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Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungsvorrichtung für ein Getriebe, wobei die Synchronisierungsvorrichtung eine Hauptdrehachse aufweist, mit einem Trägerkörper, mit einer Schiebemuffe, wobei die Schiebemuffe in axialer Richtung relativ zu dem Trägerkörper zwischen einer Mittelposition und einer Kopplungsposition verschiebbar angeordnet ist, mit mindestens einer Arretierungseinrichtung, wobei die Arretierungseinrichtung einen Basisabschnitt und einen Arretierabschnitt aufweist, wobei der Basisabschnitt an der Schiebemuffe angeordnet ist und wobei der Arretierabschnitt in der Mittelposition mit einer Arretierfläche kraftschlüssig an einer Auflagefläche des Trägerkörpers aufliegt.
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In Gangwechselgetrieben bei Fahrzeugen werden Synchronisiereinrichtungen eingesetzt, um die Drehzahlen einer Welle und eines Losrads aneinander anzugleichen. Sobald über die Synchronisiereinrichtung die Drehzahlen der Komponenten angepasst sind, kann eine formschlüssige Kopplung des Losrads mit der Welle über die Synchronisiereinrichtung erfolgen.
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Die Druckschrift
DE 10 2006 053 495 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine derartige Synchronisiereinrichtung, wobei die Synchronisiereinrichtung einen drehfest auf der Welle angeordneten Synchronkörper sowie eine dazu axial verschiebbare Schiebemuffe aufweist. Der Synchronkörper und die Schiebemuffe sind über eine Axialverzahnung axial bewegbar, jedoch in Umlaufrichtung formschlüssig drehfest miteinander gekoppelt. In Umlaufrichtung sind mehrere Arretierungen angeordnet, wobei die Arretierungen in der Schiebemuffe festgelegt sind und in radialer Richtung auf Gegenflächen des Synchronkörpers drücken.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Synchronisierungsvorrichtung für ein Getriebe vorzuschlagen, welche eine vereinfachte Integration in das Getriebe ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Synchronisierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Synchronisierungsvorrichtung, welche für ein Getriebe geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Getriebe ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel einen Pkw, einen Lkw oder einen Bus, etc. ausgelegt. Insbesondere ist das Getriebe als ein Gangwechselgetriebe oder Zahnräderwechselgetriebe ausgebildet. Das Getriebe kann eine oder mehrere der Synchronisierungsvorrichtungen aufweisen. Die Synchronisierungsvorrichtung dient insbesondere dazu, ein Losrad, insbesondere ein Gangrad, des Getriebes mit einer Welle des Getriebes in einem ersten Schritt hinsichtlich der Drehzahl anzugleichen und in einem zweiten Schritt formschlüssig miteinander zu koppeln. Optional bilden die Welle und das Losrad einen Teil der Synchronisierungsvorrichtung. Die Synchronisierungsvorrichtung definiert durch die Rotation im Betrieb eine Hauptdrehachse.
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Die Synchronisierungsvorrichtung weist einen Trägerkörper auf, welcher auch als Synchronkörper zu bezeichnen ist. Insbesondere ist der Trägerkörper drehfest auf die Welle aufsetzbar und/oder aufgesetzt.
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Der Trägerkörper weist beispielsweise an seinem Innenumfang eine in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verlaufende Verzahnung auf, um mit der Welle in Umlaufrichtung drehfest gekoppelt zu werden. Ferner weist der Trägerkörper an seinem Außenumfang eine weitere, in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verlaufende Verzahnung auf. Der Innenumfang und der Außenumfang sind jeweils als verzahnte Zylindermantelflächen ausgebildet.
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Die Synchronisierungsvorrichtung weist eine Schiebemuffe auf, welche koaxial und/oder konzentrisch zu dem Trägerkörper angeordnet ist. Insbesondere ist die Schiebemuffe in Form einer Hülse ausgebildet, welche über den Trägerkörper geschoben ist. Die Schiebemuffe ist in axialer Richtung relativ zu dem Trägerkörper zwischen einer Mittelposition und mindestens einer Kopplungsposition verschiebbar angeordnet ist. Es kann vorgesehen sein, dass nur eine Kopplungsposition gegeben ist. Bevorzugt ist jedoch beidseitig zu der Mittelposition jeweils eine Kopplungsposition vorgesehen, sodass mit der Synchronisierungsvorrichtung zwei Losräder, insbesondere Gangräder, selektiv oder alternativ synchronisiert und gekoppelt werden können. Die Schiebemuffe weist an dem Innenumfang zumindest abschnittsweise eine in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verlaufende Verzahnung auf, welche in die Verzahnung an dem Außenumfang des Trägerkörpers eingreift. An dem Außenumfang kann die Schiebemuffe optional eine die Hauptdrehachse umlaufende Nut oder einen die Hauptdrehachse umlaufenden Steg aufweisen, welche beziehungsweise welcher eine Schnittstelle zu einer Schaltgabel oder einem anderen Schaltorgan bildet. Durch den Eingriff in die Nut oder an den Steg kann die Schiebemuffe in axialer Richtung von der Mittelposition zu der Kopplungsposition verschoben werden.
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Die Synchronisierungsvorrichtung weist mindestens eine Arretierungseinrichtung auf. Die Arretierungseinrichtung dient insbesondere dazu, die Schiebemuffe mittig zum Trägerkörper zu zentrieren und/oder die Synchronisation einzuleiten. Vorzugsweise weist die Synchronisierungsvorrichtung mindestens drei derartige Arretierungseinrichtungen auf, wie diese nachfolgend beschrieben ist;
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Die Arretierungseinrichtung weist einen Basisabschnitt und einen Arretierabschnitt auf. Der Basisabschnitt ist an der Schiebemuffe angeordnet. Insbesondere ist der Basisabschnitt an dem Innenumfang der Schiebemuffe positioniert. In diesem Bereich ist vorzugsweise die Verzahnung ausgespart. Der Arretierabschnitt weist eine Arretierfläche auf und ist relativ zu dem Basisabschnitt in einer radialen Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse bewegbar und insbesondere elastisch vorgespannt angeordnet. Insbesondere wird die Arretierfläche in radialer Richtung zu dem Trägerkörper vorgespannt.
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Der Trägerkörper weist eine Auflagefläche auf, welche eine Gegenfläche für die Arretierfläche bildet. Im Bereich der Auflagefläche ist die Verzahnung des Trägerkörpers ausgespart. Es ist vorgesehen, dass – wenn sich die Schiebemuffe in der Mittelposition befindet – der Arretierabschnitt mit der Arretierfläche insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig an der Auflagefläche des Trägerkörpers aufliegt. Insbesondere wird der Arretierabschnitt mit einer radial ausgerichteten Kraft auf die Auflagefläche gepresst. Beispielsweise ist zwischen dem Arretierabschnitt und dem Basisabschnitt eine Federeinrichtung, insbesondere eine Druckfeder angeordnet.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Arretierfläche und die Auflagefläche in axialer Richtung in der Mittelposition zueinander selbstzentrierend, insbesondere mittenzentrierend, ausgebildet sind. Insbesondere sind die Arretierfläche und die Auflagefläche so ausgebildet, dass sich die Schiebemuffe und der Trägerkörper zueinander in axialer Richtung so zentrieren, dass die Schiebemuffe in die Mittelposition geführt wird. Die Mittelposition bildet für die Schiebemuffe damit vorzugsweise eine stabile Gleichgewichtslage.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass die Sicherung der Schiebemuffe in der Mittelposition bislang oftmals über die Schaltgabel bzw. das andere Schaltorgan erfolgt ist, so dass diese eine Arretierung außerhalb der Synchronisierungsvorrichtung benötigt haben. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann auf die außerhalb der Synchronisierungsvorrichtung angeordnete Arretierung verzichtet werden. Vielmehr wird aufgrund der Ausgestaltung der Arretierfläche und der Auflagefläche die Schiebemuffe selbsttätig in der Mittelposition gehalten.
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Durch die erfindungsgemäße Synchronisierungsvorrichtung kann somit die Ausgestaltung der Schaltgabel beziehungsweise des Schaltorgans bzw. deren Arretierung konstruktiv vereinfacht werden, sodass die Integration der erfindungsgemäßen Synchronisierungsvorrichtung in das Getriebe vereinfacht und/oder verbessert ist.
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Konstruktiv betrachtet ist es bevorzugt, dass der Arretierabschnitt einen Deckel, insbesondere einen Blechdeckel, im Speziellen einen Metalldeckel, z.B. einen Stahldeckel, aufweist, wobei die Arretierfläche durch den Blechdeckel gebildet ist. Der Blechdeckel und/oder Metalldeckel kann beispielsweise als ein Umformteil ausgebildet sein, sodass die Arretierfläche kostengünstig und trotzdem in beliebiger Form gefertigt werden kann.
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Dagegen ist es bevorzugt, dass der Trägerkörper einen Grundkörper aufweist, wobei die Auflagefläche durch den Grundkörper gebildet ist. Insbesondere ist der Grundkörper als ein Umformbauteil oder als ein Massivbauteil jeweils aus Stahl oder aus Sintermetall ausgebildet. Vorzugsweise ist in dem Grundkörper die Verzahnung am Innenumfang und/oder am Außenumfang eingebracht.
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Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Arretierfläche in einem Längsschnitt entlang der Hauptdrehachse konkav und/oder in Form einer Mulde zur Aufnahme der Auflagefläche und/oder des Trägerkörpers ausgebildet. Insbesondere ist die Kontur der Arretierfläche in dem Längsschnitt so geformt, dass diese die Auflagefläche und/oder den Trägerkörper in axialer Richtung beidseitig umgreift und dadurch selbstzentrierend mit der Auflagefläche beziehungsweise mit dem Trägerkörper zusammenwirkt.
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Die Kontur der Auflagefläche kann in dem gleichen Längsschnitt entlang der Hauptdrehachse kostengünstig geradlinig ausgeführt sein. Alternativ ist es möglich, dass diese konvex oder gewölbt ausgebildet ist. Möglich ist auch, dass diese komplementär zu der Kontur der Arretierfläche ausgebildet ist. So ist es insbesondere möglich, dass in der Mittelposition entlang des Längsschnitts die Arretierfläche und die Auflagefläche punktförmig oder linienförmig aneinander anliegen.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist die Arretierfläche zwei Seitenstegabschnitte auf, wobei die Seitenstegabschnitte in der Mittelposition den Trägerkörper und/oder die Auflagefläche in axialer Richtung zentrierend und/oder klammerartig umgreifen. Die Seitenstegabschnitte sind in Längserstreckung, insbesondere senkrecht zu der Ebene des Längsschnitts betrachtet vorzugsweise geradlinig ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die Auflagefläche ebenfalls geradlinig ausgebildete Anlagebereiche auf, welche linienartig an den Seitenstegabschnitten anliegen. Die Anlagebereiche können als Kantenbereiche der Auflagefläche ausgebildet sein, welche die Auflagefläche in axialer Richtung begrenzen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet der Mittelarretierbereich zwischen den Seitenstegabschnitten der Arretierfläche eine plane Fläche, welche optional Ausnehmungen aufweisen kann. Damit liegt die Arretierfläche mit dem Mittelarretierbereich flächig auf der Auflagefläche auf, die Anlagebereiche der Auflagefläche liegen seitlich in axialer Richtung an den Seitenstegabschnitten an. Bei einer axialen Verschiebung der Schiebemuffe relativ zu dem Trägerkörper gleiten die Seitenstegabschnitte über die Anlagebereiche und ermöglichen damit den Übergang aus der Mittelposition zu der Kopplungsposition.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Arretierfläche mindestens einen, vorzugsweise zwei seitliche Gleitabschnitte zur Anlage an einen Außensynchronring auf. Damit nimmt der Arretierabschnitt die Funktion ein, bei dem Übergang von der Mittelposition in die Kopplungsposition den Außensynchronring in axialer Richtung zu drücken und somit die Synchronisierung einzuleiten. Der Gleitabschnitt nimmt in dem genannten Längsschnitt z.B. einen Winkel von vorzugsweise 45 Grad zu einer Senkrechten zu der Hauptdrehachse ein. Der Gleitabschnitt liegt an einem Randbereich, insbesondere an einem Fasenbereich des Außensynchronrings an, sodass dieser bei einem axialen Verschieben der Schiebemuffe über den Gleitabschnitt in axialer Richtung bewegt wird, um die Drehzahlangleichung zu bewirken. Optional umfasst die Synchronisierungsvorrichtung ein Synchronringpaket mit dem Außensynchronring.
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Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Gleitabschnitt durch einen Flügel des als Deckel ausgebildeten Arretierabschnitts verkörpert.
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Bei einer anderen, möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Aufnahmefläche in dem Längsschnitt entlang der Hauptdrehachse eine Kontur an, welche konkav und/oder in Form einer Mulde ausgebildet ist und zur Aufnahme der Arretierfläche und/oder des Arretierungsabschnitts ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung sind die Funktionen von Arretierfläche und Auflagefläche vertauscht. Insbesondere ist vorgesehen, dass in dem Längsschnitt entlang der Hauptdrehachse die Kontur der Arretierfläche gerade, konvex oder gewölbt ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Kontur der Arretierfläche gewölbt ausgebildet, wobei Randbereiche die Arretierfläche einen oder zwei Gleitabschnitte zum Betätigen des Außensynchronrings aufweisen.
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Besonders bevorzugt erstrecken sich sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten konstruktiven Ausgestaltung die Arretierfläche und/oder die Auflagefläche mit einer konstanten Kontur über mindestens zwei Millimeter, vorzugsweise über mindestens fünf Millimeter in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Längsschnitts.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einer Synchronisierungsvorrichtung;
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2 in gleicher Darstellung wie in der 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Synchronisierungsvorrichtung der Erfindung.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile oder Bereiche sind in den beiden Figuren jeweils mit einander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt entlang einer Hauptdrehachse H eine Synchronisierungsvorrichtung 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Synchronisierungsvorrichtung 1 weist einen Trägerkörper 2 auf, welcher – schematisch angedeutet – drehfest auf einer Welle 3 angeordnet ist. Beispielsweise weist der Trägerkörper 2 an seinem Innenumfang axial verlaufende Zähne einer Verzahnung auf, welche in eine Gegenverzahnung der Welle 3 eingreifen. Der Trägerkörper 2 ist als ein einstückiger Grundkörper als Massivbauteil ausgebildet. Insbesondere ist der Trägerkörper 2 aus Metall gefertigt.
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Die Synchronisierungsvorrichtung 1 weist eine Schiebemuffe 4 auf, welche gemäß dem Pfeil 5 in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H relativ zu dem Trägerkörper 2 verschiebbar angeordnet ist.
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In der 1 ist die Schiebemuffe 4 in einer Mittelposition gezeigt, diese kann jedoch durch ein axiales Verschieben in eine Kopplungsposition ausgelenkt werden. Die Schiebemuffe 4 weist eine umlaufende Nut 6 auf, in die eine Schaltgabel des Getriebes eingreifen kann, um die Schiebemuffe 4 in axialer Richtung zu verschieben.
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In Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse H weist die Schiebemuffe 4 eine Verzahnung 7 auf, welche in formschlüssigem Eingriff mit einer Verzahnung 8 (nicht gezeigt) des Trägerkörpers 2 steht. Die Verzahnungen 7, 8 sind als Axialverzahnungen so ausgestaltet, dass die Schiebemuffe 4 relativ zu dem Trägerkörper 2 in axialer Richtung verschoben werden kann, jedoch in Umlaufrichtung zueinander formschlüssig angeordnet sind. Die Axialverzahnungen 7, 8 sind in Umlaufrichtung nur abschnittsweise vorgesehen und durch Freibereiche unterbrochen.
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In den Freibereichen sind Arretierungseinrichtungen 9, zum Beispiel drei oder vier Arretierungseinrichtungen 9, vorzugsweise regelmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Die Arretiereinrichtungen 9 haben zum einen die Funktion, einen Außensynchronring 10 eines nicht weiter gezeigten Synchronringpakets in axialer Richtung zu verschieben und zum anderen, die Schiebemuffe 4 und den Trägerkörper 2 mittig zueinander in der Mittelposition zu zentrieren.
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Die Arretierungseinrichtung 9 weist einen Basisabschnitt 11 auf, welcher in Bezug auf eine axiale Richtung zu der Hauptdrehachse H in der Schiebemuffe 4 festgelegt ist. Vorzugsweise ist die Position des Basisabschnitts 11 auch in Umlaufrichtung festgelegt. Ferner weist die Arretierungseinrichtung 9 einen Arretierabschnitt 12 auf, wobei zwischen dem Basisabschnitt 11 und dem Arretierabschnitt 12 eine Druckfeder 13 angeordnet ist, welche den Basisabschnitt 11 und den Arretierabschnitt 12 auseinanderdrückt. Der Arretierabschnitt 12 weist einen Deckel 14 auf, welcher als ein Blechumformteil ausgebildet ist. Der Deckel 14 bildet eine Arretierfläche 15 aus, mit der der Arretierabschnitt 12 auf dem Trägerkörper 2 kraftschlüssig aufliegt. Dagegen weist der Trägerkörper 2 eine Auflagefläche 16 auf, die eine Gegenfläche zu der Arretierfläche 15 bildet.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Auflagefläche 16 plan ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die Auflagefläche 16 in einer Richtung senkrecht zu der gezeigten Blattebene und zu der Ebene des Längsschnitts entlang der Hauptachse H.
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Die Arretierfläche 15 weist Seitenstegabschnitte 17 auf, welche beidseitig zu der Auflagefläche 16 des Trägerkörpers 2 angeordnet sind. Mit den Seitenstegabschnitten 17 bildet die Arretierfläche 15 in dem gezeigten Längsschnitt eine Kontur in Form einer Mulde aus, wobei in der Mulde die Auflagefläche 16 und/oder der Trägerkörper 2 aufgenommen ist. Insbesondere ist die Auflagefläche 16 und/oder der Trägerkörper 2 in der Arretierfläche 15 selbstzentrierend aufgenommen, sodass sich Trägerkörper 2 und Schiebemuffe 4 über die Federkraft der Druckfeder 3 selbst zueinander in der Mittelposition zentrieren.
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In axialer Richtung werden die Seitenstegabschnitte 17 durch Gleitabschnitte 18 verlängert, wobei die Gleitabschnitte 18 geneigt zu einer Senkrechten zu der Hauptdrehachse H ausgerichtet sind. Der Anlagewinkel beträgt beispielhaft ca. 45°. Die Gleitabschnitte 18 liegen mit ihrer axialen Außenseite an einem Abschnitt des Außensynchronrings 10 an, wobei dieser Abschnitt als ein Randbereich mit einer Fase oder Rundung 19 ausgebildet ist.
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Bei einer Relativbewegung der Schiebemuffe 4 zu dem Trägerkörper 2 in axialer Richtung zu dem Außensynchronring 10 muss zunächst die Schiebemuffe 4 mit einer definierten Kraft aus der Mittelposition geführt werden. Bei diesem Vorgang wird die Druckfeder 13 durch ein Einfedern des Deckels 14 gestaucht, so dass die Seitenringabschnitte 17 über die Auflagefläche 16 geführt werden können. Nachfolgend wird der Gleitabschnitt 18 gegen die Fase oder Rundung 19 des Außensynchronrings 10 gedrückt, sodass dieser in axialer Richtung zu einem nicht dargestellten Losrad oder Gangrad gedrückt wird. Durch einen Reibschluss im Synchronringpaket wird das nicht gezeigte Losrad beziehungsweise Gangrad in der Drehzahl an die gemeinsame Drehzahl der Schiebemuffe 4 und des Trägerkörpers 2 angepasst.
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Wird die Schiebemuffe 4 wieder in die Mittelposition zurückgeführt, so schnappt der Deckel 14 aufgrund der Kontur der Arretierfläche 15 und der Vorspannung der Druckfeder 13 selbsttätig über die Auflagefläche 16, sodass Schiebemuffe 4 und Trägerkörper 2 wieder zueinander zentriert sind.
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In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, welches sich durch die Form des Deckels 14 und die Kontur der Auflagefläche 16 von dem Ausführungsbeispiel in der 1 unterscheidet. Der Deckel 14 beziehungsweise die Arretierfläche 15 weist eine Kontur auf, welche konvex ausgebildet ist. Dagegen ist die Auflagefläche 16 des Trägerkörpers 2 konkav ausgebildet, sodass sich die Selbstzentrierung über das Zusammenwirken der konkaven Auflagefläche 16 und der konvexen Arretierfläche 15 ergibt. Die Funktion der Gleitabschnitte 18 wird bei dem Ausführungsbeispiel in der 2 durch Randbereiche des konvexen Deckels 14 übernommen.
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Der Deckel 14 und/oder die Auflagefläche 16 und/oder die Arretierfläche 15 sind in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Längsschnitts mit einer konstanten Kontur und/oder gerade und/oder geradlinig ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Synchronisierungsvorrichtung
- 2
- Trägerkörper
- 3
- Welle
- 4
- Schiebemuffe
- 5
- Pfeil
- 6
- Nut
- 7
- Verzahnung
- 8
- Verzahnung
- 9
- Arretierungseinrichtungen
- 10
- Außenring
- 11
- Basisabschnitt
- 12
- Arretierabschnitt
- 13
- Druckfeder
- 14
- Deckel
- 15
- Arretierfläche
- 16
- Auflagefläche
- 17
- Seitenstegabschnitte
- 18
- Gleitabschnitte
- 19
- Fase oder Rundung
- H
- Hauptdrehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006053495 A1 [0003]
