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Die Erfindung betrifft einen Transmitter mit zwei Synchronringen für eine Synchronisierungsbaugruppe für ein Schaltgetriebe.
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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. Eine solche Synchronisierungsbaugruppe ist beispielsweise in der
DE 101 11 573 A1 gezeigt.
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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 für eine Synchronisierung eines Schaltgetriebes vorgesehen, mit einer Transmitterscheibe, die aus einem ersten und einem zweiten Scheibenteil gebildet ist, und zwei von der Transmitterscheibe separaten Verzahnungselementen, die auf der einen und der anderen Seite der Transmitterscheibe angeordnet sind, wobei die Transmitterscheibe auf ihrem Außenumfang mit einer Schaltgabelnut versehen ist, die zwischen den beiden Scheibenteilen gebildet ist. Eine solche Transmitterscheibe enthält die von einer konventionellen Schiebemuffe bekannten Funktionsflächen, sodass sie unmittelbar anstelle von bekannten Synchronisierungssystemen eingesetzt werden kann.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Schaltgabelnut zwischen zwei zweifach abgekröpften Randabschnitten der beiden Scheibenteile ausgebildet ist. Dies ermöglicht, die von einer Schaltmuffe bekannten Funktionsflächen mit besonders geringem Aufwand herzustellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Scheibenteile abwechselnd mit Ausnehmungen für ein Druckstück versehen sind. Auf diese Weise ergibt sich eine verbesserte Führung der Druckstücke.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Druckstück zwischen dem Scheibenteil, das nicht mit der Ausnehmung versehen ist, und einem der Verzahnungselemente geführt ist. Diese Ausgestaltung ergibt eine großflächige Führung für die eine Hälfte der Druckstücke in einer axialen Richtung und für die andere Hälfte der Druckstücke in der anderen axialen Richtung.
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Das Verzahnungselement kann beispielsweise als Kupplungsscheibe ausgebildet sein. Eine solche Scheibe kann mit der gewünschten Verzahnung sehr kostengünstig in einem Stanzverfahren hergestellt werden.
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Die beiden Scheibenteile der Transmitterscheibe bestehen vorzugsweise aus Blech. Dies ermöglicht, die Scheibenteile durch Stanzen und Biegen bzw. Ziehen kostengünstig herzustellen.
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Die beiden Scheibenteile sind vorzugsweise fest miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Crimpen, Clinchen oder Nieten. In derselben Weise können auch die beiden Verzahnungselemente mit der Transmitterscheibe verbunden werden. insgesamt ergibt sich somit ein sehr kostengünstiger Aufbau.
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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 schematischen Schnitt einen Transmitter mit Synchronringen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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10 eine Seitenansicht des Transmitters von 9, wobei die Synchronringe und die Druckstücke des zweiten Scheibenteils weggelassen sind.
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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 und 10 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transmitters 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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Der Unterschied zwischen dem oben beschriebenen Grundkonzept und der in den 9 und 10 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass die Transmitterscheibe aus einem ersten Scheibenteil 20a und einem zweiten Scheibenteil 20b gebildet ist, also zweilagig ausgeführt ist. Die beiden Scheibenteile 20a, 20b sind flächig aneinander angeordnet und miteinander in axialer Richtung verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Crimpen, Clinchen oder Nieten.
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Der in radialer Richtung betrachtet außen liegende Rand der Scheibenteile 20a, 20b ist jeweils zweifach abgekröpft ausgeführt, sodass eine Schaltgabelnut 50 mit einander in axialer Richtung gegenüberliegenden Funktionsflächen 52 gebildet ist. In die Schaltgabelnut kann eine herkömmliche Schaltgabel eingreifen, mit der der Transmitter 18 in axialer Richtung verstellt werden kann, um einen Gang zu schalten. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Transmitter als Austauschteil für eine herkömmliche Synchronisierung mit Schaltmuffe eingesetzt werden, ohne dass grundlegende Modifikationen notwendig sind.
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Die beiden Scheibenteile 20a, 20b bestehen vorzugsweise aus Blech, sodass sie durch Stanzen, Biegen und/oder Ziehen bearbeitet werden können. Auf diese Weise ergeben sich sehr geringe Herstellungskosten.
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Ein weiterer Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Transmitter und dem oben beschriebenen Grundkonzept besteht darin, dass zur Aufnahme der Druckstücke 42 keine durchgehende Ausnehmung 36 vorhanden ist, sondern dass die Ausnehmungen 36 in Umfangsrichtung betrachtet abwechselnd im ersten und im zweiten Scheibenteil gebildet sind. Somit ist die eine Hälfte der Druckstücke in einer Ausnehmung 36 im Scheibenteil 20a angeordnet, und die andere Hälfte der Druckstücke ist im Scheibenteil 20b angeordnet. Bei dieser Ausführungsform werden insgesamt sechs Druckstücke verwendet, von denen demzufolge drei Druckstücke im Scheibenteil 20a angeordnet sind (zu sehen in 10) und die verbleibenden drei Druckstücke in Ausnehmungen im Scheibenteil 20b. Somit wird jedes Druckstück in axialer Richtung zwischen dem benachbarten Scheibenteil und der entsprechenden Kupplungsscheibe geführt. Am Beispiel vom oberen Druckstück 42 in 9 ist zu sehen, dass dieses zwischen dem Scheibenteil 20a und der Kupplungsscheibe 22b geführt ist.
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Da die Druckstücke nicht mehr in der Symmetrieebene der Transmitterscheibe angeordnet sind, sind die Mitnehmer 34 entsprechend asymmetrisch ausgeführt.
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Wie in 10 zu sehen ist, weist jedes Scheibenteil 20a, 20b dort, wo das benachbarte Scheibenteil mit der Ausnehmung 36 für das Druckstück 42 versehen ist, eine Durchgriffsöffnung 60 für die Mitnehmer 34 der beiden Synchronringe auf. Ferner sind zwei Verbindungsöffnungen 40 in jedem Scheibenteil 20a, 20b vorgesehen, durch die sich die Verbindungslaschen 38 der beiden Synchronringe 30 hindurch erstrecken.
