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Die
Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung gemäß dem einteiligen
Patentanspruch 1.
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Aus
der „G.
Lechner, Fahrzeuggetriebe, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1994,
Seite 238 bis Seite 241" ist
bereits eine Einkonussynchronisiereinrichtung nach dem System Borg-Warner
bekannt. Diese Einkonussynchronisiereinrichtung umfasst einen Synchronkörper mit
einer Außenverzahnung,
die in einer Innenverzahnung einer Schaltmuffe eingreift. Ferner
sind drei Druckstücke
in Ausnehmungen des Synchronkörpers
aufgenommen. Es sind zwei Synchronringe mit Sperrverzahnung vorgesehen.
Diese Synchronringe weisen im umfangsmäßigen Bereich der Druckstücke Anschlagnasen
auf, die in Nuten des Synchronkörpers
geführt
sind, welche breiter sind, als die Anschlagnasen. Zum einen kann
sich dadurch der Synchronring um einen Umschlagspiel gegenüber dem
Synchronkörper
verdrehen, was für die
Sperrfunktion der Sperrverzahnung notwendig ist. Zum anderen dienen
die Anschlagnasen als Anschlag für
das Druckstück,
so dass der Synchronring über
das Druckstück
verschoben werden kann.
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Ferner
betrifft die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2005 025 569
A1 eine Synchronisiereinrichtung, bei welcher sich Flügel eines
Druckstückes über einen
Großteil
des Synchronkörpers
axial erstrecken.
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Ferner
betrifft die
DE 100
06 347 C1 eine Synchronisiereinrichtung mit einem Druckstück.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine axial kurze Synchronisiereinrichtung
mit einem dennoch besonders verkippsicheren Druckstück zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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In
besonders vorteilhafter Weise liegt ein Druckstück im Bereich der Außenverzahnung
des Synchronkörpers
auf, was eine hohe Sicherheit gegen verkippen schafft. Zusätzlich ist
der Synchronring als Blechformteil ausgeführt. In dieses Blechformteil
ist radial außen
die Sperrverzahnung eingearbeitet. Unmittelbar innerhalb dieser
Sperrverzahnung kann somit das Druckstück anschlagen, so dass für dieses
eine erweiterte Führungslänge gegenüber dem
Synchronkörper
zur Verfügung
steht, da kein axialer mehr Bauraum für eine Anschlagnase vorgesehen
ist. Anstelle von dieser auch eingangs genannten Anschlagnase sind
am Synchronring als Blechformteil Zungen vorgesehen, die das Umschlagspiel
gegen den Synchronkörper
sicherstellen. Damit kann die typische Sperrfunktion gewährleistet werden.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann dabei das Druckstück gegenüber dem
Synchronkörper
mit Druckstück-Flügeln geführt sein,
deren Länge
mehr als 70% oder sogar mehr als 80% der axialen Erstreckung der
Außenverzahnung
des Synchronkörpers beträgt. Im Idealfall
können
die axiale Länge
des Druckstücks
und die axiale Länge
der Außenverzahnung
sogar gleich sein.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann die Schaltmuffe mit deren Innenverzahnung
gegenüber dem
Synchronkörper
mit dessen Außenverzahnung umfangsmäßig flankenzentriert
sein. Zusätzlich
kann der bei dieser Flankenzentrierung vorhandene Spalt zwischen
dem Kopfkreisdurchmesser der Außenverzahnung
und dem Fußkreisdurchmesser
der Innenverzahnung dafür
genutzt werden, die besagten Druckstück-Flügel aufzunehmen. Weisen die
Druckstück-Flügel gegenüber dem
Spalt ein relativ enges Spiel auf, so bildet sich zusätzlich zur
Flankenzentrierung eine Kopfzentrierung. Diese zusätzliche
Kopfzentrierung hindert das Druckstück zusätzlich am Kippen. Ferner kann
die Schaltmuffe weniger gegenüber
dem Synchronkörper
kippen, wenn zumindest drei Druckstücke zumindest näherungsweise
gleichmäßig am Umfang
verteilt sind. Das Druckstück
kann dabei in besonders vorteilhafter Weise aus Blech gefertigt
sein. Alternativ kann das Druckstück jedoch auch aus Kunststoff
gefertigt sein, was je nach Kunststoff den Reibkoeffizienten gegenüber dem
Synchronkörper
verringert.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann gemäß dem eingangs genannten Fachbuch
eine federbelastete Rastkugel vorgesehen sein. Diese kann in einem
Federführungszylinder
aufgenommen sein. Ist das Druckstück aus Blech gefertigt, so
kann dieses in besonders vorteilhafter Weise Stahlblech sein, da sich
Stahl gegenüber
anderen Metallen stärker
tief ziehen lässt,
was für
die Fertigung des relativ langen Federführungszylinders von Nöten ist.
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Da
das Umschlagspiel
- – der Zungen des als Blechformteil
gefertigten Synchronringes gegenüber
- – dem
Synchronkörper
zur
Herstellung einer genauen Funktion der Sperrfunktion ebenfalls sehr
genau sein muss, kann der Synchronkörper in besonders vorteilhafter
Weise als Sinterteil gefertigt sein. Eine nachträgliche kostenintensive spanende
oder Schleif-Bearbeitung
der umfangsmäßigen Anschlagflächen für die Zungen des Synchronrings
ist damit nicht notwendig. Sinterteile können nämlich auch als komplexe Teile
mit einer hohen Genauigkeit gefertigt werden, sofern keine Hinterschneidung
vorgesehen ist.
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Der
Synchronring ist in einem mittigen Ringbereich konisch ausgeführt. Als
kostengünstiges Blechformteil
konstanter Dicke ist die Mantelfläche außerhalb des Innenkonus ebenfalls
konisch. Demzufolge kann der Synchronring als Tiefziehteil gefertigt
sein, in das sich ein konischer Stempel zur Herstellung der Konizität eindrückt.
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Ist
die Synchronisiereinrichtung nicht als Einkonussynchronisiereinrichtung,
sondern als Mehrfachsychronisiereinrichtung ausgeführt, so
können die
Zungen in besonders vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die
Synchronringe miteinander drehfest zu koppeln. Dazu sind in den
anderen Synchronringen umfangsmäßig Ausnehmungen
vorgesehen, in welche die Zungen eingreifen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
Detail einer Synchronisiereinrichtung in einem Schnitt, der entlang
einer Rotationsachse einer Getriebewelle verläuft, wobei eine Schaltmuffe
nicht dargestellt ist,
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2 einen
Schnitt durch eine Spiegelsymmetrieebene der Synchronisiereinrichtung
gemäß 1,
wobei die Schaltmuffe dargestellt ist,
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3 ein
Detail der Synchronisiereinrichtung gemäß 1 in einer
perspektivischen Darstellung und
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4 ein
Druckstück,
welches Anwendung in einer Synchronisiereinrichtung gemäß 1 bis 3 findet.
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Die
folgend beschriebene Synchronisiereinrichtung ist als Einkonussynchronisiereinrichtung nach
dem System Borg-Warner ausgeführt,
wie eine solche beispielsweise in dem Fachbuch „G. Lechner, Fahrzeuggetriebe,
Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1994, Seite 238 bis Seite 241" erläutert ist. Ebenso
kann die hier beschriebene Synchronisiereinrichtung jedoch auch
Anwendung bei einer Mehrfach-Synchronisiereinrichtung
finden. Dies kann beispielsweise eine Doppel- oder eine 3-fach-Synchronisiereinrichtung
sein. Der Inhalt des zuvor genannten Fachbuchs soll zur Erläuterung
der dem Fachmann hinlänglich
bekannten Einkonussynchronisiereinrichtung nach dem System Borg-Warner
als aufgenommen gelten. Zur besseren Lesbarkeit wurde in der folgenden
Beschreibung großteils
die Terminologie dieses Fachbuchs übernommen.
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Gemäß 1 ist
koaxial und drehfest zu einer Getriebewelle 5 der Synchronkörper 1 angeordnet.
Dieser weist umfangsmäßig mehrere
in 2 und 3 ersichtliche radial nach außen öffnende Ausnehmungen 7 auf,
die sich parallel zu einer zentralen Rotationsachse 6 erstrecken.
In den umfangsmäßigen Positionen
der Ausnehmungen 7 weist eine sich axial beidseitig über die
Ausnehmungen 7 erstreckende Nabe 3 Index-Ausnehmungen 18 auf,
in welche Zungen 17 von einem Synchronring 2 einreifen.
Damit ist der Synchronringe 2 in beide Umfangsrichtungen
um ein Verdrehspiel bzw. Umschlagspiel begrenzt drehbeweglich gegenüber dem
Synchronkörper 1.
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Axial
mittig in dem Synchronkörper 1 bzw. der
Ausnehmung 7 ist ein Druckstück 4 angeordnet, das
in einer Einzelteilzeichnung in 4 ersichtlich ist.
Dieses Druckstück 4 weist
eine Rastkugel 14 auf, die auf einer Zentralachse 15 des
Druckstückes 4 liegt,
welche senkrecht auf der besagten Rotationsachse 6 steht.
Diese Zentralachse 15 liegt in einer Neutralstellung der
Synchronisiereinrichtung in einer Spiegelsymmetrieebene 16 der
Synchronisiereinrichtung.
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Das
Druckstück 4 ist
mitsamt der Rastkugel 14, einer Schraubendruckfeder 20 zum
Anpressen der Rastkugel 14 an eine ausschließlich in 2 ersichtliche
Schaltmuffe 21, einem Federführungszylinder 22 zu
einem montagefreundlichen und kompakten gemeinsamen Bauteil zusammengefasst.
Die Schaltmuffe 21 ist in üblicher Weise entlang der Rotationsachse 6 der
Getriebewelle 5 verschieblich, um eines von zwei beidseitig
der Spiegelsymmetrieebene 16 angeordneten Zahnrädern 12 mit
der Getriebewelle 5 drehzahlangleichend zu koppeln. Dazu
weist die Schaltmuffe 21 innenseitig eine axiale Innenverzahnung 23 auf,
die in eine axiale Außenverzahnung 24 des
Synchronkörpers 1 eingreift.
Bei Herstellung des Formschlusses nach der Drehzahlangleichung stellt
damit die bis in eine Endstellung verschobene Schaltmuffe 21 eine
formschlüssig
drehfeste Verbindung zwischen der Außenverzahnung 24 und
einer Schaltverzahnung 40 eines Kupplungskörpers 41 mit Reibkonus 42 her.
Der Kupplungskörper 41 ist
dabei formschlüssig
drehfest mit dem Zahnrad 12 gekoppelt.
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Ein
in der Winkelstellung der Rastkugel 14 liegender Zahn 30 der
Innenverzahnung 23 weist eine in der Zeichnung nicht ersichtliche
umfangsmäßige Nut
auf. Diese Nut liegt bezüglich der
besagten Rotationsachse 6 axial mittig in der Schaltmuffe 21, so
dass die Rastkugel 14 die unbetätigte Schaltmuffe 21 in
der Neutralstellung hält.
Bei Axialverschiebung der Schaltmuffe 21 in eine der beiden
möglichen
axial entgegengesetzt zueinander liegenden Richtungen nimmt das
Druckstück 4 den
Synchronring 2 über
die Rastkugel 14 mit. Dabei liegt eine stirnseitige Außenkante
des Druckstücks 4 an
einem Ringbereich 45 radial innerhalb einer Sperrverzahnung 39 des
Synchronringes 2 an.
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Dabei
ist ersichtlich, dass der Grundkörper des
Druckstücks 4 ein
Tiefziehteil aus Blech ist, welches radial außen im Wesentlichen ein Quader
ist. In diesem Quader liegt mittig die Rastkugel 14, wobei sich
dem Quader radial innen der koaxial zur Zentralachse 15 ausgerichtete
Federführungszylinder 22 anschließt. In diesem
Federführungszylinder 22 liegt die
Schraubendruckfeder 20 und stützt sich radial nach außen an der
Rastkugel 14 ab. Radial innen stützt sich die Schraubendruckfeder 20 an
einem Ringkragen 26 ab, der vom radial inneren Ende des Federführungszylinders 22 in
Richtung auf die Zentralachse 15 gezogen ist.
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Der
Synchronring 2 ist aus Blech gefertigt. Der Synchronkörper 1 ist
hingegen als Sinterteil gefertigt. Radial innerhalb der Ausnehmungen 7 sind
in den gleichen umfangsmäßigen Positionen
die besagten Index-Aussparungen 18 vorgesehen. Diese Index-Aussparungen 18 sind
in den beiden Umfangsrichtungen durch Anschlagflächen 19, 25 begrenzt. In
diese Index-Aussparungen 18 greifen die Zungen 17 ein,
die sich von einem konischen Ringbereich 13 des Synchronrings 2 radial
nach innen erstrecken. Dabei schlagen die Zungen 17 an
den Anschlagflächen 19, 25 an,
um das Umschlagspiel für
die Funktion der Sperrsynchronisierung zu gewährleisten.
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Das
Druckstück 4 weist
Flügel 11, 26 auf,
die jeweils auf einem breiten Zahn 27, 28 der
Außenverzahnung 24 aufliegen.
Diese Flügel 11, 26 sind
einteilig aus dem Blech 31 des Druckstücks 4 gebogen. Wie
in 2 ersichtlich ist, liegt die Schaltmuffe 21 auf
den Flügeln 11, 26 auf.
Dabei weisen die Flügel 11, 26 ein
Spiel zu dem Kopfkreisdurchmesser der Außenverzahnung 24 und
einem Fußkreisdurchmesser
der Schaltmuffe 21 auf. Somit ist die Schaltmuffe 21 gegenüber dem
Synchronkörper 1 einerseits
mittels Zahnflanken 32, 33 der Außenverzahnung 24 bzw.
der Innenverzahnung 23 zentriert und andererseits über die
Flügel 11, 26 kopfzentriert.
Zusätzlich wird
das Druckstück 4 durch
das enge beidseitige Spiel am Kippen gehindert. Die axiale Erstreckung der
Flügel
ist dabei gleich der axialen Erstreckung der Außenverzahnung des Synchronkörpers 1.
Je kürzer
diese Flügel 11, 26 sind,
desto schlechter ist die Führung.
Dabei kann es je nach Einbaufall jedoch auch ausreichend sein, wenn
die axiale Erstreckung der Flügel 11, 26 zumindest
70%-80% der axialen Erstreckung des Außenverzahnung 24 des
Synchronkörpers 1 beträgt.
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Bei
der Herstellung des Synchronringes 2 wird dieser über einen
Stempel gezogen, der die Form des konischen Ringbereichs 13 herstellt.
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In 1 ist
gestrichelt eine alternative Ausgestaltungsform von Zungen 50 dargestellt.
Diese Zungen 50 erstrecken sich axial in den Ausnehmungen 7 des
Synchronkörpers 1,
in welchen auch das Druckstück 4 angeordnet
ist. Dabei sind die Zungen 17 umfangsmäßig am Synchronkörper 1 anlegbar,
so dass auch hier das funktionsnötige
Umschlagspiel gewährleistet
ist.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsformen handelt
es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der
be schriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden
Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien
der Vorrichtungsteile zu entnehmen.