DE102013200397A1

DE102013200397A1 - Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes

Info

Publication number: DE102013200397A1
Application number: DE102013200397.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Utz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-17
Also published as: WO2014108121A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung (1) eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes, umfassend mindestens einen Kupplungskörper (2), der mit einem Gangrad (3) drehfest verbunden ist, sowie mindestens einen Synchronring (4). Um den Schaltkomfort zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, dass der Kupplungskörper (2) drehfest, aber axial verschieblich an oder auf dem Gangrad (3) angeordnet ist, wobei mindestens ein in axiale Richtung (a) wirksames Feder- und/oder Dämpfelement (5) zwischen dem Kupplungskörper (2) und dem Gangrad (3) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes, umfassend mindestens einen Kupplungskörper, der mit einem Gangrad drehfest verbunden ist, sowie mindestens einen Synchronring.
Hintergrund der Erfindung
Eine Synchronisiereinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE 20 2006 019 959 U1 bekannt. Eine solche Synchronisiereinrichtung hat unter anderem einen Kupplungskörper, der mit einem Gangrad des Getriebes drehfest verbunden ist. Ferner ist zumeist ein Paket an Synchronringen vorhanden, die zum Angleichen der Drehzahl der Bauteile während eines Getriebe-Schaltvorgangs dienen.
Dabei wird der Kupplungskörper standardgemäß entweder mit dem Gangrad verschweißt oder mit einer Passverzahnung mit dem Gangrad verbunden (daneben gibt es aber auch noch die Ausgestaltung als Monoblock). Die Passverzahnung kann entweder ein axiales Verschieben des Kupplungskörpers zulassen oder die beiden Bauteile (Gangrad und Kupplungskörper) sind gegen axiales Verschieben bzw. axiales Spiel gesichert.
Während des Synchronisiervorgangs kommt es zu einer „Freiflugphase“ der ringförmigen beweglichen Elemente. Hierdurch ergibt sich oft ein doppelter Druckpunkt beim Schalten von einem Gang in den anderen, da durch Schleppmomente das bereits synchronisierte Bauteil wieder eine Differenzdrehzahl verliehen bekommen kann. Die Schiebemuffe der Anordnung schlägt dabei auf die steif verbundene Verzahnung des Kupplungskörpers auf. Je nach Fall kann hierbei ein doppelter Druckpunkt oder mehrere zusätzliche Druckpunkte auf die Schaltung und somit letztlich auf die Hand des Fahrers übertragen werden.
Dies beeinträchtigt nachteilig den Schaltkomfort.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass der genannte Nachteil vermieden wird. Demgemäß soll sich die Synchronisiereinrichtung durch einen erhöhten Schaltkomfort auszeichnen. Die Schaltqualität soll somit verbessert werden. Dies gilt insbesondere mit Blick auf Doppelkupplungsgetriebe und hier speziell bei automatisiert geschalteten Getrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper drehfest, aber axial verschieblich an oder auf dem Gangrad angeordnet ist, wobei mindestens ein in axiale Richtung wirksames Feder- und/oder Dämpfelement zwischen dem Kupplungskörper und dem Gangrad angeordnet ist.
Das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement ist dabei bevorzugt als Tellerfeder, Wellenfeder, Schraubendruckfeder, Ringfeder oder Ring aus Elastomer- oder Gummimaterial ausgebildet. Dabei können mehrere Tellerfedern (gleichsinnig paketförmig angeordnet oder gegensinnig als Säule angeordnet) im Paket zwischen dem Kupplungskörper und dem Gangrad angeordnet sein. Es ist aber auch genauso möglich, dass nur eine einzige Tellerfeder oder Wellenfeder zwischen dem Kupplungskörper und dem Gangrad angeordnet ist.
Das Gangrad weist bevorzugt eine Außenprofilierung auf, die mit einer Innenprofilierung im Kupplungskörper zusammenwirkt. Die Profilierungen sind dabei bevorzugt als Verzahnung ausgebildet. Es sind aber auch andere Lösungen für die Realisierung einer axialen Verschieblichkeit und einer gleichzeitigen Verdrehsicherung möglich. Hier können z. B. drei Stifte eingesetzt werden, die um den Umfang herum verteilt angeordnet sind und die eine axiale Verschiebung zwischen Kupplungskörper und Gangrad zulassen, aber eine relative Verdrehung dieser Bauteile verhindern.
Das Gangrad kann einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, auf dem der Kupplungskörper axial verschieblich angeordnet ist. Das Gangrad kann ferner eine Stirnfläche aufweisen, die an den zylindrischen Abschnitt angrenzt und eine Anlagefläche für das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement bildet.
Das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement kann mit dem Kupplungskörper verbunden sein. Hierbei ist dann beispielsweise vorgesehen, dass das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement und der Kupplungskörper durch Stoffschluss, insbesondere durch eine Verschweißung, durch Formschluss oder durch Reibschluss miteinander verbunden sind.
Die Verbindung kann so beispielsweise durch Verklemmen erfolgen, so dass Reibschluss vorliegt. Für einen Formschluss können Nuten bzw. Ausnehmungen vorgesehen werden. Es kann aber natürlich auch ohne eine solche Verbindung gearbeitet werden, d. h. dann ist das Feder- und/oder Dämpfelement lose zwischen den Bauteilen platziert.
Der Kupplungskörper ist also nach der Erfindung auf dem Gangrad axial verschieblich. Zwischen dem Gangrad und dem Kupplungskörper ist mindestens eine axial wirkendes Feder- und/oder Dämpfelement angeordnet. Das Federund/oder Dämpfelement wirkt also zwischen dem Gangrad und dem Kupplungskörper in axiale Richtung. Der Kupplungskörper ist gegen Verdrehen relativ zum Gangrad insbesondere mit einer Verzahnung gesichert; eine relative axiale Bewegung zwischen Gangrad und Kupplungskörper ist indes möglich.
Weitgehend nur federnde Elemente (z. B. eine Tellerfeder oder eine Wellenfeder) können dabei auch mit weitgehend nur dämpfenden Elementen (z. B. ein Ring aus Gummimaterial) kombiniert werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich, dass durch das während des Synchronisiervorgangs vorgespannte Feder- und/oder Dämpfelement der Kupplungskörper samt dem Synchronpaket am Ende des Synchronisationsvorgangs gegen die Schiebemuffe beschleunigt wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass durch einen insoweit entstehenden Impuls das Ringpaket gelockert wird. Die oben genannte „Freiflugphase“ wird ferner vorteilhaft verkürzt.
Durch diese Effekte wird der zweite Druckpunkt kleiner und es ergibt sich somit ein höherer Schaltkomfort.
Dies macht sich besonders bei automatisiert geschalteten Doppelkupplungsgetrieben bemerkbar. Es entstehen hier weniger Schaltgeräusche. Ferner werden die Bauteile weniger stark belastet. Schließlich ergibt sich eine bessere Regelbarkeit der Aktorik-Schaltung (z. B. der Hydraulik).
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 im Radialschnitt einen Teil einer Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechelgetriebes,
2 das Gangrad und den Kupplungskörper der Synchronisiereinrichtung im Radialschnitt nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 einen Ausschnitt der Darstellung gemäß 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
4 einen Ausschnitt der Darstellung gemäß 2 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
5 einen Ausschnitt der Darstellung gemäß 2 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist ein Teil einer Synchronisiereinrichtung 1 dargestellt. Ein äußerer Synchronring 10, ein Synchronzwischenring 11 und ein inneren Synchronring 4 bilden ein Ringpaket. Ein Synchronkörper 12 ist mit einer Innenverzahnung zur verdrehfesten Anordnung auf einer Getriebewelle fixiert. Neben dem Synchronkörper 12 ist ein Gangrad 3 angeordnet. Mit dem Gangrad 3 ist ein Kupplungskörper 2 verbunden. Dieser weist Ausnehmungen 13 auf, in die Mitnehmernocken 14 des Zwischenringes 11 eingreifen. Der Zwischenring 11 bildet mit der Gegenreibfläche des äußeren Synchronrings 10 als ein Gegenkonus eine erste Reibpaarung 15; mit der Gegenreibfläche des inneren Synchronrings 4 bildet der Zwischenring 11 eine zweite Reibpaarung 16. Eine Schiebemuffe 17 wird in axiale Richtung a verschoben, um die entsprechenden Gänge zu schalten. Ein Innenbord 18 des inneren Synchronrings 4 ist von Aussparungen unterbrochen und teilweise durch einen Absatz des Synchronkörpers 12 verdeckt. Der Absatz greift in die Aussparungen ein. Damit ist der innere Synchronring 4 formschlüssig mit dem Synchronkörper 12 verbunden. Der äußere Synchronring 10 ist über seinen Bord formschlüssig mit dem Synchronkörper 12 verbunden. Der Formschluss des äußeren Synchronrings 10 mit dem Synchronkörper 12 erfolgt über Aussparungen 19 seines Bordes.
Der Kupplungskörper 2 hat eine Stirnfläche, die zum reibenden Anlauf einer Stirnfläche des inneren Synchronrings 4 ausgebildet ist. Demgemäß liegen der Kupplungskörper 2 und der innere Synchronring 4 während eines Schaltvorgangs an einer Kontaktfläche aneinander.
Details der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gehen aus 2 für eine erste Ausführungsform der Erfindung hervor. Hier ist zu erkennen, dass der Kupplungskörper 2 in axiale Richtung a verschieblich, aber drehfest mit dem Gangrad 3 verbunden ist. Bewerkstelligt wird dies vorliegend dadurch, dass der Kupplungskörper 2 eine Innenverzahnung 7 aufweist, die zu einer Außenverzahnung 6 passend ausgebildet ist, die am Gangrad 3 eingearbeitet ist. Genauer gesagt, weist das Gangrad 3 einen zylindrischen Abschnitt 8 auf, der an seinem Außenumfang die genannte Außenverzahnung 6 trägt. Am (rechten) axialen Ende des zylindrischen Abschnitts 8 schließt sich eine radial verlaufende Stirnfläche 9 an.
Wesentlich ist, dass ein in axiale Richtung a wirksames Feder- und/oder Dämpfelement 5 zwischen dem Kupplungskörper 2 und dem Gangrad 3 angeordnet ist. Das Feder- und/oder Dämpfelement 5 ist vorliegend als Tellerfeder ausgebildet, die mit ihrem radial äußeren Ende an der Stirnfläche 9 anliegt. Das radial innere Ende der Tellerfeder 5 liegt im radial innenliegenden Bereich des Kupplungskörpers 2 an.
Demgemäß kann der Kupplungskörper 2 relativ zum Gangrad 3 in axiale Richtung a gegen die Kraft der Tellerfeder 5 elastisch bewegt werden. Die Folge ist eine Erhöhung des Schaltkomforts, wie oben beschrieben.
3 zeigt eine alternative Ausgestaltung zur Lösung nach 2. Hier ist als Federelement 5 eine Schraubenfeder vorgesehen, bzw. es sind mehrere, z. B. vier, Schraubenfedern 5 um den Umfang herum angeordnet, um für den Kupplungskörper 2 relativ zum Gangrad 3 ein gleichmäßiges Einfedern in axiale Richtung a sicherzustellen.
Die dem Gangrad 3 zugewandten Enden der Schraubenfedern 5 sind hier in vorzugsweise kreisförmigen Ausnehmungen 20 angeordnet, um den Schraubenfedern 5 in radiale Richtung und in Umfangsrichtung Halt zu geben.
Gemäß dem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel nach 4 ist vorgesehen, dass hier als Feder- und/oder Dämpfelement 5 ein Ring aus Gummimaterial zum Einsatz kommt. Demgemäß steht hier – im Unterschied zu der vorstehend diskutierten Lösung – das Dämpfen der axialen Bewegung zwischen Kupplungskörper 2 und Gangrad 3 im Vordergrund.
Bei der weiteren alternativen Lösung nach 5 ist vorgesehen, dass der Kupplungskörper 3 bei seiner axialen Bewegung relativ zum Gangrad 3 geführt wird. Hierfür ist in das Gangrad 3 ein Führungsstift 21 eingesetzt; der Führungsstift 21 steckt mit Presspassung in einer in axiale Richtung a verlaufende Bohrung 22 im Gangrad 3. Eine Aufnahmebohrung 23 im Kupplungskörper 2 ist zum Außenumfang des Führungsstifts 21 mit Spielpassung toleriert, so dass ein Schiebesitz in axiale Richtung a für den Kupplungskörper 2 auf dem Führungsstift 21 vorliegt.
Das Feder- und/oder Dämpfelement 5 ist hier als Schraubenfeder ausgebildet. Diese umfasst den Führungsstift 21 und wird so in axiale Richtung geführt. Für eine sichere Aufnahme in radiale Richtung kann wieder eine Ausnehmung 20 vorgesehen sein; dies ist aber nicht zwingend.
Umgekehrt kann auch der Führungsstift 21 in der Bohrung 22 mit Spielpassung sitzen und zwischen dem Führungsstift 21 und der Aufnahmebohrung 23 Presssitz vorliegen.
Natürlich können bei allen Ausführungsbeispielen als Feder- und Dämpfelemente 5 alle genannten Elemente einzeln oder auch in Kombination zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste

1: Synchronisiereinrichtung
2: Kupplungskörper
3: Gangrad
4: Synchronring
5: Feder- und/oder Dämpfelement (Tellerfeder)
6: Außenprofilierung (Außenverzahnung)
7: Innenprofilierung (Innenverzahnung)
8: zylindrischer Abschnitt
9: Stirnfläche
10: äußerer Synchronring
11: Synchronzwischenring
12: Synchronkörper
13: Ausnehmung
14: Mitnehmernocken
15: erste Reibpaarung
16: zweite Reibpaarung
17: Schiebemuffe
18: Innenbord
19: Aussparung
20: Ausnehmung
21: Führungsstift
22: Bohrung
23: Aufnahmebohrung
a: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006019959 U1 [0002]

Claims

Synchronisiereinrichtung (1) eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes, umfassend mindestens einen Kupplungskörper (2), der mit einem Gangrad (3) drehfest verbunden ist, sowie mindestens einen Synchronring (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (2) drehfest, aber axial verschieblich an oder auf dem Gangrad (3) angeordnet ist, wobei mindestens ein in axiale Richtung (a) wirksames Federund/oder Dämpfelement (5) zwischen dem Kupplungskörper (2) und dem Gangrad (3) angeordnet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement (5) als Tellerfeder, Wellenfeder, Schraubendruckfeder, Ringfeder oder Ring aus Elastomer- oder Gummimaterial ausgebildet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Tellerfedern (5) gleichsinnig oder gegensinnig im Paket zwischen dem Kupplungskörper (2) und dem Gangrad (3) angeordnet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Tellerfeder oder Wellenfeder (5) zwischen dem Kupplungskörper (2) und dem Gangrad (3) angeordnet ist.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gangrad (3) eine Außenprofilierung (6) aufweist, die mit einer Innenprofilierung (7) im Kupplungskörper (2) zusammenwirkt.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (6, 7) als Verzahnung ausgebildet sind.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gangrad (3) einen zylindrischen Abschnitt (8) aufweist, auf dem der Kupplungskörper (2) axial verschieblich angeordnet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gangrad (3) eine Stirnfläche (9) aufweist, die an den zylindrischen Abschnitt (8) angrenzt und eine Anlagefläche für das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement (5) bildet.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement (5) mit dem Kupplungskörper (2) verbunden ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Feder- und/oder Dämpfelement (5) und der Kupplungskörper (2) durch Stoffschluss, insbesondere durch eine Verschweißung, durch Formschluss oder durch Reibschluss miteinander verbunden sind.