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Die Anmeldung betrifft eine Synchronisiervorrichtung eines Wechselschaltgetriebes mit einem Synchronkörper, der dreh- und achsfest auf einer Getriebewelle fixiert ist und der eine mit einer oder mehreren Lücken versehene Außenverzahnung aufweist. Eine Schiebemuffe, die eine Innenverzahnung aufweist, ist achsverschieblich auf der Außenverzahnung angeordnet und mit einem Gangzahnrad kuppelbar. Außerdem weist die Synchronisiervorrichtung mindestens einen Synchronring auf, der einen oder mehrere axial ausgerichtete Lappen aufweist. Die Lappen erstrecken sich in die Lücken hinein.
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Eine derartige Synchronisiervorrichtung eines Wechselschaltgetriebes ist aus der Druckschrift
DE 10 2006 060 534 A1 bekannt und wird bei manuellen und automatisierten Wechselschaltgetrieben in der Regel auf einer zentralen Getriebewelle eingesetzt, wobei der Synchronkörper mit einer Innenverzahnung auf der Welle drehfest fixiert ist und ebenfalls axial in einer fixierten Position gehalten wird. Dieser Synchronkörper weist die Außenverzahnung auf, wobei die Außenverzahnung mit einer Innenverzahnung der Schiebemuffe kämmt, wobei die Verzahnungen in Richtung der Längsachse der Getriebewelle ausgerichtet sind. Dabei ist die Schiebemuffe konzentrisch zum Synchronkörper und auf diesem längsverschieblich angeordnet. Die Schiebemuffe wird von einer Schaltgabel in ihrer Bewegung geführt.
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Mit Hilfe der Schiebemuffe wird eine Gangstufe des Wechselschaltgetriebes geschaltet. Durch axiales Verschieben wirkt die Schiebemuffe auf den Synchronring, der wiederum mit dem Gangrad in Wirkverbindung steht. Der Synchronring ist als einzelner Ring mit einer Außenverzahnung versehen, die als Sperrverzahnung ein Durchschalten nur zulässt, wenn ein Gleichlauf zwischen Synchronkörper und Gangzahnrad erreicht ist. Bei Mehrfachkonussynchronisationen sind mehrere Synchronringe als Außenring und Innenring und/oder zusätzlich mit einem Zwischenring axial hintereinander angeordnet, um hohe Drehmomente bei niedrigen Gangstufen sicher übertragen zu können. Um die Synchronringe sicher zu führen weisen diese Lappen als Mitnehmer auf. Mit Hilfe dieser Lappen bzw. Mitnehmer sind die Synchronringe mit den ihnen zugeordneten Bauteilen verbunden.
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Durch eine derartige Synchronvorrichtung mit Synchronringen, die metallische Lappen aufweisen und mit entsprechenden Lücken in der Außenverzahnung des Synchronkörpers zusammenwirken, ergeben sich vor und während des Synchronvorganges Probleme, da die metallischen Begrenzungsflächen der Lappen mit den Begrenzungsflächen der Lücken in der Außenverzahnung des Synchronkörpers ein als störend empfundenes Synchronringschwirren erzeugen. Die Ursache dieses Synchronringschwirrens ist in den Drehungleichförmigkeiten einer Brennkraftmaschine zu sehen, die auf das Getriebe übertragen werden. Da zwischen den Lappen als Mitnehmer für die Synchronringe und den Lücken in der Außenverzahnung des Synchronkörpers ein auf Fertigungstoleranzen basierendes Spiel besteht, bewirken derartige Drehungleichförmigkeiten das oben erwähnte Synchronringschwirren.
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Aufgabe der Anmeldung ist es deshalb, eine Synchronisiervorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend benannten Nachteile beseitigt sind, und die Drehungleichförmigkeiten im Getriebe kein störendes Geräusch mehr verursachen.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Anmeldung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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In einem ersten Aspekt der Anmeldung wird eine Synchronisiervorrichtung eines Wechselschaltgetriebes mit einem Synchronkörper, der dreh- und achsfest auf einer Getriebewelle fixiert ist und der eine mit einer oder mehreren Lücken versehene Außenverzahnung aufweist, geschaffen. Eine Schiebemuffe weist eine Innenverzahnung auf, die achsverschieblich mit einem Gangzahnrad kuppelbar ist. Außerdem weist die Synchronisiervorrichtung mindestens einen Synchronring auf, der einen oder mehrere axial ausgerichtete Lappen aufweist. Die Lappen erstrecken sich in die Lücken hinein. Die Lappen besitzen radiale und axiale metallische Außenflächen, wobei die radialen Außenflächen eine Dämpfungsbeschichtung aufweisen.
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Diese Synchronisiervorrichtung hat den Vorteil, dass nach wie vor die Synchronringe als Sperrverzahnung dienen und Lappen als Mitnehmer aufweisen, die formschlüssig den Synchronring mit dem drehfest auf der Getriebewelle angeordneten Synchronkörper verbinden, jedoch treffen nun nicht mehr metallische Flächen bei der Drehungleichförmigkeit der Rotationsbewegung im Getriebe aufeinander, sondern mit einer Dämpfungsschicht versehene Flächen treffen auf metallische Anlageflächen, wodurch das Synchronringschwirren derart gedämpft wird, dass eine störende Lärmbelästigung des Fahrzeugführers und der Fahrzeuginsassen unterbleibt.
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Während mit diesem ersten Aspekt sämtliche radialen Flächen der Lappen bzw. Mitnehmer der Synchronringe mit einer Dämpfungsschicht zu versehen sind, wird in einem zweiten Aspekt der Anmeldung vorgeschlagen, die Begrenzungsflächen der Lücken, die im Wesentlichen aus Zahnflanken des Außenzahnkranzes des Synchronkörpers bestehen, mit einer entsprechenden Dämpfungsschicht zu versehen, so dass ein Synchronringschwirren weitestgehend vermieden wird.
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Der zweite Aspekt der Anmeldung unterscheidet sich folglich vom ersten Aspekt der Anmeldung nur dadurch, dass die Dämpfungsbeschichtung nun auf die metallischen, die Lücken begrenzenden Flanken der Außenverzahnung des Synchronkörpers aufgebracht ist. Schließlich können in einem dritten Aspekt der Anmeldung sowohl die begrenzenden Flanken der Lücken der Außenverzahnung des Synchronkörpers als auch die radialen Außenflächen der Lappen bzw. Mitnehmer der Synchronringe mit einer Dämpfungsschicht versehen sein, so dass keine Metallfläche bei der drehungsungleichförmigen Rotation der Synchronring und des Synchronkörpers aufeinander treffen.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass mehrere Synchronzwischenringe zwischen Synchronkörper und Gangzahnrad angeordnet sind, die axiale Lappen aufweisen, deren radiale metallische Außenflächen Dämpfungsbeschichtungen aufweisen. Wenn die Synchronisiervorrichtung, mehrere Synchronringe aufweist, können deren Lappen in Lücken des Synchronkörpers oder in Aussparungen eines benachbarten Synchronringes oder in Lücken des Zahnkranzes eines Kupplungskörpers des Gangzahnrades oder in Aussparungen eines benachbarten Gangzahnradkörpers eingreifen. Entscheidend für die Wirksamkeit der Dämpfungsbeschichtungen in Bezug auf ein Unterdrücken von Synchronringschwirren ist, dass eine geeignete abriebfeste und dennoch nachgiebige, plastisch verformbare Kunststoffbeschichtung als Dämpfungsbeschichtung aufgebracht ist.
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Dabei haben sich insbesondere Elastomere bewährt, die aufgrund ihrer gummielastischen Nachgiebigkeit ein hohes Dämpfungsvermögen besitzen. Andererseits ist es auch möglich für die Dämpfungsbeschichtung ein Polytetrafluorethylen als Dämpfungsbeschichtung auf den metallischen Flächen einzusetzen, da Polytetrafluorethylen, bekannt als Teflon, eine intensive Verbindung mit metallischen Grenzflächen eingeht und gleichzeitig hochtemperaturstabil ist.
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Eine weitere Möglichkeit, eine Dämpfungsbeschichtung vorzusehen, bietet der Einsatz von Polyamid (PA), wobei ein Polyamid 66 bevorzugt wird, da es einen hohen Elastizitätsmodus, eine hohe Schlagzähigkeit und eine obere Gebrauchstemperatur für kurzzeitig 175°C zulässt. Außerdem können beschichtete Metallflächen mit einer dauernden oberen Gebrauchstemperatur von 100°C betrieben werden, ohne dass die Dämpfungsbeschichtung thermische Schäden aufweist. Jedoch ist die Wasseraufnahmefähigkeit mit einem Sättigungsgrad von 8% für eine Dämpfungsbeschichtung relativ hoch.
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Dieses kann durch Einsatz eines Polyphthalamid (PPA) auf unter 0,3% herabgesetzt werden, so dass ein Aufquellen der Dämpfungsbeschichtung praktisch nicht auftritt. Ein Polyphthalamid (PPA) hat darüber hinaus mit 14.500 N/mm2 (Newton pro Quadratmillimeter) einen hohen Elastizitätsmodus bei gleichzeitig hoher Zugfestigkeit und hoher Steifigkeit des Materials. Die Kerbschlagzähigkeit ist deutlich größer als beim Polyamid 66. Die Verschleißfestigkeit der Dämpfungsbeschichtung kann darüber hinaus durch Verwendung eines mit verschleißfesten Partikeln gefüllten Polyphthalamid (PPA) erhöhenden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung weisen die Lappen in axialer Richtung ein Einrastprofil auf, in das ein federelastisches Rastelement der Schiebemuffe bei axial neutraler Stellung der Schiebemuffe eingreift. Dieses hat den Vorteil, dass die Schiebemuffe und damit die Schaltgabel in neutraler Stellung gehalten wird, solange die Schiebemuffe nicht in Eingriff mit einem der Gangzahnräder gebracht ist. Zur axialen Verschiebung der Schiebemuffe ist somit eine axiale Verschiebekraft erforderlich, welche die Einrastposition der Lappen überwindet, um den Synchronring axial in Richtung eines Gangzahnrades zum Ankoppeln zu bewegen.
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Die Anmeldung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische perspektivisch auseinander gezogene Prinzipskizze einer Synchronisiervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Anmeldung;
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2 zeigt eine schematische perspektivisch auseinander gezogene Prinzipskizze einer Synchronisiervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Anmeldung;
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3 zeigt eine schematische perspektivisch auseinander gezogene Prinzipskizze einer Synchronisiervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Anmeldung.
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1 zeigt eine schematische perspektivisch auseinander gezogene Prinzipskizze einer Synchronisiervorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Anmeldung. Diese Synchronisiervorrichtung 1 weist vier ringförmige Komponenten 4, 9, 11 und 12 auf, die eine doppelseitig wirksame Synchronkupplung bzw. die Synchronisiervorrichtung 1 bilden. Ein Synchronkörper 4 ist über eine Nabe 24, die eine Innenverzahnung 27 in Richtung einer Achse 23 einer Getriebewelle aufweist, mit der Getriebewelle drehfest und axial fixiert verbunden. Der Synchronkörper 4 hat eine Außenverzahnung 8 mit drei Lücken 5, 6 und 7. Mit diesen Lücken 5, 6 und 7 stehen äußere Lappen 13 der beidseitig des Synchronkörpers 4 angeordneten Synchronringe 11 und 12 formschlüssig in Eingriff.
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Darüber hinaus weist in dieser Ausführungsform der Anmeldung jeder Synchronring 11 und 12 auch innere Lappen 14 auf, die mit entsprechenden Ausnehmungen 28, 29 und 30 in der Nabe 24 des Synchronkörpers 4 formschlüssig in Eingriff stehen. Sowohl die äußeren Lappen 13 als auch die inneren Lappen 14 weisen radiale Außenflächen 15 und 16 sowie axiale Außenflächen 17 und 18 auf. Von diesen Außenflächen 15 bis 18 sind lediglich die radialen Außenflächen 15 und 16 jeweils mit einer Dämpfungsbeschichtung 20 aus einem der Kunststoffe Elastomer, Polyamid 66 (PA66), Polyphthalamid (PPA) oder aus Polytetrafluorethylen (Teflon) versehen. Diese Dämpfungsbeschichtungen 20 sind durch eine gekreuzte Schraffur in dieser 1 und in den weiteren 2 und 3 markiert, um die beschichteten Flächen von den übrigen metallischen Oberflächen der Ringstrukturen abzuheben.
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Auf der Außenverzahnung 8 des Synchronkörpers 4 kann achsverschieblich eine Verschiebemuffe 9 mit ihrer Innenverzahnung 10 gleiten und sobald ein nicht gezeigtes Gangzahnrad die gleiche Drehzahl erreicht hat wie der Synchronkörper 4, der drehfest auf der Getriebewelle fixiert ist, kann die Schiebemuffe über den Sperrzahnkranz 25 einer der Synchronringe 11 oder 12 axial zum Einkuppeln in das Gangzahnrad verschoben werden. Während die Lappen 13 und 14 Dämpfungsbeschichtungen 20 sowohl auf der radialen Außenfläche 15 als auch auf der radialen Außenfläche 16 aufweisen, sind die Anlageflächen 19 der Lücken 5, 6 und 7 in dieser ersten Ausführungsform der Anmeldung rein metallisch und weisen keinerlei Dämpfungsbeschichtung auf.
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Die dämpfende Wirkung der Beschichtung 20 der radialen Außenflächen 15 und 16 der Lappen 13 und 14 reicht aus, um das Synchronringschwirren zu unterdrücken. Bei dieser ersten Ausführungsform der Anmeldung ist zusätzlich bemerkenswert, dass die äußeren Lappen 13 ein Einrastprofil 21 aufweisen, das eine Einrastdelle 26 aufweist, in die ein federelastisches Rastelement 22, das auf der Innenverzahnung 10 der Schiebemuffe ausgebildet ist, bei neutraler Position der Schiebemuffe einrasten kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schiebemuffe 9 in neutraler axialer Position ohne äußere Hilfsmittel gehalten werden kann.
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2 zeigt eine schematische perspektivisch auseinander gezogene Prinzipskizze einer Synchronisiervorrichtung 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Anmeldung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Der Unterschied zu der ersten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Lappen 13 und 14 keine Dämpfungsbeschichtung aufweisen, sondern lediglich die angrenzenden Zahnflanken der Außenverzahnung 8 in den Lücken 5, 6 und 7 jeweils eine Dämpfungsbeschichtung 20 aufweisen, die als Anlageflächen 19 mit den unbeschichteten Lappen 13 zusammenwirken.
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Diese Lösung ist einfacher zu realisieren, da nur eines der vier Ringelemente, aus denen sich die Synchronisiervorrichtung 2 zusammensetzt, in den drei begrenzten Bereichen der Lücken 5, 6 und 7 mit einer Dämpfungsbeschichtung 20 zu versehen sind. Es sind somit in dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung lediglich die Lücken 5, 6 und 7 in der Außenverzahnung 8 des Synchronkörpers 4 vorgesehen, wobei die begrenzenden Flanken der Außenverzahnung 8 mit der Dämpfungsbeschichtung 20 aus einem der Kunststoffe Elastomer, Polytetrafluorethylen, Polyamid 66 und/oder Polyphthalamid zu beschichtet sind.
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3 zeigt eine schematische perspektivisch auseinander gezogene Prinzipskizze einer Synchronisiervorrichtung 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Anmeldung, bei der nun sowohl die Begrenzungs- und Anlageflächen 19 der Lücken 5, 6 und 7 des Synchronkörpers 4 beschichtet sind als auch die radialen Außenflächen 15 und 16 der äußeren Lappen 13 und der inneren Lappen 14 der Synchronringe 11 und 12 eine derartige Dämpfungsbeschichtung 20 aufweisen. Der Kostenaufwand für das Aufbringen von derartigen Dämpfungsbeschichtungen 20 ist zwar höher als bei den ersten beiden Ausführungsformen, jedoch ist die Sicherheit einer Unterdrückung von Synchronringschwirren weiter erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Synchronisiervorrichtung (1. Ausführungsform der Anmeldung)
- 2
- Synchronisiervorrichtung (2. Ausführungsform der Anmeldung)
- 3
- Synchronisiervorrichtung (3. Ausführungsform der Anmeldung)
- 4
- Synchronkörper
- 5, 6, 7
- Lücke
- 8
- Außenverzahnung des Synchronkörpers
- 9
- Schiebemuffe
- 10
- Innenverzahnung der Schiebemuffe
- 11
- Synchronring
- 12
- Synchronring
- 13
- Lappen (äußerer)
- 14
- Lappen (innerer)
- 15
- Außenfläche eines Lappens (radial)
- 16
- Außenfläche eines Lappens (radial)
- 17
- Außenfläche eines Lappens (axial)
- 18
- Außenfläche eines Lappens (axial)
- 19
- Anlagefläche
- 20
- Dämpfungsbeschichtung
- 21
- Einrastprofil
- 22
- federelastisches Rastelement
- 23
- Achse einer Getriebewelle
- 24
- Nabe des Synchronkörpers
- 25
- Sperrzahnkranz der Synchronringe
- 26
- Einrastdelle
- 27
- Innenverzahnung der Nabe von 4
- 28, 29, 30
- Ausnehmungen in der Nabe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006060534 A1 [0002]
