DE102015213074A1

DE102015213074A1 - Synchronisationseinrichtung für ein Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE102015213074A1
Application number: DE102015213074.6A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Röper
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisationseinrichtung (1, 1‘) für ein Getriebe, mit auf einer gemeinsamen Welle (W) angeordneten Bauteilen, wie Sperrsynchronring (4, 4‘), Zwischenkonus (7, 7‘), innerem Synchronring (6), Innenkonus (12) und Schaltrad (8‘), wobei in einem Kraftflussbereich (k) zwischen Sperrsynchronring (4, 4‘) und Schaltrad (8‘) Rampen (43, 91) zur Erzeugung einer zu der Welle (W) axialen Servokraft (FS) in einer Servokraftrichtung (s) von dem Sperrsynchronring (4, 4‘) zu dem Schaltrad (8‘) hin vorgesehen sind, wobei ein zur Welle (W) inneres Bauteil (10i) über Verbindungslaschen (92) mit ersten Rampen (91) kraftübertragungswirksam mit einem zur Welle (W) äußeren Bauteil (10a) gekoppelt ist. Zur Verminderung der Geräuschentwicklung der Synchronisationseinrichtung (1, 1‘) wird vorgeschlagen, dass die Verbindungslaschen (92) bezüglich der Servokraftrichtung (s) vorn und über die ersten Rampen (91) in Servokraftrichtung (s) kraftübertragungswirksam an dem äußeren Bauteil (10a) angekoppelt sind bzw. ankoppelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisationseinrichtung für ein Getriebe, mit auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Bauteilen, wie Sperrsynchronring, Zwischenkonus, innerem Synchronring, Innenkonus und Schaltrad, wobei in einem Kraftflussbereich zwischen Sperrsynchronring und Schaltrad Rampen zur Erzeugung einer zu der Welle axialen Servokraft in einer Servokraftrichtung von dem Sperrsynchronring zu dem Schaltrad hin vorgesehen sind, wobei ein zur Welle inneres Bauteil über mindestens eine Verbindungslasche mit ersten Rampen kraftübertragungswirksam mit einem zur Welle äußeren Bauteil gekoppelt ist.
Zur drehfesten Verbindung von Synchronkörper und Schaltrad mittels einer beide verbindende Verzahnung der Schaltmuffe müssen die Drehzahlen von Synchronkörper und Schaltrad in einem Synchronisationsvorgang angeglichen bzw. synchronisiert. d.h. zum Gleichlauf gebracht werden. Bekanntlich sind derartige Synchronisationseinrichtungen aus Konen ausgebildet, an denen die Bauteile unter Abbremsung oder Beschleunigung auf Gleichlauf gebracht werden, damit die Schaltmuffe zur Verbindung des Gangrades mit dem Synchronkörper, den Sperrsynchronring unter Verzahnungseingriff übergreifend, in die Kupplungsverzahnung des Gangrades eingreifen kann. Zur Verringerung der über die Schiebemuffe einzuleitenden axialen Schaltkraft und/oder zur Verkürzung des Synchronisationsvorganges ist bei den gattungsgemäßen Synchronisationseinrichtungen eine axiale Servokraft erzeugende Selbstverstärkung vorgesehen.
In der DE 10 2012 206 A1 wird eine gattungsgemäße Synchronisationseinrichtung mit Servokrafterzeugung in dem Kraftflussbereich offenbart, wobei die Rampen paarweise auf einem schwalbenschwanzähnlichen Vorsprung vorgesehen sind, der zur Montage in eine Öffnung mit seitlichen Rampen eingeführt wird, wobei die Öffnung in Anpassung an den Vorsprung konstruktionsnotwendig in umfänglicher Richtung relativ groß ausgelegt ist. Infolge dessen kommt es im Betrieb leicht zu einer umfänglichen Hin- und Her-Bewegung des Vorsprunges in der Öffnung mit seitlichem Anschlagen der Rampen des Vorsprunges gegen die seitlichen Rampen der Öffnung kommen, das außerhalb des Getriebes als störende Rasselgeräusche wahrnehmbar sein können.
Ähnlich ist in der EP 0 916 864 B1 vorgesehen, dass ein zwischen Sperrsynchronring und Synchronring vorgesehener Zwischenring mit zungenartigen Vorsprüngen in am Gangrad vorgesehene Öffnungen mit Rampen eingreift.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine gattungsgemäße Synchronisationseinrichtung bereitzustellen, bei der die Geräuchsentwicklung vermindert ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben. Die gestellte Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass die mindestens eine Verbindungslasche bezüglich der Servokraftrichtung vorn und über die ersten Rampen in Servokraftrichtung kraftübertragungswirksam an dem äußeren Bauteil angekoppelt bzw. ankoppelbar sind.
Somit wirken die ersten Rampen in Servokraftrichtung vorn Kraft übertragungswirksam auf das äußere Bauteil. Die Rampen können sich in Servokraftrichtung zu dem äußeren Bauteil hin erstrecken. Es kann an einem zur Welle inneren Bauteil die zumindest eine Verbindungslasche zumindest einer als erste Rampe ausgebildete Rampe vorgesehen sein, die bei Nichtgleichlauf eine bestimmte Servokraft auf ein zur Welle äußeres Bauteil überträgt. Dadurch, dass die Verbindungslasche in Servokraftrichtung vorn und nicht, wie üblich, in Servokraftrichtung hinten angeordnet ist, können, wie weiter unten detailliert erläutert, die ersten Rampen eine andere Orientierung aufweisen und mit verminderten Umfangsspiel in vorgesehene Öffnungen am äußeren Bauteil eingreifen. Ferner kann die mindestens eine Lasche ein zwischen dem inneren und dem äußeren Bauteil angeordnetes mittleres Bauteil an der zum Gangrad abgewandten Seite der Bauteile übergreifen. Hierzu kann sich die mindestens eine Lasche radial nach außen von dem Synchronring erstrecken. Sie kann sich gegen eine von dem Sperrsynchronring zu dem inneren Synchronring verlaufende Kraftflussrichtung erstrecken. Somit kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine Verminderung der Geräuschentwicklung erzielt werden. In Servokraftrichtung vorn weisen das äußere Bauteil, wie auch die übrigen Bauteile mit Konen, den kleinere Durchmesser auf, der sich in Servokraftrichtung zu dem größeren Durchmesser hin erweitert. Damit kann das äußere Bauteil unter Einwirkung der Servokraft stärker auf den Konus des radial nach Innen angrenzenden Bauteils aufgeschoben werden, wodurch eine stärke Reibung dieser Konen an deren Reibflächen und somit eine beschleunigte Synchronisation infolge stärkere Beschleunigung der beteiligten Konen hin zum Gleichlauf der Bauteile erfolgen.
Diese Rampen sind allgemein vorgesehen, um während der Synchronisation bei Nichtgleichlauf ein Drehmoment zu erzeugen, durch welches unter Erzeugung der Servokraft die einander zugeordneten Bauteile an den Rampen aneinander anliegen. Sie können zur Erzielung eines festen Reibkontaktes im geringen Umfange aneinander abgleiten. Es wird hier die Servokraft von dem inneren Bauteil auf das äußere Bauteil übertragenen, wodurch das äußere Bauteil in Servokraftrichtung weiter auf das innen nachfolgende Bauteil aufgeschoben und weiter abgebremst oder beschleunigt wird. Dies wiederum bewirkt, dass das innen nachfolgende Bauteil, das zwischen dem äußeren und dem inneren Bauteil angeordnet ist, ebenfalls in Servokraftrichtung gedrückt werden kann und hierdurch die Synchronisation beschleunigen kann. Das dazwischenliegende Bauteil kann somit zwischen die anderen beiden Bauteile gedrängt werden. Das dazwischenliegende Bauteil kann beispielsweise bei einer Zweifachsynchronisation oder Dreifachsynchronisation der Zwischenkonus, ferner bei einer Dreifachsynchronisation der Synchronring sein.
Bezogen auf den Kraftschlussbereich zwischen Sperrsynchronring und Schaltrad kann das äußere Bauteil auch als in Servokraftrichtung vorderes Bauteil und das innere Bauteil auch als in Servokraftrichtung hinteres Bauteil bezeichnet werden.
Die Servokrafterzeugung kann unter Abgleiten der zumindest einen ersten Rampe an einer dieser ersten Rampe zugeordneten zweiten Rampe erfolgen, wobei die zweite Rampe an dem äußeren Bauteil vorgesehen ist. Die einander zugeordneten Rampen können aneinander angepasst sein. Zur optimalen Kraftübertragung ist vorgesehen, dass beide Rampen gleich ausgerichtet sind. Einander zugeordnete erste und zweite Rampen können somit parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sein. Ferner sind sie zweckmäßig in Einsatzlage einander zugewandt angeordnet.
In einer Weiterbildung der Synchronisationseinrichtung kann die erste Rampe eine Abgleitfläche mit einer Flächennormalen aufweisen, die eine zur Welle axiale Richtungskomponente in Servokraftrichtung und eine zur Welle umfängliche Richtungskomponente aufweist. Damit kann über diese Rampen eine Servokraft in Servokraftrichtung übertragen werden.
Die ersten Rampen können paarweise zueinander angeordnet sein. Ferner können sich erste Rampen in Einbaulage jeweils oder paarweise in Servokraftrichtung in im äußeren Bauteil vorgesehene und den ersten Rampen angepasste zugeordnete Rampenöffnungen hinein erstrecken. In diesen Rampenöffnungen können zweite Rampen vorgesehen sein, die der jeweils zugeordneten ersten Rampe angepasst sind. Diese zweiten Rampen können in die die Rampenöffnung seitlich begrenzenden Innenwände eingearbeitet sein bzw. durch dieselben gebildet sein.
Die ersten Rampen können zu mindestens einem Rampenpaar zusammengefasst sein, wobei die Rampen eines Rampenpaares in Servokraftrichtung keilartig aufeinander zulaufend angeordnet sein können. Damit kann die zugeordnete Rampenöffnung sich zum Öffnungsgrund hin ebenfalls keilförmig ausgebildet sein. Dies wiederum erlaubt im Vergleich zu einer üblichen schwalbenschwanzförmigen Ausbildung von Verbindungslasche und Rampenöffnung im Längsschnitt ein sehr geringes Umfangsspiel. Bei der schwalbenschwanzartigen Öffnung muss der Eingangsöffnung zumindest etwas größer als das Ende der schwalbenschwanzförmigen Verbindungslasche sein, damit die Verbindungslasche zur Montage in die zugehörige Rampenöffnung eingeführt werden kann. Dies bedeutet, dass ein großes Umfangsspiel in Kauf genommen werden muss. Dieses macht sich insbesondere in einem Leerlaufzustand des Gangrades, in dem das als Losrad auf der Welle gelagerte Gangrad unverbunden mit dem Synchronkörper und unter entsprechender Geräuschentwicklung auf der Welle in einer umfänglichen Hin- und Her-Bewegung angeordnet ist und indirekt über die Rampenöffnungen anschlagen kann. Da erfindungsgemäß die paarig zugeordneten ersten Laschen keilartig zusammenlaufend angeordnet sind, kann die zugeordnete Rampenöffnung mit den zweiten Rampen einen entsprechend geringen Eingangsöffnungsquerschnitt aufweisen, um die Montage der Bauteile zu ermöglichen. Der Öffnungsquerschnitt kann weitgehend minimiert werden. Dieser muss lediglich so groß sein, dass die Verbindungslasche bis zu einer bestimmten Höhe in die Laschenöffnung eingeführt werden kann und dort mit Spiel angeordnet ist, um zur Drehmomentübertragung hierüber zur Anlage an der einen oder der anderen der dort seitlich angeordneten zweiten Rampen zu kommen.
In einer Weiterbildung der Synchronisationseinrichtung können die ersten Rampen eines Rampenpaares bezüglich einer Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Ringebene symmetrisch zueinander ausgerichtet sein. Das heißt, die ersten Rampen wie auch die entsprechend angepassten zweiten Rampen sind jeweils in einem gleichen Rampenwinkel zur Drehachse angestellt. Dies bedeutet, dass die Höhe der Drehmomentübertragung an beiden ersten Rampen gleich ist.
Alternativ können die ersten Rampen eines Rampenpaares bezüglich einer Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur Ringebene asymmetrisch zueinander ausgerichtet sein. Das bedeutet, die ersten Rampen – und damit die zugeordneten zweiten Rampen jeweils in unterschiedlichen Rampenwinkeln zur Drehachse angestellt sind und damit unterschiedliche Drehmomentübertragungen ermöglichen.
Im Falle der asymmetrischen Anordnung der ersten Rampen kann somit vorgesehen sein, dass die eine erste Rampe eines Rampenpaares zur Servokrafterzeugung beim Herunterschalten aus einem höheren Gang in einem ersten Rampenwinkel zur Welle und die andere erste Rampe es Rampenpaares zur Servokrafterzeugung beim Heraufschalten aus einem niedrigeren Gang in einem zweiten Rampenwinkel zur Welle angestellt angeordnet sind, wobei der erste Rampenwinkel ungleich zu dem zweiten Rampenwinkel ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass, wenn das Schaltrad (6) in dem Getriebe für einen ersten Gang vorgesehen ist, der erste Rampenwinkel, größer als der zweite Rampenwinkel ist. Der erste Rampenwinkel kann hierbei mindestens doppelt so groß wie der zweite Rampenwinkel sein. Andererseits kann vorgesehen sein, dass der erste Rampenwinkel dann, wenn das Schaltrad in einem Getriebe für einen Gang größer der erste Gang vorgesehen ist, kleinerer als der zweite Rampenwinkel ist.
Es können mindestens bzw. insbesondere mindesten drei oder genau drei Rampenpaare vorgesehen sind, die umfänglich vorzugsweise gleich beabstandet angeordnet sind.
Dadurch, dass die Verbindungslaschen bezüglich der Servokraftrichtung vorn und über die ersten Rampen in Servokraftrichtung kraftübertragungswirksam an dem äußeren Bauteil angekoppelt sind bzw. ankoppelbar sind, können beispielsweise bei der Zweifachsynchronisation die beiden Synchronringe und der dazwischen liegende Zwischenkonus von der Verbindungslasche seitlich gehalten, d.h. gegen ein axiales Auseinanderfallen gesichert werden. Sie bilden zusammengebaut eine Funktionseinheit, die als Ganzes bevorratet und montiert werden kann. Entsprechend schwierig gestaltet sich dann jedoch die Montage dieser drei Ringe, da diese in Einbaulage konzentrisch auf ihre Konen aufgeschoben und mittels der Verbindungslaschen klammerartig zusammengehalten sind, indem diese den Zwischenkonus seitlich übergreifen und mit den ersten Rampen in Servokraftrichtung in Servokraftrichtung vorn und in Servokraftrichtung in den Sperrsynchronring eingreifen.
Eine aufwendige und wenig praktikable Möglichkeit kann darin bestehen, dass zwei der Ringe in umfängliche Teilstücke geteilt und zur Montage über den dritten Ring zusammengebaut werden, indem die Teilstücke beispielsweise ineinander gesteckt werden. Daher wird in einer alternativen Lösung der eingangs gestellten Aufgabe vorgeschlagen, dass das innere Bauteil ein Ringelement mit den Verbindungslaschen aufweist, das radial außen und in Servokraftrichtung vorn an dem inneren Bauteil festgelegt ist. Das Ringelement ist in dem Kraftflussbereich angeordnet. Die Festlegung an dem inneren Bauteil kann, vorzugsweise mit umfänglichem Spiel, verdrehfest und/oder, vorzugsweise mit axialem Spiel, axial verschiebungsfest gestaltet sein.
Insbesondere kann das Ringelement unter Vorspannung radial außen auf dem inneren Bauelement aufsitzen. Alternativ oder zusätzlich kann das Ringelement mindestens eine sich radial nach Innen erstreckende Lasche aufweisen, die in Einbaulage in eine an dem hinteren Bauteil vorgesehene und der Lasche angepasste Laschenöffnung eingreift. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laschen vorgesehen, die umfänglich vorzugsweise gleich beabstandet angeordnete sind.
Das Ringelement kann ähnlich oder gleich einem Sprengring ausgebildet sein. Es kann aus einem Federwerkstoff, wie Federstahl, gefertigt sein. Es kann eine Ringebene aufweisen, die in Einbaulage vorzugsweise senkrecht oder etwa senkrecht zur Servokraftrichtung ausgerichtet ist. Die ersten Rampen können aus der Ringebene abgewinkelt angeordnet sein. Sie können durch Abbiegen entsprechender Teilstücke aus der Ringebene in einem bestimmten Biegewinkel herausgebogen sein. Damit können sie jeweils ein freies Ende aufweisen, mit dem sie in Einbaulage in die vorgesehen Rampenöffnung eingreifen. Der Biegewinkel ist hierbei gleich 90° minus dem zugehörigen und oben weiter beschriebenen Rampenwinkel.
Wie oben bereits angedeutet, kann die Synchronisationseinrichtung als Doppelsynchronisation mit, bezüglich einer Abfolge in Servokraftrichtung, Sperrsynchronring, Zwischenkonus und Synchronring ausgebildet sein. Das äußere Bauteil kann der Sperrsynchronring und das innere Bauteil kann der Synchronring sein. Hierbei können die Verbindungslaschen den Zwischenkonus in Servokraftrichtung vorn übergreifen und mit den ersten Rampen in Servokraftrichtung vorn und in Servokraftrichtung an den Sperrsynchronring angreifen.
Ferner kann die Synchronisationseinrichtung als Dreifachsynchronisation mit, bezüglich einer Abfolge in Servokraftrichtung (s), Sperrsynchronring, Zwischenkonus, Synchronring und Innenkonus ausgebildet sein. Hier können ebenfalls das äußere Bauteil der Sperrsynchronring und das innere Bauteil der Synchronring sein. Wenn der Synchronring die Verbindungslaschen aufweist, dann können die Verbindungslaschen den Zwischenkonus in Servokraftrichtung vorn übergreifen und mit den ersten Rampen in Servokraftrichtung vorn und in Servokraftrichtung an den Sperrsynchronring eingreifen.
Im Falle einer Einfachsynchronisation kann zwischen Schaltrad und Sperrsynchronring ein zusätzliches Reibkonuselement angeordnet sein, das mit dem Sperrsynchronring eine Reibkonusflächenpaarung ausbildet. Im Synchronisationsfalle können Synchronring und Reinkonuselement über diese Reibkonusflächen zur Anlage kommen. Ferner können die Verbindungslaschen mit den ersten Rampen an dem Schaltrad angeordnet sein und sich gegen Servokraftrichtung jeweils in eine zugeordnete an dem Reibkonuselement vorgesehene sich in Servokraftöffnung geöffnete Rampenöffnung eingreifen und zur Synchronisation eine Kraft gegen Servokraftrichtung auf das Reibkonuselement ausüben, wodurch die Reibung an den Reibkonusflächen verstärkt werden kann. Der Sperrsynchronring kann zusätzlich mit einem vorzugsweise vollumfänglichen Vorsprung in Servokraftrichtung vorn und das Reibkonuselement radial nach Innen zumindest teilweise übergreifen. Im Synchronisationsvorgang kann somit das Reibkonuselement gegen die dem Reibkonuselement zugewandte Fläche gebracht werden, um die Reibung zwischen diesen beiden Bauteilen zu verstärken. Der Vorsprung kann einstückig oder stoffschlüssig mit dem Sperrsynchronring verbunden sein. Er kann auch kraftschlüssig mit dem Sperrsynchronring verbunden sein.
Es kann ferner, aber wegen Schwierigkeiten bei der Montage der Konen ineinander weniger vorteilhaft, vorgesehen sein, dass wenn der Innenkonus die Verbindungslaschen aufweist, die Verbindungslaschen den Synchronring in Servokraftrichtung vorn übergreifen und mit den ersten Rampen in Servokraftrichtung vorn und in Servokraftrichtung an dem Zwischenkonus eingreifen.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Führung näher erläutert. Jeweils schematisch werden in der Zeichnung gezeigt:
1 eine Längsschnittansicht zweier symmetrisch auf einer Welle angeordneten Synchronisationseinrichtungen als Stand der Technik mit derhier rechts angeordnete Synchronisationseinrichtung als Zweifachsynchronisierung mit Sperrsynchronring, Zwischenkonus und innerem Synchronring,
2 eine Ausschnittvergrößerung aus der in 1 rechten Synchronisationseinrichtung
3 eine Längsschnittansicht von axial ineinander geschobener Bauteile ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung, hier als Zweifachsynchronisierung mit Sperrsynchronring, Zwischenkonus und innerem Synchronring mit Ringelement,
4 einen Ausschnittansicht eines Abschnitts IV aus 3,
5 eine Einzeldarstellung des Ringelementes gemäß 3,
6 eine Ansicht des inneren Synchronringes mit radial außen aufgesetztem Ringelement gemäß Blickrichtung A in 3,
7 eine Ansicht des inneren Synchronringes mit radial außen aufgesetztem Ringelement gemäß Blickrichtung B in 3,
8 eine Längsschnittansicht von axial ineinander geschobener Bauteile einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung, hier als Dreifachsynchronisierung mit Sperrsynchronring, Zwischenkonus, innerem Synchronring und mit Ringelement und Innenkonus, und
9 einen Ausschnittansicht eines Abschnitts XI gemäß 8.
In den 1 bis 9 wird in verschiedenen Ansichten, Einzeldarstellungen und Schnitten eine Synchronisationseinrichtung 1, 1‘ bzw. Teile derselben gezeigt. Hierbei geben die 1 und zwei eine hier als Zweifachsynchronisation ausgebildete Synchronisationseinrichtung 1‘ gemäß dem Stand der Technik wieder, während sich die übrigen Figuren auf die erfindungsgemäße Synchronisationseinrichtung 1 beziehen. (Im Folgenden sind die Bezugszeichen, die sich auf ein Bauteil der Synchronisationseinrichtung 1’ gemäß dem Stand der Technik beziehen, mit einem hochgestellten Strich gekennzeichnet). In 1 werden zwei Synchronisationseinrichtungen 1’ gemäß dem Stand der Technik gezeigt, die spiegelsymmetrisch zueinander auf einer Welle W‘ angeordnet sind, wobei die in 1 linke Synchronisationseinrichtung 1‘ eine einfache Synchronisationund die rechte Synchronisationseinrichtung 1‘ eine Doppelsynchronisation sind Die erfindungsgemäße Synchronisationseinrichtung 1 ist ebenfalls für diese Anordnung ausgelegt.
Allgemein weist die Synchronisationseinrichtung 1, 1’, konzentrisch zu der Welle W‘ angeordnet, einen Synchronkörper 2’, eine Schaltmuffe 3’, einen Sperrsynchronring 4, 4’ mit einer ersten Reibkonusfläche 41, 41’ als Reibungsfläche und einer Sperrverzahnung 5, 5’, ein innerer Synchronring 6, 6‘, ein zwischen den Synchronringen 4, 4‘ bzw. 6, 6‘ angeordneter Zwischenkonus 7, 7‘ mit einer äußeren Reibkonusfläche 71 und einer inneren Reibkonusfläche 72 sowie ein Schaltrad 8’ mit einer Kupplungsverzahnung 81’ auf. Die dargestellten Synchronisationseinrichtungen 1, 1’ sind in üblicher Bauweise so ausgebildet, dass die Schaltmuffe 3’ axial zu beiden Richtungen jeweils zu einem zugeordneten Schaltrad 8’ hin verschiebbar ist. Der Synchronkörper 2‘ ist drehfest und das Schaltrad 8‘ ist als Losrad auf der Welle W‘ angeordnet. Zur Ausrichtung der Verzahnungen 5, 5‘ und 8‘ ist ein Gleichlauf von Schaltrad 8‘ und Synchronkörper 2‘ erforderlich, welcher durch Synchronisation erzielt wird.
Ferner weist die Synchronisationseinrichtung 1, 1‘ in einem Kraftflussbereich k der Synchronisationseinrichtung 1, 1‘ zwischen dem Sperrsynchronring 4, 4‘ und dem Schaltrad 8‘ eine Selbstverstärkung 9 mit ersten Rampen 91 zur Erzeugung einer zur Welle W‘ axialen Servokraft F_S mit einer Servokraftrichtung s von dem Synchronkörper 2‘ zu dem Schaltrad 8‘ hin auf. Hierzu sind als ein zur Welle W‘ radial inneres Bauteil 10i der innere Synchronring 6, 6‘ und als ein zur Welle W‘ radial äußeres Bauteil 10a der Sperrsynchronring 4, 4‘ vorgesehen, die über Verbindungslaschen 92 mit den ersten Rampen 91 kraftübertragungswirksam miteinander gekoppelt sind. Damit findet die Selbstverstärkung 9 in dem Kraftflussbereich zwischen Sperrsynchronring 4, 4‘ und innerem Synchronring 6, 6‘ statt.
Bei der erfindungsgemäßen Synchronisationseinrichtung 1 ist vorgesehen, dass die Verbindungslaschen 92 bezüglich der Servokraftrichtung s vorn und über die ersten Rampen 91 in Servokraftrichtung s kraftübertragungswirksam an dem hier als Sperrsynchronring 4 ausgebildeten äußeren Bauteil angekoppelt sind bzw. ankoppelbar sind. Somit wirken die ersten Rampen 91 in Servokraftrichtung s vorn Kraft übertragungswirksam auf den Sperrsynchronring 4. Bei Nichtgleichlauf wird über die ersten Rampen 91 ein Drehmoment auf die ersten Rampen 91 übertragen, das identisch mit dem gesamten auf den inneren Synchronring wirksame Reibmoment ist. Dieses Drehmoment ist unter anderem abhängig von einem Rampenwinkel ß der ersten Rampen 91, an denen das Drehmoment zum Teil in die Servokraft Fs umgewandelt wird. Die ersten Rampen 91 erstrecken sich in Servokraftrichtung s zu dem Sperrsynchronring 4 hin. Dadurch wird der Sperrsynchronring 4 in Servokraftrichtung s gegen die äußere Reibkonusfläche 71 des Zwischenkonus 7 gedrückt, wobei der Zwischenkonus 7 seinerseits mit seiner inneren Reibkonusfläche 72 gegen den inneren Synchronring 6 gedrückt wird. Der Zwischenkonus 7 wird somit an seinen beiden Reibkonusflächen 71, 72, je nach der Richtung des einwirkenden Drehmomentes verstärkt abgebremst oder beschleunigt.
Die ersten Rampen 91 erstrecken sich in Servokraftrichtung s zu dem äußeren Bauteil 10a, d.h. hier zu dem Sperrsynchronring 4 hin. Das heißt, sie weisen jeweils eine Abgleitfläche 93 mit einer Flächennormalen n auf, die ihrerseits eine zur Welle W‘ axiale Richtungskomponente n_a in Servokraftrichtung s und eine zur Welle W‘ umfängliche Richtungskomponente n_u aufweist. Somit wird bei Nichtgleichlauf über das an den ersten Rampen 91 wirkende Drehmoment in axialer Richtungskomponente n_a eine Servokraft F_S von dem inneren Synchronring 6 auf den Sperrsynchronring 4 eingekoppelt.
Wie 7 entnehmbar, erstrecken sich die ersten Rampen 91 in Einbaulage paarweise in Servokraftrichtung s in im Sperrsynchronring 4 in Servokraft s vor vorgesehene und den ersten Rampen 91 angepasste zugeordnete Rampenöffnungen 42 hin, wobei die ersten Rampen 91 eines Rampenpaares 93 keilartig zusammenlaufend angeordnet sind. In den Rampenöffnungen 42 sind zur Anlage der ersten Rampen 91 seitlich zweite Rampen 43 vorgesehen, die bezüglich ihrer Ausrichtung den ersten Rampen 91 angepasst sind. Wegen der im Vergleich zum Stand der Technik anderen Orientierung der Rampen 91, 43 können die ersten Rampen 91 und ferner die die zweiten Rampen 43 bildenden Seitenwände der Rampenöffnungen 42 keilartig zusammenlaufen, so dass der Eingangsquerschnitt der Rampenöffnungen 42 lediglich geringfügig größer als der fußseitige Querschnitt des Rampenpaares aus den beiden ersten Rampen 91 und damit ein sehr geringes Umfangsspiel aufweist. Wegen des geringen Umfangsspiel wird ein mögliches Anschlagsgeräusch, das beim Gegenschlagen der ersten Rampen 91 gegen die zweiten Rampen 43 bei der oben beschriebenen Hin- und Her-Bewegung des Sperrsynchronringes 4 relativ zum inneren Synchronring 6 entsteht, minimiert.
Zur Ausbildung der Verbindungslaschen 92 weist der innere Synchronring 6 ein hier sprengringartiges Ringelement 11 auf. Das Ringelement 11 ist aus Federstahl gefertigt. Wie ferner 5 entnehmbar, sind hier drei umfänglich gleich beabstandete Rampenpaare 94 vorgesehen. In den hier gezeigten Ausführungsformen sind die ersten Rampen 91 eines jeden Rampenpaares 94 bezüglich einer Spiegelsymmetrieebene Sp senkrecht zu der Ringebene des Ringelementes 11 hier symmetrisch zueinander ausgerichtet (5). Die Ringebene ist in den 5 und 6 gleich der Zeichnungsebene. Sie können auch, wie oben beschrieben, zur Übertragung unterschiedlicher Servokräfte F_S in Servokraftrichtung s, asymmetrisch, d.h. in einem unterschiedlichen Anstellwinkel zur Welle W‘ angestellt angeordnet sein. Wie insbesondere 7 entnehmbar, sind die ersten Rampen 91 aus der Ringebene des Ringelementes 11 abgewinkelt. Hierbei werden die Rampen 91 aus kurzen Abschnitten 112 des Ringelementes 11 gebildet, die fußseitig stoffschlüssig aus dem Ringelement 11 hervorgehen und sich mit einem freien Ende von demselben weg erstrecken. Die Geometrien des Ringelementes 11 sind aus einem Federblech gestanzt, wobei die ersten Rampen 91 anschließend durch Abwinklung, d.h. hier Abbiegen der Abschnitte 112 in den Rampenwinkel ß hinein, gebildet werden.
Das Ringelement 11 sitzt unter Federspannung radial außen und in Servokraftrichtung s vorn auf dem inneren Synchronring 6 auf. Zudem sind zwei umfänglich gleich beabstandete radiale Laschen 111 vorgesehen, die sich in Ringebene erstrecken und radial nach innen jeweils in eine an dem inneren Synchronring 6 vorgesehene und der Lasche 111 angepasste Laschenöffnung 61 mit Spiel eingreifen. Damit ist das Ringelement 11 des inneren Synchronringes 6, wie 6 anhand einer beidseitigen Lücke 62 erkennbar, mit umfänglichen Spiel verdrehfest und, wie den 4 und 9 deutlich mittels der Lücke 62 dargestellt, mit axialem Spiel axial verschiebungsfest auf dem Synchronring 6 angeordnet.
Die Verbindungslaschen 92 übergreifen den Zwischenkonus 7 in Servokraftrichtung s vorn an der in Einbaulage dem Schaltrad 8 abgewandten Seite des Zwischenkonus 7. Ferner greifen die Verbindungslaschen 92 mit den ersten Rampen 91 in Servokraftrichtung s vorn und in Servokraftrichtung s an dem Sperrsynchronring 4 ein. Unmittelbar aus den 3, 4, 8 und 9 einsichtig ist, dass dadurch die Bauteile Sperrsynchronring 4, innerer Synchronring 6 und zwischen diesen liegenden Zwischenkonus 7 über ihre Konen 41, 71, 72 übereinander geschoben und über das Ringelement 11 klammerartig zusammengehalten sind. Damit wird eine bauliche Funktionseinheit E gebildet, dank derer beim Ausbau der Bauteile 4, 6, 7 dieselben nicht auseinander fallen und damit eventuell beschädigt werden, sondern zusammengefügt verbleiben. Somit können diese Bauteile 4, 6, 7 zusammengebaut als Funktionseinheit E vorgefertigt bevorratet und montiert werden.
In 3 und 4 wird die Erfindung am Beispiel einer Synchronisationseinrichtung 1 mit Zweifachsynchronisierung gezeigt. In den 8 und 9 wird die Erfindung am Beispiel einer Synchronisationseinrichtung 1 mit Dreifachsynchronisierung dargestellt, wobei diese zusätzlich einen Innenkonus 12 aufweist, der fest oder drehfest mit dem in diesen Figuren nicht gezeigten Gangrad verbunden ist und an dem der innere Synchronring 6 bei Synchronisation radial innen Kraft übertragungswirksam aufliegt. Die Anordnung der übrigen Bauteile, d.h. Sperrsynchronring 4, innerer Synchronring 6 mit Ringelement 11 und zwischen Sperrsynchronring 4 und innerem Synchronring 6 liegenden Zwischenkonus 7, ist unverändert. Damit wird deutlich, dass die Erfindung problemlos auch bei einer Synchronisationseinrichtung 1 mit Dreifachsynchronisierung eingesetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1, 1‘: Synchronisationseinrichtung
2‘: Synchronkörper
3‘: Schaltmuffe
4, 4‘: Sperrsynchronring
41, 41‘: erste Reibkonusfläche
42: Rampenöffnung
43: zweite Rampen
5, 5‘: Sperrverzahnung
6, 6‘: innerer Synchronring
61: Laschenöffnung
62: Lücke
7, 7‘: Zwischenkonus
71: äußere Reibkonusfläche
72: innere Reibkonusfläche
8‘: Schaltrad
81‘: Kupplungsverzahnung
9: Selbstverstärkung
91: erste Rampe
92: Verbindungslaschen
93: Abgleitfläche
94: Rampenpaar
10i: inneres Bauteil
10a: äußeres Bauteil
11: Ringelement
111: Lasche
112: Abschnitt
12: Innenkonus
k: Kraftflussbereich
n: Flächennormale
n_a: axiale Richtungskomponente
n_u: umfängliche Richtungskomponente
s: Servokraftrichtung
ß: Rampenwinkel
E: Funktionseinheit
F_S: Servokraft
Sp: Spiegelsymmetrieeben
W: Welle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012206 A1 [0003]
EP 0916864 B1 [0004]

Claims

Synchronisationseinrichtung für ein Getriebe, mit auf einer gemeinsamen Welle (W) angeordneten Bauteilen, wie Sperrsynchronring (4, 4‘), Zwischenkonus (7, 7‘), innerem Synchronring (6), Innenkonus (12) und Schaltrad (8‘), wobei in einem Kraftflussbereich (k) zwischen Sperrsynchronring (4, 4‘) und Schaltrad (8‘) Rampen (43, 91) zur Erzeugung einer zu der Welle (W) axialen Servokraft (F_S) in einer Servokraftrichtung (s) von dem Sperrsynchronring (4, 4‘) zu dem Schaltrad (8‘) hin vorgesehen sind, wobei ein zur Welle (W) inneres Bauteil (10i) über Verbindungslaschen (92) mit ersten Rampen (91) kraftübertragungswirksam mit einem zur Welle (W) äußeren Bauteil (10a) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslaschen (92) bezüglich der Servokraftrichtung (s) vorn und über die ersten Rampen (91) in Servokraftrichtung (s) kraftübertragungswirksam an dem äußeren Bauteil (10a) angekoppelt bzw. ankoppelbar sind.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rampe (91) jeweils eine Abgleitfläche (93) mit einer Flächennormalen (n) aufweist, die eine zur Welle (W) axiale Richtungskomponente (n_a) in Servokraftrichtung (s) und eine zur Welle (W) umfängliche Richtungskomponente (n_u) aufweist.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich erste Rampen (91) in Einbaulage jeweils oder paarweise in Servokraftrichtung (s) in im äußeren Bauteil (10a) vorgesehene und den ersten Rampen (91) angepasste zugeordnete Rampenöffnungen (42) vorzugsweise mit zweiten Rampen (43) hinein erstrecken.
Synchronisationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rampen (91) zu mindestens einem Rampenpaar (93) zusammengefasst sind, wobei die ersten Rampen eines Rampenpaares (93) in Servokraftrichtung (s) keilartig aufeinander zulaufend angeordnet sind.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rampen (91) eines Rampenpaares (93) bezüglich einer Spiegelsymmetrieebene (58) senkrecht zur Ringebene symmetrisch oder asymmetrisch zueinander ausgerichtet sind.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Rampenpaare (93) vorgesehen sind, die umfänglich gleich beabstandet angeordnet sind.
Synchronisationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Bauteil (10) zur Ausbildung der Verbindungslaschen (92) ein Ringelement (11) aufweist, das radial außen und in Servokraftrichtung (s) vorn an dem inneren Bauteil (10) festgelegt ist.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (11) unter Vorspannung radial außen auf dem inneren Bauteil (10i) aufsitzt und/oder dass es mindestens eine sich radial nach innen erstreckende Lasche (111) aufweist, die in eine an dem inneren Bauteil (10i) vorgesehene und der Lasche (111) angepasste Laschenöffnung (61) eingreift.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (11) sprengringartig mit einer Ringebene senkrecht zur Servokraftrichtung (s) ausgebildet ist, wobei die ersten Rampen (91) aus der Ringebene abgewinkelt sind.
Synchronisationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Doppelsynchronisation mit, bezüglich einer Abfolge in Servokraftrichtung (s), Sperrsynchronring (4), Zwischenkonus (7) und Synchronring (6) ausgebildet ist, wobei das äußere Bauteil (10a) der Sperrsynchronring (4) und das innere Bauteil (10i) der Synchronring (6) sind.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslaschen (92) den Zwischenkonus (7) in Servokraftrichtung (s) vorn übergreifen und mit den ersten Rampen (91) in Servokraftrichtung (s) vorn und in Servokraftrichtung (s) an den Sperrsynchronring (4) eingreifen.
Synchronisationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Dreifachsynchronisation mit, bezüglich einer Abfolge in Servokraftrichtung (s), Sperrsynchronring (4), Zwischenkonus (7), Synchronring (6) und Innenkonus (12) ausgebildet ist, wobei das äußere Bauteil (10a) der Sperrsynchronring (4) und das innere Bauteil (10) der Synchronring (6) sind.
Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Synchronring (6) die Verbindungslaschen (92) aufweist, dieselben den Zwischenkonus (7) in Servokraftrichtung (s) vorn übergreifen und mit den ersten Rampen (91) in Servokraftrichtung (s) vorn und in Servokraftrichtung (s) an dem Sperrsynchronring (4) eingreifen.