DE102007016211B4

DE102007016211B4 - Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE102007016211B4
Application number: DE102007016211.3A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Spalthoff Eberhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2027-04-05
Also published as: DE102007016211A1

Abstract

Synchronisiereinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe, mit der mindestens ein Losrad (2, 3) relativ zu einer Welle (4) wahlweise drehbar gehalten oder drehfest gelegt werden kann, wobei bei der Herstellung einer Drehverbindung zwischen dem Losrad (2, 3) und der Welle (4) ein Angleichen der Drehzahlen der Bauteile (2, 3, 4) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung (1) aufweist: ein Spannelement (5, 6) zur Erzeugung eines direkten oder indirekten Reibschlusses zwischen dem Losrad (2, 3) und der Welle (4), wobei das Spannelement (5, 6) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten und axial (a) relativ zueinander beweglichen Bauteilen mit hülsenförmigen Abschnitten (7, 8) besteht, wobei die hülsenförmigen Abschnitte (7, 8) bei relativer axialer Bewegung (a) zum Aufdehnen in radiale Richtung (r) ausgebildet sind und wobei zumindest ein Teil der hülsenförmigen Abschnitte (7, 8) in einer stirnseitig in das Losrad (2, 3) eingearbeiteten Ringnut (9) oder in einer stirnseitig in einen mit dem Losrad (2, 3) drehfest verbundenen Mitnehmerring eingearbeiteten Ringnut angeordnet sind, und ein Betätigungselement (10), das relativ zur Welle (4) axial (a) verschiebbar angeordnet ist und das mindestens eine Betätigungsfläche (11) für das Spannelement (5, 6) für dessen radiale Aufdehnung aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe, mit der mindestens ein Losrad relativ zu einer Welle wahlweise drehbar gehalten oder drehfest gelegt werden kann, wobei bei der Herstellung einer Drehverbindung zwischen dem Losrad und der Welle ein Angleichen der Drehzahlen der Bauteile erfolgt.
Hintergrund der Erfindung
Eine Synchronisiereinrichtung dient zum Schalten von Gangrädern in einem Getriebe. Dabei wird bei einer weit verbreiteten Art der Einrichtung eine Anordnung von Synchronringen einem Gangrad zugeordnet. Die Anordnung hat mindestens zwei und häufig drei Synchronringe, nämlich einen Synchron-Innenring, einen Synchron-Außenring und einen dazwischen angeordneten Synchron-Zwischenring. Die Synchronringe sind längs der Drehachse der Getriebewelle bzw. längs der Drehachse der Synchronringe so ineinander geschoben, dass der Synchron-Außenring den Synchron-Innenring in Umfangsrichtung umfasst. Jeder Synchronring weist mindestens eine Ringfläche auf, mit der während der Synchronisation der Drehzahlen der Getriebewelle mit den Drehzahlen der zu schaltenden Gangräder ein reibschlüssiger Kontakt zu einer weiteren Ringfläche hergestellt wird. Jede der Reibflächen liegt an einem der Synchronringe einer Reibfläche eines anderen Synchronringes gegenüber.
Synchronisiereinrichtungen der genannten Art dienen also zum Angleichen der Drehzahldifferenz zwischen der angetriebenen Welle und dem Gang- bzw. Losrad. Zur Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle zum geschalteten bzw. arretierten Losrad dienen formschlüssige Übertragungselemente, wie Kupplungskörper, Schiebemuffenverzahnung und Kupplungsträgerkörper.
Durch weiter wachsende Motorleistungen, durch automatisierte Schaltungen und durch die mittlerweile gebräuchlichen Doppelkupplungsgetriebe müssen die Komponenten der Synchronisiereinrichtung stets zur Erreichung einer höheren spezifischen Leistungsfähigkeit weiterentwickelt werden bzw. um weitere Elemente ergänzt werden (z. B. Einfach-, Zweifach-, Dreifachkonussysteme, aufwändigere Beschichtung). Ferner werden durch den Quereinbau der Motoren immer kürzere Getriebe benötigt, die durch Mehrwellentechnik kostenintensiv realisiert werden. Damit bestehen die gattungsgemäßen Synchronisiereinrichtungen aus relativ vielen Bauteilen, was sich unter Kostengesichtspunkten nachteilig auswirkt. Weiterhin ist ein relativ hoher Abstimmungsaufwand erforderlich. Bei nur geringen Maßabweichungen kann es schnell zu Funktionsbeeinträchtigungen kommen.
DE 10 2004 023 792 A1 zeigt eine Differentialkupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer Kurvenscheibe, die auf einem Lamellenträger sitzt, wobei zwei Kupplungen ineinander gesetzt sind. DE 195 47 081 A1 beschreibt eine Kupplung mit einem Betätigungsmittel, das über eine Rampenvorkehrung ein Nachstellen ermöglicht.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es mit weniger Bauteilen möglich wird, den Synchronisiervorgang zu bewerkstelligen. Dabei sollen die benötigten Bauteile möglichst einfach ausgestaltet sein, um sie preiswert herstellen zu können. Durch wenige Bauteile soll auch der Bauraumbedarf für die Synchronisiereinrichtung minimal bleiben. Die Drehzahldifferenzen sollen im Betrieb der Synchronisiereinrichtung sicher angeglichen werden können. Die Synchronisiereinrichtung soll also auf kleinem Bauraum eine hohe Leistungsfähigkeit aufweisen. Mit der Reduzierung des Bauraums soll auch eine Gewichtsreduzierung einher gehen. Schließlich soll die Synchronisiereinrichtung einen guten Schaltkomfort aufweisen und gegen Toleranzschwankungen unanfällig sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung aufweist:

ein Spannelement zur Erzeugung eines direkten oder indirekten Reibschlusses zwischen dem Losrad und der Welle, wobei das Spannelement aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten und axial relativ zueinander beweglichen Bauteilen mit hülsenförmigen Abschnitten besteht, wobei die hülsenförmigen Abschnitte bei relativer axialer Bewegung zum Aufdehnen in radiale Richtung ausgebildet sind und wobei zumindest ein Teil der hülsenförmigen Abschnitte in einer stirnseitig in das Losrad eingearbeiteten Ringnut (oder alternativ in einer stirnseitig in einen mit dem Losrad drehfest verbundenen Mitnehmerring eingearbeiteten Ringnut) angeordnet sind, und
ein Betätigungselement, das relativ zur Welle axial verschiebbar angeordnet ist und das mindestens eine Betätigungsfläche für das Spannelement für dessen radiale Aufdehnung aufweist.

Eine erste Weiterbildung sieht vor, dass die hülsenförmigen Abschnitte des Spannelements koaxial zueinander angeordnet sind und an ihren zugewandten Seiten mindestens eine Kegelfläche aufweisen. Dabei weisen bevorzugt die hülsenförmigen Abschnitte des Spannelements zwei benachbarte Kegelflächen mit gegensinniger Ausrichtung zur Achsrichtung auf.
Die sich im Losrad befindliche Ringnut kann im Radialschnitt eine rechteckige Kontur aufweisen.
Die beiden Bauteile des Spannelement können mit mindestens zwei zusammenwirkenden Gewindeabschnitten versehen sein, die so ausgebildet sind, dass bei Eingriff der Gewindeabschnitte und relativer Verdrehung der beiden Bauteile eine relative axiale Verschiebung zwischen den Bauteilen hervorgerufen wird. Ein Gewindeabschnitt kann an einer radial nach innen gerichteten Fläche eines zylindrischen Abschnitts des einen Bauteils angeordnet sein. Entsprechend kann ein Gewindeabschnitt an einer radial nach außen gerichteten Fläche eines zylindrischen Abschnitts des anderen Bauteils angeordnet sein. Der zylindrische Abschnitt kann aus einer Anzahl Segmenten oder Lamellen bestehen, die durch axial verlaufende Schlitze voneinander getrennt sind. Ferner kann der zylindrische Abschnitt in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise mit einer umlaufenden Nut versehen sein, die zum formschlüssigen Zusammenwirken mit mindestens einer Betätigungsfläche des Betätigungselements ausgebildet ist.
Zwischen zwei mit umlaufender Nut versehenen Segmenten des zylindrischen Abschnitts kann ein Segment ohne umlaufende Nut angeordnet sein.
Mindestens eines der beiden Bauteile des Spannelements, insbesondere deren hülsenförmige Abschnitte, kann mit einer Anzahl Schlitzen versehen sein.
Das radial innen liegende Bauteil des Spannelements kann eine Innenverzahnung aufweisen, die mit einer an der Welle angeordneten Außenverzahnung zusammenwirkt. Zwischen dem Losrad und der Welle kann eine Nadellagerung angeordnet sein.
Das Betätigungselement kann zwei benachbarte Betätigungsflächen aufweisen, die im Radialschnitt eine pfeilförmige Kontur bilden.
Das Betätigungselement kann als Wälzlager ausgebildet sein, dessen Innenring die mindestens eine Betätigungsfläche aufweist.
Das Betätigungselement kann als Wälzlager ausgebildet sein, dessen Außenring eine außen umlaufende Ringnut für den Eingriff eines Betätigungsorgans aufweist. Das Wälzlager ist dabei bevorzugt ein Rillenkugellager.
Mindestens eine zum Reibkontakt vorgesehene Fläche eines Bauteils des Spannelements kann mit einer reibungsfördernden Beschichtung versehen sein, wobei diese Molybdän oder Schwefel enthalten kann.
Figurenliste
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 den Radialschnitt durch eine Synchronisiereinrichtung mit zwei relativ zu einer Welle wahlweise zu schaltenden Losrädern im nicht geschalteten Zustand der Losräder,
2 den Radialschnitt gemäß 1, wobei nun das linke Losrad drehfest zur Welle geschaltet ist,
3 eine vergrößerte Darstellung des oberen linken Abschnitts des Losrades mit einem in seine Ringnut eintretenden Spannelement,
4 eine perspektivische Ansicht des einen Bauteils des Spannelements mit radial innen liegendem hülsenförmigen Abschnitt,
5 dasselbe Bauteil wie in 4, aus einer anderen Blickrichtung betrachtet,
6 eine perspektivische Ansicht des anderen Bauteils des Spannelements mit radial außen liegendem hülsenförmigen Abschnitt und
7 dasselbe Bauteil wie in 6, aus einer anderen Blickrichtung betrachtet.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den 1 und 2 ist eine Synchronisiereinrichtung 1 zu sehen, mit der es möglich ist, ein Losrad 2 oder 3, das auf einer Welle 4 drehbar angeordnet ist, derart zu schalten, d. h. drehfest zu legen, dass beim Schaltvorgang eine Drehzahlangleichung zwischen Welle 4 und Losrad 2, 3 erfolgt, also ein Synchronisiervorgang durchgeführt wird. Dabei kann wahlweise das linke Losrad 2 oder das rechte Losrad 3 in drehfeste Verbindung mit der Welle 4 gebracht werden. Die Losräder 2, 3 sind zunächst über Nadellagerungen 26 drehbar auf der Welle 4 angeordnet, können jedoch durch den nachstehend beschriebenen Aufbau drehfest mit der Welle 4 gekoppelt werden.
Die Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen der Welle 4 und einem der Losräder 2, 3 erfolgt durch Reibschluss. Hierfür weist das Losrad 2, 3 eine stirnseitig eingearbeitete Ringnut 9 auf, die im Radialschnitt - wie ersichtlich - eine rechteckige Form hat. In diese Ringnut 9 ragt ein Spannelement 5, 6 mit einem axialen Ende hinein, das aus zwei Bauteilen 5 und 6 besteht. Im axial endseitigen Bereich haben die Bauteile 5, 6 des Spannelements hülsenförmig Abschnitte 7 und 8. Die beiden Bauteile 5, 6 bzw. die beiden hülsenförmigen Abschnitte 7, 8 sind dabei koaxial zueinander angeordnet. Dabei liegen nicht nur die hülsenförmigen Abschnitte 7, 8 koaxial übereinander, sondern auch im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Abschnitte 18 und 19 (s. 4 bis 7), die im anderen axialen Endbereich des Spannelements 5, 6 angeordnet sind.
Wie es am besten in 3 zu sehen ist, weisen die beiden hülsenförmigen Abschnitte 7 und 8 der Bauteile 5 und 6 des Spannelements im Radialschnitt Kegelflächen 12, 13, 14 und 15 auf, über die sie miteinander in Kontakt sind. Die Kegelflächen 12 und 14 des hülsenförmigen Abschnitts 7 sowie die Kegelflächen 13 und 15 des hülsenförmigen Abschnitts 8 bilden jeweils eine pfeilförmige Kontur. Kommt es zu einer relativen Verschiebung zwischen den beiden Bauteilen 5 und 6 des Spannelements in axiale Richtung a, hat dies zur Folge, dass sich die Einheit bestehend aus den beiden Bauteilen 5 und 6 in radiale Richtung r in Folge der zusammenwirkenden Kegelflächen aufweitet. Da die hülsenförmigen Abschnitte 7, 8 wie erläutert in die Ringnut 9 hineinragen, kommt es bei einer radialen Aufweitung der hülsenförmigen Abschnitt 7, 8 zu einem Klemmen zwischen Losrad 2 und Spannelement 5, 6.
Diese bei axialer Verschiebung allmählich größer werdende radiale Aufweitung und die damit einher gehende stärker werdende Klemmkraft wird genutzt, um die Drehung der Welle 4 mit derjenigen des Losrads 2 zu synchronisieren.
Hierfür weisen die beiden Bauteile 5, 6 an den zylindrischen Abschnitten 18 und 19 zwei zusammenwirkende Gewindeabschnitte 16 und 17 auf. (s. 4 bis 7). Namentlich ist ein Gewindeabschnitt 16 in die radial innen liegenden Fläche des zylindrischen Abschnitts 18 des Bauteils 5 und ein weiterer Gewindeabschnitt 17 in die radial außen liegende Fläche des zylindrischen Abschnitts 19 des Bauteils 6 eingearbeitet. Wie weiter zu sehen ist, ist der zylindrische Abschnitt 18 des Bauteils 5 geschlitzt, d. h. er weist Schlitze 20 auf, die den zylindrischen Abschnitt 18 in Segmente oder Lamellen unterteilen. Hierdurch werden die einzelnen Segmente in radiale Richtung r elastisch gemacht.
Wie in 1 und 2 zu sehen ist, ist axial verschieblich auf der Welle 4 und zwischen den Losrädern 2, 3 ein Betätigungselement 10 angeordnet, das nach Art eines Rillenkugellagers ausgeführt ist. Der Außenring 28 des Betätigungselements 10 weist eine Ringnut 29 auf. In diese Ringnut 29 greift ein - nicht dargestelltes - Betätigungsorgan ein, d. h. ein Schaltfinger, mit dem das Betätigungselement 10 axial bewegt werden kann. Der Innenring 27 des Betätigungselements 10 weist zwei Betätigungsflächen 11 auf, die im Radialschnitt zusammen eine pfeilförmige Kontur bilden.
Auf der Welle 4 befindet sich eine Außenverzahnung 25. Das eine Bauteil 6 des Spannelements 5, 6 ist mit einer korrespondierenden Innenverzahnung 24 versehen (s. 4 und 5), so dass das Bauteil 6 stets mit der Welle 4 drehfest verbunden ist, d. h. das Bauteil 6 dreht stets mit Wellendrehzahl.
Wird das Betätigungselement 10 zwecks Schaltung eines der Losräder 2, 3 axial bewegt, drückt die Betätigungsfläche 11 die segmentartig ausgebildeten Abschnitte des zylindrischen Abschnitts 18 radial nach innen. Durch diese Bewegung werden die beiden Gewindeabschnitte 16 und 17 in Eingriff gebracht. Durch die elastische Verformung der Gewindelamellen erfahren die Klemmlamellen der äußeren Hülse eine Spreizwirkung nach außen. Dieser Effekt bewirkt einen Verdrehimpuls auf die äußere Spannhülse - so dass es - solange es eine Relativdrehung zwischen den beiden Bauteilen 5, 6 des Spannelements gibt - zu einer relativen axialen Verschiebung zwischen den Bauteilen 5, 6 und damit aufgrund der Kegelflächen 12, 13, 14, 15 zu einer radialen Aufweitung kommt. Dies wiederum ruft die Klemmung des Spannelements 5, 6 in der Ringnut 9 hervor, so dass Reibschluss zwischen der Welle 4 und dem Losrad 2 oder 3 hergestellt wird. Über den Reibschluss wird auch das Losrad 2 bzw. 3 relativ zur Welle 4 drehfest gelegt, da das Bauteil 6 aufgrund der Verzahnungen 24, 25 an der Welle 4 drehfest gelegt ist.
Damit im geschalteten Zustand das Betätigungselement 10 in einer definierten Stellung verharrt, weist der zylindrische Abschnitt 18 (s. 6), d. h. zumindest eine Anzahl der segmentartigen Bereiche des Abschnitts 18 eine Nut 21 auf, die als umlaufende Ringnut ausgeführt ist. In dieser Nut 21 ruht die „Pfeilspitze“ zwischen den beiden Betätigungsflächen 11 des Betätigungselements 10; das Betätigungselement 10 ist damit axial in dieser Position arretiert. Wie aus 6 ersichtlich ist, weist nur jeder zweite Segmentteil des zylindrischen Abschnitts 18 die Nut 21 auf. Die dazwischen liegenden Segmentteile des zylindrischen Abschnitts 18 können mit dem Gewindeabschnitt 16 versehen sein.
Damit für die radiale Aufweitung der hülsenförmigen Abschnitte 7 und 8 keine hohen Kräfte benötigt werden, sind Schlitze 22 bzw. 23 in die Abschnitte 7, 8 eingebracht (s. 4 bis 7). Die Schlitze 22, 23 können sich dabei in Achsrichtung a erstrecken oder zu dieser auch unter einem Winkel angeordnet sein.
Um die Reibfähigkeit der Reibpartner zu verbessern, können die entsprechenden Oberflächen mit einer reibungsfördernden Molybdän- oder Schwefel-Schicht versehen sein.
Dargestellt ist im Ausführungsbeispiel, dass sich das Spannelement 5, 6 direkt in die Ringnut 9 hinein erstreckt und hier die erläuterte radiale Aufweitung erfolgt. Hierdurch kann es in nachteiliger Weise jedoch dazu kommen, dass sich das Losrad 2, 3 und damit auch die Verzahnung, die am Außenumfang des Losrads 2, 3 angeordnet ist, verformt. Um Verformungen aus den Spannsatzkräften der Bauteile 5, 6 auf die Zahnradgeometrie zu verhindern, kann als alternative Ausgestaltung vorgesehen sein, einen Mitnehmerring (nicht dargestellt) vorzusehen, der in das Losrad 2, 3 eingebettet ist. Zwischen dem Mitnehmerring und dem Losrad 2, 3 besteht dann eine formschlüssige Verdrehsicherung. Damit wird ebenfalls das Losrad 2, 3 drehfest gelegt, Verformungen infolge der radialen Spannkräfte wirken dann jedoch auf den Mitnehmerring und nicht auf die Verzahnung des Losrads 2, 3.
Was das Betätigungselement 10 anbelangt, kann alternativ zur Ringnut 29 auch ein klassischer Außenring vorgesehen sein, der von einer Schaltgabel (mit U-förmigem Radialschnitt) umgriffen und von dieser betätigt wird. In jedem Falle wird axiales Spiel zwischen Schaltgabel bzw. Schaltfinger und Außenring 28 vorgesehen.
Sind beide Losräder 2, 3 nicht geschaltet, befindet sich das von der Schaltgabel axial geführte Betätigungselement 10 (Rillenkugellager) zwischen den beiden Spannhülsensätzen 5, 6. Die Innenkonusflächen des Betätigungselements 10 stützen sich dabei auf Einführungskonen der gespreizten Lamellen bzw. Segmente der äußeren Spannhülsen 5. Die Bauteile rotieren ohne Zwang durch Schlepp- und Reibungseffekte mit den umgebenden Bauteilen, wie die Losräder 2, 3 und die Antriebswelle 4 mit den inneren Spannhülsen 6.
Soll ein Gang geschaltet werden, wird - wie erläutert - die Schaltgabel und mit ihr das Betätigungselement 10 axial verschoben. Durch das axiale Verschieben des Betätigungselements 10 auf die im entspannten Zustand gespreizten Lamellen bzw. Segmente der äußeren Spannhülse 5 sorgt die konische Lager-Innenkontur (Betätigungsflächen 11) dafür, dass sich die Lamellen schließen und der Gewindeverbund 16, 17 in Eingriff kommt. Gleichzeitig werden die Lamellen auf der anderen Konenseite durch das Schließen auf der Gewindeseite nach außen gedrängt, so dass der Reibschluss zwischen dem Losrad 2, 3 und der äußeren Spannhülsenreibfläche hergestellt wird.
Die Außenkontur der vom Betätigungselement 10 zu schließenden Lamellen sind wechselseitig so gestaltet, dass das Betätigungselement 10 durch einen Arretierungsmechanismus selbst in der axialen Position gehalten wird.
Da das Losrad mit Losraddrehzahl und die Spannhülse 6 noch mit der hierzu verschiedenen Wellendrehzahl dreht, sorgt der Reibschluss für eine relative Verdrehung der Spannhülsen 5, 6 im Gewindeverbund, was zu einer axialen Verschiebung der Spannsatzkomponenten führt. Durch die doppelseitigen Konen ist es unerheblich, in welcher Drehrichtung der Synchronisationsvorgang abläuft (Beschleunigung oder Verzögerung des Losrades 2, 3). Solange zwischen der Welle 4 und dem Losrad 2, 3 noch eine Relativdrehung stattfindet, kommt es aufgrund der unterschiedlichen Reibungsdurchmesser und Reibungskoeffizienten zu einem weiteren Spannen, da die äußere Reibfläche der Spannhülse ein größeres Reibmoment übertragen kann, als die inneren Konusflächen. Dadurch wird immer soviel Verkeilspannung aufgebaut, wie es zur Übertragung des Drehmoments notwendig ist.
Soll der Gang gewechselt werden, wird das Betätigungselement 10 mit der konischen Innenkontur von der Spannhülse gezogen. Die Lamellen (Segmente) spreizen sich auf und der Verspannungsverbund der Gewindeabschnitte 16, 17 wird aufgelöst, da die Kegel des Spannzangensatzes außerhalb des Selbsthemmungsbereiches ausgelegt sind. Somit ist das Gangrad wieder von der Welle entkoppelt und kann ohne Zwang mit dem Gegenrad kämmen. Ein anderer Gang kann geschaltet werden.
Bezüglich des als Rillenkugellager ausgeführten Betätigungselements 10 steht eine andere preiswerte Variante zur Verfügung. Hiernach ist für das Wälzlager eine einfache Schaltmuffe - ähnlich der bekannten Schiebemuffe, jedoch mit doppelkonischer Innenkontur (ohne Innenverzahnung) - vorgesehen. Die Aktuatorik ist dann identisch mit dem bekannten System (Schaltgabel; Schaltgabelnut).
Bezüglich der äußeren Spannhülse 5 sieht eine Variante vor, an der äußeren Mantelfläche eine Längsaußenverzahnung anzubringen, die in eine korrespondierende Längsinnenverzahnung in der Ringnut 9 des Gangrades 2, 3 (bzw. in den genannten Mitnehmerring) eingreift.
Sollten im Betrieb der Vorrichtung Drehzahldifferenzen zwischen der Welle 4 und dem Losrad 2, 3 auftreten - beispielsweise aufgrund eines plötzlich steigenden Drehmoments -, würden die Verspannkräfte durch weitere relative Verdrehung stärker werden, bis wiederum Gleichlauf vorliegt.
Bezugszeichenliste

1: Synchronisiereinrichtung
2: Losrad
3: Losrad
4: Welle
5: Spannelement
6: Spannelement
7: hülsenförmiger Abschnitt
8: hülsenförmiger Abschnitt
9: Ringnut
10: Betätigungselement
11: Betätigungsfläche
12: Kegelfläche
13: Kegelfläche
14: Kegelfläche
15: Kegelfläche
16: Gewindeabschnitt (Feingewinde)
17: Gewindeabschnitt (Feingewinde)
18: zylindrischer Abschnitt (segmentiert / lamellenartig)
19: zylindrischer Abschnitt
20: Schlitz
21: Nut
22: Schlitz
23: Schlitz
24: Innenverzahnung
25: Außenverzahnung
26: Nadellagerung
27: Innenring
28: Außenring
29: Ringnut
r: radiale Richtung
a: axiale Richtung

Claims

Synchronisiereinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe, mit der mindestens ein Losrad (2, 3) relativ zu einer Welle (4) wahlweise drehbar gehalten oder drehfest gelegt werden kann, wobei bei der Herstellung einer Drehverbindung zwischen dem Losrad (2, 3) und der Welle (4) ein Angleichen der Drehzahlen der Bauteile (2, 3, 4) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung (1) aufweist: ein Spannelement (5, 6) zur Erzeugung eines direkten oder indirekten Reibschlusses zwischen dem Losrad (2, 3) und der Welle (4), wobei das Spannelement (5, 6) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten und axial (a) relativ zueinander beweglichen Bauteilen mit hülsenförmigen Abschnitten (7, 8) besteht, wobei die hülsenförmigen Abschnitte (7, 8) bei relativer axialer Bewegung (a) zum Aufdehnen in radiale Richtung (r) ausgebildet sind und wobei zumindest ein Teil der hülsenförmigen Abschnitte (7, 8) in einer stirnseitig in das Losrad (2, 3) eingearbeiteten Ringnut (9) oder in einer stirnseitig in einen mit dem Losrad (2, 3) drehfest verbundenen Mitnehmerring eingearbeiteten Ringnut angeordnet sind, und ein Betätigungselement (10), das relativ zur Welle (4) axial (a) verschiebbar angeordnet ist und das mindestens eine Betätigungsfläche (11) für das Spannelement (5, 6) für dessen radiale Aufdehnung aufweist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmigen Abschnitte (7, 8) des Spannelements (5, 6) koaxial zueinander angeordnet sind und an ihren zugewandten Seiten mindestens eine Kegelfläche (12, 13; 14, 15) aufweisen.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmigen Abschnitte (7, 8) des Spannelements (5, 6) zwei benachbarte Kegelflächen (12, 13; 14, 15) mit gegensinniger Ausrichtung zur Achsrichtung (a) aufweisen.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich im Losrad (2, 3) befindliche Ringnut (9) im Radialschnitt eine rechteckige Kontur aufweist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (5, 6) des Spannelement mit mindestens zwei zusammenwirkenden Gewindeabschnitten (16, 17) versehen sind, die so ausgebildet sind, dass bei Eingriff der Gewindeabschnitte (16, 17) und relativer Verdrehung der beiden Bauteile (5, 6) eine relative axiale (a) Verschiebung zwischen den Bauteilen (5, 6) hervorgerufen wird.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewindeabschnitt (16) an einer radial nach innen gerichteten Fläche eines zylindrischen Abschnitts (18) des einen Bauteils (5) angeordnet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewindeabschnitt (17) an einer radial nach außen gerichteten Fläche eines zylindrischen Abschnitts (19) des anderen Bauteils (6) angeordnet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (18) aus einer Anzahl Segmenten besteht, die durch axial verlaufende Schlitze (20) voneinander getrennt sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (18) in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise mit einer umlaufenden Nut (21) versehen ist, die zum formschlüssigen Zusammenwirken mit mindestens einer Betätigungsfläche (11) des Betätigungselements (10) ausgebildet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei mit umlaufender Nut (21) versehenen Segmenten des zylindrischen Abschnitts (18) ein Segment ohne umlaufende Nut (21) angeordnet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Bauteile (5, 6) des Spannelements mit einer Anzahl Schlitzen (22, 23) versehen sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das radial innenliegende Bauteil (6) des Spannelements (6, 7) eine Innenverzahnung (24) aufweist, die mit einer an der Welle (4) angeordneten Außenverzahnung (25) zusammenwirkt.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Losrad (2, 3) und der Welle (4) eine Nadellagerung (26) angeordnet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (10) zwei benachbarte Betätigungsflächen (11) aufweist, die im Radialschnitt eine pfeilförmige Kontur bilden.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (10) als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Innenring (27) die mindestens eine Betätigungsfläche (11) aufweist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (10) als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Außenring (28) eine außen umlaufende Ringnut (29) für den Eingriff eines Betätigungsorgans aufweist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als Rillenkugellager ausgebildet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zum Reibkontakt vorgesehene Fläche eines Bauteils (5, 6) des Spannelement (5, 6) mit einer reibungsfördernden Beschichtung versehen ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungsfördernden Beschichtung Molybdän oder Schwefel enthält.