DE102012020673A1

DE102012020673A1 - Synchronisiereinheit

Info

Publication number: DE102012020673A1
Application number: DE201210020673
Authority: DE
Inventors: Ottmar Back
Original assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-04-24

Abstract

Eine Synchronisiereinheit, insbesondere für ein synchronisiertes Schaltgetriebe, hat einen Synchronkörper (10) und wenigstens zwei Druckstücke (16), die axial verschieblich am Synchronkörper (10) gelagert sind, wobei jedem Druckstück (16) ein zumindest in Radialrichtung nachgiebig im Synchronkörper (10) gelagertes Rastelement (24) zugeordnet ist, das mit einer Schaltmuffe (114) zusammenwirken kann, und Anschläge (30. 32) am Synchronkörper (10) vorgesehen sind, wobei in einer Neutralstellung der Schaltmuffe (14) jedes der Druckstücke (16) an einem Anschlag (30, 32) anliegt. Eine erste Gruppe von Anschlägen (30) ist so angeordnet, dass sie eine Bewegung der zugeordneten Druckstücke (16) in eine erste axiale Richtung (A1) verhindert und eine zweite Gruppe von Anschlägen (32) ist so angeordnet, dass sie eine Bewegung der zugeordneten Druckstücke (16) in eine zweite, der ersten axialen Richtung entgegengesetzte Richtung (A2) verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinheit, insbesondere für ein synchronisiertes Schaltgetriebe.
Eine bekannte Synchronisiereinheit ist in 1 dargestellt.
Ein drehfest mit einer (nicht gezeigten) Welle verbundener Synchronkörper 110 ist axial zwischen zwei zu schaltenden Losrädern 112 angeordnet. Eine Schaltmuffe 114 in Ringform ist in Axialrichtung über den Synchronkörper 110 um ein bestimmtes Maß verschiebbar. Eine Innenverzahnung der Schaltmuffe 114 und eine Außenverzahnung des Synchronkörpers 110 greifen ineinander, um nach dem Schalten die Drehung der Welle auf eines der beiden Losräder 112 zu übertragen.
In ihrer Neutralstellung ist die Schaltmuffe 114 mittels einer nicht gezeigten Schaltgabel in einer Mittelstellung gehalten, in der sie mittig über dem Synchronkörper 110 liegt.
Wird auf die Schaltgabel eine Schaltkraft aufgebracht, wird die Schaltmuffe 114 in Richtung des zu schaltenden Losrades 112 bewegt. Dabei werden über den Umfang des Synchronkörpers 110 verteilt angeordnete Druckstücke 116, die in Ausnehmungen 118 im Synchronkörper 110 angeordnet sind, axial ausgelenkt und wirken auf einen axial zwischen dem Synchronkörper 110 und dem Losrad 112 vorgesehenen Synchronring 120, der axial verlagert wird und an den Reibkonus eines mit dem Losrad 112 verbundenen Kupplungskörpers 122 drückt.
Die Druckstücke 116 sind mit dem Synchronkörper 110 verbunden, und zwar über in Radialrichtung r über die Oberseite der Druckstücke 116 hinausragende Rastelemente 124, die die Form eines Bolzens mit einem Kugelkopf aufweisen und die jeweils mittels einer Spiralfeder 126 in einer radialen Bohrung im Synchronkörper 110 verankert sind. Jedes der Druckstücke 116 hat eine mittige, durchgehende Ausnehmung, durch die hindurch sich das zugeordnete Rastelement 124 in Radialrichtung r so weit erstreckt, dass sein Kugelkopf über die Oberseite des Druckstücks 116 hinausragt.
Aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen der Welle mit dem Synchronkörper 110, dem Synchronring 120 und der mit diesem drehfest verbundenen Schaltmuffe 114 und der Gruppe aus Losrad 112 und Kupplungskörper 122 wird der Synchronring 120 in Umfangsrichtung ein Stück gegenüber dem Synchronkörper 110 mitgenommen und verdreht, wodurch eine Weiterbewegung der Schaltmuffe 114 auf bekannte Weise gesperrt wird. Diesen Vorgang bezeichnet man als Vorsynchronisierung.
Sperrzähne des Synchronrings 120 verhindern im anschließenden Synchronisiervorgang das Weiterbewegen der Schaltmuffe 114, bis die Drehzahldifferenz abgebaut ist.
Erst wenn sich die Drehzahlen angeglichen haben, ist ein Weiterbewegen der Schaltmuffe 114 möglich, da nun die Schaltmuffe 114 über an ihrem Umfang angeordnete Dachschrägen auf Dachschrägen am Synchronring 120 einwirken und den Synchronring 120 aus seiner Sperrposition zurückstellen und anschließend an den Sperrzähnen vorbeigleiten kann.
An der Innenseite der Schaltmuffe 114 weist diese normalerweise im Bereich der Druckstücke 116 eine (hier nicht gezeigte) Nut auf, in die der Kugelkopf des Rastelements 124 eingreift, wenn die Schaltmuffe 114 in ihrer Neutralstellung ist.
Bei der Schaltbewegung der Schaltmuffe 114 drücken die angeschrägten Wände der Nut das Rastelement 124 in Radialrichtung in die Ausnehmung im Synchronkörper 110 hinein, sodass letztendlich die Schaltmuffe 114 über das Rastelement 124 gleiten kann, um in Eingriff mit dem Losrad 112 zu kommen.
Wird die Schaltmuffe 114 wieder in ihre Neutralstellung zurückbewegt, so rastet in der Neutralstellung das Rastelement 124 wieder in die Nut in der Schaltmuffe 114 ein.
In der Neutralstellung wird durch die Federn 126 lediglich eine kleine axiale Rückstellkraft ausgeübt.
Jedoch besteht bei der beschriebenen Lösung der Nachteil, dass die Schaltmuffe, beispielsweise bei der Einwirkung von Fahrzeugschwingungen, aufgrund des axialen Spiels der Rastelemente und damit der Druckstücke kleine Bewegungen ausführen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mittenarretierung einer Schaltmuffe zu verbessern.
Erfindungsgemäß weist hierzu eine Synchroneinheit mit einem Synchronkörper, insbesondere für ein synchronisiertes Schaltgetriebe, wenigstens zwei Druckstücke auf, die axial verschieblich am Synchronkörper gelagert sind, wobei jedem Druckstück ein zumindest in Radialrichtung nachgiebig im Synchronkörper gelagertes Rastelement zugeordnet ist, das mit einer Schaltmuffe zusammenwirken kann. Es sind Anschläge am Synchronkörper vorgesehen, wobei in einer Neutralstellung der Schaltmuffe jedes der Druckstücke an einem Anschlag anliegt und wobei eine erste Gruppe von Anschlägen so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung der zugeordneten Druckstücke in eine erste axiale Richtung verhindert und eine zweite Gruppe von Anschlägen so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung der zugeordneten Druckstücke in eine zweite, der ersten axialen Richtung entgegengesetzte Richtung verhindert. Jeder axiale Bewegungsimpuls, der auf die Schaltmuffe wirkt, wird demnach durch die Anlage der Druckstücke an einem Anschlag der ersten bzw. einem Anschlag der zweiten Gruppe von Anschlägen abgefangen und in den fest mit der Welle verbundenen Synchronkörper eingeleitet. Vorzugsweise ist auch das Rastelement so ausgelegt, dass es bezüglich des Druckstücks im Wesentlichen kein Spiel in Axialrichtung hat, so dass im Wesentlichen in Axialrichtung kein Spiel zwischen Schaltmuffe und Synchronkörper besteht und somit die Schaltmuffe bezüglich kleiner auf sie einwirkenden Axialkräfte in ihrer Neutralstellung verlässlich arretiert ist.
Wirken höhere Kräfte, wie sie beispielsweise bei der Einleitung des Schaltvorgangs auftreten, geben die Rastelemente der Druckstücke, die an den eine Axialbewegung in die jeweilige Schaltrichtung verhindernden Anschlägen anliegen, radial nach und erlauben der Schaltmuffe, über das Rastelement und das Druckstück hinwegzugleiten, um wie bekannt die Vorsynchronisierung einleiten zu können.
Für ein optimales Schaltergebnis sind vorzugsweise über den Umfang des Synchronkörpers verteilt genauso viele Anschläge der ersten Gruppe wie Anschläge der zweiten Gruppe vorgesehen. Da jedem der Anschläge ein Druckstück zugeordnet ist, sind also gleich viele Druckstücke am Synchronkörper angeordnet, die gegen eine Bewegung in die erste axiale Richtung blockiert sind wie Druckstücke, die gegen eine Bewegung in die zweite axiale Richtung blockiert sind. Eine normale Synchronisiereinrichtung verwendet drei Druckstücke, die in beide Richtungen beweglich sind. Daher ist es vorteilhaft, insgesamt sechs Druckstücke einzusetzen, von denen die Hälfte den Anschlägen der ersten Gruppe und die andere Hälfte den Anschlägen der zweiten Gruppe zugeordnet ist.
Vorzugsweise sind die Anschläge so über den Umfang des Synchronkörpers verteilt, dass jeweils ein Anschlag der ersten Gruppe mit einem Anschlag der zweiten Gruppe abwechselt.
Alle Druckstücke können gleich geformt sein, was die Fertigung erleichtert. Es ist dann vorteilhaft, die Druckstücke so auszubilden, dass die Druckstücke, die an einem Anschlag der ersten Gruppe anliegen, um 180° gedreht zu den Druckstücken am Synchronkörper angeordnet werden können, die an einem Anschlag der zweiten Gruppe anliegen.
Die Druckstücke können für diese Ausführung z. B. T-förmig oder L-förmig ausgebildet sein, wobei der Balken des „T” bzw. „L” in Kontakt mit dem Anschlag kommt und der Fuß des „T” bzw. der Kopf des „L” sich ohne Kontakt mit einem Anschlag in Axialrichtung bewegen kann.
Insbesondere die Verwendung von T-förmigen Druckstücken hat den Vorteil, dass sämtliche Ausnehmungen für die Druckstücke am Synchronkörper identisch gestaltet sein und jeweils einen Anschlag der ersten Gruppe und einen Anschlag der zweiten Gruppe aufweisen können. Durch die Anordnung des Druckstücks wird bestimmt, welche Axialrichtung in der Verschiebung blockiert sein soll.
Das umgekehrte Prinzip kann natürlich auch verwirklicht werden, wobei vorzugsweise sämtliche Druckstücke eine identische Form aufweisen und auch in identischer Ausrichtung am Synchronkörper verbaut werden, aber die entsprechenden Ausnehmungen am Synchronkörper unterschiedlich gestaltet sind, sodass eine Verschiebung nur in der ersten oder der zweiten axialen Richtung möglich ist.
Im ersten Fall definieren sich daher die erste und die zweite Gruppe von Anschlägen insbesondere über die Ausrichtung des Druckstücks, während im zweiten Fall sich die Gruppe der ersten und der zweiten Anschläge über deren Position am Synchronkörper definiert.
Es ist ebenso möglich, die Anschläge in den Ausnehmungen für jede Gruppe von Anschlägen individuell zu gestalten, beispielsweise bei der Verwendung von L- oder Doppel-T-förmigen Druckstücken.
Das technische Ergebnis ist in allen Fällen identisch: Bei Einwirken einer Kraft in die erste axiale Richtung verhindert die Anlage wenigstens eines Druckstücks an einem Anschlag der ersten Gruppe von Anschlägen eine Bewegung der zugeordneten Druckstücke in diese erste axiale Richtung, und bei Einwirken einer Kraft in die zweite axiale Richtung verhindert die Anlage wenigstens eines Druckstücks an einem Anschlag der zweiten Gruppe von Anschlägen die Bewegung der zugeordneten Druckstücke in die zweite axiale Richtung. Das bedeutet, dass jeweils eine Gruppe von Druckstücken eine Bewegung der Schaltmuffe in die erste bzw. zweite axiale Richtung verhindert.
Für jedes Druckstück sollte nur entweder ein Anschlag der ersten oder ein Anschlag der zweiten Gruppe vorgesehen sein, sodass sich jedes Druckstück in eine der beiden axialen Richtungen um den für die Vorsynchronisierung notwendigen Weg verschieben kann.
Es ist möglich, für jedes Druckstück einen zweiten Anschlag am Ende des maximalen Verschiebewegs der Schaltmuffe bei der Vorsynchronisierung vorzusehen, um eine Verliersicherung für das Druckstück zu realisieren. Dieser Anschlag ist aber für die hier beschriebene Mittenarretierung unbedeutend.
Das Rastelement weist vorzugsweise einen Rastkörper auf, der über eine Feder am Synchronkörper verankert ist und der in einer Ausnehmung am Druckstück aufgenommen ist. Hier kann die oben beschriebene bekannte Anordnung aus einer Spiralfeder und einem Bolzen mit einem Kugelkopf eingesetzt werden, wobei der Kugelkopf über eine durchgehende, in Radialrichtung im Druckkörper ausgebildete Ausnehmung über die Außenoberfläche des Druckstücks hinausragt.
Bis zum Überschreiten einer vorbestimmten axialen Distanz zwischen Schaltmuffe und Synchronkörper ist das Rastelement bevorzugt so mit der Schaltmuffe gekoppelt, dass es eine Rückstellkraft auf die Schaltmuffe in die Neutralstellung ausübt. Hierdurch erfolgt eine Zentrierung in die Neutralstellung, wenn die Schaltmuffe aktiv in ihre Neutralstellung zurückgeführt wird. Bei Überschreiten der vorbestimmten axialen Distanz gleitet die Schaltmuffe hingegen über das Rastelement, das in radialer Richtung in den Synchronkörper hineingedrückt wird, hinweg.
Es kann eine bekannte Konstruktion aus einer Nut in Umfangsrichtung in der Schaltmuffe und dem Kugelkopf des Rastbolzens gewählt werden, um eine geeignete Rückstellkraft zu erzeugen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist wenigstens eines der Druckstücke, die einem Anschlag der ersten beziehungsweise zweiten Gruppe zugeordnet sind, so ausgebildet, dass es in der seiner Vorsynchronisierrichtung entgegengesetzten axialen Richtung einen Indexiervorsprung aufweist, der in Eingriff mit dem jeweiligen Synchronring ist und dessen Indexierung bewirkt. Während ein axiales Ende des Druckstücks so ausgebildet ist, dass es bei einer Bewegung in axialer Richtung zum in dieser axialen Richtung gelegenen ersten Synchronring hin diesen axial auslenkt und so die Vorsynchronisierung einleitet, ist das entgegengesetzte axiale Ende desselben Druckstücks mit einem Vorsprung versehen, der in eine Ausnehmung am Umfangsrand eines zweiten Synchronrings eingreift, der auf der entgegengesetzten Seite des Synchronkörpers vorgesehen und dem zweiten Losrad zugeordnet ist. Der Indexiervorsprung des Druckstücks bewirkt eine Kopplung in Umfangsrichtung zwischen dem Synchronkörper und dem Synchronring, wobei die Ausnehmung im Synchronring in Umfangsrichtung so breit ausgelegt ist, dass der Synchronring um seinen vorbestimmten Winkel in Umfangsrichtung umschlagen kann, wenn die Vorsynchronisierung erfolgt.
Vorzugsweise bleibt das Druckstück auch in Eingriff mit dem Synchronring, wenn es in Richtung des anderen Synchronrings zur Vorsynchronisierung verschoben wird. Das Druckstück ist daher in axialer Richtung so lang gestaltet, dass es ein Stück über den Synchronkörper hinausragt, sodass es stets in Eingriff mit dem zweiten Synchronring ist.
Gemäß dieser Ausführungsform ist wenigstens ein Druckstück, das einem Anschlag der ersten Gruppe zugeordnet ist, und wenigstens ein Druckstück, das einem Anschlag der zweiten Gruppe zugeordnet ist, mit einem Indexiervorsprung für den jeweils anderen Synchronring ausgestattet. Es ist natürlich möglich, alle Druckstücke mit Indexiervorsprüngen zu versehen.
Die Indexiervorsprünge können einfach realisiert werden, indem T- oder L-förmige Druckstücke in ihrer axialen Richtung verlängert ausgebildet sind.
Um ein aktives Lüften des Synchronrings vom Losrad zu bewirken, wenn sich die Schaltmuffe von einem Losrad in axialer Richtung wegbewegt, kann wenigstens eines der Druckstücke, die einem Anschlag der ersten beziehungsweise der zweiten Gruppe zugeordnet sind, permanent in Eingriff mit dem jeweiligen Synchronring sein, sodass bei einer axialen Bewegung des Druckstücks in dessen Neutralstellung der Synchronring vom Druckstück mitgenommen wird. Durch eine derartige axiale Kopplung wird der Synchronring vom Losrad weggezogen, wenn das Druckstück in seine Neutralstellung zurückbewegt wird bzw. wenn die Schaltmuffe eine Schaltbewegung in Richtung des gegenüberliegenden Losrades beginnt.
Die Kopplung zwischen Druckstück und Synchronring kann beispielsweise durch das Vorsehen eines Vorsprungs und einer entsprechenden Ausnehmung am Synchronring bzw. am Druckstück (oder umgekehrt) erreicht werden.
Die Schaltmuffe weist beispielsweise im Bereich wenigstens eines der Druckstücke, die einem Anschlag der ersten beziehungsweise zweiten Gruppe zugeordnet sind, eine mit dem Rastelement zusammenwirkende Rampenstruktur auf, die in die erste beziehungsweise zweite axiale Richtung von der Mitte der Schaltmuffe versetzt ist. Wirkung einer derartigen Rampenstruktur ist zum einen eine gewisse Arretierung der Schaltmuffe in der Gangposition bei einer in die Schaltstellung ausgelenkten Schaltmuffe durch Anlage an das Rastelement und zum anderen eine aktive Zurückbewegung des zugeordneten Druckstücks beim Zurückstellen der Schaltmuffe in die Neutralposition durch Krafteinwirkung auf das Rastelement. Bei der aktiven Rückbewegung wird beispielsweise bei einer bestehenden Kopplung des Druckstücks mit dem Synchronring dieser zwangsweise vom Losrad wegbewegt und somit gelüftet.
Entsprechend ist die Rampenstruktur vorteilhaft an der Stelle ausgebildet, an der die Innenseite der Schaltmuffe in der Gangposition, in der Schaltmuffe und Losrad in Drehrichtung gekoppelt sind, in der Neutralstellung des Druckstücks noch in Kontakt mit dem Rastelement ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische perspektivische Explosionsansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Synchronisiereinheit;
2 und 3 einen schematisch dargestellten Ausschnitt aus einem Synchronkörper mit einem Druckstück einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinheit in einer ersten Variante;
4 und 5 einen schematisch dargestellten Ausschnitt aus einem Synchronkörper mit einem Druckstück einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinheit in einer zweiten Variante;
6 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Synchronisiereinheit nach einer weiteren Ausführungsform in der Neutralstellung;
7 die Synchronisiereinheit aus 6 in der Vorsynchronisierungsstellung in Richtung des unteren Losrads;
8 die Synchronisiereinheit aus 6 in der Vorsynchronisierungsstellung zum oberen Losrad;
9 eine Kopplung zwischen einem Druckstück und einem Synchronring einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinheit in einer schematischen Schnittansicht;
10 schematisch die Ausbildung der Innenseite der Schaltmuffe im Bereich der Druckstücke bei einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinheit; und
11 schematisch die Relation zwischen Schaltmuffe und Rastelement bei ausgelenkter Schaltmuffe.
Die 2 und 3 zeigen eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinheit.
Mit Ausnahme der Ausbildung des Synchronkörpers 10, der Druckstücke 16 sowie der Synchronringe 20 entspricht die Synchronisiereinheit der in 1 gezeigten Einheit, weshalb auch auf die dort gezeigten Bauteile verwiesen wird.
Dargestellt ist ein Ausschnitt aus dem Synchronkörper 10 im Bereich der Ausnehmung 18, in der das Druckstück 16 angeordnet ist. In der Mitte des Druckstücks 16 weist dieses eine in Radialrichtung durchgehende Öffnung auf, durch die der abgerundete Kopf eines Rastelements 24 hindurchragt. Wie bei der in 1 dargestellten Einheit ist das Rastelement 24 über eine Feder 26 im Synchronkörper 10 verankert. Die Feder 26 kann auch im Druckstück 16 selbst verankert sein.
Das Druckstück 16 ist hier T-förmig gestaltet (in Draufsicht auf den Außenumfang des Synchronkörpers 10). Die Ausnehmung 18 im Synchronkörper 10 ist in Draufsicht mit einer Verengung versehen, indem jeweils rechts und links an der Begrenzung eines in Axialrichtung durchgehenden Schlitzes ein Vorsprung 28 ausgebildet ist. In Axialrichtung weist jeder der Vorsprünge 28 eine erste und eine zweite Schulter auf, die einen ersten Anschlag 30 (in 2 und 3 oben) und einen zweiten Anschlag 32 (in 2 und 3 unten) bilden.
Der Balken der T-Form des Druckstücks 16 bildet Anschlagflächen 34, die je nach der Ausrichtung des Druckstücks 16 in der Ausnehmung 18 in der Neutralstellung des Druckstücks 16 entweder in Kontakt mit den ersten Anschlägen 30 oder in Kontakt mit den zweiten Anschlägen 32 sind (siehe 2 bzw. 3).
Über den Umfang des Synchronkörpers 10 verteilt sind insgesamt sechs Ausnehmungen 18 vorgesehen, in die jeweils ein Druckstück 16 mitsamt einem dazugehörigen Rastelement 24 eingesetzt ist. Die Druckstücke 16 sind im Wechsel in der in 2 und der in 3 gezeigten Ausrichtung, in der das Druckstück 16 um 180° gedreht ist, in die Ausnehmungen 18 eingesetzt.
Dementsprechend lassen sich die Anschläge 30, 32 in eine erste Gruppe von Anschlägen 30 und eine zweite Gruppe von Anschlägen 32 unterteilen, in Abhängigkeit davon, an welchem der Anschläge das Druckstück 16 in der Neutralstellung des Druckstücks 16 anliegt.
Bei der in 2 dargestellten Situation, bei der das Druckstück in Anlage an einen Anschlag 30 der ersten Gruppe ist, ist eine Bewegung des Druckstücks 16 in eine erste axiale Richtung A₁ (in den Figuren nach unten) durch den Synchronkörper 10 verhindert.
Bei der in 3 dargestellten Ausrichtung des Druckstücks 16 ist eine Bewegung des Druckstücks 16 in eine zweite axiale Richtung A₂, die der ersten axialen Richtung A₁ entgegengesetzt orientiert ist (in den Figuren nach oben), durch die Anlage der Anschlagfläche 34 an einem Anschlag 32 der zweiten Gruppe verhindert.
Die Rastelemente 24 sind so in den Druckstücken 16 aufgenommen und auch so mit der Schaltmuffe 14 gekoppelt (beispielsweise durch eine dachförmige Nut, siehe auch 10 und 11), dass auch zwischen dem Rastelement 24 und der Schaltmuffe 14 im Wesentlichen kein Spiel besteht.
Insgesamt führt diese Ausbildung dazu, dass die Schaltmuffe 14 in ihrer Neutralstellung mittenarretiert ist, da kleine Bewegungen der Schaltmuffe 14 entweder durch einen Anschlag 30 der ersten Gruppe oder einen Anschlag 32 der zweiten Gruppe in den Synchronkörper 10 eingeleitet werden, und so nicht zu einer Verschiebung der Schaltmuffe 14 führen können, da diese gegenüber dem Synchronkörper 10 im Wesentlichen kein Spiel besitzt.
Sämtliche Ausnehmungen 18 im Synchronkörper 10 und insbesondere sämtliche Vorsprünge 28 können in dieser Variante gleich gestaltet sein.
Bei der in den 4 und 5 dargestellten zweiten Variante sind alle Druckstücke 16 identisch aufgebaut und werden in identischer Orientierung in die Ausnehmungen 18 eingesetzt. Jedes Druckstück 16 weist die Form eines Doppel-T auf.
Hier sind jedoch in Umfangsrichtung im Wechsel die Ausnehmungen 18, insbesondere die Vorsprünge 28 an den Seiten des axial verlaufenden Schlitzes in Axialrichtung versetzt ausgebildet, wobei der axiale Abstand der Anschläge 30, 32 gleich bleibt, aber beide Anschläge 30, 32 in Umfangsrichtung abwechselnd in Axialrichtung versetzt gegeneinander angeordnet sind.
Die Anordnung ist so gewählt, dass für eine erste Gruppe von Ausnehmungen 18 die erste Gruppe von Anschlägen durch die Anschläge 30 gebildet wird, die in der Neutralstellung in Kontakt mit den Anschlagflächen 34 am Druckstück 16 an einem Ende des Druckstücks 16 ist und bei der in 4 gezeigten Konstellation eine Bewegung in die erste axiale Richtung A₁ verhindert.
Die andere Gruppe von Ausnehmungen 18 ist so ausgebildet, dass die zweite Gruppe von Anschlägen durch die Anschläge 32 gebildet ist, die so angeordnet sind, dass sie in der Neutralstellung der Druckstücke 16 in Kontakt mit der Anschlagfläche 34 am anderen Ende des Druckstücks 16 sind, sodass eine Bewegung in die zweite axiale Richtung A₂ verhindert ist.
Auch auf diese Weise ist wie oben beschrieben eine Mittenarretierung der Schaltmuffe 14 gewährt. Bei dieser Variante ist der Abstand zwischen den Anschlagsflächen 34 in axialer Richtung des Druckstücks 16 so groß gewählt, dass eine Schaltbewegung zur Vorsynchronisierung in beide axiale Richtungen A₁, A₂ durch die Druckstücke 16 in ausreichendem Maße möglich ist, bevor ein Kontakt zwischen den in der Neutralstellung der Druckstücke 16 nicht in Anlage befindlichen Anschlägen (Anschläge 32 in 4 und Anschläge 30 in 5) erfolgt. Dies lässt sich einfach durch eine entsprechende Wahl der Abmessungen des Druckstücks 16 und der Ausnehmungen 18 erreichen.
Zur Vorsynchronisierung dienen jeweils die Druckstücke 16, die in der jeweiligen axialen Richtung A₁, A₂, in die die Druckstücke 16 beim Einleiten des Schaltvorgangs ausgelenkt werden sollen, auslenkbar sind. Die Vorsynchronisierung wird ganz normal wie bekannt und wie für die Synchronisiereinrichtung nach 1 beschrieben durchgeführt. Bei einer Schaltbewegung in die andere axiale Richtung A₂, A₁ wird die Vorsynchronisierbewegung durch die andere Gruppe von Druckstücken 16, die an der zweiten Gruppe von Anschlägen anliegt und die in diese axiale Richtung A₂, A₁ frei beweglich ist, durchgeführt.
Im gezeigten Beispiel sind insgesamt sechs Druckstücke vorgesehen, sodass zur Vorsynchronisierung in jede axiale Richtung A₁, A₂ jeweils drei Druckstücke 16 zur Verfügung stehen. Die Zahl der Druckstücke könnte aber auch abweichend gewählt werden.
Die 6 bis 11 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Synchronisiereinheit. Auch hier ist der Synchronkörper 10 axial zwischen zwei Losrädern 112 angeordnet, wobei jeweils zwischen Synchronkörper 10 und Losrad 112 ein Synchronring 20 liegt.
Wie bei den gerade beschriebenen Ausführungsformen sind die Druckstücke 16 so angeordnet, dass sie jeweils einem Anschlag einer ersten beziehungsweise zweiten Gruppe von Anschlägen 30, 32 zugeordnet sind. In diesem Beispiel sind alle Druckstücke 16 L-förmig ausgebildet (in Draufsicht). Es ist jeweils nur ein Anschlag 30 beziehungsweise 32 in der Ausnehmung des Synchronkörpers 10 vorgesehen. Je nachdem, ob das Druckstück 16 der Gruppe der ersten oder der zweiten Anschläge zugeordnet ist, ist es um 180° gedreht verbaut.
Wie gerade beschrieben erfolgt in der Neutralstellung der (in den 10 und 11 angedeuteten) Schaltmuffe 14 eine Mittenarretierung, da kleine Bewegungen der Schaltmuffe 14 über die Kopplung mit dem Rastelement 24 in beiden axialen Richtungen A₁, A₂ durch die Anlage der Druckstücke 16 entweder an den Anschlägen 30 der ersten Gruppe oder den Anschlägen 32 der zweiten Gruppe verhindert werden.
Darüber hinaus erfüllt jedes der Druckstücke 16 zusätzlich eine Indexierungsfunktion für denjenigen Synchronring 20, der durch das Druckstück 16 bei der Vorsynchronisierung nicht bewegt wird. In die axiale Richtung A₂, in der das in 6 rechte der beiden Druckstücke 16 aufgrund des Zusammenwirkens des Anschlags 32 mit der Anschlagfläche 34 sich nicht bewegen kann, greift ein Indexiervorsprung 40 in eine entlang des Umfangs des Synchronrings 20 ausgebildete Ausnehmung 42 ein. Der Indexiervorsprung 40 ist in diesem Fall einfach als Verlängerung des Körpers des Druckstücks 16 in axialer Richtung ausgebildet. Die Ausnehmung 42 ist in Umfangsrichtung ein Stück breiter ausgebildet als der Indexiervorsprung 40 des Druckstücks 16, sodass der Synchronring 20 sich um einen gewissen Winkelbereich verdrehen kann. Eine weitere Verdrehung wird durch das Druckstück 16 verhindert. Auf diese Weise erfüllt das Druckstück 16 die Funktion der Indexierung des Synchronrings 20, ohne dass am Synchronring 20 beispielsweise Arretierungsnasen vorgesehen sein müssten.
Das Druckstück 16 beziehungsweise dessen Indexiervorsprung 40 ist in axialer Richtung so lang ausgebildet, dass es den Eingriff mit der Ausnehmung 42 im Synchronring 20 auch dann nicht verliert, wenn es vollständig in die erste axiale Richtung A₁ zur Vorsynchronisierung des gegenüberliegenden Synchronrings 20 ausgelenkt ist.
Für das linke der beiden in 6 gezeigten Druckstücke 16 gilt das oben Gesagte für den in 6 unteren der beiden Synchronringe 20. Hier greift der Indexiervorsprung 40 in eine im Synchronring 20 ausgebildete Ausnehmung 42 ein.
Vorzugsweise sind sämtliche Druckstücke 16 mit einem Indexiervorsprung 40 versehen, der jeweils in den ersten oder den zweiten Synchronring 120 eingreift. Es wäre aber auch möglich, nur jeweils einige der Druckstücke 16, die mit Anschlägen der ersten beziehungsweise der zweiten Gruppe zusammenwirken, mit einem Indexiervorsprung 40 auszubilden.
In 7 ist eine Schaltsituation gezeigt, in der die (nicht dargestellte) Schaltmuffe in die erste axiale Richtung A₁ (in den Figuren nach unten) bewegt wird und das in 7 linke Druckstück 16 in diese Richtung auslenkt. Das axiale Ende 44 des Druckstücks 16 drückt auf den Synchronring 20 und presst dessen Reibfläche gegen eine entsprechend ausgebildete Reibfläche am Losrad 112, sodass eine Kopplung in Umfangsrichtung entsteht. Die hierdurch resultierende Verdrehung des Synchronrings 20 in Umfangsrichtung wird durch den Indexiervorsprung 40 des in 7 rechten Druckstücks 16 nach einem vorbestimmten Winkel gestoppt.
In 8 ist die Schaltsituation dargestellt, bei der die Schaltmuffe in die zweite axiale Richtung A₂ (in den Figuren nach oben) bewegt wird und das in den Figuren obere Losrad 112 mit dem Synchronkörper 10 verbunden wird. Hier erfüllt dann entsprechend das in 8 rechte Druckstück 16 die Funktion der Indexierung.
Jedes der Druckstücke 16 ist hie in axialer Richtung mit einem der beiden Synchronringe 20 gekoppelt. 9 stellt diese Kopplung für das in den 6 bis 8 auf der linken Seite gezeigte Druckstück 16 dar. Am Ende 44 des Druckstücks 16 ist auf dessen zum Synchronkörper 10 gerichteten Unterseite eine Ausnehmung 46 ausgebildet, in die ein am Synchronring 20 ausgebildeter Vorsprung 48 eingreift.
In dieser Figur ist auch die Anlagefläche zwischen dem Ende 44 des Druckstücks 16 und dem Synchronring 20 gezeigt, mit der das Druckstück 16 bei der Vorsynchronisierung den Synchronring 20 in axiale Richtung A₂ verschiebt.
Bei der Rückbewegung in die entgegengesetzte axiale Richtung A₁ zieht das Druckstück 16 über die Kopplung des Vorsprungs 48 mit der Ausnehmung 46 den Synchronring 20 vom (hier nicht dargestellten) Losrad 112 weg, sodass eine Zwangslüftung erfolgt und der Synchronring 20 nicht am Losrad 112 kleben bleiben kann. Diese Bewegung geschieht grundsätzlich, wenn die Schaltmuffe wieder in ihre Neutralstellung zurückverschoben wird bzw. wenn das gegenüberliegende Losrad 112 geschaltet werden soll.
Die 10 und 11 zeigen die Ausbildung der radialen Innenseite der Schaltmuffe 14. In der Mitte der 10 ist wieder die Synchronisiereinheit in ihrer Neutralstellung dargestellt. Auf der linken Seite der 10 ist eine Schnittansicht der Schaltmuffe 14 gezeigt, wie sie im Bereich der Schaltmuffe 14 ausgebildet ist, die oberhalb des in 10 linken Druckstücks 16 liegt. Auf der rechten Seite der 10 ist dementsprechend eine Schnittansicht der Schaltmuffe 14 dargestellt, wie sie im Bereich oberhalb des in 10 rechten Druckstücks 16 ausgebildet ist.
Die Schaltmuffe 14 hat axial mittig an ihrer Unterseite eine durch zwei schräg verlaufende Rampen gebildete Nut 50, in die der Kopf des Rastelements 24 eingreift, wenn die Schaltmuffe 14 in ihrer Neutralstellung mittig über dem Synchronkörper 10 ist. Durch Wechselwirkung der Nut 50 mit dem Rastelement 24 und den Druckstücken 16 über die Anschläge 30, 32, 34 wird die Mittenarretierung der Schaltmuffe 14 in der Neutralstellung bewirkt.
An dem der jeweiligen Schaltrichtung entgegengesetzten axialen Ende weist die Schaltmuffe 14 eine zweite Rampenstruktur 52 in Form einer Abschrägung auf. Die Abschrägung steigt von der Unterseite der Schaltmuffe 14 aus gesehen axial nach außen an. Die zweite Rampenstruktur 52 ist so angeordnet, dass sie bei komplett in Schaltposition ausgelenkter Schaltmuffe 14 auf Höhe des Rastelements 24 liegt. Dies ist für eine in die zweite Axialrichtung A₂ (in 10 nach oben) verschobene Schaltmuffe 14 in 11 schematisch dargestellt.
Für ein für die Vorsynchronisierung in die erste axiale Richtung A₁ bewegliches Druckstück 16, wie es in 10 auf der rechten Seite gezeigt ist, ist entsprechend die zweite Rampenstruktur 52 an dem in die axiale Richtung A₂ weisenden axialen Ende der Schaltmuffe 14 ausgebildet.
Bei vollständig axial ausgelenkter Schaltmuffe 14 bietet die Anlage zwischen der Rampenstruktur 52 und dem Rastelement 24 eine in Schaltrichtung wirkende Kraft auf die Schaltmuffe 14, die eine gewisse Arretierung in der Schaltposition bewirkt.
Wird die Schaltmuffe 14 wieder in die Neutralstellung zurückbewegt, so sorgt die Anlage der Rampenstruktur 52 am Kopf des Rastelements 24 dafür, dass gleichzeitig das Druckstück 16 in die Neutralstellung mitgenommen wird, was auch dazu führt, dass aufgrund der Kopplung zwischen Druckstück 16 und Synchronring 20 der Synchronring 20 vom Losrad 112 weggezogen wird.
Die Schräge der Rampenstruktur 52 ist so ausgebildet, dass diese spätestens bei Erreichen der Neutralposition des Druckstücks 16 über das radial nach innen gedrückte Rastelement 24 hinweggleitet, bis dieses in der Nut 50 in der axialen Mitte der Schaltmuffe 14 einrastet.

Claims

Synchronisiereinheit, insbesondere für ein synchronisiertes Schaltgetriebe, mit einem Synchronkörper (10) und wenigstens zwei Druckstücken (16), die axial verschieblich am Synchronkörper (10) gelagert sind, wobei jedem Druckstück (16) ein zumindest in Radialrichtung nachgiebig im Synchronkörper (10) gelagertes Rastelement (24) zugeordnet ist, das mit einer Schaltmuffe (114) zusammenwirken kann, und Anschläge (30, 32) am Synchronkörper (10) vorgesehen sind, wobei in einer Neutralstellung der Schaltmuffe (14) jedes der Druckstücke (16) an einem Anschlag (30, 32) anliegt und eine erste Gruppe von Anschlägen (30) so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung der zugeordneten Druckstücke (16) in eine erste axiale Richtung (A₁) verhindert und eine zweite Gruppe von Anschlägen (32) so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung der zugeordneten Druckstücke (16) in eine zweite, der ersten axialen Richtung entgegengesetzte Richtung (A₂) verhindert.
Synchronisiereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des Synchronkörpers (10) verteilt genauso viele Anschläge (30) der ersten Gruppe wie Anschläge (30) der zweiten Gruppe vorgesehen sind.
Synchronisiereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Druckstücke (16) gleich geformt sind.
Synchronisiereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstücke (16), die an einem Anschlag (30) der ersten Gruppe anliegen um 180° gedreht zu den Druckstücken (16) am Synchronkörper (10) angeordnet sind, die an einem Anschlag (32) der zweiten Gruppe anliegen.
Synchronisiereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Druckstück (16) nur entweder ein Anschlag (30) der ersten Gruppe oder ein Anschlag (32) der zweiten Gruppe vorgesehen ist.
Synchronisiereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verschiebung der Schaltmuffe (14) in eine erste Axialrichtung (A₁) die Druckstücke (16) ausgelenkt werden, die an ersten Gruppe von Anschlägen (30) anliegen und bei einer Verschiebung der Schaltmuffe (14) in die zweite, der ersten Axialrichtung (A₁) entgegengesetzten Axialrichtung (A₂) die Druckstücke (16) ausgelenkt werden, die an der zweiten Gruppe von Anschlägen (32) anliegen.
Synchronisiereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (24) einen Rastkörper aufweist, der über eine Feder (26) am Synchronkörper verankert ist und der in einer Ausnehmung am Druckstück (16) aufgenommen ist.
Synchronisiereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Druckstücke (16), die einem Anschlag (30, 32) der ersten bzw. zweiten Gruppe zugeordnet sind, in der seiner Vorsynchronisierrichtung entgegengesetzten axialen Richtung (A₁, A₂) einen Indexiervorsprung (40) aufweist, der in Eingriff mit dem jeweiligen Synchronring (20) ist und dessen Indexierung bewirkt.
Synchronisiereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Druckstücke (16), die einem Anschlag (30, 32) der ersten bzw. zweiten Gruppe zugeordnet sind, permanent in Eingriff mit dem jeweiligen Synchronring (20) ist, so dass bei einer axialen Bewegung des Druckstücks (16) in dessen Neutralstellung der Synchronring (20) vom Druckstück (16) mitgenommen wird.
Synchronisiereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe (14) im Bereich wenigstens eines der Druckstücke (16), die einem Anschlag (30, 32) der ersten bzw. zweiten Gruppe zugeordnet sind, eine mit dem Rastelement (24) zusammenwirkende Rampenstruktur (52) aufweist, die in die erste bzw. zweite axiale Richtung (A₁, A₂) von der Mitte der Schaltmuffe (14) versetzt ist.