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Die Erfindung betrifft einen Transmitter mit zwei daran angebrachten Synchronringen.
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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. Synchronisierungsbaugruppen mit einer solchen Schaltmuffe sind beispielsweise aus der
EP 1 447 581 A1 , der
US 4,620,632 A sowie der
US 2,391,268 A bekannt.
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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 ist erfindungsgemäß ein Transmitter mit zwei daran angebrachten Synchronringen vorgesehen, von denen jeder mehrere Mitnehmer aufweist, die mit den Mitnehmern des anderen Synchronrings zusammenwirken, wobei der Transmitter mehrere Ausnehmungen aufweist, durch die sich die Mitnehmer paarweise erstrecken, wobei mehrere Federelemente vorgesehen sind, die zwischen einem dem ersten Synchronring zugeordneten Mitnehmer und einem dem zweiten Synchronring zugeordneten Mitnehmer angeordnet sind und diese in Umfangsrichtung auseinanderdrücken. Auf diese Weise ist eine technisch einfache Baueinheit geschaffen, die vormontiert bereitgestellt werden kann und die im Betrieb die nötigen Funktionen bereitstellt, nämlich die Übertragung einer Vorsynchronisierkraft vom Transmitter auf die Synchronringe zu Beginn eines Schaltvorgangs und die Erzeugung einer Sperrkraft, die ein vorzeitiges Durchschalten des Transmitters verhindert, wenn die Drehzahlen der Getriebewelle und des Gangrades noch nicht aneinander angeglichen sind.
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Vorzugsweise sind am Mitnehmer zwei einander zugeordnete Sperrflächen vorsehen. Mit dem Sperrflächen kann in technisch einfacher Weise die gewünschte Sperrfunktion realisiert werden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die Sperrflächen vom Federelement gegen sich in radialer Richtung erstreckende Ränder der Ausnehmung beaufschlagt werden. Auf diese Weise wird ein kompakter Aufbau erhalten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Federelement als Blattfeder ausgeführt ist. Eine Blattfeder zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und konstante Federkräfte aus.
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Gemäß einer bevorzugten Variante hat das Federelement die Form eines Omega, dessen Füße sich zwischen zwei Mitnehmern abstützen. Auf diese Weise wird ein kompakter Aufbau erhalten.
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Vorzugsweis ist vorgesehen, dass das Federelement im Transmitter in axialer Richtung geführt ist. Dies verhindert ein unerwünschtes Verschieben des Federelements, während gleichzeitig ein kompakter Aufbau möglich ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. 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 Schnitt eine Synchronisierungsbaugruppe mit einem Transmitter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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10 den Transmitter mit daran angebrachten Synchronringen von 9 in einer perspektivischen Ansicht;
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11 in einer vergrößerten Teilansicht den Transmitter von 9;
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12 in einer Explosionsansicht die Synchronringe und das Druckstück des Transmitters von 10;
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13 den Transmitter mit daran angebrachten Synchronringen in einer perspektivischen Ansicht.
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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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Abweichend von der gezeigten Ausführungsform ist es auch ausreichend, wenn z. B. nur an einem Bauteil eine hinsichtlich Länge und Winkel genau definierte Sperrfase vorhanden ist. Eine komplementäre Fase am Gegenbauteil z. B. Transmitter ist für eine flächige Anlage an den Sperrfasen vorteilhaft. Grundsätzlich könnte eine der beiden Fasen z. B. aber auch entfallen oder ballig ausgeführt werden.
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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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Anhand der 9 bis 13 wird nun ein Transmitter gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von den obigen allgemeinen Erläuterungen bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Bei der in den 9 bis 13 gezeigten Ausführungsform sind die Synchronringe 30 nicht axial gekoppelt, und auch die Art und Weise, wie die Vorsynchronisierungskraft und die Sperrkraft erzeugt und vom Transmitter auf die Synchronringe und von den Synchronringen auf den Transmitter übertragen werden, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. Insbesondere wird bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform kein Druckstück verwendet, so dass keine Vorsynchronisierschrägen verwendet werden und die Sperrflächen 50 nicht am Druckstück 42 angeordnet sind, sondern an den Mitnehmern 34.
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Jeder Synchronring ist hier mit vier Mitnehmern 34 versehen, die paarweise in die Ausnehmung 36 in der Transmitterscheibe 20 eingreifen. Dabei liegen die vier Mitnehmer 34 des einen Synchronrings beispielsweise in Umfangsrichtung betrachtet auf der rechten Seite der Ausnehmung 36, und die vier Mitnehmer 34 des anderen Synchronrings liegen auf der linken Seite. Der Rand jedes Mitnehmers, der dem Rand der Ausnehmung 36 gegenüberliegt, ist hier mit den beiden Sperrflächen 50 versehen, während der innenliegende Rand 60 jeweils gerade ausgebildet ist. Zwischen den geraden Rändern ist jeweils ein Federelement 62 angeordnet, das hier als Blatt- oder Bügelfeder ausgeführt ist. Das Federelement 62 hat die Form eines Omega, dessen beiden Endschenkel jeweils an einem der Ränder 60 anliegen. In axialer Richtung ist das Federelement 62 im Transmitter geführt, beispielsweise zwischen den beiden Kupplungsscheiben 22 (siehe 13). Vom Federelement 62 wird eine Kraft auf die Mitnehmer 34 ausgeübt, welche die Mitnehmer 34 auseinanderzudrücken sucht.
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Im Ausgangszustand sind die beiden Synchronringe 30 symmetrisch auf der einen und der anderen Seite der Transmitterscheibe 20 angeordnet. In dieser Position werden sie von den Sperrflächen 50 fixiert, die eine V-förmige Sperrnut bilden, die von den Federelementen 62 gegen die Ränder der Ausnehmungen 36 gedrückt wird.
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Wenn ein Gang geschaltet werden soll, werden die Synchronringe 30 unmittelbar über die Sperrflächen 50 in axialer Richtung mitgenommen, bis einer der Synchronringe 30 mit der ihm zugeordneten Reibfläche 32 in Reibeingriff gelangt. Das dabei entstehende Reibmoment erhöht die Kraft, die im Bereich der Sperrflächen 50 von den Mitnehmern auf die Transmitterscheibe 20 ausgeübt wird. 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. Erst wenn das Reibmoment ausreichend abgesunken ist, gelingt es dem Transmitter 18, den entsprechenden Synchronring 30 durch die schräg angestellten Sperrflächen 50 so weit entgegen der Wirkung des Federelements 62 zu verdrehen, dass er durchgeschaltet werden kann.
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Wenn der Gang wieder gelöst werden soll, rutscht der Transmitter 18 auf den Mitnehmern 34 wieder bis in eine Position zurück, in der er zwischen den beiden V-förmig angeordneten Sperrflächen 50 zu liegen kommt; das Federelement drückt nämlich die Mitnehmernocken der Synchronringe (ausgenommen während der Synchronphase) immer gegen den Schalttransmitter. Dadurch werden die Synchronringe über die Sperrfasen in die Ausgangslage zurückgestellt, und die Synchronringe 30 werden unter der Wirkung des Federelements 62 relativ zueinander verdreht, bis sich die Mitnehmer 34 mit ihren Sperrflächen 50 wieder an den radial ausgerichteten Rändern der Ausnehmung 36 einspreizen.
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Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau und einen geringen Bauraumbedarf aus.
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Anstelle der Blattfeder kann für das Federelement 62 auch eine andere Druckfeder verwendet werden, beispielsweise eine Schraubenfeder, ein Elastomerelement, etc.
