DE102011084417A1

DE102011084417A1 - Synchronisationseinrichtung

Info

Publication number: DE102011084417A1
Application number: DE102011084417A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Röper
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-04-18

Abstract

Synchronisationseinrichtung (1) für ein Getriebe, mit einer Schaltmuffe (3), einem Sperrsynchronring (4) und einem Schaltrad (6). In einem Kraftflussbereich (k) zwischen Sperrsynchronring (4) und Schaltrad (6) sind zur Erzeugung einer zur Welle (W) axialen Servokraft (Fs) an mindestens einem Bauteil Rampen (12) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisationseinrichtung für ein Getriebe, mit einer Schaltmuffe, einem Sperrsynchronring und einem Schaltrad.
Bei bekannten gattungsgemäßen Synchronisationseinrichtungen ist die Schaltmuffe radial außen drehfest mit einem drehfest auf einer Welle gelagerten Synchronkörper verbunden, jedoch axial verschiebbar zum zugeordneten Schaltrad hin angeordnet, wobei das Schaltrad als Losrad auf der Welle gelagert ist. Zur drehfesten Verbindung von Synchronkörper und Schaltrad mittels einer beide verbindende Verzahnung der Schaltmuffe müssen die Drehzahlen von Synchronkörper und Schaltrad in einem Synchronisationsvorgang angeglichen bzw. synchronisiert werden. Der Sperrsynchronring ist mit einer Sperrverzahnung versehen und zur Vorsynchronisierung umfänglich begrenzt beweglich axial an dem Synchronkörper angekoppelt. Zur Synchronisation wird die Schaltmuffe unter Einleitung einer axialen Schaltkraft in Richtung des anzukoppelnden Schaltrades kraftwirksam gegen den Sperrsynchronring bewegt, der seinerseits zur Drehzahlangleichung über Reibung eine Umfangskraft oder Drehmoment zum Abbremsen oder Beschleunigen des Schaltrades auf die Drehzahl des Synchronkörpers auf das Schaltrad ausübt. Solange kein Gleichlauf erzielt ist, ist der Sperrsynchronring mit seiner Sperrverzahnung so zu der Verzahnung der Schaltmuffe ausgerichtet, dass diese gegen die Sperrverzahnung anschlägt und dadurch axial gesperrt wird. Mit Gleichlauf kann der Sperrsynchronring infolge seiner umfänglich begrenzten Beweglichkeit so zu der Verzahnung der Schaltmuffe an schiefen Ebenen in eine Synchronstellung hinein gedreht werden, in der die Verzahnungen von Schaltmuffe und Sperrsynchronring sowie die am Schaltrad vorgesehene Kupplungsverzahnung axial fluchtend sind und die Schaltmuffe, den Sperrsynchronring unter Verzahnungseingriff übergreifend, in die Kupplungsverzahnung eingreifen und damit eine drehfeste Verbindung zwischen Synchronkörper und Schaltrad herstellen kann.
Zur Verringerung der über die Schiebmuffe einzuleitenden axialen Schaltkraft und/oder zur Verkürzung des Synchronisationsvorganges ist bei neueren Synchronisationseinrichtungen eine axiale Servokraft erzeugende Selbstverstärkung vorgesehen.
Die Selbstverstärkung kann, wie in der DE 10 2005 056 827 A1 beschrieben, als Federvorrichtung mit Federelementen ausbildet sein, wobei die Federelemente mit Verschiebung der Schaltmuffe gegen den Sperrsynchronring denselben mit einer Servokraft zum Schaltrad hin drückt.
In den Druckschriften EP 1 219 847 B1 , EP 2 169 250 A1 und EP 1 900 956 A2 wird eine Servokraft mittels umfänglich gleich beabstandeter Sperrstücke erzeugt, die zur Vorsynchronisierung zugleich eine übliche Sperrfunktion zum Sperren der Schaltmuffe bei Nichtgleichlauf erfüllen. Die Sperrstücke stützen sich während des Synchronisierens mit einer Rampe als Kraftübertragungsfläche auf einer entsprechenden Rampe auf dem Synchronkörper in Umfangsrichtung ab und koppeln über die Rampen die axiale Servokraft in Servokraftrichtung den Synchronring ein. Dieser Vorgang wird auch in den VDI Bericht No. 1393 von 1998 („Low Force Boost Concept for Baulk Ring Synchronizers") beschrieben. Nachteilig hieran sind, neben einem komplexen Aufbau, eine Anfälligkeit hinsichtlich Axialtoleranzen und erhöhtem Synchronringverschleiß. Wegen der Winkelpositionen der Sperrflächen müssen diese entsprechend breit ausgebildet sein, welches wiederum eine lange Überschiebphase, damit einen langen Hub der Schaltmuffe und letztlich einen erhöhten Kraftaufwand erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist, eine gattungsgemäße Synchronisationseinrichtung bereitzustellen, die einfacher aufgebaut und weniger anfällig gegenüber Axialtoleranzen ist. Ferner soll ein geringere Anfälligkeit gegen Synchronringverschleiß ermöglicht werden. Zudem soll der Synchronisationsvorgang verkürzt werden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben. Die gestellte Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass in einem Kraftflussbereich zwischen Sperrsynchronring und Schaltrad an mindestens einem Bauteil Rampen zur Erzeugung einer zur Welle axialen Servokraft vorgesehen sind.
Mittels der in dem Kraftflussbereich vorgesehenen Rampen wird eine automatische Verstärkung der Schaltkraft, die Selbstverstärkung, erzeugt. Eine auf das Bauteil wirkende Umfangskraft ruft an den Rampen die axiale Servokraft hervor. Das Bauteil kann sich zu dem Sperrsynchronring hin oder zu dem Schaltrad hin abstützen. Sperrsynchronring und Schaltrad sind in dem Kraftflussbereich einbezogen. Das Bauteil kann der Sperrsynchronring und/oder das Schaltrad sein. Der Sperrsynchronring kann sich über die Rampen unmittelbar an dem Schaltrad abstützen. Zusätzlich oder alternativ kann das Bauteil zwischen Sperrsynchronring und Schaltrad angeordnet sein. Wegen der weiter unten näher erläuterten Anordnung der Rampen sind, wie im Stand der Technik, Axialtoleranzen weniger gravierend. Es können im geringen Maße zwischen oder an Schaltrad und/oder an Sperrsynchronring auftretende Axialtoleranzen durch Abgleiten an den Rampen sogar ausgeglichen werden.
Mittels der Anordnung der Selbstverstärkung in dem Kraftflussbereich kann allgemein das Niveau einer Vorsynchronisationskraft abgesenkt werden. Dadurch können Kraftspitzen, die im zeitlichen Schaltkraftverlauf während des Synchronisationsvorgangs insbesondere beim Ausrichten von Verzahnungen drehfest zu verbindender Bauteile üblicherweise auftreten, gemildert werden. Insgesamt kann ein gleichmäßiger Kraftverlauf während des Synchronisationsvorgangs erzielt werden, welches ein Schalten des Getriebes für einen Benutzer leichter und angenehmer macht.
Mittels der erfindungsgemäßen Maßnahme kann, in vorteilhafter Vereinfachung des Aufbaues der in Synchronisationseinrichtung, auf beispielsweise die zusätzliche Funktion des Sperrstückes, die der Selbstverstärkung, bzw. auf zusätzliche Federelemente am Synchronkörper verzichtet werden. Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung der Rampen kann die Selbstverstärkung auch bei Synchronisationseinrichtungen ohne zusätzliche Sperrstücke erfolgen. Ferner wirkt die Selbstverstärkung wegen dieser Anordnung nicht, wie bei den Sperrstücken mit Selbstverstärkungsfunktion, unter erhöhtem Synchronringverschleiß unmittelbar gegen die Sperrverzahnung des Synchronringes. Da die Selbstverstärkung nicht wie im Stand der Technik mittels vorgesehener Sperrstücke erfolgt, können, wenn vorgesehen, die Sperrstücke entsprechend umfänglich kleiner dimensioniert sein, wodurch eine verlängerte Überschiebphase der Schiebemuffe vermieden werden kann. In diesem Kraftflussbereich werden die axialen Kräfte während der Synchronisierung im Wesentlichen durch Reibung an Reibungsflächen übertragen. Es kann eine vorgesehene Vorsynchronisierung zur Drehzahlangleichung von Schaltmuffe und Schaltrad zumindest zum Teil in dem oben definierten Kraftflussbereich angeordnet sein. Diese Vorsynchronisierung kann mit der Selbstverstärkung eine bauliche Einheit bilden. Nicht in den hier definierten Kraftflussbereich einbezogen ist ein Kraftübergang von der Schaltmuffe auf den Sperrsynchronring.
Die exakte Anordnung der Rampen in dem Kraftflussbereich zwischen dem Sperrsynchronring und dem Schaltrad hängt von dem prinzipiellen Aufbau der Synchronisationseinrichtung in diesem Kraftflussbereich ab. Prinzipiell kann die Erzeugung der Servokraft dort erfolgen, wo Bauteile beispielsweise mittels Steckverbindungen bewegungsdynamisch gekoppelt sind. Diese Bauteile können übliche Bauteile einer Sychronisationseinrichtung sein.
Die Synchronisationseinrichtung kann beispielsweise als Einfach-, Doppel- oder Dreifachkonussynchronisierung ausgebildet sein. Es kann beispielsweise zwischen dem Sperrsynchronring und dem Schaltrad zumindest ein Bauteil und/oder eine Bauelementgruppe mit mindestens einem Bauelement angeordnet sein. Hierbei kann, wie unten ausgeführt, das Bauteil ein übliches Bauteil der Einfach-, Doppel- oder Dreifachkonussynchronisierung sein, das jedoch zur Ausbildung der Rampen der Selbstverstärkung konstruktiv abgewandelt ist. Dieses Bauteil und/oder das Bauelement der Bauelementgruppe können sich zur Umwandlung einer auf dieses Bauteil und/oder das Bauelement wirkenden Umfangskraft (F_U) in die Servokraft (F_S) mittels der Rampen servokraftwirksam zu dem Sperrsynchronring hin oder zu dem Schaltrad hin abstützten. Die Rampen können zum Ausgleich von Axialtoleranzen auch innerhalb eines bestimmten axialen Bereiches aneinander zur Anlage kommen, welches die Herstellungskosten entsprechend verringert. Die Größe dieses axialen Bereiches hängt unter anderem von der axialen Erstreckung der Rampen an. Verschleiß mindernd können die Rampen über einen möglichst großen Abschnitt ihrer axialen Erstreckung aneinander anliegen. Eventuell auftretende Axialtoleranzen der einzelnen Bauteile und/oder der Bauelementgruppe können in geringem Maße unaufwendig über ein Abgleiten an den Rampen ausgeglichen werden.
Zur rascheren Angleichung der Drehzahlen von Synchronkörper und Schaltrad können jeweils als Reibungsfläche der Sperrsynchronring in Servokraftrichtung hinten eine erste Reibkonusfläche und/oder das Schaltrad in Servokraftrichtung vorn eine zweite Reibkonusfläche aufweisen. Diese Reibkonusflächen können bei der Synchronisation aneinander reibend und selbstzentrierend ineinander greifen. Infolge der Servokraft können Sperrsynchronring und Schaltrad unter Erhöhung des Reibungsmomentes an ihren Reibkonen stärker gegeneinander gepresst, wodurch der Synchronisationsvorgang verkürzt und/oder der zum Synchronisationsvorgang in die Schaltmuffe einzubringende axiale Kraftaufwand verringert werden kann. Ferner kann eine entsprechend verstärkte Zentrierwirkung an den ineinander greifenden Konen erzielt werden.
Die Rampen können jeweils eine Flächennormale mit einer zur Welle axialen Richtungskomponente und einer zur Welle umfänglichen Richtungskomponente aufweisen. Somit kann über die Einstellung der Kraftübertragungsflächen, d. h. über die Größe der axialen Richtungskomponente der Flächennormalen der Kraftübertragungsflächen, die Höhe der Selbstverstärkung bzw. der axialen Servokraft eingestellt werden. Je steiler eine Kraftübertragungsfläche angestellt ist, d. h. je größer der eingeschlossene Winkel zwischen Kraftübertragungsfläche und Servokraftrichtung ist, desto höher ist jeweils der Anteil der axialen Kraftkomponente. Die Anstellung der Kraftübertragungsflächen sollte jedoch nicht einen bestimmten Winkel überschreiten, damit keine Selbsthemmung auftreten kann. Ein optimaler Winkel hängt stark von den konstruktiven Gegebenheiten ab. Damit zusammenwirkende Rampen kraftmechanisch günstig zur einer flächigen Anlage aneinander kommen können, können diese gleich angestellt sein.
Konstruktiv können die Rampen an zwei zumindest im Wesentlichen axial ineinander greifenden auf einem Radius angeordneten Übertragungselementen sein, wobei diese als eine Übertragungseinheit aufgefasst werden können. Die Übertragungselemente können eine axiale Öffnung mit umfänglichen Innenseitenflächen als Rampen und ein axialer Vorsprung mit umfänglichen Außenseitenflächen als Rampen sein. Der Vorsprung kann so in eine zugeordnete Öffnung eingreifen, dass er, abhängig von aktuell wirkenden Drehmomenten mit einer seiner umfänglichen Außenseitenflächen gleitverschieblich an einer der umfänglichen Innenseitenflächen der Öffnung anliegt. Bevorzugt sich der Vorsprung in axialer Richtung in die vorzugsweise in axialer Richtung geöffnete Öffnung. Damit können die beiden Übertragungselemente eine Steckverbindung ausbilden. Aus der Kräftemechanik kann abgeleitet werden, dass die Flächennormale der Rampe des Bauteiles, das in Servokraftrichtung gedrückt werden soll, mit einer axialen Richtungskomponente gegen Servokraftrichtung weist. Zum Eingriff können die Übertragungselemente einer Übertragungseinheit zweckmäßig radial gleich zur Welle beabstandet angeordnet sein. Vorsprung und Öffnung können bezüglich einer umfänglich-axialen Ebene ein schwalbenschwanzartiges oder ein trapezartiges, beispielesweise ein gleichschenkliges trapezartiges Profil aufweisen. An welcher umfänglichen Innenseitenfläche sich der Vorsprung bei der Synchronisation anliegt, hängt letztlich von der Richtung der zu synchronisierenden Differenzdrehzahl zum Gleichlauf hin ab, d. h. ob ein Herunterschalten aus einem höheren Gang oder eine Heraufschalten aus einem niedrigeren Gang auf das der Synchronisationseinheit zugeordnete Schaltrad erfolgt. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn beim Herunterschalten eine Servokraft erzeugt wird, deren Höhe sich von der beim Heraufschalten unterscheidet. Dies kann dadurch erzielt werden, dass die Innenseitenflächen der Öffnungen und entsprechend die jeweils zugeordneten umfänglichen Außenseiten der Vorsprünge unterschiedlich zur Servokraftrichtung angestellt sind. Damit kann in einer relativen Drehrichtung eine Servokraft erzeugt werden, die sich in Anpassung an die durchzuführende Schaltung von der in der anderen relativen Drehrichtung erzeugten Servokraft g unterscheidet. Die relativen Drehrichtungen entstehen beim Hoch- und Runterschalten, wenn die Drehzahl der Schaltmuffe entweder höher oder niedriger ist als die des Schaltrades.
Die Selbstverstärkung kann zumindest zwei, vorzugsweise drei vorteilhaft umfänglich gleich beabstandete Übertragungseinheiten aufweisen. Beispielsweise kann das Bauteil bzw. das Bauelement der Bauelementgruppe zumindest zwei axiale Öffnungen mit umfänglichen Innenseiten als Rampen oder zumindest zwei axiale Vorsprünge mit umfänglichen Außenseitenflächen als Rampen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Synchronisationseinrichtung kann axial zwischen dem Sperrsynchronring und dem Schaltrad ein Synchronring vorgesehen sein. Weiter kann zwischen den beiden Synchronringen ein als Zwischenkonus ausgebildetes Bauteil vorgesehen sein. Der Synchronring kann als Reibungsfläche, im Falle einer Doppelkonussynchronisierung, eine in Servokraftrichtung vordere dritte Reibkonusfläche und, im Falle einer Dreifachkonussynchronisierung, zusätzlich eine in Servokraftrichtung hintere dritte Reibkonusfläche aufweisen, mit der sich der Synchronring an dem Schaltrad abstützt. Der Synchronring kann im Falle der Doppelkonussynchronisierung stirnseitig am dem Schaltrad und im Falle der Dreifachkonussynchronisierung über seine hintere dritte Reibkonusfläche an der zweiten Reibkonusfläche des Schaltrades abstützen. Der Zwischenkonus kann seinerseits zwei vierte Reibkonusflächen, eine in Servokraftrichtung hintere vierte Reibkonusfläche und eine in Servokraftrichtung vordere vierte Reibkonusfläche, aufweisen. Der Zwischenkonus kann sich mit seiner vorderen vierten Reibkonusfläche in Servokraftrichtung vorn an der ersten Reibkonusfläche des Sperrsynchronrings und mit seiner hinteren vierten Reibkonusfläche in Servokraftrichtung hinten an der dritten vorderen Reibkonusfläche des Synchronrings abstützen.
Allgemein können zur Servokrafterzeugung bei der Doppelkonussynchronisierung wie bei der Dreifachkonussynchronisierung jeweils Bauteile miteinander gekoppelt werden, die bei den üblichen Doppelkonussynchronisierungen bzw. Dreifachkonussynchronisierungen über Steckverbindungen bewegungsgekoppelt sind. Hierzu können die Steckverbindungen mit den Rampen versehen werden, an denen die Bauteile während der Synchronisation unter Erzeugung der Servokraft aneinander anliegen.
Beispielsweise kann sich der Synchronring über Rampen bzw. über eine Übertragungseinheit bzw. Übertragungseinheiten an dem Sperrsynchronring abstützen. Damit können während des Synchronisationsvorganges über die Servokraft die beiden Synchronringe zueinander gezogen werden. Zusätzlich kann, in Vergrößerung der Reibung an dem zwischen ihnen gelagerten Zwischenkonus, eine verstärkte Abbremsung zum Gleichlauf hin bewirkt werden und somit der Synchronisationsvorgang abgekürzt werden. Zur Erzeugung der axialen Servokraft kann sich der Zwischenkonus zusätzlich oder allein über Rampen bzw. über eine Übertragungseinheit oder mehrere Übertragungseinheiten an dem Schaltrad abstützen. Hierbei können sich zur Steckverbindung von Zwischenkonus und Schaltrad von dem Zwischenkonus axiale Vorsprünge jeweils in zugeordnete an dem Schaltrad vorgesehene axiale Öffnungen erstrecken. Da der Synchronring reibwirksam axial zwischen Zwischenkonus und Schaltrad angeordnet sein kann, kann der Zwischenkonus mittels seiner hinteren vierten Reibkonusfläche den Synchronring verstärkt gegen die zweite Reibkonusfläche des Schaltrades drücken und somit den Synchronisierungsvorgang beschleunigen
In Umkehrung der Anordnung von Öffnungen und Vorsprüngen können in allen Ausführungsformen der Synchronisationseinrichtung Öffnungen und Vorsprünge vertauscht an den zur Erzeugung der Servokraft zusammenwirkenden Bauteilen angeordnet sein. Die Vorsprünge können laschenartig als axiale und/oder radiale Fortsätze an dem betreffenden Bauteil oder Bauelement ausgebildet sein.
Üblicherweise kann zur Mitnahme des jeweiligen Bauteiles mit dem Synchronkörper bzw. mit dem Schaltrad vorgesehen sein, dass dieses mittels laschenartiger Vorsprünge oder Öffnungen mit jeweils einem geraden, d. h. sich nicht verjüngenden und/oder erweiternden Profil seitlich in am Synchronkörper bzw. am Schaltrad vorgesehene Öffnungen oder Vorsprünge eingreift. Beispielsweise können zur Drehverbindung über eine Steckverbindung aus Vorsprung und Öffnung, jeweils mit geradem Profil, bei üblichen Doppelkonussynchronisierungen bzw. Dreifachkonussynchronisierungen die beiden Synchronringe und der Zwischenkonus mit dem Schaltrad miteinander verbunden sein. Im Falle der Steckverbindung zwischen den Synchronringen können sich die in der Regel drei Vorsprünge, radial außen angeordnet, zumindest etwa radial nach innen in die vorgesehene Öffnung erstrecken und hierbei den Zwischenkonus übergreifen. Bei der erfindungsgemäßen Synchronvorrichtung kann vorgesehen sein, dass Vorsprung und Öffnung dieser Steckverbindung die beschriebenen Rampen aufweisen. Damit kann der konstruktive Aufwand für die Selbstverstärkung erheblich minimiert werden. Wie oben ausgeführt, können Vorsprung und/oder Öffnung bezüglich der umfänglich-axialen Ebene ein schwalbenschwanzartiges Profil mit Hintergriffigkeiten und/oder ein trapezartiges, wie ein gleichschenkliges trapezartiges Profil aufweisen.
In einer bevorzugten Ausbildung der Synchronisationseinrichtung kann die Bauelementgruppe als Bauelement ein Reibkonuselement mit der zweiten Reibkonusfläche aufweisen. Das Reibkonuselement kann als eigenständiges Bauelement ausgebildet sein. Das Reibkonuselement kann sich über Rampen an dem Schaltrad und über die zweite Reibkonusfläche am dem Sperrsynchronring abstützen. Die Bauelementgruppe kann ferner ein Verstärkungselement mit Reibflächen aufweisen, eine in Servokraftrichtung vordere Reibfläche, in der sich das Verstärkungselement gegen Servokraftrichtung an dem Reibkonuselement abstützt, und eine in Servokraftrichtung hintere Reibfläche, in der sich das Verstärkungselement in Servokraftrichtung an dem Schaltrad abstützt. Das Reibkonuselement kann das Verstärkungselement radial innen zum Verstärkungselement dasselbe axial übergreifen. Da sich das Reibkonuselement über die Rampen an dem Schaltrad abstützt, kann während der Synchronisation die Servokraft erzeugt werden, mittels derer das Reibkonuselement über die vordere Reibfläche das Verstärkungselement über dessen hintere Reibfläche gegen das Schaltrad drückt. An beiden Reibflächen kann hierüber eine verstärkte Abbremsung zum Gleichlauf hin erfolgen.
Das Verstärkungselement kann sich darüber hinaus über Rampen an dem Sperrsynchronring oder, bei Dreifachsynchronisierung, an dem Synchronring abstützen. Über die Rampen an Verstärkungselement und dem Sperrsynchronring bzw. dem Synchronring kann eine zusätzliche Servokraft erzeugt werden. Diese kann über die erste Reibkonusfläche des Sperrsynchronrings bzw. über die hintere Reibkonusfläche des Synchronringes Reibung verstärkend auf die zweite Reibkonusfläche des Reibkonusflächeelementes einwirken. Damit kann ein weiteres positives oder negatives Beschleunigungsmoment auf das Reibkonuselement zum Gleichlauf hin ausübt werden.
Das Reibkonuselement kann hier als eigenständiges Bauteil mit der zweiten Reibkonusfläche konzipiert sein, das gegenüber den zuvor beschriebenen üblichen Ausführungsformen der Synchronisationseinrichtung nicht einstückig mit dem Schaltrad verbunden ist, sondern von demselben konstruktiv „getrennt“ und über Steckverbindungen mit dem Schaltrad verbunden ist. Damit sind aber dennoch sämtliche zuvor beschriebene Bauweisen der Synchronisationseinrichtung weiterhin konstruktiv möglich: Bei der Doppel- und Dreifachkonussynchronisierung kann der Zwischenkonus mit dem Schaltrad und/oder der Sperrsynchronring mit dem Synchronring gekoppelt sein. Bei jeder dieser Koppelungen kann eine Selbstverstärkung zusätzlich zu der des Reibkonuselementes erzeugt werden.
Vorzugsweise ist das Verstärkungselement in einfacher Bauweise ringscheibenartig, insbesondere kreisringscheibenartig ausgebildet. Seine Reibflächen sind vorzugsweise senkrecht zur Welle bzw. zur Servokraftrichtung angeordnet. Es kann hierbei einen radial äußeren Ringbereich mit den Reibflächen und einen radial inneren Ringbereich mit den Vorsprüngen aufweisen. Diese Vorsprünge können sich, auf einem Umfangskreis vorzugsweise umfänglich gleich beabstandet angeordnet, gegen Servokraftrichtung in die an dem Sperrsynchronring vorgesehenen axialen Öffnungen hinein erstrecken. Insofern kann das Verstärkungselement einen Kranz aus diesen Vorsprüngen aufweisen. In Umkehrung der Anordnung können die Öffnungen an dem Verstärkungselement und die zugehörigen Vorsprünge an dem ersten Synchronelement angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Synchronisationseinrichtung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Längsschnittansicht zweier symmetrisch auf einer Welle angeordneten Synchronisationseinrichtungen als Stand der Technik, hier als Dreifachkonussynchronisierung mit Zwischenkonus,
2 eine Längsschnittansicht des Zwischenkonus gemäß 1,
3 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform zweier erfindungsgemäßen symmetrisch auf einer Welle angeordneten Synchronisationseinrichtungen, als Dreifachkonussynchronisierung mit Zwischenkonus und Gangrad,
4 einen Längsschnittsbereich mit dem Zwischenkonus und Gangrad gemäß 3,
5 eine schematische Darstellung von Kräften an einzelnen Bauteilen der ersten Ausführungsform der Synchronisationseinrichtung gemäß 3,
6 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform zweier erfindungsgemäßen auf der Welle angeordneten Synchronisationseinrichtungen, links eine Dreifachsynchronisierung und rechts eine Doppelsynchronsisierung,
7a und 7b jeweils einen Längsschnittsbereich mit den beiden Synchronringen aus 6,
8 eine schematische Darstellung von Kräften an einzelnen Bauteilen der zweiten Ausführungsform in 6 rechten Doppelsynchronisierung
9 eine Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform zweier erfindungsgemäßen symmetrisch auf einer Welle angeordneten Synchronisationseinrichtung, hier als Einfachkonussynchronisierung mit erstem Synchronring, Gangrad und Konuselement,
10 einen schematischen Längsschnittausschnitt X gemäß 9,
11 einen Längsschnittausschnitt XI gemäß 10 und
12 einen Längsschnittausschnitt XII gemäß 10. In den 1 bis 12 werden in verschiedenen Längsschnittansichten und Teilansichten verschiedene Ausführungsformen einer Synchronisationseinrichtung 1, 1’ gezeigt, wobei in den 1 und 2 eine übliche Synchronisationseinrichtung 1’ und in den übrigen Figuren unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung 1 wiedergegeben sind. (Im Folgenden sind die Bezugszeichen, die sich auf ein Bauteil der Synchronisationseinrichtung 1’ gemäß dem Stand der Technik beziehen, mit einem hochgestellten Strich gekennzeichnet). In allen Figuren jeweils zwei Synchronisationseinrichtungen 1, 1’ gezeigt, die spiegelsymmetrisch zueinander auf einer Welle W angeordnet sind.
Die Synchronisationseinrichtung 1, 1’ weist, konzentrisch zu der Welle W angeordnet, einen Synchronkörper 2, 2’, eine Schaltmuffe 3, 3’, einen Sperrsynchronring 4, 4’ mit einer ersten Reibkonusfläche 5, 5’ als Reibungsfläche und einer Sperrverzahnung 4.1, 4.1’ sowie ein Schaltrad 6, 6’ mit einer zweiten Reibkonusfläche 7, 7’ als Reibungsfläche und einer Kupplungsverzahnung 8, 8’ auf. Die dargestellten Synchronisationseinrichtungen 1, 1’ sind, in üblicher Bauweise, so ausgebildet, dass die Schaltmuffe 3, 3’ axial zu beiden Richtungen hin jeweils zu einem Schaltrad 4; 4’ verschiebbar ist.
Ferner weist die erfindungsgemäße Synchronisationseinrichtung 1 eine Selbstverstärkung 9 zur Erzeugung einer zur Welle W axialen Servokraft F_R mit einer Servokraft Richtung s von dem Synchronkörper 2 zu dem Schaltrad 6 hin auf. Die Selbstverstärkung 9 ist in einem Kraftflussbereich k der Synchronisationseinrichtung 1 zwischen dem Sperrsynchronring 4 und dem Schaltrad 6 angeordnet. Damit ist der Kraftflussbereich k von dem Sperrsynchronring 4 bis auf das Schaltrad 6 gemeint. Der Kraftfluss in dem Kraftflussbereich k ist mit wirkenden Kräfteverhältnissen Beispiel gebend für die erste und zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchroneinrichtung 1 in den 5 bzw. 8, wobei die die Servokraft erzeugenden Bauteile 10 zur Darstellung der auf diese Bauteile 10 wirkenden Kräfte getrennt voneinander dargestellt sind.
Wie oben ausgeführt, wird die Schaltmuffe 3 beim Schaltvorgang zur drehfesten Verbindung von Synchronkörper 2 und Schaltrad 6 unter Verzahnungseingriff über die Kupplungsverzahnung 8 des Schaltrades 6 in Servokraftrichtung s geführt. Zur Ausrichtung der Verzahnungen 8 ist ein Gleichlauf von Schaltrad 6 und Synchronkörper 2 erforderlich. Der Synchronkörper 2 ist drehfest und das Schaltrad 6 ist als Losrad auf der Welle W angeordnet. Eine Abbremsung oder Beschleunigung des Schaltrades 6 auf der Welle W durch den Synchronkörper 2 erfolgt durch Kraftübertragung an den Reibkonusflächen 5, 7. Zur Beschleunigung des Synchronisationsvorganges wird mittels der Selbstverstärkung 8 die axiale Servokraft F_R erzeugt, die zusätzlich zu einer über die Schaltmuffe 3 von außen her eingebrachte axiale Schaltkraft F_S in Servokraftrichtung s auf die Synchronisationseinrichtung 1 wirkt. Infolge einer hierdurch erhöhten Reibung an den Reibkonen 5, 7 wird eine Verkürzung des Synchronisationsvorganges beim Schalten ermöglicht und/oder eine geringere vom Benutzer aufzubringende Schaltkraft F_s benötigt.
In dem Kraftflussbereich k ist, abhängig von der hier jeweils gezeigten Ausführungsform der Synchronisationseinrichtung 1, zumindest ein zur Welle W konzentrisches Bauteil 10 oder eine zur Welle W konzentrische Bauelementgruppe 11 mit hier gemäß 9 zwei Bauelementen 11.1 angeordnet. Es sind bestimmte Bauteile 10 oder Bauelemente 11.1 mit dem Schaltrad 6 bzw. dem Sperrsynchronring 4 über Rampen 12 im Synchronisationsvorgang kraftwirksam gekoppelt. Mit dem Anliegen an den Rampen ruft bei Nichtgleichlauf auf das Bauteil 10 bzw. Bauelement 11 wirkende Umfangskraft F_U eine Servokraft F_R hervor. Um die Servokraft F_R in Servokraftrichtung s erzeugen zu können, muss die Rampe 12 des in Servokraftrichtung s hinteren Bauteiles zweier über Rampen 12 zweier gekoppelter Bauteile 10 mit einer axialen Richtungskomponente f_a gegen Servokraftrichtung s weisen.
Wie links in 5 exemplarisch wiedergegeben, wirkt auf die Rampen 12 jeweils eine Normalkraft F_n mit einer zur Welle W axialen Richtungskomponente F_a und einer zur Welle W umfänglichen Richtungskomponente F_u. Die Rampen 12 sind somit jeweils in einem exemplarisch in 4 und 12 angegebenen Anstellwinkel β zur Servokraftrichtung s angeordnet. Es kann über die Größe des Einstellwinkels β die anteilige Höhe der Servokraft F_R eingestellt werden.
Die 3 bis 5 beziehen sich auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung 1. Diese ist als sogenannte Dreifachkonussynchronisierung ausgebildet. Sie weist in dem Kraftflussbereich k als zusätzliche Bauteile 10 einen Synchronring 13 mit einer vorderen dritten Reibkonusfläche 14.1 und einer hinteren dritten Reibkonusfläche 14.1 jeweils als Reibungsfläche und ein als Zwischenkonus 15 ausgebildetes Bauteil 10 mit einer vorderen dritten Reibkonusfläche 16.1 und einer hinterem dritten Reibkonusfläche 16.1 jeweils als Reibungsfläche auf. Der Zwischenkonus 15 ist axial zwischen den beiden Synchronringen 4, 13 angeordnet und stützt sich mit seiner vorderen vierten Reibkonusfläche 16.1 in Servokraftrichtung s vorn an der ersten Reibkonusfläche 5 des Sperrsynchronringes 4 und sich mit seiner hinteren vierten Reibkonusfläche 16.2 in Servokraftrichtung s hinten an der vorderen dritten Reibkonusfläche 14.1 des Synchronringes 13 ab. Ferner erstreckt er sich unter Ausbildung einer Steckverbindung mittels hier drei umfänglich gleich beabstandeter laschenartiger Vorsprünge 17 jeweils in einer an dem Schaltrad 6 vorgesehener ihm zugeordneter Öffnung 18 hinein und stützt sich dort über am Schaltrad 6 vorgesehene Rampen 12 an demselben ab (4). Somit bilden Vorsprung 17 und zugeordnete Öffnung 18 eine Übertragungseinheit 19 mit Vorsprung 17 und Öffnung 18 als Übertragungselemente 19.1. Die Vorsprünge 17 weisen jeweils bezüglich einer umfänglich-axialen Ebene eine schwalbenschwanzähnliche Form auf (4).
Auch die in 1 und 2 dargestellte Synchronisationseinrichtung 1’ gemäß dem Stand der Technik ist als Dreifachkonussynchronisierung mit einem Zwischenkonus 15’ mit einer vorderen Reibkonusfläche 16.1’ ausgebildet. Mittels an dem Zwischenkonus 15’ angeordneter Vorsprünge 17’ und an dem Schaltrad 6’ angeordneter Öffnungen 18’ wird eine axiale Steckverbindung ausgebildet. Es sind jedoch keine Selbstverstärkung, insbesondere keine Rampen zu Erzeugung der Servokraft vorgesehen. Die Vorsprünge 17’ weisen bezüglich einer axialen-umfänglichen Ebene ein rechtwinkliges Profil auf. Ein Vergleich mit der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung 1 zeigt, dass mit Austausch des Zwischenkonus und des Schaltrades eine Synchronisationseinrichtung 1’ gemäß dem Stand der Technik zu der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung 1 unaufwendig umgerüstet werden kann.
In 5 sind die Kräfteverhältnisse an den einzelnen Bauteilen 10 in dem Kraftflussbereich k schematisch dargestellt. Rechts in 5 ist der Sperrsynchronring 4 gezeigt, der mit seiner ersten Reibkonusfläche 5 auf die vierte Reibkonusfläche 16 des Zwischenkonus 15 wirkt. Dieser wirkt auf die hier links davon dargestellten vordere dritte Reibkonusfläche 14.1 des Synchronringes 13 und diese wiederum wirkt auf die zweite Reibkonusfläche 7 des Schaltrades 6. Die Bereiche, an denen eine Reibungsarbeit erfolgt, sind zum leichteren Verständnis hier, wie auch in den übrigen Figuren, schwarz dargestellt. Zusätzlich ist in 5 links der Zwischenkonus 15 in einer Einzeldarstellung mit den Vorsprüngen 17 herausgezeichnet, um die Entstehung der Servokraft F_R herauszustellen.
Im Einzelnen, in einer Abfolge von rechts nach links, erfolgt eine Einleitung einer Schaltkraft F_S mittels einer in 5 nicht dargestellten Schaltmuffe auf den Sperrsynchronring 4. Auf die erste Reibkonusfläche 5 des Sperrsynchronringes 4 wirkt somit eine Normalkraft F_N, die sich aus der Schaltkraft F_S und einer Radialkraft F_R zusammensetzt. Diese Normalkraft F_N wird auf den Zwischenkonus 15 übertragen. Da sich der Vorsprung 17 über seine Rampe 12 an der hier nicht explizit dargestellten Rampe der Öffnung 18 in Umfangsrichtung an dem Schaltrad 6 abstützt, wird die zusätzliche axiale Servokraft F_R erzeugt, die wiederum die Normalkraft F_N auf die Normalkraft N an dem Zwischenkonus 15 erhöht und auf die vordere dritte Reibkonusfläche 14 des Synchronringes 13 und von dem Synchronring 13 auf die zweite Reibkonusfläche 7 des Schaltrades 6 übertragen wird. Damit wirkt die Servokraft F_S über die erhöhte Normalkraft N auf die Reibkonusflächen 16.2, 14.1 bzw. 14.2, 7. Da der Zwischenkonus 15 mit dem Schaltrad 6 und die beiden Synchronringe 4, 13 zueinander drehwirksam gekoppelt sind, entstehen an den Reibkonen 16.2, 14.1 bzw. 14.2, 7 bei Nichtgleichlauf eine verstärkte Reibung, die den Synchronisationsvorgang zum Gleichlauf hin beschleunigt.
In den 6 bis 8 werden verschiedene Darstellungen einer weiteren Ausführungsform der Synchronisationseinrichtung 1 mit zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Synchronisationseinrichtungen 1 gezeigt, wobei die hier linke Synchronisationseinrichtung 1 als Dreifachkonussynchronisierung und die hier rechte Synchronisationseinrichtung 1 als Doppelsynchronisierung ausgebildet ist. In der Dreifachsynchronisierung weist der Synchronring 13 im Gegensatz zu dem der Doppelsynchronisierung eine hintere dritte Reibkonusfläche 14.2, in der sich der Synchronring 13 über die zweite Reibkonusfläche 7 des Schaltrades 6 abstützt. Bei der Doppelsynchronisierung stützt sich der Synchronring 13 stirnseitig an dem Schaltrad 6 ab, wodurch hier eine wesentlich geringe Reibung im Vergleich zur der Dreifachsynchronisierung möglich ist. Dieser konstruktive Unterschied ist jedoch für die Erzeugung der Servokraft F_R unerheblich, da hier vorgesehen ist, dass die beiden Synchronringe 4, 13 über vorgesehene Rampen 12 miteinander gekoppelt sind, so dass im Zusammenwirken der beiden Synchronringe 4, 13 über die hier drei Übertragungseinheiten 19 die Servokraft F_R in Servokraftrichtung s erzeugt wird.
Beispielgebend sind in den 7a und 7b zwei unterschiedliche Paarungen von Vorsprung 17 und Öffnung 18 gezeigt, wobei die Vorsprünge 17 in 7a Teil des Sperrsynchronringes 4 und in 7 Teil des Synchronringes 13 sind.
In 8 werden die Kräfteverhältnisse über die Rampen 12 miteinander gekoppelten Synchronringe 4, 13 und den dazwischen liegenden Zwischenkonus 15 dargestellt, wobei hier, im Gegensatz zu 5, der Sperrsynchronring 4 links und der Synchronring 13 rechts dargestellt sind. Rechts ist der Synchronring 13 mit einem in die Öffnung 18 des Synchronringes 13 eingreifenden Vorsprung 17 des Sperrsynchronringes 4 gesondert gezeigt. Infolge der dort entstehenden Servokraft F_R werden die beiden Synchronringe 4, 13 stärker gegeneinander gedrückt, wodurch sich deren Reibung an den vierten Reibkonusflächen 16.1, 16.2 des Zwischenkonus 15 erhöht wird. Da die Servokraft F_R bereits am Sperrsynchronring 4 erzeugt wird, wirkt bereits hier die erhöhte Normalkraft N auf die Rampen 12.
Bei einer möglichen, aber hier nicht dargestellten Kombination der beiden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung 1 gemäß den 3 bis 8 können sich der Zwischenkonus über die Rampen an dem Schaltrad und zusätzlich die beiden Synchronringe ebenfalls über Rampen aneinander abstützen.
In den 9 bis 12 wird eine weitere Ausführungsform der Synchronisationseinrichtung 1 gezeigt, die hier als Einfachkonussynchronisierung ausgebildet ist. Dies heißt, dass lediglich ein Sperrsynchronring 4 mit Sperrverzahnung 4.1 vorgesehen ist, der sich über seine erste Reibkonusfläche 5 an der zweiten Reibkonusfläche 7 abstützt.
Zur Erzeugung der Servokraft F_R sind hier in dem Kraftflussbereich k zwei weitere Bauelemente 11.1 der Bauelementgruppe 11 vorgesehen. Der zweite Reibkonusfläche 7 ist in einem eigenständigen Reibkonusflächeelement 20 angeordnet, das sich in Erzeugung der Servokraft F_R im Falle der Synchronisierung über Rampen 12 an dem Schaltrad 6 abstützt. Zudem ist als weiteres Bauelement 11.1 der Bauelementgruppe 11 ein hier scheibenartiges Verstärkungselement 21 mit in axialer Richtung weisenden Reibflächen, einer in Servokraftrichtung s vorderen Reibfläche 22.1 und einer in Servokraftrichtung s hinteren Reibfläche 22.2, vorgesehen.
Wie insbesondere in 10, eine Ausschnittsvergrößerung X aus 9, deutlich ersichtlich, umgreift das Reibkonuselement 20 das Verstärkungselement 21 radial innen hakenartig und liegt an der vorderen Reibfläche 22.1 des Verstärkungselementes 21 an. Das Verstärkungselement 21 liegt mit seiner hinteren Reibfläche 22.1 an dem Schaltrad 6 an. Somit tritt während der Synchronisation an den Reibflächen 22.1, 22.2 eine zusätzliche Reibung auf, die den Synchronisationsvorgang an sich beschleunigt. Die Reibflächen 22.1, 22.2 sind in einem radial innen liegenden Ringbereich 23.1 angeordnet, der in 10 mittels einer Schwarzfärbung hervorgehoben ist. Das Verstärkungselement 21 weist einen äußeren Ringbereich 23.2 auf, in dem es sich über in 12 dargestellten Rampen 12 an dem Sperrsynchronring 4 abstützt. Das Verstärkungselement 21 weist mehrere umfänglich gleich beabstandete und sich gegen Servokraftrichtung s erstreckende Vorsprünge 17 auf, die jeweils in eine vorgesehene Öffnung 18 eingreifen und, abhängig von der Richtung einer Drehzahldifferenz zwischen Schaltrad 6 und Synchronkörper 2, mit einer umfänglichen Außenseitenflächen 17.1 als Rampe 12 an einer umfänglichen Innenseitenfläche 18.1 als Rampe 12 Servokraft F_R erzeugend angreifen.
Ebenfalls weist das Reibkonuselement 20, wie in 11, eine Ausschnittsvergrößerung XI aus 10, dargestellt, einen Kranz von umfänglich gleich beabstandeten Vorsprüngen 17 mit Rampen 12 auf, wobei die Vorsprünge 17 in vorgesehenen Öffnungen 18 mit Innenseitenflächen 18.1 als Rampen 12 an dem Schaltrad 6 angreifen und während der Synchronisation an den Rampen 12 anliegen. Da das Verstärkungselement 21 mit dem Sperrsynchronring 4 und das Reibkonuselement 20 mit dem Schaltrad 6 gekoppelt sind, liegen die Vorsprünge 17 des Reibkonuselementes 20 während des Synchronisationsvorganges bei Nichtgleichlauf von Schaltrad 6 und erstem Synchronring 4 jeweils mit einer Außenseitenfläche 17.1 an einer Innenseitenfläche 18.1 der zugehörigen Öffnung 18 an dem Schaltrad 6 an. Die Innenseitenflächen 18.1 der Öffnungen 18 am Sperrsynchronring 4 und Verstärkungselement 21 weisen in Servokraftrichtung s.
Wie in den 11 und 12 angedeutet, weist die Öffnung 18 ein umfängliches Montagespiel w auf, d. h. die Öffnung 18 ist gegenüber der umfänglichen Erstreckung des zugehörigen Vorsprunges 17 um das Montagespiel erweitert, um eine problemlose Montage, d. h. ein Ineinanderstecken von Vorsprung 17 und Öffnung 18 zu ermöglichen.
Da eine Servokraft F_R an zwei unterschiedlichen Bereichen erzeugt wird, kann somit eine insgesamt erhöhte Servokraft F_R erzielt werden. Mittels des Verstärkungselementes 21 mit seinen beiden Reibflächen 22.1, 22.2 wird bei Nichtgleichlauf zusätzlich zu den Reibkonen 5, 7 von erstem Synchronring 4 und Schaltrad 6 eine zusätzliche Reibung erzeugt, die den Synchronisationsvorgang gegenüber üblichen Einfachkonussynchronisierungen erheblich abkürzt. Ferner wird durch die auf das Reibkonuselement 20 wirkende Servokraft F_R die Reibung an dem Verstärkungselement 21 und durch die auf den Sperrsynchronring 4 wirkende Servokraft F_R die Reibung an den Reibkonen 5, 7 vergrößert. Beides führt dazu, dass der Synchronisationsvorgang erheblich beschleunigt wird.
Wie Beispiel gebend in 11 eingezeichnet, ist zwischen den gekoppelten Bauteilen 10 bzw. Bauelementen 11.1, d. h. hier zwischen dem Schaltrad 6 mit der Öffnung 18 und dem Reibkonuselement 20 dem Vorsprung 17, ein Abstand x vorgesehen, damit hier Schaltrad 6 und Reibkonuselement 20 nicht stirnseitig an relativ geringen Flächen anstatt über die vorgesehenen hierzu größeren Reibkonusflächen aneinander reiben, welches zudem die mögliche Servokraft vermindern würde. Unmittelbar einsichtig aus der Zeichnung ist jedoch, dass dieser Abstand x auch einen anderen Wert größer Null aufweisen kann. Dies wiederum bedeutet, dass über einen etwas geringeren oder größeren Abstand als dargestellt Axialtoleranzen zwischen den gekoppelten Bauteilen bzw. bezüglich der Synchronisationseinrichtung unaufwendig ausgeglichen werden können.
Eine Reibung zwischen Schaltrad 6 und Reibkonuselement 20 wäre unerheblich, da diese zwei Teile ohnehin in Drehrichtung gekoppelt sind. Der Abstand x gleich Null ist deshalb zu vermeiden, weil als Folge davon die in der Rampen-Steckverbindung aus 11 erzeugte Servokraft im Kontakt beider Teile sofort wieder verloren ginge, anstatt über das Verstärkungselement geleitet zu werden.
Übrigens gilt die Forderung des positiven Abstandes x größer Null zwischen Teilen, die mit einer rampenförmigen Stecklaschenverbindung drehrichtungsmäßig gekoppelt werden, immer, d. h. nicht hier, sondern ebenso bei 4, 7a, 7b und 12.
Bezugszeichenliste

1, 1’: Synchronisationseinrichtung
2, 2’: Synchronkörper
3, 3’: Schaltmuffe
4, 4’: Sperrsynchronring
4.1, 4.1’: Sperrverzahnung
5, 5’: erste Reibkonusfläche
6, 6’: Schaltrad
7, 7’: zweite Reibkonusfläche
8, 8’: Kupplungsverzahnung
9: Selbstverstärkung
10: Bauteil
11: Bauelementgruppe
11.1: Bauelement
12: Rampe
13: Synchronring
14.1: vordere dritte Reibkonusfläche
14.2: hintere dritte Reibkonusfläche
15, 15’: Zwischenkonus
16.1, 16.1’: vordere vierte Reibkonusfläche
16.2: hintere vierte Reibkonusfläche
17, 17’: Vorsprung
17.1: Außenseitenfläche
18: Öffnung
18.1: Innenseitenfläche
19: Übertragungseinheit
19.1: Übertragungselement
20: Reibkonuselement
21: Verstärkungselement
22.1: vordere Reibfläche
22.2: hintere Reibfläche
23.1: innerer Ringbereich
23.2: äußerer Ringbereich
F_N, F_n, N: Normalkraft
F_R: Servokraft
F_S: Schaltkraft
F_U: Umfangskraft
W: Welle
f: Flächennormale
f_a: axiale Richtungskomponente
f_u: umfängliche Richtungskomponente
s: Servokraftrichtung
k: Kraftflussbereich
w: Montagetoleranz
x: Abstand

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

DE 102005056827 A1 [0004]
EP 1219847 B1 [0005]
EP 2169250 A1 [0005]
EP 1900956 A2 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

VDI Bericht No. 1393 von 1998 („Low Force Boost Concept for Baulk Ring Synchronizers“) [0005]

Claims

Synchronisationseinrichtung (1) für ein Getriebe, mit einer Schaltmuffe (3), einem Sperrsynchronring (4) und einem Schaltrad (6), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kraftflussbereich (k) zwischen Sperrsynchronring (4) und Schaltrad (6) an mindestens einem Bauteil (10) Rampen (12) zur Erzeugung einer zur Welle (W) axialen Servokraft (F_s) vorgesehen sind.
Synchronisationseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sperrsynchronring (4) und dem Schaltrad (6) zumindest ein Bauteil (10) und/oder eine Bauelementgruppe (11) mit mindestens einem Bauelement (11.1) angeordnet ist, wobei sich das Bauteil (10) und/oder das Bauelement (11.1) der Bauelementgruppe (11) zur Umwandlung einer auf dieses Bauteil (10) und/oder Bauelement (11.1) wirkenden Umfangskraft (F_U) in die Servokraft (F_S) mittels der Rampen (12) servokraftwirksam zu dem Sperrsynchronring (4) hin oder zu dem Schaltrad (6) hin abstützt.
Synchronisationseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampen (12) jeweils eine Flächennormale (f) mit einer zur Welle (W) axialen Richtungskomponente (f_a) und einer zur Welle (W) umfänglichen Richtungskomponente (f_u) aufweisen.
Synchronisationseinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampen (12) Teil zumindest einer Übertragungseinheit (19) mit zwei ineinander greifenden zumindest im Wesentlichen auf einem Radius angeordneten Übertragungselementen (19.1), einer radial zur Welle (W) beabstandete Öffnung (18) mit umfänglichen Innenseitenflächen (18.1) als Rampen (12) und einem radial zur Welle (W) beabstandeten Vorsprung (17) mit umfänglichen Außenseitenflächen (17.1) als Rampen (12), sind.
Synchronisationseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorsprung (17) einer Übertragungseinheit (19) unter Ausbildung einer Steckverbindung radial und/oder axial in die ihm zugeordnete Öffnung (18) hinein erstreckt.
Synchronisationseinrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (17) laschenartig ausgebildet ist.
Synchronisationseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei umfänglich gleich beabstandete Übertragungseinheiten (19) vorgesehen sind.
Synchronisationseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftflussbereich (k) axial zwischen dem Sperrsynchronring (4) und dem Schaltrad (6) ein als Synchronring (13) ausgebildetes Bauteil (10) und axial zwischen den beiden Synchronringen (4, 13) ein als Zwischenkonus (15) ausgebildetes Bauteil (10) vorgesehen sind, wobei sich der Synchronring (13) zur Erzeugung der Servokraft (F_R) über Rampen (12) an dem Sperrsynchronring (4) abstützt und/oder der Zwischenkonus (15) zur Erzeugung der Servokraft (F_R) über Rampen (12) an dem Schaltrad (6) abstützt.
Synchronisationseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrsynchronring eine erste Reibkonusfläche (5) aufweist und die Bauelementgruppe (11) als Bauelemente (11.1) ein Reibkonuselement (20) mit einer zweiten Reibkonusfläche (7) und ein Verstärkungselement (21) mit Reibflächen (22.1, 22.2) umfasst, wobei sich das Reibkonuselement (29) über Rampen (12) an dem Schaltrad (6) und mittels der zweiten Reibkonusfläche (7) an der ersten Reibkonusfläche (5) des Sperrsynchronrings (4) abstützt sowie sich das Verstärkungselement (21) mittels der Reibflächen (22.1, 22.2) in Servokraftrichtung (s) vorn an dem Reibkonusflächeelement (20) bzw. in Servokraftrichtung (s) hinten an dem Schaltrad (6) abstützt.
Synchronisationseinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (21) ringscheibenartig ausgebildet ist, wobei seine Reibflächen (22.1, 22.2) senkrecht zur Welle (W) angeordnet sind, und dass sich das Verstärkungselement (21) zur Erzeugung der Servokraft (F_s) über Rampen (12) an dem Sperrsynchronring (4) abstützt.