DE102008047485A1

DE102008047485A1 - Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes

Info

Publication number: DE102008047485A1
Application number: DE102008047485A
Authority: DE
Inventors: Thomas Karais; Rolf Störmer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung (1) eines Zahnräderwechselgetriebes, mit der mindestens zwei Losräder (2, 3) relativ zu einer Welle wahlweise drehbar gehalten oder drehfest gelegt werden können, wobei die Synchronisiereinrichtung (1) zur Drehzahlangleichung und Drehmomentübertragung zwischen Losrad (2, 3) und Welle eine Schiebe (4) drehfest, jedoch axial (a) verschieblich gelagert ist, wobei der Synchronkörper (4) mit der Welle drehfest und axial unverschieblich verbunden ist, wobei die Schiebemuffe über mindestens ein Druckstück (5) mindestens einen Synchronring (6, 7) axial (a) verschieben und in formschlüssigen Eingriff mit einer Verzahnung am oder im Losrad (2, 3) bringen kann und wobei Mittel (8) vorhanden sind, mit denen die Bewegung der beiden von dem Druckstück (5) betätigten und den beiden Losrädern (2, 3) zugeordneten Synchronringe (6, 7) gekoppelt werden kann. Um in einfacher und damit kostengünstiger Weise die Neigung zu Rasselschwingungen des nicht geschalteten Synchronrings zu minimieren, sieht die Erfindung vor, dass die Mittel (8) aufweisen: mindestens ein an jedem Synchronring (6, 7) angeordnetes Mitnahmeelement (9, 10), das sich axial (a) in Richtung auf das Druckstück (5) erstreckt, und mindestens zwei am Druckstück (5) angeordnete Mitnehmer (11, 12), die mit Spiel über eine formschlüssige Verbindung so mit den Mitnahmeelementen (9, 10) der Synchronringe (6, 7) zusammenwirken, dass ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes, mit der mindestens zwei Losräder relativ zu einer Welle wahlweise drehbar gehalten oder drehfest gelegt werden können, wobei die Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlangleichung und Drehmomentübertragung zwischen Losrad und Welle eine Schiebemuffe umfasst, die relativ zu einem Synchronkörper drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert ist, wobei der Synchronkörper mit der Welle drehfest und axial unverschieblich verbunden ist, wobei die Schiebemuffe über mindestens ein Druckstück mindestens einen Synchronring axial verschieben und in formschlüssigen Eingriff mit einer Verzahnung am oder im Losrad bringen kann und wobei Mittel vorhanden sind, mit denen die Bewegung der beiden von dem Druckstück betätigten und den beiden Losrädern zugeordneten Synchronringe gekoppelt werden kann.
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.
Beispiele für derartige Synchronisiereinrichtung sind in der EP 0 897 068 B1 , in der EP 0907838 B1 , in der DE 4324815 A1 , in der DE 4324814 A1 und in der DE 195 06 988 A1 beschrieben.
Nachteilig ist bei diesen vorbekannten Vorrichtungen, dass die beiden Losräder einer Synchronisationsstufe zu Getriebegeräuschen (Rasseln) führen können, wenn nämlich der sich nicht in Eingriff befindliche Synchronring mit Spiel mitläuft und so zu Schwingungen angeregt wird. Es sind daher Synchronisiereinrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden, die mit Mitteln ausgestattet sind, mit denen die Bewegung der beiden von dem Druckstück betätigten und den beiden Losrädern zugeordneten Synchronringe gekoppelt werden kann.
Die US 4 132 298 zeigt eine solche Lösung, bei der eine Verbindung der beiden benachbarten Synchronringe über ein Federelement erfolgt, das spangen artig ausgebildet ist. Eine ähnliche Lösung zeigt die DE 32 08 979 A1 , die Verdrehanschläge im Muffenträger vorsieht, die von Federelementen gebildet werden. Die DE-AS 24 31 324 sieht einen Ausgleichshebel vor, der in einer Ausnehmung im Synchronkörper angeordnet ist und eine Verbindung zwischen den beiden benachbarten Synchronringen herstellt. Eine ähnliche und hierauf aufbauende Lösung ist in der DE 10 2004 036 507 B3 gezeigt.
Der Aufbau der diversen vorbekannten Lösungen ist relativ aufwändig und damit kostenintensiv. Es werden mitunter diverse Einzelteile benötigt, die die Synchronisiereinrichtung verteuern. Teilweise ist die Funktionserfüllung nur in der zu synchronisierenden Stufe gewährleistet.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es mit weniger Aufwand und Bauteilen möglich wird, die Rasselneigung, d. h. die Neigung des Getriebes zur Erzeugung von Geräuschen, zu reduzieren. Namentlich sollen die beiden benachbarten Synchronringe in einfacher Weise gekoppelt werden können, so dass Rasselschwingungen des sich nicht in Eingriff befindlichen Synchronringes vermieden oder jedenfalls gut gedämpft werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kopplung der Bewegung der Synchronringe aufweisen: mindestens ein an jedem Synchronring angeordnetes Mitnahmeelement, das sich axial in Richtung auf das Druckstück zu erstreckt, und mindestens zwei am Druckstück angeordnete Mitnehmer, die mit Spiel über eine formschlüssige Verbindung so mit den Mitnahmeelementen der Synchronringe zusammenwirken, dass ab einem definierten Maß an axialer Verschiebung des Druckstücks der Mitnehmer das Mitnahmeelement und somit den Synchronring in axiale Richtung mitnimmt.
Dabei sind bevorzugt die Mitnahmeelemente als an den Synchronringen angeformte Bleche ausgebildet.
Die formschlüssige Verbindung kann durch eine Ausnehmung in den Mitnahmeelementen gebildet werden, in die die axialen Enden der Mitnehmer eingreifen. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass die seitliche Begrenzung der Ausnehmung und die seitliche Begrenzung der axialen Enden der Mitnehmer formkongruent ausgebildet sind. Als besonders bevorzugte Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in den Mitnahmeelementen – aus radialer Richtung gesehen – schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist. Der Winkel der seitlichen Begrenzung der Ausnehmung zur axialen Richtung beträgt in diesem Falle bevorzugt zwischen 30° und 60°.
Über den Umfang des Synchronkörpers können mehrere Druckstücke angeordnet sein. Dabei sind bevorzugt drei oder vier Druckstücke über den Umfang des Synchronkörpers äquidistant angeordnet.
Die Schiebemuffe kann – wie an sich bekannt – mittels einer Rastverbindung relativ zum Druckstück kraftschlüssig in einer Mittenposition gehalten werden. Die Rastverbindung weist dabei bevorzugt eine federvorgespannte Kugel auf, die in eine Ausnehmung in der Schiebemuffe eingreifen kann.
Das Spiel in Umfangsrichtung in der formschlüssigen Verbindung ist bevorzugt so gewählt, dass sich die beiden Synchronringe in der neutralen Mittenposition des Druckstücks relativ zueinander um einen vorgegebenen Winkel verdrehen können.
Mit dieser Ausgestaltung einer Synchronisiereinrichtung kann wirkungsvoll die Neigung des nicht geschalteten Synchronringes zum Rassel vermindert wer den. Der bauliche Aufwand ist dabei relativ gering, so dass die vorgeschlagene Lösung kostengünstig umgesetzt werden kann.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht einen Teil einer Synchronisiereinrichtung, nämlich einen Synchronkörper samt beidseitig angeordneten Synchronringen,
2 die Sicht aus radialer Richtung auf einen Teil der Darstellung gemäß 1 und
3a und 3b eine schematische Darstellung analog derjenigen gemäß 2, einmal in neutraler Stellung der Synchronisiereinrichtung (3a) und einmal in einer geschalteten Stellung (3b).
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist eine Synchronisiereinrichtung 1 zu sehen, die Bestandteil eines Zahnräderwechselgetriebes ist, das handgeschaltet oder automatisch geschaltet sein kann. Die Synchronisiereinrichtung 1 soll wahlweise eine Drehverbindung zwischen einer Welle und einem der Losräder 2 bzw. 3 herstellen, wobei Drehzahldifferenzen zwischen der Welle und den Losrädern 2, 3 beim Synchronisieren ausgeglichen werden.
Es sei angemerkt, dass hier nur die interessierenden Teile der Synchronisiereinrichtung dargestellt sind; in 1 sind die Losräder nicht dargestellt, in den 2 und 3a/3b sind sie lediglich angedeutet.
Die nicht dargestellte Welle ist drehfest und axial unverschieblich mit dem Synchronkörper 4 verbunden. Umgeben wird der Synchronkörper 4 von einer nicht dargestellten Schiebemuffe, die drehfest mit dem Synchronkörper 4 verbunden ist, jedoch axial auf ihm verschoben werden kann, was durch die Außenverzahnung 16 sichergestellt wird.
Die Synchronisiereinrichtung 1 hat also einen Synchronkörper 4, der drehfest auf der Getriebewelle angeordnet ist und der auf seinem Außenumfang eine Schiebemuffe trägt. Das Losrad 2, 3 ist über einen verbundenen Kupplungskörper mittels der Schiebemuffe mit dem Synchronkörper drehfest zusammenschaltbar.
Beim axialen Verschieben der (nicht dargestellten) Schiebemuffe werden Druckstücke 5 von der Schiebemuffe axial mitgenommen, die einen der beiden Synchronringe 6 bzw. 7 – abhängig von der Richtung, in die die Druckstücke geschoben werden – axial bewegt. Hierdurch wird in bekannter Weise der Synchronisiervorgang durchgeführt, bis es über die Schiebemuffe zum Formschluss zwischen Synchronkörper (und damit der Welle) und dem Losrad 2 oder 3 kommt.
Demgemäß bewegen sich beim Synchronisieren die Druckstücke 5 von der in 3a dargestellten Stellung in diejenige, die in 3b zu sehen ist, wobei hier das linke Losrad 2 geschaltet wird. Das Druckstück 5 wird dabei um einen Betrag v in axiale Richtung a verschoben.
Damit die Neigung zu Rasselschwingungen für den nicht geschalteten Synchronring (im Ausführungsbeispiel ist dies der Synchronring 7) gering bleibt, sind Mittel 8 zur Kopplung der Bewegung der beiden Synchronringe 6, 7 vorgesehen. D. h. wird einer der beiden Synchronringe 6 oder 7 axial verschoben, wird der andere Synchronring axial mitgenommen.
Wie dies im konkreten Falle ausgeführt ist, ergibt sich am besten aus 2. An den beiden Synchronringen 6, 7 sind Mitnahmeelemente 9 bzw. 10 angeformt.
Es handelt sich dabei um einen sich in axiale Richtung a erstreckenden Blechstreifen, der aus dem Material des Synchronrings 6, 7 ausgeformt ist, was durch entsprechende Stanz- und Umformtechniken einfach und kostengünstig erfolgen kann.
In die streifenartigen Mitnahmeelemente 9, 10 ist jeweils eine Ausnehmung 13 mit Schwalbenschwanzform eingearbeitet. Die seitliche Begrenzungsfläche der Ausnehmung verläuft demgemäß unter einem Winkel α zur axialen Richtung a, der im Bereich von 45° liegen kann.
Am Druckstück 5 sind Mitnehmer 11, 12 angeformt, die sich zu beiden Seiten hin erstrecken. Es handelt sich auch hier um streifenförmige Ausbildungen aus dem Grundmaterial des Druckstücks. Die axialen Enden 14 der Mitnehmer 11, 12 sind in den Ausnehmungen 13 der Mitnahmeelemente 9, 10 angeordnet. Die seitlichen Begrenzungsflächen der Mitnehmer 11, 12 korrespondieren zur Form der Ausnehmung 13. In Umfangsrichtung U gesehen, liegt allerdings ein Spiel s vor (s. 2), so dass es zu einer kleiner relativen Verdrehung zwischen den Synchronringen 6, 7 kommen kann. Die Größe des Spiels s ist dabei so gewählt, dass sich die beiden Synchronringe 6, 7 in der neutralen Stellung relativ zueinander etwas verdrehen können. Wird ein Gang eingelegt, d. h. ein Losrad 2, 3 geschaltet, bewegt sich das Druckstück 5 auf den zu synchronisierenden Ring zu und ermöglicht ein weiteres Verdrehen bis zum Kantenanschlag des Außenrings an den Muffenträger. Gleichzeitig reduziert sich das Verdrehen des gegenüberliegenden Außenrings, weil der Mitnehmer weiter in die schwalbenschwanzförmige Verjüngung der Ausnehmung 13 im Mitnahmeelement 9, 10 eingezogen wird. Dies hat auch den Vorteil, dass der freie Synchronring von dem zugeordneten Reibkonus abgezogen wird und sich so das Schleppmoment reduziert.
In 3a ist das Druckstück 5 in der neutralen Position zwischen den beiden Losrädern 2, 3 angeordnet. Eine federvorgespannte Kugel 15 stellt in bekannter Weise sicher, dass diese neutrale Position ohne Einwirkung äußerer Ver schiebekräfte beibehalten bleibt. Zum Schalten eines Losrads 2, 3 wird das Druckstück 5 indes in axiale Richtung a verschoben.
Wie es aus dem Vergleich der beiden 3a und 3b folgt, drückt das Druckstück 5 bei seiner axialen Verschiebung v auf den linken Synchronring 6, wodurch der Synchronisiervorgang vorgenommen wird. Indes wird der rechte Synchronring 7 von dem Mitnehmer 12 über das Mitnahmeelement 10 axial mitgenommen, so dass seine Freiheitsgrade beschränkt sind, weshalb die Möglichkeit, Rasselschwingungen auszuführen, erheblich eingeschränkt ist.

1: Synchronisiereinrichtung
2: Losrad
3: Losrad
4: Synchronkörper
5: Druckstück
6: Synchronring
7: Synchronring
8: Mittel zur Kopplung der Bewegung
9: Mitnahmeelement
10: Mitnahmeelement
11: Mitnehmer
12: Mitnehmer
13: Ausnehmung
14: axiales Ende des Mitnehmers
15: federvorgespannte Kugel
16: Außenverzahnung
a: axiale Richtung
r: radiale Richtung
α: Winkel
s: Spiel
U: Umfangsrichtung
v: Verschiebung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0897068 B1 [0004]
- EP 0907838 B1 [0004]
- DE 4324815 A1 [0004]
- DE 4324814 A1 [0004]
- DE 19506988 A1 [0004]
- US 4132298 [0006]
- DE 3208979 A1 [0006]
- DE 2431324 AS [0006]
- DE 102004036507 B3 [0006]

Claims

Synchronisiereinrichtung (1) eines Zahnräderwechselgetriebes, mit der mindestens zwei Losräder (2, 3) relativ zu einer Welle wahlweise drehbar gehalten oder drehfest gelegt werden können, wobei die Synchronisiereinrichtung (1) zur Drehzahlangleichung und Drehmomentübertragung zwischen Losrad (2, 3) und Welle eine Schiebemuffe umfasst, die relativ zu einem Synchronkörper (4) drehfest, jedoch axial (a) verschieblich gelagert ist, wobei der Synchronkörper (4) mit der Welle drehfest und axial unverschieblich verbunden ist, wobei die Schiebemuffe über mindestens ein Druckstück (5) mindestens einen Synchronring (6, 7) axial (a) verschieben und in formschlüssigen Eingriff mit einer Verzahnung am oder im Losrad (2, 3) bringen kann und wobei Mittel (8) vorhanden sind, mit denen die Bewegung der beiden von dem Druckstück (5) betätigten und den beiden Losrädern (2, 3) zugeordneten Synchronringe (6, 7) gekoppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) aufweisen: mindestens ein an jedem Synchronring (6, 7) angeordnetes Mitnahmeelement (9, 10), das sich axial (a) in Richtung auf das Druckstück (4) zu erstreckt, und mindestens zwei am Druckstück (4) angeordnete Mitnehmer (11, 12), die mit Spiel über eine formschlüssige Verbindung so mit den Mitnahmeelementen (9, 10) der Synchronringe (6, 7) zusammenwirken, dass ab einem definierten Maß an axialer Verschiebung des Druckstücks (5) der Mitnehmer (11, 12) das Mitnahmeelement (9, 10) in axiale Richtung (a) mitnimmt.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeelemente (9, 10) als an den Synchronringen (6, 7) angeformte Bleche ausgebildet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch eine Ausnehmung (13) in den Mitnahmeelementen (9, 10) gebildet wird, in die die axialen Enden (14) der Mitnehmer (11, 12) eingreifen.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Begrenzung der Ausnehmung (13) und die seitliche Begrenzung der axialen Enden (14) der Mitnehmer (11, 12) formkongruent ausgebildet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) in den Mitnahmeelementen (9, 10) aus radialer Sicht (r) schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der seitlichen Begrenzung der Ausnehmung (13) zur axialen Richtung (a) zwischen 30° und 60° beträgt.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des Synchronkörpers (4) mehrere Druckstücke (5) angeordnet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder vier Druckstücke (5) über den Umfang des Synchronkör pers (4) äquidistant angeordnet sind.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe mittels einer Rastverbindung relativ zum Druckstück (5) kraftschlüssig in einer Mittenposition gehalten werden kann.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastverbindung eine federvorgespannte Kugel (15) aufweist, die in eine Ausnehmung in der Schiebemuffe eingreifen kann.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel (s) in Umfangsrichtung (U) in der formschlüssigen Verbindung so gewählt ist, dass sich die beiden Synchronringe (6, 7) in der neutralen Mittenposition des Druckstücks (5) relativ zueinander um einen vorgegebenen Winkel verdrehen können.