Title:
Synchronisiereinrichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Bei einer Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes und einem Verfahren zum Schalten eines Gangrades ist es vorgesehen, dass ein zwischen einem Gangrad und einem eine Schiebemuffe tragenden Synchronträgerkörpers angeordneter Synchronring im ungeschalteten Zustand frei drehbar angeordnet ist und erst beim Schaltvorgang von Fangzähnen des Synchronträgerkörpers durch Reibkontakt eingefangen und so weit gedreht wird, bis die Fangzähne in die Fangverzahnung des Synchronringes und die Schiebemuffe in die Sperrverzahnung des Synchronringes und darauf folgend in die Sperrverzahnung des Kupplungskörpers einspuren kann.




Inventors:
Utz, Johannes (90482, Nürnberg, DE)
Lichtenwald, Viktor (90762, Fürth, DE)
Application Number:
DE102015225100A
Publication Date:
06/14/2017
Filing Date:
12/14/2015
Assignee:
Schaeffler Technologies AG & Co. KG, 91074 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102008047483A1N/A2010-04-15
DE102008047484A1N/A2010-04-15



Claims:
1. Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem Synchronträgerkörper und einer gegenüber dem Synchronträgerkörper axial verschiebbar angeordneten Schiebemuffe, so wie mindestens einem Synchronring zur Drehzahldifferenzangleichung zwischen dem Synchronträgerkörper und einem Gangrad, dadurch gekennzeichnet,
dass der Synchronring (14) gegenüber dem Synchronträgerkörper (3) und der Schiebemuffe (11) frei drehbar angeordnet ist und
dass der Synchronträgerkörper (3) schaltbare Fangzähne (19) zum Drehen des Synchronringes (14) aufweist.

2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (14) jeweils zwischen zwei Fangzähnen (18) Aufnahmen (24) zum formschlüssigen Eingriff der schaltbaren Fangzähne (19) des Synchronträgerkörpers (3) aufweist.

3. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronträgerkörper (3) ein radial verschiebbares Rastmittel (13) zur Fixierung der Schaltmuffe (11) aufweist und dass das Rastmittel (13) Schrägen (33) zur Erzeugung einer axialen Schaltbewegung der Fangzähne (19) aufweist.

4. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägen (33) des Rastmittels (13) mit Schrägen (34) eines die Fangzähne (19) tragenden Stellbolzens (36) in Kontakt stehen.

5. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Federmittel (26, 27) zur Erzeugung einer auf die Fangzähne (19) wirkenden Rückstellkraft vorgesehen sind.

6. Verfahren zum Schalten eines Gangrades eines Schaltgetriebes mittels einer Synchronisiereinrichtung, welche einen mit einer Getriebewelle drehfest verbundenen Synchronträgerkörper und einer axial verschiebbar auf dem Synchronträgerkörper angeordneten Schiebemuffe aufweist, welche mittels ihrer Innenverzahnung in Sperrverzahnungen eines Synchronringes und eines Kupplungskörpers einspuren kann, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang zunächst schaltbare Fangzähne (19) des Synchronträgerkörpers (3) axial so weit verschoben werden, bis diese stirnseitig in Reibkontakt mit Fangzähnen (18) des Synchronringes (14) gelangen und diesen so weit in Drehung versetzen, bis die Fangzähne (19) in Aufnahmen (24) des Synchronringes (14) formschlüssig eingreifen können und die Innenverzahnung (9) der Schiebemuffe (11) in die Sperrverzahnung (17) des Synchronringes (14) und darauf folgend in die Sperrverzahung (12) des Kupplungskörpers (7) einspuren kann.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radialbewegung eines im Synchronträgerkörpers (3) angeordneten Rastmittels (13) zur axialen Stellbewegung der Fangzähne (19) des Synchronträgerkörpers (3) genutzt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe und ein Verfahren zum Schalten eines Gangrades mit mindestens einem Synchronring, welcher zwischen einem Synchronträgerkörper und dem Gangrad angeordnet ist.

Synchronisiereinrichtungen in Schaltgetrieben von Fahrzeugen dienen zum Anpassen unterschiedlicher Drehzahlen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle beim Schalten. Beim Stand der Technik ist in einer Synchronisiereinrichtung ein äußerer Synchronring formschlüssig mit einem Synchronkörper verbunden und greift beispielsweise über Mitnehmernasen, die an seiner im Durchmesser kleineren Seite ausgebildet sind, in Aussparungen eines inneren Synchronringes. Synchronringe sind in der Regel konisch ausgebildete Reibringe mit Reibflächen an ihren Innenmantelflächen und / oder ihren Außenmantelflächen. Während des Synchronisiervorganges stehen die Reibflächen der Synchronringe miteinander reibschlüssig in Verbindung. Derartige Synchronisiereinrichtungen bestehen aus vielen Einzelteilen und weisen aufgrund von Kontaktnahme zwischen den Teilen erhebliche Schleppmomente auf, insbesondere wenn die sich berührenden Teile unterschiedliche Drehzahlen aufweisen.

Die DE 10 2008 047 484 A1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes, mit der mindestens ein Gangrad relativ zu einer Welle wahlweise drehbar gehalten oder drehfest geschaltet werden kann, wobei die Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlangleichung und Drehmomentübertragung zwischen Gangrad und Welle eine Schiebemuffe umfasst, die relativ zu einem die Schiebemuffe tragenden Synchronträgerkörper drehfest jedoch axial verschiebbar gelagert ist. Zwischen der Schiebemuffe und dem Gangrad ist mindestens ein Synchronring axial verschiebbar gelagert und mittels der Schiebemuffe in formschlüssigen Eingriff mit einer Verzahnung am Gangrad bringbar angeordnet. Zur Verringerung von Schleppmomenten ist es vorgesehen, dass sowohl der mindestens eine Synchronring, als auch der Synchronträgerkörper jeweils Mitnehmer aufweisen, die an ihren gemeinsamen Kontaktstellen Schrägen aufweisen, so dass eine Drehung des Synchronträgerkörpers relativ zum Synchronring eine Beabstandung der beiden Teile bewirkt.

Die DE 10 2008 047 483 A1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes mit der mindestens ein Gangrad relativ zu einer Welle wahlweise drehbar gehalten oder drehfest geschaltet werden kann, wobei die Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlangleichung und Drehmomentübertragung zwischen Gangrad und Gangwelle eine Schiebemuffe aufweist, die relativ zu einem die Schiebemuffe tragenden Synchronträgerkörper mit der Welle drehfest oder axial verschiebbar gelagert ist. Zum Schalten des Gangrades sind zwei koaxial ineinander gelagerte Synchronringe vorgesehen, die durch die axiale Schiebebewegung der Schiebemuffe im formschlüssigen Eingriff mit einer Verzahnung am Gangrad bringbar angeordnet sind. Zur Verminderung von Schleppmomenten weisen die Synchronringe jeweils an ihren gemeinsamen Kontaktstellen Schrägen auf, die bei einer Relativverdrehung der beiden Synchronringe zueinander die Synchronringe in entgegengesetzten axialen Richtungen voneinander beabstanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe und ein Verfahren zum Schalten eines Gangrades zu schaffen, welche mindestens einen Synchronträgerkörper, eine Schaltmuffe, ein Gangrad und mindestens einen Synchronring aufweisen, dessen Schleppmomente im ungeschalteten Zustand minimal sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Synchronträgerkörper schaltbare Fangzähne auf, die zur Beschleunigung des Synchronringes seitlich hervortreten und in Reibkontakt mit Fangzähnen des Synchronringes gelangen.

Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass der Synchronring, der beim Stand der Technik über Mitnehmer mit einem Synchronkörperträger der Synchronisiereinrichtung formschlüssig verbunden ist, erfindungsgemäß im ungeschalteten Zustand des Gangrades frei drehbar angeordnet ist. Durch diese Maßnahme gleicht sich die Drehzahl des Synchronringes der Drehzahl des Gangrades bzw. des Konuskörpers an, wodurch Schleppmomente zwischen den Synchronringen, insbesondere zwischen Synchronträgerkörper, Schiebemuffe und dem Gangrad vermindert oder sogar fast vollständig vermieden werden.

Besonders vorteilhaft ist insbesondere auch eine Geräuschreduzierung, die konstruktiv dadurch erreicht wird, dass der Außensynchronring nur noch axial gerichtete Anschlagflächen zum Synchronträgerkörper aufweist, wogegen die Mitnehmer im Stand der Technik auch radiale Kontaktstellen zwischen Synchronring und Synchronträgerkörper aufweisen.

Beim Schaltvorgang, nämlich dem Kuppeln des Gangrades an den Synchronträgerkörper bzw. die Schiebemuffe, muss der Synchronring zunächst auf die Drehzahlgeschwindigkeit der Schiebemuffe gebracht werden. Zu diesem Zweck weist der Synchronträgerkörper in vorteilhafter Weise ausgebildete Fangzähne auf, welche bei einer axialen Schaltbewegung der Schiebemuffe mit Fangzähnen des Synchronringes in Kontakt gelangen und diesen auf die Drehzahl des Synchronträgerkörpers beschleunigen, bevor dieser durch die Schiebemuffe axial so weit verschoben wird, bis der Synchronring durch Kontakt mit der Reibfläche des Gegenkonus die gleiche Drehzahl aufweist und somit ein Durchschalten der Schiebemuffe möglich ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Schaltbewegung der Fangzähne des Synchronträgerkörpers durch ein zur Mittenzentrierung der Schiebemuffe vorgesehenes Druckstück erzeugt. Hierbei wird die Radialbewegung des Druckstückes dazu benutzt, über Schrägen eine Axialbewegung der Fangzähne zu erzeugen. Diese erfolgt gegen die Kraft einer Druckfeder, welche die Fangzähne bei Druckentlastung wieder aus dem Eingriff mit den Fangzähnen des Synchronringes zurückzieht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden beschrieben. Es zeigen

1 eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes im Schnitt in schematischer Darstellung.

2a eine Draufsicht auf die Verzahnung des Synchronringes und die Fangzähne des Synchronträgerkörpers in geschaltetem Zustand als Abwicklung in der Zeichenebene.

2b eine Draufsicht auf die Verzahnung des Synchronringes und die Fangzähne des Synchronträgerkörpers in ungeschaltetem Zustand als Abwicklung in der Zeichenebene.

3 einen Schnitt durch ein Druckstück mit Fangzähnen des Synchronträgerkörpers.

Eine Synchronisiereinrichtung 1 eines durch ein Gangrad 2 dargestelltes Schaltgetriebe weist gemäß 1 einen Synchronträgerkörper 3 auf, welcher eine Getriebewelle 4 formschlüssig umschließt. Das Gangrad 2 ist über ein Lager 6 drehbar auf der Getriebewelle 4 angeordnet. Das Gangrad 2 weist einen Kupplungskörper 7 auf, welcher fest mit dem Gangrad 2 verbunden ist. Der Synchronträgerkörper 3 weist an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung 8 zur drehfesten Aufnahme einer Innenverzahnung 9 einer Schiebemuffe 11 auf, welche gegenüber dem Synchronträgerkörper 3 drehfest jedoch in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. In einem Zwischenraum zwischen dem Synchronträgerkörper 3 bzw. der Schiebemuffe 11 und dem Kupplungskörper 7 ist ein Synchronring 14 frei drehbar angeordnet. Der Synchronring 14 besteht im Wesentlichen aus einem Stirnrad an welchem sich ein Konus 15 anschließt. Der Konus 15 des Kupplungskörpers 7 und der Synchronring 14 weisen jeweils zusammenwirkende Reibflächen 16 auf.

Der Kupplungskörper 7 weist an seinem Außenumfang eine Sperrverzahnung 12 und der Synchronring 14 weist an seinem Außenumfang eine Sperrverzahnung 17 auf. Bei einem Schaltvorgang spurt die Innenverzahnung 9 der Schiebemuffe 11 in die Sperrverzahnungen 12 und 17 ein. In einer Mittenposition der Schiebemuffe 11 gegenüber dem Synchronträgerkörper 3, z. B. im Leerlauf, ist die Schiebemuffe 11 mittels eines im Synchronträgerkörper 3 angeordneten federbelasteten Rastmittels 13 arretiert.

Der Konus 15 des Synchronringes 14 weist stirnseitig, dem Synchronträgerkörper 3 zugewandt, an seinem Umfang verteilt Fangzähne 18 auf.

Den Fangzähnen 18 sind stirnseitig gegenüberliegend schaltbare Fangzähne 19 des Synchronträgerkörpers 3 angeordnet. Die Fangzähne 19 sind gemäß 2a, 2b durch geeignete Stellmittel 21 seitlich aus der Peripherie des Synchronträgerkörpers 3 heraus bewegbar angeordnet.

Beim Schaltvorgang kontaktieren die Stirnseiten der Fangzähne 19 des Synchronträgerkörpers 3 zunächst die Stirnseiten der Fangzähne 18 des Synchronringes 14 und versetzen den Synchronring 14 in Drehung, bis die Fangzähne 19 in eine zwischen zwei Fangzähnen 18 angeordnete Aufnahme 24 formschlüssig eingreifen können. Vorzugsweise sind die Stirnseiten der Fangzähne 18, 19 mit einem Reibbelag 22, 23 versehen.

Als Stellmittel 21 zum Schalten der Fangzähne 19 des Synchronträgerkörpers 3 dient bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 3 das Rastmittel 13, welches beim Schaltvorgang durch die Schiebemuffe 11 gegen die Kraft vorgesehener Federmittel 26, 27, 28 radial nach innen gedrückt wird. Das Rastmittel 13 besteht im Wesentlichen aus einem zylinderförmigen Rastbolzen 29 mit einem Kugelkalottenkopf 31 und einem konusförmigen Ende 32. Das konusförmige Ende 32 weist Schrägen 33 auf, die in Kontakt mit einer Schräge 34 eines federbelasteten Stellbolzens 36 stehen, der an seinem der Schräge 34 entgegengesetzten Ende die Fangzähne 19 trägt. Das Ende 32 des Rastbolzens 29 ist zur Erhöhung der Rückstellkraft mittels der Druckfeder 28 am Synchronträgerkörper 3 abgestützt.

Zur Synchronisation ist eine Axialverschiebung der Schiebemuffe 11 von der in 1 dargestellten Neutral- oder Leerlaufposition in Richtung des Kupplungskörpers 7 erforderlich. Diese Axialbewegung führt zunächst dazu, dass das Rastmittel 13 radial in den Synchronträgerkörper 3 hineingedrückt wird. Über die Schrägen 33, 34 wird eine Axialbewegung der Fangzähne 19 erzeugt, welche zunächst eine Vorsynchronisation auslöst, bei der eine Axialkraft auf den Synchronring 14 ausgeübt wird, die sich fortpflanzt über die Reibflächen 16 auf den Kupplungskörper 7, wodurch sich ein Reibmoment aufbaut. In dieser Phase bewirkt das Reibmoment eine Drehzahlanpassung zwischen dem Synchronring 14 und dem Synchronträgerkörper 3 bzw. der Schiebemuffe 11, so dass eine Erhöhung der Axialkraft zum Verschieben der Schiebemuffe 11 erforderlich ist, damit die Sperrverzahnung 17 des Synchronringes 14 formschlüssig in die Innenverzahnung 9 der Schiebemuffe 11 verrastet. Mit dem Anstieg der axialen Verschiebekraft und dem damit verbundenen voll wirksamen Reibmoment erfolgt eine Angleichung der Drehzahlen zwischen der Schiebmuffe 11 und dem Synchronring 14 und somit zwischen dem Synchronträgerkörper 3 und dem Kupplungskörper 7.

Nach der ersten erfolgten Drehzahlanpassung ist ebenfalls der Kupplungskörper 7 und somit das Gangrad 2 synchronisiert, insbesondere aufgrund der Reibflächen 16, die einen Reibschluss zwischen dem Synchronring 14 und dem Kupplungskörper 7 herstellen. Ist die Drehzahlsynchronisation zwischen dem Synchronträgerkörper 3 und dem Kupplungskörper 7 mit dem Gangrad 2 erreicht, ist ein Durchschalten der Schiebemuffe 11 bis zu einer Überdeckung der Kupplungskörperverzahnung 12 möglich.

Bezugszeichenliste

1
Synchronisiereinrichtung
2
Gangrad
3
Synchronträgerkörper
4
Getriebewelle
5
6
Lager
7
Kupplungskörper
8
Außenverzahnung (3)
9
Innenverzahnung (11)
10
11
Schiebemuffe
12
Sperrverzahnung (7)
13
Rastelement
14
15
Konus (14)
16
Reibflächen
17
Sperrverzahnung (14)
18
Fangzähne (14)
19
Fangzähne (3)
20
21
Stellmittel
22
Reibbelag (18)
23
Reibbelag (19)
24
Aufnahme (14)
25
26
Druckfeder
27
Druckfeder
28
Druckfeder
29
Zylinderbolzen (13)
30
31
Kugelkarottenkopf
32
Ende (19; 20)
33
Schräge (29)
34
Schräge (36)
35
36
Stellbolzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102008047484 A1 [0003]
  • DE 102008047483 A1 [0004]