusammen, die weiter unten anhand von Fig. 4 noch erläutert werden.The synchronizer 10 also includes a synchronizing ring 25 of a type known per se. The synchronizing ring 25 interacts with a shift sleeve 26 via not shown in FIG. 2 locking teeth of conventional design, which will be explained below with reference to FIG. 4.

Die Schaltmuffe 26 ist ferner mit einer Innenverzahnung 27 als Schaltverzahnung versehen. Die Innenverzahnung 27 ist kom plementär zur Außenverzahnung 16 des Kupplungskörpers 12 ausgeführt. Die Schaltmuffe 26 ist in bekannter Art drehstarr mit der Getriebewelle 14 verbunden und zwar beispielsweise über eine bei 29 angedeutete Keilverzahnung.The shift sleeve 26 is further provided with an internal toothing 27 as a switching toothing. The internal toothing 27 is designed complementary to the external toothing 16 of the coupling body 12 . The shift sleeve 26 is rotationally rigidly connected to the transmission shaft 14 in a known manner, for example via a spline indicated at 29 .

Zum Synchronisieren der Schaltmuffe 26 mit dem Kupplungskörper 12 des Gangzahnrades 12 wirkt der Synchronisierring 25 über eine Innenkonusfläche 31 und einen beidseitig reibbeschichteten Reibring 30 mit einer Außenkonusfläche 15 zusammen, die an einem Fortsatz des Kupplungskörpers 12 angebracht ist.To synchronize the shift sleeve 26 with the clutch body 12 of the gear wheel 12, the synchronization ring 25 interacts via an inner cone surface 31 and a friction ring 30 coated on both sides with an outer cone surface 15 which is attached to an extension of the clutch body 12 .

Mit Ausnahme der erwähnten Stirnverzahnung 17 am Kupplungskörper 12 ist die in Fig. 2 dargestellte Synchronisereinrichtung 10 insoweit von herkömmlicher Bauart.With the exception of the mentioned spur teeth 17 on the coupling body 12 , the synchronizer device 10 shown in FIG. 2 is of a conventional type.

In der Schaltmuffe 26 ist nun in Abweichung von herkömmlichen Synchronisiereinrichtungen ein Fangschieber 40 angeordnet, der gegen die Kraft einer Feder 41 axial relativ zur Schaltmuffe 26 verschiebbar ist. Der Fangschieber 40 ist in einer Radialebene mit einer Stirnverzahnung 42 versehen, die komplementär zur Stirnverzahnung 17 am Kupplungskörper 12 ausgeführt ist. Wie man aus Fig. 3 erkennen kann, läuft der Fangschieber 40 in einer Führungsnut 43 der Schaltmuffe 26.In the shift sleeve 26, a catch slide 40 is located now in departure from conventional synchronizers which is displaceable against the force of a spring 41 axially relative to the shift sleeve 26th The catch slide 40 is provided in a radial plane with a spur toothing 42 which is complementary to the spur toothing 17 on the coupling body 12 . As can be seen from FIG. 3, the catch slide 40 runs in a guide groove 43 of the shift sleeve 26 .

Die federnde Anordnung des Fangschiebers 40 relativ zur Schalt muffe 26 ist so gewählt, daß der Fangschieber 40 beim axialen Verschieben der Schaltmuffe 26 mittels der Schaltgabel 28 mitgenommen wird, indem seine Stirnverzahnung 42 in der Dar stellung der Fig. 2 axial über die Schaltmuffe 26 vorsteht. Der Fangschieber 40 kann jedoch gegenüber der Axialbewegung der Schaltmuffe 26 auch zurückbleiben und zwar gegen die Kraft der dann entgegenwirkenden Feder 41.The resilient arrangement of the catch slide 40 relative to the switching sleeve 26 is selected so that the catching slide 40 is carried along by means of the shift fork 28 when the shift sleeve 26 is axially displaced by its spur teeth 42 in the position shown in FIG. 2 projecting axially beyond the shift sleeve 26 . The catch slide 40 can, however, also remain behind with respect to the axial movement of the shift sleeve 26 , specifically against the force of the spring 41 which then counteracts.

In Fig. 4 sind ergänzend die diversen Schalt- und Sperrver zahnungen dargestellt.In Fig. 4, the various switching and ratchet teeth are shown in addition.

So erkennt man zunächst am Kupplungskörper 12 die Außenverzahnung 16, der die komplementäre Innenverzahnung 27 der Schaltmuffe gegenübersteht.Thus, one can first recognize the external toothing 16 on the coupling body 12, which is opposed by the complementary internal toothing 27 of the shift sleeve.

Ferner ist mit 50 die Sperrverzahnung an der Schaltmuffe 26 angedeutet und mit 60 die komplementäre Sperrverzahnung am Synchronisierring 25.Furthermore, the locking teeth on the shift sleeve 26 are indicated by 50 and the complementary locking teeth on the synchronizing ring 25 by 60 .

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung soll nun anhand der insgesamt sieben Phasenbilder der Fig. 5 bis 11 näher erläutert werden.The operation of the synchronizer according to the invention will now be illustrated by the seven phase diagrams of FIGS. 5 to 11.

Fig. 5 zeigt die Ausgangsstellung, in der sich die Schaltmuffe 26 in einer Ruhestellung befindet, weil der zugehörige Gang des Gangzahnrades 11 nicht eingeschaltet ist. Fig. 5 shows the starting position, the shift sleeve 26 is in the at rest because the associated gear of the relay gear 11 is not turned on.

Die Zähne der Sperrverzahnungen 50, 60 an Schaltmuffe 26 bzw. Synchronisierring 25 sind in diesem Zustand voneinander be abstandet, d. h., daß zugehörige Sperrflächen 70, 71 an den genannten Verzahnungen 50, 60 einen Abstand voneinander auf weisen.The teeth of the locking teeth 50 , 60 on the switching sleeve 26 or synchronizing ring 25 are spaced apart from one another in this state, ie that the associated locking surfaces 70 , 71 on the teeth 50 , 60 are at a distance from one another.

Soll nun der zum Gangzahnrad 11 bzw. zum Kupplungskörper 12 zugehörige Gang eingelegt werden, wird die Schaltmuffe 26 in der Darstellung der Figur nach links ausgelenkt, wie mit Pfeilen 72 in Fig. 6 angedeutet. Die Schaltmuffe 26 bewegt sich dann mit den Schaltzähnen der Innenverzahnung 27 sowie mit der Stirnverzahnung 42 der Fangschieber 40 nach links, bis die Zähne der Sperrverzahnung 50 mit ihren Sperrflächen 71 in Anlage an die Sperrfläche 70 der Sperrverzahnung 60 des Synchronisierringes 25 gelangen.If the gear associated with the gear toothed wheel 11 or the clutch body 12 is now to be engaged, the shift sleeve 26 is deflected to the left in the illustration of the figure, as indicated by arrows 72 in FIG. 6. The shift sleeve 26 then moves with the shift teeth of the internal toothing 27 and with the spur toothing 42 of the catch slide 40 to the left until the teeth of the locking toothing 50 with their locking surfaces 71 come into contact with the locking surface 70 of the locking toothing 60 of the synchronizing ring 25 .

Die in Richtung der Pfeile 72 über die Schaltgabel 28 ausgeübte Schaltkraft bewirkt nun, übersetzt über die Schräge der Sperr flächen 70, 71 ein Drehmoment auf den Synchronring 25, das man auch als Synchronmoment bezeichnet. Das Synchronmoment bewirkt über die Reibbeläge des Reibringes 30 wiederum eine Drehzahlan gleichung zwischen der mit dem Gangzahnrad 11 bzw. dem Kupplungs körper 12 verbundenen Antriebsseite und der mit der Schaltmuffe 26 bzw. der Getriebewelle 14 verbundenen Abtriebsseite.The shifting force exerted in the direction of the arrows 72 via the shift fork 28 now translates over the slope of the locking surfaces 70 , 71 into a torque on the synchronizer ring 25 , which is also referred to as synchronous torque. The synchronous torque causes the friction linings of the friction ring 30, in turn, a rotational speed equation between the drive side connected to the gearwheel 11 or the clutch body 12 and the driven side connected to the shift sleeve 26 or the transmission shaft 14 .

Dieser Zustand dauert solange an, bis Synchronlauf hergestellt ist. Der Kupplungskörper 12 befindet sich nun in Gleichlauf mit der Schaltmuffe 26, so daß die genannten Elemente - im rotierenden System betrachtet - zueinander still stehen. Die Sperrflächen 70, 71 gleiten nun aufeinander ab, wie deutlich in Fig. 7 dargestellt. Hierdurch verdreht sich die Schaltmuffe 26 geringfügig gegenüber dem Synchronisierring 25 sowie dem mit dem Synchronisierring 25 reibschlüssig drehstarr verbundenen Kupplungskörper 12, wie mit Pfeilen 73 in Fig. 7 angedeutet.This state continues until synchronous operation is established. The clutch body 12 is now in synchronism with the shift sleeve 26 , so that the elements mentioned - viewed in the rotating system - stand still with respect to each other. The blocking surfaces 70 , 71 now slide on one another, as clearly shown in FIG. 7. As a result, the shift sleeve 26 rotates slightly with respect to the synchronizing ring 25 and the clutch body 12 which is connected to the synchronizing ring 25 in a rotationally rigid manner, as indicated by arrows 73 in FIG. 7.

Stirnseiten 80, 81 der Zähne der Stirnverzahnungen 72 und 17 von Fangschieber 40 bzw. Kupplungskörper 12 haben in diesem Zustand noch einen geringfügigen axialen Abstand voneinander, dieser Abstand kann jedoch konstruktiv soweit wie möglich verkleinert werden.In this state, end faces 80 , 81 of the teeth of the face gears 72 and 17 of the catch slide 40 or coupling body 12 still have a slight axial distance from one another, but this distance can be reduced in construction as far as possible.

Fig. 8 zeigt nun den nächsten Zustand, bei dem sich die Schalt muffe 26 nochmals geringfügig relativ zu Synchronisierring 25 und Kupplungskörper 12 verdreht hat, wie mit Pfeilen 72 angedeu tet. In diesem Zustand liegen die Stirnseiten 80, 81 aneinander. Fig. 8 now shows the next state in which the switching sleeve 26 has again slightly rotated relative to the synchronizing ring 25 and clutch body 12 , as indicated by arrows 72 tet. In this state, the end faces 80 , 81 lie against one another.

Wie sich aus der Schräge der Pfeile 73 und 82 in den Fig. 7 und 8 ergibt, handelt es sich bei den dort dargestellten und vorstehend erläuterten Relativbewegungen der Schaltmuffe 26 zum Synchronring 25 jeweils um eine Bewegung, bei der sich eine axiale Verschiebung, nämlich ein Fortschreiten des Schaltvor ganges mit einer Relativdrehung überlagern.As can be seen from the slope of the arrows 73 and 82 in FIGS. 7 and 8, the relative movements of the shift sleeve 26 to the synchronizing ring 25 shown there and explained above are each a movement in which there is an axial displacement, namely a Overlay the progress of the gear shift with a relative rotation.

Wenn nun der Zustand gemäß Fig. 8 erreicht ist, der bereits einen relativ ungünstigen Fall darstellt, in dem die ebenen Stirnflächen 80, 81 der Außenverzahnungen 17, 42 aufeinanderlie gen, so kann der Fall eintreten, daß das Schaltrad mit dem Kupplungskörper 12 weg läuft, weil der drehstarre Reibschluß zwischen Kupplungskörper 12 und Synchronisierring 25 verlorenge gangen ist. Dieser Verlust des drehstarren Reibschlusses kann z. B. auf die eingangs ausführlich geschilderten Phänomene zurückgehen. Now, when the state of FIG. 8 is reached, which is already a relatively unfavorable case, in which the flat end faces 80, 81 of the external gears 17, 42 aufeinanderlie gene, so it may happen that the ratchet wheel to the coupling body 12 runs away , because the rotationally rigid frictional engagement between the coupling body 12 and the synchronizing ring 25 is gone. This loss of the torsionally rigid frictional engagement can, for. B. go back to the phenomena described in detail at the beginning.

Geschieht dies, so verdreht sich die Schaltmuffe 26 in aus schließlicher Drehbewegung gemäß Fig. 9 gegenüber Synchronisier ring 25 und Kupplungskörper 12, wie mit einem Pfeil 83 angedeutet ist. Die Stirnflächen 80, 81 der Außenverzahnungen 17, 42 gleiten dabei in einer Radialebene aufeinander ab.If this happens, the shift sleeve 26 rotates in the eventual rotary movement according to FIG. 9 with respect to the synchronizing ring 25 and clutch body 12 , as indicated by an arrow 83 . The end faces 80 , 81 of the external toothings 17 , 42 slide on one another in a radial plane.

Da die Schaltkraft, die in dem geschilderten Beispielsfall in der figürlichen Darstellung nach links gerichtet ist, in diesem Falle fortbesteht, führt ein solches Weglaufen des Kupplungs körpers 12 relativ zum Synchronisierring 25 lediglich dazu, daß nun die Außenverzahnungen 17, 42 einspuren und zwar über die in Fig. 10 mit einem Pfeil 84 angedeutete Dreh- und Axialbe wegung.Since the switching force, which is directed to the left in the example shown in the figure, persists in this case, such a running away of the clutch body 12 relative to the synchronizing ring 25 only leads to the fact that now the external gears 17 , 42 track and that over the in Fig. 10 with an arrow 84 indicated rotation and Axialbe movement.

Ab dem Zustand gemäß Fig. 10 sind somit Kupplungskörper 12 und Synchronisierring 25 wieder drehstarr miteinander verbunden und zwar durch Formschluß über die Stirnverzahnungen 17 und 42.From the state shown in FIG. 10, the coupling body 12 and the synchronizing ring 25 are thus connected to one another in a rotationally rigid manner, namely by positive locking via the spur gears 17 and 42 .

Dieses Einspuren der Stirnverzahnungen 17, 42 wird im Normalfall von selbst bewirkt, indem die Stirnflächen 80, 81 zur Radialebene entsprechend angeschrägt werden (nicht dargestellt).This engagement of the spur gears 17 , 42 is normally brought about by itself in that the end faces 80 , 81 are beveled accordingly to the radial plane (not shown).

In jedem Falle bewirkt die formschlüssige Verbindung von Kupplungskörper 12 und Schaltmuffe 26 gemäß Fig. 10 auch eine Vorzentrierung, weil sich nun die Schaltzähne der Innenverzahnung 27 an der Schaltmuffe 26 in definierter Lage zu den Lücken zwischen den Zähnen der Außenverzahnung 16 am Kupplungskörper 12 befinden. In any case, the positive connection of clutch body 12 and shift sleeve 26 according to FIG. 10 also results in a pre-centering because the shift teeth of the inner toothing 27 on the shift sleeve 26 are now in a defined position relative to the gaps between the teeth of the outer toothing 16 on the clutch body 12 .

Durch eine einfache, abschließende Axialbewegung in Richtung des Pfeiles 85 gemäß Fig. 11 kann nun der Schaltvorgang beendet werden, indem die Zähne der Innenverzahnung 27 an der Schaltmuffe 26 in Eingriff mit den Zähnen an der Außenverzahnung 16 des Kupplungskörpers 12 gelangen.The switching process can now be ended by a simple, final axial movement in the direction of arrow 85 according to FIG. 11, in that the teeth of the internal toothing 27 on the switching sleeve 26 engage with the teeth on the external toothing 16 of the coupling body 12 .

Die axiale Lage der Zähne der Stirnverzahnung 42 am Fangschieber 40 ändert sich dadurch nicht, der Fangschieber 40 schiebt sich lediglich geringfügig axial gegenüber der Schaltmuffe 26 und zwar gegen die Kraft der Feder 41.The axial position of the teeth of the spur toothing 42 on the catch slide 40 does not change as a result, the catch slide 40 only pushes slightly axially relative to the shift sleeve 26 and against the force of the spring 41 .

Es versteht sich, daß zahlreiche praktische Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung möglich sind.It is understood that numerous practical embodiments the synchronization device according to the invention are possible.

Besonders bevorzugt ist, wenn in jeder Synchronisiereinrichtung 10 jeweils drei Fangschieber 40 über 120° am Umfang der Syn chronisiereinrichtung 10 verteilt angeordnet sind. Wenn die Fangschieber 40 jeweils nur zwei Zähne an der Stirnverzahnung 42 aufweisen, so genügt dies in aller Regel, um das ausführlich geschilderte Einspuren bzw. Vorzentrieren zwischen Schaltmuffe 26 und Kupplungskörper 12 zu bewirken.It is particularly preferred if in each synchronizer 10 three catch slide 40 over 120 ° on the circumference of chronisiereinrichtung Syn distributed 10 are arranged. If the catch slide 40 each have only two teeth on the spur toothing 42 , this is usually sufficient to bring about the detailed engagement or precentering between the shift sleeve 26 and the coupling body 12 .

Claims

1.Synchronizing device for multi-speed transmissions of motor vehicles, with a loose gear wheel ( 11 ) mounted on a gear shaft ( 14 ), with a torsionally rigid coupling body ( 12 ) connected to the gear wheel ( 11 ), which has external teeth ( 16 ) and a gear shaft ( 14 ) has a coaxial, first conical surface ( 15 ), with a shift sleeve ( 26 ), which is arranged on the transmission shaft ( 14 ) in a rotationally rigid but axially displaceable manner and an internal toothing ( 27 ) complementary to the external toothing ( 16 ) of the coupling body ( 12 ), and has a first locking toothing ( 50 ) with a synchronizing ring ( 25 ) which has a second conical surface ( 31 ) complementary to the first conical surface ( 15 ) and a second locking toothing ( 60 ) complementary to the first locking toothing ( 50 ) of the shift sleeve ( 26 ) , wherein the synchronizing ring ( 25 ) can be rotated to a limited extent relative to the shift sleeve ( 26 ) between end positions and the locking teeth ( 50 , 60 ) are also on opposing locking surfaces ( 70 , 71 ) in the end positions prevent engagement with the external teeth ( 16 ) of the coupling body ( 12 ) with the internal teeth ( 27 ) of the shift sleeve ( 26 ) and only when the synchronous speed and frictional connection between the synchronizing ring ( 25 ) is reached and clutch body ( 12 ) by rotating the synchronizing ring ( 25 ) relative to the shift sleeve ( 26 ), and with means that hinder a relative rotation of the clutch body ( 12 ) and shift sleeve ( 26 ) when at synchronous speed and disengaged lock surfaces ( 70 , 71 ) the frictional connection is released by introducing a moment onto the clutch body ( 12 ), characterized in that the means are designed as an element which can be displaced axially relative to the force of a spring ( 41 ) relative to the shift sleeve ( 26 ), the the internal toothing ( 27 ) in the switching direction of the switching sleeve ( 26 ) leads, and after the outer iff come the locking surfaces ( 70 , 71 ) a torsionally rigid connection between the shift sleeve ( 26 ) and coupling body ( 12 ) until the internal toothing ( 17 ) of the switching sleeve ( 26 ) is in engagement with the external toothing ( 16 ) of the coupling body ( 12 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the coupling body ( 12 ) and the element each have splines ( 17 , 42 ), the engagement of which produces the torsionally rigid connection between the switching sleeve ( 26 ) and the coupling body ( 12 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the element is guided as a slide ( 40 ) in the shift sleeve ( 26 ).

4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that several individual elements are arranged distributed over the circumference of the synchronizing device ( 10 ).

5. Device according to claim 2 and 4, characterized in that the element has a spur toothing ( 42 ) with two teeth in the circumferential direction.