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Die Erfindung betrifft einen Transmitter mit zwei Synchronringen für eine Synchronisierungsbaugruppe für ein Schaltgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei Schaltgetrieben, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeugen verwendet werden, dient die Synchronisierungsbaugruppe dazu, eine drehfeste Verbindung zwischen einer Getriebewelle und einem als Losrad auf der Getriebewelle angeordneten Gang- oder Zahnrad herzustellen. In einem ersten Schritt des Schaltvorgangs sorgt die Synchronisierungsbaugruppe dafür, dass die Drehzahl des zu schaltenden Gangrades an die Drehzahl der Getriebewelle angeglichen wird. In einem zweiten Schritt wird dann eine drehfeste Verbindung zwischen der Getriebewelle und dem Gangrad hergestellt. Der entsprechende Gang ist dann geschaltet.
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Allgemein bekannt sind Synchronisierungsbaugruppen, die als wesentliche Bauteile eine Synchronnabe, darin aufgenommene Druckstücke, Synchronringe sowie eine Schaltmuffe aufweisen. Bei Betätigung der Schaltmuffe wird einer der Synchronringe über die Druckstücke gegen eine Reibfläche gedrückt, die dem zu schaltenden Gangrad zugeordnet ist. Wenn die Drehzahl des Gangrades mit der Drehzahl der Getriebewelle synchronisiert ist, kann die Schaltmuffe vollständig durchgeschaltet werden, sodass sie in eine dem Gangrad zugeordnete Verzahnung eingreift. Auf diese Weise ist eine drehfeste Verbindung von der Synchronnabe zum Gangrad hergestellt.
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In der
DE 15 05 732 A ist beispielsweise ein Transmitter für eine solche Synchronisationsbaugruppe gezeigt, mit zwei Synchronringen, die jeweils auf einer Seite des Transmitters angeordnet sind und mit einer Ringfeder, die mit den Synchronringen zusammenwirkt.
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Eine weitere gattungsgemäße Synchronisationsbaugruppe ist aus der
DE 27 22 103 A1 bekannt.
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Des Weiteren zeigt die
US 4 620 623 A eine weitere Synchronisationsbaugruppe.
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Nachteilig bei den bekannten Synchronisierungsbaugruppen ist der sehr aufwendige und teilweise auch sehr voluminöse Aufbau.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, das Synchronisieren und Schalten von Gängen eines Schaltgetriebes mit geringerem Aufwand zu ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Transmitter der eingangs genannten Art zwei Ringfedern vorgesehen, von denen eine auf der einen Seite des Transmitters und die andere auf der anderen Seite des Transmitters angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine technisch sehr einfache Baugruppe geschaffen, mit der die Drehzahlen der Getriebewelle und des Gangrades synchronisiert werden können, um einen Gang zu schalten. Die Mitnehmer ermöglichen es, die Synchronringe in technisch einfacher Weise am Transmitter anzubringen, wobei zusätzlich weitere Funktionen realisiert werden können. Durch die Sperrflächen kann eine Sperrfunktion realisiert werden, die ein Durchschalten des Transmitters erst dann ermöglicht, wenn die Drehzahlen des Gangrades und der Getriebewelle aneinander angeglichen sind. Durch die zwei Ringfedern werden symmetrische Kräfteverhältnisse erhalten, sodass das Schaltverhalten in beiden Richtungen identisch ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ringfeder die Mitnehmer gegen entgegengesetzte Ränder der Ausnehmung beaufschlagt. Dies ermöglicht, mit den Sperrflächen auch gleich eine Mittenzentrierung der Synchronringe zu erzielen.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die beiden Ringfedern mit Endschenkeln versehen sind, die in ein und derselben Ausnehmung zu liegen kommen. Dies ermöglicht, lediglich zwei Mitnehmer speziell für die Aufnahme der Endschenkel vorsehen zu müssen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Synchronring mit einer Nut zur Aufnahme der Ringfeder versehen ist. Dies gewährleistet, dass die Ringfedern im Betrieb auch bei eventuellen Vibrationen präzise positioniert am Synchronring verbleiben.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind zwei Ringfedern vorgesehen, die auf der einen und der anderen Seite des Transmitters angeordnet sind und mit diesem in axialer Richtung zusammenwirken. Bei dieser Ausgestaltung sind die beiden Synchronringe durch die Ringfedern in axialer Richtung positioniert, sodass sie unmittelbar vom Transmitter in axialer Richtung verstellt werden, wenn ein Gang geschaltet werden soll.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Ringfedern in einer Vertiefung der Mitnehmer angeordnet sind. Über die Vertiefung kann die Kraft eingestellt werden, mit der die Synchronringe vom Transmitter gegen eine ihnen zugeordnete Reibfläche gedrückt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Vertiefung durch eine Abkröpfung erhalten ist, in der beide Ringfedern angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Vertiefung mit geringem Aufwand hergestellt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jede Ringfeder zwei Einhängehaken an ihren beiden Enden sowie mittig einen Widerlagerabschnitt aufweist, in den die Einhängehaken der anderen Ringfeder eingehängt sind. Auf diese Weise wird ein in Umfangsrichtung geschlossenes Federsystem erhalten.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Einhängehaken durch Öffnungen im Transmitter hindurch. Somit werden die Ringfedern ohne zusätzliche Maßnahmen am Transmitter fixiert, sodass sie bei einer Verstellung des Transmitters in axialer Richtung mitgenommen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
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1 in einem Schnitt schematisch eine Synchronisierungsbaugruppe;
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2 in einer Explosionsansicht die Synchronisierungsbaugruppe von 1;
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3 in einer perspektivischen Ansicht einen Transmitter mit daran angebrachten Synchronringen;
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4 in einer perspektivischen Ansicht die Synchronringe von 3;
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5 in einer perspektivischen Ansicht den Transmitter von 3;
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6 einen Schnitt entlang der Ebene VI-VI von 1;
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7 einen Schnitt entlang der Ebene VII von 6;
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8 einen Schnitt entlang der Ebene VIII von 6;
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9 in einem schematischen Schnitt einen Transmitter mit Synchronringen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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10 den Transmitter mit Synchronringen von 9 in einer perspektivischen Ansicht;
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11 in vergrößertem Maßstab den Transmitter mit Synchronringen von 9;
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12 in einer Explosionsansicht die Synchronringe und die Federn;
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13 in einer perspektivischen Ansicht die beiden Synchronringe mit daran angebrachten Federn;
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14 in einem schematischen Schnitt einen Transmitter mit Synchronringen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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15 den Transmitter mit Synchronringen von 14 in einer perspektivischen Ansicht;
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16 in vergrößertem Maßstab den Transmitter mit Synchronringen von 14;
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17 in einer Explosionsansicht die Synchronringe und die Federn; und
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18 in einer perspektivischen Ansicht die beiden Synchronringe mit daran angebrachten Federn.
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Anhand der 1 bis 8 wird nachfolgend der grundsätzliche Aufbau einer Synchronisierungsbaugruppe mit Transmitter für ein Schaltgetriebe beschrieben.
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Das Getriebe enthält eine Getriebewelle 10, auf der zwei Gangräder 12, 14 angeordnet sind. Die beiden Gangräder 12, 14 sind als Losräder ausgeführt, können sich also relativ zur Getriebewelle drehen. Drehfest mit jedem Gangrad 12, 14 ist eine Kupplungsverzahnung 16 verbunden.
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Zwischen den beiden Gangrädern 12, 14 ist ein Transmitter 18 angeordnet, der hier durch eine Transmitterscheibe 20 und zwei Kupplungsscheiben 22 gebildet ist. Die beiden Kupplungsscheiben 22 sind auf der einen und der anderen Seite der Transmitterscheibe 20 angeordnet und weisen eine Außenverzahnung 24 sowie eine Innenverzahnung 26 auf. Die Außenverzahnung 24 ist komplementär zur Kupplungsverzahnung 16 ausgeführt, und die Innenverzahnung 26 steht mit einer Getriebewellen-Verzahnung 28 in Eingriff. Somit sind die Kupplungsscheiben 22 in Umfangsrichtung drehfest mit der Getriebewelle 10 gekoppelt, können jedoch in axialer Richtung auf der Getriebewelle verschoben werden.
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Auf der einen und der anderen Seite der Transmitterscheibe 20 ist jeweils ein Synchronring 30 angeordnet, der mit einer Reibfläche 32 zusammenwirken kann, die dem entsprechenden Gangrad 12 bzw. 14 zugeordnet ist. Die beiden Synchronringe weisen mehrere Mitnehmer 34 auf, die sich in Ausnehmungen 36 in der Transmitterscheibe 20 erstrecken, sowie zwei einander diametral gegenüberliegende Verbindungslaschen 38, die sich durch Verbindungsöffnungen 40 in der Transmitterscheibe 20 hindurch erstrecken (siehe insbesondere 3). Die Verbindungslaschen 38 dienen dazu, die beiden Synchronringe in axialer Richtung miteinander zu koppeln. Im gekoppelten Zustand (siehe 4) liegen die freien Enden der Mitnehmer 34 der beiden Synchronringe 30 einander eng gegenüber.
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In jeder der Ausnehmungen 36 ist ein Druckstück 42 (siehe insbesondere die 5 und 6) angeordnet, das jeweils von einer Feder 44 in radialer Richtung nach außen beaufschlagt wird. Am radial außen liegenden Ende jedes Druckstücks ist eine Vorsynchronisierfläche 46 gebildet, die an Vorsynchronsierschrägen 48 anliegt, die an den freien Enden der Mitnehmer 34 auf der radial innen liegenden Seite gebildet sind (siehe 7). Die Vorsynchronsierschrägen 48 der einander gegenüberliegenden Mitnehmer 34 so ausgerichtet, dass ein V mit großem Öffnungswinkel gebildet ist, dessen Spitze radial nach außen zeigt.
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An den Mitnehmern 34 sind Sperrflächen 50 gebildet, die in Umfangsrichtung gesehen den Rändern der Ausnehmung 36 schräg ausgerichtet gegenüberliegen. Auch hier bilden die Sperrflächen 50 an den einander gegenüberliegenden Mitnehmern 34 ein V, wobei die Spitze der beiden V der einander gegenüberliegenden Mitnehmer zur Mitte der Ausnehmung 36 gerichtet ist.
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Die beschriebene Synchronisierungsbaugruppe arbeitet in der folgenden Weise: Wenn ein Gang geschaltet werden soll, beispielsweise derjenige, der das Gangrad 14 enthält, wird der Transmitter 18 mittels einer (nicht gezeigten) Schaltgabel in der Richtung des Pfeils P von 1 in axialer Richtung auf der Getriebewelle 10 verschoben. In einem ersten Schritt, der Vorsynchronisierung genannt wird, werden die beiden Synchronringe 30 von den Druckstücken 42, genauer gesagt von der an der linken Vorsynchronisierschräge 48 des linken Synchronrings 30 angreifenden Vorsynchronisierfläche 46 des Druckstücks 42, nach links mitgenommen, sodass der Synchronring 30 in Reibeingriff mit der Reibfläche 32 gelangt.
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Üblicherweise entspricht die Drehzahl der Getriebewelle 10 nicht der Drehzahl der Gangräder, sodass eine Drehzahldifferenz zwischen dem Synchronring 30 und der Reibfläche 32 vorliegt. Dies führt dazu, dass der Synchronring in Umfangsrichtung mitgenommen wird (siehe der Pfeil U in 8), wodurch die Sperrfläche 50 in Anlage am bezüglich 8 oberen Rand der Ausnehmung 36 gelangt. Aufgrund der schrägen Ausrichtung der Sperrfläche 50 wird dadurch eine Kraftkomponente erzeugt, die eine Verschiebung der Transmitterscheibe 20 relativ zum Mitnehmer 34 verhindert; solange eine Drehzahldifferenz vorliegt, führt das daraus resultierende Reibmoment dazu, dass die Sperrfläche 50 gegen den Rand der Ausnehmung 36 gedrückt bleibt. Der Synchronring stützt sich dabei auf der Reibfläche 32 ab und kann nicht weiter in axialer Richtung verschoben werden.
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Erst wenn die Drehzahldifferenz abgebaut ist, sinkt die von der Sperrfläche 50 ausgeübte Sperrkraft ab, sodass der Rand der Ausnehmung 36 der Transmitterscheibe 20 die Sperrfläche 50, aufgrund ihrer schrägen Ausrichtung, in Umfangsrichtung entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils U verschieben kann, was ein Durchschalten des Transmitters ermöglicht. Gleichzeitig werden die Druckstücke 42 von den schräg angestellten Vorsynchronisierschrägen 48 entgegen der Wirkung der Feder 44 nach unten eingefedert. Dadurch kann der Transmitter axial so weit verschoben werden, dass die Außenverzahnung 24 der Kupplungsscheibe 22 in die Kupplungsverzahnung 16 eingreift, die dem Gangrad 14 zugeordnet ist. Auf diese Weise ist eine drehfeste Verbindung zwischen der Getriebewelle 10 und dem zu schaltenden Gangrad 14 hergestellt.
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Zum Lösen des geschalteten Gangs wird der Transmitter 18 in entgegengesetzter Richtung in seine Mittelstellung zurückverschoben, wodurch auch die beiden Synchronringe 30 wieder in eine Mittelstellung zurückgestellt werden. In dieser ist der Reibeingriff mit den Reibflächen 32 aufgehoben.
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In den 9 bis 13 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transmitters mit zwei Synchronringen gezeigt. Für Bauteile, die vom vorstehend beschriebenen Grundkonzept bekannt sind, werden nachfolgend dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zum oben dargestellten Grundkonzept werden bei der ersten Ausführungsform die Sperrflächen 50 dafür verwendet, sowohl die Vorsynchronisierkraft vom Transmitter auf die Synchronringe als auch die Sperrkraft von den Synchronringen auf den Transmitter zu übertragen.
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Abweichend vom Grundkonzept erstrecken sich hier die Mitnehmer 34 der Synchronringe 30 jeweils vollständig durch die Ausnehmungen 36 der Transmitterscheibe 20 hindurch, wobei sie bei der gezeigten Ausführungsform so lang ausgeführt sind, dass sie am gegenüberliegenden Synchronring anliegen. Durch eine Ausnehmung 36 erstrecken sich also zwei Mitnehmer 34, wobei die Mitnehmer 34 in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. An dem Rand jedes Mitnehmers, der dem Rand der Ausnehmung 36 gegenüberliegt, sind die beiden Sperrflächen 50 vorgesehen, die hier einander eng gegenüberliegend ausgeführt sind. Auf diese Weise ist eine V-förmige Nut gebildet, in welcher der sich radial erstreckende Rand der Ausnehmung 36 zu liegen kommen kann. An den beiden Synchronringen 30 sind insgesamt zwei Ringfedern 60 montiert, von denen jede mit zwei Endschenkeln 62 versehen ist. Diese greifen an zwei Mitnehmern 34 an, die in ein und derselben Ausnehmung 36 des Transmitters 18 angeordnet sind, und beaufschlagen diese in entgegengesetzten Richtungen (siehe die Pfeile in 10). Dadurch werden die Sperrflächen 50 gegen die Ränder der entsprechenden Ausnehmung 36 gedrückt. Die beiden Synchronringe 30 sind dadurch als eine Baugruppe in axialer Richtung mittig am Transmitter fixiert.
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Die Ringfeder 60 kann sich dabei, wie in 10 gezeigt, entlang der Stirnseite jedes Synchronrings erstrecken oder, wie in den 11 und 13 gezeigt, auf der Außenfläche des Synchronrings in einer Nut 64 angeordnet sein.
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Wenn ein Gang geschaltet werden soll, wird der Transmitter 18 in axialer Richtung verstellt. Dabei nimmt er die beiden Synchronringe 30 in axialer Richtung mit, da die Mitnehmer 34 der Synchronringe mittels der V-förmig angeordneten Sperrflächen 50 in die Ausnehmungen 36 eingespreizt sind. Sobald einer der Synchronringe mit der ihm zugeordneten Reibfläche 32 in Eingriff gelangt, wird ein Reibmoment ausgeübt, was die Abstützkraft zwischen den Sperrflächen 50 und dem Rand der Ausnehmung 36 erhöht. Genauer gesagt muss zwischen zwei Drehrichtungen unterschieden werden. Wenn das Reibmoment in der selben Richtung wirkt, wie die Mitnehmer der Synchronringe an den Sperrflächen anliegen, werden die Schaltkräfte über die Sperrflächen und die Mitnehmer des aktiven Reibrings eingeleitet. Wenn das Reibmoment in der entgegengesetzten Richtung wirkt, werden die Mitnehmer des aktiven Reibrings gegen den passiven Reibring verdreht. Das Federelement wird dabei zusammengedrückt, wobei die Schaltkräfte über die Mitnehmer des passiven Reibrings in den aktiven Reibring eingeleitet werden. Anders ausgedrückt wird die Sperrfunktion durch die Mitnehmer des passiven Reibrings sichergestellt.
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Die dabei an den Sperrflächen erzeugten Kräfte verhindern ein vorzeitiges Durchschalten. Sobald allerdings das Reibmoment ausreichend abgesunken ist, kann der Transmitter die schräg angestellte Sperrfläche 50 nach Art einer Rampenfläche verschieben, wodurch der eine Synchronring 30 entgegen der Wirkung der Ringfedern 60 relativ zum anderen Synchronring verdreht wird. Der Transmitter kann dann durchgeschaltet werden, sodass die drehfeste Verbindung von der Getriebewelle 10 zum entsprechenden Gangrad 12, 14 hergestellt wird.
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Wenn der Gang wieder gelöst werden soll, wird der Transmitter hin zur Mittelstellung zurückgezogen, wobei er in die Nut zwischen den beiden Sperrflächen 50 einrastet und den entsprechenden Synchronring von der ihm zugeordneten Reibfläche löst. Gleichzeitig verdrehen die beiden Ringfedern 60 die Synchronringe relativ zueinander, sodass sie wieder an den Rändern der Ausnehmung 36 anliegen.
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Die Vorteile der ersten Ausführungsform bestehen in einem einfachen Aufbau, geringen Schleppmomenten aufgrund der axialen Koppelung der Reibringe, einem geringen Bauraumbedarf sowie einer einfachen Montage.
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In den 14 bis 18 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Für die von der vorhergehenden Ausführungsform oder dem obigen Grundkonzept bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der wichtigste Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform nicht die Sperrflächen dazu verwendet werden, die Synchronringe 30 in axialer Richtung zu verstellen, sondern die Federkraft der Ringfedern 60. Zu diesem Zweck sind die beiden Ringfedern in einer Vertiefung 69 angeordnet, die als Abkröpfung in den Mitnehmern 34 ausgeführt ist. Die Vertiefung 69 ist so breit, dass die Ringfedern 60 beiderseits der Transmitterscheibe 20 in der Vertiefung 69 liegen, genauer gesagt ohne oder mit nur geringem Spiel zwischen der Transmitterscheibe 20 und dem Übergang zum nicht abgekröpften Bereich. Dieser Übergang ist hier als Fase ausgeführt.
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Jede der Ringfedern 60 ist an ihren beiden Enden mit einem Einhängehaken 70 versehen sowie mittig mit jeweils einem Widerlagerabschnitt 72, der gegenüber der Ringform der Ringfeder 60 nach außen abgekröpft ist. Die Ringfedern 60 können somit um 180° gegeneinander verdreht miteinander verbunden werden, indem die Einhängehaken 70 der einen Ringfeder in den Widerlagerabschnitt 72 der anderen Ringfeder eingehängt werden (siehe 18). Dabei erstrecken sich die Einhängehaken 70 durch die Transmitterscheibe 20 hindurch. Im montierten Zustand verläuft die Ringfeder 60 dann unmittelbar angrenzend an die Transmitterscheibe 20 auf dem Boden der Vertiefung 69 (siehe 16).
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In den 14 und 15 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der sich die Ringfedern 60 aufgrund von eingearbeiteten Abstandshalteabschnitten 74 nicht unmittelbar anliegend an die Transmitterscheibe 20 erstrecken, sondern im Abstand davon. Dementsprechend ist die Vertiefung 69 breiter ausgeführt.
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Durch die an der Transmitterscheibe 20 anliegenden Ringfedern 60 sind die beiden Synchronringe 30 in axialer Richtung mit der Transmitterscheibe 20 gekoppelt. Somit werden die Synchronringe 30 in axialer Richtung mitgenommen, wenn der Transmitter in axialer Richtung verstellt wird, um einen Getriebegang zu schalten. Sobald der entsprechende Synchronring 30 an der ihm zugeordneten Reibfläche 32 anliegt, werden die Drehzahlen des Gangrades und der Getriebewelle synchronisiert. Zum Durchschalten des Transmitters wird dieser in axialer Richtung weiter verstellt, wodurch die Ringfeder 60 auf der Fase am axialen Rand der Vertiefung 69 aufgeweitet wird und schließlich aus der Vertiefung 69 herausgleitet. Der Transmitter 18 kann dann durchgeschaltet werden, sodass die drehfeste Verbindung zwischen der Getriebewelle und dem entsprechenden Gangrad 12, 14 hergestellt wird.
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Das vorzeitige Durchschalten des Transmitters wird bei dieser Ausführungsform in derselben Weise verhindert wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Sperrflächen hier nicht dargestellt sind.
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Wenn der Gang wieder gelöst werden soll, zieht der Transmitter die aufgeweitete Ringfeder wieder zurück in die Vertiefung 69 und stellt die beiden Synchronringe 30 in die Mittelstellung zurück.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in einem einfachen und kostengünstigen Aufbau, einem geringen Bauraumbedarf, einer einfachen Montage sowie in einstellbaren Vorsynchronkräften. Durch geeigneten Auswahl des Winkels der Fase am Übergang von der Vertiefung 69 zum nicht abgekröpften Bereich der Mitnehmer 34 kann diese Kraft eingestellt werden.
