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Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für eine Synchronisationsvorrichtung oder für eine Klauenkupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Synchronisationsvorrichtung mit der Baugruppe.
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Synchronisierungssysteme werden bei Getrieben von Fahrzeugen eingesetzt, um unterschiedliche Drehzahlen von Getriebekomponenten aneinander anzugleichen. Insbesondere dienen Synchronisierungssysteme dazu, Wellendrehzahlen zwischen einem zu schaltenden Schaltrad, welches als ein Losrad ausgebildet ist, und einem auf einer Welle festsitzenden Schaltelement einander anzugleichen.
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Die Druckschrift
DE 10 2006 018 284 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, zeigt eine Synchronisiereinrichtung, mit einem Synchronkörper mit einer axial ausgerichteten Außenverzahnung, die in eine Innenverzahnung einer Schaltmuffe eingreift, einem Druckstück, das im Bereich der Außenverzahnung aufliegt, zumindest einem als Blechformteil ausgeführten Synchronring mit einer Sperrverzahnung. Das Druckstück kann lange Flügel aufweisen. Dabei ist das Druckstück zum Einrücken der Synchronisiereinrichtung an einen Synchronring anlegbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arretiereinrichtung für eine Synchronisationsvorrichtung oder eine Klauenkupplung für ein Getriebe vorzuschlagen, welche auf einem Trägerkörper fixiert ist und insbesondere bei hohen Drehzahlen nicht abhebt. Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Synchronisationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
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Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird eine Baugruppe für eine Synchronisationsvorrichtung oder für eine Klauenkupplung vorgeschlagen. Die Baugruppe ist für ein Getriebe, insbesondere für ein Schaltgetriebe und/oder ein Automatikgetriebe, eines Fahrzeugs geeignet und/oder ausgebildet. Die Synchronisationsvorrichtung ist insbesondere als eine Einkonus-Synchronisationsvorrichtung oder als eine Mehrkonus-Synchronisationsvorrichtung, vorzugsweise eine Doppel-Synchronisationsvorrichtung oder eine Dreifach-Synchronisationsvorrichtung, ausgebildet.
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Die Baugruppe weist einen Trägerkörper auf, wobei der Trägerkörper eine Außenverzahnung aufweist, welche bevorzugt in Umlaufrichtung nur abschnittsweise ausgebildet ist. Der Trägerkörper weist eine Aufnahme für eine Antriebswelle auf, wobei die Aufnahme eine Verzahnung zur formschlüssigen Verbindung mit einer Antriebswelle, insbesondere einer Eingangswelle eines Fahrzeuggetriebes, aufweist. Insbesondere ist die Verzahnung als zu einer Hauptdrehachse axial verlaufende Stege oder Zähne oder Nuten ausgebildet. Der Trägerkörper ist mit der Antriebswelle koppelbar und/oder gekoppelt, insbesondere ist der Trägerkörper mit der Antriebswelle in Umlaufrichtung drehfest gekoppelt. Vorzugsweise definieren die Antriebswelle und/oder der Trägerkörper mit der jeweiligen Rotationsachse die Hauptdrehachse. Alternativ können der Trägerkörper und die Antriebswelle auch kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein.
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Die Synchronisationsvorrichtung weist eine Schiebemuffe auf, wobei die Schiebemuffe eine Innenverzahnung aufweist, wobei die Innenverzahnung der Schiebemuffe mit der Außenverzahnung des Trägerkörpers drehfest verzahnt ist. Insbesondere ist die Schiebemuffe koaxial und/oder konzentrisch zu dem Trägerkörper angeordnet. Die Innenverzahnung der Schiebemuffe steht mit der Außenverzahnung des Trägerkörpers derart in Eingriff, dass die Schiebemuffe und der Trägerkörper relativ zueinander in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verschiebbar sind und in Umlaufrichtung drehfest zueinander gekoppelt sind.
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Die Schiebemuffe dient zur drehfesten Verbindung von dem Trägerkörper und dem Schaltrad. Die Schiebemuffe weist an der Außenseite eine in Umlaufrichtung verlaufende Nut zur Aufnahme einer Schaltgabel, insbesondere zur Aufnahme eines Gleitsteins, auf. Bei einem Schaltvorgang wird die Schiebemuffe in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse verschoben und mit einer Schaltradverzahnung des Schaltrads in Eingriff gebracht. In dieser Position der Schiebemuffe ist die Innenverzahnung der Schiebemuffe mit der Schaltradverzahnung formschlüssig verbunden, so dass das Schaltrad über die Schiebemuffe mit dem Trägerkörper drehfest verbunden ist. Insbesondere sind die Innenverzahnung der Schiebemuffe und die Außenverzahnung des Trägerkörpers durch, zu der Hauptdrehachse axial verlaufende Stege oder Zähne oder Nuten ausgebildet. Vorzugsweise weist die Schiebemuffe axial an der Außenseite der Innenverzahnung eine Dachverzahnung auf.
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Ferner weist die Baugruppe eine Arretiereinrichtung zur Arretierung der Schiebemuffe auf. Die Arretiereinrichtung dient zur Arretierung der Schiebemuffe in Bezug auf die Hauptdrehachse in mindestens einer axialen Position, insbesondere in mindestens zwei unterschiedlichen axialen Positionen, vorzugsweise in mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen. Insbesondere ist die Arretiereinrichtung als eine Mittenzentrierung und/oder Rastierung für verschiedene Schaltstellungen der Schiebemuffe ausgebildet. Die Arretiereinrichtung ist vorzugsweise aus Metall, z.B. aus einem Stahlblech oder Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt.
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Die Arretiereinrichtung ist an dem Trägerkörper angeordnet, vorzugsweise weist der Trägerkörper an seiner Außenseite radial in Richtung der Hauptdrehachse in Umlaufrichtung mindestens eine Ausnehmung auf, welche zur Aufnahme der Arretiereinrichtung ausgebildet ist. Die Ausnehmung ist beispielsweise T-förmig oder weist die Form eines Schlüssellochs auf. Insbesondere weist der Trägerkörper an seiner Außenseite mindestens eine weitere Ausnehmung, vorzugsweise drei Ausnehmungen, auf, welche in Umlaufrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.
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Die Arretiereinrichtung weist, insbesondere in einem Querschnitt zur Hauptdrehachse betrachtet, mindestens einen Flügelabschnitt, besonders bevorzugt zwei Flügelabschnitte, auf, wobei sich der Flügelabschnitt in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse erstreckt. Der Flügelabschnitt verhindert ein Abheben der Arretiereinrichtung in radialer Richtung zur Hauptdrehachse, beispielsweise durch auftretende Zentrifugalkräfte bei hohen Drehzahlen. Die Flügelabschnitte erstrecken sich vorzugsweise in axialer Richtung zur Hauptdrehachse entlang der Außenverzahnung des Trägerkörpers.
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Der Flügelabschnitt weist einen ersten Flügelteilabschnitt und einen Basisabschnitt zur Aufnahme eines Rastorgans auf. Der erste Flügelteilabschnitt verlängert den Basisabschnitt in Umlaufrichtung, insbesondere schließt sich der erste Flügelteilabschnitt unmittelbar an den Basisabschnitt an. Der Trägerkörper weist eine Radialfläche auf, wobei die Radialfläche radial an der Außenseite des Trägerkörpers angeordnet ist. Insbesondere liegt die Radialfläche in einer Ebene, welche sich senkrecht zu einem Radiusvektor erstreckt, wobei der Radiusvektor seinen Ursprung in einem Punkt aufweist, der auf der Hauptdrehachse liegt. Insbesondere erstreckt sich der erste Flügelteilabschnitt entlang der Radialfläche des Trägerkörpers. Alternativ ist die Radialfläche ein Zylindermantelflächenabschnitt um die Hauptdrehachse und/oder bildet vorzugsweise einen ersten Zahngrund. Insbesondere folgt der erste Flügelteilabschnitt dem Verlauf des Zylindermantelflächenabschnitts in Umlaufrichtung zur Hauptdrehachse.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Flügelabschnitt einen zweiten Flügelteilabschnitt aufweist, welcher sich insbesondere in Umlaufrichtung weiter entlang einer Anlageflanke eines ersten Zahns des Trägerkörpers erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der zweite Flügelteilabschnitt in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse. Der zweite Flügelteilabschnitt verlängert den ersten Flügelteilabschnitt und ist unmittelbar mit diesem verbunden. Insbesondere kontaktiert der zweite Flügelteilabschnitt die Anlageflanke in mindestens einem ersten Punkt formschlüssig, vorzugsweise liegt der zweite Flügelteilabschnitt vollständig oder teilweise in radialer Richtung an der Anlageflanke an und kann z.B. eine Formschlussverbindung bilden. Vorzugsweise ist der zweite Flügelteilabschnitt, in einem Querschnitt zur Hauptdrehachse betrachtet, S-förmig ausgebildet. Insbesondere ist der zweite Flügelteilabschnitt zu einer Zahnflanke der Innverzahnung der Schiebemuffe beabstandet. Vorzugsweise weist der zweite Flügelteilabschnitt ein geringes Spiel zu der Zahnflanke auf, beispielsweise beträgt der Abstand insbesondere mindestens und/oder weniger 5 mm, vorzugsweise mindestens und/oder weniger 1 mm, besonders bevorzugt mindestens und/oder weniger 0,1 mm. Die Zahnflanke kontaktiert den zweiten Flügelteilabschnitt, insbesondere bei einem Abheben der Arretiereinrichtung, linienförmig. Alternativ kontaktiert die Innerverzahnung der Schiebemuffe den zweiten Flügelteilabschnitt formschlüssig, sodass der Flügelabschnitt in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse fixiert ist.
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Durch den erfindungsgemäßen Flügelabschnitt wird aufgrund des zweiten Flügelteilabschnitts die Arretiereinrichtung in Umlaufrichtung zu der Hauptdrehachse fixiert. Durch den zweiten Flügelteilabschnitt wird aufgrund des Kontakts des zweiten Flügelteilabschnitts zwischen der Anlageflanke des ersten Zahns und des weiteren Punktes, welcher durch die Innenverzahnung der Schiebemuffe gebildet ist, eine Fixierung sowohl in Umlaufrichtung als auch in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse erreicht. Durch die Kontaktierung der Anlageflanke über den zweiten Flügelteilabschnitt mit der Innenverzahnung, wird eine besonders stabile Zentrierung der Arretiereinrichtung in Umlaufrichtung und in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse realisiert, sodass ein Abheben bzw. Verkeilen der Arretiereinrichtung bei hohen Drehzahlen verhindert wird und somit ein sicherer und stabiler Betrieb der Synchronisationsvorrichtung bzw. der Klauenkupplung gewährleistet ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Flügelabschnitt einen dritten Flügelteilabschnitt auf, welcher sich weiter entlang einer ersten Zahnkopffläche des ersten Zahns des Trägerkörpers erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der dritte Flügelteilabschnitt in Umlaufrichtung zu der Hauptdrehachse. Der dritte Flügelteilabschnitt verlängert den zweiten Flügelteilabschnitt und ist unmittelbar mit diesem verbunden. Insbesondere ist der Flügelabschnitt mit dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Flügelteilabschnitt einteilig ausgebildet. Der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Flügelteilabschnitt werden durch Umformen gebildet. Insbesondere kontaktiert der dritte Flügelteilabschnitt die erste Zahnkopffläche formschlüssig, vorzugsweise liegt der dritte Flügelteilabschnitt vollständig in Umlaufrichtung an der zweiten Zahnkopffläche an und bildet mit dieser eine Formschlussverbindung. Alternativ oder optional ergänzend kontaktiert die Innenverzahnung der Schiebemuffe, insbesondere ein Zahngrund der Innenverzahnung, ebenfalls den dritten Flügelteilabschnitt in mindestens einen Punkt, sodass der dritte Flügelteilabschnitt in radialer Richtung begrenzt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung definieren die Radialfläche und der erste Flügelteilabschnitt zusammen eine Tiefe, die mindestens einer Tiefe eines in Umlaufrichtung nachfolgenden Zahngrunds entspricht. Die Radialfläche liegt dabei in radialer Richtung näher an der Hauptdrehachse als der erste Zahngrund, vorzugsweise entspricht die Differenz zwischen der Radialfläche und dem ersten Zahngrund mindestens einem Betrag, welcher der Stärke des Flügelabschnitts, insbesondere des ersten Flügelteilabschnitts, entspricht. Besonders bevorzugt bilden der erste Flügelteilabschnitt und die Radialfläche eine Tiefe, welche tiefer ist als die Zahntiefe des ersten Zahngrunds.
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Alternativ oder optional ergänzend definieren die Anlageflanke und der zweite Flügelteilabschnitt zusammen eine Dicke die mindestens einer, bei halber Höhe eines weiteren Zahns gemessenen Zahndicke entspricht. Die Anlageflanke erstreckt sich von der Hauptdrehachse in radialer Richtung von der Radialfläche aus nach außen. Insbesondere ist die Anlageflanke eine senkrecht zu der Radialfläche angeordnete Fläche. Alternativ bildet die Anlageflanke mit der Radialfläche einen Winkel, der kleiner als 90 Grad, vorzugsweise kleiner als 70 Grad, besonders bevorzugt kleiner als 50 Grad, im Speziellen größer als 30 Grad ist. Insbesondere ist die Zahndicke des ersten Zahns so gewählt, dass der erste Zahn, vorzugsweise die Anlageflanke des ersten Zahns, der zweite Flügelteilabschnitt und die Innenverzahnung der Schiebemuffe in verbauten Zustand einen formschlüssigen Kontakt bilden.
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Alternativ oder optional ergänzend definieren die erste Zahnkopffläche und der dritte Flügelteilabschnitt zusammen eine Höhe, die weniger oder genau der Zahnhöhe des weiteren Zahns entspricht. Die Zahnkopffläche liegt dabei in radialer Richtung näher an der Hauptdrehachse als die Zahnkopffläche eines weiteren nachfolgenden Zahns, vorzugsweise entspricht die Differenz zwischen der Zahnkopffläche und der Zahnkopffläche des weiteren nachfolgenden Zahns mindestens einem Betrag, welcher der Stärke des Flügelabschnitts, insbesondere des dritten Flügelteilabschnitts, entspricht. Besonders bevorzugt bilden der erste Flügelteilabschnitt und die Radialfläche eine Zahnhöhe, welche niedriger ist als die Zahnhöhe des weiteren Zahns.
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Beispielsweise bilden die Flügelabschnitte, insbesondere der erste, der zweite und der dritte Flügelteilabschnitt, in einem Querschnitt betrachtet, zusammen mit dem ersten Zahn und der Radialfläche, eine Kontur, welcher der des weiteren Zahnverlaufs der Außenverzahnung des Trägerkörpers entspricht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Arretiereinrichtung einen ersten und einen zweiten Fixierungsabschnitt auf, wobei sich der erste und der zweite Fixierungsabschnitt jeweils in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse erstrecken. Der erste und der zweite Fixierungsabschnitt weisen in einer axialen Draufsicht eine rechteckige Fläche auf. Der erste Fixierungsabschnitt ist gegenüberliegend zu dem zweiten Fixierungsabschnitt angeordnet, insbesondere sind die Fixierungsabschnitte parallel zueinander angeordnet. Besonders bevorzugt werden die Fixierungsabschnitte durch Umformung gebildet.
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Die Fixierungsabschnitte umgreifen einen Anlageabschnitt des Trägerkörpers beidseitig, sodass die Arretiereinrichtung in axialer Richtung zentriert wird. Insbesondere bildet die Radialfläche eine erste Fläche des Anlageabschnitts. Vorzugsweise bildet ein erster Teil der Radialfläche die erste Fläche des Anlageabschnitts, wobei ein zweiter Teil der Radialfläche sich in axialer Richtung weiter erstreckt, als der erste Teil der Radialfläche.
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Der Anlageabschnitt weist eine erste und eine zweite Anlagefläche auf. Die Anlageflächen erstrecken sich in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse und sind insbesondere parallel zueinander angeordnet. Vorzugsweise kontaktiert mindestens einer der Fixierungsabschnitte mit mindestens einer der Anlagenflächen, besonders bevorzugt kontaktiert jedoch der erste Fixierungsabschnitt mit der ersten Anlagefläche und/oder der zweite Fixierungsabschnitt mit der zweiten Anlagefläche, im Speziellen bildet der erste und der zweite Fixierungsabschnitt mit der ersten und der zweiten Anlagefläche eine formschlüssige Verbindung. Insbesondere ist der Fixierungsabschnitt nur in einem Bereich ausgebildet, der die Anlagefläche kontaktiert.
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Beispielsweise weisen beide Fixierungsabschnitte in einer axialen Draufsicht zwei rechteckige Flächen auf, welche voneinander beabstandet sind.
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In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung bilden die beiden Fixierungsabschnitte und der Anlageabschnitt eine Steckverbindung. Beispielsweise wird die Arretiereinrichtung während der Montage in die Ausnehmung des Trägerkörpers eingeführt, wobei der Anlageabschnitt einen Teil der Ausnehmung in Umlaufrichtung bildet. Die beiden Fixierungsabschnitte sind derart beabstandet, dass während des Aufsteckens eine formschlüssige Verbindung mit den beiden Anlageflächen entsteht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Arretiereinrichtung das Rastorgan auf, wobei das Rastorgan durch eine Federeinrichtung in radialer Richtung belastet ist. Das Rastorgan dient dazu, die Schiebemuffe in mindestens einer Stellung zu arretieren, wobei die Federeinrichtung das Rastorgan in einer Rastposition in radialer Richtung eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mit der Schiebemuffe erzeugt. Insbesondere ist das Rastorgan eine Kugel oder ein Kugelbolzen oder eine Zylinderrolle oder ein Kegel. Insbesondere ist die Federeinrichtung eine Druckfeder.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Schiebemuffe eine erste Rastaufnahme und mindestens eine weitere Rastaufnahme auf. Insbesondere sind die Rastaufnahmen als ein Konturpartner zu dem Rastorgan ausgebildet. Die erste Rastaufnahme und/oder die mindestens eine weitere Rastaufnahme ist als eine abschnittsweise Vertiefung der Innenverzahnung in Umlaufrichtung ausgebildet. Beispielsweise ist die Vertiefung eine Einkerbung oder eine Nut oder eine konkave Vertiefung. Durch die Rastaufnahmen wird die Schiebemuffe in den einzelnen Stellungen gesichert, so dass die Gefahr einer ungewollten Verschiebung der Schiebemuffe in axialer Richtung reduziert wird.
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Das Rastorgan rastet in einer Neutralstellung in der ersten Rastaufnahme ein, wobei das Rastorgan in einer Schaltstellung in der weiteren Rastaufnahme einrastet. Die Schiebemuffe befindet sich bei der Neutralstellung in einer mittleren Stellung, insbesondere befindet sich die Schiebemuffe bei einem Leerlauf des Getriebes in der Neutralstellung. Die Schiebemuffe befindet sich bei der Schaltstellung in einem axial verschobenen Zustand, wobei die Schiebemuffe mit einem Gangrad drehfest gekoppelt ist. Die erste Rastaufnahme ist, insbesondere in einem Längsschnitt betrachtet, axial mittig der Schiebemuffe angeordnet. Die mindestens eine weitere Rastaufnahme ist in axialer Richtung versetzt zu der ersten Rastaufnahme angeordnet. Bei einer Verschiebung der Schiebemuffe durch die Schaltgabel in axialer Richtung, wird das Rastorgan bzw. die Federeinrichtung radial nach innen gedrückt, bis eine der Rastaufnahmen erreicht wird. Durch die Federkraft wird das Rastorgan radial in Richtung der entsprechenden Rastaufnahme gedrückt, sodass eine Formschluss- und/oder Kraftschluss-Verbindung erfolgt.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Arretiereinrichtung ein Blechformteil als Grundkörper auf, wobei durch das Blechformteil der mindestens eine Flügelabschnitt sowie der erste und der zweite Fixierungsabschnitt gebildet ist. Insbesondere werden der Flügelabschnitt und die Fixierungsabschnitte durch ein Umformverfahren und/oder Trennverfahren gebildet. Insbesondere werden das Rastorgan und die Federeinrichtung während der Herstellung des Blechformteils in einen Aufnahmeabschnitt des Blechformteils eingebracht und/oder mit dem Blechformteil verbunden. Das Blechformteil kann eine einteilige oder eine mehrteilige Bauform aufweisen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet eine Synchronisationsvorrichtung mit der Baugruppe wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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In einer weiteren konstruktiven Umsetzung der Erfindung weist der Trägerkörper zusätzlich mindestens eine Druckeinrichtung auf, wobei die Druckeinrichtung axial verschiebbar ist. Die Druckeinrichtung ist in einer Aussparung in Umlaufrichtung an der Außenseite des Trägerkörpers angeordnet. Insbesondere weist der Trägerkörper mindestens eine weitere Druckeinrichtung, vorzugsweise drei Druckeinrichtungen auf. Die Druckeinrichtung ist insbesondere in Umlaufrichtung nach einer Arretiereinrichtung angeordnet. Insbesondere ist die Druckeinrichtung jeweils zwischen zwei Arretiereinrichtungen in Umlaufrichtung mittig angeordnet.
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Die Druckeinrichtung bewegt mindestens einen Synchronring axial in Richtung eines benachbarten Kupplungskörpers. Die Druckeinrichtung wird von der Schiebemuffe bei einer Vorsynchronisierung mitgenommen und überträgt eine Kraft auf den Synchronring. Der Kupplungskörper ist insbesondere als Gangrad mit einem Außenkonus oder als ein Zwischenring ausgebildet.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine Synchronisationsvorrichtung in einer Neutralstellung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ein Querschnitt der Arretiereinrichtung in einem verbauten Zustand;
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3 die Arretiereinrichtung in einem demontierten Zustand und des Trägerkörpers in einem Längsschnitt;
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4 die Arretiereinrichtung in einem montierten Zustand mit dem Trägerkörper in einem Längsschnitt;
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5a die Synchronisationsvorrichtung in gleicher Darstellung wie in 1 in einer ersten Schaltstellung;
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5b die Synchronisationsvorrichtung in gleicher Darstellung wie in 1 in einer zweiten Schaltstellung;
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6 einen Längsschnitt durch die Synchronisationsvorrichtung in dreidimensionale Darstellung;
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7 dreidimensionale Darstellung eines Blechformteils der Synchronisierungsvorrichtung der vorhergehenden Figuren.
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8 ein Querschnitt der Arretiereinrichtung in einem bevorzugten verbauten Zustand; Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt in einer Längsschnittdarstellung entlang einer Hauptdrehachse H eine Synchronisationsvorrichtung 1. Die Synchronisationsvorrichtung 1 weist einen Trägerkörper 2 auf, wobei der Trägerkörper 2, insbesondere durch seine Rotationsachse, die Hauptdrehachse H definiert. Die Synchronisationsvorrichtung 1 dient zur Angleichung einer Umlaufgeschwindigkeit eines Gangrades 7a, b mit der Umlaufgeschwindigkeit einer Antriebswelle 3 und zur drehfesten Kopplung der Antriebswelle 3 mit dem Gangrad 7a, b. Die Synchronisationsvorrichtung 1 ist insbesondere in einem Fahrzeuggetriebe angeordnet.
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Der Trägerkörper 2 ist mit der Antriebswelle 3 drehfest verbunden, beispielsweise ist die Antriebswelle 3 als eine Eingangswelle in einem Getriebe ausgebildet. Der Trägerkörper 2 weist eine Aufnahme für die Antriebswelle 3 auf, wobei die Aufnahme insbesondere als eine innere Verzahnung des Trägerkörpers 2 ausgebildet ist. Die Antriebswelle 3 weist insbesondere in dem Bereich der inneren Verzahnung des Trägerkörpers 2 eine entsprechende äußerer Verzahnung auf, sodass die Antriebswelle 3 formschlüssig durch die Aufnahme gesteckt wird.
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Ferner dient die Antriebswelle 3 zur Aufnahme der Gangräder 7a, b, wobei die Gangräder 7a, b koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet sind. Ein erstes Gangrad 7a ist auf einer Seite des Trägerkörpers 2 und ein zweites Gangrad 7b ist auf der gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers 2 angeordnet. Insbesondere sind die Gangräder 7a, b als Losräder auf der Antriebswelle 3 angeordnet. Beispielsweise sind die Gangräder 7a, b jeweils mit einem weiteren Zahnrad verbunden.
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Ferner umfasst die Synchronisationsvorrichtung 1 eine Schiebemuffe 4, wobei die Schiebemuffe 4 eine umlaufende Nut 6, insbesondere zur Aufnahme einer Schaltgabel, aufweist. Die Schiebemuffe 4 ist in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H auf dem Trägerkörper 2 verschiebbar angeordnet. Der Trägerkörper 2 weist eine Außenverzahnung und die Schiebemuffe 4 eine Innenverzahnung auf, wobei die Innenverzahnung in die Außenverzahnung eingreift und somit in Umlaufrichtung zur Hauptdrehachse H eine drehfeste Verbindung besteht.
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Die Synchronisationsvorrichtung 1 weist mindestens eine Arretiereinrichtung 5 zur Arretierung der Schiebemuffe 4 auf, wobei die Arretiereinrichtung 5 auf dem Trägerkörper 2 radial außenseitig angeordnet ist. Beispielsweise weist die Synchronisationsvorrichtung 1 genau drei Arretiereinrichtungen auf, welche gleichmäßig beabstandet in Umlaufrichtung zu der Hauptdrehachse H auf dem Trägerkörper 2 angeordnet sind. Beispielsweise arretiert die Arretiereinrichtung 5 die Schiebemuffe 4 in mindestens einer Position. Die Arretiereinrichtung 5 weist ein Rastorgan 9, beispielsweise eine Kugel, auf. Das Rastorgan 9 wird durch eine Federeinrichtung 10, beispielsweise eine Feder, radial in Richtung der Schiebemuffe 4 belastet.
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Die Schiebemuffe 4 weist eine erste, eine zweite und eine dritte Rastaufnahme 8a, b, c auf. Die Rastaufnahmen 8a, b, c sind als eine in Umlaufrichtung ausgerichtete in der Innenverzahnung der Schiebemuffe 4 angeordnete Vertiefung ausgebildet. Beispielsweise sind die Rastaufnahmen 8a, b, c als eine Nut oder als eine Einkerbung ausgebildet. Die Rastaufnahmen 8a, b, c bilden einen Konturpartner zu dem Rastorgan 9. Die erste Rastaufnahme 8a ist mittig der Schiebemuffe 4 angeordnet. Die zweite und die dritte Rastaufnahme 8b, c sind in axialer Richtung zu der ersten Rastaufnahme 8a versetzt angeordnet.
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Die 2 zeigt in einer Querschnittdarstellung in einer Ebene senkrecht zu der Hauptdrehachse H die Arretiereinrichtung 5. Der Trägerkörper 2 weist eine Ausnehmung mit einem ersten Abschnitt 18a auf, wobei sich der erste Abschnitt 18a entlang eines Radiusvektors R in Richtung der Hauptdrehachse H erstreckt. Der Radiusvektor R hat seinen Ursprung in einem Punkt, der auf der Hauptdrehachse H liegt.
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Die Arretiereinrichtung 5 weist in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse H auf jeder Seite einen Flügelabschnitt 11 auf, wobei die Flügelabschnitte 11 ein Abheben der Arretiereinrichtung 5 bei zu hohen Zentrifugalkräften verhindern. Die Flügelabschnitte 11 weisen jeweils einen ersten Flügelteilabschnitt 11a auf, wobei sich der erste Flügelteilabschnitt 11a entlang einer Radialfläche 12 des Trägerkörpers 2 erstreckt. Die Radialfläche 12 liegt in einer Ebene, welche sich senkrecht zu dem ersten Anschnitt 18a und/oder zu dem Radiusvektor R erstreckt. Insbesondere bildet die Radialfläche 12 mit dem ersten Abschnitt 18a einen rechten Winkel. Die Radialfläche 12 ist radial an der Außenseite des Trägerkörpers 2 angeordnet.
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Ein zweiter Flügelteilabschnitt 11b der Flügelabschnitte 11 schließt sich unmittelbar an den ersten Flügelteilabschnitt 11a an und verlängert den ersten Flügelteilabschnitt 11a. Der zweite Flügelteilabschnitt 11b erstreckt sich weiter entlang einer ersten Anlageflanke 13 eines ersten Zahns 15. Ein dritter Flügelteilabschnitt 11c der Flügelabschnitte 11 schließt sich unmittelbar an den zweiten Flügelteilabschnitt 11b an und erstreckt sich weiter über eine erste Zahnkopffläche 14 des ersten Zahns 15.
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Beispielsweise liegen die Flügelabschnitte 11 formschlüssig auf der Zahnkontur des ersten Zahns 15 und/oder der Radialfläche 12 an. Der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Flügelteilabschnitt 11a, b, c kontaktieren vollständig oder zumindest teilweise die Radialfläche 12 und/oder den ersten Zahn 15, insbesondere die Anlageflanke 13 und/oder die Zahnkopffläche 14.
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Der Trägerkörper 2 weist einen Kopfkreisdurchmesser K und einen Fußkreisdurchmesser F auf. Der Kopfkreisdurchmesser K ist der Außendurchmesser über die Zahnkopfflächen der weiteren Zähne 17 der Außenverzahnung des Trägerkörpers 2. Der Fußkreisdurchmesser F ist der Durchmesser über den Zahngrund der Außenverzahnung des Trägerkörpers 2. Der erste Zahn 15 weist einen geringen Kopfkreisdurchmesser K als mindestens ein in Umlaufrichtung nachfolgender Zahn 17 auf. Der erste Flügelteilabschnitt 11a und die Radialfläche 12 bilden einen Durchmesser, welcher weniger oder genau dem Fußkreisdurchmesser F eines in Umlaufrichtung nachfolgenden Zahngrunds 16 entspricht. Der erste Zahn 15 und der dritte Flügelteilabschnitt 11c bilden zusammen einen Außendurchmesser, welcher weniger oder genau dem Kopfkreisdurchmesser K entspricht. Alternativ bilden die Flügelabschnitte 11 mit der Radialfläche 12 und/oder dem ersten Zahn 15 eine Kontur, welcher der Kontur des nachfolgenden Zahngrunds 16 und/oder des weiteren Zahns 17 entspricht. Optional bilden die Flügelabschnitte 11 einen formschlüssigen Kontakt mit der Innenverzahnung oder einem Abschnitt der Innenverzahnung der Schiebemuffe 4, sodass ein Abheben der Arretiereinrichtung 5 in radialer Richtung von der Hauptdrehachse H weg verhindert wird.
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Ferner weist die Arretiereinrichtung 5 in der 3 einen ersten und einen zweiten Fixierungsabschnitt 21a, b auf, wobei die beiden Fixierungsabschnitte 21a, b gegenüberliegend angeordnet sind und sich in einer Radialebene zur Hauptdrehachse H erstrecken.
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Der Trägerkörper 2 weist einen Anlageabschnitt 19 auf, wobei die gegenüberliegenden Außenseiten durch eine erste und eine zweite Anlagefläche 20a, b gebildet werden. Die beiden Anlagefläche 20a, b erstrecken sich senkrecht zu der Radialfläche 12 und bilden somit mit dieser einen rechten Winkel. Die Arretiereinrichtung 5 wird beispielsweise bei der Montage auf den Anlageabschnitt 19 aufgesteckt. Dabei umgreifen die beiden Fixierungsabschnitte 21a, b den Anlageabschnitt 19 beidseitig, sodass eine axiale Bewegung der Arretiereinrichtung 5 zu der Hauptdrehachse H verhindert wird. Die Flügelabschnitte 11 erstrecken sich axial entlang des ersten Zahns 15, wobei die Flügelabschnitte 11 eine geringere Breite aufweisen, wie die Zahnbreite des Zahns 15. Beispielweise beträgt die axiale Erstreckung der Flügelabschnitte 11 nicht mehr als 80% der Zahnbreite des Zahns 15 oder der Außenverzahnung des Trägerkörpers 2. Optional sind die Flügelabschnitt 11 axial endseitig durch mindestens einen Steg begrenzt, insbesondere sind die Flügelabschnitte 11 axial beidseitig durch jeweils einen Steg begrenzt.
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4 zeigt die Arretiereinrichtung 5 in einem verbauten Zustand mit dem Trägerkörper 2, wobei der erste Fixierungsabschnitt 21a mit der ersten Anlagefläche 20a kontaktiert und/oder der zweite Fixierungsabschnitt 21b mit der zweiten Anlagefläche 20b kontaktiert. Beispielsweise kontaktiert die Arretiereinrichtung 5 vollständig oder zumindest teilweise mit dem Anlageabschnitt 19 an der ersten und/oder der zweiten Anlagefläche 20a, b und/oder an der Radialfläche 12. Der erste und der zweite Kontaktabschnitt 21a, b bilden zusammen mit der ersten und der zweiten Anlagefläche 20a, b eine formschlüssige Steckverbindung. Die Flügelabschnitte 11 zentrieren die Arretiereinrichtung 5 in radialer Richtung und/oder in Umlaufrichtung bezüglich der Hauptdrehachse H. Die Fixierungsabschnitte 21a, b zentrieren die Arretiereinrichtung 5 in axialer Richtung bezüglich der Hauptdrehachse H. Somit wird die Arretiereinrichtung 5 insbesondere formschlüssig auf dem Trägerkörper 2 fixiert.
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Gemäß den 5a und 5b wird die Synchronisationsvorrichtung 1 in einer ersten und einer zweiten Schaltstellung gezeigt. Beispielsweise entspricht die erste Schaltstellung einem ersten Gang mit einer ersten Übersetzung und die zweite Schaltstellung einen zweiten Gang mit einer zweiten Übersetzung, wobei die erste Übersetzung einer anderen Übersetzung entspricht als die zweite Übersetzung.
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In der ersten Schaltstellung gemäß 5a, wird die Schiebemuffe 4, z.B. durch die Schaltgabel, axial in Richtung des ersten Gangrades 7a bewegt. Dabei erfolgt die Verschiebung der Schiebemuffe 4 aus der Neutralstellung wie dies in der 1 gezeigt ist. Das Rastorgan 9 der Arretiereinrichtung 5 ist in der Neutralstellung mit der ersten Rastaufnahme 8a verrastet. Bei einem Schaltvorgang von der Neutralstellung in den ersten Schaltzustand wird das Rastorgan 9 durch die Schiebemuffe 4 radial in Richtung der Hauptdrehachse H bewegt, wobei die Federeinrichtung 10 sich in einem komprimierten Zustand befindet. Die Innenverzahnung der Schiebemuffe 4 greift in die Verzahnung des ersten Gangrades 7a ein und die erste Schaltstellung wird erreicht. Die Schiebemuffe 4 befindet sich nun in einer Endposition, wobei die Federeinrichtung 10 das Rastorgan 9 radial in Richtung der Rastaufnahme bewegt und das Rastorgan 9 in der zweiten Rastaufnahme 8b einrastet. Das durch die Federeinrichtung 10 beaufschlagte Rastorgan 9 bzw. die Arretiereinrichtung 5 arretieren somit die Schiebemuffe 4 in der ersten Schaltstellung.
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Bei der in der 5b gezeigten, zweiten Schaltstellung, erfolgt die Bewegung der Schiebemuffe 4 axial in Richtung des zweiten Schaltrads 7b. Dabei erfolgt eine Verschiebung der Schiebemuffe aus der in der 1 gezeigten Neutralstellung. Bei einem Schaltvorgang von der Neutralstellung in den zweiten Schaltzustand wird das Rastorgan 9 durch die Schiebemuffe 4 radial in Richtung der Hauptdrehachse H bewegt, wobei die Federeinrichtung 10 sich in einem komprimierten Zustand befindet. Die Innenverzahnung der Schiebemuffe 4 greift in die Verzahnung des zweiten Gangrades 7b ein und die zweite Schaltstellung wird erreicht. Die Schiebemuffe 4 befindet sich nun in einer Endposition, wobei die Federeinrichtung 10 das Rastorgan 9 radial in Richtung der Rastaufnahme bewegt und das Rastorgan 9 in der dritten Rastaufnahme 8c einrastet. Das durch die Federeinrichtung 10 beaufschlagte Rastorgan 9 bzw. die Arretiereinrichtung 5 arretieren somit die Schiebemuffe 4 in der zweiten Schaltstellung.
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6 zeigt in einer perspektivischen Längsschnittdarstellung entlang der Hauptdrehachse H die Synchronisationsvorrichtung 1. Die Arretiereinrichtung 5 ist mit der ersten Rastaufnahme 8a verrastet, sodass sich die Schiebemuffe 4 in der Neutralstellung befindet. Die Arretiereinrichtung 5 weist einen Basisabschnitt 23 auf, wobei sich der Flügelabschnitt 11 in Umlaufrichtung zu der Hauptdrehachse H an den Basisabschnitt 23 anschließt.
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Der Flügelabschnitt 11 liegt auf der Radialfläche 12 und/oder dem ersten Zahn 15 auf. Der erste Zahn 15 weist eine geringere Zahnhöhe auf, als ein nachfolgender weiterer Zahn 17. Die Fixierungsabschnitte 21a, b weisen in der axialen Draufsicht eine rechteckige Form auf und erstrecken sich von dem Basisabschnitt 23 radial in Richtung der Hauptdrehachse H. Die Fixierungsabschnitte 21a, b erstrecken sich teilweise entlang des Trägerkörpers 2 und zentrieren die Arretiereinrichtung 5 in axialer Richtung zur Hauptdrehachse H.
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7 zeigt ein Blechformteil 22, welches einen Grundkörper für die Arretiereinrichtung 5 bildet. Das Blechformteil 22 weist einen Aufnahmeabschnitt 24 zur Aufnahme des Rastorgans 9 und/oder der Federeinrichtung 10 auf. Der Aufnahmeabschnitt 24 erstreckt sich senkrecht zu dem Basisabschnitt 23. Beispielsweise ist der Aufnahmeabschnitt 24 als ein zylindrischer Topf ausgebildet. Während des Montageprozesses der Arretiereinrichtung 5 wird das Rastorgan 9 und die Federeinrichtung 10 in den Topf eingebracht. Der Aufnahmeabschnitt 24 ist auf seiner Unterseite verschlossen und weist an seiner Oberseite eine Öffnung 25, z.B. eine kreisrunde oder eine ovale Öffnung, auf. Die Öffnung 25 bildet einen Teil des Basisabschnitts 23 und ist z.B. mittig angeordnet. Beispielsweise ist die Öffnung 25 derart ausgebildet, dass eine Bewegung des Rastorgans 9 nach außen hin begrenzt wird und somit das Rastorgan 9 nur noch teilweise aus dem Aufnahmeabschnitt 24 austreten kann.
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Das Blechformteil 22 ist einstückig ausgebildet, wobei die Flügelabschnitte 11, die Fixierungsabschnitte 21a, b und der Aufnahmeabschnitt 24 durch Umformen gebildet werden. Optional ist das Blechformteil zweistückig ausgebildet, wobei der Basisabschnitt 23 und die Flügelabschnitte 11 ein erstes Blechformteil bilden und der Aufnahmeabschnitt 24 ein zweites Blechformteil bildet. Das erste und das zweite Blechformteil werden durch ein Fügeverfahren miteinander verbunden. Beispielsweise ist das zweite Blechformteil in das erste Blechformteil eingepresst oder mit diesem verschweißt oder durch eine Falz-Verbindung mit diesem verbunden.
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Das Blechformteil 22 weist Aussparungen 26 auf, welche durch ein Trennverfahren z.B. durch Stanzen oder Fräsen gebildet werden und z.B. der Gewichtsreduzierung dienen. Die Aussparungen 26 sind beispielsweise an den Ansätzen der Flügelabschnitte 11 angeordnet oder sind vollständig oder teilweise ein Bestandteil des ersten Flügelteilabschnitts 11a.
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8 zeigt in einer Querschnittdarstellung in einer Ebene senkrecht zu der Hauptdrehachse H die Arretiereinrichtung 5 als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der erste Flügelteilabschnitt 11a ist beabstandet von der Radialfläche 12 angeordnet.
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Der zweite Flügelteilabschnitt 11b kontaktiert die Anlageflanke 13 formschlüssig. Durch die Kontaktierung des zweiten Flügelteilabschnitts 11b mit der Anlageflanke 13, ist die Arretiereinrichtung 5 in Umlaufrichtung zentriert. Insbesondere bildet der zweite Flügelteilabschnitt 11b einen Konturpartner zu der Anlageflanke 13. Eine Zahnflanke der Innenverzahnung der Schiebemuffe 4 ist beabstandet zu dem zweiten Flügelteilabschnitt angeordnet, insbesondere beträgt der Abstand weniger als 1 mm. Bei auftretenden Zentrifugalkräften verhindert der zweite Flügelteilabschnitt 11b ein Abheben der Arretiereinrichtung 5 in radialer Richtung.
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Der dritte Flügelteilabschnitt 11c liegt, insbesondere formschlüssig, auf der Zahnkopffläche 14 auf. Insbesondere erstreckt sich der dritte Flügelteilabschnitt 11c vollständig und/oder teilweise entlang der Zahnkopffläche 14 in Umlaufrichtung und/oder in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Synchronisationsvorrichtung
- 2
- Trägerkörper
- 3
- Antriebswelle
- 4
- Schiebemuffe
- 5
- Arretiereinrichtung
- 6
- Nut
- 7a
- erstes Gangrad
- 7b
- zweites Gangrad
- 8a
- erste Rastaufnahme
- 8b
- zweite Rastaufnahme
- 8c
- dritte Rastaufnahme
- 9
- Rastorgan
- 10
- Federeinrichtung
- 11
- Flügelabschnitt
- 11a
- erster Flügelteilabschnitt
- 11b
- zweiter Flügelteilabschnitt
- 11c
- dritter Flügelteilabschnitt
- 12
- Radialfläche
- 13
- Anlageflanke
- 14
- erste Zahnkopffläche
- 15
- erster Zahn
- 16
- Zahngrund
- 17
- weiterer Zahn
- 18a
- erster Abschnitt
- 18b
- zweiter Abschnitt
- 19
- Anlageabschnitt
- 20a
- erste Anlagefläche
- 20b
- zweite Anlagefläche
- 21a
- erster Fixierungsabschnitt
- 21b
- zweiter Fixierungsabschnitt
- 22
- Blechformteil
- 23
- Basisabschnitt
- 24
- Aufnahmeabschnitt
- 25
- Öffnung
- 26
- Aussparungen
- H
- Hauptdrehachse
- R
- Radiusvektor
- K
- Kopfkreisdurchmesser
- F
- Fußkreisdurchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006018284 A1 [0003]