DE102017112030B3

DE102017112030B3 - Synchronring mit elastischer Anbindung

Info

Publication number: DE102017112030B3
Application number: DE102017112030.0A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Sato
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-06-02

Abstract

Bei einer Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe insbesondere eines Kraftfahrzeuges ist es vorgesehen, dass ein keilförmiger Mitnehmer eines Synchronringes mittels einer elastisch verformbaren Anbindung in eine Aufnahme eines Gangrades eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe insbesondere für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges.
Synchronisiereinrichtungen in Schaltgetrieben dienen der Anpassung unterschiedlicher Drehzahlen einer Antriebswelle und eines Gangrades beim Schaltvorgang.
Synchronisiereinrichtungen bestehen im Wesentlichen aus einer, mit der Antriebswelle drehfest verbundenen als Synchronträgerkörper ausgebildeten, Nabe und einer auf dem Synchronträgerkörper drehfest angeordneten und axial verschiebbar gelagerten Schiebemuffe. Ein auf der Antriebswelle drehbar gelagertes Gangrad ist mittels der Schiebemuffe an den Synchronträgerkörper und somit an die Antriebswelle koppelbar. Das Gangrad weist in der Regel einen Kupplungskörper auf, der mittels mindestens einem Synchronring mit der Schaltmuffe beim Schalten in Kontakt bringbar ist. Durch diese Maßnahme treiben die Synchronringe das Gangrad durch Reibung in Umfangsrichtung bzw. in Drehrichtung der Antriebswelle an, bevor eine Sperrverzahnung des Synchronringes in die Verzahnung des Kupplungskörpers eingreift.
Die Druckschriften US 2007 00 291 55 A1 , US 2007 01 997 86 A1 und US 5 695 003 A , DE 197 02 541 A1 und DE 10 2012 001 079 A1 zeigen beispielhaft zuvor beschriebene Synchronisiereinrichtungen. DE 10 2012 008 138 A1 offenbart eine gattungsbildende Synchronisiereinrichtung.
Insbesondere zeigt die US 5 695 003 A eine „Warner“- Synchronisiereinrichtung“ mit einer am Außenumfang eines Synchronringes ausgebildeten Abschrägungsfläche, die durch eine Abschrägungsöffnung des Kupplungskörpers oder des Gangrades gepresst wird.
Die US 4 732 247 A zeigt eine Synchronisiereinrichtung mit einer Dreifachkegel-Synchronisation, wobei einer der Synchronringe Mitnehmer aufweist, die in axialer Richtung vorspringen und in entsprechend vorgesehene Öffnungen des Kupplungskörpers bzw. des Gangrades eingreifen. Hierbei sind diese Mitnehmer im Querschnitt keilförmig ausgebildet und mit einem Hinterschnitt versehen.
Die Aufnahmen im Kupplungskörper sind ebenfalls dem Winkel des Hinterschnitts angepasst, und somit keilförmig ausgebildet.
Im ungeschalteten Zustand des Gangrades kann die Verbindung des keilförmigen Mitnehmers mit einer keilförmigen Aufnahme des Kupplungskörpers des Gangrades eine Trennung der Synchronringe behindern und somit zu unerwünschten Drehmomentübertragungen (Schleppmomenten) führen, welche sich nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch und die Standzeit der Synchronringe auswirken können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mitnehmerverbindung zwischen Synchronring und Kupplungskörper zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile verbessert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass die Seitenwände der Aufnahme im Kupplungskörper oder direkt im Gangrad zumindest in Umfangsrichtung, d. h. in Antriebsrichtung elastisch verformbar ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme wird das Gangrad durch die in die Aufnahme eingreifenden Mitnehmer eines Synchronringes beim Schaltvorgang sanft mitgenommen und in Drehung versetzt, bis die elastische Seitenwand an die Anschlagsseite des Mitnehmers angelegt ist.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Mitnehmer keilförmig ausgebildet und weisen darüber hinaus einen Hinterschnitt auf. Hierbei weisen die Anschlagseiten des Mitnehmers jeweils einen Flankenwinkel α auf, der in Bezug auf eine Stirnseite des Synchronringes kleiner als 90 Grad ist.
Beim Lösen des Gangrades, hierbei dreht das Gangrad frei auf der Antriebswelle und die Synchronringe werden von dem Kupplungskörper oder Gangrad axial beabstandet, ist es in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Synchronring durch die keilförmigen Mitnehmer in Verbindung mit den elastisch federnden Seitenwänden in Richtung des Kupplungskörpers oder des
Gangrades gezogen wird, wodurch eine Trennung der Reibflächen der übrigen Synchronringe unterstützt wird.
Ein Schleifen der Reibflächen (Schleppmoment) der Synchronringe und somit eine schleifende Mitnahme des ausgekoppelten Gangrades wird somit verhindert, wodurch ein Kraftstoffverbrauch und auch der Verschleiß der Synchronringe gemindert wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die federelastische Seitenwand der Aufnahme durch eine Zunge gebildet, die in Umfangsrichtung des Gangrades, d.h. in Antriebsrichtung federnd ausgebildet ist.
Die Zunge weist eine Anschlagfläche auf, die winkelmäßig an eine Seitenflanke des hinterschnittenen Mitnehmers des Synchronringes federnd anpassbar ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, ein Federelement in der Aufnahme anzuordnen, welches eine federelastische Zunge aufweist, die an den Winkel der Seitenflanke des Mitnehmers anpassbar ist.
Zur Lagefixierung des Federelementes in der Aufnahme ist ein Vorsprung am Federelement angeordnet, welcher an einer Seitenwand der Aufnahme abgestützt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden beschrieben. Es zeigen

1 eine Synchronisiereinrichtung im Schnitt in schematischer Darstellung.
2 eine erfindungsgemäße Aufnahme für einen Mitnehmer eines Synchronringes entlang eines Schnittes A - A in 1.
3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem zusätzlichen Federelement.

Eine Synchronisiereinrichtung 1 für ein Schaltgetriebe eines insbesondere Kraftfahrzeuges weist gemäß 1 eine Antriebswelle 2 und einen auf dieser drehfest angeordneten Synchronträgerkörper 3 auf. Der Synchronträgerkörper 3 trägt eine die Antriebswelle 2 koaxial umgreifende Schaltmuffe 4, welche axial verschiebbar von dem Synchronträgerkörper 3 aufgenommen ist. Ein mit einem Gangrad 6 fest verbundener Kupplungskörper 7 ist mittels eines Loslagers frei drehbar auf der Antriebswelle 2 gelagert. Zwischen dem Synchronträgerkörper 3 und dem Gangrad 6 sind vorzugsweise drei Synchronringe 8, 9, 11 angeordnet, welche über Reibflächen 12 miteinander in Kontakt stehen.
Der erste Synchronring 8 weist Mitnehmer 8.1 auf, die in Aufnahmen 10 des Synchronträgerkörpers 3 eingreifen.
Der zweite Synchronring 9 ist drehfest mit der Schiebemuffe 4 verbunden und axial verschiebbar in einer Aufnahme 15 der Schiebemuffe 4 geführt.
Der dritte Synchronring 11 weist, gleichmäßig am Umfang des Synchronringes 11 verteilt angeordnete, Mitnehmer 11.1 auf, die in Aufnahmen 13 des Gangrades 6 eingreifen, um dieses beim Schaltvorgang in Umfangsrichtung anzutreiben und somit in die Drehgeschwindigkeit des Gangrades 6 an die Drehgeschwindigkeit der Schiebemuffe 4 anzupassen. Sämtliche Synchronringe 8, 9, 11 sind um kleine Wege axial verschiebbar angeordnet, so dass die Reibflächen 12 im ungeschalteten Zustand des Gangrades 6 außer Eingriff gelangen können.
Die Mitnehmer 11.1 sind, wie in 2 dargestellt, keilförmig ausgebildet. Die Mitnehmer 11.1 weisen einen Hinterschnitt auf, wobei Seitenflanken 11.2 des Mitnehmers 11.1 einen Winkel α (α < 90 Grad) mit einer Stirnseite 11.3 des Synchronringes 11 aufweisen.
Die Aufnahme 13 des Gangrades 6 weist, in Umfangsrichtung gesehen, zueinander parallel angeordnete Seitenwände 14 auf, die elastisch verformbar ausgebildet sind (gestrichelte Linie in 2 und 3).
Die elastische Verformbarkeit wird im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 durch, an den Aufnahmen 13 angebrachte, Zungen 16 realisiert, die aus einem federelastischen Material hergestellt sind und bei Kontakt mit den Seitenflanken 11.2 des Mitnehmers 11.1 um den Winkel α einfedern.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist es vorgesehen, ein Federelement 17 in die Aufnahme 13 des Gangrades 6 einzusetzen, welches eine federelastisch verformbare Zunge 18 aufweist. Ein Vorsprung 19 des Federelementes 17 ist parallel zu den Seitenwänden 14 angeordnet und dient der Positionierung des Federelementes 17 in den Aufnahmen 13, indem die Vorsprünge 19 an den Seitenwänden 14 abgestützt sind.
Bei einem Schaltvorgang zur Drehmomentübertragung von der Antriebswelle 2 auf das Gangrad 6 wird die Schiebemuffe 4 axial in Richtung des Gangrades 6 verschoben und verschiebt dabei die Synchronringe 8, 9, 11 gegeneinander, so dass diese über ihre Reibflächen 12 in Drehung versetzt werden. Hierbei nimmt der dritte Synchronring 11 das Gangrad 6 mittels seiner Mitnehmer 11.1 mit. Diese drücken hierbei gegen die Zungen 16 oder 18 bis die Drehgeschwindigkeit des Gangrades 6 an die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 2 angepasst ist und die Schaltmuffe 4 durchgeschaltet werden kann.
Beim Abkoppeln des Gangrades 6 von der Antriebswelle 2 wird die Schaltmuffe 4 in die entgegengesetzte Richtung verschoben. Hierbei werden die Reibflächen 12 der Synchronringe 8, 9, 11 voneinander getrennt, so dass keine Drehmomentübertragung stattfindet. Die Federwirkung der Zungen 16 oder 18 unterstützt über die Keilform der Mitnehmer 11.1 das Trennen der Reibflächen 12 der Synchronringe 8, 9, 11, so dass im Leerlauf des Gangrades 6 keine Schleppmomente erzeugt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Synchronisiereinrichtung
2: Antriebswelle
3: Synchronträgerkörper
4: Schiebemuffe
5
6: Gangrad
7: Kupplungskörper
8: Erster Synchronring
8.1: Mitnehmer (8)
9: Zweiter Synchronring
10: Aufnahme (3)
11: Dritter Synchronring
11.1: Mitnehmer (11)
11.2: Seitenflanke (11, 11.1)
11.3: Stirnseite (11)
12: Reibflächen
13: Aufnahme (6)
14: Seitenwand (13)
15: Aufnahme (4)
16: Zunge (13)
17: Federelement
18: Zunge (17)
19: Vorsprung (17)
α: Winkel

Claims

Synchronisiereinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe mit einem Synchronträgerkörper (3), der drehfest mit einer Antriebswelle (2) verbunden ist, einer auf dem Synchronträgerkörper (3) axial verschiebbar angeordneten Schiebemuffe (4), einem Gangrad (6) mit einem Kupplungskörper (7) und mindestens einem zwischen dem Gangrad (6) und der Schiebemuffe (4) angeordneten Synchronring (8, 9, 11), welcher eine Reibfläche (12) und axial vorstehende, auf den Kupplungskörper (7) gerichtete, keilförmige Mitnehmer (11.1) aufweist, die in Aufnahmen (13) des Kupplungskörpers oder des Gangrades (6) eingreifen, wobei die Aufnahmen (13) jeweils mindestens eine elastisch verformbare Seitenwand (14) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (14) der Aufnahmen (13) zumindest in Antriebsrichtung eine Zunge (16) aufweisen und dass die Zunge (16) in Antriebsrichtung des Gangrades (6) elastisch verformbar ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der keilförmige Mitnehmer (11.1) eine Seitenflanke (11.2) mit Hinterschnitt aufweist und dass die Seitenwand (14) der Aufnahme (13) bei einer Drehmomentübertragung dem Winkel (a) der Seitenflanke (11.2) des Mitnehmers (11.1) angepasst ist.
Synchronisiereinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe mit einem Synchronträgerkörper (3), der drehfest mit einer Antriebswelle (2) verbunden ist, einer auf dem Synchronträgerkörper (3) axial verschiebbar angeordneten Schiebemuffe (4), einem Gangrad (6) mit einem Kupplungskörper (7) und mindestens einem zwischen dem Gangrad und der Schiebemuffe (4) angeordneten Synchronring (8), welcher eine Reibfläche (12) und axial vorstehende, auf den Kupplungskörper (7) gerichtete, keilförmige Mitnehmer (8.1) aufweist, die in Aufnahmen (13) des Kupplungskörpers oder des Gangrades (6) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Aufnahme (13) angeordnetes Federelement (17) vorgesehen ist, wobei das Federelement (17) eine elastisch verformbare Zunge (18) aufweist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (18) in Antriebssrichtung des Gangrades (6) oder Kupplungskörpers (7) elastisch verformbar ausgebildet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (17) einen Vorsprung (19) aufweist und dass der Vorsprung (19) an der Seitenwand (14) der Aufnahme (13) abgestützt ist.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die keilförmigen Mitnehmer (11.1) einen Flankenwinkel (a) aufweisen und dass die Zungen (16; 18) im Antriebszustand des Gangrades (6) den Flankenwinkel (a) aufweisen.
Kraftfahrzeug mit einer Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.