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Die Erfindung betrifft eine Mehrfachsynchronisationsbaugruppe eines Schaltgetriebes, mit einer Nabe, die um eine Getriebeachse drehbar ist, mindestens einem Druckstück, das in einer Ausnehmung der Nabe aufgenommen ist, einem um die Getriebeachse drehbaren ersten Synchronring, der axiale Vorsprünge aufweist, welche in Umfangsrichtung durch erste Servoflächen begrenzt sind, sowie einem um die Getriebeachse drehbaren zweiten Synchronring, der Aussparungen aufweist, welche in Umfangsrichtung durch zweite Servoflächen begrenzt sind.
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Schaltgetriebe, insbesondere Schaltmuffengetriebe für Fahrzeuge, sind aus dem Stand der Technik bekannt und üblicherweise als Synchrongetriebe mit einer Synchronisationsbaugruppe ausgebildet. Ist ein Gang eingelegt, so ist bei derartigen Getrieben eine mit einer Getriebewelle drehfest verbundene Nabe über eine axial verschiebliche Schiebemuffe drehfest mit einem Gangrad gekoppelt. Soll nun in einen anderen Gang geschaltet werden, sorgt die Synchronisationsbaugruppe zunächst für eine Angleichung der Drehzahlen des Synchronkörpers und des jeweiligen Gangrads, bevor sie eine Kopplung über die Schaltmuffe zulässt.
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Die Synchronisationsbaugruppe umfasst in der Regel wenigstens einen Synchronring, der sich mit der Nabe des Schaltgetriebes in Eingriff befindet und beim Schaltvorgang in Reibverbindung mit demjenigen Gangrad steht, das dem gewünschten Gang zugeordnet ist, um zwischen der Nabe und dem Gangrad eine Drehzahlsynchronisierung zu erreichen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Synchronisationsbaugruppen mit einfacher Synchronisation, also einem Synchronring, und mehrfacher Synchronisation, also mehreren ineinanderliegenden Synchronringen, bekannt. Aufgrund der konisch zulaufenden Form der Synchronringe werden diese Synchronisationsbaugruppen auch Einfachkegelsysteme bzw. Mehrfachkegelsysteme genannt.
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Insbesondere bei großen Drehzahldifferenzen und/oder großen Trägheitsmomenten, z.B. beim Schalten in niedrigen Gängen, werden Mehrfachsynchronisationsbaugruppen eingesetzt, da sich mit diesen eine schnellere Drehzahlangleichung realisieren lässt. Bei Mehrfachsynchronisationsbaugruppen ist es derzeit üblich, zwei mit der Nabe verbundene Synchronringe in Umfangsrichtung miteinander zu koppeln, indem axiale Vorsprünge des einen Synchronrings in Aussparungen des anderen Synchronrings ragen. Radial zwischen den miteinander gekoppelten Synchronringen liegt ein weiterer, mit dem Gangrad verbundener Synchronring.
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Eine solche Mehrfachsynchronisationsbaugruppe ist beispielsweise in der
US 5,135,087 A beschrieben, wobei die Vorsprünge und Aussparungen relativ zu einer Getriebeachse geneigte „Servoflächen“ oder „Servoschrägen“ aufweisen. Dadurch kann ein Drehmoment, das zwischen den miteinander gekoppelten, aber begrenzt zueinander verdrehbaren Konusringen wirkt, genutzt werden, um die über einen Schalthebel des Schaltgestänges auf die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe aufgebrachte Schaltkraft zu verstärken.
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Synchrongetriebe mit einer solchen Schaltkraftverstärkung werden im Stand der Technik auch als Schaltgetriebe mit Servo-Synchronisierung bezeichnet.
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Die aus dem Drehmoment der miteinander gekoppelten Synchronringe resultierende Axialkraft bewirkt oder verstärkt eine Reibverbindung zwischen den Synchronringen. Dies ist bei einem Schaltvorgang äußerst vorteilhaft, da mit einer vergleichsweise geringen Schaltkraft eine rasche Drehzahlsynchronisierung erfolgt und der gewünschte Gang entsprechend schnell eingelegt werden kann. Diese „Servo-Unterstützung“ wird im Stand der Technik allerdings auch durch sogenannte Schleppmomente, d.h. unbeabsichtigte Reibverbindungen zwischen den Synchronringen hervorgerufen, was zu einer unerwünschten Verstärkung der Schleppmomente und einem erhöhten Verschleiß bis hin zu einem Versagen der Synchronisierung führen kann.
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Aus der
DE 10 2012 010 936 A1 ist bereits eine Mehrfachsynchronisationsbaugruppe für Schaltgetriebe bekannt, bei der die Vorsprünge oder Aussparungen der Synchronringe speziell geformte, aufwendige Kontaktflächen mit Servoschrägen aufweisen sowie optionale Federkappen für die Vorsprünge vorgesehen sind. Ferner ist eine Federeinrichtung vorhanden, deren Federkraft die ersten und zweiten Synchronringe in axialer Richtung auseinanderdrückt, sodass möglichst keine Schleppmomente und insbesondere keine servoverstärkten Schleppmomente auftreten.
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Die Ausbildung der Kontaktflächen, die zusätzliche Federeinrichtung sowie die optionalen Federkappen machen die Konstruktion der im Stand der Technik beschriebenen Mehrfachsynchronisationsbaugruppe jedoch aufwendig und teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv vereinfachte Mehrfachsynchronisationsbaugruppe zu schaffen, bei der zwar zum Gangwechsel aufgebrachte Schaltkräfte, nicht aber in der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe auftretende Schleppmomente verstärkt werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrfachsynchronisationsbaugruppe eines Schaltgetriebes, mit einer Nabe, die um eine Getriebeachse drehbar ist, mindestens einem Druckstück, das in einer Ausnehmung der Nabe aufgenommen ist, einem um die Getriebeachse drehbaren ersten Synchronring, der axiale Vorsprünge aufweist, welche in Umfangsrichtung durch erste Servoflächen begrenzt sind, sowie einem um die Getriebeachse drehbaren zweiten Synchronring, der Aussparungen aufweist, welche in Umfangsrichtung durch zweite Servoflächen begrenzt sind, wobei das Druckstück radial beaufschlagt ist und sich über eine Anlagefläche an einer Gegenfläche des zweiten Synchronrings abstützt, wobei die Anlagefläche und die Gegenfläche so zur Getriebeachse geneigt sind, dass das Druckstück in einer axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe den zweiten Synchronring axial gegen die Nabe beaufschlagt, wobei der erste Synchronring in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe mit axialem Spiel gelagert ist und in einer axialen Anschlagposition an der Nabe anliegt. Aufgrund der Servoflächen resultiert aus einem Drehmoment der miteinander gekoppelten ersten und zweiten Synchronringe eine Axialkraft, welche die Konusflächen der Synchronringe aufeinander zu beaufschlagt. Da in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe der zweite Synchronring jedoch axial gegen die Nabe beaufschlagt ist, sodass er an der Nabe anliegt, und der erste Synchronring in seiner axialen Anschlagposition ebenfalls an der Nabe anliegt, kann diese resultierende Axialkraft jedoch keine axiale Relativverschiebung der beiden Synchronringe aufeinander zu auslösen und eine Reibverbindung zwischen den Synchronringen weder bewirken noch verstärken.
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Vorzugsweise ist ein um die Getriebeachse drehbarer dritter Synchronring vorgesehen, der sich radial zwischen dem ersten Synchronring und dem zweiten Synchronring erstreckt, wobei der dritte Synchronring in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe und der axialen Anschlagposition des ersten Synchronrings von den beiden angrenzenden Synchronringen beabstandet ist. Aufgrund dieser konstruktiven Auslegung des durch die drei Synchronringe gebildeten Reibpakets werden unerwünschte Schleppmomente in der Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe minimiert. Allenfalls aufgrund eines axialen Lagerspiels des dritten Synchronrings kann es gelegentlich zu geringen Schleppmomenten kommen, die jedoch keinesfalls über die Servoflächen verstärkt werden und daher weitgehend vernachlässigbar sind.
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In einer Ausführungsform der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe greift jeder Vorsprung des ersten Synchronrings in eine zugeordnete Aussparung des zweiten Synchronrings ein, sodass in Umfangsrichtung jeweils eine erste Servofläche des ersten Synchronrings an eine zweite Servofläche des zweiten Synchronrings angrenzt, wobei die aneinander angrenzenden Servoflächen die Synchronringe bei einer Relativdrehung axial so beaufschlagen, dass sich ein radialer Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Synchronring verringert. Dadurch ergibt sich eine zuverlässige Servofunktion, welche eine auf die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe aufgebrachte Schaltkraft deutlich verstärkt.
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Vorzugsweise sind die aneinander angrenzenden ersten und zweiten Servoflächen im Wesentlichen parallel ausgebildet. Auf diese Weise werden extreme Flächenpressungen an den Servoflächen vermieden.
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Die Servoflächen können mit der Axialrichtung einen Winkel einschließen, der zwischen 10° und 20° liegt sowie insbesondere etwa 14° beträgt. Dieser Winkelbereich stellt einen guten Kompromiss dar, zwischen einer möglichst großen Servoverstärkung und einem problemlosen Löseverhalten nach der Drehzahlsynchronisierung.
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Bevorzugt sind auch die Anlagefläche des Druckstücks und die angrenzende Gegenfläche des zweiten Synchronrings im Wesentlichen parallel ausgebildet. Dies führt zu relativ geringen Flächenpressungen und einem entsprechend geringen Verschleiß. Ferner übt das Druckstück dadurch unabhängig von der axialen Position des zweiten Synchronrings eine durch die Wahl des Neigungswinkels vorbestimmbare, weitgehend konstante axiale Kraftkomponente aus, die den zweiten Synchronring zur Nabe hin beaufschlagt.
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Insbesondere kann sich die Anlagefläche des Druckstücks schräg zur Getriebeachse erstrecken, wobei ein radialer Abstand der Anlagefläche zur Getriebeachse in axialer Richtung von einer axialen Mittenebene des Druckstücks zum axialen Druckstückrand hin abnimmt. Durch eine derart geneigte Anlagefläche wird der zweite Synchronring in axialer Richtung zuverlässig gegen die Nabe beaufschlagt und nimmt in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe eine gewünschte Lüftungsposition ein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe ein Kraftübertragungselement und eine Schiebemuffe, welche relativ zur Nabe drehfest und axial verschieblich angeordnet ist, wobei das Kraftübertragungselement radial gegen die Schiebemuffe beaufschlagt ist.
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In dieser Ausführungsform der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe kann außerdem ein Federelement vorgesehen sein, das zusammen mit dem Druckstück und dem Kraftübertragungselement eine Vorsynchroneinheit bildet. Derartige Vorsynchroneinheiten sind im Allgemeinen bereits aus dem Stand der Technik bekannt und haben sich als äußerst zuverlässig und robust erwiesen. Ausgehend von diesen bekannten Vorsynchroneinheiten sind lediglich geringe konstruktive Anpassungen am Druckstück notwendig, um eine gewünschte axiale Positionierung des zweiten Synchronrings zu bewirken.
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Ferner können in dieser Ausführungsform an der Schiebemuffe eine Rastausnehmung für die Neutralstellung sowie eine Lüftungskontur vorgesehen sein, wobei das Kraftübertragungselement nach einem vorbestimmten Verstellweg der Schiebemuffe von der Neutralstellung in eine axiale Richtung an der Lüftungskontur angreift und das Druckstück in eine entgegengesetzte axiale Richtung beaufschlagt. Bei einem Schaltvorgang der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe wird auf diese Weise der Andruckvorgang des Druckstücks in zwei Abschnitte unterteilt: In einem ersten Abschnitt wird das Druckstück gegen den Synchronring gedrückt, sodass das erforderliche Reibmoment zur Vorsynchronisierung erzeugt wird, und in einem zweiten Abschnitt wird das Druckstück aktiv gelüftet, sodass der Synchronring nicht weiter beaufschlagt wird. Die Länge der Lüftungskontur ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass beim Lüften des Reibpakets das gegenüberliegende Reibpaket nicht belastet wird, sodass dort keine ungewollte Reibung auftritt.
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Vorzugsweise schließen sich an die Lüftungskontur auf der der Rastausnehmung zugeordneten Seite ein Vorsprung und auf der entgegengesetzten Seite ein Halteabschnitt an.
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Die Lüftungskontur schließt mit der Getriebeachse bevorzugt einen Winkel ein, der zwischen 10° und 40° liegt sowie insbesondere etwa 25° beträgt. Über diesen Winkel wird die axiale Kraft eingestellt, die von der Lüftungskontur über das Kraftübertragungselement auf das Druckstück wirkt. Durch diese Axialkraft kann das Druckstück axial verschoben und das Reibpaket entsprechend gelüftet werden. Würde der Winkel einen zu kleinen Wert unterhalb von 10° annehmen, so reicht die Axialkraft nicht aus, um das Druckstück zuverlässig in axialer Richtung zu verstellen.
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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:
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1 einen Ausschnitt eines Schaltgetriebes mit einer erfindungsgemäßen Mehrfachsynchronisationsbaugruppe;
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2 ein Detail des Schaltgetriebes gemäß 1 im Kopplungsbereich eines ersten und zweiten Synchronrings;
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3 einen Tangentialschnitt III-III gemäß 2 im Kopplungsbereich des ersten und zweiten Synchronrings;
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4 eine perspektivische Explosionsansicht des Schaltgetriebeausschnitts gemäß 1;
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5 eine perspektivische Ansicht eines aus Synchronringen zusammengesetzten Reibpakets für das Schaltgetriebe gemäß 4; und
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6 einen Ausschnitt eines Schaltgetriebes mit einer erfindungsgemäßen Mehrfachsynchronisationsbaugruppe gemäß einer alternativen Ausführungsform.
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Die 1 bis 5 zeigen Ausschnitte eines Schaltgetriebes 10, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 gemäß einer Ausführungsform.
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Die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 des Schaltgetriebes 10 umfasst einen um eine Getriebeachse A drehbaren ersten Synchronring 14, der axiale Vorsprünge 16 aufweist, welche in Umfangsrichtung 19 durch erste Servoflächen 18 begrenzt sind, sowie einen um die Getriebeachse A drehbaren zweiten Synchronring 20, der in einer axialen Stirnwand Aussparungen 22 aufweist, welche in Umfangsrichtung 19 durch zweite Servoflächen 24 begrenzt sind.
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Im zusammengesetzten Zustand der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 greift jeder Vorsprung 16 des ersten Synchronrings 14 so in eine zugeordnete Aussparung 22 des zweiten Synchronrings 20 ein, dass eine Relativdrehung der beiden Synchronringe 14, 20 durch die Vorsprünge 16 und die Aussparungen 22 begrenzt ist. Dabei grenzt in Umfangsrichtung jeweils eine erste Servofläche 18 des ersten Synchronrings 14 an eine zweite Servofläche 24 des zweiten Synchronrings 20 an, wobei die aneinander angrenzenden Servoflächen 18, 24 die Synchronringe 14, 20 bei einer Relativdrehung axial so beaufschlagen, dass sich ein radialer Abstand zwischen dem ersten Synchronring 14 und dem zweiten Synchronring 20 verringert. Auf diese Weise kann die Energie aus einem Drehmoment der miteinander gekoppelten, aber begrenzt zueinander verdrehbaren Synchronringe 14, 20 genutzt werden, um die über einen Schalthebel des Schaltgestänges auf die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 aufgebrachte Schaltkraft zu verstärken.
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Die aneinander angrenzenden ersten und zweiten Servoflächen 18, 24 sind im Wesentlichen parallel ausgebildet und schließen mit der Axialrichtung einen Winkel α ein, der zwischen 10° und 20° liegt und bevorzugt etwa 14° beträgt.
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Ferner weist die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 einen um die Getriebeachse A drehbaren dritten Synchronring 26 auf, der in radialer Richtung 28 zwischen dem ersten Synchronring 14 und dem zweiten Synchronring 20 angeordnet ist und sowohl mit dem ersten Synchronring 14 als auch mit dem zweiten Synchronring 20 einen Reibkontakt ausbilden kann.
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Die drei Synchronringe 14, 20, 26 weisen im Wesentlichen parallele, konische Reibflächen mit einem Konuswinkel von 5° bis 12°, vorzugsweise etwa 8° auf und bilden zusammen ein Reibpaket 29 der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12, welches gemäß 5 in perspektivischer Detailansicht dargestellt ist.
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Die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 umfasst außerdem eine Nabe 30, die auf einer (nicht dargestellten) Getriebewelle drehfest angebracht und um die Getriebeachse A drehbar ist, wobei der zweite Synchronring 20 mit der Nabe 30 und der dritte Synchronring 26 mit einem Gangrad 32 des Schaltgetriebes 10 drehmomentübertragend verbunden ist.
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Konkret ist der dritte Synchronring 26 gemäß 4 formschlüssig und drehmomentübertragend mit einem Kupplungskörper 34 verbunden, der wiederum fest mit dem Gangrad 32 verbunden, beispielsweise verschweißt oder verpresst ist.
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In einer alternativen Ausführungsvariante ist jedoch auch denkbar, dass statt des zweiten Synchronrings 20 der erste Synchronring 14 mit der Nabe 30 formschlüssig und drehmomentübertragend verbunden ist.
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Der erste Synchronring 14 ist in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 gemäß 1 mit einem axialen Spiel s gelagert und liegt in einer axialen Anschlagposition an der Nabe 30 an. Die Lagerung des ersten Synchronrings 14 mit axialem Spiel s ist in der 3 angedeutet, indem der axiale Vorsprung 16 des ersten Synchronrings 14 in axialer Richtung geringfügig von der Nabe 30 beabstandet ist. Dieser Abstand stellt das axiale Spiel s dar, welches die Lagerung des ersten Synchronrings 14 bis zum Erreichen seiner Anschlagposition an der Nabe 30 aufweist.
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Der dritte Synchronring 26 ist in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 und der axialen Anschlagposition des ersten Synchronrings 14 von den beiden angrenzenden Synchronringen 14, 20 beabstandet und befindet sich folglich in einer sogenannten Lüftungsstellung.
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Die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 umfasst ferner eine Schiebemuffe 36, die relativ zur Nabe 30 drehfest, aber axial verschieblich angeordnet ist.
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Das Gangrad 32 des Schaltgetriebes 10 lässt sich über die Schiebemuffe 36 drehfest mit der Nabe 30 verbinden, wobei die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 eine Axialverschiebung der Schiebemuffe 36 zum Gangrad 32 hin sperren oder freigeben kann.
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Zu diesem Zweck ist an einen radial äußeren Synchronring, im vorliegenden Ausführungsbeispiel also an den zweiten Synchronring 20, eine Sperrverzahnung 38 angeformt, welche die axiale Verschiebung der Schiebemuffe 36 zum Gangrad 32 hin in bekannter Weise sperren oder freigeben kann. Gibt die Sperrverzahnung 38 des zweiten Synchronrings 20 die axiale Verschiebung der Schiebemuffe 36 frei, so kann eine Innenverzahnung 40 der Schiebemuffe 36 in eine gangradseitige Schaltverzahnung 42 eingreifen. Die Schaltverzahnung 42 ist gemäß den 1 und 4 am Kupplungskörper 34 angeformt, der wiederum fest mit dem Gangrad 32 verbunden ist.
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Bei geschaltetem Gang greift die Innenverzahnung 40 der Schiebemuffe 36 sowohl in eine Außenverzahnung 44 der Nabe 30 als auch in die Schaltverzahnung 42 des Kupplungskörpers 34 ein. Somit ist die Getriebewelle im Wesentlichen drehfest und formschlüssig mit dem Gangrad 32 verbunden und der gewünschte Gang eingelegt.
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Ferner ist mindestens ein Druckstück 46 vorgesehen, das in einer Ausnehmung der Nabe 30 aufgenommen ist, wobei das Druckstück 46 durch ein Federelement 48 radial einwärts beaufschlagt wird und sich über eine Anlagefläche 50 an einer Gegenfläche 52 des zweiten Synchronrings 20 abstützt. Die Anlagefläche 50 und die Gegenfläche 52 sind dabei so zur Getriebeachse A geneigt, dass das Druckstück 46 in einer axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 gemäß 1 den zweiten Synchronring 20 axial gegen die Nabe 30 beaufschlagt, wobei der zweite Synchronring 20 an der Nabe 30 anliegt (siehe auch 3).
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Konkret erstreckt sich die Anlagefläche 50 des Druckstücks 46 schräg zur Getriebeachse A, wobei ein radialer Abstand der Anlagefläche 50 zur Getriebeachse A in axialer Richtung von einer axialen Mittenebene E des Druckstücks 46 zum axialen Druckstückrand hin abnimmt. Die Anlagefläche 50 des Druckstücks 46 und die angrenzende Gegenfläche 52 des zweiten Synchronrings 20 sind dabei im Wesentlichen parallel ausgebildet.
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Das Druckstück 46 bildet zusammen mit dem Federelement 48 und einem gemäß 1 als Kugel ausgebildeten Kraftübertragungselement 54 eine Vorsynchroneinheit 56, wobei das Kraftübertragungselement 54 zumindest teilweise im Druckstück 46 aufgenommen und radial verschieblich geführt ist. Das Federelement 48 ist gemäß 1 ebenfalls im Druckstück 46 aufgenommen und beaufschlagt das Kraftübertragungselement 54 radial nach außen gegen die Schiebemuffe 36 sowie das Druckstück 46 radial einwärts zur Getriebeachse A hin gegen den zweiten Synchronring 20.
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Vor dem Einlegen des Gangs müssen die Drehzahlen der Nabe 30 und des Gangrads 32 einander angeglichen werden, wozu die beschriebene Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 vorgesehen ist. Da deren prinzipielle Funktionsweise bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird hierzu auf weitere Erläuterungen verzichtet.
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Die Besonderheit der beschriebenen Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 liegt darin, dass der zweite Synchronring 20 durch das Druckstück 46 axial gegen die Nabe 30 beaufschlagt ist und in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 gemäß den 1 bis 3 auch an der Nabe 30 anliegt. Sollten nun im Betrieb des Schaltgetriebes 10 Schleppmomente auftreten, so kämen die Servoflächen 18, 24 des ersten und zweiten Synchronrings 14, 20 in Anlage und würden den ersten Synchronring 14 zur Nabe 30 hin beaufschlagen, bis dieser seine axiale Anschlagposition erreicht. Das Reibpaket 29 ist jedoch konstruktiv so ausgelegt, dass sich der dritte Synchronring 26 auch in dieser axialen Anschlagposition des ersten Synchronrings 14 noch in seiner Lüftungsstellung befindet, in der er von den beiden angrenzenden Synchronringen 14, 20 beabstandet ist. Demzufolge können aufgrund des Lagerspiels des ersten und dritten Synchronrings 14, 26 unter Umständen Schleppmomente auftreten, welche allerdings nicht durch die Servoflächen 18, 24 verstärkt werden.
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Bei einer zum Gangwechsel aufgebrachten Schaltkraft entfernt sich hingegen das Druckstück 46 gemeinsam mit dem zweiten Synchronring 20 axial von der Nabe 30, um einen Reibschluss des Reibpakets 29 herzustellen. Bei einem Reibkontakt der Synchronringe 14, 20, 26 kommen wiederum die ersten und zweiten Servoflächen 18, 24 der Synchronringe 14, 20 in Anlage und beaufschlagen die Synchronringe 14, 20 so, dass sich ein radialer Abstand zwischen dem ersten Synchronring 14 und dem zweiten Synchronring 20 verringert. Da der zweite Synchronring 20 nun (im Unterschied zur 3) nicht mehr an der Nabe 30 anliegt, sondern von dieser axial beabstandet ist, können sich der erste Synchronring 14 und der zweite Synchronring 20 weiter annähern als in der axialen Neutralstellung der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12, sodass sich der dazwischenliegende dritte Synchronring 26 nicht mehr in seiner Lüftungsstellung befindet, sondern in radialer Richtung zusätzlich vom ersten und zweiten Synchronring 14, 20 beaufschlagt wird. Folglich wird die aufgebrachte axiale Schaltkraft in gewünschter Weise durch die Servoflächen 18, 24 der Synchronringe 14, 20 verstärkt.
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Die 6 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Schaltgetriebes 10, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 gemäß einer alternativen Ausführungsform.
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Diese alternative Ausführungsform der Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass an der Schiebemuffe 36 eine Rastausnehmung 58 für die Neutralstellung sowie eine Lüftungskontur 60 vorgesehen sind, wobei das Kraftübertragungselement 54 nach einem vorbestimmten axialen Verstellweg der Schiebemuffe 36 von der Neutralstellung in eine erste axiale Richtung an der Lüftungskontur 60 angreift und das Druckstück 46 in eine entgegengesetzte zweite axiale Richtung beaufschlagt.
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An die Lüftungskontur 60 schließen sich auf der der Rastausnehmung 58 zugeordneten Seite ein Vorsprung 62 und auf der entgegengesetzten Seite ein Halteabschnitt 64 an. Die Lüftungskontur 60 kann als im Wesentlichen ebene Fläche ausgeführt sein und mit der Getriebeachse A einen Winkel β einschließen, der bevorzugt zwischen 10° und 40° liegt.
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In bekannter Weise wird die Schiebemuffe 36 beim Schaltvorgang nach einer Drehzahlsynchronisierung zwischen der Nabe 30 und dem Gangrad 32 durch die aufgebrachte Schaltkraft über ihre axiale Sperrstellung hinaus axial zum Gangrad 32 hin verstellt, wobei der zweite Synchronring 20 von seiner Sperrposition in seine Freigabeposition verdreht wird. Die Schiebemuffe 36 befindet sich dann zunächst in einer sogenannten „Freiflugphase“, in der sich die Innenverzahnung 40 der Schiebemuffe 36 noch nicht in Eingriff mit der Schaltverzahnung 42 des Kupplungskörpers 34 befindet.
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Die Mehrfachsynchronisationsbaugruppe 12 ist konstruktiv so ausgelegt, dass das Kraftübertragungselement 54 zu Beginn des Einspurens der Innenverzahnung 40 in die Schaltverzahnung 42 etwa am Scheitelpunkt oder Totpunkt des Vorsprungs 62 angreift und sich somit in einem labilen Gleichgewichtszustand befindet. Bei einer minimalen weiteren Axialbewegung der Schiebemuffe 36 zum Gangrad 32 hin erreicht die Schiebemuffe 36 den vorbestimmten axialen Verstellweg, wobei das Kraftübertragungselement 54 über den Vorsprung 62 rutscht und vom Federelement 48 radial gegen die Lüftungskontur 60 beaufschlagt wird. Die Lüftungskontur 60 erzeugt dabei aufgrund der um den Winkel α geneigten Ausrichtung eine Kraft auf das Kraftübertragungselement 54 und das Druckstück 46 in einer zur Schaltkraft entgegengesetzten axialen Richtung. Das Druckstück 46 wird dementsprechend vom Gangrad 32 weggedrückt, wodurch das Reibpaket 29 entlastet oder gelüftet wird. Die axiale Länge der Lüftungskontur 60 bis zum Übergang in den Halteabschnitt 64 ist dabei so gewählt, dass beim Lüften des Reibpakets 29 das gegenüberliegende Reibpaket 29 nicht belastet wird, sodass dort keine ungewollte Reibung auftritt.
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Durch das Lüften des Reibpakets 29 lässt sich die Schiebemuffe 36 in vorteilhafter Weise leichtgängiger in die Schaltverzahnung 42 einspuren, da kein Reibmoment zwischen der Nabe 30 und dem Gangrad 32 überwunden werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5135087 A [0006]
- DE 102012010936 A1 [0009]
