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Die Erfindung betrifft eine Synchronisierung mit einer Einrichtung zur Vermeidung von Verlusten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Synchronisierungen in Kraftfahrzeuggetrieben weisen häufig zwischen einem auf einer Getriebewelle drehfest angeordneten Synchronkörper und einem mit einem rotierenden Bauteil wie einem Zahnrad drehfest verbundenen Kupplungskörper einen Synchronring auf, der sich relativ gegenüber dem Synchronkörper und dem Kupplungskörper zumindest geringfügig um die Rotationsachse der Getriebewelle verdrehen kann.
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Eine Synchronisierung bekannter Bauart umfasst weiter eine Schiebemuffe, mit der der Synchronkörper und der Kupplungskörper zu einer Drehmomentübertragung drehfest verbunden werden können. Drehen sich Synchronkörper und Kupplungskörper vor der drehfesten Verbindung mit unterschiedlicher Drehzahl, dann ermöglicht der Synchronring eine Unterstützung der Drehzahlangleichung. Dazu weist der Synchronring und der Kupplungskörper je eine aufeinander abgestimmte, konusförmige Reibfläche auf. Über die Schiebemuffe werden die beiden Reibflächen aufeinandergedrückt, reiben aneinander und gleichen dadurch die Drehzahl an.
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Damit die beiden Reibflächen axial in Richtung der Rotationsachse aufeinandergedrückt werden können, bedarf es eines axialen Freiheitsgrades des Synchronringes. Sobald die drehfeste Verbindung zwischen Synchronkörper und Kupplungskörper wieder gelöst wird, führt dieser axiale Freiheitsgrad dazu, dass der Synchronring sich im Bauraum zwischen Synchronkörper und Kupplungskörper frei bewegen und dabei mit den benachbarten Bauteilen in Berührung geraten kann. Insbesondere kann es zu einer ungewollten Reibberührung der beiden Reibflächen an Synchronring und Kupplungskörper kommen. Dieser Kontakt erzeugt Schleppmomente und somit Durchtriebsverluste im Getriebe. Im Extremfall kann es zu starker lokaler Wärmeentwicklung kommen, verbunden mit Überhitzungserscheinungen an den Reibflächen und einer möglichen Schädigung des Reibbelags.
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Häufig sind beidseitig des Synchronkörpers je ein Synchronring und ein Kupplungskörper vorgesehen, so dass die Synchronisierung als ein Synchronpaket zwei rotierende Bauteile alternativ in ihrer Drehzahl an die den Synchronkörper tragende Getriebewelle angleichen und anschließend mit dieser verbinden kann.
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Aus der Deutschen Patentschrift
DE 101 29 097 C2 ist eine Synchronisierung bekannt geworden, die zwei Synchronringe aufweist, die durch als Zugfedern wirkende, offen liegende Federelement miteinander axial verbunden sind. In der Anwendung derartiger Federelemente hat sich gezeigt, dass auf Zug belastete Federelemente einer erhöhten Bruchgefahr ausgesetzt sind und dann die Bruchstücke der offen liegenden Teile eine weitere Beschädigung der Synchronisierung bzw. des Getriebes nach sich ziehen oder zu einer Schwergängigkeit der Komponenten führen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung aufzuzeigen, die bei einer Synchronisierung Verluste in der Synchronisierung verringert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung weist eine Synchronisierung für ein Getriebe einen Synchronkörper, zwei Synchronringe, zwei mit den Synchronringen in Reibkontakt tretende Kupplungskörper und eine Schiebemuffe auf. Jeder Synchronring weist wenigstens eine Vertiefung mit einem ersten Durchmesser auf, an deren innerhalb des Synchronringes gelegenen Boden eine Öffnung mit einem zweiten Durchmesser vorgesehen ist, der kleiner als der erste Durchmesser ist. Die Öffnungen in beiden Synchronringen sind von einem gemeinsamen Bolzen durchdrungen, der an beiden Enden Federelemente trägt, die auf Druck belastet sind. Die Federelemente sind jeweils axial zwischen einerseits dem innerhalb des Synchronringes liegenden Boden der Vertiefung und andererseits einem mit dem Bolzen verbundenen Endstück verspannt und die Endstücke verschließen die Vertiefungen in den Synchronringen in Richtung der Kupplungskörper. Vorteilhafterweise sind die Vertiefungen in Nocken des Synchronringes vorgesehen. Die Nocken der Synchronringe ermöglichen einen Anschlag des Synchronrings am Synchronkörper bei dessen Verdrehung in eine Sperrstellung währende des Synchronisiervorganges. Das Maß der Verdrehung wird in einer Aussparung des Synchronkörpers durch die Nocken und deren Anschlag begrenzt. In der Sperrstellung kann der Synchronring von der Schiebemuffe über Druckstücke auf den Kupplungskörper gedrückt werden zur Drehzahlangleichung der mit unterschiedlicher Drehzahl rotierenden Bauteile. Nach Erreichen der Drehzahlgleichheit wird der Synchronring wieder etwas zurück verdreht, um die Verzahnungen von Schiebemuffe und Kupplungskörper in Eingriff gelangen zu lassen.
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In einer Ausgestaltung ist ein Ende des Bolzens als ein einteilig mit dem Bolzen gebildetes Kopfstück ausgebildet, das annähernd den ersten Durchmesser der Vertiefung aufweist. Ein Ende des Bolzens kann eine lösbare und axial auf dem Bolzen verschiebbare Scheibe aufweisen, die auf dem Bolzen gesichert ist und ebenfalls annähernd den ersten Durchmesser der Vertiefung aufweist. Auch beide Enden des Bolzens können mit derartig gesicherten Scheiben versehen sein.
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In einer Ausführungsform weist der Synchronkörper Öffnungen auf, die von den Bolzen durchdrungen werden. Dabei haben diese Öffnungen eine Öffnungsweite, die eine geringe Verdrehung der Synchronringe relativ zum Synchronkörper zum Zwecke des Erreichens der Sperrstellung während des Synchronisiervorganges zulässt.
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Eine Ausbildungsform der Gestaltung der Öffnungen sieht vor, dass die Öffnungen als Langlöcher im Synchronkörper ausgebildet sind, während in einer anderen Ausgestaltung die Öffnungen als Aussparungen im Synchronkörper vorgesehen sein können, die ähnlich den Aussparungen für die die Synchronringe verschiebenden Druckstücke geformt sein können.
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Vorzugsweise sind drei Bolzen auf dem Umfang des Synchronkörpers verteilt angeordnet.
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Als Federelemente können Spiralfedern oder auch Tellerfedern Verwendung finden.
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Durch die Verbindung der Synchronringe über druckbelastete Federelemente werden die Synchronringe in der nicht geschalteten Synchronisierung bzw. der Synchronring auf der nicht geschalteten Seite eines geschalteten Synchronpakets an den Synchronkörper gepresst. Hierdurch kann ein definierter Spalt zwischen den Reibflächen von Kupplungskörper und Synchronring gewährleistet werden. Die unerwünschten Verluste treten somit nicht auf.
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Der Verschiebeweg eines Synchronringes wird beim Synchronisier- und Schaltvorgang gleichmäßig auf beide Federelemente am Bolzen verteilt. Dies führt, bezogen auf eines der beiden Federelemente, zu einer Halbierung der Kräfte gegenüber dem Stand der Technik und dementsprechend auch zu einer Halbierung der Spannungen in jedem Federelement, wodurch die Lebensdauer deutlich gesteigert werden kann.
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Darüber hinaus ist durch die angepassten Durchmesser der Vertiefungen und ihrer Verschlüsse eine Kapselung des Systems gewährleistet, so dass keine Bruchstücke nach einem Bruch eines Federelementes aus der Synchronisierung in das Getriebe geraten können.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Synchronisierung
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2 die Synchronisierung in Sperrstellung
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3 die Synchronisierung im geschalteten Zustand
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4 einen Ausschnitt des Synchronringes
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5 eine Ausgestaltung des Synchronkörpers
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6 eine weitere Ausgestaltung des Synchronkörpers
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Synchronisierung 2. Auf einem Synchronkörper 4 ist eine Schiebemuffe 6 angeordnet, die im hier gezeigten, nicht geschalteten Zustand der Synchronisierung 2 in der Mitte zwischen den beiden Kupplungskörpern 8 und 10 positioniert ist. Zwischen dem Kupplungskörper 8 und dem Synchronkörper 4 ist auf der einen Seite des Synchronkörpers 4 der erste Synchronring 12 angeordnet. Auf der anderen Seite ist zwischen Synchronkörper 4 und Kupplungskörper 10 der zweite Synchronring 14 vorgesehen.
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Die beiden Synchronringe 12 und 14 liegen in Anlagepunkten 16 und 18 im nicht geschalteten Zustand am Synchronkörper 4 an. Das geschieht mit Hilfe von zwei in den Synchronringen 12 und 14 vorgesehenen Federelementen 20 und 22. So ist im ersten Synchronring 12 das Federelement 20 in einer Vertiefung 24 mit einem ersten Durchmesser D1 angeordnet, wo es sich einerseits auf der in der 1 rechten Seite an dem Boden 26 der Vertiefung 24 abstützt. Andererseits stützt sich das Federelement 20 auf der in 1 linken Seite an einer Scheibe 28 ab, die die Vertiefung 24 nach Außen hin nahezu vollständig abdeckt.
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Die Scheibe 28 wird axial von einem Sicherungsring 30 auf einem Bolzen 32 gehalten, der die Scheibe 28, das Federelement 20 und die Vertiefung 24 durchdringt. Am Boden 26 der Vertiefung 24 durchdringt der Bolzen 32 den Synchronring 12 in einer Öffnung 34, die einen zweiten Durchmesser D2 aufweist, der kleiner als der erste Durchmesser D1 ist. Der Bolzen 32 durchdringt auch den Synchronkörper 4 und den Boden 36 des Synchronrings 14 an einer Öffnung 38, die ebenfalls den Durchmesser D2 aufweist.
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In der Vertiefung 40 des Synchronrings 14 ist das Federelement 22 vorgesehen, das sich einerseits auf der in der 1 linken Seite an dem Boden 36 der Vertiefung 40 abstützt. Andererseits stützt sich das Federelement 22 auf der in 1 rechten Seite an einem Kopfstück 42 des Bolzens 32 ab. Durch das Kopfstück 42 wird die Vertiefung 40 nach Außen hin ebenfalls nahezu vollständig abgedeckt.
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Die 2 zeigt die Synchronisierung 2 in einer Sperrstellung bei einer Aktivierung der Synchronisierung 2 in Richtung auf den Kupplungskörper 10 zu. Solange kein Gleichlauf zwischen Synchronkörper 4 und Kupplungskörper 10 erreicht ist, reiben die Reibungsfläche 44 am Synchronring 14 und die Reibungsfläche 46 am Kupplungskörper 10 aneinander, um diesen Gleichlauf zu erzielen. Der Synchronring 12 hingegen liegt am Synchronkörper 4 an. Durch diese Bewegung der Schiebemuffe 6 in 2 nach rechts wird der Synchronring 14 ebenfalls nach rechts und vom Synchronkörper 4 weg bewegt, wodurch die Reibflächen 44 und 46 aufeinander gepresst werden. Durch diese Bewegung des Synchronrings 14 nach rechts wird das Federelement 22 in der Vertiefung 40 zwischen dem Boden 36 und dem Kopfstück 42 zusammengedrückt. Gleichzeitig zieht der Bolzen 32 auch die Scheibe 28 nach rechts, wodurch in gleichem Maße auch das Federelement 20 zwischen der Scheibe 28 und dem Boden 26 der Vertiefung 24 zusammengedrückt wird. Die Kräfte verteilen sich dabei gleichmäßig auf die beiden Federelemente 20 und 22.
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In der 3 ist die Sperrstellung der Synchronisierung 2 aufgehoben und die Schiebemuffe 6 hat die Endstellung erreicht, in der der Synchronkörper 6 drehfest mit dem Kupplungskörper 10 verbunden ist. In dieser Position können sich die Federelemente 20 und 22 in ihren Vertiefungen 24 und 40 wieder ausdehnen. Dadurch wird der rechte Synchronring 14 wieder zurück an den Synchronkörper 4 gedrückt und beide Synchronringe 12 und 14 werden zentriert am Synchronkörper 4 gehalten.
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Einen Ausschnitt aus dem Synchronring 12 zeigt die 4. Dort ist in einem Nocken 48 die Vertiefung 24 erkennbar, an deren Boden sich die Öffnung 34 befindet. Mit der Seite 50 liegt der Synchronring 12 am hier nicht gezeigten Synchronkörper 4 an.
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In 5 ist ein Teil eines Synchronkörpers 4 gezeigt, bei dem eine Aussparung 52 zu sehen ist, innerhalb derer sich der hier nicht gezeigte Bolzen 32 in Umfangsrichtung des Synchronkörpers 4 bewegen könnte. 6 zeigt dagegen ein Langloch 54, innerhalb dessen sich der nicht gezeigte Bolzen 32 bewegen könnte. Jeweils drei Langlöcher oder drei Aussparungen sind am Umfang verteilt angeordnet, wobei sie vorzugsweise versetzt zu den Aussparungen 56 für die Druckstücke der Synchronisierung 2 vorgesehen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Synchronisierung
- 4
- Synchronkörper
- 6
- Schiebemuffe
- 8
- Kupplungskörper
- 10
- Kupplungskörper
- 12
- Synchronring
- 14
- Synchronring
- 16
- Anlagepunkt
- 18
- Anlagepunkt
- 20
- Federelement
- 22
- Federelement
- 24
- Vertiefung
- 26
- Boden
- 28
- Scheibe
- 30
- Sicherungsring
- 32
- Bolzen
- 34
- Öffnung
- 36
- Boden
- 38
- Öffnung
- 40
- Vertiefung
- 42
- Kopfstück
- 44
- Reibungsfläche
- 46
- Reibungsfläche
- 48
- Nocken
- 50
- Seite
- 52
- Aussparung
- 54
- Langloch
- 56
- Aussparung
- D1
- erster Durchmesser
- D2
- zweiter Durchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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