-
Die Erfindung betrifft einen Synchronring für eine Synchronisationseinheit eines Schaltgetriebes, mit einer Ringachse, um die der Synchronring im eingebauten Zustand drehbar ist, einem Reibkonus, der eine konusförmige Reibfläche zur Reibkopplung des Synchronrings mit einem Gangrad des Schaltgetriebes aufweist, und einem Kopplungsfortsatz, der einstückig mit dem Reibkonus ausgebildet ist und zur Kopplung mit einer Nabe des Schaltgetriebes in axialer Richtung über eine erste axiale Stirnseite des Reibkonus hinausragt, sodass sich der Kopplungsfortsatz im eingebauten Zustand des Synchronrings mit der Nabe des Schaltgetriebes in Eingriff befindet, wobei der Kopplungsfortsatz eine Mitnehmergeometrie zur formschlüssigen Kopplung mit einem weiteren Synchronring aufweist und sich die Mitnehmergeometrie im eingebauten Zustand des Synchronrings mit dem weiteren Synchronring in Eingriff befindet, und wobei der Reibkonus an der ersten axialen Stirnseite einen ersten Durchmesser und an einer entgegengesetzten zweiten axialen Stirnseite einen gegenüber dem ersten Durchmesser größeren zweiten Durchmesser aufweist und der Kopplungsfortsatz an der ersten axialen Stirnseite angeformt ist, und mit einem radial nach außen abgewinkelten Verzahnungsfortsatz, der mit einer als Außenverzahnung ausgebildeten Sperrverzahnung versehen ist.
-
Schaltgetriebe, insbesondere Schaltmuffengetriebe für Fahrzeuge, sind aus dem Stand der Technik bekannt und üblicherweise als Synchrongetriebe mit einer Synchronisationseinheit ausgebildet. Ist ein Gang geschaltet, so ist bei derartigen Getrieben eine mit einer Getriebewelle drehfest verbundene Nabe über eine axial verschiebliche Schaltmuffe drehfest mit einem Gangrad gekoppelt. Soll nun in einen anderen Gang geschaltet werden, sorgt die Synchronisationseinheit zunächst für eine Angleichung der Drehzahlen der Nabe und des jeweiligen Gangrads, bevor sie eine formschlüssige Kopplung über die Schaltmuffe zulässt.
-
Die Synchronisationseinheit des Schaltgetriebes umfasst in der Regel wenigstens einen Synchronring, welcher sich mit der Nabe des Schaltgetriebes in Eingriff befindet und beim Schaltvorgang eine Reibverbindung mit demjenigen Gangrad ausbildet, das dem gewünschten Gang zugeordnet ist, um zwischen der Nabe und dem Gangrad eine Drehzahlsynchronisierung zu erreichen.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits Synchronisationseinheiten mit einfacher Synchronisation, das heißt einem Synchronring, und mehrfacher Synchronisation, das heißt mehreren Synchronringen, bekannt. Aufgrund der konisch zulaufenden Form der Synchronringe werden diese Synchronisationseinheiten auch Einfachkegelsysteme beziehungsweise Mehrfachkegelsysteme genannt.
-
So zeigt beispielsweise die
DE 600 27 968 T2 einen Synchronring der eingangs genannten Art.
-
Die
WO 2011/023315 A1 zeigt darüber hinaus einen Synchronring für Mehrfachkegelsysteme, der zur Kopplung mit der Nabe axiale Vorsprünge sowie zur Kopplung mit einem weiteren Synchronring axiale Aussparungen aufweist.
-
Weitere Synchronringe für Mehrfachkegelsysteme sind aus der
WO 2008/007083 A1 , der
AT 401 555 B und der
DE 600 12 243 T2 bekannt. Die dort gezeigten Synchronringe weisen Aussparungen zur Kopplung mit einem weiteren Synchronring sowie Verzahnungsfortsätze zur Kopplung mit einer Muffe auf.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen konstruktiv einfachen Synchronring zu schaffen, der bei hohem Schaltkomfort eine axial besonders kompakte Bauweise des Schaltgetriebes ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Synchronring der eingangs genannten Art, bei dem der Verzahnungsfortsatz an der ersten axialen Stirnseite des Reibkonus angeformt ist. Die erste axiale Stirnseite des Reibkonus grenzt bei einem solchen Synchronring axial unmittelbar an die Nabe an, sodass der Kopplungsfortsatz problemlos in eine Nabenaussparung eingreifen kann, um eine formschlüssige Kopplung in Umfangsrichtung zu realisieren.
-
Zusätzlich wird die Aufgabe durch einen Synchronring der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die konusförmige Reibfläche auf einer radialen Innenseite des Reibkonus ausgebildet ist und an der zweiten axialen Stirnseite des Reibkonus sowohl der radiale Verzahnungsfortsatz als auch ein axialer Reibwulst angeformt sind, wobei der axiale Reibwulst in Umfangsrichtung umläuft und einen Teil der konusförmigen Reibfläche bildet. Die konusförmige Reibfläche erstreckt sich folglich axial beidseits des Verzahnungsfortsatzes. Dies ermöglicht eine axial besonders kompakte Bauweise des Schaltgetriebes, insbesondere wenn in einer Kupplungsscheibe des Schaltgetriebes axial angrenzend an den Reibwulst eine geeignete Ausnehmung vorgesehen ist. Die erste axiale Stirnseite des Reibkonus grenzt dabei axial unmittelbar an die Nabe an, sodass der Kopplungsfortsatz problemlos in eine Nabenaussparung eingreifen kann, um eine formschlüssige Kopplung in Umfangsrichtung zu realisieren.
-
Der Kopplungsfortsatz greift in eine Nabenaussparung der Nabe ein, wobei die Abmessung der Nabenaussparung in Umfangsrichtung größer ist als die Abmessung des Kopplungsfortsatzes, sodass die Nabe und der Synchronring in Umfangsrichtung begrenzt gegeneinander verdrehbar sind. Durch die Integration der Mitnehmergeometrie in den Kopplungsfortsatz kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche Aussparungen im Reibkonus verzichtet werden. Dies führt entweder zu einer größeren Reibfläche am Reibkonus oder, bei gleichbleibender Reibfläche, zu einer geringeren axialen Abmessung des Reibkonus und damit zu einer besonders kompakten Bauweise des Schaltgetriebes.
-
Vorzugsweise erstreckt sich der Kopplungsfortsatz von einer axialen Stirnseite des Reibkonus zu einem freien Ende, wobei das freie Ende radial nach innen abgewinkelt ist und die Mitnehmergeometrie bildet. Somit erstreckt sich die Reibfläche umlaufend über die gesamte axiale Abmessung des Reibkonus und wird weder durch den Kopplungsfortsatz noch durch die Mitnehmergeometrie in ihrer Größe reduziert.
-
Das freie Ende des Kopplungsfortsatzes kann dabei insbesondere gabelförmig ausgebildet sein. Dies führt zu einer fertigungstechnisch besonders einfachen Formschlusskopplung mit dem weiteren Synchronring.
-
In der Ausführungsform der Erfindung, in der der Synchronring einen Reibwulst umfasst, kann der Verzahnungsfortsatz auch an der zweiten axialen Stirnseite des Reibkonus angeformt sein.
-
Der Reibkonus weist bevorzugt mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Verzahnungsfortsätze auf.
-
Zusätzlich kann der Reibkonus auch mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kopplungsfortsätze aufweisen, wobei die Kopplungsfortsätze und die Verzahnungsfortsätze in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Dies führt zu einem besonders geringen Materialverschnitt, insbesondere dann, wenn der Synchronring als umgeformter Blechring ausgebildet ist.
-
Die Erfindung umfasst im Übrigen auch ein Schaltgetriebe für ein Fahrzeug, mit einem der zuvor beschriebenen ersten Synchronringe, einem zweiten Synchronring, der radial innerhalb des ersten Synchronrings angeordnet ist und einen Formschlussfortsatz aufweist, einem dritten Synchronring, der radial zwischen dem ersten Synchronring und dem zweiten Synchronring angeordnet ist, sowie einer Nabe, die eine Nabenaussparung aufweist, wobei der Kopplungsfortsatz des ersten Synchronrings formschlüssig in die Nabenaussparung eingreift, sodass der erste Synchronring in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Nabe verbunden ist, und wobei der Formschlussfortsatz des zweiten Synchronrings formschlüssig in die Mitnehmergeometrie des ersten Synchronrings eingreift, sodass der zweite Synchronring in Umfangsrichtung formschlüssig mit dem ersten Synchronring verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich eine konstruktiv einfach aufgebaute Mehrfachsynchronisierung, welche darüber hinaus zu einer axial besonders kompakten Bauweise des Schaltgetriebes beiträgt.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Schaltgetriebes weist der Kopplungsfortsatz in Umfangsrichtung entgegengesetzte Anschlagflächen auf, welche an in Umfangsrichtung gegenüberliegende Gegenflächen der Nabenaussparung angrenzen, wobei die Mitnehmergeometrie in Umfangsrichtung zwischen den entgegengesetzten Anschlagflächen des Kopplungsfortsatzes vorgesehen ist. Somit sorgt der Kopplungsfortsatz auf einfache Art und Weise sowohl für die formschlüssige Kopplung zwischen dem ersten Synchronring und der Nabe als auch für die formschlüssige Kopplung zwischen dem ersten Synchronring und dem zweiten Synchronring.
-
Die Nabe des Schaltgetriebes weist bevorzugt einen radial außenliegenden Verzahnungsbereich zur Kopplung mit einer Schaltmuffe, einen radial innenliegenden Verzahnungsbereich zur Kopplung mit einer Getriebewelle sowie einen radial dazwischenliegenden Nabensteg auf, wobei die Nabenaussparung im Nabensteg ausgebildet ist und der Nabensteg eine geringere axiale Abmessung aufweist als die Verzahnungsbereiche. Auf diese Weise können sich die Reibkonen der Synchronringe zwischen die Verzahnungsbereiche der Nabe erstrecken, was wiederum zu einer axial besonders kompakten Bauweise des Schaltgetriebes beiträgt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schaltgetriebes sind an einer axialen Stirnseite des ersten Synchronrings sowohl ein radialer Verzahnungsfortsatz als auch ein axialer Reibwulst angeformt, wobei eine Kupplungsscheibe vorgesehen ist, die axial angrenzend an den Reibwulst des ersten Synchronrings eine axiale Ausnehmung aufweist. Somit kann der Reibwulst bei Bedarf axial in die Ausnehmung der Kupplungsscheibe „eintauchen“, wodurch sich der axiale Bauraumbedarf des Schaltgetriebes verringert.
-
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 Ansicht eines erfindungsgemäßen Synchronrings gemäß einer Ausführungsform;
- - 2 einen perspektivischen Detailausschnitt des Synchronrings gemäß 1;
- - 3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgetriebe mit einem Synchronring gemäß 1 im Bereich eines Verzahnungsfortsatzes;
- - 4 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgetriebe mit einem Synchronring gemäß 1 im Bereich eines Kopplungsfortsatzes;
- - 5 einen Querschnitt V-V des Schaltgetriebes gemäß 4 im Kopplungsbereich zwischen den Synchronringen und der Nabe;
- - 6 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Synchronrings gemäß einer alternativen Ausführungsform; und
- - 7 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgetriebe mit einem Synchronring gemäß 6 im Bereich eines Verzahnungsfortsatzes.
-
Die 1 bis 5 zeigen eine Ausführungsform eines Synchronrings 10 für eine Synchronisationseinheit 12 eines Schaltgetriebes 14, mit einer Ringachse A, um die der Synchronring 10 in seinem eingebauten Zustand drehbar ist, einem Reibkonus 16, der eine konusförmige Reibfläche 18 zur Reibkopplung des Synchronrings 10 mit einem Gangrad 20 des Schaltgetriebes 14 aufweist, sowie einem Kopplungsfortsatz 22, der einstückig mit dem Reibkonus 16 ausgebildet ist.
-
Der Kopplungsfortsatz 22 ragt zur Kopplung mit einer Nabe 24 des Schaltgetriebes 14 in axialer Richtung über eine axiale Stirnseite 26 des Reibkonus 16 hinaus und befindet sich im eingebauten Zustand des Synchronrings 10 gemäß den 3 und 4 mit der Nabe 24 des Schaltgetriebes 14 in Eingriff. Dabei weist der Kopplungsfortsatz 22 eine Mitnehmergeometrie 28 zur formschlüssigen Kopplung mit einem weiteren Synchronring 30 auf, wobei sich die Mitnehmergeometrie 28 im eingebauten Zustand des Synchronrings 10 mit dem weiteren Synchronring 30 in Eingriff befindet.
-
Der Kopplungsfortsatz 22 ermöglicht somit auf einfache Art und Weise in Umfangsrichtung eine formschlüssige Kopplung des Synchronrings 10 sowohl mit der Nabe 24 als auch mit dem weiteren Synchronring 30, wobei der Synchronring 10 und die Nabe 24 relativ zueinander begrenzt verdrehbar und die beiden Synchronringe 10, 30 im Wesentlichen drehfest verbunden sind.
-
Der Reibkonus 16 mit seiner Reibfläche 18 weist in Umfangsrichtung eine im Wesentlichen konstante axiale Konusabmessung auf und wird damit weder durch den Kopplungsfortsatz 22 noch durch die Mitnehmergeometrie 28 geschwächt. Eine gewünschte Reibkraft der Reibfläche 18 lässt sich folglich mit minimaler axialer Konusabmessung realisieren, was insgesamt zu einer axial besonders kompakten Bauweise des Schaltgetriebes 14 beiträgt.
-
Aufgrund des geringen fertigungstechnischen Aufwands wird der Synchronring 10 vorzugsweise als Biegestanzteil hergestellt. Dementsprechend ist der in den Figuren dargestellte Synchronring 10 ein umgeformter Blechring.
-
Der Kopplungsfortsatz 22 des Synchronrings 10 erstreckt sich gemäß 1 von der axialen Stirnseite 26 des Reibkonus 16 zu einem freien Ende hin, wobei das freie Ende des Kopplungsfortsatzes 22 radial nach innen abgebogen ist, die Mitnehmergeometrie 28 bildet sowie insbesondere gabelförmig ausgebildet ist.
-
Der Reibkonus 16 des Synchronrings 10 weist an einer ersten axialen Stirnseite 26 einen ersten Durchmesser und an einer entgegengesetzten zweiten axialen Stirnseite 32 einen gegenüber dem ersten Durchmesser größeren zweiten Durchmesser auf, wobei der Kopplungsfortsatz 22 an der ersten axialen Stirnseite 26 angeformt ist.
-
Ferner ist ein radial nach außen abgewinkelter Verzahnungsfortsatz 34 mit einer als Außenverzahnung ausgebildeten Sperrverzahnung 36 vorgesehen, wobei der Verzahnungsfortsatz 34 in der Ausführungsform des Synchronrings 10 gemäß den 1 bis 5 an der zweiten axialen Stirnseite 32 des Reibkonus 16 angeformt ist.
-
Insbesondere weist der Reibkonus 16 mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Verzahnungsfortsätze 34 sowie mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kopplungsfortsätze 22 auf, wobei die Kopplungsfortsätze 22 und die Verzahnungsfortsätze 34 in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Da die Kopplungsfortsätze 22 und die Verzahnungsfortsätze 34 im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 5 an entgegengesetzten axialen Stirnseiten 26, 32 des Reibkonus 16 angeformt sind, wäre jedoch alternativ auch eine in Umfangsrichtung umlaufende Sperrverzahnung 36 denkbar.
-
Anhand der 2 und 3 wird deutlich, dass die konusförmige Reibfläche 18 auf einer radialen Innenseite des Reibkonus 16 ausgebildet ist und an der ersten axialen Stirnseite 26 des Reibkonus 16 sowohl der radiale Verzahnungsfortsatz 34 als auch ein axialer Reibwulst 38 angeformt sind, wobei der axiale Reibwulst 38 in Umfangsrichtung umläuft und einen Teil der konusförmigen Reibfläche 18 bildet. Somit erstreckt sich die konusförmige Reibfläche 18 axial beidseits des Verzahnungsfortsatzes 34, was zu einer axial besonders kompakten Bauweise des Schaltgetriebes 14 beiträgt.
-
Das Schaltgetriebe 14 für ein Fahrzeug umfasst gemäß den 3 und 4 einen ersten Synchronring 10 gemäß den 1 und 2, einen zweiten Synchronring 30, der innerhalb des ersten Synchronrings 10 angeordnet ist und einen axialen Formschlussfortsatz 40 aufweist, einen dritten Synchronring 42, der radial zwischen dem ersten Synchronring 10 und dem zweiten Synchronring 30 angeordnet ist, sowie die Nabe 24, die eine Nabenaussparung 44 aufweist. Der Kopplungsfortsatz 22 des ersten Synchronrings 10 greift formschlüssig in die Nabenaussparung 44 ein, sodass der erste Synchronring 10 in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Nabe 24 verbunden ist. Ferner greift der axiale Formschlussfortsatz 40 des zweiten Synchronrings 30 formschlüssig in die Mitnehmergeometrie 28 des ersten Synchronrings 10 ein, sodass der zweite Synchronring 30 in Umfangsrichtung formschlüssig und im Wesentlichen drehfest mit dem ersten Synchronring 10 verbunden ist.
-
Die 5 verdeutlicht, dass der Kopplungsfortsatz 22 in Umfangsrichtung entgegengesetzte Anschlagflächen 46 aufweist, welche an in Umfangsrichtung gegenüberliegende Gegenflächen der Nabenaussparung 44 angrenzen, wobei die Mitnehmergeometrie in Umfangsrichtung zwischen den entgegengesetzten Anschlagflächen 46 des Kopplungsfortsatzes 22 vorgesehen ist.
-
In Umfangsrichtung gesehen ist gemäß 5 ein Abstand der gegenüberliegenden Gegenflächen der Nabenaussparung 44 größer als ein Abstand der entgegengesetzten Anschlagflächen 46 des Kopplungsfortsatzes 22, sodass der erste Synchronring 10 und die Nabe 24 relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Diese begrenzte Relativdrehung wird auch als Indexierung bezeichnet und ermöglicht ein „Umschlagen“ des ersten Synchronrings 10 zwischen einer Sperrstellung, in der eine Anschlagfläche 46 des Kopplungsfortsatzes 22 an einer Gegenfläche der Nabenaussparung 44 anliegt, und einer in 5 dargestellten, mittigen Freigabestellung. In der Sperrstellung des ersten Synchronrings 10 verhindert die Sperrverzahnung 36 das axiale Durchschalten einer Schaltmuffe 48 auf eine Schaltverzahnung 49 einer drehfest mit dem zugeordneten Gangrad 20 verbundenen Kupplungsscheibe 56, wohingegen die Sperrverzahnung 36 in der Freigabestellung des ersten Synchronrings 10 ein axiales Durchschalten der Schaltmuffe 48 ermöglicht.
-
Die Nabe 24 des Schaltgetriebes 14 weist gemäß 3 einen radial außenliegenden Verzahnungsbereich 50 zur Kopplung mit der Schaltmuffe 48, einen radial innenliegenden Verzahnungsbereich 52 zur Kopplung mit einer Getriebewelle sowie einen radial dazwischenliegenden Nabensteg 54 auf, wobei die Nabenaussparung 44 im Nabensteg 54 ausgebildet ist (vgl. 4) und der Nabensteg 54 eine geringere axiale Abmessung aufweist als die Verzahnungsbereiche 50, 52. Die Kopplung des ersten Synchronrings 10 sowohl mit der Nabe 24 als auch mit dem zweiten Synchronring 30 findet folglich im Bereich des schmalen Nabenstegs 54 statt, und die Synchronringe 10, 30, 42 können sich zwischen die Verzahnungsbereiche 50, 52 erstrecken. Somit ergibt sich eine axial besonders kompakte Bauweise des Schaltgetriebes 14.
-
Wie bereits oben erwähnt, sind an der axialen Stirnseite 26 des Reibkonus 16 des ersten Synchronrings 10 sowohl der radiale Verzahnungsfortsatz 34 als auch der axiale Reibwulst 38 angeformt, wobei gemäß 3 eine drehfest mit dem Gangrad 20 verbundene Kupplungsscheibe 56 vorgesehen ist, die axial angrenzend an den Reibwulst 38 eine axiale Ausnehmung 58 aufweist. Der axiale Reibwulst 38 kann somit bei Bedarf axial in die Ausnehmung 58 „eintauchen“, wodurch sich der axiale Bauraumbedarf des Schaltgetriebes 14 auf einfache Art und Weise weiter verringern lässt.
-
Die 6 zeigt eine alternative Ausführungsform des (ersten) Synchronrings 10, welche sich von der Ausführungsform des Synchronrings 10 gemäß 1 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass der Verzahnungsfortsatz 34 an der ersten axialen Stirnseite 26 des Reibkonus 16 angeformt ist.
-
Analog zum Synchronring 10 gemäß 1 sind auch in diesem Fall drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Verzahnungsfortsätze 34 sowie drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kopplungsfortsätze 22 vorgesehen, wobei die Kopplungsfortsätze 22 und die Verzahnungsfortsätze 34 in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Mit Bezug auf weitere strukturelle Details des Synchronrings 10 gemäß 6 wird explizit auf die obige Beschreibung zu den 1 bis 5 verwiesen.
-
Die 7 zeigt analog zu 3 das Schaltgetriebe 14 für ein Fahrzeug, wobei jedoch Synchronringe 10 gemäß der alternativen Ausführungsform nach 6 eingebaut sind.
-
Aufgrund der Ausführung des ersten Synchronrings 10 gemäß 6 muss lediglich der radial außenliegende Verzahnungsbereich 50 zumindest im Bereich der Verzahnungsfortsätze 34 des ersten Synchronrings 10 axial schmäler ausgeführt werden. Gleiches gilt für eine Innenverzahnung der Schaltmuffe 48.
-
Weitere strukturelle Änderungen des Schaltgetriebes 14 sind gegenüber der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 5 nicht erforderlich.
-
Der Synchronring 10 gemäß den 1 oder 6 ermöglicht aufgrund seiner oben beschriebenen Struktur eine in axialer Richtung besonders kompakte Bauweise eines synchronisierten Schaltgetriebes 14, ohne dass das allgemein bekannte Funktionsprinzip eines synchronisierten Schaltgetriebes verändert wird.
