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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronisierungsvorrichtung für ein Zahnradgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der
DE 10 2007 025 022 A1 ist eine Getriebesynchronisationseinheit zum Ansynchronisieren eines Losrades bekannt. Die Getriebesynchronisationseinheit weist ein Druckstück auf, das als eine blattähnlich geformte Feder ausgebildet ist. Die blattähnlich geformte Feder ist mit einem Synchronring verbunden. Die Feder ist dazu ausgebildet, eine Schaltmuffe in einer Position zu rastieren. Daneben bietet sie eine Ansynchronisationsfunktion und eine Überschiebefunktion für die Getriebesynchronisation.
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Eine weitere Synchronisiereinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Zahnräder-Wechselgetriebe ist aus der
DE 27 06 661 A1 bekannt. Die Synchronisiereinrichtung umfasst hierbei einen auf einer Getriebewelle unverdrehbar und axial unverschiebbar gehaltenen Synchronkörper, eine Schaltmuffe zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Synchronkörper und bestimmten Gängen des Getriebes sowie einen zwischen dem Synchronkörper und den Gangzahnrädern angeordneten Synchronring. Der Synchronring ist mit einer konischen Innenkontur an einer konischen Außenkontur des zugeordneten Gangzahnrades zur reibschlüssigen Anlage bringbar. Ferner weist die Synchronisiereinrichtung in axialen Nuten des Synchronkörpers angeordnete Sperrstücke auf, die federbelastete Mittel zur aufhebbaren Übertragung axialer Kräfte von der Schaltmuffe auf die Synchronringe umfasst. Die Sperrstücke verbinden die Synchronringe zu einer in axialer Richtung gemeinsam verschiebbaren Einheit.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
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Demnach wird eine Synchronisierungsvorrichtung für ein Zahnradgetriebe vorgeschlagen, das einen auf einer Getriebewelle gehaltenen Synchronkörper, zumindest einen Kupplungskörper, eine axial aus einer Neutralstellung in eine Synchronstellung verschiebbare Schiebemuffe zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Synchronkörper und dem Kupplungskörper sowie einen zwischen dem Synchronkörper und dem Kupplungskörper angeordneten Synchronring zum Synchronisieren der Drehzahl der beiden Körper aufweist. Ferner umfasst die Synchronisierungsvorrichtung zumindest ein Druckstück zum Ansynchronisieren, wobei in Neutralstellung der Schiebemuffe das Druckstück mittels einer Feder radial nach außen in eine Nut der Schiebemuffe gedrückt ist. Die Feder ist insbesondere als Druckfeder ausgebildet. Sie kann als Schraubenfeder, Tellerfeder, Luftfeder, Gasdruckfeder, Elastomerfeder, Evolutenfeder oder jegliche andere Art von Feder ausgebildet sein. Das Druckstück weist zumindest einen Halter und zumindest ein Ansynchron-Element auf. Das Ansynchron-Element ist an dem Halter beweglich gelagert. Ferner greift das Ansynchron-Element in Neutralstellung der Schiebemuffe in deren Nut ein. Bei Auslenkung der Schiebemuffe aus ihrer Neutralstellung in die Synchronstellung ist das Ansynchron-Element relativ zu dem Halter und axial in Richtung des Kupplungskörpers derart bewegbar, dass es den Synchronring zur Ansynchronisierung in Kontakt mit dem Kupplungskörper bringt.
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Vorteilhafterweise ist somit die zunächst axiale und anschließend radiale Bewegung des Druckstücks entkoppelt, wobei für die axiale Bewegung das zumindest eine Ansynchron-Element und für die radiale Bewegung der Halter zuständig ist. Der Halter verbleibt somit bei Auslenkung der Schiebemuffe im Wesentlichen in seiner axialen Neutralposition. Die axiale Verschiebung des Synchronrings erfolgt ausschließlich durch das Ansynchron-Element. Die das Druckstück radial nach außen drückende Feder wird somit stets in Richtung ihres vorgesehenen Federwegs belastet. Es entsteht keine Belastung der Feder quer zu ihrem Federweg, die zur Beschädigung oder Zerstörung dieser führen kann. Ferner wird in Neutralstellung der Synchronisierungsvorrichtung vermieden, dass durch eine ungewollte Schrägstellung der Feder Axialkräfte über den Halter und/oder das Ansynchron-Element auf die Schiebemuffe und/oder den Synchronring eingeleitet werden. Dies hätte die negative Wirkung, dass der Synchronring permanent gegen den Kupplungskörper gedrückt werden würde. Neben zusätzlichen Reibverlusten im Getriebe kann dies ferner zu einer thermischen Aufheizung des Synchronrings und/oder des Kupplungskörpers sowie zu unerwünschten Verschleißerscheinungen führen.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Halter in radialer Richtung beweglich ist. Somit kann das an dem Halter beweglich gelagerte Ansynchron-Element in die Nut der Schiebemuffe gedrückt bzw. nach der Ansynchronisation beim Durchschalten des Ganges aus dieser hinaus gedrückt werden.
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Eine sehr platzsparende Anordnung kann dadurch realisiert werden, wenn vorteilhafterweise die Feder am Halter im Bereich seines radial inneren Endes und das Ansynchron-Element im Bereich seines radial äußeren Endes angeordnet ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Ansynchron-Element zum Ansynchronisieren am Halter um eine Drehachse, insbesondere mittels eines Scharniergelenks, schwenkbar gelagert und/oder entlang einer Verschiebeachse, die insbesondere parallel zur Drehachse des Synchronkörpers ausgerichtet ist, axial verschiebbar ist. Somit kann sich das Ansynchron-Element mit dem Halter in radialer Richtung mitbewegen, jedoch ist die im Wesentlichen zur Drehachse des Synchronkörpers axiale Bewegung des Ansynchron-Elementes vom Halter entkoppelt. Der Halter verbleibt somit vorteilhafterweise axial in Neutralstellung. Eine Falschbelastung der am Halter befestigten Feder, ein in Neutralstellung unerwünschtes Verschieben des Synchronrings sowie eine damit einhergehende Beschädigung der Synchronisierungsvorrichtung ist somit ausgeschlossen. Ferner stellt dies eine konstruktiv sehr einfach und kostengünstig umzusetzende Lösung dar.
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Das Scharniergelenk kann mit dem Halter und dem zumindest einen Ansynchron-Element einteilig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn das Scharniergelenk dann insbesondere durch einen im Vergleich zum Halter und/oder dem Ansynchron-Element im Querschnitt dünnen Verbindungssteg ausgebildet ist. Der Verbindungssteg ist in seinem Querschnitt derart dünn ausgebildet, dass das Ansynchron-Element schwenkbar ist. Der Verbindungssteg kann relativ zur Längsachse des Druckstücks mittig oder auch außermittig angeordnet sein.
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Alternativ kann das Druckstück auch mehrteilig ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Verbindungssteg durch ein dünnes Metallplättchen ausgebildet, das an seinen Enden mit dem Halter und/oder dem Ansynchron-Element form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, insbesondere verpresst, vergossen oder geschraubt ist.
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Ebenso ist es denkbar, dass das Scharniergelenk einen Fortsatz und eine Vertiefung aufweist, die am Halter und/oder dem Ansynchron-Element angeordnet sind. Der Fortsatz greift in die Vertiefung derart ein, dass das Ansynchron-Element gegenüber dem Halter schwenkbar ist. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn der Fortsatz und die Vertiefung eine Rundung aufweisen.
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Zum axialen Verschieben des Ansynchron-Elements entlang einer Verschiebeachse ist es vorteilhaft, wenn der Halter und/oder das Ansynchron-Element eine schienenartige Führung, insbesondere eine Feder/Nut-Führung, aufweist.
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Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Drehachse des Ansynchron-Elements in Bezug auf die Längsachse des Halters außermittig, insbesondere in Richtung des zu verschiebenden Synchronrings hin, angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, dass das Ansynchron-Element in Neutralstellung der Schiebemuffe ausschwenkt, wenn es von der Feder radial nach außen in die Nut der Schiebemuffe gedrückt wird. Ferner wird bei ausgelenktem Ansynchron-Element ein automatisches Zurückklappen in seine Neutralstellung begünstigt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Ansynchron-Element an seinem dem Halter zugeordneten Ende eine erste Anschlagfläche auf, die in Neutralstellung der Schiebemuffe bzw. des Ansynchron-Elementes am Halter anliegt. Hierdurch ist die Neutralstellung des Ansynchron-Elementes definiert. Ein Überschwenken des Ansynchron-Elementes in Richtung des dem Ansynchron-Element nicht zugeordneten zweiten Synchronrings ist somit ausgeschlossen. Ein unerwünschtes axiales Verschieben und somit Andrücken des diesem Ansynchron-Element nicht zugeordneten Synchronrings wird somit vermieden. Ferner wird die Schiebemuffe hierdurch in Neutralstellung zentriert.
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Ebenso vorteilhaft ist es, wenn das Ansynchron-Element an seinem dem Halter zugeordneten Ende eine zweite Anschlagfläche aufweist, die am Ende der Ansynchronisation am Halter anliegt. Somit ist die maximale Ausschwenkbarkeit des Ansynchron-Elementes definiert. Spätestens wenn die zweite Anschlagfläche am Halter anliegt oder der Synchronring nicht mehr weiter in axialer Richtung verschiebbar ist, muss die Federkraft der Feder überwunden werden, um die Schiebemuffe zum Durchschalten des Ganges weiter in Richtung des Kupplungskörpers verschieben zu können. Ein Überdrücken des Ansynchron-Elementes, so dass dieses nicht mehr in seine Neutralstellung gelangen kann, ist somit ausgeschlossen.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Ansynchron-Element zum Verschieben des Synchronrings in Richtung des Kupplungskörpers ein Steuerelement, insbesondere eine Steuerkante und/oder eine Steuerfläche, aufweist. Beim Verschieben der Schiebemuffe aus ihrer Neutralstellung in die Synchronstellung wird somit das Ansynchron-Element zum Ansynchronisieren derart bewegt, dass das Steuerelement in Kontakt mit dem Synchronring kommt. Das Steuerelement verschiebt dann beim weiteren Verschieben der Schiebemuffe den Synchronring axial in Richtung des Kupplungskörpers, so dass durch Reibschluss die Ansynchronisation zwischen Synchronkörper und Kupplungskörper erfolgt.
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Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Halter an seinem radial äußeren Ende eine Kante aufweist und das Steuerelement in axialer Richtung zum Ansynchronisieren derart bewegt wird, dass es zumindest teilweise über diese Kante hinausragt. Die Synchronisierungsvorrichtung ist somit vorteilhafterweise sehr platzsparend auszulegen.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Ansynchron-Element im Bereich seines freien Endes einen Eingriffsbereich, Insbesondere eine Rundung, aufweist, mit dem das Ansynchron-Element zumindest in Neutralstellung der Schiebemuffe in die Nut eingreift. Somit wird beim Verschieben der Schiebemuffe aus ihrer Neutralstellung das Ansynchron-Element mit einer axialen Kraft beaufschlagt, so dass es relativ zum Halter ausgelenkt wird. Nach dem Ansynchronisieren muss beim weiteren Verschieben der Schiebemuffe die Federkraft der Feder überwunden werden. Hierbei wird das Ansynchron-Element aus der Nut der Schiebemuffe gedrückt. Insbesondere ein rund ausgebildeter Eingriffsbereich gewährleistet hier vorteilhafterweise einen problemlosen Ablauf.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Halter und/oder die Feder mittels einer Führungsvorrichtung in radialer Richtung, insbesondere im Synchronkörper, geführt ist. Die Führungsvorrichtung gewährleistet, dass sich der Halter beim Auslenken des Ansynchron-Elementes nicht mitverdreht. Infolgedessen wird nur mittels des Ansynchron-Elementes das Verschieben des Synchronrings in Richtung des Kupplungskörpers bewerkstelligt. Dadurch, dass aufgrund der Führungsvorrichtung der Halter ausschließlich in radialer Richtung beweglich ist, kann eine Falschbelastung der insbesondere am Halter befestigten Feder ausgeschlossen werden. Die Feder wird somit nur auf Druck belastet und nicht auf Biegung, so dass ein Brechen der Feder im Wesentlichen ausgeschlossen ist. Ferner ist es ausgeschlossen, dass sich der Halter und/oder die Feder verkantet oder schräg stellt. Dies hätte wiederum die negative Wirkung, dass über den schräggestellten Halter oder die Feder ungewollt eine Axialkraft auf einen der Synchronringe ausgeübt wird. Hierdurch würden wiederum Reibverluste im Getriebe, ein erhöhter Verschleiß der Synchronringe sowie ein Heißlaufen der Kupplungskörper verursacht werden.
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Ferner hat die Führungsvorrichtung den Vorteil, dass die Schiebemuffe in Neutralstellung durch das Einpressen des zumindest einen Ansynchron-Elementes in die Nut zentriert ist. Aufgrund der Führung des Halters und/oder der Feder kann dieser in axialer Richtung nicht ausweichen. Ein versehentliches Verschieben der Schiebemuffe in axialer Richtung ist somit ausgeschlossen.
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Auch ist es von Vorteil, wenn die Führungsvorrichtung zumindest eine Erhebung und zumindest eine Vertiefung umfasst, die ineinander greifen und am Halter und/oder dem Synchronkörper angeordnet sind. Somit ist eine sehr einfach herzustellende und kostengünstige Führung des Halters und/oder der Feder zu realisieren.
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Um eine möglichst platzsparende Ausgestaltung des Getriebes gewährleisten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Synchronkörper und/oder das Druckstück zwischen zwei Synchronringen und zwei Kupplungskörpern angeordnet ist. Durch axiales Verschieben der Schiebemuffe kann der Synchronkörper somit mit jeweils einem der zwei Kupplungskörper, die insbesondere unterschiedliche Übersetzungen aufweisen, formschlüssig verbunden werden. Die Ansynchronisierung der Drehzahl des jeweiligen Kupplungskörpers mit der des Synchronkörpers erfolgt durch den jeweils zwischen den beiden Körpern liegenden Synchronring.
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Bei einer Synchronisierungsvorrichtung mit zwei Synchronringen ist es vorteilhaft, wenn das Druckstück zwei Ansynchron-Elemente aufweist, die am Halter zueinander spiegelverkehrt beweglich gelagert sind. Zum jeweiligen Ansynchronisieren ist somit das erste Ansynchron-Element dem ersten Synchronring und das zweite Ansynchron-Element dem zweiten Synchronring zugeordnet. Vorteilhafterweise können somit die beiden spiegelverkehrt angeordneten Ansynchron-Elemente optimal für das axiale Verschieben des jeweiligen Synchronrings in Richtung des jeweils korrespondierenden Kupplungskörpers ausgebildet sein.
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Vorteilhaft ist es ebenso, wenn in Neutralstellung der Schiebemuffe beide Ansynchron-Elemente in die Nut der Schiebemuffe eingreifen. Neben der Zentrierung der Schiebemuffe ist ein weiterer Vorteil darin zu sehen, dass die Ansynchron-Elemente in ihre nicht ausgeschwenkte Stellung gedreht werden. In Neutralstellung ist somit keines der Ansynchron-Elemente ausgelenkt, so dass auf die Synchronringe keine Axialkräfte wirken.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Nut eine dem ersten Ansynchron-Element zugeordnete erste und dem zweiten Ansynchron-Element zugeordnete zweite Druckkante aufweist. Die beiden Ansynchron-Elemente greifen somit in Neutralstellung der Schiebemuffe, insbesondere mit ihrem jeweiligen Eingriffsbereich in die Nut ein, wodurch eine Zentrierung der Schiebemuffe erfolgt. Mittels der entsprechenden Druckkante wird vorteilhafterweise beim Verschieben der Schiebemuffe aus der Neutralstellung in die Synchronstellung zunächst jeweils eines der beiden Ansynchron-Elemente derart ausgelenkt, dass es den entsprechenden Synchronring reibschlüssig gegen den korrespondierenden Kupplungskörper drückt. Am Ende dieser Ansynchronisation drückt die Druckkante beim weiteren Verschieben der Schiebemuffe das ausgelenkte Ansynchron-Element dann vollständig aus der Nut, so dass der Gang durchgeschalten werden kann. Vorteilhafterweise erfolgt somit eine Zentrierung der Schiebemuffe, da die beiden Ansynchron-Elemente in der Nut gehalten werden. Ferner wird durch die entsprechende Druckkante ein Verschieben der Schiebemuffe nach der Ansynchronisation in die Synchronstellung erst durch Überwinden der radial nach außen wirkenden Federkraft garantiert.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Druckstückes,
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2 eine perspektivische Ansicht eines Synchronkörpers,
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3 einen Querschnitt durch eine Synchronisierungsvorrichtung in Neutralstellung,
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4a, 4b und 4c die einzelnen Schritte des Ansynchronisierens und
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5 die Synchronisierungsvorrichtung in durchgeschaltetem Zustand.
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Die folgenden Ausführungsbeispiele zeigen die Anwendung der Erfindung bei einer Synchronisierungsvorrichtung mit zwei zu synchronisierenden Kupplungskörpern. Hierbei ist ein Synchronkörper und zumindest ein Druckstück zwischen zwei Synchronringen angeordnet. Die Erfindung ist selbstverständlich ebenfalls anwendbar, wenn das zumindest eine Druckstück nur einseitig auf einen einzigen Synchronring einwirken soll. In diesem Fall sind nur die Bauteile erforderlich, die diesen einen Synchronring bewegen.
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1 zeigt ein Druckstück 1 mit einem Halter 2 und einem ersten Ansynchron-Element 3a sowie einem zweiten Ansynchron-Element 3b. Beide Ansynchron-Elemente 3a, 3b sind zum Ansynchronisieren am Halter 2 beweglich gelagert. Außerdem weisen sie eine im Querschnitt asymmetrische Form auf. Das Druckstück 1 ist zur Aufnahme einer in 3 dargestellten Feder 4 mit einer Federaufnahme 5a ausgebildet. Die Ansynchron-Elemente 3a, 3b und die Federaufnahme 5a sind am Druckstück 1 in dessen Längsrichtung an gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Die Ansynchron-Elemente 3a, 3b sind in entgegengesetzte Richtungen auslenkbar, insbesondere in Querrichtung des Druckstücks 1. Hierfür sind beide Ansynchron-Elemente 3a, 3b zueinander spiegelverkehrt am Halter 2 beweglich angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Ansynchron-Elemente 3a, 3b jeweils mittels eines Scharniergelenks 6a, 6b schwenkbar ausgebildet. Die entgegengesetzten Bewegungen der Ansynchron-Elemente sind durch eine jeweilige Drehachse 7a, 7b definiert. In Bezug auf die Längsachse des Halters 2 sind die Drehachsen 7a, 7b außermittig angeordnet. Ferner sind die Drehachsen 7a, 7b zueinander in entgegengesetzte Richtungen relativ zur Längsachse des Halters 2 versetzt angeordnet.
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Beide Ansynchron-Elemente 3a, 3b weisen jeweils an ihrem dem Halter 2 zugeordneten Ende eine erste Anschlagfläche 8a, 8b auf, mit der sie im nicht ausgelenkten Zustand am Halter 2 anliegen. Ferner weisen beide jeweils eine zweite Anschlagfläche 9a, 9b auf, die ebenfalls an ihrem dem Halter 2 zugeordneten Ende angeordnet ist. An dieser zweiten Anschlagfläche 9a, 9b liegen die Ansynchron-Elemente 3a, 3b in maximal ausgeschwenkter Position an. Die Drehachse 7a, 7b des jeweiligen Ansynchron-Elementes 3a, 3b ist zwischen der ersten Anschlagfläche 8a, 8b und der zweiten Anschlagfläche 9a, 9b angeordnet. Aufgrund der im Querschnitt des Druckstücks 1 außermittigen Lagerung der beiden Ansynchron-Elemente 3a, 3b ist die erste Anschlagfläche 8a, 8b kleiner als die zweite Anschlagfläche 9a, 9b ausgebildet. Beide Anschlagflächen 8a, 8b sind plan, es ist aber auch jegliche andere Formgebung denkbar.
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Die Ansynchron-Elemente 3a, 3b sind zum Ansynchronisieren vorgesehen, wobei sie am Halter 2 derart beweglich gelagert sind, dass sie bei Auslenkung aus ihrer Neutralstellung jeweils einen Synchronring 10a, 10b in Richtung eines korrespondierenden Kupplungskörpers 11a, 11b verschieben, (siehe 3). Zum Verschieben des jeweiligen Synchronrings 10a, 10b weisen die Ansynchron-Elemente 3a, 3b zumindest ein Steuerelement 12a, 12b, insbesondere eine Steuerkante und/oder eine Steuerfläche, auf. Dieses ist an der dem zu verschiebenden Synchronring 10a, 10b zugewandten Seite des Ansychron-Elementes 3a, 3b angeordnet.
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Des Weiteren weist jedes der beiden Ansynchron-Elemente 3a, 3b im Bereich seines freien Endes einen Eingriffsbereich 13a, 13b auf, mit dem sie in eine Nut 14 einer Schiebemuffe 16 eingreifen (siehe 3). Im Bereich zwischen Steuerelement 12a und Eingriffsbereich 13a weist sie zudem eine Neutralfläche 15a auf. Diese gewährleistet, dass beim Ansynchronisieren jeweils nur eines der beiden Ansynchron-Elemente 3a, 3b von der Schiebemuffe 16 gemäß 4 angesprochen wird. Das andere Ansynchron-Element 3a, 3b verweilt somit während des gesamten Vorgangs in seiner Neutralposition.
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In dem der jeweiligen zweiten Anschlagfläche 9a, 9b zugeordneten Bereich des Halters 2 weist der Halter 2 eine Kante 17a, 17b auf. Im nicht ausgelenkten Zustand – wenn die erste Anschlagfläche 8a, 8b am Halter 2 anliegt – ragt das Steuerelement 12a, 12b nicht über diese Kante 17a, 17b des Halters 2 hinaus. Erst beim Auslenken des Ansynchron-Elementes 3a, 3b aus seiner Neutralstellung wird das Steuerelement 12a, 12b in Querrichtung über diese Kante 17a, 17b des Halters 2 ausgelenkt. Hierdurch erfolgt eine Interaktion mit dem entsprechenden Synchronring 10a, 10b.
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Das in 1 dargestellte Druckstück 1 ist für die Aufnahme in einem in 2 dargestellten Synchronkörper 18 ausgebildet. Hierzu weist der Synchronkörper 18 in seinem radial äußeren Bereich eine Ausnehmung 19 auf, in der das Druckstück 1 radial beweglich aufnehmbar ist. Am Boden der Ausnehmung 19 ist eine weitere Federaufnahme 5b vorgesehen, in die das dem Halter 2 abgewandte Ende der Feder 4 eingreifen kann. Gemäß 2 ist der Synchronkörper 18 mit drei derartigen Ausnehmungen 19 ausgebildet, die gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordnet sind. Ferner ist der Synchronkörper 18 dafür vorgesehen, um auf einer hier nicht dargestellten Getriebewelle gehalten zu werden. An seinem äußeren Umfang weist der Synchronkörper 18 außerdem eine Synchronkörperverzahnung 23 auf, mittels derer er in Rotationsrichtung formschlüssig mit der hier nicht dargestellten Schiebemuffe 16 verbunden ist.
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Zur radialen Führung des Druckstücks 1 im Synchronkörper 18 weist das Druckstück 1 und/oder der Synchronkörper 18 gemäß 1 und 2 eine Führungsvorrichtung 20a, 20b auf. Die Führungsvorrichtung 20a, 20b umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel Erhebungen 21a, 21b sowie Vertiefungen 22a, 22b, die ineinander greifen und zumindest teilweise im Kontaktbereich des Halters 2 mit dem Synchronkörper 18 angeordnet sind. Die Erhebungen 21a, 21b sind an zwei gegenüberliegenden Seiten des Halter 2 und die Vertiefungen 22a, 22b an zwei sich gegenüberliegenden Wänden der Ausnehmung 19 des Synchronkörpers 18 angeordnet. Selbstverständlich kann die Führungsvorrichtung 20a, 20b körperlich auch anders ausgeführt sein. Wesentlich ist jedoch, dass der Halter 2 und/oder die Feder 4 mittels der Führungsvorrichtung 20a, 20b an einer axialen Bewegung bezüglich des Synchronkörpers 18 gehindert werden.
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3 zeigt einen Querschnitt durch eine Synchronisierungsvorrichtung 24 für ein Zahnradgetriebe. Der auf einer hier nicht dargestellten. Getriebewelle gehaltene Synchronkörper 18 sowie das Druckstück 1 sind zwischen den beiden Synchronringen 10a, 10b sowie den Kupplungskörpern 11a und 11b angeordnet. Die Schiebemuffe 16 weist an ihrem inneren Umfang eine Innenverzahnung 25 auf. Diese steht in Eingriff mit der Synchronkörperverzahnung 23 des Synchronkörpers 18. Ferner weist die Schiebemuffe 16 an ihrem radial äußeren Umfang eine Ringnut 26 auf, in die ein hier nicht dargestelltes Schaltgestänge zum Schalten eines Ganges eingreift. Mittels des Schaltgestänges ist die Schiebemuffe 16 derart axial verschiebbar, dass sie zum Einlegen eines Ganges mit jeweils einer Sperrverzahnung 27a, 27b eines Synchronrings 10a, 10b und einer Kupplungsverzahnung 28a, 28b des entsprechenden Kupplungskörpers 11a, 11b in Eingriff gebracht werden kann. Die Schiebemuffe 16 stellt somit gemäß 5 in Synchronstellung eine in Rotationsrichtung formschlüssige Verbindung zwischen dem Synchronkörper 18 und einem der beiden Kupplungskörper 11a, 11b her. Hierdurch erfolgt ausgehend von der nicht dargestellten Antriebswelle ein Kraftfuß über den Synchronkörper 18 an die Schiebemuffe 16, weiter an einen der beiden Kupplungskörper 11a, 11b und von dort aus über ein hier nicht dargestelltes Gangzahnrad in der entsprechenden Übersetzung an eine ebenfalls nicht dargestellte Abtriebswelle.
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In Neutralstellung der Schiebemuffe 16 ist gemäß 3 ihre Innenverzahnung 25 nur mit der Synchronkörperverzahnung 23 des Synchronkörpers 18 im Eingriff. In dieser Stellung drückt die Feder 4 die beiden Ansynchron-Elemente 3a, 3b mit ihrem jeweiligen Eingriffsbereich 13a, 13b in die am inneren Umfang der Schiebemuffe 16 angeordnete Nut 14. Im Übergangsbereich von Nut 14 zur Innenverzahnung 25 weist die Schiebemuffe 16 eine dem ersten Ansynchron-Element 3a zugeordnete erste Druckkante 31a sowie eine dem zweiten Ansynchron-Element 3b zugeordnete zweite Druckkante 31b auf. Die Druckkanten 31a, 31b dienen zur Zentrierung der Schiebemuffe 16 sowie zum Auslenken des entsprechend zugeordneten Ansynchron-Elementes 3a, 3b beim axialen Auslenken der Schiebemuffe 16 aus ihrer Neutralstellung.
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Gemäß 3 sind die Ansynchron-Elemente 3a, 3b in Neutralstellung nicht ausgelenkt. Die erste Anschlagfläche 8a, 8b der beiden Ansynchron-Elemente 3a, 3b liegt somit am Halter 2 an. Aufgrund der in den 1 und 2 dargestellten Führungsvorrichtung 20a, 20b des Druckstücks 1 wird ein Schrägstellen der Feder 4 und/oder des Druckstücks 1 vermieden. Es ist somit ausgeschlossen, dass über einen schräggestellten Halter 2 und/oder eine Feder 4 unbeabsichtigt Axialkräfte auf einen der beiden Synchronringe 10a, 10b eingeleitet werden, wodurch dieser gegen den entsprechenden Kupplungskörper 11a, 11b gedrückt werden würde. Hierdurch würden in Neutralstellung der Synchronisierungsvorrichtung Reibverluste im Zahnradgetriebe entstehen. Ferner würde ein erhöhter Verschleiß der Synchronringe 10a, 10b und/oder der Kupplungskörper 11a, 11b als auch ein Heißlaufen dieser die Folge sein. Das Druckstück 1 wird aufgrund der Führungsvorrichtung 20a, 20b somit ausschließlich koaxial in Kraftrichtung der Feder 4 radial nach außen gedrückt. Mit den in die Nut 14 eingreifenden Ansynchron-Elementen 3a, 3b erfolgt als weiterer Vorteil in Neutralstellung eine Zentrierung der Schiebemuffe 16. Eine unbeabsichtigte Verzahnung der Schiebemuffe 16 mit einer der Synchronkörperverzahnungen 23a, 23b und Kupplungsverzahnungen 28a, 28b wird hierdurch vermieden.
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In den 4a, 4b und 4c ist die Ansynchronisierung beim exemplarischen Schalten des am Synchronkörper 18 linksseitig angeordneten Kupplungskörpers 11a gezeigt. Hierbei wird die Schiebemuffe 16 axial in Richtung des zu schaltenden Kupplungskörpers 11a verschoben. Im Verlauf der Ansynchronisierung wird zunächst eine im Wesentlichen reibschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Synchronring 10a und dem ersten Kupplungskörper 11a hergestellt. Die Drehzahl des unterschiedlich schnell drehenden Kupplungskörpers 10a gleicht sich somit an die des Synchronkörpers 18 an, so dass ein sanftes Durchschalten des Ganges gemäß 5 erfolgen kann.
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Wie in 4a dargestellt, wird zu Beginn der Ansynchronisierung beim Verschieben der Schiebmuffe 16 aus ihrer Neutralstellung das in die Nut 14 der Schiebemuffe 16 eingreifende erste Ansynchron-Element 3a leicht ausgelenkt. Dies erfolgt im Wesentlichen mittels der dem ersten Ansynchron-Element 3a zugeordneten Druckkante 31a. Diese überträgt die von dem hier nicht dargestellten Schaltgestänge eingebrachte Axialkraft von der Schiebemuffe 16 auf das erste Ansynchron-Element 3a. Die Druckkante 31a korrespondiert hierbei mit dem im Querschnitt rund ausgebildeten Eingriffsbereich 13a des ersten Ansynchron-Elementes 3a. Die über die Druckkante 31a der Schiebemuffe 16 eingebrachte Axialkraft bewirkt nun eine Drehung des Ansynchron-Elementes 3a, da sie im Eingriffsbereich 13a des Ansynchron-Elementes 3a angreift, der in Bezug auf die Drehachse 7a radial außen angeordnet ist. Beim Auslenken des ersten Ansychron-Elementes 3a verliert dieses im Bereich seiner ersten Anschlagfläche 8a den Kontakt mit dem Halter 2. Die zweite Anschlagfläche 9a bewegt sich hingegen in Richtung des Halters 2. Des Weiteren kommt das Steuerelement 12a des Ansynchron-Elementes 3a in Kontakt mit dem ersten Synchronring 10a. Hierbei wird der Synchronring 10a derart axial nach außen verschoben, dass eine konische Innenkontur des Synchronrings 10a, die als Reibfläche 29a ausgebildet ist, gegen eine konische Außenkontur 30a des Kupplungskörpers 11a gedrückt wird.
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Beim weiteren Verschieben der Schiebemuffe 16 wird gemäß 4b die Anpresskraft der Reibfläche 29a des Synchronrings 10a auf die konische Außenkontur 30a des Kupplungskörpers 11a durch das weitere Verkippen des Ansynchron-Elementes 3a kontinuierlich erhöht, bis letztendlich die Drehzahl des Kupplungskörpers 11a an die des ersten Synchronrings 10a sowie des Synchronkörpers 18 im Wesentlichen angeglichen ist. Die Schiebemuffe 16 ist nunmehr soweit in axialer Richtung verschoben, dass ihre Innenverzahnung 25 in die Sperrverzahnung 27a eingreift.
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Sobald die durch die Feder 4 festgelegte Anpresskraft des Synchronrings 10a an den Kupplungskörper 11a erreicht ist und das Ansynchron-Element 3a relativ zum Halter 2 nicht mehr weiter verkippt werden kann, muss zum weiteren Verschieben der Schiebemuffe 16 die radial nach außen wirkende Federkraft der Feder 4 überwunden werden. Hierbei wird gemäß 4c der Eingriffsbereich 13a des ersten Ansynchron-Elementes 3a mittels der Druckkante 31a kontinuierlich radial nach innen aus der Nut 14 gedrückt. Der Kupplungskörper 11a, die Schiebemuffe 16 sowie der Synchronkörper 18 drehen sich am Ende der Synchronisierung im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl. Spätestens wenn der Eingriffsbereich 13a die Nut 14 vollständig verlassen hat, kommt die Innenverzahnung 25 der Schiebemuffe 16 mit der Kupplungsverzahnung 28a des nun im Wesentlichen synchronisierten Kupplungskörpers 11a in Eingriff.
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Jetzt ist ein problemloses Durchschalten des Gangs gemäß 5 möglich, wobei die Schiebemuffe 16 in axialer Richtung bis zu ihrer maximal auslenkbaren Position verschoben wird. Das Ansynchron-Element 3a ist vollständig aus der Nut 14 der Schiebemuffe 16 gedrückt. Ferner hat die Schiebmuffe 16 mit ihrer Innenverzahnung 25 zwischen dem ersten Kupplungskörper 11a und dem Synchronkörper 18 nunmehr eine in Rotationsrichtung formschlüssige Verzahnung hergestellt.
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Während dieses gesamten in den 4a, 4b, 4c und 5 dargestellten Vorgangs bleibt das zweite Ansynchron-Element 3b in seiner Neutralstellung, wobei die erste Anschlagfläche 8b am Halter 2 anliegt. Grund hierfür ist die Formgebung der Ansynchron-Elemente 3a, 3b mit ihrer jeweiligen Neutralfläche 15a, 15b. Aufgrund dieser Neutralfläche 15b kommt die Druckkante 31a der Nut 14 während des Verschiebens der Schiebemuffe 16 in Richtung des ersten Kupplungskörpers 11a nicht in Kontakt mit dem Ansynchron-Element 3b.
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Um den nun eingelegten Gang wieder auszuschalten, muss die Schiebemuffe 16 von ihrer in 5 dargestellten Stellung in die in 3 dargestellte Neutralstellung zurückgeführt werden. Hierbei verbleibt das Ansynchron-Element 3a entweder in seiner ausgelenkten. Stellung bis die Nut 14 der Schiebemuffe 16 eine Position erreicht hat, wo der Eingriffsbereich 13a erneut in die Nut 14 rutschen kann. Ebenso ist es aber auch möglich, dass das Ansynchron-Element 3a nach dem Verlassen der Nut 14 sofort in seine Ausgangsstellung zurückkippt, so dass die erste Anschlagfläche 8a erneut am Halter 2 anliegt. Dann würde das Ansynchron-Element 3a mit seinem Eingriffsbereich 13a im Wesentlichen erst in Neutralposition der Schiebemuffe 16 erneut in die Nut 14 hineinrutschen.
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Entsprechend analog zu den vorherigen Ausführungen wird das zweite Ansynchron-Element 3b beim Einlegen des Ganges des zweiten Kupplungskörpers 11b aktiviert, sobald die Schiebemuffe 16 aus ihrer Neutralstellung in eine entsprechend analoge Synchronstellung verschoben wird.
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Mittels des Druckstücks 1 ist eine Fehlbelastung der Feder 4 quer zu ihrer Längsachse, insbesondere auf Biegung, ausgeschlossen. Ferner kann es zu keiner fälschlicherweise eingeleiteten Axialkraft auf die Schiebemuffe 16 und/oder die Synchronringe 10a, 10b kommen. Grund hierfür ist die Entkopplung der im Wesentlichen ersten axialen Bewegung und zweiten radialen Bewegung des Druckstücks 1. Die zum Ansynchronisieren notwendige axiale Bewegung des Druckstücks 1, bei dem einer der Synchronringe 10a, 10b in Richtung des korrespondierenden Kupplungskörpers 11a, 11b zum reibschlüssigen Verbinden gedrückt wird, ist ausschließlich durch das erste oder zweite Ansynchron-Element 3a, 3b realisiert. Die zweite Bewegung des Druckstücks 1, nämlich die radiale Bewegung beim Überwinden der Federkraft der Feder 4 wird durch den Halter 2 bewerkstelligt. Ein Verkippen des Halters 2 und des damit axial beweglich gelagerten Ansynchron-Elementes 3a, 3b wird insbesondere durch die Führungsvorrichtung 20 vermieden. Somit wird sichergestellt, dass stets nur derjenige Synchronring 10a, 10b axial verschoben wird, der auch zur gewünschten Ansynchronisierung verschoben werden soll. Unerwünschte Reibungsverluste in der Synchronisierungsvorrichtung 24 sind somit ausgeschlossen. Ferner wird auch eine Beschädigung oder sogar Zerstörung der Feder 4 aufgrund von Falschbelastung vermieden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckstück
- 2
- Halter
- 3
- Ansynchron-Element
- 4
- Feder
- 5
- Federaufnahme
- 6
- Scharniergelenk
- 7
- Drehachse
- 8
- Erste Anschlagfläche
- 9
- Zweite Anschlagfläche
- 10
- Synchronring
- 11
- Kupplungskörper
- 12
- Steuerelement
- 13
- Eingriffsbereich
- 14
- Nut
- 15
- Neutralfläche
- 16
- Schiebemuffe
- 17
- Kante
- 18
- Synchronkörper
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Führungsvorrichtung
- 21
- Erhebung
- 22
- Vertiefung
- 23
- Synchronkörperverzahnung
- 24
- Synchronisierungsvorrichtung
- 25
- Innenverzahnung
- 26
- Ringnut
- 27
- Sperrverzahnung
- 28
- Kupplungsverzahnung
- 29
- Reibfläche
- 30
- Außenkontur
- 31
- Druckkante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007025022 A1 [0002]
- DE 2706661 A1 [0003]
