DE102016204829B3

DE102016204829B3 - Synchronträgerkörpereinheit mit einem Synchronkörper und einem Rastelement

Info

Publication number: DE102016204829B3
Application number: DE102016204829.5A
Authority: DE
Inventors: Olaf Rost; Jennifer Neuhaus; Valerie Mandon
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: WO2017162227A1; CN108884878A; CN108884878B

Abstract

Synchronträgerkörpereinheit (5) einer Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Synchronträgerkörper (1), der eine Außenverzahnung (3) zur Drehmomentübertragung auf eine Schiebemuffe (7) und eine Aufnahme (9) aufweist, und mit einer Arretiereinheit (15), die ein Gehäuse (13) und ein durch eine Feder (18) beaufschlagtes Rastelement (8) zur Fixierung der Schiebemuffe (7) gegenüber dem Synchronträgerkörper (1) aufweist und in der Aufnahme (9) angeordnet ist, wobei zur Mittenzentrierung der Schiebemuffe (7) vorgesehen ist, dass ein federndes Rastelement (8) in einem angespritzten Kunststoffgehäuse (13) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronträgerkörpereinheit einer Synchronisiereinrichtung für Schaltgetriebe mit einem Synchronkörper und Rastelement zur Mittenzentrierung einer Schiebemuffe.
In handgeschalteten Getrieben werden Synchronisiereinrichtungen eingesetzt, um auf komfortable Weise ein Schalten zwischen den einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit eines Gangrades der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle angepasst und dann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebewelle und diesem Gangrad hergestellt.
Die Getriebewelle ist mit einer Schiebemuffe durch einen Synchronträgerkörper drehfest verbunden. Das erfolgt in der Regel dadurch, dass der Synchronträgerkörper einerseits in Umfangsrichtung formschlüssig über ein an seiner Nabe ausgebildetes Keilprofil oder Verzahnungsprofil mit der Getriebewelle verbunden ist und andererseits eine Außenverzahnung aufweist, die mit der Innenverzahnung der Schiebemuffe kämmt, so dass die Schiebemuffe an dem Außendurchmesser des Synchronträgerkörpers entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar ist. Weiterhin dient der Synchronträgerkörper je nach seiner Ausführung als Anschlags- und Führungselement für Synchron- bzw. Reibringe. Der Synchronträgerkörper ist häufig mit in gleichmäßigen Abständen an seinem Außenumfang ausgearbeiteten Aufnahmen mit Rastelementen wie Rastbolzen, Rastkugeln oder Druckstücken versehen. Die Rastelemente halten die Schiebemuffe in ihrer Mittelstellung, wenn kein Gangrad geschaltet ist. Dabei sind die Rastelemente unter Federvorspannung in eine Rastnut der Schiebemuffe gepresst, oder die Rastelemente wirken auf Druckstücke, die wiederum in Rastnuten der Schiebemuffe aufgenommen sind.
Bei derartigen Synchronisiereinrichtungen dienen die in den Aufnahmen des Synchronträgerkörpers angeordneten Druckstücke während eines Schaltvorganges zum Vorsynchronisieren, indem sie den jeweiligen Synchronring gegen eine Reibfläche des benachbarten Kupplungskörpers oder Zwischenringes bewegen. Je nach Ausführung der Synchronisiereinheit werden Rastelemente der Druckstücke durch eine oder mehrere Federn in eine Rastnut in der Schiebemuffe vorgespannt. Wird die Schiebemuffe zur Gangwahl axial bewegt, so wird über die innere Kontur ihrer Rastnut das Druckstück axial gegen den Synchronring geschoben. Der Synchronring wird dadurch gegen die Reibfläche gepresst.
Durch die DE 10 2007 031 310 A1 ist ein Synchronträgerkörper für eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes bekannt, welcher einen Zahnkranz mit einer Außenverzahnung zum Eingriff in eine Innenverzahnung einer Schiebemuffe aufweist. Um die Schiebemuffe in der Neutralstellung gegenüber dem Synchronträgerkörper zu fixieren, ist ein Rastelement vorgesehen, welches in einer Aussparung des Zahnkranzes befestigt ist und mittels eines federbelasteten Kopfes des Rastelements in eine Rastnut der Schiebemuffe einrastbar ist. Eine Befestigung des Rastelements in Nuten des Synchronträgerkörpers erfolgt mittels an dem Rastelement angeordneten Lappen, die in die Nuten eingreifen.
Das Gebrauchsmuster DE 94 08 943 U1 zeigt einen Synchronträgerkörpermit einem Druckstück, welches in einer Aussparung des Zahnkranzes in einer Nut verschiebbar angeordnet ist. Vorgesehene Führungslaschen unterstützen eine Gleitbewegung des Druckstückes in der Nut.
DE 199 17 231 A1 zeigt einen aus Blechformteilen zusammengesetzten Synchronträgerkörper. An einer Nahtstelle zwischen zwei Blechformteilen ist eine Aufnahme für eine Arretierung eingeformt. Die Arretierung besteht aus einem federbelasteten Arretierelement, welches in eine Rastnut einer Schiebemuffe einrastbar ist.
DE 10 2014 204 897 A1 zeigt ein Kunststoffrastelement, das in einem Synchronträgerkörper axial fest gehalten ist. Weitere Druckstücke gehen aus DE 202 14 485 U1 , DE 10 2007 061 632 A1 , DE 10 2009 051 706 A1 , DE 10 2010 044 957 A1 und DE 20 2010 002 973 U1 hervor.
Nachteilig an den Arretierelementen im Stand der Technik ist, dass sie aufgrund unterschiedlicher Temperaturen, axialer Beweglichkeit oder ihrer Anordnung keine zuverlässige Mittenzentrierung der Schiebemuffe ermöglichen und aufwändig herzustellen sind. Ferner ist ihre Montage am Synchronträgerkörper und das Verbauen in der Synchronisiereinheit mit nicht verliergesicherten Arretierelementen aufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronträgerkörpereinheit für eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse der Arretiereinheit aus Kunststoff ausgebildet und am Synchronträgerkörper stoffschlüssig befestigt. Durch diese Art der Ausbildung kann das Gehäuse einerseits in unaufwändiger Weise gefertigt werden und ist andererseits trotzdem es aus einem anderen Werkstoff als der Synchronträgerkörper besteht sicher an diesem gehalten. Dadurch ist das Axialspiel der Arretiereinheit zum Synchronträgerkörper auf null reduziert, so dass die Arretiereinheit die Schiebemuffe mittenzentrieren kann.
Zusätzlich ist die gesamte Arretiereinheit ist verliersicher am Synchronträgerkörper gehalten. Die Montage mit mehreren am Umfang verteilten Arretiereinheiten ist dadurch erleichtert, weil sich die Arretiereinheiten nicht schwerkraftbedingt von dem sie aufnehmenden Synchronträgerkörper lösen können. Auch im Betrieb sind die Arretiereinheiten durch die stoffschlüssige Verbindung sicher in der Aufnahme gehalten, so dass sie trotz der wirkenden Zentrifugalkräfte auch in ihrer Radialposition gesichert sind.
In einer bevorzugten Ausbildung ist das Gehäuse durch Kunststoffspritzgießen mit dem Synchronträgerkörper verbunden. In einer anderen Ausführungsform wird das Gehäuse durch metal-injection-moulding angeformt.
Vorzugsweise ist die Aufnahme eine leicht zu fertigende Ausnehmung im Zahnkranz des Synchronträgerkörpers. Eine unterhalb des Zahnkranzes in einer Nabe des Synchronträgerkörpers angeordnete Aussparung zur Aufnahme des Rastelements kann in vorteilhafter Weise durch Sinterguss hergestellt sein. Der Synchronträgerkörper weist mindestens eine Aufnahme bestehend aus Radialbohrung und Aussparung, vorzugsweise jedoch drei oder mehrere am Umfang des Synchronträgerkörpers gleichmäßig verteilt angeordnete Aufnahmen, auf.
Das Rastelement umfasst bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ein an die Kontur des Synchronträgerkörpers angepasstes Gehäuse, welches an seinem oberen, der Schiebemuffe zugewandten Ende einen Bord zur Verengung der oberen Öffnung aufweist. Durch diese Maßnahme ist eine in dem Gehäuse federbelastete, verschiebbar angeordnete Rastkugel gegen Herausfallen gesichert. Eine auf die Rastkugel wirkende Druckfeder stützt sich am Boden des Gehäuses an der Nabe ab.
Das Gehäuse kann zusätzliche Mittel aufweisen, die die Arretiereinheit gegen Zentrifugalkräfte an dem Synchronträgerkörper sichern.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das Gehäuse an seinem oberen, der Schiebemuffe zugewandten Ende mit einer Kugelkalotte versehen.
Die Arretiereinheit weist vorzugsweise ein Gehäuse mit einem Sackloch auf, das radial gerichtet ist. In dem Sackloch ist eine Feder angeordnet, die eine Kugel als Rastelement radial gegen eine Schiebemuffe vorspannen kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die im Synchronträgerkörper ausgebildete Aufnahme für die Arretiereinheit durch diese vollständig im Querschnitt und/oder im Längsschnitt geschlossen. Damit ist die Arretiereinheit zum einen sicher verankert, zum anderen sind die aufgrund der Aufnahme entstandenen erhöhten Belastungen im Synchronträgerkörper reduziert.
Wenn in der Aufnahme Vorsprünge angeordnet sind, können diese die Arretiereinheit zusätzlich formschlüssig axial und/oder radial sichern.
Der Synchronkörper kann als ein Sinterbauteil, ein Schmiedebauteil oder aus Blech hergestellt sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und durch Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen ersten erfindungsgemäßen Synchronträgerkörper mit einer Arretiereinheit in perspektivischer Ansicht,
2 eine Synchronisiereinheit mit einem zweiten erfindungsgemäßen Synchronträgerkörper und einer Schiebemuffe,
3 einen dritten erfindungsgemäßen Synchronträgerkörper mit einer Arretiereinheit in perspektivischer Ansicht und
4 den Synchronträgerkörper nach 3 ohne die Arretiereinheit.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Wie 1 zeigt, weist eine Synchronträgerkörpereinheit 5 einer Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes einen Synchronträgerkörper 1 mit einem Zahnkranz 2 auf, der eine Außenverzahnung 3 bildet. Der Zahnkranz 2 ist auf einer Nabe 4 des Synchronträgerkörpers 1 angeordnet. Der Zahnkranz 2 und die Nabe 4 können einteilig im Sintergussverfahren hergestellt sein. Der Synchronkörper 1 greift mit der Außenverzahnung 3 in eine Innenverzahnung 6 einer Schiebemuffe 7 ein (2), die zum Schalten von nicht dargestellten Gangrädern entlang der Verzahnung 3 verschiebbar angeordnet ist. In einer Schaltposition gemäß greift die Innenverzahnung 6 der Schiebemuffe 7 in eine Verzahnung eines Kupplungskörpers eines Gangrads ein.
Zur Arretierung der Schiebemuffe 7 gegenüber dem Synchronträgerkörper 1 in der Mittenposition ist ein Rastelement 8 vorgesehen, welches in einer Aufnahme 9 im Synchronträgerkörper 1 angeordnet ist und federnd in eine Rastnut 10 der Schiebemuffe 7 eingreifen kann. Die Schiebemuffe 7 weist vorzugsweise drei axial voneinander beabstandet innerhalb der Innenverzahnung 6 der Schiebemuffe 7 angeordnete Rastnuten 10 auf. Zur Arretierung der Schiebemuffe 7 in der Mittenposition rastet das Rastelement in die Rastnut 10 ein.
Die Aufnahme 9 ist als Radialausnehmung im Zahnkranz 2 ausgebildet. Unterhalb eines Vorsprungs 20 ist in der Nabe 4 eine Aussparung 11 vorgesehen, in die sich ebenfalls das Gehäuse 13 des Rastelements 8 erstreckt. Die Aufnahme 9 weist damit in radialer Richtung eine veränderliche Breite mit Hinterschnitten 12 auf.
Die Arretiereinheit 15 weist eine Rastkugel 17 als Rastelement 8, ein Gehäuse 13 aus Kunststoff sowie eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder 18 auf. Die Feder 18 spannt die Rastkugel 17 gegen die Schiebemuffe 7 vor.
Das Gehäuse 13 weist an einer oberen der Schiebemuffe 7 zugewandten Öffnung 14 einen Bord 16 auf, die eine Verengung der Öffnung 14 zufolge hat, so dass die innerhalb des Gehäuses 13 angeordnete federbelastete Rastkugel 17 nur teilweise aus der Öffnung 14 heraustreten kann. Die mit einem ersten Ende unmittelbar auf die Rastkugel 17 wirkende Druckfeder 18 ist mit ihrem anderen Ende am Grund 19 der Aufnahme 9 abgestützt.
In der Ausführungsform nach 1 weist der Synchronträgerkörper 1 an seinem Grund 19 einen Vorsprung 20 in radialer Richtung auf, der axial beidseitig von dem Gehäuse 13 umgriffen ist. In gleicher Weise sind Vorsprünge 21 vorgesehen, die in Umfangsrichtung in die Aufnahme 9 ragen und von dem Gehäuse 13 axial eingefasst sind. Das Gehäuse 13 ist quaderförmig ausgebildet, weist ein Sackloch 28 auf, in dem die Feder 18 und die Rastkugel 17 angeordnet sind und füllt die Aufnahme 9 vollständig aus. In ähnlicher Weise ist die Aufnahme 9 der 3 vollständig durch das Gehäuse 13 der Arretiereinheit 15 ausgefüllt und an Körperkanten 22 des Synchronträgerkörpers 1 gehalten. Die Vorsprünge 20, 21 und die Körperkanten 22 sichern die Arretiereinheit 15 axial, so dass diese eine Mittenzentrierung bilden kann.
Bezugszeichenliste

1: Synchronträgerkörper
2: Zahnkranz
3: Außenverzahnung
4: Nabe
5: Synchronträgerkörpereinheit
6: Innenverzahnung
7: Schiebemuffe
8: Rastelement
9: Aufnahme
10: Rastnut
11: Aussparung
12: Hinterschnitt
13: Gehäuse
14: Öffnung
15: Arretiereinheit
16: Bord
17: Rastkugel
18: Feder
19: Grund
20: Vorsprung
21: Vorsprung
22: Körperkante
28: Sackloch

Claims

Synchronträgerkörpereinheit (5) einer Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Synchronträgerkörper (1), der eine Außenverzahnung (3) zur Drehmomentübertragung auf eine Schiebemuffe (7) und eine Aufnahme (9) aufweist, und mit einer in der Aufnahme (9) angeordneten Arretiereinheit (15), die ein Gehäuse (13) und ein durch eine Feder (18) beaufschlagtes Rastelement (8) zur Zentrierung der Schiebemuffe (7) zum Synchronträgerkörper (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) aus Kunststoff ausgebildet und am Synchronträgerkörper (1) stoffschlüssig befestigt ist.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) am Synchronträgerkörper (1) durch Kunststoffspritzgießen oder durch Metallpulverspritzgießen verbunden ist.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (8) als eine Kugel ausgebildet ist.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) durch die Arretiereinheit (15) im Querschnitt und/oder Längsschnitt vollständig geschlossen ist.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronträgerkörper (1) Vorsprünge (20, 21) in der Aufnahme (9) aufweist, die vom Gehäuse (13) formschlüssig eingefasst sind.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13; 23) ein Sackloch (28) aufweist, in dem die als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder (18) zur Vorspannung des Rastelements (8) angeordnet ist.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (13) eine Rastkugel (17) zur Mittenzentrierung der Schiebemuffe (7) unter der Kraft der Feder (18) verschiebbar gelagert ist.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) einen Bord (16) zur Sicherung der Kugel (17) gegen Herausfallen aus dem Gehäuse (13) aufweist.
Synchronträgerkörpereinheit (5) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronträgerkörper (1) als ein Sinterbauteil oder als ein Schmiedebauteil ausgebildet ist.