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Die
Erfindung betrifft eine Getriebe-Synchronisationsvorrichtung zur
drehfesten Verbindung einer Welle mit einem daran gelagerten Gangzahnrad,
mit einer Schiebemuffe, einem Kupplungskörper, einer Synchronnabe,
einem Synchronring und zumindest einem Sperrelement oder zumindest
einem bzw. zumindest zwei Kraftverstärkungselement(en),
wobei die Schiebemuffe in Bezug auf die Welle axial verschiebbar
ist und eine Innenverzahnung aufweist, wobei der Kupplungskörper
drehfest mit dem Gangzahnrad verbunden und zwischen dem Gangzahnrad und
dem Synchronring (10) angeordnet ist und eine Außenverzahnung
aufweist, die zur drehfesten Verbindung des Gangzahnrades mit der
Welle mit der Innenverzahnung der Schiebemuffe in Eingriff bringbar ist,
wobei die Synchronnabe auf der Welle drehfest anordenbar ist und
eine Nabenaußenverzahnung aufweist, die in Eingriff mit
der Innenverzahnung der Schiebemuffe steht, wobei der Synchronring
in axialer Richtung der Synchronnabe gegenüberliegend angeordnet
ist, wobei das zumindest eine Sperrelement oder das zumindest eine
Kraftverstärkungselement federbelastet ist und zwischen
einer Neutralstellung und einer Sperrstellung beweglich gelagert ist,
eine Schiebemuffe für eine Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
mit einem Muffenkörper der auf seiner inneren Oberfläche
eine Innenverzahnung mit Zähnen aufweist, die sich ausgehend
von einer Stirnfläche des Muffenkörpers bzw. von
außerhalb des Muffenkörpers in Richtung auf die
in axialer Richtung zweite Stirnfläche erstrecken, ein
Kraftverstärkungselement zur Anordnung in einer Synchronnabe
einer Getriebe-Synchronisationsvorrichtung, mit einem Grundkörper,
der eine Höhe und – in Draufsicht betrachtet – eine
Längserstreckung und eine Breitenerstreckung aufweist,
wobei die Längserstreckung im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung
der Synchronnabe angeordnet ist, und der in Richtung der Längserstreckung
zwei einander gegenüberliegende, distale Endbereiche aufweist,
an denen jeweils eine Servofunktionsfläche ausgebildet
ist, die im eingebauten Zustand mit der Synchronnabe zusammenwirken,
einen Synchronring für eine Getriebe-Synchronisationsvorrichtung,
mit einem ringförmigen Synchronringkörper, sowie
eine Schiebemuffe für eine Getriebe-Synchronisationsvorrichtung,
mit einer inneren Oberflä che, die eine Innenverzahnung für
den Eingriff in die Außenverzahnung einer Synchronnabe
aufweist, wobei an der inneren Oberfläche zumindest annähernd
mittig – in axialer Richtung betrachtet – zumindest
eine erste Rastierausnehmung angeordnet ist.
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In
aktuellen, europäischen Großseriengetrieben werden
vor allem Synchronisierungen vom Borg Warner Typ eingesetzt. Derartige
Getriebe umfassen üblicherweise pro zu schaltenden Gang
ein Losrad, einen Kupplungskörper mit Schaltverzahnung
und Reibkonus und einen Synchronring mit Gegenkonus und Sperrverzahnung
und weiter eine Synchronnabe mit Steckverzahnung und Muffenverzahnung.
In dieser Synchronnabe sind federbelastete Druckstücke angeordnet.
Mit Hilfe einer Schiebemuffe mit Schaltverzahnung und Innenverzahnung
wird zur Vorsynchronisation diese durch die Schaltkraft mitsamt
der federbelasteten Druckstücke in die Richtung des zu schaltenden
Gangrades verschoben, sodass die Konusflächen von Synchronring
und Synchronkonus durch die Druckstücke aufeinander gepresst
werden. Der Synchronring wird in der Synchronnabe durch das Reibmoment
im Rahmen des tangentialen Spiels verdreht, sodass die Verzahnung
von Ring- und Schiebemuffe um eine halbe Verzahnungsbreite gegeneinander
verschoben sind. Ist nun die Schaltkraft größer
als die Vorsynchronisationskraft, die abhängig von der
Vorspannung der Druckfedern der Druckstücke ist, bewegt
sich die Schiebemuffe weiter bis die Sperrverzahnung am Synchronring
und die Verzahnung der Schiebemuffe aufeinander treffen. Solange das
Sperrmoment, resultierend aus der Reibung zwischen den Konusflächen
und der Reibung an der Sperrverzahnung, größer
ist als das sich aufgrund der Dachschrägenwinkel an der
Verzahnung einstellende Rückstellmoment, findet keine weitere
axiale Verschiebung der Schiebemuffe statt. Die motorseitigen Getriebeelemente
werden durch das Reibmoment beschleunigt bzw. verzögert
und es findet damit die Hauptsynchronisation statt. Bei Gleichlauf
von Synchronring und Synchronkonus wird das Sperrmoment annähernd
Null, sodass die Sperrverzahnung am Synchronring eine Verdrehung
des Synchronringes bewirkt, bis sich jeweils Zahn und Zahnlücke
gegenüberstehen. Die Verzahnung der Schiebemuffe rutscht
durch die Sperrverzahnung des Synchronringes. In der Folge gleitet
die Verzahnung der Schiebemuffe mit den Dachschrägen auf
der Kupplungsverzahnung am Synchronkonus ab und verdreht den Kupplungskörper
mitsamt Losrad bis Zahn und Zahnlücke gegenüberstehen
und die formschlüssige Verbindung zwischen Antriebswelle
und Losrad hergestellt werden kann.
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Zur
Verringerung der aufzuwendenden Schaltkraft wurden im Stand der
Technik bereits einige Abwandlungen dieses Borg Warner Systems beschrieben.
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So
ist es aus der
DE
696 17 821 T2 bekannt, zwischen der Synchronnabe und einem
Synchronisierring einen Verstärkungsmechanismus anzuordnen, der
derart positioniert ist, dass er eine Druckkraft aufnimmt, die durch
die Bewegung der Schiebemuffe zu dem entsprechenden Geschwindigkeitswechsel-Zahnrad
hervorgerufen wird, und dadurch die Druckkraft auf den Synchronring
verstärkt und überträgt. Der Verstärkungsmechanismus
besteht aus einem Paar von Hebeln, die auf zumindest zwei Abschnitte
in einer Umfangsrichtung aufgeteilt sind und eine Vielzahl von Hebelköpfen
umfassen. Die Hebelköpfe weisen eine abgeschrägte
Kante auf, die eine Angriffsposition für die Aufnahme der
axialen Druckkraft, welche durch Aufnahme eines direkten Kontakts
in Verbindung mit der Bewegung der Schiebemuffe hervorgerufen wird,
und für die Zerlegung der betreffenden Druckkraft in eine
radiale Komponentenkraft, die zur einer Mitte hin gerichtet ist,
und in eine axiale Komponentenkraft bildet. Die axiale Komponentenkraft
wird hervorgerufen, wenn eine an der inneren Umfangs-Keilverzahnung
der Schiebemuffe vorgesehene, abgeschrägte Kante gegen
die abgeschrägte Kante des Hebelkopfes gedrückt
wird.
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Die
Möglichkeit zur Kraftverstärkung über schräge
Flächen ist prinzipiell im Stand der Technik dokumentiert.
So beschreibt z. B. die
DE
22 43 522 A eine Möglichkeit zur Kraftverstärkung,
indem am Synchronring eine noppenartige Einrichtung mit zwei schrägen
Flächen vorgesehen ist, die mit einer Gegennoppeneinrichtung
der Nabe zusammenwirkt. Bei dieser Ausführung wirkt allerdings
die gerade Stirnfläche gegen ein rechteckiges Druckstück.
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Die
EP 1 750 025 A2 beschreibt
zur Kraftverstärkung eine weitere Abwandlung der Druckstücke. Diese
sind dabei – in Draufsicht gesehen – H-förmig ausgebildet.
Die Endbereiche dieser H-förmigen Druckstücke
sind mit einer Querschnittserweiterung versehen, wobei die Übergänge
zwischen dem Hauptteil der Druckstücke auf die Endbereiche
mit schrägen Flächen versehen sind, die in Richtung
auf den Mittelpunkt geneigt ausgebildet sind. Die Synchronnabe weist
dazu in den für die Aufnahme der Druckstücke vorgesehenen
Ausnehmungen zu diesen schrägen Flächen des Druckstückes
komplementäre Abschrägungen auf.
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Aus
der
EP 1 900 956 A ist
ein Servo-Synchronisationsdruckstück in I-Form für
die Getriebesynchronisation von Losrädern über
Schaltmuffen, insbesondere für Zahnradwechselgetriebe wie
Handschaltgetriebe von Kraftfahrzeugen, bekannt, das kippbeweglich
angeordnete Finger, vorzugsweise mit einem oder mehreren abgeschrägten
Eckbereichen, aufweist. Die Schiebemuffe der Synchronisationseinheit
ist mit einer radialen Nut, die einen Kegelwinkel aufweist, versehen,
in die ein Ende einer Mittenerhöhung des Druckstücks,
insbesondere ein Ende eines Lagerstifts, in der Phase vom Sperren
bis zum Entsperren durch das Druckstück zum Drehzahlangleich zwischen
einem Kupplungskörper und einer Schiebemuffe eingreift.
Auch bei dieser Ausführung sind die Servofunktionsflächen
negativ, d. h. nach innen auf den Mittelpunkt des Druckstückes
geneigt ausgebildet.
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Zur
Optimierung des Sperrmechanismus und um Synchronringe kostengünstiger
herstellen zu können ist aus der
WO 2008/138422 A1 eine
Schaltkupplungsanordnung zur drehfesten Verbindung einer Welle mit
einem daran gelagerten Drehglied bekannt. Diese umfasst eine Schaltmuffe,
die mit der Welle drehfest verbunden, in Bezug auf die Welle axial
verschieblich gelagert und mit einer ersten Verzahnung versehen
ist, einem Kupplungskörper, der mit dem Drehglied drehfest
verbunden und mit einer zweiten Verzahnung versehen ist, die zur
drehfesten Verbindung von Welle und Drehglied mit der ersten Verzahnung
in Eingriff gebracht wird, und eine Sperr-Synchronisierungseinrichtung,
die einen Synchronring mit einer Reibfläche aufweist, mittels
der die Drehzahlen der Welle und des Drehgliedes synchronisierbar
sind, bevor die erste und die zweite Verzahnung in Eingriff gebracht
werden, wobei die Sperr-Synchronisierungseinrichtung ein Sperrglied aufweist,
das relativ zu der Schaltmuffe zwischen einer Neutralposition und
einer Sperrposition beweglich gelagert ist, das mit dem Synchronring
in Umfangsrichtung gekoppelt ist und das eine Keilfläche aufweist,
die in der Sperrposition mit einer Keilfläche der Schaltmuffe
eine Keilflächenpaarung bildet, um ein axiales Verschieben
der Schaltmuffe zu sperren. Das Sperrglied ist dabei um eine radiale
verlaufende Verschwenkachse herum zwischen der Neutralposition und
der Sperrposition verschwenkbar gelagert.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Verbesserung von einer Getriebe-Synchronisationsvorrichtung, insbesondere einer
Einfachkonussynchronisierung. Es ist weiters eine Teilaufgabe der
Erfindung, die Herstellung von Bauteilen für derartige
Getriebe-Synchronisationsvorrichtungen zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe der Erfindung wird durch die eingangs genannte Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
gelöst, bei der das zumindest eine Sperrelement auf einem
Kraftverstärkungselement angeordnet ist, wobei die Synchronnabe
zumindest eine Ausnehmungen aufweist, in der das Kraftverstärkungselement
angeordnet ist, und wobei das Kraftverstärkungselement
einen Grundkörper aufweist, der zumindest eine Servofunktionsfläche
zur Verstärkung einer Schaltkraft aufweist. Von Vorteil
ist dabei, dass durch die Entsperrung der Schiebemuffe über
das Kraftverstärkungselement und nicht über den
Synchronring, letzte rer ohne Sperrzähne und damit kostengünstiger
hergestellt werden kann. Da das Kraftverstärkungselement
eine relative einfache Geometrie aufweist, und diese auch bei der
nunmehr größeren Funktionalität beibehalten
werden kann, ist dessen Auslegung bzw. Herstellung ebenfalls kostengünstig
zu gestalten. Zudem kann ein einfacher und damit ein im Betrieb
sicherer Bewegungsablauf durch Verschiebung des Kraftverstärkungselementes in
Umfangsrichtung der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung ermöglicht
werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung
ist auch eine Einfachkonunssynchronisierung einfach realisierbar,
allerdings mit einem entsprechenden Kostenvorteil.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen erhabenen Bereich
aufweist, und das zumindest eine Sperrelement an diesem erhabenen
Bereich angeordnet ist. Es ist damit eine geringere Bauhöhe
der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung erreichbar (bezogen auf
den Durchmesser), indem das Kraftverstärkungselement tiefer in
die Ausnehmung in der Synchronnabe eingesetzt werden kann.
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Dabei
kann der erhabene Bereich in einem Mittenbereich des Grundkörpers
ausgebildet sein, wodurch die Kräfteverteilung im Kraftverstärkungselement
gleichmäßiger gestaltet werden kann.
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Von
Vorteil ist auch, wenn das Sperrelement zumindest eine weitere Funktionsfläche
aufweist, die mit der Innenverzahnung der Schiebemuffe in Wirkverbindung
bringbar ist, da damit eine weitere Verringerung der Bauhöhe
der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung erreichbar ist. Zudem ist
auch eine einfachere Auslegung des Kraftverstärkungselementes und
der Schiebemuffe erreichbar, indem diese trotz der zusätzlichen
Funktionalität die in das Kraftverstärkungselement
eingebracht wird, nahezu unverändert bleiben kann. Es kann
also beispielsweise auf zusätzliche Vertiefungen zur Aufnahme
des Sperrelementes, etc. in der Schiebemuffe verzichtet werden.
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Von
besonderem Vorteil ist dabei, wenn die weitere(n) Funktionsfläche(n)
des Sperrelementes durch zwei zahnartige Stege gebildet ist (sind).
Es ist damit eine Verbesserung der Genauigkeit des Synchronisiervorganges
möglich, indem diese zahnartigen Stege die Funktion der
Sperrverzahnung übernehmen.
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Dabei
ist es weiters möglich, dass die weitere(n) Funktionsfläche(n)
des Sperrelementes als Keilflächen ausgebildet ist (sind).
Es ist damit eine bessere Kraftverteilung bzw. Krafteinleitung in
das Kraftverstärkungselement im Bereich dieser „Sperrverzahnung” erreichbar.
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Eine
weitere Verringerung der Bauhöhe der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
und eine weitere Verbesserung in Hinblick auf die Funktionalität der
Getriebe-Synchronisationsvorrichtung ist erreichbar, wenn die Innenverzahnung
der Schiebemuffe im Bereich des zumindest einen Sperrelementes ausgenommen
ist.
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Eine
konstruktiv einfache Möglichkeit zur Vermeidung des Mitdrehens
des Synchronringes wird erreicht, wenn das Kraftverstärkungselement
in Umfangsrichtung mit dem Synchronring gekoppelt ist.
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Es
ist weiters möglich, dass der Grundkörper des
Kraftverstärkungselementes eine Höhe und – in Draufsicht
betrachtet – eine Längserstreckung und eine Breitenerstreckung
aufweist, wobei die Längserstreckung im eingebauten Zustand
in Umfangsrichtung der Synchronnabe angeordnet ist, und der in Richtung
der Längserstreckung zwei einander gegenüberliegende,
distale Endbereiche aufweist, an denen jeweils eine Servofunktionsfläche
ausgebildet ist, die mit der Synchronnabe zusammenwirken, wobei
die Servofunktionsflächen in entgegengesetzter Richtung,
insbesondere gegengleich, und gegen die Längserstreckung
geneigt ausgebildet sind, und wobei die Servofunktionsflächen
jeweils in einem spitzen Winkel zur größten Längserstreckung
des Grundkörpers orientiert sind. Neben den bekannten Vorteilen
derartiger verstärkender Kraftverstärkungselemente,
wie z. B. den verbesserten Schaltkomfort im Vergleich zu Borg-Warner
Synchronisierungen, hat diese Ausführung des Kraftverstärkungselementes
den Vorteil, dass durch einen Verschleiß im Reibpaket der
Getriebe-Synchronisationseinrichtung die Kraftverstärkung
nicht bzw. nicht wesentlich beeinflusst wird, wie es z. B. bei dem
voranstehend genannten H-förmigen Kraftverstärkungselement
der Fall ist. Durch diesen Verschleiß des Reibpaketes wird
bei Getriebe Synchronisierungen nach dem Stand der Technik die Verdrehung
größer, sodass sich die relative Stellung der
Sperrverzahnung des Synchronringes zur Schiebemuffe ändert.
Mit dem erfindungsgemäßen Kraftverstärkungselement
kann zudem mehr Leistung bei zumindest gleich bleibendem Schaltkomfort übertragen
werden. Es sind damit auch schnellere Synchronisationszyklen möglich. Das
Kraftverstärkungselement kann als Sinterbauteil gefertigt
werden, sodass die Herstellkosten gesenkt werden können,
bzw. auch Kraftverstärkungselemente wirtschaftlicher hergestellt
werden können, die eine komplexere Geometrie aufweisen.
Hierbei erweist sich die Ausbil dungsmöglichkeit mit einer
größeren Fläche – insbesondere
im Vergleich zum H-Stück aus dem Stand der Technik – als
Vorteil, da damit die Belastung und dadurch der Verschleiß des Kraftverstärkungselementes
geringer gehalten werden kann, sodass gegebenenfalls auf zusätzliche festigkeitssteigernde
Maßnahmen, wie z. B. eine Wärmebehandlung oder
das Härten, verzichtet werden kann, wodurch wiederum die
Herstellung des Kraftverstärkungselementes einfacher wird.
Zur Erhöhung des Reibmomentes am Konusring der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
bzw. auch zur Erhöhung der Axialkraft, d. h. der Anpresskraft,
ist es von Vorteil, wenn die Funktionsflächen in einem
Winkel mit einem Absolutwert ausgewählt aus einem Bereich
mit einer unteren Grenze von 5° und einer oberen Grenze
von 85° gegen die Längserstreckung des Grundkörpers
geneigt sind.
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Die
Funktionsflächen können auch in einem Winkel mit
einem Absolutwert ausgewählt aus einem Bereich mit einer
unteren Grenze von 25° und einer oberen Grenze von 70° bzw.
einem ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze
von 45° und einer oberen Grenze von 60° gegen
die Längserstreckung des Grundkörpers geneigt
sein.
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Bezüglich
der Winkel sei angemerkt, dass, nachdem im Prinzip nur eine Funktionsfläche
für eine Schaltrichtung erforderlich ist, die Winkel der
beiden Funktionsflächen auch unterschiedlich sein können, d.
h. es sind auch asymmetrische Ausführungen des Kraftverstärkungselementes
möglich.
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Die
Flächenpressung der Verstärkung kann weiters dadurch
verbessert werden, dass die Funktionsflächen jeweils eine
Größe aufweisen, die ausgewählt ist aus
einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 mm2 und
einer oberen Grenze von 60 mm2. Zudem ist
damit die Druckverteilung positiv beeinflussbar.
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Die
Funktionsflächen können auch eine Größe
aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer
unteren Grenze von 30 mm2 und einer oberen
Grenze von 50 mm2, bzw. die ausgewählt
ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 35 mm2 und einer oberen Grenze von 40 mm2.
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Der
Querschnitt des Grundkörpers kann in Richtung der Höhe
zumindest annähernd u-förmig ausgebildet ist,
und der Synchronring kann einen Vorsprung aufweisen, der in den
Grundkörper in den u-förmigen Querschnitt eingreift.
Es ist damit eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur
Vermeidung des Durchrutschens des Synchronringes erreichbar.
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Weiters
kann der erhabene Mittenbereich des Grundkörpers eine in
radialer Richtung durchgehende Ausnehmung aufweist, in der ein Federelement,
insbesondere eine Spiralfeder, und ein Druckelement, insbesondere
eine Kugel, teilweise angeordnet sind. Wiederum ist damit eine konstruktiv
und somit fertigungstechnisch einfach auslegbare Möglichkeit
zur Herstellung der Federbelastung des Kraftverstärkungselementes
erreichbar. Insbesondere kann damit auch die Anpresskraft im Bereich
der stegartigen Zähne des Kraftverstärkungselementes, also
des Sperrelementes, verbessert werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird eigenständig auch durch die
eingangs genannte Schiebemuffe gelöst, bei der die Innenverzahnung
zumindest in einem Bereich Zähne aufweist, deren Länge
in axialer Richtung kürzer ist, als die Länge
der Zähne der restlichen Innenverzahnung, sodass diese
Zähne in axialer Richtung vor der zweiten Stirnfläche
enden, für die Anordnung eines Sperrelementes in diesem
ausgesparten Bereich, wodurch eine konstruktiv einfache Ausführung
der Schiebemuffe für die Anordnung eines Kraftverstärkungselementes
mit Sperr- bzw. Entsperrfunktion und damit ein konstruktiv einfacher
Aufbau einer Einfachkonusausführung einer Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
erreicht werden kann.
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Ebenso
wird die Aufgabe der Erfindung auch durch ein eingangs genanntes
Kraftverstärkungselement gelöst, bei dem die Servofunktionsflächen
in entgegengesetzter Richtung, insbesondere gegengleich, und gegen
die Längserstreckung geneigt ausgebildet sind, wobei die
Servofunktionsflächen jeweils in einem spitzen Winkel zur
größten Längserstreckung des Grundkörpers
orientiert sind, und dass in einem erhabenen Mittenbereich des Grundkörpers zumindest
eine Sperrfunktionsfläche in Form eines zahnartigen Steges
angeordnet ist. Es wird damit ein Kraftverstärkungselement
zur Verfügung gestellt, bei dem die Entsperrfunktion des
Synchronringes in dieses Element eingebracht wird, wodurch der Synchronring
einfacher gestaltet werden kann, insbesondere keine Sperrverzahnung
aufweisen muss. Da das Kraftverstärkungselement sintertechnisch
einfacher hergestellt werden kann als ein mit einer Sperrverzahnung
ausgebildeter Synchronring, können mit dem erfindungsgemäßen
Kraftverstärkungselement Kostenvorteile erreicht werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auch durch einen Synchronring für
eine Getriebe-Synchronisationsvorrichtung gelöst, bei dem
der Synchronringkörper zweigeteilt ist mit einem in radialer
Richtung betrachtet äußeren Synchronringteil und
einem koaxial dazu angeordneten inneren Synchronringteil, wobei die
beiden Synchronringteile jeweils eine Reibfläche aufweisen,
die jeweils gegen den anderen Synchronringteil gerichtet ist. Durch
diese Zweiteilung des Synchronringes mit zwei koaxial übereinander
angeordneten Ringen ist sowohl eine Einfachkonussynchronisierung
als auch eine Zwei- und Dreifachkonussynchronisierung mit einem
Kraftverstärkungselement möglich, das die zwei
aufeinander zu geneigte Servofunktionsflächen aufweist,
wobei diese gegen die Längserstreckung des Grundkörpers
des Kraftverstärkungselementes geneigt ausgebildet sind,
wobei die Funktionsflächen jeweils in einem spitzen Winkel
zur größten Längserstreckung des Grundkörpers
orientiert sind. Insbesondere ist diese Ausführung des
Synchronringes von Vorteil bei Kraftverstärkungselementen,
die nur in eine Schaltrichtung wirken. Von Vorteil ist weiters,
dass bei Sintermetallausführungen des Synchronringes die
beiden Synchronringteile formentechnisch einfacher hergestellt werden
können. Obwohl mit dieser Ausführung anstelle
eines Teils zweit Teile produziert werden müssen und somit
auch ein höherer Montageaufwand gegeben ist, überwiegen
jedoch die Vorteile diesen Nachteil.
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Eine
weitere Verbesserung kann erreicht werden, wenn zwischen dem inneren
Synchronringteil und dem Kupplungskörper wird erreicht,
wenn der innere Synchronringteil eine zweite Reibfläche
aufweist, die in radialer Richtung der ersten Reibfläche gegenüberliegend
angeordnet ist.
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Ebenfalls
zur Verbesserung der Momentübertragung und damit auch zur
Erhöhung des Schaltkomforts kann zumindest eine der Reibflächen
eine Reibbeschichtung aufweisen.
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Eine
einfache Ankopplung des Synchronrings an das Kraftverstärkungselement,
und damit die Vermeidung des Mitdrehens des Synchronringes über
einen zu großen Umfangswinkelbetrag während der
Synchronisationsphase des Schaltvorganges, wird erreicht, indem
der innere Synchronringteil ein Koppelelement für das Ankoppeln
an ein Kraftverstärkungselement aufweist. Dieses Koppelelement kann
beispielsweise in einem Vorsprung bestehen, der in eine Ausnehmung
des Kraftverstärkungselementes eingreift.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird weiters unabhängig durch eine
Schiebemuffe für eine Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
gelöst, die in axialer Richtung neben der ersten Rastierausnehmung
zumindest eine weitere Rastierausnehmung aufweist. Es wird damit
eine Positionierung der Schiebemuffe am Kupplungskörper
ermöglicht. Es ist damit auch möglich, auf Rastrierelemente
(wie z. B. Kugel-Feder-Systeme) für die Schaltgabel zu
verzichten. Zudem sind an der Schiebemuffe und den Kupplungskörpern
keine „Hinterlegungen” mehr erforderlich. Es wird
damit ein entsprechender Kostenvorteil im Vergleich zu aus dem Stand
der Technik bekannten Systemen erreicht.
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Bevorzugt
weist zumindest eine der Rastierausnehmungen einen zumindest annähernd
kreisabschnittförmigen Querschnitt auf, wodurch das Rastierelement
leichtgängiger aufgenommen werden kann.
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Es
ist weiters möglich, dass sich ein an die erste Rastierausnehmung
anschließender, sich in Richtung auf eine Schiebemuffen-Stirnseite
erstreckender Bereich ebenfalls vertieft ausgebildet ist, wobei
eine Tiefe dieses Bereiches geringer ist als die Tiefe der ersten
Rastierausnehmung. Durch diese Rampe wird es möglich, dass
sich die Schiebemuffe mit geringerem Kraftaufwand verschieben lässt,
wodurch der Schaltkomfort verbessert werden kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird unabhängig auch durch eine Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
gelöst, die einen zweigeteilten Synchronring und/oder eine
Schiebemuffe mit einer weiteren Rastrierausnehmung aufweist.
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Weiters
wird die Aufgabe der Erfindung unabhängig auch durch eine
Getriebe-Synchronisationsvorrichtung gelöst, bei der die
zumindest zwei Kraftverstärkungselemente jeweils in entgegengesetzter
Richtung wirken, wobei sich die beiden Kraftverstärkungselemente
jeweils mit ihrer Rückseite in der Neutralstellung der
Schiebemuffe an der Synchronnabe in entgegen gesetzter Richtungen
abstützen. Durch die Verwendung von Kraftverstärkungselementen
die jeweils nur in eine Schaltrichtung wirken kann in der Neutralstellung
ein Kräfte-Gleichgewichtszustand erreicht werden, wobei
einem wandern der Schiebemuffe durch die jeweils „rückwärtigen” Kraftverstärkungselemente
aufgrund deren Abstützung auf der Synchronnabe vorgebeugt
werden kann. Es ist damit ebenfalls möglich auf Rastrierelemente
für die Schaltgabel zu verzichten, wodurch der Aufbau der
erfindungsgemäßen Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
vereinfacht werden kann.
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Zur
Verbesserung des Schaltkomforts ist es dabei von Vorteil, wenn die
Kraftverstärkungselemente einen Grundkörper aufweisen,
der zumindest eine Servofunktionsfläche zur Verstärkung
einer Schaltkraft aufweist.
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Insbesondere
von Vorteil ist es dabei, wenn der Grundkörper des Kraftverstärkungselementes eine
Höhe und – in Draufsicht betrachtet – eine Längserstreckung
und eine Breitenerstreckung aufweist, wobei die Längserstreckung
im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung der Synchronnabe angeordnet
ist, und der in Richtung der Längserstreckung zwei einander
gegenüberliegende, distale Endbereiche aufweist, an denen
jeweils eine Servofunktionsfläche ausgebildet ist, die
mit der Synchronnabezusammenwirken, wobei die Servofunktionsflächen
in entgegengesetzter Richtung, insbesondere gegengleich, und gegen
die Längserstreckung geneigt ausgebildet sind, und wobei
die Servofunktionsflächen jeweils in einem spitzen Winkel
zur größten Längserstreckung des Grundkörpers
orientiert sind.
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Zum
besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der
nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Es
zeigen in (teils stark) schematisch vereinfachter Darstellung:
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1 einen
Ausschnitt aus einer Getriebe-Synchronisationsvorrichtung in Ansicht
von oben auf ein Kraftverstärkungselement, teilweise geschnitten;
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2 einen
Ausschnitt aus der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung nach 1 in
Seitenansicht geschnitten im Bereich des Kraftverstärkungselementes;
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3 ein
Kraftverstärkungselement in Ansicht von hinten;
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4 das
Kraftverstärkungselement nach 3 in Ansicht
von oben;
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5 das
Kraftverstärkungselement nach 3 in Ansicht
von hinten;
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6 das
Kraftverstärkungselement nach 3 in Ansicht
von vorne;
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7 eine
erfindungsgemäße Schiebemuffe in Schrägansicht;
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8 einen
Ausschnitt der Schiebemuffe nach 7 im Bereich
der Verzahnung;
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9 Ausführungsvarianten
einer Getriebe-Synchronisationsvorrichtung in Seitenansicht, teilweise
geschnitten;
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10 eine
weitere Ausführungsvariante der Erfindung in Draufsicht
auf zwei Kraftverstärkungselemente.
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Einführend
sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen
versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen
Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit
gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen
werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten
Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar
beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer
Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage
zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale
oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen für sich eigenständige,
erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen
darstellen.
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Sämtliche
Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung
sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche
daraus mit umfassen, z. B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen,
dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren
Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d. h. sämtliche
Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer
und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z. B. 1 bis
1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
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Die
1 und
2 zeigen
jeweils einen Ausschnitt aus einer Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
1.
Da diese Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
1 ähnlich
dem Borg-Warner-Typ ist, und dieser ausreichend in der einschlägigen
Literatur beschrieben und dem Fachmann bekannt ist, erübrigt sich
an dieser Stelle eine weitere Erörterung von dessen prinzipieller
Funktionsweise. Zudem sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsvarianten
der erfindungsgemäßen Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
1 Weiterentwicklungen
der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung sind, die in der
Österreichischen Patentanmeldung
mit dem Aktzeichen A 2051/2007 (Anmeldetag 2007-12-18)
beschrieben ist, die ebenfalls auf die Anmelderin zurückgeht.
Die Ausführungen in dieser früheren Patentanmeldung sind
daher in diesem Umfang ebenfalls Teil gegenständlicher
Beschreibung. Insbesondere sei auch bzgl. in gegenständlicher
Patentanmeldung nicht gezeigter Details dieses Grundtyps der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
auf diese frühere Patentanmeldung der Anmelderin verwiesen.
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Diese
Getriebe- Synchronisationsvorrichtung 1 ist bei dieser
Ausführung dazu ausgelegt, zwei benachbarte Losräder,
also Gangzahnräder (nicht dargestellt) wahlweise mit einer
Welle (nicht dargestellt) drehfest zu koppeln oder hiervon zu lösen.
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Es
besteht im Rahmen der Erfindung aber auch die Möglichkeit
der Ausbildung einer einseitigen Synchronisationsvorrichtung, sodass
also nur ein Losrad bzw. die zugehörigen Bau gruppenteile,
wie Reibpaket, Synchronring, Kupplungskörper, etc., ebenfalls
nur einfach vorhanden sein können.
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Die
Getriebe- Synchronisationsvorrichtung 1 umfasst eine Synchronnabe 2 mit
einer inneren Steckverzahnung, die sich über die innere,
der Welle zugewandten Oberfläche der Synchronnabe 2 erstreckt
und die längliche, sich in axialer Richtung erstreckende
Zähne aufweist, wie dies bei derartigen Synchronnaben üblich
ist, zur drehfesten Verbindung der Synchronnabe 2 mit der
Welle, sowie eine äußere Muffenverzahnung 3.
Die Synchronnabe 2 ist mit herkömmlichen Mitteln
axial unverschiebbar an der Welle angeordnet. An der Synchronnabe 2 ist
eine Schiebemuffe 4 drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert.
Diese ist somit von einer Schaltgabel (nicht gezeigt) betätigbar.
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Bevorzugt
ist die Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1 als Einfachkonussystem
konzipiert, wobei der Synchronring (nicht gezeigt), der auf der
Welle in axialer Richtung der Synchronnabe 2 gegenüberliegend
und in Umfangsrichtung drehbeweglich angeordnet ist, mit einem Innen-
oder Außenkonus ausgebildet ist. Es besteht allerdings
im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit ein Mehrfachkonussystem
zu verwenden, beispielsweise je Schaltrichtung ein Reibpaket aus
mehreren Konusringen aufzubauen, z. B. aus einem äußeren
Konusring und einem inneren Konusring, wie dies bereits im Stand
der Technik beschrieben wurde. Auf zumindest einer der entsprechenden
Reibflächen des Konus bzw. der Konusse kann bzw. können
an den entsprechenden zusammenwirkenden Oberflächen übliche
Reibbeläge vorgesehen sein. Diese Konusausführungen
sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt, sodass darauf verwiesen
sei.
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Bei
Mehrfachkonusausführungen kann der äußere
Konusring zumindest eine Mitnehmernocke aufweisen, die in Drehrichtung
formschlüssig mit dem Kupplungskörper (nicht dargestellt)
verbunden ist. Der Kupplungskörper ist drehfest mit dem
jeweiligen Losrad, also dem Gangrad, verbunden. Beispielsweise kann
der Kupplungskörper auf einem Konus des Losrades verdrehfest
aufsitzen, wobei am Kupplungskörper entsprechende Freistellungen
und am Konus des Losrades dazu komplementäre Nocken vorhanden
sein können.
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Andererseits
ist es möglich, dass das Gangrad bspw. einen Konus aufweist,
mit einer Stirnverzahnung, und der Kupplungskörper eine
dazu passende Stirnverzahnung aufweist, wodurch die drehfeste Anordnung
des Kupplungskörpers am Gangrad ermöglicht wird.
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Bei
Mehrfachkonussystemen ist der Synchronring radial außen
und oberhalb des Reibpaketes angeordnet.
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Selbstverständlich
können auch zwei Synchronringe beidseits der Synchronnabe 2 wie
beschrieben angeordnet sein
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Zwischen
der Synchronnabe 2 und der Schiebemuffe 4 einerseits
und in axialer Richtung benachbart zum Synchronring bzw. zwischen
den Synchronringen andererseits ist zumindest ein Kraftverstärkungselement 5 derart
angeordnet, dass dieses über ein Federelement 6 gegen
die Schiebemuffe 4 vorgespannt ist. Das Federelement 6 ist
auf einer Seite an der Synchronnabe 2 abgestützt,
beispielsweise in einer Ausnehmung 7 angeordnet ist, insbesondere
einer Sacklochbohrung. Zudem ist das Federelement 6 in
einer Ausnehmung 8 im Kraftverstärkungselement 5 angeordnet.
An der zweiten, der Schiebemuffe 4 zugewandten Seite ist
an dem Federelement 6 ein Druckelement, insbesondere eine Kugel 9,
angeordnet, das seinerseits einerseits in der Ausnehmung 8 und
andererseits in einer Ausnehmung 10 an der Unterseite der
Schiebemuffe, welche der Synchronnabe 2 zugewandt ist, 4 angeordnet
ist. Die Ausnehmung 8 ist bevorzugt in Richtung auf die Schiebmuffe 4 konisch
ausgeführt, wobei die Kugel 9 einen größeren
Durchmesser aufweist als der kleinste Durchmesser dieser Ausnehmung 8.
Durch das Federelement 6 wird ein Zurückschieben
der Kugel 9 bzw. des Druckelementes in die Ausnehmung 8 ermöglicht,
sodass die Schiebemuffe 4 axial verschiebbar bleibt.
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Bevorzugt
ist die Ausnehmung 8 also durch das Kraftverstärkungselement 5 durchgängig
ausgebildet, kann aber auch als Sackloch ausgebildet sein.
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Anstelle
der Kugel 9 kann auch bei entsprechender Adaptierung der
Aufnahme derselben eine Rolle, bzw. generell ein Wälzkörper
verwendet werden. Ebenso ist es möglich auf die Federvorspannung
zu verzichten und die Positionierung des Kraftverstärkungselementes 11 über
die während des Betriebes der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung auftretenden
Fliehkräfte zu bewerkstelligen.
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Das
Federelement 6 kann wie im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Spiralfeder ausgeführt sein, ebenso ist bei geringfügiger
Adaptierung die Ausbildung mit einem Plattfederelement, einer Ringfeder
oder einer Gasfeder möglich.
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Das
an den Reibflächen im Konusbereich des Synchronringes oder
des Reibpaketes anliegende Reibmoment während der Vorsynchronisierung wird
unter anderem durch die Federrate des Federelementes 6 beeinflusst.
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Selbstverständlich
ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass über
den Umfang der Synchronnabe 2 verteilt mehrere dieser Federelemente 12,
Druckelemente und Kraftverstärkungselemente 5 in
der Getriebe- Synchronisationsvorrichtung 1 angeordnet
sind, insbesondere zwei oder drei pro Schaltrichtung bzw. Synchronisationsrichtung.
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Das
Kraftverstärkungselement 5 stellt neben der Schiebemuffe 4 bei
dieser Ausführungsvariante der Getriebe- Synchronisationsvorrichtung 1 den Kern
der Erfindung dar. Durch dieses wird eine an dem Kraftverstärkungselement 5 anliegende
Umfangskraft, welche durch das Reibmoment am Synchronring bzw. im
Reibpaket beim Synchronisationsvorgang hervorgerufen wird, in eine
zusätzliche Axialkraft umgewandelt und damit eine Kraftverstärkung erreicht.
Dieses Kraftverstärkungselement 5 kann einen verschleißunabhängigen
bzw. einen vom Verschleiß geringer beeinflussten Verstärkungsmechanismus
aufweisen, d. h., dass sich ein aufgrund des Verschleißes
an den Reibflächen des Synchronringes bzw. im Reibpaket
ergebender größerer Axialweg keinen bzw. einen
geringeren Einfluss auf den Verstärkungsmechanismus hat.
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Das
Kraftverstärkungselement 5 dieser ersten Ausführungsvariante
der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1 ist besser aus
den 3 bis 6 ersichtlich, welche das Kraftverstärkungselement 5 in unterschiedlichen
Ansichten darstellen.
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Das
Kraftverstärkungselement 5 weist in Seitenansicht
betrachtet bevorzugt einen annähernd u-förmigen
Querschnitt auf. Zumindest annähernd mittig, d. h. zwischen
den beiden Schenkeln dieses Profilquerschnitts, ist die Ausnehmung 8 für
das Federelement 6 sowie die Kugel 9 wie voranstehend
beschrieben angeordnet.
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Das
Kraftverstärkungselement 5 weist einen Grundkörper 11 auf,
der eine Höhe 12, eine Längserstreckung 13 sowie
eine Breitenerstreckung 14 aufweist. In Richtung der Längserstreckung 13 einander gegenüberliegenden,
distalen Endbereichen 15 ist jeweils eine schräge
Servofunktionsfläche 16 derart ausgebildet, dass
diese senkrecht auf eine durch die Längserstreckung 13 und
die Breitenerstreckung 14 definierte Querschnittsebene
steht. Diese Servofunktionsflächen 16 sind in
entgegen gesetzter Richtung, vorzugsweise gegengleich (es sind im
Rahmen der Erfindung hinsichtlich der Winkel auch asymmetrische
Ausführungen möglich), gegen die Längserstreckung 13 geneigt
ausgebildet, wobei die Servofunktionsflächen 16 jeweils
in einem spitzen Winkel 17 zur größten
Längserstreckung 13 des Grundkörpers 11 orientiert
sind. Dabei ist diese größte Längserstreckung 13 des
Grundkörpers 11 an der Vorderseite des Kraftverstärkungselementes 5 ausgebildet,
welche zumindest teilweise an dem Synchronring anliegt, z. B. einem
nockenartigen Vorsprung – in radialer Richtung betrachtet – des
Synchronringes anliegt. Anders ausgedrückt verlaufen die
Servofunktionsflächen 16 schräg gegenüber
der Drehebene des Synchronringes.
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Zumindest
eine der Servofunktionsflächen 16 muss aber nicht
zwingenderweise senkrecht auf die besagte Querschnittsebene stehen,
sondern kann auch in einem Winkel zu dieser angeordnet sein, also
schief zu dieser stehen.
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Der
Winkel 17 den die Servofunktionsflächen 12 mit
der größten Längserstreckung einnimmt
kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze
von 30° und einer oberen Grenze von 85°, bzw.
aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 40° und
einer oberen Grenze von 75°, bzw. aus einem Bereich mit
einer unteren Grenze von 45° und einer oberen Grenze von
65°.
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Der
nockenartige Vorsprung des Synchronringes, der in das Kraftverstärkungselement 5 eingreift,
wie dies voranstehend schon erläutert wurde, bewirkt, dass
die Verdrehbarkeit des Synchronringes in Umfangsrichtung begrenzt
wird. Es wird also damit verhindert, dass sich der Synchronring
aufgrund des auftretenden Momentes an der Reibfläche zur
Gänze durchdreht. Zudem wird damit erreicht, dass aufgrund
des Bewegungsablaufes während der Synchronisation das Kraftverstärkungselement 5 an
die Dachschrägen der Schiebemuffe verschoben wird bzw.
zur Anlage an diese gelangt, wodurch das Kraftverstärkungselement 5 die
Sperrfunktion des Synchronringes übernehmen kann, wie dies
nachstehend noch erläutert wird.
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Die
Synchronnabe 2 weist an ihrem äußeren Umfang,
d. h. im Bereich der Muffenverzahnung 3 über den
Umfang verteilt zumindest eine Ausnehmungen 18 auf, in
der ein Kraftverstärkungselement 5 angeordnet
ist. Bevorzugt sind mehrere Ausnehmungen 18 vorgesehen,
insbesondere sechs, d. h. drei pro Schaltrichtung, in denen jeweils
ein Kraftverstärkungselement 5 zumindest teilweise
angeordnet ist. Durch diese Ausnehmungen ist die Muffenverzahnung 3 unterbrochen.
Um dabei eine zu große Schwächung der Muffenverzahnung 3 zu
vermeiden, ist diese in Umfangsrichtung teilweise bis über
den Grundkörper 11 des Kraftverstärkungselementes 5 sich
erstreckend ausgebildet (im Bereich der distalen Endbereiche 15),
und verbleibt nur ein kleinerer Ausschnitt der Ausnehmung(en) 18 (bezogen
auf die größte Längs erstreckung 13 des
Kraftverstärkungselementes 5) zur Schiebemuffe 4 hin
offen. Es ist damit auch eine kompaktere Bauweise der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1 erreichbar.
Um zu erreichen, das das Kraftverstärkungselement 5 über die
Kugel 9 auch an der Schiebemuffe 4 anliegt, weist der
Grundkörper 11 des Kraftverstärkungselementes 5 in
einem Mittenbereich 19 bei dieser Ausführungsvariante,
d. h. im Bereich der Basis des u-förmigen Querschnittes,
eine Erhebung 20 auf, die zumindest teilweise in bzw. durch
diese Ausnehmung 18 (in radialer Richtung) ragt.
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Die
Erhebung 20 ist bei dieser Ausführungsform im
Querschnitt betrachtet trapezförmig ausgebildet mit insbesondere
gegengleich in Richtung auf die distalen Servofunktionsflächen 16 schräg
abfallenden Rampen 21. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit,
dass diese Querschnittsform der Erhebung 20 im Rahmen der
Erfindung geändert wird, bspw. diese durch eine stegartige
Erhöhung des Mittenbereichs 19 gebildet ist. Eine
Breite in Längserstreckung 13 dieser Erhebung 20 ist
so bemessen, dass die Anordnung des Kraftverstärkungselementes 5 mit
der Erhebung 20 in der Ausnehmung der Synchronnabe ermöglicht
wird. Durch die Ausbildung dieser Erhebung 20 mit trapezförmigem
Querschnitt wird die relative Verstellbarkeit des Kraftverstärkungselementes 5 zur
Synchronnabe, d. h. die Anordnung des Kraftverstärkungselementes 5 in
der Ausnehmung der Synchronnabe vereinfacht. Die Höhe dieser
Erhebung 20 entspricht zumindest der Verzahnungshöhe
der Muffenverzahnung der Synchronnabe 2.
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Der
Winkel 17, in dem die Servofunktionsflächen 16 zur
größten Längserstreckung 13 des
Kraftverstärkungselementes 5 verlaufen, weist
bei dieser Ausführungsvariante des Kraftverstärkungselementes 5 einen
Absolutwert von 60° auf. Generell kann dieser Winkel im
Rahmen der Erfindung aber auch aus den voranstehend genannten Bereichen
ausgewählt werden
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Weiters
weisen die Servofunktionsflächen 16 eine Größe
von ca. 38 mm2 auf. Diese kann aber generell
im Rahmen der Erfindung aber aus einem der voranstehend genannten
Bereiche ausgewählt werden.
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Obwohl
die flächige Anlage der Servofunktionsflächen 16 an
die entsprechenden Rampen der Synchronnabe 2 die bevorzugt
Ausführung ist, besteht im Rahmen der Erfindung auch die
Möglichkeit einer Punktauflage bzw. Linienauflage der Servofunktionsflächen 16 an
den Rampen, insbesondere wenn durch eine Kippbewegung des Kraftverstärkungselementes 5 eine
zusätzliche Kraftverstärkung hervorgerufen werden
soll. Dazu können entweder die Rampen in der Synchronnabe 2 oder
die Servofunktionsflächen 16 gekrümmt
bzw. ballig ausgeführt sein.
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Die
Servofunktionsflächen 16 müssen nicht zwangsweise
quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein, sondern können
auch eine davon verschiedene Querschnittsform aufweisen.
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Die
Kante, die zwischen der Servofunktionsfläche 16 und
der größten Längserstreckung 13 des Grundkörpers 11 ausgebildet
wird, kann gebrochen ausgebildet sein, wie dies insbesondere aus 4 oder 5 ersichtlich
ist.
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Eine
nach vorne weisende Stirnfläche 22 des Kraftverstärkungselementes 5,
d. h. die in Richtung auf die in der gedachten Verlängerung
der Servofunktionsflächen 16 durch diese gebildete
Schnittkante weisende Stirnfläche 22, ist gerundet
ausgebildet. In einer Abwandlung dazu besteht auch die Möglichkeit,
dass diese Stirnfläche 22 im wesentliche ebenflächig
ausgebildet ist und dafür Übergangsbereiche zu
daran anschließenden Flächen mit Rundungen versehen
sind.
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Durch
diese gerundete Stirnfläche 22 bzw. die gerundeten
Flächen wird der Kugel 9 eine bessere Aufnahme
im Kraftverstärkungselement 5 ermöglicht.
Diese gerundete Stirnfläche 22 kann also bei Verwendung
eines anderen Druckelementes anstelle der Kugel 9 auch
entfallen bzw. geometrisch unterschiedlich dazu ausgebildet sein.
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Die
Synchronnabe
2 weist unterhalb der Muffenverzahnung
4 und
oberhalb der Steckverzahnung in der Ausnehmung
18 für
das Kraftverstärkungselement
5 zu den Servofunktionsflächen
16 zumindest annähernd
komplementär verlaufende schräge Funktionsflächen
bzw. Rampen auf, die gegebenenfalls gerundet ausgeführt
sein können, wobei die Muffenverzahnung
4 sich über
diesen schrägen Funktionsflächen in Umfangsrichtung
erstreckt. Dazu weist die Synchronnabe
2 einen sich in
Umfangsrichtung sich erstreckenden ringförmigen Steg auf,
an dem diese Funktionsflächen ausgebildet sind, wie dies
in der bereits erwähnten
Österreichischen
Patentanmeldung mit dem Aktzeichen A 2051/2007 gezeigt ist.
Es sei diesbezüglich auf diese Patentanmeldung verwiesen.
Der Abstand in Umfangsrichtung zwischen diesen beiden Funktionsflächen
der Synchronnabe
2 ist dabei so bemessen, dass das Kraftverstärkungselement
5 in
der Neutralstellung mit einem Spiel zwischen den Servofunktionsflächen
16 und den
Funktionsflächen der Synchronnabe
2 angeordnet
werden kann, also dessen Verschiebung in Umfangsrichtung bzw. Axialverschiebung
in der Ausnehmung
18 möglich ist, und während
der Synchronisation an diesen abgleitet. Durch die Verschiebung
bzw. Axialver schiebung des Kraftverstärkungselementes
5,
verursacht durch die Verschiebung der Schiebemuffe
4 wird
durch die schrägen Servofunktionsflächen
16 eine
Servokraft zusätzlich zur Axialkraft aufgrund der Schaltkraft über
die Schaltgabel, die in die Schiebemuffe
4 eingreift, erzeugt
und damit eine Kraftverstärkung hervorgerufen.
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Das
Kraftverstärkungselement 11 wird in der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1 nach
der Erfindung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung bewegt,
eine radiale Bewegung bzw. ein Verschwenken um eine durch die Kugel 9 gehende
Drehachse erfolgt nicht.
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Das
Kraftverstärkungselement 5 weist erfindungsgemäß neben
den Servofunktionsflächen 16 eine weitere Funktionalität
in Form von zumindest einem Sperrelement 23 auf. In der
dargestellten und bevorzugten Ausführung ist dieses Sperrelement 23 durch
zwei zahnartige Stege 24 bzw. Sperrzähne gebildet,
die in dem erhabenen Mittenbereich 19 des Grundkörpers 11 des
Kraftverstärkungselementes 5 an der Oberseite,
als jener Seite des Kraftverstärkungselementes 5,
die im eingebauten Zustand in Richtung auf die Schiebemuffe 4 weist,
angeordnet, insbesondere einstückig mit dem Kraftverstärkungselement 5 ausgebildet
sind. Über die Größe dieser „Sperrzähne” auf
dem Kraftverstärkungselement 5 kann auch die Verschleißabhängigkeit
des Systems, wie voranstehend beschrieben, einstellbar sein.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, nur einen
oder mehr als zwei, beispielsweise drei, dieser Sperrelemente bzw.
zahnartigen Stege 24 am Kraftverstärkungselement 5 anzuordnen bzw.
darauf auszubilden.
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In
Richtung auf die Schiebemuffe 4 weisende Stirnflächen 25 der
zahnartigen Stege 24 weisen eine Stegbreite 26 auf,
die zumindest annähernd so groß ist, wie eine
Breite 27 (1) einer stegartigen Innenverzahnung 28 (7)
der Schiebemuffe 4 in diesem Bereich. Eine maximale Steglänge 29 ist
so groß bemessen, dass die Stege 24 bis in den
Bereich der mittigen Ausnehmung 8 des Grundkörpers 11 zur Aufnahme
der Kugel 9 reichen. Bevorzugt sind dabei die in Richtung
auf diese Ausnehmung 8 weisenden Stirnflächen
keilförmig ausgebildet, wobei Keilflächen 30, 31 eines
Steges 24 einen spitzen Winkel einschließen, wie
dies z. B. in 4 gezeigt ist. Der halbe Winkel
zwischen diesen Keilflächen 30, 31 kann
dabei zwischen 10° und 85°, insbesondere zwischen
30° und 75°, betragen. Dadurch dass sich diese
Stege 24 nicht bis in den Bereich oberhalb der Kugel 9 erstrecken
wird verhindert, dass die die Beweglichkeit der Kugel 9 behindert
wird.
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Auch
Seitenflanken 32, 33 der Stege sind bevorzugt
geneigt zum Grundkörper 11 des Kraftverstärkungselementes 5 ausgebildet,
sodass diese Stege 24 im Querschnitt – in axialer
Richtung betrachtet – zumindest annähernd trapezförmig
ausgebildet sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit
einer anderen Querschnittsform, z. B. einer Evolventenform der Verzahnung.
Insbesondere ist die Querschnittform der Stege 24 in axialer
Richtung an die Querschnittsform der Innenverzahnung 28 der
Schiebemuffe 4 angepasst, damit die Stege 4 zwischen
die Zähne der Innenverzahnung 28 der Schiebemuffe 4 eingleiten
können.
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Ein
minimaler Abstand 34 zwischen den Stegen 24 auf
Höhe der Stirnflächen 25 ist vorzugsweise so
bemessen, dass dieser dem Abstand zwischen den Zähnen der
Innenverzahnung 28 der Schiebemuffe 4 in diesem
Bereich zumindest annähernd entspricht.
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Eine
minimale Steghöhe 35 ist vorzugsweise zumindest
annähernd so groß wie die Höhe der Zähne
der Innenverzahnung 28 der Schiebemuffe 4 in diesem
Bereich.
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Durch
die Ausbildung dieser zahnartigen Stege 24 auf dem Kraftverstärkungselement 5 ist
es möglich, den Synchronring sperrverzahnungsfrei auszubilden,
wodurch dieser kostengünstiger herstellbar ist. Mit anderen
Worten wird also diese Funktionalität des Synchronringes
auf das Kraftverstärkungselement übertragen.
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Die
Ausbildung der Stege 24 mit den Keilflächen 30, 31 bietet
den Vorteil, dass diese Stege 24 länger ausgeführt
werden können und damit eine höhere Stabilität
aufweisen. Es besteht aber im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit,
die Stege 24 auch ohne die Keilflächen 30, 31 ausgebildet
sind. Zudem können die Keilflächen 30, 31 auch
mit einer Rundung versehen sein, die an den Querschnitt der Ausnehmung 8 zumindest
annähernd angepasst ist.
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Durch
die Anordnung der Stege 24 auf dem Kraftverstärkungselement 5 ist
auch ein Anheben desselben in radialer Richtung während
der Synchronisation nicht mehr erforderlich, wodurch der Bewegungsablauf
und damit die Auslegung des Kraftverstärkungselementes 5 vereinfacht
werden kann.
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In
den 7 und 8 ist eine bevorzugte Ausführungsvariante
der Schiebemuffe 4 für die Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1 in
Schrägansicht und in einem Detail dargestellt.
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Die
Schiebmuffe 4 weist an ihrem äußeren Umfang
eine Ringnut 36 für den Eingriff einer nicht dargestellten
Schaltgabel auf. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1 auch
für automatisierte Getriebe verwendet werden kann, so dass
also die Schaltgabel auch durch andere aus dem Stand der Technik
bekannte Bauteile für das Verschieben der Schiebemuffe 4 ersetzt
sein kann.
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An
der inneren Oberfläche ist die Innenverzahnung 28 ausgebildet,
die mit der Außenverzahnung, d. h. der Muffenverzahnung 3 der
Synchronnabe 2 zusammenwirkt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Innenverzahnung 28 der
Schiebmuffe 4 in Bereichen 37, in denen eine Kraftverstärkungselement 5 angeordnet
ist, teilweise ausgenommen, d. h. das die Zähne der Innenverzahnung 28 in
diesem Bereich axial betrachtet kürzer sind, als die Zähne der
Innenverzahnung in den Bereich neben dem Kraftverstärkungselement 5,
wobei diese Zähne ebenso wie die restlichen, längeren
Zähne in axialer Richtung an einer Stirnfläche
des Muffenkörpers der Schiebemuffe 4 beginnen,
aber bereits vor der zweiten, der ersten Stirnfläche in
axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnfläche
enden. Insbesondere sind jeweils drei Zähne der Innenverzahnung 28 pro
Kraftverstärkungselement verkürzt ausgebildet.
Nachdem bevorzugt jeweils drei Kraftverstärkungselement 5 pro
Schaltrichtung vorgesehen sind, sind jeweils drei dieser Bereich 37 pro
Schaltrichtung vorgesehen die um zumindest annähernd 120° zueinander
versetzt sind. Insgesamt sind also sechs Bereiche 37 vorgesehen,
die jeweils um zumindest annähernd 60° zueinander
versetzt sind, wobei die Ausnehmung der Zähne zwischen
benachbarten Bereichen 37 um 180° gedreht ist.
Der Abstand, den diese verkürzten Zähne in axialer
Richtung zu der zweiten Stirnfläche des Muffenkörpers
aufweisen, kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer
unteren Grenze von 5%, insbesondere 10%, beispielsweise 15%, und
einer oberen Grenze von 90% der axialen Gesamtbreite der Schiebemuffe 4.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Kraftverstärkungselemente 5,
die pro Schaltrichtung wirken, nur vorzugsweise um zumindest 120° zueinander versetzt
sind. Es sind aber auch andere Anordnungen möglich, z.
B. können drei Kraftverstärkungselemente 5 einer
Wirkrichtung um jeweils 60° zueinander versetzt sein, sodass
also die beiden Dreiergruppen jeweils in einem Halbkreis angeordnet
sind. Bei weniger als drei Kraftverstärkungselementen 5 pro Schaltrichtung
kann auch eine geometrische andere Anordnung gewählt werden.
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Bei
der Ausführung mit drei verkürzten Zähnen
der Innenverzahnung 28 der Schiebemuffe 4 ist der
mittlere Zahn am kürzesten, wobei an diesem Zahn eine Vertiefung 38,
insbesondere eine kugelabschnittförmige Vertiefung 38,
ausgebildet ist, um darin die Kugel 9 teilweise aufnehmen
zu können. Die rechts und links an diesen Zahn anschließenden
verkürzten Zähne sind mit jeweils einer Rampe 39, 40 versehen,
die gegeneinander geneigt ausgebildet sind.
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Der
Absolutwert des Neigungswinkels entspricht bevorzugt zumindest annähernd
einem Winkel 41 (4) den die
Keilflächen 31 der Stege 24 des Kraftverstärkungselementes 5 gegen
die Axialrichtung einnehmen. Da auch diese Keilflächen 30 gegeneinander
geneigt ausgebildet sind, wobei diese in einem spitzen zueinander
angeordnet sind, ergibt sich damit jeweils eine Keilflächenpaarung
zwischen den Keilflächen 30 der Stege 25 und
den entsprechenden Keilflächen an der Innenverzahnung 28 der Schiebemuffe 4,
wie dies aus 1 ersichtlich ist. Ein Normalabstand 42 (1)
zwischen den Keilflächen dieser Keilflächenpaarungen
in der Neutralstellung der Schiebemuffe 4 kann zwischen
0,1 mm und 5 mm betragen.
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Weiters
kann am mittleren Zahn des Bereiches 37, an dem auch die
Ausnehmung 38 vorgesehen ist, eine Rampe 43 (8 und 2)
vorgesehen werden, um damit das Wegdrücken der Kugel 9 und
das Verschieben der Schiebemuffe 4 in axialer Richtung
zu erleichtern. Dieser Zahn kann also eine geringere Zahnhöhe
aufweise, als die beiden angrenzenden Zähne der Innenverzahnung 28 der Schiebemuffe 4.
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Zudem
ist bevorzugt, wie dies aus 1 und 8 ersichtlich
ist, dass die beiden inneren, der Kugel 9 bzw. dem Druckelement
zugewandten Keilflächen 39, 40, d. h.
die Dachschrägen, größer sind als die
beiden äußeren Keilflächen, da an diesen
beiden inneren Keilflächen 39, 40 die
Dachschrägen der Stege 24 des Kraftverstärkungselementes 5 abgleiten. Diese
beiden inneren Keilflächen 39, 40 können
dabei im 5% bis 200% größer sein als die beiden äußeren
jeweils daran anschließenden Keilflächen bzw. Dachschrägen.
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Der
Winkel, den die inneren Keilflächen 39, 40 zu
den äußeren Keilflächen einnehmen kann
ausgewählt sein aus einem Bereich von 2° bis 180°.
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Die
weitere Geometrie der Zähne der Innenverzahnung 28 der
Schiebemuffe 4 kann dem Stand der Technik entsprechend
ausgeformt sein.
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Im
Wesentlichen entspricht die Funktionsweise jener einer herkömmlichen
Getriebe-Synchronisiervorrichtung, allerdings mit dem Unterschied, dass
die Sperrfunktion nicht vom Synchronring sondern vom Kraftverstärkungselement 5 übernommen wird.
Initiiert durch die axiale Verschiebung der Schiebemuffe 4 aus
der Neutral- bzw. Leelaufstellung in Richtung auf das gewünschte
Gangrad, beispielsweise ausgelöst durch den Schaltvorgang
eines Fahrers, wird über die Ringnut 36 eine Axialkraft
ausgeübt. Durch die rastende Verbindung der Kugel 9 in der
Innenverzahnung 28 der Schiebemuffe über das Federelement 6 werden
das Kraftverstärkungselement 5 und der Synchronring,
der an dem Kraftverstärkungselement an liegt, in axialer
Richtung (Schaltrichtung) auf das gewünschte Gangrad mitgenommen
bis der Synchronring anschlägt. Dabei wird die Kraft durch
die Verschiebung des Kraftverstärkungselementes 5 in
axialer Richtung und damit das Abgleiten der Servofunktionsfläche 16 entlang
der Rampe bzw. Funktionsfläche auf dem voranstehend beschriebenen
ringförmigen Steg unterhalb der Muffenverzahnung 3 der
Synchronnabe 2, d. h. die auf diesem Steg vorhandenen Rampen,
verstärkt. Durch den Eingriff der Reibfläche des
Synchronringes bzw. der Reibflächen im Reibpaket der Konusringe
bei einer Mehrfachkonusausführung, wird ein Reibmoment erzeugt,
das den Synchronring gegenüber der Schiebemuffe 4 um
das vorhandene Spiel verdreht. Das vollständige Durchdrehen
des Synchronringes wird wie beschrieben durch das Einhängen
des Synchronringes über die Verdrehsicherungsnasen in das Kraftverstärkungselement 5 verhindert.
Die Dachverzahnung der Schiebemuffe trifft auf die Stege 24,
d. h. die Sperrverzahnung, des Kraftverstärkungselementes 5,
wodurch ein vorzeitiges, axiales Durchschalten der Schiebmuffe verhindert
wird. In der Folge steigt die axiale Verschiebekraft an und das
Reibmoment wird voll wirksam, wodurch die unterschiedlichen Drehzahlen
zwischen dem Gangrad und der Synchronnabe 2 angeglichen
werden. Bei angepasster Drehzahl, d. h. Drehzahlgleichheit, wird
das Reibmoment aufgehoben. Durch die Schaltkraft, die noch auf die
Stege 22, d. h. die Sperrverzahnung, des Kraftverstärkungselementes 5 wirkt,
verdreht die Schiebemuffe 4 das Kraftverstärkungselement 5 zurück
und damit auch den Synchronring, sodass die Innenverzahnung 28 der
Schiebemuffe 4 in die Lücke zwischen den Stegen 22 des
Kraftverstärkungselementes 5 einspuren kann.
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Das
Kraftverstärkungselement 5 wird also während
dieses Drehzahlangleichs lediglich in axialer und in Umfangsrichtung
verschoben. Es erfolgt keine Schwenkbewegung um eine Drehachse bzw. keine
Anhebung oder Absenkung. Erfindungsgemäß kann
damit der Bewegungsablauf des Kraftverstärkungselementes 5 vereinfacht
werden.
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In 9 sind
weitere Ausführungsvarianten der Erfindung dargestellt.
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Es
sei nochmals darauf hingewiesen, dass in den Figuren nicht eine
gesamte Getriebe- Synchronisationsvorrichtung 1 eines Mehrgangwechselgetriebes
aus Übersichtsgründen dargestellt ist, sondern nur
jene für die Erfindung wesentlichen Elemente derselben,
um deren Funktionsweise zu verstehen.
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In
einer ersten Ausführungsvariante nach 9 ist
für die Ausbildung einer Einfachkonussynchronisation ein
zweigeteilter Synchronring 44 dargestellt. Es sei jedoch
darauf hingewie sen, dass mit diesem System auch Mehrfachkonussynchronisationen, wie
z. B. Zwei- oder Dreifachkonussysteme dargestellt werden können.
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Der
Synchronring 44 besteht aus einem in radialer Richtung
betrachtet äußeren ringförmigen Synchronringteil 45 und
einem inneren koaxial dazu angeordneten ringförmigen Synchronringteil 46.
Der äußere Synchronringteil 45 weist
eine in Richtung auf einen in axialer Richtung teilweise daran anschließenden
Kupplungskörper 47 sich erweiternde Ausnehmung
mit einer Innenkonusfläche 48 auf. Der innere
Synchronringteil 46 ist als Konusring 49 ausgebildet.
Dieser Konusring weist ein Koppelelement 50, z. B. in Form
einer Nocke, auf, die in Richtung auf das Kraftverstärkungselement 5 über
den Konusring 49 vorragt und im u-förmigen Querschnitt
des Kraftverstärkungselementes 5, welches auf
der in axialer Richtung dem Kupplungskörper 47 gegenüberliegenden
Seite angeordnet ist, eingehängt ist. Der Kupplungskörper 47 ist
im Bereich der Anlage des Konusringes 49 ebenfalls mit
einer Konusfläche 51 versehen.
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Im
Falle von Mehrfachkonussystemen können weitere Reibringe
unterhalb des inneren Synchronringteils 45 angeordnet werden,
die ebenfalls mit dem Kraftverstärkungselement 5 gekoppelt
werden können. Diese Reibringe können aber auch
miteinander gekoppelt sein, sodass zur Reduktion des Platzbedarfes
nur ein Reibring mit dem Kraftverstärkungselement 5 gekoppelt
ist. Es ist also entweder eine direkte oder eine indirekte Kopplung
der Reibringe mit dem Kraftverstärkungselement 5 möglich,
wobei auch Mischformen möglich sind.
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Um
die Reibwirkung der Konusflächen zu erhöhen, besteht
die Möglichkeit, dass zumindest eine dieser Flächen
mit einer Reibbeschichtung 52, beispielsweise die beiden
Reibflächen des Konusringes 49, versehen sein.
Es können aber auch sämtliche Konusflächen
mit einer derartigen Reibbeschichtung ausgerüstet sein.
Die Reibbeschichtung selbst kann dem Stand der Technik entsprechend
zusammengesetzt sein.
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Das
Kraftverstärkungselement
5 kann wie voranstehend
oder in der
Östereichischen
Patentanmeldung mit dem Aktzeichen A 2051/2007 beschrieben,
die in diesem Umfang Teil gegenständlicher Anmeldung ist,
mit oder ohne Sperrelemente ausgebildet sein. Es ist demzufolge
möglich, dass der äußere Synchronringteil
45 ohne
oder mit einer Sperrverzahnung ausgebildet ist, wobei der äußere
Synchronringteil
45 bei der in
9 dargestellten
Ausführungsvariante radial außen die übliche
Sperrverzahnung aufweist.
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Insbesondere
von Vorteil ist auch, dass der äußere Synchronringteil
45 einen
Fixanschlag in der Synchronnabe
2 aufweisen kann, wodurch
bzgl. des Verschleißes an den Reibflächen eine
verschleißunabhängige Sperrstellung (Verdrehstellung),
wie dies bzgl. der Verschleißunabhängigkeit in
der
Österreichischen
Patentanmeldung mit dem Aktzeichen A 2051/2007 beschrieben
ist, dieses Synchronringteils
45 realisiert werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsvariante der Erfindung nach 9 weist
die Schiebemuffe 4 in der Innenverzahnung 28 eine
erste zumindest annähernd mittig – in axialer
Richtung betrachtet – und eine zweite außermittig
in gleicher Richtung auf einer Achse liegende weitere Rastrierausnehmung 53, 54 zur
rastenden Aufnahme der Kugel 9 bzw. eines Druck- bzw. Rastrierelementes
auf, wobei diese Rastrierelement mit Hilfe des Federelementes 6,
beispielsweise der Spiralfeder, in die rastende Stellung gedrückt
wird. Bevorzugt wird als Rastrierelement die Kugel 9 verwendet,
sodass in der bevorzugten Ausführung die Rastrierausnehmungen 53, 54 zumindest annähernd
kugelabschnittförmig ausgebildet sind.
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Bei
Verwendung von nicht kugelförmigen Rastrierelementen können
die Rastrierausnehmungen 53, 54 auch an anderen,
an die Rastrierelemente angepassten Querschnitt aufweisen.
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Auch
bei dieser Ausführungsvariante kann – wie voranstehende
beschrieben – in einem sich an die erste Rastrierausnehmung 53 anschließenden Bereich
die Rampe 43 ausgebildet sein, wobei eine Tiefe dieser
Rampe 43 in radialer Richtung geringer ist als die Tiefe
der Rastrierausnehmung 53 und wobei sich diese Rampe 43 in
entgegengesetzter Richtung zur weiteren Rastrierausnehmung 54 erstreckt.
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Mit
dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Positionierung
der Schiebemuffe 4 am Kupplungskörper 47 möglich.
Weiters können damit auch Rastrierelemente für
die Schaltgabel entfallen und sind die Schiebmuffe 4 und
der Kupplungskörper 47 diesbezüglich
hinterlegungsfrei ausbildbar. Die Herstellung der weiteren Rastrierausnehmung
in der Schiebemuffe 4 ist im Vergleich zur Herstellung
dieser Hinterlegungen kostengünstiger durchführbar.
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Durch
das Einrasten der Kugel 9 bzw. des Rastrierelementes in
die weitere Rastrierausnehmung 54 und aufgrund der Abstützung
des Kraftverstärkungselementes 5 an der Synchronnabe 2 in
dieser Stellung an einer Abstützfläche 55 kann
sich die Schiebemuffe 4 auch ohne Rastrierelemente für
die Schaltgabel nicht in die Neutralstellung (erste Rastrierausnehmung 53)
zurück bewegen.
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Gemäß weiteren,
in 10 dargestellten Ausführungsvarianten
der Erfindung wird eine Zentrierung der Schiebemuffe (nicht dargestellt)
dadurch erreicht, dass zumindest zwei Kraftverstärkungselemente 5 in
jeweils einer Ausnehmung 7 der Synchronnabe 2 angeordnet
werden, wobei die beiden Kraftverstärkungselemente 5 jeweils
in entgegengesetzter Schaltrichtung wirken. Die Kraftverstärkungselemente 5 sind
dabei hinsichtlich ihrer Breitenerstreckung 14 so bemessen,
dass sie sich jeweils mit ihrer Rückseite 56 in
der Neutralstellung der Schiebemuffe an der Synchronnabe 2 in
entgegen gesetzter Richtungen abstützen. Es wird also damit
in der Neutralstellung ein Gleichgewichtszustand erreicht, sodass ein
wandern der Schiebmuffe aufgrund eines Schleppmomentes durch die
Rückseite 56 der Kraftverstärkungselemente 5 verhindert
wird. Es können damit wiederum Rastrierelemente für
die Schaltgabel entfallen.
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Von
Vorteil ist bei dieser Ausführungsvariante auch, wenn die
Kraftverstärkungselemente 5 die bereits erwähnten
Servofunktionsflächen 16 aufweisen. Es ist damit
neben der Zentrierung der Kraftverstärkungselemente 5 in
der Neutralstellung in Umfangsrichtung über die Kugeln 9 und
die Federelemente 6 (2) eine
unterstützende Zentrierung derselben über diese
Flächen erreichbar. In axialer Richtung erfolgt die Zentrierung
der Schiebemuffe und der Kraftverstärkungselemente 5 ebenfalls über die
Kugeln 9 bzw. die Rastrierelemente und die Federelemente 6,
und die Rückseite 56 der Kraftverstärkungselemente 5,
wobei hier die einwirkende Fliehkraft unterstützend wirkt.
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Neben
den Servofunktionsflächen 16 können die
Kraftverstärkungselemente 5 bei einzelnen Ausführungsvarianten
der Erfindung weitere Funktionsflächen aufweisen, nämlich
die Angriffsflächen für den Synchronring an den
beiden distalen Endbereichen 15 im Anschluss an die Servofunktionsflächen 16,
die mit diesen den spitzen Winkel 17 ausbilden, und aufgrund
des Federelementes 6 an der Innenfläche der Endbereiche 15,
die diesem Federelement 6 gegenüber liegt. Zwischen
diesen Funktionsflächen kann auch die die Freistellung
im Kraftverstärkungselement 5 für den
Synchronring ausgebildet. Die Funktionsflächen an der Innenseite
wirken bei der Rückstellung des Kraftverstärkungselementes 5.
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Das
Kraftverstärkungselement 5 weist maximal nur zwei
Servofunktionsflächen 16 auf, die mit der bzw.
den Rampen der Synchronnabe 2 zusammenwirken.
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Mit
dem Kraftverstärkungselement 5 kann eine bessere
Rückstellung desselben erreicht werden. Die Rückstellung
erfolgt, wenn das erzeugte Reibmoment wieder kleiner wird.
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Die
Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten
der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1, der Schiebemuffe 4,
des Synchronringes 44 bzw. des Kraftverstärkungselementes 5, wobei
an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell
dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt
ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten
untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit
aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche
Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen
Fachmannes liegt. So ist es möglich, die Rastrierausnehmungen 53, 54 auch
in der Schiebemuffe 4 der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1 nach
den 1 und 2 vorzusehen, bzw. kann auch
bei dieser Ausführungsvariante nach den 1 und 2 ein
mehrteiliger, insbesondere zweitteiliger Synchronring 44 vorgesehen
werden.
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Der
Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass
zum besseren Verständnis des Aufbaus der Getriebe-Synchronisationsvorrichtung 1,
der Schiebemuffe 4, des Synchronringes 44 bzw. des
Kraftverstärkungselementes 5 diese bzw. deren Bestandteile
teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert
und/oder verkleinert dargestellt wurden.
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Die
einzelnen in den 1, 2; 3, 4, 5; 6; 7, 8; 9; 10 gezeigten
Ausführungen können den Gegenstand von eigenständigen,
erfindungsgemäßen Lösungen bilden.
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- 1
- Getriebe-Synchronisationsvorrichtung
- 2
- Synchronnabe
- 3
- Muffenverzahnung
- 4
- Schiebemuffe
- 5
- Kraftverstärkungselement
- 6
- Federelement
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Ausnehmung
- 9
- Kugel
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Grundkörper
- 12
- Höhe
- 13
- Längserstreckung
- 14
- Breitenerstreckung
- 15
- Endbereich
- 16
- Servofunktionsfläche
- 17
- Winkel
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Mittenbereich
- 20
- Erhebung
- 21
- Rampe
- 22
- Stirnfläche
- 23
- Sperrelement
- 24
- Steg
- 25
- Stirnfläche
- 26
- Stegbreite
- 27
- Breite
- 28
- Innenverzahnung
- 29
- Steglänge
- 30
- Keilfläche
- 31
- Keilfläche
- 32
- Seitenflanke
- 33
- Seitenflanke
- 34
- Abstand
- 35
- Steghöhe
- 36
- Ringnut
- 37
- Bereich
- 38
- Vertiefung
- 39
- Rampe
- 40
- Rampe
- 41
- Winkel
- 42
- Normalabstand
- 43
- Rampe
- 44
- Synchronring
- 45
- Synchronringteil
- 46
- Synchronringteil
- 47
- Kupplungskörper
- 48
- Innenkonusfläche
- 49
- Konusring
- 50
- Koppelelement
- 51
- Konusfläche
- 52
- Reibbeschichtung
- 53
- Rastrierausnehmung
- 54
- Rastrierausnehmung
- 55
- Abstützfläche
- 56
- Rückseite
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 69617821
T2 [0004]
- - DE 2243522 A [0005]
- - EP 1750025 A2 [0006]
- - EP 1900956 A [0007]
- - WO 2008/138422 A1 [0008]
- - AT 2051/2007 [0052, 0083, 0113, 0114]