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Die Erfindung betrifft einen Schalttransmitter für ein sperrsynchronisiertes Schaltgetriebes sowie ein sperrsynchronisiertes Schaltgetriebe mit einem solchen Schalttransmitter.
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Bei herkömmlichen sperrsynchronisierten Schaltgetrieben ist üblicherweise ein Synchronkörper vorgesehen, der drehfest auf einer Getriebewelle angeordnet ist, sowie eine mit dem Synchronkörper zusammenwirkende, separate Schaltmuffe, die relativ zum Synchronkörper drehfest, aber axial verschieblich angeordnet ist. Um ein solches Schaltgetriebe konstruktiv und herstellungstechnisch zu vereinfachen, sind aus dem Stand der Technik bereits sogenannte „Schalttransmitter“ bekannt, mit Ringkörpern, die um eine Getriebeachse drehbar sind. Die Ringkörper weisen an ihren radialen Innenseiten eine erste Kontur zur drehfesten und axial verschieblichen Kopplung mit einer Getriebewelle, an ihren radialen Außenseiten eine zweite Kontur zur axialen Kopplung mit einem axial beweglichen Schaltelement sowie zwischen der radialen Innenseite und der radialen Außenseite Synchronisationsausnehmungen auf, in die axiale Fortsätze eines Reibrings eingreifen können. Ein solcher Schalttransmitter für sperrsynchronisierte Schaltgetriebe ist beispielsweise aus der
DE 1 101 057 A und aus der
WO 2011 029 559 A1 bekannt. In der erstgenannten Druckschrift ist der als Klauenkupplungskranz bezeichnete Schalttransmitter aus zwei spiegelbildlichen Scheiben zusammengesetzt, die axial aneinander anliegen. An der radialen Innenseite der Scheiben ist eine Innenverzahnung ausgebildet, welche in eine Außenverzahnung der Getriebewelle eingreift. An der radialen Außenseite der Scheiben greift eine Schaltgabel an, um den Schalttransmitter axial auf der Getriebewelle zu verschieben. Zwischen der radialen Innenseite und der radialen Außenseite des Schalttransmitters sind in den beiden Scheiben Öffnungen vorgesehen, wobei in jede Öffnung sowohl ein Zahn eines Synchronisierrings als auch ein Zahn eines Losrads eingreifen kann, um den Synchronisierring bzw. das Losrad in Umfangsrichtung mit dem Schalttransmitter zu koppeln. Die
WO 2011 029 559 A1 zeigt eine Synchronisationseinheit mit zwei axial nebeneinander liegenden Synchronringen, die durch eine Formschlussverbindung fest miteinander verbunden sind. Ein axial auf der Getriebewelle verschieblicher Transmitter ist mit Verzahnungen versehen, die mit einer Koppelverzahnung in Eingriff gebracht werden kann. Die Koppelverzahnungen sind Gangrädern zugeordnet.
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Ausgehend von der eingangs erwähnten, herstellungstechnisch aufwendigen Konstruktion mit Synchronkörper und Schaltmuffe, bietet die Transmitterlösung der
DE 1 101 057 A durch die Verwendung von zwei spiegelbildlichen, ebenen Stanzteilen bereits Konstruktions- und Fertigungsvorteile.
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Nach wie vor ist jedoch die im Stand der Technik beschriebene Getriebeausführung recht aufwendig zu fertigen, da die beiden spiegelbildlichen Ringscheiben relativ zueinander fixiert werden müssen und darüber hinaus die Öffnungen in den beiden Scheiben sowohl auf die Verzahnung im Synchronisierring als auch auf die Verzahnung im Losrad passgenau abgestimmt sein müssen. Dementsprechend sind bei den beteiligten Getriebebauteilen enge Maßtoleranzen einzuhalten, um eine einwandfreie Funktion des sperrsynchronisierten Schaltgetriebes sicherzustellen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Schalttransmitters für ein sperrsynchronisiertes Schaltgetriebe, der bei zuverlässiger Schaltfunktion, hohem Schaltkomfort und langer Lebensdauer eine vereinfachte Konstruktion aufweist und sich mit weiter verringertem Fertigungsaufwand herstellen lässt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Schalttransmitter eines sperrsynchronisierten Schaltgetriebes, mit einem um eine Getriebeachse drehbaren, einstückigen Ringkörper, der an seiner radialen Innenseite eine erste Kontur zur drehfesten und axial verschieblichen Kopplung mit einer Getriebewelle, an seiner radialen Außenseite eine zweite Kontur zur axialen Kopplung mit einem beweglichen Schaltelement sowie zwischen der radialen Innenseite und der radialen Außenseite Synchronisationsausnehmungen aufweist, in die axiale Fortsätze eines Reibrings eingreifen können, wobei der Ringkörper zwischen der radialen Innenseite und der radialen Außenseite außerdem separate Schaltausnehmungen zur drehfesten Kopplung mit einem Kupplungskörper aufweist. Der Schalttransmitter hat somit nur noch einen einzigen, einstückigen Ringkörper, in dem Ausnehmungen zur Kopplung mit dem Reibring sowie separate Ausnehmungen zur Kopplung mit dem Kupplungskörper ausgebildet sind. Infolge der einstückigen Ausführung des vorzugsweise als ebene Ringscheibe ausgebildeten Ringkörpers ergibt sich dabei eine besonders einfache und axial kompakte Getriebekonstruktion. Außerdem entstehen aufgrund der separaten Ausnehmungen weniger Toleranzprobleme, da die Ausnehmungen entweder nur auf den Reibring oder nur auf den Kupplungskörper abgestimmt sein müssen.
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Vorzugsweise ist die erste Kontur eine Innenverzahnung und/oder die zweite Kontur eine radial außenseitig umlaufende Schaltnut. Diese Konturen zur drehfesten Verbindung mit der Getriebewelle sowie zur axialen Schaltbetätigung haben sich als äußerst zuverlässig erwiesen und lassen sich mit geringem Aufwand in den einstückigen Ringkörper integrieren. Alternativ zur außenseitig umlaufenden Schaltnut kann selbstverständlich auch lediglich ein einfacher, in Umfangsrichtung geschlossener Rand vorgesehen sein, den ein gabelförmiges Betätigungselement umgreift.
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In einer Ausführungsform des Schalttransmitters sind im Ringkörper Druckstücköffnungen zur Aufnahme von federbeaufschlagten Druckstücken vorgesehen. Die Druckstücke sind vorzugsweise radial beweglich, wobei sich der Ringkörper problemlos als Radialführung für die aufzunehmenden Druckstücke ausbilden und nutzen lässt.
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In jede Druckstücköffnung können jeweils eine Synchronisationsausnehmung und/oder zwei Schaltausnehmungen integriert sein. Ist eine Synchronisationsausnehmung integriert, greifen die Druckstücke unmittelbar an den axialen Fortsätzen des Reibrings an und ermöglichen so eine einfache und zuverlässige Vorsynchronisierung des Schaltgetriebes. Sind zwei Schaltausnehmungen in die Druckstücköffnung integriert, lässt sich sowohl eine große Anzahl von Schaltausnehmungen im Ringkörper als auch eine in Umfangsrichtung äquidistante Verteilung der Schaltausnehmungen realisieren, was zu Vorteilen hinsichtlich der Materialbeanspruchung und des Herstellungsaufwands führt.
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Vorzugsweise ist wenigstens eine Synchronisationsausnehmung des Ringkörpers durch Synchronisationsschrägen begrenzt, welche mit entsprechenden, an einem zugeordneten axialen Fortsatz des Reibrings ausgebildeten Synchronisationsschrägen in Anlage kommen können. Nach der Vorsynchronisierung des sperrsynchronisierten Schaltgetriebes durch die Kupplungskörper dienen diese Synchronisationsschrägen der eigentlichen Getriebesynchronisation, d.h. der Begrenzung der Relativdrehung zwischen Schalttransmitter und Reibring sowie der Umsetzung einer axialen Schaltkraft in eine in Umfangsrichtung gerichtete Rückstellkraft. Besonders bevorzugt sind alle Synchronisationsausnehmungen, welche in Druckstücköffnungen integriert sind, durch Synchronisationsschrägen begrenzt, um die Flächenpressungen und damit die Materialbeanspruchungen im Schalttransmitter und im Reibring zu reduzieren.
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In einer Ausführungsform des Schalttransmitters sind die Schaltausnehmungen radial weiter innen angeordnet als die Synchronisationsausnehmungen. Hierbei ist aus Stabilitätsgründen vorzugsweise keine radiale Überlappung der Ausnehmungen vorgesehen.
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Insbesondere kann der Ringkörper des Schalttransmitters mehr Schaltausnehmungen als Synchronisationsausnehmungen aufweisen. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass über die Schaltausnehmungen bzw. die Ränder der Schaltausnehmungen bei eingelegtem Gang das gesamte Motormoment übertragen werden muss, wohingegen über die Synchronisationsausnehmungen bzw. die Ränder der Synchronisationsausnehmungen lediglich die im Schaltgetriebe auftretenden Synchronisationskräfte übertragen werden müssen. Infolge der Ausbildung separater Schalt- und Synchronisationsausnehmungen lässt sich deren Anzahl unabhängig voneinander an die jeweils auftretenden Beanspruchungen anpassen. Dadurch kann die Anzahl der Synchronisationsausnehmungen reduziert werden, was sowohl zu einer einfacheren Fertigung als auch zu einer höheren Stabilität des Schalttransmitters führt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Schalttransmitters sind Schaltstifte vorgesehen, die sich axial durch die Schaltausnehmungen des Ringkörpers erstrecken, über wenigstens eine Stirnseite des Ringkörpers axial hinausragen und in am Kupplungskörper ausgebildete Schaltstiftöffnungen eingreifen können. Die Schaltstifte sind dabei vorzugsweise fest mit dem Ringkörper verbunden, z.B. in dessen Schaltausnehmungen eingepresst. Besonders bevorzugt ragen die Schaltstifte über beide Stirnseiten des Ringkörpers hinaus. Dadurch lässt sich bei axial beidseits des Schalttransmitters angeordneten Kupplungskörpern jeder Schaltstift zum formschlüssigen Eingriff in die Schaltstiftöffnungen beider Kupplungskörper nutzen und zur Kraftübertragung heranziehen.
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In dieser Ausführungsform kann jeder Schaltstift einen Anschlag zur axialen Positionierung des Schaltstifts relativ zum Ringkörper aufweisen. Dieser Anschlag ist beispielsweise als umlaufender Bund ausgebildet und dient als Montagehilfe bei der Befestigung der Schaltstifte am Ringkörper. Durch die Anschläge lassen sich alle Schaltstifte auf einfache Weise in eine identische, vorzugsweise mittige axiale Position relativ zum Ringkörper bringen, sodass bei der axialen Verschiebung des Schalttransmitters während eines Schaltvorgangs alle Schaltstifte gleichzeitig in ihre zugeordneten Schaltstiftöffnungen im Kupplungskörper eingreifen. Damit kann eine Überlast einzelner Schaltstifte sowie ein unerwünschtes Getriebekratzen zuverlässig verhindert werden.
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Um beim Schaltvorgang das Einführen der Schaltstifte in die zugeordneten Schaltstiftöffnungen im Reibring zu erleichtern, sind die Schaltstifte vorzugsweise so ausgebildet, dass sich jeder Schaltstift an wenigstens einem Schaltstiftende, insbesondere an beiden axialen Schaltstiftenden, konisch verjüngt. Konkret sind die Schaltstiftenden beispielsweise spitz, ballig oder angeschrägt ausgeführt.
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Im Übrigen kann jeder Schaltstift einen Schaltausnehmungsabschnitt haben, welcher im montierten Zustand an den Ringkörper angrenzt, wobei der Schaltstift zwischen dem Schaltausnehmungsabschnitt und einem axialen Schaltstiftende einen Hinterschnitt aufweist. Bei einem Schaltvorgang wird der Schaltransmitter nach erfolgter Drehzahlsynchronisierung mittels einer axialen Schaltkraft in eine geschaltete Stellung bewegt, in der die Schaltstifte in Schaltstiftöffnungen des Kupplungskörpers eingreifen und ein gewünschter Gang eingelegt ist. Durch den erwähnten Hinterschnitt wird der Schalttransmitter nach dem Schaltvorgang auch bei Wegfall der Schaltkraft in seiner (geschalteten) Stellung gehalten, sodass der eingelegte Gang nicht wieder automatisch „ausgerückt“ wird.
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Die Erfindung umfasst außerdem auch ein sperrsynchronisiertes Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem oben beschriebenen, axial verschieblichen Schalttransmitter, wenigstens einem in Umfangsrichtung mit dem Schalttransmitter gekoppelten Reibring, der axiale Fortsätze aufweist, welche in die Synchronisationsausnehmungen des Schalttransmitters ragen können, sowie wenigstens einem Kupplungskörper, der in Umfangsrichtung drehfest mit dem Schalttransmitter gekoppelt werden kann, wobei am Kupplungskörper axial vorstehende Nocken angeformt sind, welche zur drehfesten Kopplung mit dem Schalttransmitter in dessen Schaltausnehmungen eingreifen. Als Kupplungskörper wird in diesem Fall ein separates Bauteil bezeichnet, welches fest mit einem Gangrad des Schaltgetriebes verbunden ist. Der Schalttransmitter besteht in dieser Ausführungsform des Schaltgetriebes lediglich aus einem einstückigen Ringkörper, der insbesondere als ebene Ringscheibe ausgeführt ist sowie mehrere angeformte Konturen und/ oder Ausnehmungen aufweist. Diese Konturen und/oder Ausnehmungen erfüllen unterschiedliche Funktionen und sind so angeordnet, dass der Schalttransmitter eine ausreichende Stabilität zur Übertragung der auftretenden Kräfte aufweist und im Übrigen mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist. Der Kupplungskörper mit den axial vorstehenden Nocken lässt sich ebenfalls mit geringem Aufwand herstellen, beispielsweise als umgeformtes Blechteil, in das die Nocken einfach eingeprägt werden können.
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Um das Einfädeln der Nocken in die Schaltausnehmungen des Schalttransmitters beim Einlegen eines Gangs zu erleichtern, ist der Kupplungskörper vorzugsweise so ausgebildet, dass sich jede Nocke zu einem freien axialen Nockenende hin verjüngt. Die freien Nockenenden können darüber hinaus in vorteilhafter Weise analog zu den oben beschriebenen Schaltstiftenden der Schaltstifte ausgebildet sein. Insbesondere kann sich jede Nocke zu einem freien axialen Nockenende hin zunächst aufweiten und dann verjüngen, sodass der bereits bei den Schaltstiften erwähnte Hinterschnitt entsteht, der den Schalttransmitter bei eingelegtem Gang in seiner geschalteten Position hält.
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Schließlich umfasst die Erfindung auch ein sperrsynchronisiertes Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem oben beschriebenen, axial verschieblichen Schalttransmitter, wenigstens einem in Umfangsrichtung mit dem Schalttransmitter gekoppelten Reibring, der axiale Fortsätze aufweist, welche in die Synchronisationsausnehmungen des Schalttransmitters ragen können, sowie wenigstens einem Kupplungskörper, der in Umfangsrichtung drehfest mit dem Schalttransmitter gekoppelt werden kann und auf derjenigen Stirnseite angeordnet ist, auf der die Schaltstifte gegenüber dem Ringkörper vorstehen, wobei der Kupplungskörper Schaltstiftöffnungen aufweist, in welche die Schaltstifte bei axialer Verschiebung des Schalttransmitters eingreifen können. In dieser Ausführungsform des Schaltgetriebes weist sowohl der Schalttransmitter als auch der Kupplungskörper lediglich Schaltausnehmungen bzw. Schaltstiftöffnungen auf, welche sich beispielsweise im Stanzverfahren mit minimalem Aufwand herstellen lassen. Zur formschlüssigen Kopplung der beiden Bauteile sind dann allerdings separate Schaltstifte notwendig, welche ebenfalls mit geringem Aufwand herstellbar sind, jedoch am Ringkörper vormontiert werden müssen, um den Schalttransmitter zu bilden.
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In einer Ausführungsform des sperrsynchronisierten Schaltgetriebes ist eine radiale Außenseite des Kupplungskörpers als konische Reibfläche ausgebildet und kann mit einer angrenzenden Reibfläche des Reibrings in Anlage kommen. Infolge der Konstruktion als Klauenschaltung mit axial vorstehenden Nocken wird an einer radialen Außenseite des Kupplungskörpers keine herkömmliche Außenverzahnung benötigt, sodass die radiale Außenseite des Kupplungskörpers in vorteilhafter Weise als Reibfläche ausgebildet werden kann. Auch dies trägt zur konstruktiven Vereinfachung des Kupplungskörpers und damit des gesamten sperrsynchronisierten Schaltgetriebes bei.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen sperrsynchronisierten Schaltgetriebes mit einem Schalttransmitter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- - 2 einen Längsschnitt durch das Schaltgetriebe gemäß 1 im Bereich eines Druckstücks;
- - 3 einen Längsschnitt durch das Schaltgetriebe gemäß 1 im Bereich einer Schaltausnehmung;
- - 4 einen Querschnitt IV-IV durch das Schaltgetriebe gemäß den 2 und 3;
- - 5 einen Schnitt V-V durch den Schalttransmitter des Schaltgetriebes gemäß 4;
- - 6 ein Detail des Schalttransmitters gemäß 5 in perspektivischer Schnittansicht;
- - 7 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen sperrsynchronisierten Schaltgetriebes mit einem Schalttransmitter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- - 8 einen Längsschnitt durch das zusammengesetzte Schaltgetriebe gemäß 7 im Bereich eines Druckstücks;
- - 9 einen Längsschnitt durch das zusammengesetzte Schaltgetriebe gemäß 7 im Bereich eines Schaltstifts;
- - 10 einen Querschnitt X-X durch das zusammengesetzte Schaltgetriebe gemäß den 8 und 9;
- - 11 eine perspektivische Detailansicht eines Schaltstifts für das Schaltgetriebe gemäß den 7 bis 10;
- - 12 einen Längsschnitt durch den Schaltstift gemäß 11;
- - 13 mögliche Ausführungen eines freien axialen Nocken- oder Schaltstiftendes; und
- - 14 eine weitere, nicht-beanspruchte Ausführungsform des Schalttransmitters für ein sperrsynchronisiertes Schaltgetriebe.
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Die 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform eines sperrsynchronisierten Schaltgetriebes 10 für Kraftfahrzeuge, mit einem axial verschieblichen Schalttransmitter 12 gemäß einer ersten Ausführungsform, zwei axial beidseits des Schalttransmitters 12 angeordneten Kupplungskörpern 26, die in Umfangsrichtung 14 drehfest mit dem Schalttransmitter 12 gekoppelt werden können, sowie zwei ebenfalls axial beidseits des Schalttransmitters 12 angeordneten und in Umfangsrichtung 14 mit dem Schalttransmitter 12 gekoppelten Reibringen 16, die axiale Fortsätze 18, 20, 22 aufweisen, welche in Synchronisationsausnehmungen 24 des Schalttransmitters 12 ragen können.
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Die Kupplungskörper 26 sind separate, aber jeweils fest mit einem zugeordneten Gangrad 28 verbundene Bauteile (vgl. 2 und 3). Insbesondere sind die Kupplungskörper 26 umgeformte Blechteile und beispielsweise mit dem zugeordneten Gangrad 28 verlötet, verschweißt, verklebt oder verpresst.
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Außerdem ist eine radiale Außenseite des Kupplungskörpers 26 als konische Reibfläche 64 ausgebildet und kann mit einer Reibfläche 62 des Reibrings 16 in Anlage kommen und eine Reibverbindung ausbilden.
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Insbesondere kann dabei eine der beiden Reibflächen 62 jeweils mit einem Reibbelag (Streusinterbelag, organischer Belag, Carbonbelag o.ä.) bestückt sein.
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In der ersten Ausführungsform des Schaltgetriebes 10 sind stirnseitig am Kupplungskörper 26 axial vorstehende Nocken 30 angeformt, welche zur drehfesten Kopplung mit dem Schalttransmitter 12 in dessen Schaltausnehmungen 32 eingreifen.
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Der Schalttransmitter 12 des sperrsynchronisierten Schaltgetriebes 10 umfasst einen um eine Getriebeachse A drehbaren, einstückigen Ringkörper 34, welcher gemäß den 1 bis 6 als ebene Ringscheibe ausgebildet ist. Der Ringkörper 34 weist an seiner radialen Innenseite eine erste Kontur 36 zur drehfesten und axial verschieblichen Kopplung mit einer Getriebewelle 38 (vgl. 4), an seiner radialen Außenseite eine zweite Kontur 40 zur axialen Kopplung mit einem axial beweglichen Schaltelement 42 (vgl. 2) sowie zwischen der radialen Innenseite und der radialen Außenseite die Synchronisationsausnehmungen 24 auf, in welche die axialen Fortsätze 18, 20, 22 der Reibringe 16 eingreifen können.
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Darüber hinaus weist der Ringkörper 34 zwischen der radialen Innenseite und der radialen Außenseite noch die separaten Schaltausnehmungen 32 zur drehfesten Kopplung mit dem Kupplungskörper 26 auf.
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Die Synchronisationsausnehmungen 24 und die Schaltausnehmungen 32 erstrecken sich dabei jeweils axial durch den Ringkörper 34 hindurch, wie z.B. in 5 zu sehen ist.
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In der ersten Ausführungsform des sperrsynchronisierten Schaltgetriebes 10 ist die erste Kontur 36 eine Innenverzahnung (vgl. 1 und 6) und die zweite Kontur 40 eine radial außenseitig umlaufende Schaltnut 46, in die das axial bewegliche Schaltelement 42 eingreifen kann (vgl. 2). Alternativ kann die zweite Kontur 40 auch lediglich ein in Umfangsrichtung 14 geschlossener Rand des Ringkörpers 34 sein, den ein gabelförmig ausgebildetes, axial bewegliches Schaltelement 42 umgreift (vgl. 8).
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Außer den Synchronisationsausnehmungen 24 und den Schaltausnehmungen 32 sind im Ringkörper 34 zwischen seiner radialen Innenseite und seiner radialen Außenseite noch Druckstücköffnungen 48 zur Aufnahme von federbeaufschlagten Druckstücken 50 vorgesehen. Diese Druckstücke 50 sind radial beweglich und werden durch Federelemente 52 radial nach außen gegen die axialen Fortsätze 18 beaufschlagt (vgl. 2 und 4).
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Wie in 6 angedeutet, ist in den Druckstücköffnungen 48 jeweils eine Führungsnut 54 vorgesehen, in welcher die Druckstücke 50 radial verschieblich und in axialer sowie tangentialer Richtung weitgehend unverschieblich gehalten sind.
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Außerdem ist in den 4 und 6 gut zu erkennen, dass in jede Druckstücköffnung 48 jeweils eine Synchronisationsausnehmung 24 sowie zwei Schaltausnehmungen 32 integriert sind, d.h. die Öffnungen und Ausnehmungen gehen ineinander über.
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Zur Realisierung der Synchronisation im Schaltgetriebe 10 ist wenigstens eine Synchronisationsausnehmung 24 durch Synchronisationsschrägen 56 (siehe 6) begrenzt, welche mit entsprechenden, an einem zugeordneten axialen Fortsatz 18 des Reibrings 16 ausgebildeten Synchronisationsschrägen 58 (siehe 1) in Anlage kommen können. Dadurch begrenzen die Synchronisationsschrägen 56, 58 eine Relativdrehung zwischen dem Schalttransmitter 12 und dem Reibring 16. Außerdem setzen die Synchronisationsschrägen 56, 58 eine axiale Schaltkraft F in eine in Umfangsrichtung 14 wirkende Rückstellkraft um, durch welche der Schalttransmitter 12 und das zu schaltende Gangrad 28 nach einer Drehzahlsynchronisierung in Umfangsrichtung 14 relativ zueinander so ausgerichtet werden, dass die Nocken 30 bei axialer Verschiebung des Schalttransmitters 12 in Richtung zum Gangrad 28 in die Schaltausnehmungen 32 des Kupplungskörpers 26 eingreifen.
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In der ersten Ausführungsform des Schalttransmitters gemäß den 1 bis 6 sind die Synchronisationsschrägen 56 an allen Synchronisationsausnehmungen 24 vorgesehen, welche in Druckstücköffnungen 48 integriert sind.
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Anhand der 4 und 6 wird außerdem deutlich, dass die Schaltausnehmungen 32 radial weiter innen angeordnet sind als die Synchronisationsausnehmungen 24. Da die axialen Fortsätze 18, 20, 22 des Reibrings 16 in die Synchronisationsausnehmungen 24 eingreifen, lässt sich auf diese Weise der Radius des Reibrings 16 und damit auch dessen Reibfläche 62 maximieren. Folglich entsteht bei der Getriebesynchronisation ein großes Reibmoment, welches zu einer raschen Drehzahlangleichung zwischen dem Schalttransmitter 12 einerseits und dem Kupplungskörper 26 bzw. dem Gangrad 28 andererseits führt.
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Im Übrigen weist der Ringkörper 34 des Schalttransmitters 12 mehr Schaltausnehmungen 32 als Synchronisationsausnehmungen 24 auf, da über die Schaltausnehmungen 32 das volle Motormoment und über die Synchronisationsausnehmungen 24 lediglich das geringere Reibmoment übertragen werden muss. Infolge ihrer separaten Ausbildung lässt sich die Anzahl der Synchronisations- und Schaltausnehmungen 24, 32 individuell an die jeweils auftretenden Belastungen anpassen. So kann insbesondere die Anzahl der Synchronisationsausnehmungen 24 reduziert werden, was aufgrund der geringeren Bauteilschwächung zu einer höheren Steifigkeit des Ringkörpers 34 und damit des Schalttransmitters 12 führt.
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Bei näherer Betrachtung der axialen Fortsätze 18, 20, 22 der Reibringe 16 ist festzustellen, dass diese Fortsätze 18, 20, 22 verschiedene Funktionen erfüllen und dementsprechend unterschiedlich ausgebildet sind.
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So sind beispielsweise die axialen Fortsätze 18 als Synchronisationsfortsätze ausgeführt, welche einerseits Vorsynchronschrägen 60 aufweisen, an denen die Druckstücke 50 angreifen (vgl. 2 und 3), sowie andererseits die bereits oben erwähnten Synchronisationsschrägen 58 aufweisen, welche an komplementären Synchronisationsschrägen 56 der Synchronisationsausnehmungen 24 im Ringkörper 34 angreifen können.
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Beim Aufbringen der Schaltkraft F auf den Ringkörper 34 des Schalttransmitters 12 werden die Druckstücke 50 axial gegen die Vorsynchronschrägen 60 des jeweiligen Reibrings 16 gedrückt und die konische Reibfläche 62 des Reibrings 16 dementsprechend axial gegen eine ebenfalls konische Reibfläche 64 des Kupplungskörpers 26 beaufschlagt (Vorsynchronisation).
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Nach Ausbilden der Reibverbindung zwischen dem Reibring 16 und dem Kupplungskörper 26 werden diese aufgrund des Drehzahlunterschieds relativ zum Schalttransmitter 12 verdreht, bis die Synchronisationsschrägen 56, 58 aneinander anschlagen und somit die Relativdrehung begrenzen.
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Nach einer Synchronisierung der Drehzahlen reicht die Schaltkraft F aus, dass die zusammenwirkenden Synchronisationsschrägen 56, 58 aneinander entlang gleiten und eine Rückdrehung des Schalttransmitters 12 relativ zum Reibring 16 bis zu einer Mittenposition erfolgt, in der sich der Schalttransmitter 12 durch die Schaltkraft F axial weiter in Richtung zu dem zu schaltenden Gangrad 28 hin bewegt und die am Kupplungskörper 26 angeformten axialen Nocken 30 in die Schaltausnehmungen 32 formschlüssig eingreifen.
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Die axialen Fortsätze 20 der Reibringe 16 sind hingegen als Kopplungsfortsätze ausgeführt, welche im zusammengesetzten Zustand des Schaltgetriebes 10 die beiden Reibringe 16 in axialer Richtung relativ zueinander fixieren. Hierzu sind jeweils ein Fortsatz 20 des einen Reibrings 16 und ein Fortsatz 20 des anderen Reibrings 16 einander zugeordnet und nach Art komplementärer Puzzleteile ausgebildet. Die einander zugeordneten Fortsätze 20 greifen im zusammengesetzten Zustand des Schaltgetriebes 10 formschlüssig ineinander, so dass sich die Reibringe 16 nur gemeinsam in axialer Richtung bewegen lassen. Zur Montage der Fortsätze 20 sind nur zwei Fortsätze 20 pro Reibring 16 vorhanden, die jeweils diametral gegenüberliegen, sodass die Ringe radial zueinander bewegt werden müssen, um die Fortsätze 20 ineinanderzustecken.
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Die axialen Fortsätze 22 sind im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ohne besondere Funktion und sorgen lediglich für eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Fortsätze 18, 20, 22 in Umfangsrichtung 14, um eine Unwucht der Reibringe 16 zu vermeiden. Selbstverständlich können die Fortsätze 22 jedoch auch als Synchronisationsfortsätze 18 oder Kopplungsfortsätze 20 ausgebildet sein.
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Um die Materialbeanspruchung und Flächenpressung während der Synchronisation zu reduzieren ist es außerdem denkbar, dass auch die Fortsätze 20 und/oder die Fortsätze 22 analog zu den Fortsätzen 18 Synchronisationsschrägen 58 aufweisen. In diesem Fall wären dann auch komplementäre Synchronisationsschrägen 56 an den jeweils zugeordneten Synchronisationsausnehmungen 24 im Ringkörper 34 vorzusehen.
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Die 7 bis 12 zeigen eine zweite Ausführungsform des sperrsynchronisierten Schaltgetriebes 10 mit einem Schalttransmitter 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der allgemeine Aufbau des Schaltgetriebes 10 sowie dessen prinzipielle Funktionsweise sind dabei identisch mit dem Aufbau und der Funktionsweise der oben erläuterten, ersten Ausführungsform des Schaltgetriebes 10, weshalb diesbezüglich auf die obige Beschreibung der 1 bis 6 verwiesen und im Folgenden lediglich auf konstruktive Besonderheiten der zweiten Ausführungsform eingegangen wird.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform umfasst der Schalttransmitter 12 gemäß der zweiten Ausführungsform außer dem Ringkörper 34 zusätzlich noch Schaltstifte 66, die sich axial durch die Schaltausnehmungen 32 des Ringkörpers 34 erstrecken. Die Schaltstifte 66 ragen im eingebauten Zustand gemäß den 8 und 9 über beide axiale Stirnseiten des Ringkörpers 34 axial hinaus und können in am Kupplungskörper 26 ausgebildete Schaltstiftöffnungen 68 eingreifen. Die Schaltstifte 66 werden am Ringkörper 34 vormontiert und sind nach ihrer Montage fest mit dem Ringkörper 34 verbunden, insbesondere fest in die Schaltausnehmungen 32 des Ringkörpers 34 eingepresst.
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Außer dem axial verschieblichen Schalttransmitter 12 weist das Schaltgetriebe 10 gemäß der zweiten Ausführungsform noch zwei axial beidseits des Schalttransmitters 12 angeordnete und in Umfangsrichtung 14 mit dem Schalttransmitter 12 gekoppelte Reibringe 16 auf, die jeweils axiale Fortsätze 18, 20, 22 aufweisen, welche in die Synchronisationsausnehmungen 24 des Schalttransmitters 12 ragen können, sowie zwei ebenfalls axial beidseits des Schalttransmitters 12 angeordnete Kupplungskörper 26, die in Umfangsrichtung 14 drehfest mit dem Schalttransmitter 12 gekoppelt werden können. In dieser zweiten Ausführungsform des Schaltgetriebes 10 weisen die Kupplungskörper 26 Schaltstiftöffnungen 68 auf, in welche die Schaltstifte 66 bei axialer Verschiebung des Schalttransmitters 12 eingreifen können.
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Die 11 und 12 zeigen einen Schaltstift 66 in perspektivischer Ansicht bzw. im Längsschnitt. In diesen Detailzeichnungen ist gut zu erkennen, dass der Schaltstift 66 zur axialen Positionierung des Schaltstifts 66 relativ zum Ringkörper 34 einen Anschlag 70 aufweist, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als umlaufender Bund ausgebildet ist und als Montagehilfe dient.
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Außerdem ist der Schaltstift 66 an seinen beiden axialen Schaltstiftenden 72 konisch verjüngt, um das „Einfädeln“ oder Einspuren in die Schaltstiftöffnungen 68 des Kupplungskörpers 26 zu erleichtern. Weitere Ausführungen der Schaltstiftenden 72, die ein vereinfachtes Einspuren ermöglichen, sind in den 13a bis 13d dargestellt und zeigen spitze, ballige oder angeschrägte Schaltstiftenden 72.
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Gemäß 12 hat jeder Schaltstift 66 einen Schaltausnehmungsabschnitt 74, welcher im montierten Zustand an den Ringkörper 34 angrenzt (vgl. 9), wobei der Schaltstift 66 zwischen dem Schaltausnehmungsabschnitt 74 und einem axialen Schaltstiftende 72 jeweils einen Hinterschnitt 76 aufweist. Dieser Hinterschnitt 76 sorgt dafür, dass die Schaltstifte 66 bei geschaltetem Gang mit den Schaltstiftöffnungen 68 auch ohne eine axial wirkende Schaltkraft F in Eingriff bleiben und der eingelegte Gang nicht selbstständig wieder ausgerückt wird. Zum Ausrücken des geschalteten Gangs ist eine entgegen der Schaltkraft F gerichtete Gegenkraft nötig, um die durch den Hinterschnitt 76 wirkende, axiale Haltekraft in der geschalteten Getriebestellung zu überwinden.
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Die obigen Ausführungen zu den Schaltstiftenden 72 lassen sich selbstverständlich analog auf die am Kupplungskörper 26 angeformten Nocken 30 der ersten Ausführungsform des Schaltgetriebes 10 gemäß den 1 bis 6 übertragen. So kann sich auch in diesem Fall jede Nocke 30 zu einem freien axialen Nockenende 78 hin verjüngen, um das Einspuren der Nocken 30 in die Schaltausnehmungen 32 des Ringkörpers 34 zu erleichtern.
