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Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für ein Getriebe, umfassend mindestens ein erstes Gangrad, mindestens einen ersten Synchronring, eine axial bewegliche Schiebemuffe, einen Muffenträger sowie ein unverlierbar zwischen dem Muffenträger und der Schiebemuffe angeordnetes Druckstück zur Vorsynchronisation von Schiebemuffe und Synchronring.
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Synchronisiereinrichtungen werden in Getrieben für Kraftfahrzeugen in verschiedenen Varianten eingesetzt. Sie dienen zur Drehzahlanpassung zwischen den zu koppelnden Gangräder unterschiedlicher Übersetzungsstufen und damit zur Reduzierung der Schaltkraft und des Verschleißes im Getriebe sowie zur Verbesserung des Schaltkomforts. Eine besonders häufig eingesetzte Variante der Synchronisiereinrichtung ist als Sperrsynchronisation ausgebildet und weist eine Kegel-Reibkupplung auf, die als Einkonus-Synchronisation oder als Mehrkonus-Synchronisation ausgeführt sein kann. Um eine korrekte Synchronisation des Gangwechsels zu gewährleisten, wird in der Regel zunächst synchronisiert, wobei die unterschiedlichen Drehzahlen von Losrad und Welle aneinander angeglichen werden. Danach wird durch formschlüssige Verbindung des Losrades mit der Welle gekuppelt. Um sicherzustellen, dass erst synchronisiert und dann gekuppelt wird, ist eine fein abgestimmte Sperrfunktion erforderlich.
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Herkömmliche Sperrsynchronisationen weisen meist einen Muffenträger bzw. Synchronträger-Körper mit mehreren über den Umfang verteilten Druckstücken auf, die in radialer Richtung mittels Federn vorgespannt sind. Die vorgespannten Druckstücke dienen der Vorsynchronisation. Die eigentliche Synchronisation erfolgt durch eine Kegel-Reibkupplung mit Einfachkonus am Synchronring. Von dieser Kegel-Reibkupplung wird die gesamte Reibleistung aufgenommen. Das Drehmoment wird über die Verzahnung der Schiebemuffe übertragen, die im geschalteten Zustand das Losrad bzw. Gangrad, den Synchronring mit dem Muffenträger bzw. der Welle verbindet. Die Sperrfunktion ergibt sich durch das Zusammenspiel an den sog. Dachverzahnungen des Synchronringes und der Schiebemuffe. Die Druckstücke sind nicht nur in radialer Richtung mittels der Federn vorgespannt, sondern zusätzlich in axialer Richtung beweglich. Bekannte Druckstücke für die Vorsynchronisation bestehen meist aus zwei Einzelteilen, einer Feder und einem Druckkörper. Bei einer solchen Bauweise des Druckstücks besteht oft die Gefahr eines Herausspringens oder Verklemmens des Druckstücks, was zu einem Getriebeschaden führen kann.
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Eine Synchronisiereinrichtung für Getriebe bekannter Bauart mit mehreren Druckstücken im Muffenträger ist beispielsweise aus der
DE 10 2005 054 085 A1 bekannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Synchronisiereinrichtung zu schaffen, wobei das Druckstück insbesondere kompakt gebaut und gegen ein Herausspringen oder Verklemmen gesichert sein soll. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Eine erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung für ein Getriebe umfasst mindestens ein erstes, optional auch ein zweites Gangrad mit jeweiligen Zahnelementen an einer Außenumfangsfläche, mindestens einen ersten, optional auch einen zweiten Synchronring mit jeweiligen Zahnelementen an einer Außenumfangsfläche, eine axial bewegliche Schiebemuffe mit Zahnelementen an einer Innenumfangsfläche, einen Muffenträger sowie mindestens ein unverlierbar zwischen dem Muffenträger und der Schiebemuffe angeordnetes Druckstück, das zur Vorsynchronisation zwischen der Schiebemuffe und dem jeweiligen Synchronring eingerichtet ist, wobei das Druckstück zumindest ein Druckstückgehäuse, einen Rampendeckel und eine Druckfeder aufweist, die zwischen dem Druckstückgehäuse und dem Rampendeckel angeordnet ist, und wobei das Druckstückgehäuse mindestens ein Formelement zur Bildung einer Anschlagsfläche für ein jeweiliges Formelement an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe aufweist.
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Mit anderen Worten ist an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe mindestens ein Formelement, insbesondere mindestens eine radial nach innen ausgebildete Erhöhung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, mit dem mindestens einen Formelement an dem Druckstückgehäuse zusammenzuwirken, um ein Herausspringen oder Verklemmen des Druckstücks bei axialer Verschiebung der Schiebemuffe zu verhindern. Eine axiale Bewegung der Schiebemuffe ist somit eingeschränkt durch das mindestens eine Formelement an der Schiebemuffe, das mit dem mindestens einen Formelement an dem Druckstück zusammenwirkt. Insbesondere ist das mindestens eine Formelement an dem Druckstückgehäuse als Flügel oder Lasche ausgebildet, die seitlich absteht und eine Anschlagfläche für das mindestens eine Formelement an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe bildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Druckstückgehäuse zwei Formelemente zur Bildung der jeweiligen Anschlagsfläche für das jeweilige Formelement an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe auf, wobei die beiden Formelemente identisch ausgebildet und am Druckstückgehäuse gegenüberliegend voneinander angeordnet sind. Insbesondere sind die beiden Formelemente derart am Druckstückgehäuse ausgebildet, das diese in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und in entgegengesetzte Richtungen voneinander ausgerichtet sind.
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Das Druckstück ist vorzugsweise dreiteilig ausgebildet und umfasst das Druckstückgehäuse, den Rampendeckel und die Druckfeder. Die Druckfeder ist räumlich zwischen dem Druckstück und dem Rampendeckel angeordnet und stützt sich einerseits am Druckstückgehäuse und andererseits am Rampendeckel ab. Insbesondere ist die Druckfeder im montierten Zustand des Druckstücks zwischen dem Druckstückgehäuse und dem Rampendeckel vorgespannt.
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Vorzugsweise weist der Rampendeckel mindestens ein Formelement zur Bildung einer Anlagefläche für den Muffenträger auf. Das mindestens eine Formelement erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlich parallel zur Druckfeder von der Schiebemuffe nach unten weg. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Rampendeckel zwei Formelemente zur Bildung der jeweiligen Anlagefläche für den Muffenträger auf. Die beiden Formelemente am Rampendeckel sind an entgegengesetzten Endabschnitten des Rampendeckels sowie identisch zueinander ausgebildet.
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Bevorzugt weist der Rampendeckel eine erste und zweite Rampe auf, wobei räumlich zwischen den beiden Rampen ein Plateau ausgebildet ist. Insbesondere sind die beiden Rampen entgegengesetzt zueinander ausgebildet. Mithin ist das Plateau auf der höchsten Ebene des Rampendeckels angeordnet. Vorzugsweise ist das Plateau eben ausgebildet. Insbesondere kommt die Druckfeder auf der Gegenseite bzw. Unterseite des Plateaus am Rampendeckel zur Anlage.
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Insbesondere sind Zahnelemente an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe in einer Neutralstellung der Schiebemuffe dazu eingerichtet, den Rampendeckel derart aufzunehmen, dass die Druckfeder eine minimale Vorspannung aufweist. Mit anderen Worten sind Zahnelemente an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe derart komplementär bzw. korrespondierend zum Rampendeckel, insbesondere zu den beiden Rampen sowie dem dazwischen angeordneten Plateau ausgebildet, dass der Rampendeckel in der Neutralstellung der Schiebemuffe zumindest teilweise formschlüssig in die Schiebemuffe eindringt.
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Des Weiteren bevorzugt gleiten Zahnelemente an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe bei einer axialen Verschiebung der Schiebemuffe zum jeweiligen Synchronring hin entlang der jeweiligen Rampe ab und verschiebt dabei den Rampendeckel entgegen einer Federkraft der Druckfeder zum Druckstückgehäuse hin. Somit wird die Druckfeder bei einer axialen Verschiebung der Schiebemuffe aus der Neutralstellung zwischen den beiden Gangrädern zu einem der beiden Gangräder hin, durch die Verschiebung des Rampendeckels gestaucht. Der Rampendeckel ist insbesondere im Druckstückgehäuse beweglich geführt.
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Bevorzugt weist der Rampendeckel mindestens eine Führungsrippe zum Eingriff zwischen zwei Zahnelementen an der Schiebemuffe auf. Insbesondere ist jeweils eine Führungsrippe zumindest an der jeweiligen Rampe des Rampendeckels ausgebildet und dazu eingerichtet, ein Verdrehen, Verkannten oder Verkippen des Rampendeckels während einer Verschiebung der Schiebemuffe zu verhindern. Vorzugsweise erstreckt sich die jeweilige Führungsrippe rampenabwärts über die Rampe hinaus entlang des Rampendeckels.
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Vorzugsweise ist das Druckstückgehäuse einteilig ausgebildet und weist einen Zylinderabschnitt zur Aufnahme der Druckfeder sowie einen Halteabschnitt mit zwei Wandungen zur Führung des Rampendeckels auf. Der Zylinderabschnitt kommt zumindest stirnseitig an einem Aufnahmeabschnitt des Muffenträgers zur Anlage. Die Druckfeder stützt sich vorzugsweise an einem Boden des Zylinderabschnitts ab. Insbesondere ragt die Druckfeder teilweise aus dem Zylinderabschnitt in Richtung des Rampendeckels heraus.
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Vorzugsweise sind das Druckstückgehäuse und der Rampendeckel aus einem Metallblech oder einem Kunststoff ausgebildet. Beispielsweise sind das Druckstückgehäuse und der Rampendeckel aus einem Stahlblech umgeformt. Alternativ werden das Druckstückgehäuse und der Rampendeckel aus einem Duroplast im Spritzgussverfahren ausgebildet.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt
- 1 eine vereinfachte schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung eines Druckstücks der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung,
- 2 eine vereinfachte schematische Perspektivschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Druckstücks gemäß 1,
- 3 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Neutralstellung einer Schiebemuffe der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung,
- 4 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Schaltstellung der Schiebemuffe der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung, und
- 5 eine vereinfachte schematische Perspektivschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Druckstücks in der Schaltstellung an der Schiebemuffe.
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Gemäß den 1 und 2 ist ein Druckstück 8 einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung dargestellt, wobei ein jeweiliger Ausschnitt der Synchronisiereinrichtung in den 3 und 4 dargestellt ist. Das Druckstück 8 besteht vorliegend aus einem Druckstückgehäuse 9, einem Rampendeckel 10 und einer Druckfeder 11. Die Druckfeder 11 ist als Spiralfeder ausgebildet und zwischen dem Druckstückgehäuse 9 und dem Rampendeckel 10 angeordnet. Der Rampendeckel 10 weist eine erste und zweite Rampe 15a, 15b auf, wobei räumlich zwischen den beiden Rampen 15a, 15b ein Plateau 16 ausgebildet ist. Die Druckfeder 11 stützt sich zum einen an einer Fläche des Plateaus 16 und zum anderen an einem Boden des Druckstückgehäuses 9 ab. Das Druckstückgehäuse 9 ist einteilig ausgebildet und weist einen Zylinderabschnitt 9a zur Aufnahme der Druckfeder 11 sowie einen Halteabschnitt mit zwei Wandungen 9b, 9c zur Führung des Rampendeckels 10 auf. Der Rampendeckel 10 weist an der jeweiligen Rampe 15a, 15b eine Führungsrippe 17a, 17b zum Eingriff zwischen zwei Zahnelementen 6 einer Schiebemuffe 5 auf.
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Das Druckstückgehäuse 9 weist zwei Formelemente 12a, 12b zur Bildung einer jeweiligen Anschlagsfläche für jeweilige Formelemente 13a, 13b an einer Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5, die in 5 dargestellt sind. Die beiden Formelemente 12a, 12b sind identisch ausgebildet und am Druckstückgehäuse 9 gegenüberliegend voneinander angeordnet sowie entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Die beiden Formelemente 12a, 12b dienen zur unverlierbaren Sicherung des Druckstücks 8 zwischen dem Muffenträger 7 und der Schiebemuffe 5 und verhindern ein Herausspringen oder Verklemmen des Druckstücks 8 im montierten Zustand.
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Ferner weist der Rampendeckel 10 zwei weitere Formelemente 14a, 14b auf, die zur Bildung einer jeweiligen Anlagefläche für einen Muffenträger 7 eingerichtet sind. Auch die beiden Formelemente 14a, 14b verhindern ein Herausspringen oder Verklemmen des Druckstücks 8 im montierten Zustand. Das Druckstückgehäuse 9 und der Rampendeckel 10 sind vorliegend aus einem Metallblech ausgebildet.
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Die 3 und 4 zeigen die Einbaulage des erfindungsgemäßen Druckstücks 8 in der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung. Die Synchronisiereinrichtung umfasst ein erstes und zweites Gangrad 1a, 1b mit jeweiligen Zahnelementen 2a, 2b an einer Außenumfangsfläche, einen ersten und zweiten Synchronring 3a, 3b mit jeweiligen Zahnelementen 4a, 4b an einer Außenumfangsfläche, die axial bewegliche Schiebemuffe 5 mit Zahnelementen 6 an einer Innenumfangsfläche, den Muffenträger 7 sowie das unverlierbar zwischen dem Muffenträger 7 und der Schiebemuffe 5 angeordnete Druckstück 8. Das Druckstück 8 dient zur Vorsynchronisation zwischen der Schiebemuffe 5 und dem jeweiligen Synchronring 3a, 3b.
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3 zeigt die Synchronisiereinrichtung in einer Neutralstellung der Schiebemuffe 5. In der Neutralstellung befindet sich die Schiebemuffe 5 axial zwischen den beiden Gangrädern 1a, 1b und den beiden Synchronringen 3a, 3b, sodass die Zahnelemente 6 an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5 weder mit den Zahnelementen 2a, 2b an der Außenumfangsfläche des Gangrades 1a, 1b noch mit den Zahnelementen 4a, 4b an der Außenumfangsfläche der Synchronringe 3a, 3b im Zahneingriff sind. Die Zahnelemente 6 an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5 nehmen in der Neutralstellung der Schiebemuffe 5 den Rampendeckel 10 derart auf, dass die Druckfeder 11 eine minimale Vorspannung aufweist. Insbesondere ist die Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5 an die Form des Rampendeckels 10 derart angepasst, dass der Rampendeckel 10 teilweise in die Schiebemuffe 5 formschlüssig eindringt.
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Gemäß 4 wurde die Schiebemuffe über den zweiten Synchronring 3b hin bis zur Kopplung mit dem zweiten Gangrad 1b axial verschoben. Bei dieser axialen Verschiebung der Schiebemuffe 5 sind Zahnelemente 6 an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5 entlang der ersten Rampe 15a bis zum Plateau 16 abgeglitten und haben dabei den Rampendeckel 10 entgegen einer Federkraft der Druckfeder 11 zum Druckstückgehäuse 9 hin verschoben. Mithin wurde die Druckfeder 11 gestaucht. Dabei hat eine Vorsynchronisation zwischen der Schiebemuffe 5 und dem zweiten Synchronring 3b stattgefunden, als die Schiebemuffe 5 den zweiten Synchronring 3b kontaktiert hat.
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5 zeigt einen Ausschnitt der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5 mit dem Druckstück 8, wobei die Schiebemuffe 5 in der Schaltstellung gemäß 4 vorliegt. Vorliegend ist deutlich erkennbar, dass die beiden am Druckstückgehäuse 9 ausgebildeten Formelemente 12a, 12b an einem jeweiligen Formelement 13a, 13b an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5 zur Anlage kommen. Die Formelement 13a, 13b an der Innenumfangsfläche der Schiebemuffe 5 erstrecken sich in Umfangsrichtung aufeinander zu und bilden einen Anschlag für die beiden Formelemente 12a, 12b am Druckstückgehäuse 9, um ein Herausspringen oder Verklemmen des Druckstücks 8 in der Schaltstellung zu verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, 1b
- Gangrad
- 2a, 2b
- Zahnelement am Gangrad
- 3a, 3b
- Synchronring
- 4a, 4b
- Zahnelement am Synchronring
- 5
- Schiebemuffe
- 6
- Zahnelement an Schiebemuffe
- 7
- Muffenträger
- 8
- Druckstück
- 9
- Druckstückgehäuse
- 9a
- Zylinderabschnitt
- 9b, 9c
- Wandung am Halteabschnitt
- 10
- Rampendeckel
- 11
- Druckfeder
- 12a, 12b
- Formelement am Druckstückgehäuse
- 13a, 13b
- Formelement an der Schiebemuffe
- 14a, 14b
- Formelement am Rampendeckel
- 15a, 15b
- Rampe
- 16
- Plateau
- 17a, 17b
- Führungsrippe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005054085 A1 [0004]
