DE102015221931A1

DE102015221931A1 - Getriebe sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015221931A1
Application number: DE102015221931.3A
Authority: DE
Inventors: Jens Enders; Christian Nikolaizig
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-06-01
Also published as: WO2017080721A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (7) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Synchronisiereinheit (8), wobei die Synchronisiereinheit (8) an einer Welle (9) des Getriebes (7) angeordnet ist und einen an der Welle angeordneten Synchronkörper (10), zwei auf dem Synchronkörper (10) axial verschiebbare Synchronringe (3) und eine axial verschiebbare Schiebemuffe (12) zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einem Synchronring (3) und einem Zahnrad umfasst, wobei wenigstens ein Rastelement (14) vorhanden ist, das mit einer Rastvertiefung der Schiebemuffe (12) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronringe (3) jeweils wenigstens einen Aufnahmebereich (4) zur zumindest teilweisen Aufnahme des Rastelementes (14) aufweisen. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Synchronisiereinheit, wobei die Synchronisiereinheit an einer Welle des Getriebes angeordnet ist und einen an der Welle angeordneten Synchronkörper, zwei auf dem Synchronkörper axial verschiebbare Synchronringe und eine axial verschiebbare Schiebemuffe zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einem Synchronring und einem Zahnrad umfasst, wobei wenigstens ein Rastelement vorhanden ist, das mit einer Rastvertiefung der Schiebemuffe zusammenwirkt
Die Synchronisiereinheiten in einem Fahrzeuggetriebe dienen dazu, beim Gangeinlegen für eine Synchronisierung der Drehzahlen eines Losrades mit der Welle, mit dem das Losrad zum Gangeinlegen drehfest zu verbinden ist, zu bewirken. Dadurch können die beim Gangeinlegen zusammenwirkenden Komponenten wie Schiebemuffe und Losrad im Betrieb geschont werden. Darüber hinaus werden laute Geräusche beim Gangeinlegen vermieden.
Aus der DE 10 2011 081 994 A1 geht eine Synchronisiereinheit für ein Fahrzeugwechselgetriebe hervor. Die Synchronisiereinheit umfasst ein dreiteiliges Druckstück, in dem ein als Kugel ausgebildetes Rastelement vorhanden ist. Die Kugel hat eine Gegenkontur in der Schiebemuffe. Das Druckstück wandert beim Gangeinlegen mit der Schiebemuffe mit, bis es am Synchronring anschlägt und dadurch über Reibungskräfte zu einer Vorsynchronisierung führt. Das Druckstück wird also im ersten Abschnitt des Synchronisierprozesses benötigt. Dabei verhindert das Druckstück ein Taumeln des Synchronrings.
Der Synchronkörper ist mit der Welle zumindest drehfest, insbesondere vollständig verbunden. Auf dem Synchronkörper ist die Schiebemuffe axial verschiebbar gelagert, sodass über den Synchronkörper und die Schiebemuffe Drehmoment auf ein Losrad übertragbar ist. Hierzu ist die Schiebemuffe mit dem Losrad drehfest zu verbinden, wodurch mit anderen Worten ein Gang eingelegt wird. Dadurch wird das Losrad in den Drehmomentenfluss eingebunden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe, ein Getriebe anzugeben, das eine verbesserte Synchronisiereinheit aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Getriebe mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass die Synchronringe gemeinsam wenigstens ein Rastelement aufnehmen können. Hierfür weist die Synchronringe wenigstens einen Aufnahmebereich auf zur jeweils teilweisen Aufnahme.
Mit anderen Worten ist das aus dem Stand der Technik bekannte Druckstück in den Synchronring zumindest teilweise integriert worden. Bekannte Druckstücke weisen wie beschrieben einen Grundkörper auf, der einen Synchronisierbereich und einen schmaleren Aufnahmebereich umfasst. Zumindest der Synchronisierbereich ist dann in dann in den Synchronring integriert.
Vorteilhafterweise kann der Aufnahmebereich als Nocken ausgebildet sein. Es handelt sich also um eine Art Fortsatz der Synchronringe in axialer Richtung. Der Nocken kann insbesondere einen hakenförmigen Querschnitt aufweisen. Dadurch können die Synchronringe in axialer Richtung gekoppelt werden. Dies verhindert, dass der nicht im Drehmomentfluss stehende Synchronring an den Kupplungskörper schlägt.
Bevorzugt weist der Nocken eine Ausbuchtung zur Aufnahme des Rastelementes auf. Das Rastelement kann also am Nocken und durch die Nocken in radialer Richtung bewegt werden, wobei es möglich ist, Kräfte in axialer Richtung von der Schiebemuffe über das Rastelement auf den Aufnahmebereich und damit auf die Synchronringe zu übertragen.
Bevorzugt erstreckt sich die Ausbuchtung in Umfangsrichtung. Alternativ wäre eine Erstreckung in axialer Richtung möglich. Die Erstreckung in Umfangsrichtung bietet aber eine besonders einfache Möglichkeit der axialen Kopplung der Synchronringe.
Vorteilhafterweise können sich die Aufnahmebereiche in Umfangsrichtung formschlüssig ergänzen, sodass eine Aufnahme für das Rastelement gebildet ist.
Bevorzugt können die Aufnahmen Spiel in axialer Richtung aufweisen. Dies verschlechtert zwar etwas die axiale Kopplung der Synchronringe, jedoch kann an den Reibbelägen zwischen Synchronring und Kupplungskörper Verschleiß auftreten. Diesem Verschleiß wird vorab über das Spiel Rechnung getragen.
Vorteilhafterweise kann der Synchronkörper wenigstens einen Aufnahmeabschnitt zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Vorspannelementes für das Rastelement besitzen. Wie bereits beschrieben ist am Synchronring der Synchronisierabschnitt des aus dem Stand der Technik bekannten Druckstücks angeordnet. Der Aufnahmebereich kann demgegenüber am Synchronkörper ausgebildet werden. Dabei ist darauf zu achten, dass eine Bewegung des Vorspannelementes in Umfangsrichtung zumindest teilweise möglich ist, da der Synchronring gegenüber dem Synchronkörper begrenzt verdrehbar ist. Es handelt sich zwar nur um eine vergleichsweise geringfügige Verdrehbarkeit, da hierdurch die Sperrsynchronisation der Synchronisiereinrichtung realisiert wird, trotzdem ist eine gewisse Bewegbarkeit des Vorspannelementes in Umfangrichtung zu erlauben.
Vorteilhafterweise kann die Synchronisiereinheit wenigstens drei Rastelemente aufweisen. Mit drei Rastelementen wird eine gute Abdeckung in Umfangsrichtung erreicht, insbesondere lassen sich dadurch Verkippungen der Schiebemuffe gegenüber dem Synchronring bzw. dem Synchronkörper bereits vermeiden.
Bevorzugt ist das Sperrelement als Kugel ausgebildet. Vorzugsweise kann das Vorspannelement als Schraubenfeder ausgebildet sein.
Weiterhin kann das Getriebe wenigstens zwei Losräder und zwei einen Reibkegel aufweisende Kupplungskörper umfassen, die jeweils mit einem Losrad drehfest verbunden sind, wobei der Synchronring jeweils mittels des Aufnahmebereichs axial an den Reibkegel pressbar ist. Damit kann der Aufnahmebereich die Funktion des Synchronisierabschnitts des Druckstücks übernehmen.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Dieses weist ein Getriebe wie beschrieben auf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
1 einen Synchronring (Stand der Technik),
2 einen Synchronring,
3 eine Teilansicht des Synchronrings aus 2,
4 ein Getriebe,
5 zwei Synchronringe in perspektivischer Ansicht, und
6 zwei Synchronringe in Draufsicht.
1 zeigt einen bekannten Synchronring 1 mit Anschlagnocken 2, an denen Druckstücke zum Vorsynchronisieren angreifen.
2 zeigt dem gegenüber einen Synchronring 3, in den Druckstücke teilweise integrierbar sind. Hierzu sind Nocken 4 vorgesehen, die sich in axialer Richtung über die axiale Breite des Ringkörpers 5 des Synchronringes 3 hinaus erstrecken, wodurch der Synchronisierabschnitt der bekannten Druckstücke in den Synchronring 3 integriert ist. Die Nocken 4 besitzen Ausbuchtungen 6, in denen die Rastelemente der Synchronisiereinheit radial beweglich angeordnet werden können. Die Ausbuchtungen 6 erstrecken sich in Umfangsrichtung.
Der Synchronring 3 ist dabei bevorzugt gesintert. Der Synchronring 3 kann aber alternativ auch ein Blechring sein.
3 zeigt einen Nocken im Detail. Dabei kann man erkennen, dass die Ausbuchtungen nicht halbkreisförmig sondern in axialer Richtung langgestreckter sind.
4 zeigt eine Teilansicht eines Getriebe 7 mit einer Synchronisiereinheit 8. Die Synchronisiereinheit 8 ist an einer Welle 9 angeordnet und umfasst einen Synchronkörper 10, eine Schiebemuffe 12, zwei Synchronringe 3, drei Rastelemente 14, von denen nur eines erkennbar ist und drei Vorspannelemente 16, von denen auch nur eines dargestellt ist. An der Welle sind weiterhin zwei Losräder 18 mit einem Kupplungskörper 20 dargestellt. Selbstverständlich können an der Welle 9 weitere Synchronisiereinheiten 8 sein.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt dient das Druckstück dazu, einen Synchronring 3 an einen Kupplungskörper 20 anzupressen und so ein Taumeln des Synchronringes 3 zu vermeiden. Das Druckstück ist dabei über die Nocken 4 an den Synchronringen 3 selbst realisiert. Sobald die Welle 9 und damit auch der Synchronkörper 10 und das zu verbindende Losrad 18 die gleiche Drehgeschwindigkeit aufweisen kann die Schiebemuffe 12 die Welle 9 über den Synchronkörper 10 drehfest mit dem Losrad 18 verbinden. Das Losrad 18 kämmt mit einem Festrad auf einer anderen Welle, wodurch letzten Endes ein Gang eingelegt worden ist.
Vorzugsweise umfasst das Druckstück eine Vorspanneinrichtung für das Rastelement. Diese kann insbesondere als Feder und dabei bevorzugt als Schraubenfeder ausgebildet sein.
Weiterhin kann das Rastelement als Kugel ausgebildet sein.
4 zeigt dabei einen Schnitt durch die Synchronringe 3 entlang der Linie I-I wie in 5 dargestellt. Dabei ist allerdings die Position der Nocken 4 gespiegelt.
In 5 erkennt man, dass die beschriebene Anordnung eine axiale Kopplung der Synchronringe 3 einer Synchronisiereinheit 8 bewirkt. Durch das Spiel, das die Ausnehmungen 6 zulassen, wird auch ein Verschleiß der Reibbeläge berücksichtigt. Dies ist auch nochmals in 6 dargestellt, das die Synchronringe 3 in der Draufsicht zeigt.
Bezugszeichenliste

1: Synchronring
2: Anschlagnocken
3: Synchronring
4: Nocken
5: Ringkörper
6: Durchgangsausnehmung
7: Getriebe
8: Synchronisiereinheit
9: Welle
10: Synchronkörper
12: Schiebemuffe
14: Rastelement
16: Vorspannelement
18: Losrad
20: Kupplungskörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011081994 A1 [0003]

Claims

Getriebe (7) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Synchronisiereinheit (8), wobei die Synchronisiereinheit (8) an einer Welle (9) des Getriebes (7) angeordnet ist und einen an der Welle angeordneten Synchronkörper (10), zwei auf dem Synchronkörper (10) axial verschiebbare Synchronringe (3) und eine axial verschiebbare Schiebemuffe (12) zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einem Synchronring (3) und einem Zahnrad umfasst, wobei wenigstens ein Rastelement (14) vorhanden ist, das mit einer Rastvertiefung der Schiebemuffe (12) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronringe (3) jeweils wenigstens einen Aufnahmebereich (4) zur zumindest teilweisen Aufnahme des Rastelementes (14) aufweisen.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Aufnahmebereich als Nocken (4) ausgebildet ist.
Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (4) eine Ausbuchtung (6) zur Aufnahme des Rastelementes (14) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausbuchtung (6) in Umfangsrichtung erstreckt.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahmebereiche (4) in Umfangsrichtung formschlüssig ergänzen, sodass eine Aufnahme für das Rastelement gebildet ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme Spiel in axialer Richtung aufweist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (4) hakenförmig ausgebildet ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronkörper (10) wenigstens einen Aufnahmeabschnitt zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Vorspannelements (16) für das Rastelement (14) besitzt.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinheit (8) wenigstens drei Rastelemente (14) aufweist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe wenigstens zwei Losräder (18) und wenigstens zwei einen Reibkegel aufweisende Kupplungskörper (20), die jeweils mit dem Losrad (18) drehfest verbunden sind, aufweist, wobei die Synchronringe (3) jeweils mittels des Aufnahmebereichs (4) axial an einen Reibkegel pressbar sind.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronringe (3) mittels der Aufnahmebereiche (4) über das Rastelement (14) in axialer Richtung miteinander gekoppelt sind.
Kraftfahrzeug mit einem Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.