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Die
Erfindung betrifft eine Synchronkupplung mit Außenkonussynchronisierung
für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere in Kraftfahrzeugen,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Derartige
Synchronkupplungen sind als Doppelkupplungen zum Schalten zweier
benachbarter Gangstufen oder zum Beispiel bei einer ungeraden Anzahl
von synchronisierten Gangstufen auch als Einzelkupplungen bekannt.
Eine Einzel-Synchronkupplung der gattungsgemäßen
Art zeigt zum Beispiel die
DE
197 55 613 A1 , bei der in üblicher Weise die den
Innenkonus tragende Schaltmuffe auf dem wellenfesten Synchronkörper über
eine Mitnehmerverzahnung verschiebbar angeordnet ist und mit einer
Schaltverzahnung auf dem Schaltzahnrad der Gangstufe entsprechend
zusammenwirkt. Der Synchronring mit der Sperrverzahnung und der
radial äußeren Reibfläche ist zwischen
dem Schaltzahnrad und dem Synchronkörper positioniert.
Betrachtet man die Hüllmaße der Synchronkupplung,
so sind diese unter Berücksichtigung der in Getrieben sehr beengten
Raumverhältnisse relativ voluminös, auch aufgrund
der radialen Erstreckung des Außenkonus-Synchonringes und
der über dem Synchronkörper positionierten Schaltmuffe.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Synchronkupplung vorzuschlagen, die bei
definierten Einbauverhältnissen und ohne Funktionseinbußen
eine günstigere und Bauraum verkürzende Konstruktion ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, dass die Schaltmuffe unmittelbar dem Schaltzahnrad
benachbart auf einem eine Mitnehmerverzahnung tragenden Nabenabschnitt
des Schaltzahnrades axial verschiebbar angeordnet ist, dass der
Innenkonus der Schaltmuffe vom Schaltzahnrad abgewandt mit dem Synchronring
zusammenwirkt und dass die im Kupplungszustand mit der Mitnehmerverzahnung
der Schaltmuffe in Eingriff befindliche Schaltverzahnung auf dem
axial anschließenden Synchronkörper ausgebildet
ist. Durch diese Maßnahmen, die im Wesentlichen eine Umkehr
der Funktionsbauteile der Synchronkupplung bedeuten, gelingt es
mit relativ einfachen Mitteln, radial ausladende Bereiche der Synchronkupplung
axial zu verkürzen, so dass ein größerer
Freiraum für angrenzende Bauteile oder Gehäuseausbildungen
des Getriebes geschaffen ist. Zudem ist durch die Zuordnung der
Schaltmuffe nunmehr zum Schaltzahnrad die Differenzdrehzahl in höheren
Gängen (= höhere Wellendrehzahl) zwischen der
Schaltmuffe und einer diese betätigenden Schaltgabel bei
in Neutralstellung befindlicher Synchronkupplung deutlich vermindert,
wodurch gegebenenfalls einem auftretenden Schaltgabelverschleiß entgegengewirkt
werden kann.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann dabei die Schaltverzahnung
auf dem Synchronkörper in radialer Richtung überstehende
Anschlagflächen aufweisen, die den axialen Schiebeweg der Schaltmuffe
im Kupplungszustand begrenzen. Dies stellt einen zuverlässigen
Schaltanschlag quasi ohne zusätzliche Mittel und direkt
an der Schaltverzahnung sicher.
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Des
Weiteren können im Synchronkörper mehrere, die
Schaltverzahnung unterbrechende Axialnuten eingearbeitet sein, in
die radial nach innen abragende Mitnehmer des Synchronringes mit
definiertem Umfangsspiel einragen. Derar tige Mitnehmer sind bei üblichen
Synchronisierungen wie vorstehend zum Stand der Technik beschrieben
ebenfalls bekannt.
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Ferner
kann der Synchronring mit axial abragenden Abschnitten der Mitnehmer
in einer stirnseitigen Ringnut des Nabenabschnittes des Schaltrades radial
und einseitig axial geführt sein, um somit in besonders
einfacher Weise einen unnötigen Verschleiß der
Reibflächen des Synchronringes am Innenkonus der Schaltmuffe
in der Neutralstellung auszuschließen beziehungsweise den
Synchronring präzise in der Neutralstellung zu fixieren.
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Zur
Schaffung eines zusätzlichen, radialen und axialen Freiraumes
im Bereich der Synchronkupplung kann zudem der Synchronkörper
einen im Durchmesser gegenüber der Schaltverzahnung zurückgesetzten
Ringbund aufweisen, über den der über eine Keilverzahnung
auf der Getriebewelle drehfest angeordnete Synchronkörper
axial gegenüber anschließenden Getriebeelementen
abgestützt ist.
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Schließlich
kann bei einer Synchronkupplung, bei der die Schaltmuffe über
eine Umfangsnut mittels einer Schaltgabel der Schaltvorrichtung
des Wechselgetriebes betätigt ist und die Schaltgabel dabei
mit einem halbkreisförmigen Führungssteg in die Umfangsnut
eingreift, in vorteilhafter Weise der Führungssteg an einer
Stirnseite der Schaltgabel ausgeführt und die Schaltgabel
derart angeordnet sein, dass sie näher zum Schaltzahnrad
hin positioniert ist. Damit wird auch die Konfiguration der Schaltgabel mit
einbezogen und so ausgelegt, dass der durch die Konstruktion der
Synchronkupplung geschaffene Freiraum nicht durch die Schaltgabel
und deren erforderlichen Betätigungsweg wieder beengt wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit
weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische
Zeichnung zeigt in:
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1 in
raumbildlicher Darstellung eine Synchronkupplung für ein
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit
einem Schaltzahnrad einer Rückwärtsgang-Schaltstufe
mit einer Mitnehmerverzahnung, auf der eine Schaltmuffe verschiebbar
angeordnet ist, die mit einem Synchronring und einem eine Schaltverzahnung
tragenden Synchronkörper zusammenwirkt; und
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2 einen
Längsschnitt durch die Synchronkupplung gemäß 1,
die auf einer an eine Stirnwand des Gehäuses des Wechselgetriebes drehbar
gelagerten Getriebewelle angeordnet ist, wobei die Schiebemuffe
der Synchronkupplung mittels einer Schaltgabel betätigbar
ist.
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Die 1 zeigt
in einer aufgebrochenen Darstellung eine Synchronkupplung 10 mit
Außenkonus-Synchronisierung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe
(Schaltgetriebe) in Kraftfahrzeugen, die sich im Wesentlichen aus
einem Schaltzahnrad 12, einem wellenfesten Synchronkörper 14,
einem Synchronring 16 und einer Schaltmuffe 18 zusammensetzt.
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Das
Schaltzahnrad 12 weist eine ein Antriebsdrehmoment übertragende
Laufverzahnung 20 auf. An das Schaltzahnrad 12 ist
ein axial sich erstreckender Nabenabschnitt 22 angeformt,
der eine Mitnehmerverzahnung 22a aufweist. Auf der Mitnehmerverzahnung 22a ist
die Innennabe 24 der Schaltmuffe 18 axial verschiebbar über
eine korrespondierende Mitnehmerverzahnung 24a geführt.
Die Verzahnungen 22a, 24a weisen ein definiertes,
geringfügiges Umfangsspiel zueinander auf.
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Der
von dem Schaltzahnrad 12 abgewandte Innenkonus 18a der
Schaltmuffe 18 wirkt mit einer radial äußeren
Reibfläche 16a des Synchronringes 16 zusammen.
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Ferner
weist der Synchronring 16 in bekannter Weise eine radial
innenliegende Sperrverzahnung 26 auf, die mit einer Außen-Schaltverzahnung 28 des Synchronkörpers 14 zusammenwirkt.
Die Sperrverzahnung 26 des Synchronringes 16 kann
durch deren dachförmig abgeschrägte Zahnflanken
(nicht dargestellt) auf die Schaltverzahnung 28 des Synchronkörpers 14 nur
aufgeschoben werden, wenn zwischen dem Synchronring 16 und
der Schaltmuffe 18 beziehungsweise dem Schaltzahnrad 12 Gleichlauf vorliegt.
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Der
Synchronring 16 ist mit drei radial nach innen abragenden
Mitnehmern 30 versehen, die mit Umfangsspiel in drei im
Synchronkörper 14 eingearbeitete Axialnuten 32 einragen,
wobei die Axialnuten 32 wie ersichtlich die Schaltverzahnung 28 entsprechend
unterbrechen. In diesem Bereich ist selbstverständlich
auch keine Sperrverzahnung 26 vorhanden.
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An
die Mitnehmer 30 schließen sich etwa axial ausgerichtete
Abschnitte 30a an, die in eine stirnseitig des Nabenabschnittes 22 eingebrachte
Ringnut 22b einragen und eine radiale und auf das Schaltzahnrad 12 zu
axiale Führung des Synchronringes 16 bilden.
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Ferner
ist der Synchronring 16 an einer offenen Ringfeder 34 geführt,
die in einer Ringnut 36 des Synchronkörpers 14 gehalten
ist und an schrägen Innenflächen der Abschnitte 30a der
Mitnehmer 30 anliegt. Die Ringfeder 34 dient in
bekannter Weise dazu, den Synchronring 16 im nicht gekuppelten
Zustand (Neutralstellung, wie gezeichnet) in definierter, axialer
Position zum Schaltzahnrad 12 beziehungsweise zur Schaltmuffe 18 zu
halten. Beim Schaltvorgang dient die Ringfeder 34 als erster
Widerstand in axialer Richtung und bewirkt somit ein erstes Reibmoment
an der Außensynchronisierung 18a, 16a.
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Die
Schaltverzahnung 28 des Synchronkörpers 14 ist
des Weiteren mit radial überstehenden Anschlagflächen 28a (im
Durchmesser vergrößerte Verzahnungsabschnitte
beziehungsweise Zahnkopfhöhen) versehen, die in Verbin dung
mit der Stirnfläche 24b der Innennabe 24 einen
axialen Anschlag für die Schaltmuffe 18 im gekuppelten
Zustand der Synchronkupplung 10 bilden.
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Der
Synchronkörper 14 ist mittels einer Kerbverzahnung 38 drehfest
(vergleiche 2) auf einer Getriebewelle 40 gehalten.
Ferner ist er über einen im Durchmesser gegenüber
der Schaltverzahnung 28 zurückgesetzten Ringbund 42 axial
an einem Lagerring 44 eines in einer Stirnwand 48 des
nicht weiter dargestellten Getriebegehäuses des Wechselgetriebes
eingesetzten Wälzlagers 46 abgestützt,
während das Schaltzahnrad 12 über eine
Nadellagerung 50 auf einem wellenfesten Lagerinnenring 52 drehbar
gelagert ist.
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Das
Schaltzahnrad 12 bildet mit einem auf einer weiteren Getriebewelle 54 (nur
teilweise dargestellt) mit einem Festzahnrad 56 und einem
auf der Zeichnung 2 nicht ersichtlichen Umkehrzahnrad eine
Rückwärtsgangstufe, die über die beschriebene Synchronkupplung 10 schaltbar
ist.
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Die
weitere Getriebewelle 54 ist ebenfalls in der Stirnwand 48 des
Getriebegehäuses über ein Wälzlager 58 drehbar
gelagert, wobei durch die beschriebene Konfiguration der Synchronkupplung 10 und
in Verbindung mit dem im Durchmesser zurückgesetzten Ringbund 42 ein
ausreichender Freiraum zwischen einer Gehäusenabe 58a der
Stirnwand 58 des Getriebegehäuses und der Synchronkupplung 10 beziehungsweise
insbesondere deren Schaltverzahnung 28, des Synchronringes 16 und
der Schaltmuffe 18 vorliegt.
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Die
Schaltmuffe 18 ist mit einer Umfangsnut 60 versehen,
in die eine halbkreisförmig ausgebildete Schaltgabel 62 der
nicht weiter dargestellten Schaltvorrichtung des Wechselgetriebes
mit einem halbkreisförmigen Führungssteg 62a eingreift.
Der Führungssteg 62a ist wie ersichtlich an einer
Stirnseite der Schaltgabel 62 angeformt und die Schaltgabel 62 derart
angeordnet, dass sie näher zum Schaltzahnrad 12 positioniert
ist. Dies stellt ebenfalls einen ausrei chenden Freigang der axial
verschieblichen Schaltgabel 62, der Schaltmuffe 18 und
des Synchronringes 16 sicher.
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Die
Funktion der Synchronkupplung 10 ist im Ablauf zunächst
von der vorangehenden Synchronisierung zwischen Schaltzahnrad 12 und
der Getriebewelle 40 mit dem Synchronkörper 14 und
anschließend der Antriebsmoment übertragenden
Kupplung des wellenfesten Synchronkörpers 14 mit
dem Schaltzahnrad 12 über die Schaltmuffe 18 wie
aus dem Stand der Technik bekannt.
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Unterschiedlich
ist jedoch die in axialer Richtung verkürzte Bauweise und
Anordnung von Schaltmuffe 18, Synchronring 16 und
dem Synchronkörper 14, wobei die Schaltmuffe 18 beim
Schalten der Synchronkupplung 10 aus der Neutralstellung
(wie gezeichnet) vom Schaltzahnrad 12 weg verschoben wird.
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Der
wesentliche Unterschied resultiert dabei daraus, dass bei der beschriebenen
Synchronkupplung 10 der Synchronkörper 14 die
Schaltverzahnung 28 trägt und mit dem Synchronring 16 im
ungekuppelten Zustand die eine Dreheinheit bildet, während die
auf dem Nabenabschnitt 22 über die Mitnehmerverzahnung 22a verschiebbar
geführte Schaltmuffe 18 mit dem Schaltzahnrad 12 die
andere Dreheinheit darstellt.
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Beim
Schalten der Gangstufe mit dem Schaltzahnrad 12 durch beginnendes
Verschieben der Schaltmuffe 18 mittels der Schaltgabel 62 gerät zunächst
der Synchronring 16 mit seiner Reibfläche 16a mit
dem Innenkonus 18a in Kontakt und bewirkt einen zunehmenden
Gleichlauf zwischen dem wellenfesten Synchronkörper 14 und
der Schaltmuffe 18, die mit dem Schaltzahnrad in Umfangsrichtung über die
Mitnehmerverzahnung 22a trieblich verbunden ist.
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Die
Sperrverzahnung 26 am Synchronring 16 verhindert
dabei in Verbindung mit der Schaltverzahnung 28 auf dem
Synchronkörper 14 ein weiteres Verschieben der
Schaltmuffe 18 solange, bis der besagte Gleichlauf erreicht
ist.
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Sodann
kann die Schaltmuffe 18 weiter verschoben werden, bis zunächst
die Sperrverzahnung 26 des Synchronringes 16 und
dann die Mitnehmerverzahnung 24a der Innennabe 24 der
Schaltmuffe 18 über die Schaltverzahnung 28 des
Synchronkörpers 14 gleiten können. Der
Schaltvorgang ist beendet, wenn die Sperrverzahnung 26 des
Synchronringes 16 und die Mitnehmerverzahnung 24a beziehungsweise
die Stirnfläche 24b der Innennabe 24 an den
Anschlagflächen 28a der Schaltverzahnung 28 anschlagen.
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Das
Antriebsmoment wird dann direkt von dem Schaltzahnrad 12 über
den Nabenabschnitt 22 mit der Mitnehmerverzahnung 22a auf
die Schaltmuffe 18 mit der Mitnehmerverzahnung 24a und
von dieser auf die Schaltverzahnung 28 des wellenfesten Synchronkörper 14 übertragen
(oder bei Schubbetrieb umgekehrt).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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