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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Arretierung und eine Synchronisiereinrichtung mit einer Arretierung und einem Synchronkörper
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Hintergrund der Erfindung
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In handgeschalteten Getrieben werden Synchronisiereinrichtungen eingesetzt, um auf komfortable Art ein Schalten zwischen den einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit eines Gangrades der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle angepasst und dann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebewelle und dem Gangrad hergestellt. Durch den Synchronkörper sind die Getriebewelle und eine Schiebemuffe der Synchronisiereinrichtung drehfest miteinander verbunden. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass der Synchronkörper einerseits in Umfangsrichtung formschlüssig über ein an seiner Nabe ausgebildetes Verzahnungsprofil mit der Getriebewelle verbunden ist und andererseits über eine Außenverzahnung seines Muffenträgers die Schiebemuffe an seinem Außendurchmesser entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar aufnimmt. Weiterhin dient der Synchronkörper je nach seiner Ausführung als Anschlags- und Führungselement für Synchron- bzw. Reibringe. Außerdem sind viele Synchronkörper mit in gleichmäßigen Abständen an seinem Außenumfang ausgearbeiteten Aufnahmen für Arretierungen wie Rastbolzen und Rastkugeln und für Druckstücke versehen. Dazu sind die Arretierungen unter Federvorspannung in eine Rastnut der Schiebemuffe gepresst, oder die Arretierung wirkt auf ein Druckstück, das wiederum in einer Rastnut der Schiebemuffe aufgenommen ist.
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In Synchronisiereinrichtungen dienen die in den Aufnahmen des Synchronkörpers angeordneten Druckstücke während eines Schaltvorganges zum Vorsynchronisieren. Die Druckstücke werden axial gegen einen zugeordneten Synchronring bewegt, der mit seiner Reibfläche gegen eine Reibfläche eines benachbarten Kupplungskörpers oder weiteren Synchronrings wie bei Doppelkonussynchronisierungen zur Anlage gebracht wird.
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Je nach Ausführung der Synchronisiereinheit wird das Druckstück entweder direkt bzw. durch eine oder mehrere Federn oder durch einen vorgespannten Rastbolzen in eine Rastnut der Schiebemuffe vorgespannt. Wird die Schiebemuffe zur Gangwahl axial bewegt, so wird über die innere Kontur ihrer Rastnut das Druckstück axial gegen einen Synchronring geschoben. Der Synchronring wird dadurch gegen die Reibfläche gepresst.
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Damit sich die Druckstücke in ihrer ungeschalteten Stellung nicht axial bewegen und damit unter Umständen ein unerwünschtes Ansynchronisieren vornehmen, muss die Schiebemuffe in der Neutralstellung gegen ein unbeabsichtigtes Verschieben gesichert werden. Häufig wird dies durch eine externe, außerhalb der Synchronisiereinheit angeordnete Schaltarretierung bewirkt. Aus Gründen der Positioniergenauigkeit ist eine Zentrierung der Schiebemuffe innerhalb der Synchronisiereinheit häufig wünschenswert und erforderlich.
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Die Aufnahmen für die Arretierungen müssen in der Regel durch spanabhebende Verfahren am Synchronkörper hergestellt werden. Dadurch wird der Synchronkörper geschwächt, so dass er an diesen Stellen eine verminderte Tragfähigkeit aufweist. In
DE 10 2005 018 899 A1 sind eine Arretierung und ein Synchronkörper offenbart, bei denen der beanspruchte Raum für die Aufnahme minimiert ist. Nachteilig an der an sich vorteilhaften Paarung ist, dass besonders eine flache Arretierung während des Betriebes der Synchronisiereinheit durch Erschütterungen aus der Neutralstellung verschoben werden kann, was zu unerwünschtem Ansynchronisieren führen kann.
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Insbesondere bei sehr kurzen Synchronisierwegen ist es erforderlich, dass die Schiebemuffen, die sich in der Neutralstellung befinden, sicher durch eine Mittenzentrierung in dieser auch gegen Erschütterungen gehalten werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Synchronisiereinrichtung bereitzustellen, die eine sichere Mittenzentrierung ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Tragfähigkeit des Synchronkörpers erlaubt.
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Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Zentriereinheit Mittel aufweist, welche als Haltearme ausgebildet sind, die den Synchronkörper und die Schnappvorsprünge axial einfassen. Die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung kann einerseits eine Schiebemuffe mittenzentrieren, weil die Zentriereinheit über die Haltearme in Axialrichtung am Synchronkörper so fixiert sind, dass sich im montierten Zustand der Synchronisiereinrichtung die Zentriereinheiten axial nicht mehr verschieben lassen. Dadurch dass zudem die Haltearme die Schnappvorsprünge axial einfassen, können diese raumsparend zwischen den Haltearmen angeordnet werden. Dadurch ist sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung eine Zentriereinheit ermöglicht, die minimalen Bauraum benötigt und damit nur eine geringe Ausnehmung für ihre Anordnung im Synchronkörper erfordert. Dessen Tragfähigkeit ist dadurch gesteigert.
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Die Zentriereinheit weist einen Grundkörper und einen Deckel auf, wobei der Deckel gegen den Grundkörper durch eine Feder vorgespannt ist. Sie baut in radialer Höhe vorzugsweise nur so hoch, wie es der Federweg erfordert. Im einfachsten Fall ist der Grundkörper als Wanne oder Kasten mit einem ebenen Boden ausgebildet, an dem der Deckel verliersicher gehalten ist.
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Der Deckel weist ein Rastelement zum Verrasten in einem Rastprofil der Schiebemuffe auf. Vorzugsweise ist die radiale Höhe der Zentriereinheit im Bereich des Rastelements am höchsten und fällt in den benachbarten Bereichen ab. Dabei kann das Rastelement als eine halbkugelförmige Wölbung ausgebildet und der Deckel im übrigen flach und parallel zum Boden weisend ausgebildet sein, so dass dieser nicht verkippt.
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In einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Zentriereinheit aus genau drei separat voneinander gefertigten Bauteilen: einem Deckel, einem Grundkörper und einem Feder, die den Deckel gegenüber dem Grundkörper vorspannt. Der Deckel ist dazu über die Schnappnasen am Grundkörper gehalten. Die geringe Anzahl an Teilen erlaubt eine einfache Herstellung.
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Der Grundkörper und der Deckel sind vorzugsweise blechumformtechnisch hergestellt. Dazu kann ein Halbzeug umgeformt und/oder gestanzt werden, so dass sich die Bauteile in Großserie wirtschaftlich und mit wenig Verschnitt fertigen lassen. Alternativ sind der Deckel und/oder der Grundkörper aus Kunststoff hergestellt.
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Eine besonders kompakte Bauform wird ermöglicht, wenn der Deckel in der Aufsicht eine H-Form aufweist. Damit weist er vier parallel gerichtete Haltearme auf, die zwei Haltearmpaare bilden, wobei die Haltearme eines Haltearmpaars den gleichen Abstand aufweisen. Jeweils zwei Haltearme weisen in dieser Ausführungsform in gegenüberliegende Richtungen. Der zwischen den Haltearmen eines Haltearmpaars gebildete Zwischenraum nimmt einen Teil des Synchronkörpers auf, der sich vorzugsweise in den gesamten Zwischenraum abzüglich gegebenenfalls des Raumes, der für den Deckel der Zentriereinheit haltenden Grundkörpers erforderlich ist, erstreckt. Damit ist die Zentriereinheit an der gesamten Innenkante ihrer Haltearme am Synchronkörper gehalten ist.
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Idealerweise weist der Grundkörper einen ebenen Boden auf und zwei gegenüberliegende Seitenwände, die sich etwa rechtwinklig vom Boden erstrecken, wobei der Synchronkörper sowohl an der gesamten Fläche des Bodens als auch an der gesamten Fläche der Seitenwände anliegt. Die erforderliche Ausnehmung ist damit minimiert.
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Eine besonders gute Abstützung der Zentriereinheit am Synchronkörper ist gegeben, wenn die Haltearme an ihren Enden abgewinkelt sind, Damit stützen sie sich nicht nur in einer Ebene am Synchronkörper ab.
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Der Deckel wird am Grundkörper durch Verschnappen gesichert. Dazu weist vorzugsweise der Grundkörper nach innen gerichtete Schnappnasen auf. Bei der Montage kann der Deckel schräg in den wannenförmigen Grundkörper gegen die Federkraft einer sich an einem Zentrierdorn des Grundkörperbodens abstützenden Feder eingeführt werden. In seiner waagerecht zum Grundkörperboden ausgerichteten Lage ist der Deckel verliergesichert. Im verbauten Zustand ist der Deckel vor einem Verkippen durch die ihn umgebende Verzahnung gesichert.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Synchronkörper der Synchronisiereinrichtung eine, zwei, drei oder mehr Zentriereinheiten auf. Dazu weist er vorzugsweise Aufnahmen für die Zentriereinheiten auf, die flach ausgebildet sind. Die radiale Tiefe der Aufnahmen beträgt damit vorzugsweise weniger als das Vierfache, besonders bevorzugt weniger als das Dreifache der Zahnhöhe der Außenverzahnung des Synchronkörpers, so dass dieser nur unwesentlich geschwächt ist.
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Der Synchronkörper kann zusätzlich zu der Zentriereinheit, die die Mittenzentrierung der Schiebemuffe sicherstellt, weitere Ausnehmungen am Außenumfang aufweisen. In den Ausnehmungen können Druckstücke in Form von Arretierungen angeordnet sein, die die Vorsynchronisation einleiten können. Vorzugsweise sind dann die Ausnehmungen für die Druckstücke und die Aufnahmen für die Zentriereinheiten abwechselnd am Außenumfang angeordnet.
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In der Regel wird eine regelmäßige Anordnung vorteilhaft sein, so dass bei drei Aufnahmen und drei Aussparungen die Außenverzahnung alle ca. 60° unterbrochen ist.
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Für die Zentriereinheit ist keine separate Verliersicherung oder beispielsweise in Form von einer oder mehreren Ringfedern erforderlich, was die Montage in einer Synchronisiereinrichtung erheblich vereinfacht und Kosten spart.
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Der Synchronkörper ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist eine Außenverzahnung auf. Es können zusätzlich radial außenseitig Aufnahmen angeordnet sein, in welche die Zentriereinheiten eingesetzt sind. Die Aufnahmen sind beispielsweise im Querschnitt rechteckig. Alternativ besteht der Synchronkörper aus einer massiven Scheibe, die außenseitig mit Verzahnungssegmenten aus Blech versehen ist und zwischen diesen Lücken aufweist, in denen die Arretierungen angeordnet sind. Die zweite Ausführungsform ist besonders geeignet für flache Arretierungen, die nicht oder kaum höher als die Verzahnung des Synchronkörpers bauen.
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In besonders vorteilhafter Weise sind die Haltearme einteilig mit dem Deckel der Zentriereinheit ausgebildet. Wird die Zentriereinheit durch spanlose Umformtechnik hergestellt, so können die Haltearme beim Herstellungsprozess einfach durch Abwinkeln aus dem Gehäuse erzeugt werden. Alternativ dazu lässt sich ein Haltearm formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbinden. Ist die Zentriereinheit oder der Deckel aus Kunststoff hergestellt, so können die Haltearme einteilig mit dem Deckel durch einen Spritzvorgang hergestellt werden. Um ein Verkippen zu verringern, ist es vorteilhaft, die Haltearme symmetrisch anzuordnen.
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Eine erfindungsgemäße Synchronisiervorrichtung ist beispielsweise dadurch gebildet, dass eine erfindungsgemäße Zentriereinheit beim Einbau radial in den Synchronkörper eingesetzt wird und nachfolgend eine Schiebemuffe den Synchronkörper mit der Zentriereinheit umgreift. Damit ist die Zentriereinheit radial gesichert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung mit einer schematisch dargestellten Arretierung,
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2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung mit einem Synchronkörper, einer Arretierung und einer Schiebemuffe in einem Teilschnitt,
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3 eine perspektivische Ansicht des Synchronkörpers nach 2,
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4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils des Synchronkörpers nach 3,
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5 die Arretierung nach 2 in einem vergrößerten Querschnitt,
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6 die Arretierung nach 2 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht,
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7 die Schiebemuffe nach 2 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht,
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8 die Synchronisiereinrichtung nach 2 im Querschnitt und
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9 die Schiebemuffe nach 7 im Längsschnitt.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung 27 mit einem Synchronkörper 1 und einer Schiebemuffe 2 zum wahlweisen Kuppeln von Gangrädern 3 und 4. Die Gangräder 3 und 4 sind drehbar, aber längs fest auf einer Getriebewelle 5 gelagert. Der Synchronkörper 1 sitzt verdrehfest sowie längs fest auf der Getriebewelle 5 und trägt auf seinem Außenumfang die Schiebemuffe 2. Die Schiebemuffe 2 ist mittels einer Verzahnung drehfest zu dem Synchronkörper 1 und damit zur Getriebewelle 5 wahlweise in Richtung eines der Gangräder 3 oder 4 verschiebbar auf dem Synchronkörper 1 angeordnet. An jeder Seite des Synchronkörpers 1 ist längs zwischen diesem und dem Gangrad 3, 4 jeweils ein Satz Synchronringe angeordnet.
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Der Synchronkörper 1 nimmt an seinem Umfang mehrere Zentriereinheiten 6 auf, wobei eine Zentriereinheit 6 hier nur schematisch dargestellt und in den nachfolgenden Figuren detaillierter beschrieben ist. Die Zentriereinheit 6 verrastet mit ihrem Rastelement 8 an der Schiebemuffe 2 in ihrer neutralen Stellposition. Die Zentriereinheit 6 stützt sich an dem Synchronkörper 1 radial ab und spannt mit einem Deckel 10 gegen die Schiebemuffe 2 vor. Dabei greift der Deckel 10 mit seinem Rastelement 8 in eine Rastvertiefung 11 der Schiebemuffe 2 ein.
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Wird die Schiebemuffe 2 axial verschoben, greift sie in eine Kupplungsverzahnung 12a einer mit dem Gangrad 4 fest verbundenen Kupplungsscheibe 12 ein. Die Getriebewelle 5 ist über den Synchronkörper 1 und die Schiebemuffe 2 mit dem Gangrad 4 drehfest verbunden, wobei der dem Gangrad 4 zugeordnete Gang geschaltet ist. Bei der Schaltbewegung der Schiebemuffe 2 in die geschaltete Position entrastet die Schiebemuffe 2 aus der Rastvertiefung 11 und nimmt Druckstücke 9 (8) längs mit und verschiebt diese gegen den äußeren Synchronring 13 und ggf. gegen weitere Synchronringe 13‘, 13‘‘. Damit ist der Prozess der Vorsynchronisation eingeleitet.
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Beim Lösen des Ganges bewegt sich die Schiebemuffe 2 aus der Gangstellung in die Neutralstellung zurück. Dabei greift der mit Vorspannung an der Schiebemuffe 2 anliegende Deckel 10 des Zentrierelements 6 erneut in die Rastvertiefung 11 ein.
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5 und 6 zeigen die Zentriereinheit 6. Die Zentriereinheit 6 weist einen Grundkörper 14 und einen Deckel 10 mit einem Rastelement 8 auf. Das Rastelement ist zum Grundkörper 14 durch eine Feder 15 vorgespannt ist. Der Grundkörper 14 ist im Wesentlichen wannenförmig ausgebildet. Es weist neben einem Boden 16 zwei von diesem abgewinkelte, parallel zueinander angeordnete Seitenwände 17 auf, welche an ihren vom Boden 16 Enden in aufeinander zugerichtete Schnappvorsprünge 18 münden. Die Seitenwände 17 erstrecken sich gegen den Synchronkörper 1 in Umfangsrichtung. In axialer Richtung weist die Zentriereinheit 6 keine Seitenwände auf.
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Im unbelasteten, montierten Zustand des Deckels 10 ist die Federkraft so groß, dass sie den Deckel 10 gegen die Schnappvorsprünge 18 presst, so dass der Deckel 10 sicher an dem Grundkörper 14 gehalten ist und noch die gewünschte Kraft zur Mittenzentrierung der Schiebemuffe 2 aufbringen kann. Der Boden 16 weist mittig einen Ansatz 19 auf, der die Feder 15 sicher führt, so dass sie nicht verkippen kann.
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Die Zentriereinheit 6 weist ferner Haltearme 7 auf, welche in einem ersten Abschnitt 23 parallel zum Boden 16 verlaufen und endseitig in einem zweiten Abschnitt 24 abgewinkelt sind. Der zweite Abschnitt verläuft in etwa parallel zu den Seitenwänden 17. Damit weist die Kontur des Deckels 10, radial in der Aufsicht von der Seite der Schiebemuffe 2 betrachtet, eine H-Form auf, wobei die Schnappvorsprünge 18 an der Basis 34 verschnappen und die vier Haltearme 7 sich von der Basis 34 weg erstrecken.
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Die 3 und 4 zeigen einen Synchronkörper 1 mit einer Außenverzahnung 22 und einer Nabenverzahnung 30, die den Synchronkörper 1 drehfest an die Getriebewelle 5 anbinden kann. Die Außenverzahnung 22 ist an ihrem Umfang sechs Mal unterbrochen durch jeweils drei Aufnahmen 20 für die Zentriereinheiten 6 sowie durch drei Ausnehmungen 21 für Druckstücke 9 (8). Während die Aufnahmen im Querschnitt rechteckförmig sind, wobei die kurzen Seiten des Rechtecks in radiale Richtung weisen und damit als flache Aussparungen im Synchronkörper 1 ausgebildet sind, sind die Ausnehmungen 21 im Wesentlichen U-förmig und erstrecken sich mehr als doppelt so tief in radiale Richtung. In den Ausnehmungen 21 sind T-förmige Druckstücke 9 angeordnet.
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Der Synchronkörper 1 kann einteilig hergestellt sein. Dazu kann beispielsweise die Außenverzahnung 22 in einen Rohling gewalzt werden. Alternativ ist es möglich, ein scheibenförmiges Nabenbauteil 24 mit einer separat vorzugsweise aus Blech hergestellten Außenverzahnung 22 zu verbinden. Wie das Detail in 4 weist, sind die Enden der Außenverzahnung 22 durch Führungshöcker 26 von der Aufnahme 20 beabstandet. Wie aus 2, die den verbauten Zustand des Zentrierelements 6 am Synchronkörper 1 zeigt, hervorgeht, umgreifen die Haltearme 7 der Zentriereinheit 6 die Führungshöcker 26. Die Aufnahme 20 ist als Nut ausgebildet, die einen Nutgrund 28 für den Boden 16 und Nutwände 29 für die Seitenwände 17 aufweist.
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8 zeigt eine erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung 27 mit einer Schiebemuffe 2. Die in 7 vergrößert dargestellte Schiebemuffe 2 weist eine Innenverzahnung 31 mit Dachspitzen auf. Die meisten Zähne weisen ein flaches Zahndach auf. Diejenigen Zentrierzähne 32, die mit den Zentriereinheiten zusammenwirken, weisen drei Rastvertiefungen 11 auf, die axial hintereinander angeordnet sind. Die mittlere der Rastvertiefungen 11 dient dazu, die Schiebemuffe in der Neutralstellung am Synchronkörper 1 mittenzuzentrieren. Die äußeren der Rastvertiefungen 11 verrasten die Schiebemuffe 2 in den jeweiligen Gangstellungen.
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Der Zentrierzahn und die dem jeweiligen Zentrierzahn 32 benachbarten Zähne 33 sind in ihrer Höhe gegenüber den anderen Zähnen der Innenverzahnung 31 zurückgenommen. Dadurch kann die Zentriereinheit 6 radial weiter außen angeordnet sein als es ohne die Höhenrücknahme der Fall wäre. Der radiale Tiefe t der Aufnahme 20 kann dadurch nochmals reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Synchronkörper
- 2
- Schiebemuffe
- 3
- Gangrad
- 4
- Gangrad
- 5
- Getriebewelle
- 6
- Zentriereinheit
- 7
- Haltearm
- 8
- Rastelement
- 9
- Druckstück
- 10
- Deckel
- 11
- Rastvertiefung
- 12
- Kupplungsscheibe
- 12a
- Kupplungsverzahnung
- 13
- Synchronring
- 13‘, 13’
- Synchronring
- 14
- Gehäuse
- 15
- Federelement
- 16
- Boden
- 17
- Seitenwand
- 18
- Vorsprung
- 19
- Ansatz
- 20
- Aufnahme
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Außenverzahnung
- 23
- erster Abschnitt
- 24
- zweiter Abschnitt
- 25
- Nabenbauteil
- 26
- Führungshöcker
- 27
- Synchronisiereinrichtung
- 28
- Nutgrund
- 29
- Nutwand
- 30
- Nabenverzahnung
- 31
- Innenverzahnung
- 32
- Zentrierzahn
- 33
- benachbarter Zahn
- 34
- Basis
- h
- Zahnhöhe
- t
- Tiefe der Aufnahme 20
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005018899 A1 [0006]
