DE102011075504A1

DE102011075504A1 - Arretierung

Info

Publication number: DE102011075504A1
Application number: DE102011075504A
Authority: DE
Inventors: Markus Rost; Reiner Martin; Marcus Spoerl; Rudolf Folk
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arretierung (8) für eine einen Synchronkörperträger (1) und eine Schaltmuffe (2) als zwei miteinander axial verzahnte Synchronisierbauteile enthaltende Synchronisiereinheit (24) eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes, aufweisend ein federbelastetes Rastelement (10), über das die Arretierung (8) gegen eines der Synchronisierbauteile (1, 2) radial vorspannbar ist, einen wannenförmigen Grundkörper (14), dessen geometrische Ausdehnung in Radialrichtung kleiner ist als in den anderen dazu senkrechten Richtungen, und am Grundkörper (14) angeordnete und quer zur Radialrichtung weisende Flügel (18).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Arretierung für eine einen Synchronkörperträger und eine Schaltmuffe als zwei miteinander axial verzahnte Synchronisierbauteile enthaltende Synchronisiereinheit eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes mit einem federbelasteten Rastelement, über das die Arretierung gegen eines der Synchronisierbauteile radial vorspannbar ist.
Hintergrund der Erfindung
In modernen handgeschalteten Getrieben werden Synchronisiereinheiten eingesetzt, um auf komfortable Art ein Schalten zwischen den einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinheiten die Drehzahl des zu schaltenden Gangrades der Drehzahl der Getriebewelle angepasst und dann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebewelle und diesem Gangrad hergestellt.
Durch einen Synchronträgerkörper sind die Getriebewelle und eine Schaltmuffe der Synchronisiereinrichtung drehfest miteinander verbunden. Das erfolgt in der Regel dadurch, dass der Synchronträgerkörper einerseits in Umfangsrichtung formschlüssig über ein an seiner Nabe ausgebildetes Keilprofil oder Verzahnungsprofil mit der Getriebewelle verbunden ist und andererseits über seine Außenverzahnung die Schaltmuffe an seinem Außendurchmesser entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar aufnimmt. Weiterhin dient der Synchronträgerkörper je nach seiner Ausführung als Anschlags- und Führungselement für axial anschließende Synchronringe.
Der Synchronträgerkörper ist mit in gleichmäßigen Abständen an seinem Außenumfang ausgearbeiteten Aussparungen für Arretierungen wie Rastierungen und Druckstücke versehen. Die Rastierungen halten die Schaltmuffe in ihrer Mittelstellung, wenn kein Gangrad geschaltet ist und sind unter Federvorspannung in eine Rastnut der Schaltmuffe gepresst. Alternativ ist ein Druckstück in der Rastnut der Schaltmuffe aufgenommen. Die in den Aussparungen des Synchronträgerkörpers angeordneten Druckstücke dienen zum Vorsynchronisieren und damit zur Bewegung des jeweiligen Synchronrings gegen eine Reibfläche des axial benachbarten Kupplungskörpers oder Zwischensynchronrings. Je nach Ausführung der Synchronisiereinheit wird das Druckstück entweder direkt durch eine oder mehrere Federn oder durch einen vorgespannten Rastbolzen bzw. Rastkugel in die Rastnut in der Schaltmuffe vorgespannt. Wird die Schaltmuffe zur Gangwahl axial bewegt, so wird über die innere Kontur ihrer Rastnut das Druckstück mit einem Ende axial gegen den Synchronring geschoben. Der Synchronring wird dadurch gegen die Reibfläche gepresst.
Die Arretierungen derartiger Synchronisiereinheiten weisen in der Regel mit einer oder mehreren Federn belastete Kugeln oder Bolzen auf. Sie werden bei der Montage der Synchronisiereinheit einzeln mit den Federn oder in vormontierter Form in die Aussparungen eingelegt. So zeigt WO 2009/115269 A1 eine Arretierung, die in einer T-förmigen Axialnut eines Synchronträgerkörpers angeordnet ist. Um zu verhindern, dass bei der Axialbewegung der Arretierung diese in der tiefen Nut verkippt, weist die Arretierung seitliche Flügel auf, die durch die Verzahnung der Schaltmuffe flankenzentriert werden. Allerdings baut diese Arretierung relativ hoch, so dass sie sich nur für Synchronträgerkörper eignet, die tiefe Nuten aufweisen und damit geschwächt sind.
DE 10 2005 018 899 A1 zeigt eine besonders flach bauende Arretierung, die nur kleine Radialaussparungen am Synchronträgerkörper erfordert und damit auch gut für solche aus Blech geeignet ist. Sie weist einen wannenförmigen Grundkörper auf, der über seine relativ große Bodenfläche mit dem Synchronträgerkörper in Kontakt steht. Damit verkippt die Arretierung weniger leicht und benötigt keine Flügel. Nachteilig ist, dass die Arretierung bei oder nach ihrer Montage aus den Aussparungen herausfallen kann, die Montage unvollständig erfolgt oder Teile verwechselt werden. Die Vormontage der Arretierungen in die Synchronisiereinheiten verursacht außerdem zusätzlichen Fertigungsaufwand und somit zusätzliche Kosten. Bei der Vormontage müssen die Arretierungen temporär oder dauerhaft gesichert werden. Sind sie nur temporär gesichert, müssen für einen sicheren Transport spezielle Verpackungen ausgelegt und bereitgestellt werden. Für den sicheren Betrieb bei nur einem Gangrad ist unter Umständen ein Sprengring erforderlich, der in einer in den Synchronträgerkörper einzubringenden Nut gesichert werden muss.
Zur Lösung dieser Probleme ist bereits vorgeschlagen worden, die Arretierung durch Hintergreifen eines Stegs am Synchronträgerkörper zu sichern. Dies erfordert in nachteiliger Weise eine aufwändigere radiale Montage der Arretierung.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Arretierung zu schaffen, die hohe Drehmomente ermöglicht und die vorstehend genannten Probleme vermeidet.
Die Aufgabe wird durch eine Arretierung nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Arretierung flach ausgebildet und weist Flügel auf, die quer zur Radialrichtung weisen. Unter flach wird dabei verstanden, dass die Arretierung keinen Topf aufweist, in dem die Feder geführt ist und der radial nach innen auskragt. Vielmehr ist die radiale Bauhöhe der Arretierung deutlich kleiner als ihre Ausdehnung in Umfangsrichtung im montierten Zustand. Auch ihre axiale Ausdehnung ist höchstens so groß wie die radiale. Damit ist nur eine flache Aussparung im Synchronträgerkörper erforderlich, so dass dieser eine höhere Tragzahl aufweisen kann. Da die an die Form der Arretierung angepasste Aussparung eine etwa einheitliche Tiefe aufweist, ist sie auch deutlich einfacher herzustellen als eine T-förmige, tiefe Nut. Der Grundkörper ist wannenförmig und weist damit einen im Wesentlichen ebenen Boden auf, an dem zumindest zwei radial abgewinkelte, sich gegenüberliegende und vorzugsweise mit dem Boden einteilig ausgebildete Wandabschnitte angeordnet sind.
Die Flügel sind zu einer verkippungssicheren Führung im Betrieb der Synchronisiereinheit nicht erforderlich. Die Erfindung macht aber von der Erkenntnis Gebrauch, dass mittels der Flügel auf eine einfache Weise eine Verliersicherung und eine Axialwegbegrenzung gewährleistet werden kann, ohne dass die Arretierung radial verbaut werden muss. Aufgrund der flachen Bauweise der Flügel kann die Arretierung bei axialer Montage und bei stark vorgespanntem Rastelement zwischen die beiden Bauteile Schaltmuffe und Synchronträgerkörper montiert werden, wobei der Synchronträgerkörper dazu lateral an die Aussparung anschließende Absätze aufweist, auf denen stirnseitig jeweils ein kleiner, radialer Vorsprung angeordnet ist, über den die Flügel geschoben werden müssen. Mittig zu den Aussparungen der Komplementärverzahnung des Synchronträgerkörpers sind Zähne mit Rastnuten angeordnet, die in der Neutralstellung das Rastelement der Arretierung aufnehmen. Einmal montiert, entspannt sich die Feder in der Neutralstellung. Aus dieser kann das Rastelement nur durch eine bestimmte Kraft ausgelenkt werden und dann axial verschoben werden, bis es auf den Vorsprung trifft. Dieser kann nur durch besonders hohe Kräfte überwunden werden, wie sie bei der Montage und beim Transport üblicherweise nicht auftreten.
Die Funktion der Verliersicherung wird verbessert, wenn sie beidseitig in Umfangsrichtung Flügel aufweist, die dann jeweils auf Absätzen aufliegen. Die Flügel müssen nicht der axialen Breite des Bodens entsprechen, vielmehr ist auch ein kleiner, in Umfangsrichtung auskragender Steg ausreichend, sofern die Belastungen auf diesen vertretbar sind.
In einer Ausbildung der Erfindung sind die Flügel einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet. Dieser lässt sich besonders einfach aus einem Blechstreifen formen, der umformtechnisch bearbeitet wird. Die axiale Breite der Flügel entspricht in etwa der Breite des Grundkörpers.
Als Alternative zu Stahlblech oder Aluminiumblech ist auch eine Arretierung aus Kunststoff vorgesehen.
Die Arretierung ist besonders einfach aufgebaut, wenn sie aus möglichst wenigen Einzelteilen besteht. In einer Variante besteht sie nur aus dem Grundkörper, der Feder und dem Rastelement.
In einer Variante ist das Rastelement als ein Deckel ausgebildet, der den Boden der Arretierung flächig überspannt. Vorzugsweise weist der Deckel eine zentrale Radialwölbung auf, mit der er in der Rastnut der Schaltmuffe verrastet. Der Deckel kann mit Seitenborden versehen sein, die sich in Axialrichtung bis zum Boden erstrecken. Mittels der Seitenborde wirkt die Arretierung als Druckstück auf Synchronringe ein.
Bevorzugt ist das Rastelement an dem Grundkörper verliersicher gehalten. Dies kann beispielsweise durch am Boden des Grundkörpers angeordnete Radialfortsätze geschehen, die endseitig abgewinkelte, nach innen gerichtete Finger aufweisen, die das flächig ausgebildete Rastelement radial einfassen. Damit ist das Rastelement durch die Feder gegen die Finger vorgespannt, und es kann nur nach innen einfedern. Die Radialfortsätze sind als vom Boden radial nach außen gerichtete Laschen ausgebildet, die aus Stabilitätsgründen möglichst weit voneinander beabstandet und damit in der Nähe der Ecken des Bodens angeordnet sind. In einer weiteren Variante sind die Radialfortsätze an den axial weisenden Seiten angeordnet. Zwischen ihnen ist ein Seitenbord ausgebildet, mittels dem die Arretierung wiederum auf benachbarte Synchronringe einwirken kann.
In einer weiteren Variante weisen die Radialfortsätze jeweils zwei Finger auf, von denen jeweils einer axial gerichtet ist und das als Deckel ausgebildete Rastelement radial hält. Der axial gerichtete Finger greift in eine Axialausnehmung des Rastelements und verhindert somit ein Verschieben des Deckels in Umfangsrichtung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a eine Synchronisiereinheit einer Schaltkupplung im Längsschnitt, mit der Schaltmuffe in der neutralen Position in schematischer Datrstellung,
1b die Synchronisiereinheit nach 1 mit der Schaltmuffe in der geschalteten Position,
2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinheit,
3 einen Längsschnitt der Synchronisiereinheit nach 2 in Neutralstellung,
4 einen Querschnitt der Synchronisiereinheit nach 3.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1a und 1b zeigen eine Synchronisiereinheit 24 mit einem Synchronträgerkörper 1 und einer Schaltmuffe 2 zum wahlweisen Kuppeln der Gangräder 3 und 4. Die Gangräder 3, 4 sind drehbar, aber längs fest auf einer Schaltwelle 5 gelagert. Der Synchronträgerkörper 1 sitzt verdrehfest sowie längs fest auf der Schaltwelle 5 und trägt auf seinem Außenumfang das Getriebeteil 23 in Form der Schaltmuffe 2. Die Schaltmuffe 2 ist mittels einer Innenerzahnung 15 drehfest zu dem Synchronträgerkörper 1 und damit zur Schaltwelle 5, aber längs wahlweise in Richtung eines der Gangräder 3 oder 4 verschiebbar auf dem Synchronträgerkörper 1 angeordnet. An jeder Seite des Synchronträgerkörpers 1 ist längs zwischen dem Synchronträgerkörper 1 und dem Gangrad 3, 4 jeweils ein Satz 6, 7 Synchronringe angeordnet.
Der Synchronträgerkörper 1 nimmt an seinem Umfang mindestens drei Arretierungen 8 auf, wobei die Arretierung 8 hier nur schematisch und in den nachfolgenden Figuren detailliert dargestellt ist. Die Arretierung 8 verrastet an der Schaltmuffe 2 in ihrer neutralen Stellposition nach 1a. Sie ist als ein Druckstück 9 ausgelegt. In der neutralen Stellposition stützt die Arretierung 8 sich an dem Synchronträgerkörper 1 radial ab und spannt mit einem Rastelement 10 gegen die Schaltmuffe 2 vor. Dabei greift die Arretierung 8 mit dem Rastelement 10 in eine Rastvertiefung 11 an der Schaltmuffe 2 ein.
Die aus der neutralen Stellposition nach 1a in die geschaltete Position (1b) längs auf dem Synchronträgerkörper 1 verschobene Schaltmuffe 2 greift in eine Kupplungsverzahnung 12a einer mit dem Gangrad 4 fest verbundenen Kupplungsscheibe 12 ein. Die Schaltwelle 5 ist über den Synchronträgerkörper 1 und die Schaltmuffe 2 mit dem Gangrad 4 drehfest verbunden, wodurch der dem Gangrad 4 zugeordnete Gang geschaltet ist. Bei der Schaltbewegung der Schaltmuffe 2 in die geschaltete Position nimmt die Schaltmuffe 2 zunächst die in die Rastvertiefung 11 eingreifende Arretierung 8 längs mit und verschiebt die Arretierung 8 gegen den äußeren Synchronring 13 des Satzes 7. Der Prozess der Vorsynchronisation ist eingeleitet.
Die weiter in Richtung der Kupplungsverzahnung 12a bewegte Schaltmuffe 2 zwingt das Rastelement 10 des sich an dem äußeren Synchronring 13 abstützenden Druckstücks 9 aus der Rastvertiefung 11. Das Rastelement 10 federt dabei radial ein. Beim Lösen des Ganges bewegt sich die Schaltmuffe 2 aus der Stellung nach 1b zurück in die neutrale Stellposition nach 1a. Dabei greift das mit Vorspannung an der Schaltmuffe 2 anliegende Rastelement 10 erneut in die Rastvertiefung 11 ein.
Die 2 bis 4 zeigen eine Synchronisiereinheit 24 mit einer Schaltmuffe 2, die eine Innenverzahnung 15 aufweist, welche in eine Außenverzahnung 16 eines Synchronträgerkörpers 1 teilweise eingreift. Die Außenverzahnung 16 ist aus drei Ringsegmenten gebildet, die durch Aussparungen 17 voneinander beabstandet sind. Der Synchronträgerkörper 1 ist mehrteilig aufgebaut und weist zwei Ringteile 21, 22 aus Blech auf, die an einer axialen Fügeebene fest miteinander verbunden sind. Über die Wellenverzahnung 28 steht der Synchronträgerkörper 1 mit einer hier nicht dargestellten Getriebewelle permanent in Eingriff. Beide Ringteile tragen je eine Teilverzahnung, die zusammen die Außenverzahnung 17 bilden. An der Fügeebene ist die Außenverzahnung 17 durch eine schmale ringförmige Nut 20 unterbrochen.
Die Verzahnungssegmente weisen zu den Aussparungen 17 hin axial verlaufende Absätze 19 auf, die etwa einer Zahnbreite entsprechen. Zusammen mit den Absätzen 19 fehlen durch jede Aussparung 17 auf dem Synchronträgerkörper 1 vier Zähne. Die Absätze 19 sind ihrerseits noch einmal profiliert, so dass sie eine in Axialrichtung verlaufende Führungsnut 25 aufweisen, die sich aber nicht bis zu den stirnseitigen Axialenden erstreckt, sondern durch Anschläge 26 begrenzt ist.
In den Aussparungen 17 ist jeweils eine Arretierung 8 axial verschieblich angeordnet. Die Arretierung 8 weist ein durch eine Feder 27 radial gegen einen Grundkörper 14 vorgespanntes Rastelement 10 auf, das in der Rastnut 11 der Schaltmuffe 2 verrastbar ist. Die Arretierung 8 ist in Flachbauweise gefertigt, d. h. ihre Radialerstreckung ist kleiner als die in Axialrichtung und in Umfangsrichtung gesehen, und liegt mit seitlich angeordneten Flügeln 18 in den Führungsnuten 25 der Absätze 19 auf. Die Vorsprünge 26 verhindern, dass sich die Arretierung 8 zu weit mit der Schaltmuffe 2 verschieben kann; sie ist dadurch immer sicher geführt und kann nicht verkippen.
Bei der Montage der Arretierungen 8 in den bereits verzahnten Synchronträgerkörper-Schaltmuffen-Verbund muss zunächst ein gewisser Widerstand überwunden werden, bis die vorgespannte Arretierung 8 über die Vorsprünge 16 so weit bewegt ist, dass sie in der Rastnut 11 verrastet. In dieser Position ist die Synchronisiereinheit 24 hinreichend für einen Transport gesichert, ohne dass besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen, die Bauteile an einem Auseinanderfallen zu hindern.
Die Arretierung 8 besteht aus genau drei Bauteilen: dem Grundkörper 14, der Feder 27 und dem Rastelement 10, der als ein eine Radialwölbung 36 aufweisender Deckel 29 ausgebildet ist. Die Flügel 18 sind mit den Seitenwänden 37 und dem Boden 34 einteilig ausgebildet und bilden den Grundkörper 14. Der Deckel 29 weist rechteckig angeordnete Ränder auf, in denen Axialausnehmungen 35 für den Eingriff von radial gerichteten Fingern 33 der Radialfortsätze 31 vorgesehen sind. Mittels weiterer auf den Radialfortsätzen 31 angeordneter axial gerichteter Finger 32 ist der Deckel 29 radial gehalten, während die Finger 33 eine Verschiebung in Umfangsrichtung unterbinden. Axial gesichert wird der Deckel 29 durch die vier Radialfortsätze 31 selbst, die sich vom Boden 34 des Grundkörpers 14 radial erstrecken.
Das Rastelement 10 weist neben der Radialwölbung 36, die in der Rastnut 11 verrastbar ist, axial abgewinkelte Seitenborde 30 auf, mit denen die Arretierung 8 als Druckstück 9 Synchronringe betätigen kann.
Bezugszeichenliste

1: Synchronträgerkörper
2: Schaltmuffe
3: Gangrad
4: Gangrad
5: Schaltwelle
6: Satz
7: Satz
8: Arretierung
9: Druckstück
10: Rastelement
11: Rastvertiefung
12: Kupplungsscheibe
12a: Kupplungsverzahnung
13: äußerer Synchronring
14: Grundkörper
15: Innenverzahnung
16: Außenverzahnung
17: Aussparung
18: Flügel
19: Absatz
20: Nut
21: erstes Ringteil
22: zweites Ringteil
23: Getriebeteil
24: Synchronisiereinheit
25: Führungsnut
26: Anschlag
27: Feder
28: Wellenverzahnung
29: Deckel
30: Seitenbord
31: Radialfortsatz
32: Finger
33: Finger
34: Boden
35: Axialausnehmung
36: Radialwölbung
37: Seitenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/115269 A1 [0005]
DE 102005018899 A1 [0006]

Claims

Arretierung (8) für eine einen Synchronkörperträger (1) und eine Schaltmuffe (2) als zwei miteinander axial verzahnte Synchronisierbauteile enthaltende Synchronisiereinheit (24) eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes, aufweisend – ein federbelastetes Rastelement (10), über das die Arretierung (8) gegen eines der Synchronisierbauteile (1, 2) radial vorspannbar ist, – einen wannenförmigen Grundkörper (14), dessen geometrische Ausdehnung in Radialrichtung kleiner ist als in den anderen dazu senkrechten Richtungen, und – am Grundkörper (14) angeordnete und quer zur Radialrichtung weisende Flügel (18).
Arretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Rastelement (10) am Grundkörper (14) verliersicher gehaltert ist.
Arretierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (18) als ein Teil des Grundkörpers (14) ausgebildet sind.
Arretierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (8) mit dem Grundkörper (14), der Feder (27) und dem Rastelement (10) genau drei Bauteile aufweist.
Arretierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) und das Rastelement (10) aus Blech oder aus Kunststoff ausgebildet sind.
Arretierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (10) als eine Radialwölbung (36) aufweisender Deckel (29) ausgebildet ist, welcher axial abgewinkelte Seitenborde (30) aufweist.
Arretierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (10) durch Radialfortsätze (31) mit nach axial innen gerichteten Fingern (32) gehalten ist.
Arretierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) einen rechteckigen Boden (34) aufweist und die Radialfortsätze (31) an den Außenecken des Bodens (34) mit diesem verbunden sind.
Arretierung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialfortsätze (31) jeweils mehrere Finger (32, 33) aufweisen, von denen jeweils mindestens einer radial und ein weiterer axial gerichtet ist.
Arretierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der radial gerichtete Finger (33) in eine Axialausnehmung (35) des Rastelements (10) eingreift.