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Die
Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Es
sind bereits Schalteinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe,
mit einer Schiebemuffe und mit zumindest einer Synchronisiereinheit, die
dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang zu synchronisieren, und
die zumindest einen zu der Schiebemuffe beweglich angeordneten Synchronring
sowie zumindest eine Koppeleinheit für eine Kopplung des Synchronrings
und der Schiebemuffe aufweist, bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine einfache
und kostengünstige Schalteinrichtung
bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Schalteinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit
einer Schiebemuffe und mit zumindest einer Synchronisiereinheit,
die dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang zu synchronisieren,
und die zumindest einen zu der Schiebemuffe beweglich angeordneten
Synchronring sowie zumindest eine Koppeleinheit für eine Kopplung
des Synchronrings und der Schiebemuffe aufweist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit eine Ringfedereinheit
aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Vorsynchronisierkraft
von der Schiebemuffe auf den Synchronring zu übertragen. Mittels einer Ringfedereinheit
kann auf eine aufwendige Ausgestaltung und Montage von Druckstücken verzichtet
werden, wodurch eine einfache und kostengünstige Schalteinrichtung realisiert
werden kann. Unter einer „Ringfedereinheit” soll dabei
insbesondere eine Einheit aus zumindest einem Bauteil verstanden
werden, die dazu vorgesehen ist, abstützungsfrei eine radiale Spannkraft
bereitzustellen, mittels der die Ringfedereinheit insbesondere innerhalb der
Schiebemuffe verspannt werden kann. Unter „abstützungsfrei” soll in diesem Zusammenhang
insbesondere verstanden werden, das die Ringfedereinheit dazu vorgesehen
ist, eine radial nach außen
wirkende Spannkraft bereitzustellen, wobei auf eine radial nach
innen wirkende Abstützkraft
verzichtet wird. Weiter soll unter einer „Vorsynchronisierkraft” insbesondere
eine axial wirkende Kraft verstanden werden, die dazu vorgesehen
ist, eine Reibfläche
des Synchronrings mit einer korrespondierenden Reibfläche eines
zu synchronisierenden Schaltelements in Kontakt zu bringen. Unter „vorgesehen” soll insbesondere
speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden
werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Ringfedereinheit zumindest ein einstückig ausgebildetes Ringfederelement
aufweist. Dadurch kann eine Anzahl von Bauteilen reduziert werden,
wodurch die Synchronisiereinheit weiter vereinfacht werden kann. Unter
einer „Ringfederelement” soll dabei
insbesondere ein im Wesentlichen ringförmiges oder ringsegmentförmiges,
einstückiges
Federelement verstanden werden, dessen Federkraft einer Verkleinerung eines
Durchmessers des Ringfederelements entgegen wirkt. Vorzugsweise
ist das Federelement aus einem elastischen Federstahl gefertigt.
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Dabei
ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Ringfederelement dazu
vorgesehen ist, die Vorsynchronisierkraft von der Schiebemuffe auf
den Synchronring zu übertragen.
Dadurch kann eine besonders einfache Ausgestaltung realisiert werden. Insbesondere
kann dadurch eine vorteilhafte Belastung der Ringfedereinheit erreicht
werden, wodurch eine Wahrscheinlichkeit von Federbrüchen gesenkt und
somit eine Zuverlässigkeit
erhöht
werden kann.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Schiebemuffe eine Ausnehmung aufweist,
die in zumindest einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, die Ringfedereinheit
zumindest teilweise aufzunehmen. Dadurch kann die axiale Vorsynchronisierkraft
einfach von der Schiebemuffe auf die Ringfedereinheit übertragen
werden.
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Vorzugsweise
ist die Ringfedereinheit zumindest teilweise koaxial zu der Schiebemuffe
angeordnet. Dadurch kann eine einfache und montagefreundliche Anordnung
der Ringfedereinheit erreicht werden. Unter „zumindest teilweise koaxial” soll in diesem
Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Ringfedereinheit
eine Symmetrieachse aufweist, die koaxial zu einer Rotationsachse der
Schalteinrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Ringfedereinheit
zumindest teilweise rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse.
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Um
eine besonders kompakte Ausgestaltung der Erfindung zu erreichen,
wird ferner vorgeschlagen, die Ringfedereinheit zumindest teilweise
radial innerhalb der Schiebemuffe anzuordnen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schalteinrichtung
einen Gleichlaufkörper
auf, der eine Ausnehmung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die
Ringfederein heit zumindest teilweise aufzunehmen. Dadurch kann die
Ringfedereinheit vorteilhaft angeordnet und insbesondere geführt bzw.
fixiert werden.
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Dabei
wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Ausnehmung in zumindest
einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, die Ringfedereinheit vollständig aufzunehmen.
Dadurch kann die Federeinheit einfach von der Schiebemuffe entkoppelt
werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung eine Axialerstreckung aufweist,
die größer ist
als eine Axialerstreckung der Ringfedereinheit. Dadurch kann einfach
ein Weg zum Übertragen
der Axialschaltkraft bereitgestellt werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass die Ausnehmung als eine umlaufende Nut ausgebildet ist. Eine
derartige Ausnehmung ist besonders einfach realisierbar und erlaubt
eine kostengünstige
Fertigung der Schalteinrichtung.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und
die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Schalteinrichtung für
ein Kraftfahrzeuggetriebe in einer Neutralstellung und
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2 die
Schalteinrichtung in einer Schaltstellung.
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1 zeigt
eine Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes. Die Schalteinrichtung
ist dazu vorgesehen, einen Gleichlaufkörper 19 wahlweise
mit einem von zwei Schaltelementen 23, 24 zu verbinden.
Der Gleichlaufkörper 19 kann
beispielsweise dazu vorgesehen sein, auf einer Getriebewelle angeordnet
zu werden. Die Schaltelemente 23, 24 können beispielsweise
jeweils drehfest mit einem Gangrad des Kraftfahrzeuggetriebes verbunden sein.
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Die
Schalteinrichtung weist eine Schiebemuffe 10 auf, die axial
verschiebbar und drehfest auf dem Gleichlaufkörper 19 angeordnet
ist. Der Gleichlaufkörper 19 und
die Schiebemuffe 10 sind mittels einer Vielzahnverbindung 25 miteinander
verbunden. Zur Kopplung mit den Schaltelementen 23, 24 weist die
Schiebemuffe 10 eine Schaltverzahnung 26 auf, die
einstückig
mit der Vielzahnverbindung 25 ausgeführt ist. In einer Schaltstellung,
in der die Schiebemuffe 10 aus einer mittleren Neutralstellung
in Richtung des zu schaltenden Schaltelements verschoben ist, greift
die Schaltverzahnung 26 der Schiebemuffe 10 in
eine korrespondierende Schaltverzahnung 27, 28 des
entsprechenden Schaltelements 23, 24 ein und verbindet
das Schaltelement 23, 24 und den Gleichlaufkörper 19 drehfest
miteinander (vgl. 2).
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Um
vor einem Eingriff der Schaltverzahnungen 26, 27, 28 eine
Drehzahl der Schiebemuffe 10, bzw. des Gleichlaufkörpers 19 und
eine Drehzahl des entsprechenden Schaltelements 23, 24 zu
synchronisieren, weist die Schalteinrichtung zwei Synchronisiereinheiten 11, 12 auf,
die jeweils für
eine Synchronisation des zugehörigen
Schaltelements 23, 24 mit der Schiebemuffe 10 bzw.
dem Gleichlaufkörper 19 vorgesehen
sind. Da die beiden Synchronisiereinheiten 11, 12 analog
ausgestaltet sind, soll für
eine Ausgestaltung und eine Funktion der Synchroni siereinheit 12 auf
die folgende Beschreibung der Synchronisiereinheit 11 verwiesen
werden.
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Die
Synchronisiereinheit 11 weist einen Synchronring 13 auf.
Der Synchronring 13 weist eine konusförmige Reibfläche 29 auf,
die für
einen reibschlüssigen
Kontakt mit einer korrespondierenden Reibfläche 30 des Schaltelements
vorgesehen ist. Weiter weist der Synchronring 13 eine Sperrverzahnung 31 auf,
die dazu vorgesehen ist, ein Verschieben der Schiebemuffe 10 in
die Schaltstellung zu verhindern, wenn der Gleichlaufkörper 19 und
das Schaltelement 23 asynchron laufen.
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Der
Synchronring 13 ist zu der Schiebemuffe 10 und
dem Gleichlaufkörper 19 verdrehbar.
Der Synchronring 10 weist Klauen 32 auf, die in
Ausnehmungen 33 in dem Gleichlaufkörper 19 eingreifen. Die
Klauen 32 sind einstückig
mit dem Synchronring 13 ausgeführt. Eine Erstreckung der Ausnehmungen 33 in
Umfangsrichtung ist größer als
eine Erstreckung der Klauen 32. Dadurch ist ein Winkel,
um den die Schiebemuffe 10 und der Synchronring 13 gegeneinander
verdreht werden können,
begrenzt.
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Um
den Gleichlaufkörper 19 und
das Schaltelement 23 zu synchronisieren, wird mittels der Schiebemuffe 10 auf
den Synchronring 13 zunächst eine
axial wirkende Vorsynchronkraft ausgeübt, durch die die beiden Reibflächen 29, 30 wirkungsmäßig miteinander
in Kontakt treten. Durch eine reibschlüssige Verbindung zwischen den
beiden Reibflächen 29, 30 verdreht
sich der Synchronring 13 relativ zu der Schiebemuffe 10 um
den durch die Klauen 32 definierten Winkel. Anschließend sind
der Synchronring 13 und der Gleichlaufkörper 19 formschlüssig und
drehfest miteinander verbunden.
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Um
die Vorsynchronisierkraft von der Schiebemuffe 10 auf den
Synchronring 13 zu übertragen, weist
die Synchronisiereinheit 11 eine Koppeleinheit 15 auf,
mittels der die Schiebemuffe 10 und der Synchronring 13 für eine axiale
Bewegung gekoppelt sind. Die Koppeleinheit 15 weist eine
Ringfedereinheit 16 auf, die radial innerhalb der Schiebemuffe 10 angeordnet
ist. Die Ringfedereinheit weist eine im Wesentlichen ringförmige Grundform
auf und ist koaxial zu der Schiebemuffe 10 angeordnet.
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Um
die Ringfedereinheit 16 radial innerhalb der Schiebemuffe 10 anordnen
zu können,
weist der Gleichlaufkörper 19 eine
Ausnehmung 20 auf, die als eine umlaufende Nut ausgebildet
ist. Die Ausnehmung 20 weist eine Radialerstreckung auf,
die gleich groß ist
wie eine Radialerstreckung der Ringfedereinheit. Weiter weist die
Ausnehmung 20 eine Axialerstreckung 21 auf, die
größer ist
als eine Axialerstreckung 22 der Ringfedereinheit 16.
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Die
Ringfedereinheit 16 weist ein einstückig ausgebildetes Ringfederelement 17 auf,
mittels dem die Vorsynchronisierkraft von der Schiebemuffe 10 auf
den Synchronring 13 übertragen
wird. Um die Vorsynchronisierkraft von der Schiebemuffe auf das Ringfederelement 17 der
Ringfedereinheit 16 übertragen
zu können,
weist die Schiebemuffe 10 eine Ausnehmung 18 auf,
die radial innen in die Schiebemuffe 10 eingebracht ist.
Die Ausnehmung 18 ist mittig in eine Innenfläche der
Schiebemuffe 10 eingebracht und weist eine kreisbogenförmige Form
auf, die an eine Form der Federeinheit 16 angepasst ist.
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In
der Neutralstellung nimmt die Ausnehmung 18 die Ringfedereinheit 16 teilweise
auf. Die Klauen 32 des Synchronrings 13 grenzen
in der Neutralstellung an die Ringfedereinheit 16 an (vgl. 1).
Wird die Schiebemuffe 10 aus der Neutralstel lung in Richtung
des Schaltelements 23 verschoben, nimmt sie die Ringfedereinheit 16 in
axialer Richtung mit, wodurch mittels der Ringfedereinheit 16 die
axial wirkende Vorsynchronisierkraft auf den Synchronring 13 übertragen
wird. Die Ringfedereinheit 16 wird dabei innerhalb der
nutförmigen
Ausnehmung 20 in dem Gleichlaufkörper 19 bewegt.
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Wenn
der Synchronring 13 zu der Schiebemuffe 10 verdreht
ist, sperrt die Sperrverzahnung 31 des Synchronrings 13 die
Schiebemuffe 10 gegen ein weiteres Verschieben. Mittels
der Sperrverzahnung 31 übt
die Schiebemuffe 10 dabei eine axiale Kraft auf den Synchronring 13 auf,
wodurch eine Reibkraft zwischen den Reibflächen 29, 30 des
Synchronrings 13 und des Schaltelements 23 steigt
und der Synchronring 13 und das Schaltelement 23 synchronisiert
werden. Durch die Reibkraft der Reibflächen 29, 30 werden
Drehzahlen des Synchronrings 13 und des Schaltelements 23 angeglichen.
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Um
die Schiebemuffe 10 weiter in Richtung der Schaltverzahnung 27 des
Schaltelements 23 verschieben zu können, weist die Sperrverzahnung 31 Schrägflächen auf,
die bei einer axialen Kraft der Schiebemuffe 10 auf den
Synchronring 13 eine Rückstellkraft
ausübt.
Sind die Drehzahlen zwischen dem Synchronring 13 und dem
Schaltelement 23 synchronisiert, ist die Rückstellkraft
größer als
die Reibkraft und der Synchronring 13 wird relativ zu der
Schiebemuffe 10 wieder in seine mittlere Neutralstellung
verdreht. Dadurch kann die Schiebemuffe 10 weiter in axialer
Richtung und damit in ihre Schaltstellung, in der die Schiebemuffe 10 in
die Schaltverzahnung 28 des Schaltelements eingreift, verschoben
werden.
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Dabei
wird eine axiale Bewegung der Ringfedereinheit 16 durch
die Ausnehmung 20 des Gleichlaufkörpers 19 begrenzt.
Durch eine Schrägflächenkraft
der Ausnehmung 18 der Schiebemuffe 10 wird die
axiale Kraft, die auf die Schiebemuffe 10 wirkt, in eine
radial nach innen wirkende Kraft auf die Ringfedereinheit 16 umgewandelt.
Ist die radial nach innen wirkende Kraft größer als eine Spannkraft der
Ringfedereinheit 16, mit der die Ringfedereinheit 16 innerhalb
der Schiebemuffe 10 verspannt ist, wird ein Durchmesser
der Ringfedereinheit 16 verkleinert und die Ringfedereinheit 16 wird
vollständig
von der Ausnehmung 20 in dem Gleichlaufkörper 19 aufgenommen.
Dadurch kann die Schiebemuffe 10 in die Schaltstellung
verschoben werden (vgl. 2).
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Die
Synchronisiereinheit 12 ist analog ausgestaltet. Sie weist
ebenfalls einen Synchronring 14 mit einer Reibfläche 34 auf,
die für
eine reibschlüssige
Verbindung mit einer korrespondierenden Reibfläche 35 auf dem Schaltelement 24 vorgesehen
ist. Weiter weist der Synchronring 14 eine Sperrverzahnung 36 auf,
die die Schiebemuffe 10 gegen eine axiale Verschiebung
in die Schaltstellung sperrt, wenn Drehzahlen der Schiebemuffe 10 und
des Schaltelements 24 verschieden sind. Der Synchronring 14 weist
Klauen 37 auf, die ebenfalls in die Ausnehmungen 33 eingreifen
und durch die eine Verdrehung des Synchronrings relativ zu dem Gleichlaufkörper 19 begrenzt
ist.
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Die
Koppeleinheit 15, die die Ringfedereinheit 16 aufweist,
ist einstückig
für die
beiden Synchronisiereinheiten 11, 12 ausgeführt. Eine
Wirkweise der Koppeleinheit für
die Synchronisiereinheit 12 ist analog zu obiger Beschreibung
für die
Synchronisiereinheit 11.