DE102016203953A1

DE102016203953A1 - Synchronisierungsvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102016203953A1
Application number: DE102016203953.9A
Authority: DE
Inventors: Dennis Tonsen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-03-02

Abstract

In einem Getriebe wird bei einem Gangwechsel eine sich drehende Welle von einem Gangrad drehentkoppelt und mit einem neuen Gangrad drehfest gesetzt, um einen Momentenpfad über das neue Gangrad zu leiten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisierungsvorrichtung vorzuschlagen, welche kostengünstig herstellbar ist und/oder eine verbesserte Funktion aufweist. Hierzu wird eine Synchronisierungsvorrichtung 1 vorgeschlagen, die eine erste Kopplungseinrichtung 16 zur lösbaren Kopplung einer Schaltmuffe 7 und eines Druckstücks 13 sowie eine zweite Kopplungseinrichtung 17 zur lösbaren Kopplung des Druckstücks 13 mit einem Mitnahmeabschnitts 18 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungsvorrichtung, welche insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe ausgebildet ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
In einem Getriebe wird bei einem Gangwechsel eine sich drehende Welle von einem Gangrad drehentkoppelt und mit einem neuen Gangrad drehfest gesetzt, um einen Momentenpfad über das neue Gangrad zu leiten. Allerdings weisen bei dem Schaltvorgang die Welle und das neue Gangrad zunächst unterschiedliche Drehzahlen auf, sodass insbesondere eine formschlüssige Kopplung nicht unmittelbar möglich ist, sondern das Gangrad zunächst an die Drehzahl der Welle angepasst werden muss. Diese Funktion übernehmen Synchronisierungsringe, welche sicherstellen, dass zwischen der Welle und dem Gangrad zunächst eine reibschlüssige Verbindung geschaffen wird, sodass das Gangrad zunächst auf die Drehzahl der Welle beschleunigt werden kann. Sobald Welle und das Gangrad die gleiche Drehzahl aufweisen, kann eine formschlüssige Kopplung zwischen der Welle und dem Gangrad erfolgen.
Eine Vorrichtung zum Schalten eines Gangrades ist in der Druckschrift DE 101 36 906 A1 offenbart, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Diese Vorrichtung weist einen Trägerkörper, welcher drehfest mit einer Welle gesetzt ist sowie eine Schiebemuffeneinrichtung auf, welche in axialer Richtung relativ zu dem Trägerkörper verschiebbar ist und welche mit dem Trägerkörper drehfest verbunden ist. Die Schiebemuffeneinrichtung kann formschlüssig auf ein Gangrad geschoben werden, sodass das Gangrad mit der Schiebemuffeneinrichtung und damit mit der Welle drehfest gekoppelt ist. Zwischen dem Trägerkörper und dem Gangrad ist eine Synchronringeinrichtung angeordnet, welche zunächst eine reibschlüssige Verbindung zwischen Trägerkörper und Gangrad herstellt. Die Betätigung der Synchronringeinrichtung erfolgt über eine Druckstückeinrichtung, welche als eine Blechformbauteilgruppe ausgebildet ist und welche in axialer Richtung zunächst von der Schiebemuffeneinrichtung mitgenommen wird und dabei gegen die Synchronringeinrichtung drückt, um die Reibschlussverbindung zu erzeugen. Bei einem weiteren Verschieben der Schiebemuffeneinrichtung in Richtung des Gangrads wird jedoch die Druckstückeinrichtung von der Schiebemuffeneinrichtung losgelassen, sodass die Schiebemuffeneinrichtung unabhängig von der Druckstückeinrichtung weiter in Richtung des Gangrads bewegt werden kann.
Die Druckstückeinrichtung weist einen Federabschnitt auf, welcher in eine entsprechend komplementär zu dem Federabschnitt ausgebildete Aufnahme in der Schiebemuffeneinrichtung eingreift und dort eine zunächst formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung herstellt. Somit wird die Druckstückeinrichtung von der Schiebemuffeneinrichtung bei der Vorsynchronisierung mitgenommen und überträgt eine Synchronisierungskraft auf das Synchronringpaket. Bei einem Weiterführen der Schiebemuffeneinrichtung wird die Druckstückeinrichtung freigegeben. Bei einem Rückziehen der Schiebemuffeneinrichtung, zum Beispiel bei einem Lösen des Gangrades, wird die Druckstückeinrichtung, insbesondere der Federabschnitt, von der Schiebemuffeneinrichtung eingefangen, sodass Schiebemuffeneinrichtung und Druckstückeinrichtung wieder gemeinsam in axialer Richtung verfahren werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisierungsvorrichtung vorzuschlagen, welche kostengünstig herstellbar ist und/oder eine verbesserte Funktion aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Synchronisierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Synchronisierungsvorrichtung, welche für ein Getriebe, insbesondere für ein Gangwechselgetriebe und/oder Automatikgetriebe, eines Fahrzeugs geeignet und/oder ausgebildet ist. Die Funktion der Synchronisierungsvorrichtung ist es, eine Welle mit einem Schaltrad, insbesondere mit einem Gangrad, auf der Welle zunächst reibschlüssig und nachfolgend formschlüssig zu koppeln. Das Schaltrad ist insbesondere als ein Losrad auf der Welle ausgebildet. Insbesondere ist es Funktion der Synchronisierungsvorrichtung, die Welle und das Schaltrad in Bezug auf deren Drehzahlen zu synchronisieren und nachfolgend drehfest zu setzen. Vorzugsweise definiert die Welle, das Schaltrad und/oder der Tragkörper mit der jeweiligen Rotationsachse eine Hauptdrehachse der Synchronisierungsvorrichtung.
Die Synchronisierungsvorrichtung weist einen Tragkörper auf, wobei der Tragkörper mit der Welle koppelbar und/oder gekoppelt ist. Optional bildet die Welle einen Bestandteil der Synchronisierungsvorrichtung. Der Tragkörper weist beispielsweise eine Aufnahme für die Welle auf, wobei die Aufnahme Formschlusselemente zur formschlüssigen Verbindung mit der Welle aufweist. Alternativ können der Tragkörper und die Welle auch kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Der Tragkörper weist insbesondere sich in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse erstreckende Zähne oder Nuten als Formschlusselemente auf. Vorzugsweise weist der Tragkörper eine Außenverzahnung auf, welche bevorzugt in Umlaufrichtung nur abschnittsweise in Umlaufrichtung ausgebildet ist.
Die Synchronisierungsvorrichtung weist ferner mindestens das Schaltrad auf, wobei das Schaltrad drehbar auf der Welle anordenbar ist und/oder angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Synchronisierungsvorrichtung zwei derartige Schalträder auf, welche beidseitig zu dem Tragkörper angeordnet sind. Das Schaltrad trägt an seiner radialen Außenseite eine Schaltradverzahnung.
Die Synchronisierungsvorrichtung weist eine Schaltmuffe auf, welche koaxial und/oder konzentrisch zum Tragkörper angeordnet ist. Die Schaltmuffe weist eine Innenverzahnung auf, welche im Eingriff mit der Außenverzahnung des Tragkörpers steht, sodass Schaltmuffe und Tragkörper relativ zueinander in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verschiebbar angeordnet sind, jedoch in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse drehfest zueinander angeordnet sind.
Die Schaltmuffe dient zur drehfesten Verbindung von dem Tragkörper und dem Schaltrad. Die Schaltmuffe kann relativ zu dem Tragkörper in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verschoben werden, insbesondere sodass diese in radialer Überdeckung mit dem Schaltrad angeordnet werden kann. In dieser Verbindungsposition der Schaltmuffe steht die Schaltradverzahnung in formschlüssiger Verbindung mit der Innenverzahnung der Schaltmuffe, sodass das Schaltrad über die Schaltmuffe mit dem Tragkörper drehfest verbunden ist.
Ferner weist die Synchronisierungsvorrichtung ein Synchronringpaket zur Synchronisierung der Drehzahl des Schaltrads mit der Drehzahl des Tragkörpers auf. Konstruktiv betrachtet ist das Synchronringpaket zwischen dem Tragkörper und dem Schaltrad angeordnet. Das Synchronringpaket ist vorzugsweise als ein Mehrfachkonus-Synchronringpaket ausgebildet. Insbesondere kann dieses als ein Zweiring- oder als ein Dreiring-Synchronringpaket ausgebildet sein. in einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Synchronringpaket einen Synchronaußenring, einen Reibring und einen Synchroninnenring auf, wobei der Reibring zwischen dem Synchroninnenring und dem Synchronaußenring angeordnet ist. Der Synchroninnenring ist drehfest mit dem Schaltrad angeordnet.
Die Synchronisierungsvorrichtung weist mindestens ein, vorzugsweise mehrere Druckstücke auf, welche in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse verteilt sind. Das Druckstück ist ausgebildet, bei einer axialen Verschiebung eine Synchronisierungskraft auf das Synchronringpaket, insbesondere auf den Synchronaußenring, aufzubringen, um eine Vorsynchronisierung zwischen Schaltrad und Tragkörper zu erreichen.
Die Synchronisierungsvorrichtung weist eine erste Kopplungseinrichtung zur lösbaren Kopplung, insbesondere Verbindung, der Schaltmuffe mit dem Druckstück in axialer Richtung auf. Somit ist die erste Kopplungseinrichtung so ausgebildet, dass diese das Druckstück in axialer Richtung mitnimmt, solange die erste Kopplungseinrichtung geschlossen ist und das Druckstück freigibt, wenn die erste Kopplungseinrichtung geöffnet ist.
Genauer betrachtet ist in einer Vorsynchronisierungsposition der Schaltmuffe die erste Kopplungseinrichtung geschlossen, wobei das Druckstück über die erste Kopplungseinrichtung mit der Schaltmuffe gekoppelt ist, sodass das Druckstück bei einer Verschiebung der Schaltmuffe in Richtung des Schaltrads mitgeführt wird, um das Synchronringpaket mit der Synchronisierungskraft zu beaufschlagen. In einer Verbindungsposition der Schaltmuffe, wobei das Druckstück von der Schaltmuffe entkoppelt ist und die Schaltmuffe auf das Schaltrad zur drehfesten Verbindung aufgeschoben ist, ist die erste Kopplungseinrichtung dagegen gelöst.
Somit wird bei einer axialen Verschiebung der Schaltmuffe zunächst das Druckstück über die erste Kopplungseinrichtung mitgeführt, um die Synchronisierungskraft für die Vorsynchronisierung aufzubringen. Sobald die Vorsynchronisierung abgeschlossen ist, wird die erste Kopplungseinrichtung gelöst und die Schaltmuffe kann unabhängig von dem Druckstück weiter in axialer Richtung, insbesondere über den Synchronaußenring, zu dem Schaltrad geschoben werden, um mit diesem formschlüssig gekoppelt zu werden.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Synchronisierungsvorrichtung eine zweite Kopplungseinrichtung zur Kopplung des Druckstücks mit dem Tragkörper in axialer Richtung aufweist. Die zweite Kopplungseinrichtung ist so ausgeführt, dass in einer Neutralposition der Schaltmuffe das Druckstück über die zweite Kopplungseinrichtung mit dem Tragstück gekoppelt ist und in der Vorsynchronisierungsposition der Schaltmuffe die zweite Kopplungseinrichtung gelöst ist.
Es ist eine Überlegung der Erfindung, über die zweite Kopplungseinrichtung eine Mittenzentrierung der Synchronisierungsvorrichtung umzusetzen. Sofern und solange die Schaltmuffe in einer Neutralposition und/oder in einer Mittenposition zu dem Tragkörper angeordnet ist, ist die zweite Kopplungseinrichtung geschlossen und hält die Schaltmuffe sicher in der zentralen Position. Durch eine im Vergleich zu der Synchronisierungskraft kleineren Kraft kann die Schaltmuffe axial relativ zu dem Tragkörper ausgelenkt werden und die zweite Kopplungseinrichtung gelöst werden, sodass die Mittenzentrierung aufgehoben ist. Bei einer Rückführung der Schaltmuffe in die Mittenposition schließt die zweite Kopplungseinrichtung wieder selbstständig, sodass die Schaltmuffe in der Neutralposition gesichert ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Kopplungseinrichtung als eine insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig wirkende erste Mitnahmeeinrichtung ausgebildet. Das Druckstück ist über eine Federeinrichtung in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse elastisch vorgespannt. Insbesondere wird das Druckstück über die Federeinrichtung in radialer Richtung nach außen gedrückt. Die Schaltmuffe und das Druckstück weisen jeweils einen ersten Konturpartner auf, welche bei geschlossener Mitnahmeeinrichtung und/oder Kopplungseinrichtung ineinandergreifen. Der erste Konturpartner des Druckstücks wird über die Federeinrichtung in radialer Richtung in den ersten Konturpartner der Schaltmuffe gedrückt. Die ersten Konturpartner sind so ausgebildet, dass die Schaltmuffe das Druckstück bei geschlossener Mitnahmeeinrichtung formschlüssig in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse mitführt. Bei geöffneter Mitnahmeeinrichtung und/oder Kopplungseinrichtung weicht das Druckstück in radialer Richtung aus und zwar gegen die Wirkrichtung der Federeinrichtung, sodass die ersten Konturpartner einen derart großen Unterschied in deren Teilkreisdurchmesser um die Hauptdrehachse einnehmen, sodass die formschlüssige Verbindung zwischen den ersten Konturpartnern aufgehoben ist.
Beispielsweise weist das Druckstück an der radialen Außenseite eine sich in Umlaufrichtung erstreckende erste Mitnahmenase als ersten Konturpartner des Druckstücks und die Schaltmuffe eine dazu komplementär ausgebildete und sich in Umlaufrichtung erstreckende erste Mitnahmenut als ersten Konturpartner der Schaltmuffe auf.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Kopplungseinrichtung als eine insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig wirkende zweite Mitnahmeeinrichtung ausgebildet. Die zweite Mitnahmeeinrichtung weist einen Mitnahmeabschnitt auf, wobei der Mitnahmeabschnitt mit dem Tragkörper in axialer Richtung verbunden ist, sodass der Mitnahmeabschnitt verschiebefest in axialer Richtung zu dem Tragkörper angeordnet ist. Der Mitnahmeabschnitt ist über eine oder die Federeinrichtung in radialer Richtung nach außen elastisch vorgespannt. Die Federeinrichtung kann somit als eine unabhängige Federeinrichtung oder als die gleiche Federeinrichtung wie für die erste Mitnahmeeinrichtung ausgebildet sein. Das Druckstück und der Mitnahmeabschnitt weisen jeweils einen zweiten Konturpartner auf. Jeder der Konturpartner kann mehrere Konturpartnerabschnitte aufweisen. Bei geschlossener zweiter Mitnahmeeinrichtung greifen die zweiten Konturpartner formschlüssig ineinander. Insbesondere werden die zweiten Konturpartner über die Federeinrichtung in radialer Richtung ineinander gedrückt. In diesem geschlossenen Zustand der zweiten Mitnahmeeinrichtung sichert der Mitnahmeabschnitt das Druckstück in axialer Richtung formschlüssig. Die zweite Mitnahmeeinrichtung kann ebenfalls dadurch geöffnet werden, dass der Mitnahmeabschnitt radial, in diesem Fall radial nach innen, ausweicht, wobei das Ausweichen gegen die Wirkung der Federeinrichtung erfolgt. Durch das radiale Ausweichen nehmen die zweiten Konturpartner einen ausreichend großen Unterschied in ihren Teilkreisdurchmessern ein, sodass die zweite Mitnahmeeinrichtung geöffnet ist.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist das Druckstück an seiner radialen Innenseite mindestens eine, vorzugsweise zwei sich in Umlaufrichtung erstreckender zweite Mitnahmenuten und der Mitnahmeabschnitt eine entsprechende Anzahl sich in Umlaufrichtung erstreckender Mitnahmenasen als zweite Konturpartner auf.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Federeinrichtung als eine gemeinsame Federeinrichtung ausgebildet, welche zur radialen Vorspannung des Mitnahmeabschnitts und zugleich zur radialen Vorspannung des Druckstücks ausgebildet ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Federkraft der Federeinrichtung von der Federeinrichtung über den Mitnahmeabschnitt in das Druckstück geführt wird.
Insbesondere wird die Federkraft ausschließlich über den Mitnahmeabschnitt in das Druckstück geführt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur eine Federeinrichtung genutzt werden muss.
Es ist besonders bevorzugt, dass die erste und die zweite Mitnahmeeinrichtung aufeinander derart abgestimmt sind, dass eine axiale Kraft zum Lösen der ersten Mitnahmeeinrichtung kleiner als eine axiale Kraft zum Lösen der zweiten Mitnahmeeinrichtung ausgebildet ist. Diese Abstimmung führt dazu, dass bei einem axialen Verschieben der Schaltmuffe aus der Neutralposition heraus zunächst die zweite Mitnahmeeinrichtung geöffnet wird und das Druckstück gemeinsam mit der Schaltmuffe bei geschlossener erster Mitnahmeeinrichtung axial verschoben wird. Die erste Mitnahmeeinrichtung wird erst nach Beendigung der Vorsynchronisierung wie bereits oben erläutert geöffnet.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Mitnahmeabschnitt einstückig mit der Federeinrichtung als ein Blechteil, insbesondere als ein Blechumformteil, ausgebildet. In dieser Ausgestaltung ist die Federeinrichtung mit dem Mitnahmeabschnitt besonders kostengünstig und damit die Synchronisierungsvorrichtung besonders kostengünstig herstellbar.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Federeinrichtung, insbesondere das Blechteil, zwei Federflügelabschnitte auf, wobei sich die beiden Federflügelabschnitte in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse erstrecken. Die Federflügelabschnitte stützen sich in Umlaufrichtung und zugleich in radialer Richtung gegen den Tragkörper ab. Insbesondere erfolgt die Abstützung derart, dass die zwei Federflügelabschnitte elastisch wirkend in dem Tragkörper angeordnet sind.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Weiterbildung der Erfindung weist der Tragkörper eine randseitige Aussparung auf, wobei die Federeinrichtung und/oder das Blechteil in der Aussparung angeordnet ist. Die Aussparung weist seitliche Flanken oder Begrenzungen auf, welche zueinander zulaufen. Beispielsweise ist die Form der Aussparung U- oder V-förmig ausgebildet. Die Federflügelabschnitte stützen sich an den Flanken ab. Auf diese Weise kann die Federkraft durch die Federeinrichtung und/oder das Blechteil umgesetzt werden.
Zur axialen Sicherung des Blechteils in dem Tragkörper kann vorgesehen sein, dass an den Federflügelabschnitten Sicherungsabschnitte angeordnet sind, welche die seitlichen Flanken der Aussparung in axialer Richtung beidseitig umgreifen, um auf diese Weise die Federeinrichtung und somit den Mitnahmeabschnitt gegen ein Verschieben in axialer Richtung zu sichern.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Synchronisierungsvorrichtung in einen Neutralzustand als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 die Synchronisierungsvorrichtung in gleicher Darstellung wie in 1 bei der Vorsynchronisierung;
3 die Synchronisierungsvorrichtung in gleicher Darstellung wie die vorhergehenden Figuren nach der Vorsynchronisierung, kurz vor einer Verbindungsposition;
4 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Blechformteils und eines Druckstücks der Synchronisierungsvorrichtung der vorhergehenden Figuren;
5 eine zweifache Darstellung des Blechformteils der 4 in dem Tragkörper in einer seitlichen Draufsicht.
Die 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung entlang einer Hauptdrehachse H eine Synchronisierungsvorrichtung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Synchronisierungsvorrichtung 1 dient zur Angleichung und zur drehfesten Kopplung einer Welle 2 mit einem Schaltrad 3a, b. Die Welle 2, insbesondere deren Rotationsachse, definiert eine Hauptdrehachse H. Die Synchronisierungsvorrichtung 1 wird insbesondere in einem Fahrzeuggetriebe, insbesondere einem Gangwechselgetriebe oder einem Automatikgetriebe eingesetzt.
Die Synchronisierungsvorrichtung 1 weist einen Tragkörper 4 auf, welcher auf der Welle 2 drehfest aufgesetzt ist. Die Welle 2 ist beispielsweise eine Eingangswelle in ein Getriebe. Der Tragkörper 4 weist eine Aufnahme 5 für die Welle 2 auf, wobei die Welle 2 durch die Aufnahme 5 durchgesteckt ist. Formschlusselemente 6 in Form von Längsnuten in einer axialen Richtung zu der Hauptdrehachse H bilden Formschlusselemente, sodass die Welle 2 und der Tragkörper 4 miteinander drehfest verbunden sind.
Ferner sitzen auf der Welle 2 die Schalträder 3a, b, wobei ein Schaltrad 3a auf der einen Seite des Tragköpers 4 und das Schaltrad 3b auf der anderen Seite des Tragkörpers 4 angeordnet ist. Die Schalträder 3a, b sind koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet, sind jedoch als Losräder zu der Welle 2 ausgebildet. Beispielsweise sind die Schalträder 3a, b jeweils mit einem weiteren Zahnrad drehfest verbunden.
Die Synchronisierungsvorrichtung 1 weist eine Schaltmuffe 7 auf, welche eine umlaufende Nut 8 trägt, in die beispielsweise eine Schaltgabel eingreifen kann. Die Schaltmuffe 7 ist in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H verschiebbar auf dem Tragkörper 4 angeordnet. Der Tragkörper 4 trägt eine Außenverzahnung, die Schaltmuffe 7 trägt eine Innenverzahnung 15 (3), welche in die Außenverzahnung des Tragkörpers 4 eingreift. Außenverzahnung und Innenverzahnung 15 sind in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H ausgerichtet, sodass die Schaltmuffe 7 in axialer Richtung in Richtung des Schaltrads 3a oder in Richtung des Schaltrads 3b verschoben werden kann, jedoch in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse formschlüssig miteinander verbunden sind.
Zwischen dem Schaltrad 3a beziehungsweise 3b und dem Tragkörper 4 ist jeweils ein Synchronringpaket 9a, b angeordnet. Das Synchronringpaket 9b auf der linken Seite ist nur teilweise eingezeichnet. Das Synchronringpaket 9a, b weist jeweils einen Synchronaußenring 10a, b, einen Reibring 11a und einen Synchroninnenring 12a auf. Das Synchronringpaket 9a, b ist jeweils als ein Mehrfachkonussynchronringpaket ausgebildet. Der Synchroninnenring 12a ist drehfest mit dem Schaltrad 3a gekoppelt. Der Synchronaußenring 10a kann über den Reibring 11a reibschlüssig mit dem Synchroninnenring 12a verbunden werden.
In der Schaltmuffe 7 ist ein Druckstück 13 angeordnet, welches gemeinsam mit der Schaltmuffe 7 in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H verschoben werden kann. So ist in der 2 gezeigt, wie die Schaltmuffe 7 gemeinsam mit dem Druckstück 13 in Richtung des Schaltrads 3a verfahren ist und das Druckstück 13 mit einer Synchronisierungskraft gegen den Synchronaußenring 10a drückt, sodass dieser in Reibschluss mit dem Reibring 11a und der Reibring 11a in Reibschluss mit dem Synchroninnenring 12a geht. Dadurch wird das Synchronringpaket 9a mit dem Tragkörper 4 und damit mit der Welle 2 mitgedreht. Über die reibschlüssigen Verbindungen wird schließlich auch das Schaltrad 3a mitgedreht, sodass sich Schaltrad 3a und Welle 2 und damit auch Schaltmuffe 7 im Rahmen einer Vorsynchronisierung auf eine gleiche Drehzahl einstellen.
In der 3 ist gezeigt, wie die Schaltmuffe 7 weiter in axialer Richtung zu dem Schaltrad 3a verfahren wird, wobei das Schaltrad 3a eine Schaltradaußenverzahnung 14 aufweist, welche mit der Innenverzahnung 15 der Schaltmuffe 7 in Formschluss gehen kann, sodass das Schaltrad 3a mit der Schaltmuffe 7 drehfest gekoppelt ist, die Schaltmuffe 7 mit dem Tragkörper 4 drehfest gekoppelt ist und der Tragkörper 4 drehfest mit der Welle 2 gekoppelt ist. Insgesamt ist in dieser synchronisierten Position der Schaltmuffe 7 das Schaltrad 3a mit der Welle 2 drehfest gekoppelt.
Die Synchronisierungsvorrichtung 1 weist eine erste Kopplungseinrichtung 16 und eine zweite Kopplungseinrichtung 17 auf. Die erste Kopplungseinrichtung 16 dient zur lösbaren Kopplung, insbesondere lösbaren Verbindung, zwischen dem Druckstück 13 und der Schaltmuffe 7 und zwar derart, dass das Druckstück 13 bei einer axialen Verschiebung der Schaltmuffe 7 von der Schaltmuffe 7 mitgeführt wird.
Die zweite Kopplungseinrichtung 17 dient dagegen zur lösbaren Kopplung, insbesondere lösbaren Verbindung, des Druckstücks 13 mit einem Mitnahmeabschnitt 18, wobei der Mitnahmeabschnitt 18 in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H verschiebefest in der Synchronisierungsvorrichtung 1 angeordnet ist.
Wie sich aus den 1, 2 und 3 ergibt, wird bei einer Auslenkung der Schaltmuffe 7 aus einer Mittenposition oder Neutralposition (1) zunächst die zweite Kopplungseinrichtung 17 von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführt. Die zweite Kopplungseinrichtung 17 bildet insbesondere eine Mittenzentrierung zur Sicherung einer Neutralposition der Schaltmuffe 7. Bei dem Übergang von der Vorsynchronisierung, wie diese in der 2 gezeigt ist, zu einer Synchronisierung, wie diese in der 3 angedeutet ist, wird die erste Kupplungseinrichtung 16 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand überführt. Insbesondere sind die erste und die zweite Kopplungseinrichtung 16, 17 so aufeinander abgestimmt, dass bei einer axialen Auslenkung der Schaltmuffe 7 von der Mittelposition in die Synchronisierungsposition zunächst die zweite Kopplungseinrichtung 17 und nachfolgend die erste Kopplungseinrichtung 16 geöffnet werden.
Der Mitnahmeabschnitt 18 ist ein Teil eines Blechformteils 19, welches in der 4 als eine dreidimensionale Darstellung gezeigt ist. Das Blechformteil 19 weist den plattenförmig ausgebildeten Mitnahmeabschnitt 18 auf. Der Mitnahmeabschnitt 18 ist mit seiner Flächenerstreckung in einer Tangentialebene zu einem Kreis um die Hauptdrehachse H angeordnet. An dem Mitnahmeabschnitt 18 schließen sich beidseitig und im eingebauten Zustand in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse H ausgerichtet jeweils ein Federflügelabschnitt 20a, b an. Die Federflügelabschnitte 20a, b sind senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu dem Mitnahmeabschnitt 18 ausgerichtet. Die Federflügelabschnitte 20a, b ermöglichen ein Einfedern der freien Enden des Federflügelabschnitts 20a, b zueinander und im eingebauten Zustand zueinander in Umlaufrichtung.
Wie sich insbesondere aus der 5 ergibt, welche das Blechformteil 19 in einem eingebauten Zustand in dem Tragkörper 4 zweifach zeigt, ist das Blechformteil 19 in einer Aussparung 21 des Tragkörpers 4 angeordnet, welche randseitig geöffnet ist. Die Aussparung 21 weist einen U-förmigen Verlauf aus, wobei die Federflügelabschnitte 20a, b sich jeweils in Umlaufrichtung an Begrenzungen der Aussparung 21 abstützen. Die Begrenzungen sind als schiefe Ebenen ausgebildet, sodass bei einer Belastung des Blechteils 19 in radialer Richtung gemäß des Pfeils P in der 5 die Federflügelabschnitte 20a, b zueinander bewegt werden und auf diese Weise einen rückfedernden Effekt gegen die Pfeilrichtung P bewirken. Damit bildet das Blechformteil 19 eine Federeinrichtung, welche den Mitnahmeabschnitt 18 in radialer Richtung nach außen mit einer Federkraft beaufschlagt.
An den Federflügelabschnitten 20a, b schließen sich jeweils randseitig Sicherungsabschnitte 22a, b, c, d an, welche eine axiale Verschiebesicherung des Blechteils 19 und damit des Mitnahmeabschnitts 18 relativ zu dem Tragteil 4 bilden. Die Sicherungsabschnitte 22a, b, c, d umgreifen einen Randabschnitt der Aussparung 21 beidseitig und sichern so das Blechformteil 19.
Wie sich aus den 1 bis 3 ergibt, weist die erste Kopplungseinrichtung 16 erste Konturpartner 23a, b auf, wobei ein äußerer erster Konturpartner 23a in der Schaltmuffe 7 und ein innerer erster Konturpartner 23b in dem Druckstück 13 angeordnet ist. Der äußere erste Konturpartner 23a der ersten Kopplungseinrichtung 16 ist als eine in Umlaufrichtung ausgerichtete Mitnahmenut ausgebildet, der innere erste Konturpartner 23b des Druckstücks 13 ist dagegen als eine dazu komplementär ausgebildete Mitnahmenase realisiert. Die Mitnahmenase ist in dem gezeigten Längsschnitt halbrund ausgebildet, sodass diese in axialer Richtung in der Mitnahmenut des ersten Konturpartners 23a der Schaltmuffe 7 in Bezug auf eine axiale Richtung formschlüssig angeordnet ist, jedoch eine Rampe bildet.
Die zweite Kopplungseinrichtung 17 weist dagegen zweite Konturpartner 24a, b auf, wobei die inneren zweiten Konturpartner 24a auf dem Mitnahmeabschnitt 18 als zwei in axialer Richtung zueinander versetzte, in Umlaufrichtung verlaufende Stege ausgebildet sind und die äußeren zweiten Konturpartner 24b auf dem Druckstück 13 als komplementär dazu ausgebildete Mitnahmenuten ausgebildet sind.
Im Betrieb drückt das Blechformteil 19 durch die Federflügelabschnitte 20a, b den Mitnahmeabschnitt 18 in radiale Richtung nach außen. Diese Federkraft wird von dem Mitnahmeabschnitt 18 auf das Druckstück 13 übertragen. In der 1 – in der Neutralposition – werden durch die Federkraft die zweiten Konturpartner 24a des Mitnahmeabschnitts 18 in die zweiten Konturpartner 24b des Druckstücks 13 gedrückt, sodass diese in axialer Richtung zu der Welle 2 eine Formschlussverbindung eingehen. In gleicher Weise wird durch die übertragene Federkraft das Druckstück 13 und damit die ersten Konturpartner 23b des Druckstücks 13 in die ersten Konturpartner 23a der Schaltmuffe 7 gedrückt, sodass in Bezug auf eine axiale Richtung zu der Hauptdrehachse H eine Formschlussverbindung entsteht.
Beim Auslenken aus der Neutralposition der Schaltmuffe 7, wie diese in der 1 gezeigt wird, insbesondere im Übergang zu der Vorsynchronisierung in der 2 wird durch die axiale Verschiebung der Schaltmuffe 7 und die Form der zweiten Konturpartner 24a, b die zweite Kopplungseinrichtung gelöst, indem der Mitnahmeabschnitt 18 gegen die Federkraft durch die Federflügelabschnitte 20a, b gebildete Federeinrichtung radial nach innen ausgelenkt wird. Dadurch vergrößert sich eine Differenz zwischen dem Teilkreisdurchmesser der äußeren zweiten Konturpartner 24b zu den inneren zweiten Konturpartnern 24a. Die Formschlussverbindung der zweiten Kopplungseinrichtung 17 ist dadurch aufgehoben.
Bei einer weiteren axialen Auslenkung der Schaltmuffe 7 wird in gleicher Weise die Formschlussverbindung der ersten Kopplungseinrichtung 16 aufgehoben, wie dies in der 3 angedeutet wird.
Bezugszeichenliste

1: Synchronisierungsvorrichtung
2: Welle
3a, b: Schalträder
4: Tragkörper
5: Aufnahme
6: Formschlusselemente
7: Schaltmuffe
8: Nut
9a, b: Synchronringpaket
10a, b: Synchronaußenringe
11a: Reibring
12a: Synchroninnenring
13: Druckstück
14: Schaltradaußenverzahnung
15: Innenverzahnung
16: erste Kopplungseinrichtung
17: zweite Kopplungseinrichtung
18: Mitnahmeabschnitt
19: Blechformteil
20a, b: Federflügelabschnitte
21: Aussparung
22a–d: Sicherungsabschnitte
23a, b: erste Konturpartner
24a, b: zweite Konturpartner
H: Hauptdrehachse
P: Pfeil/Pfeilrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10136906 A1 [0003]

Claims

Synchronisierungsvorrichtung (1) mit einem Tragkörper (4), wobei der Tragkörper (4) mit einer Welle (2) koppelbar ist, mit mindestens einem Schaltrad (3a, b), wobei das schaltrad (3a, b) koaxial zu dem Tragkörper (4) angeordnet ist, mit einer Schaltmuffe (7) zur drehfesten Verbindung von dem Tragkörper (4) und dem Schaltrad (3a, b), mit einem Synchronringpaket (9a, b) zur Synchronisierung einer Drehzahl des Schaltrads (3a, b) mit einer Drehzahl des Tragkörpers (4), mit einem Druckstück (13), mit einer ersten Kopplungseinrichtung (16) zur lösbaren Kopplung der Schaltmuffe (7) mit dem Druckstück (13), wobei in einer Vorsynchronisierungsposition der Schaltmuffe (7) die erste Kopplungseinrichtung (16) geschlossen ist und das Druckstück (13) über die erste Kopplungseinrichtung (16) mit der Schaltmuffe (7) gekoppelt ist, so dass das Druckstück (13) bei einer Verschiebung der Schaltmuffe (7) in Richtung des Schaltrads (3a, b) mitgeführt wird, um das Synchronringpaket (9a, b) mit einer Synchronisierungskraft zu beaufschlagen, und wobei in einer Verbindungsposition der Schaltmuffe (7) die erste Kopplungseinrichtung (16) gelöst ist und das Druckstück (13) von der Schaltmuffe (7) entkoppelt ist und die Schaltmuffe (7) auf das Schaltrad (3a, b) zur drehfesten Verbindung aufgeschoben ist, gekennzeichnet durch eine zweite Kopplungseinrichtung (17) zur Kopplung des Druckstücks (13) mit dem Tragkörper, wobei in einer Neutralposition der Schaltmuffe (7) das Druckstück (13) über die zweite Kopplungseinrichtung (17) mit dem Tragkörper (4) gekoppelt ist und wobei in der Vorsynchronisierungsposition der Schaltmuffe (7) die zweite Kopplungseinrichtung (17) gelöst ist.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kopplungseinrichtung (16) als eine erste Mitnahmeeinrichtung ausgebildet ist, wobei das Druckstück (13) über eine Federeinrichtung in radialer Richtung elastisch vorgespannt ist und die Schaltmuffe (7) und das Druckstück (13) jeweils einen ersten Konturpartner (23a, b) aufweisen, welche bei geschlossener Mitnahmeeinrichtung über die Federeinrichtung in radialer Richtung ineinander gedrückt sind, wobei die Schaltmuffe (7) das Druckstück (13) formschlüssig in axialer Richtung mitführt, und welche bei geöffneter Mitnahmeeinrichtung durch ein radiales Ausweichen des Druckstücks (13) gegen die Federeinrichtung in radialer Richtung voneinander beabstandet sind.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (13) an der radialen Außenseite eine sich in Umlaufrichtung erstreckende erste Mitnahmenase und die Schaltmuffe (7) eine sich in Umlaufrichtung erstreckende erste Mitnahmenut als erste Konturpartner (23a, b) aufweisen.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kopplungseinrichtung (17) als eine zweite Mitnahmeeinrichtung ausgebildet ist, wobei die zweite Mitnahmeeinrichtung einen Mitnahmeabschnitt (18) aufweist, wobei der Mitnahmeabschnitt (18) mit dem Tragkörper (4) in axialer Richtung verbunden ist, wobei der Mitnahmeabschnitt (18) über eine oder die Federeinrichtung elastisch vorgespannt ist und das Druckstück (13) und der Mitnahmeabschnitt (18) jeweils einen zweiten Konturpartner (24a, b) aufweisen, welche bei geschlossener zweiter Mitnahmeeinrichtung über die Federeinrichtung in radialer Richtung ineinander gedrückt sind, wobei der Mitnahmeabschnitt (18) das Druckstück (13) in axialer Richtung formschlüssig sichert, und welche bei geöffneter Mitnahmeeinrichtung durch ein radiales Ausweichen des Mitnahmeabschnitts (18) gegen die Federeinrichtung in radialer Richtung voneinander beabstandet sind.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (13) an seiner radialen Innenseite mindestens eine sich in Umlaufrichtung erstreckende zweite Mitnahmenut und der Mitnahmeabschnitt (18) mindestens eine sich in Umlaufrichtung erstreckende Mitnahmenase als zweite Konturpartner (24a, b) aufweisen.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung zur radialen Vorspannung des Mitnahmeabschnitts (18) und zugleich zur radialen Vorspannung des Druckstücks (13) ausgebildet ist.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Federeinrichtung von der Federeinrichtung über den Mitnahmeabschnitt (18) in das Druckstück (13) geführt ist.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Mitnahmeeinrichtung derart aufeinander abgestimmt sind, dass eine axiale Kraft zum Lösen der ersten Mitnahmeeinrichtung kleiner als eine axiale Kraft zum Lösen der zweiten Mitnahmeeinrichtung ausgebildet ist.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnahmeabschnitt (18) einstückig mit der Federeinrichtung als ein Blechformteil (19) ausgebildet ist.
Synchronisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung, insbesondere das Blechformteil (19), zwei Federflügelabschnitte (20a, b) aufweisen, welche sich in Umlaufrichtung und in radialer Richtung gegen den Tragkörper (4) abstützen, wobei der Tragkörper (4) eine Aussparung (21) aufweist, wobei die Federeinrichtung in der Aussparung (21) angeordnet ist, wobei die Aussparung (21) seitliche Flanken aufweist, welche zueinander zulaufen und wobei sich die Federflügelabschnitte (20a, b) an den Flanken abstützen.