DE10234318A1

DE10234318A1 - Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE10234318A1
Application number: DE10234318A
Authority: DE
Inventors: Johann Putz; Falk Schumann; Joachim Zinsser
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2003-02-20
Also published as: DE10136429C1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Schalteinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Gleichlaufkörper und einer Schiebemuffe, die mit zumindest einem korrespondierenden Kupplungskörper in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die Schiebemuffe in ihrer Neutralstellung in einer im Gleichlaufkörper gelagerten ersten Rasteinheit eingerastet ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß die Schiebemuffe über eine von der ersten Rasteinheit getrennte zweite, im Gleichlaufkörper gelagerte Einheit in ihrer Schaltstellung in Schaltrichtung mit einer Spannkraft belastet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 43 24 814 A1 ist eine gattungsbildende Schalteinrichtung, und zwar eine Synchronisiereinrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt. Die Synchronisiereinrichtung besitzt einen Synchronkörper bzw. Gleichlaufkörper und zwei innere Synchronringe, die zur Vorsynchronisation über eine Schiebemuffe und über eine Blattfeder mit zwei äußeren Synchronringen bzw. zwei äußeren Kupplungskörpern in Wirkverbindung bringbar sind. Die äußeren Kupplungskörper sind drehfest jeweils mit einem Losrad verbunden.
Im Gleichlaufkörper sind in Radialbohrungen über Druckfedern belastete Rastbolzen gelagert, die die Schiebemuffe in ihrer axialen Mittelstellung bzw. in ihrer Neutralstellung halten und hierfür in Ausnehmungen der Schiebemuffe eingreifen. Beim Verschieben der Schiebemuffe müssen die Rastbolzen gegen die Druckfedern in die Radialbohrungen zurückgedrückt werden.
Ist bei einem Schaltvorgang die Vorsynchronisation beendet, trifft die Schiebemuffe mit ihrer Innenverzahnung auf eine Außenverzahnung eines mit dem zu schaltenden Losrad drehfest verbundenen zweiten Kupplungskörpers. Findet kein sofortiges Einspuren statt, kann der zweite Kupplungskörper von der Schiebemuffe gegen die Federkraft einer Wellfeder axial verschoben werden, bis die Wellfeder flach gedrückt ist und der zweite Kupplungskörper über die Wellfeder am äußeren Synchronring bzw. am ersten Kupplungskörper abgestützt ist. Die in dieser Position notwendige Haltekraft gegen die Wellfeder wird von den federbelasteten Rastbolzen aufgebracht. Der Rastbolzen wird von der Druckfeder mit einer vorgegebenen Kraft gegen eine an die Schiebemuffe angeformte Schrägfläche gedrückt. Wird eine Differenzdrehzahl zwischen dem zweiten Kupplungskörper und der Schiebemuffe erreicht, die ein Einspuren zuläßt, wird der zweite Kupplungskörper infolge der Federkraft der Wellfeder axial in Richtung des Gleichlaufkörpers bzw. in Richtung der Schiebemuffe und die Schiebemuffe infolge der durch den Rastbolzen übertragenen Kraft axial in Richtung des Losrads bzw. in Richtung des zweiten Kupplungskörpers bewegt, und zwar bis die Schiebemuffe am äußeren Synchronring bzw. am ersten Kupplungskörper zur Anlage kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schalteinrichtung mit insbesondere reduzierten Vibrationen bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Schalteinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Gleichlaufkörper und einer Schiebemuffe, die mit zumindest einem korrespondierenden Kupplungskörper in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die Schiebemuffe in ihrer Neutralstellung in einer im Gleichlaufkörper gelagerten ersten Rasteinheit eingerastet ist.
Es wird vorgeschlagen, daß die Schiebemuffe über eine von der ersten Rasteinheit getrennte zweite, im Gleichlaufkörper gelagerte Einheit in ihrer Schaltstellung in Schaltrichtung mit einer Spannkraft belastet ist. Es kann ein vorteilhafter Planlauf der Schiebemuffe erreicht, Vibrationen können vermieden und Verschleiß kann reduziert werden. Es kann ein geringer Vermessungsaufwand und Einstellaufwand erreicht werden. Ferner können nachfolgende Teile, insbesondere eine Schaltgabel, von der Schiebemuffe abgekoppelt, eine Vibrationsübertragung kann verhindert und der Verschleiß an den nachfolgenden Teilen, insbesondere an der Schaltgabel, kann reduziert werden.
Durch die separierte Einheit kann die Spannkraft gezielt auf ihre Funktion abgestimmt werden. Die Spannkraft kann kleiner als eine erzeugbare Ausrückkraft der Schiebemuffe und dennoch ausreichend groß ausgeführt werden, um ein Schiefstellen der Schiebemuffe zu vermeiden. Unerwünscht hohe Ausrastkräfte aus der Neutralstellung können vermieden werden, wobei grundsätzlich die Einheit jedoch auch zur Zentrierung der Schiebemuffe in ihrer Neutralstellung genutzt werden könnte. Die erfindungsgemäße Lösung kann bei sämtlichen Getriebegängen eines Getriebes angewandt werden, jedoch besonders vorteilhaft bei schnell drehenden Getriebegängen, beispielsweise bei einem vierten, fünften und/oder sechsten Getriebegang, wobei ein erster und der zweiter Getriebegang über eine Zentralschaltwelle entlagenrastiert ausgeführt sein können. Die erfindungsgemäße Lösung kann bei verschiedenen Schalteinrichtungen eingesetzt werden, wie beispielsweise bei Klauenkupplungen und insbesondere bei Synchronisiereinrichtungen usw.
Die Spannkraft kann je nach Getriebe unterschiedlich groß ausgeführt werden und wird vorteilhaft je Getriebetyp gezielt ermittelt, beispielsweise durch Versuche und/oder Berechnungen, wobei bei einer lastlosen Fahrt ein Ausrücken der Schiebemuffe stets sicher vermieden sein sollte. Ein vorteilhafter Planlauf wird jedoch bei Kraftfahrzeuggetrieben insbesondere bei einer Spannkraft erreicht, die größer als 15 N ist.
Besitzt die erste Rasteinheit zumindest ein im Gleichlaufkörper axial verschiebbares Druckstück, kann eine konstruktiv einfache Synchronisiereinrichtung mit ausgereiften Standardbauteilen erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Einheit zumindest eine in radialer Richtung federbelastete Kugel aufweist, die in der Schaltstellung der Schiebemuffe auf eine Schrägfläche der Schiebemuffe wirkt. Mittels der Kugel kann eine geringe Reibung und dadurch bedingt ein geringer Verschleiß und eine lange Lebensdauer sichergestellt werden.
Besitzt die Einheit zumindest drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, federbelastete Kugeln kann eine gleichmäßige Kräfteverteilung erreicht werden. Vorteilhaft ist die Schrägfläche von einem Zahn der Schiebemuffe gebildet, wodurch konstruktiv einfach, mit wenigen Bauteilen die Spannkraft in die Schiebemuffe eingeleitet werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, daß die Kugel und eine die Kugel belastende Feder zu einer vormontierten Baugruppe zusammengefügt sind. Es kann eine einfache, schnelle und kostengünstige Montage erreicht werden.
Preßt die Spannkraft der Einheit die Schiebemuffe in ihrer Schaltstellung direkt gegen ein geschaltetes Losrad, können durch Zwischenbauteile bedingte Toleranzen und daraus resultierende ungewünschte Wirkungen auf den Planlauf der Schiebemuffe vermieden werden.
Weist die Schiebemuffe eine Verzahnung mit einem Hinterlegungswinkel kleiner als 4° auf bzw. beträgt der Hinterlegungswinkel besonders vorteilhaft zwischen 0,5 und 2°, kann ein Verdrehspiel zwischen der Schiebemuffe und einer korrespondierenden Verzahnung reduziert und der Komfort weiter gesteigert werden. Ist der Hinterlegungswinkel gleich 0, kann zudem eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Verzahnung der Schiebemuffe erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung mit einem Gleichlaufkörper in einer Seitenansicht,
Fig. 2 einen schematisch dargestellten Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit einer Schiebemuffe in einer Neutralstellung,
Fig. 3 einen schematisch dargestellten Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit der Schiebemuffe in einer Schaltstellung und
Fig. 4 eine schematisierte Draufsicht auf einen Zahn der Schiebemuffe und einen Zahn eines zu schaltenden Losrads.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Gleichlaufkörper 12 und zwei nicht näher dargestellten Synchronringen, wobei einer der Synchronringe in axialer Richtung vor und einer nach dem Gleichlaufkörper 12 angeordnet ist. Die Synchronringe sind zur Vorsynchronisation über eine Schiebemuffe 10 mit jeweils einem korrespondierenden Kupplungskörper in Wirkverbindung bringbar. Die Schiebemuffe 10 steht mit einer Schaltgabel 25 in Verbindung und ist in ihrer Neutralstellung 22 in einer im Gleichlaufkörper 12 gelagerten ersten Rasteinheit 11 eingerastet. Die erste Rasteinheit 11 besitzt drei im Gleichlaufkörper 12 axial verschiebbar gelagerte Druckstücke, die gleichmäßig über den Umfang des Gleichlaufkörpers 12 verteil angeordnet sind und zur axialen Verschiebung der Synchronringe dienen.
Erfindungsgemäß ist die Schiebemuffe 10 über eine von der ersten Rasteinheit 11 getrennte zweite, im Gleichlaufkörper 12 gelagerte Einheit 13 in ihrer ersten Schaltstellung 14 in Schaltrichtung 15 mit einer Spannkraft 16 von insgesamt ca. 26 N belastet und in ihrer zweiten Schaltstellung 14' in Schaltrichtung 15' mit einer Spannkraft 16 von insgesamt ca. 26 N belastet (Fig. 3). Die Einheit 13 preßt die Schiebemuffe 10 in ihren Schaltstellungen 14, 14' direkt gegen ein jeweils geschaltetes Losrad 21, 21'.
Die Einheit 13 besitzt drei in radialer Richtung federbelastete Kugeln 17 mit einem Durchmesser von ca. 4 mm, die in den Schaltstellungen 14, 14' der Schiebemuffe 10 auf Schrägflächen 18, 18' der Schiebemuffe 10 wirken, wobei die Schrägflächen 18, 18' seitlich an Zähne 19 der Schiebemuffe 10 angeformt sind und einen Winkel 24 von ca. 30° aufweisen. Die Kugeln 17 sind gleichmäßig über den Umfang des Gleichlaufkörpers 12 verteilt angeordnet und besitzen jeweils einen Winkelabstand von 60° zu den Druckstücken der ersten Rasteinheit 11.
In der Neutralstellung 22 der Schiebemuffe 10 wirken die federbelasteten Kugeln 17 auf ebene Zahnköpfe der Zähne 19 (Fig. 2). Die Zahnköpfe der Zähne 19 besitzen keine Rastkerbe, so daß zur Bewegung der Schiebemuffe 10 aus der Neutralstellung 22 in eine Schaltstellung 14, 14' keine Gegenkraft der Einheit 13 überwunden werden muß.
Die Kugel 17 und eine die Kugel 17 belastende Schraubendruckfeder 20 sind in einer Büchse 23 zu einer vormontierten Baugruppe zusammengefaßt. Die Büchse 23 ist an ihrem offenen Ende nach innen gekröpft ausgeführt, wodurch die Kugel 17 in der Büchse 23 verliersicher gehalten ist. In den Schaltstellungen 14, 14' wirkt die Schraubendruckfeder 20 mit einer Federkraft von ca. 20 N über die Kugel 17 radial nach außen auf die Schiebemuffe 10 und in der Neutralstellung 22 mit einer Federkraft von ca. 30 N, wobei die Kugel 17 von der Neutralstellung 22 zu einer Schaltstellung 14, 14' eine Hubbewegung von ca. 1 mm ausführt.
Die vormontierten Baugruppen der Einheit 13, jeweils bestehend aus der Büchse 23, der Schraubendruckfeder 20 und der Kugel 17, sind in Radialbohrungen der Schiebemuffe 10 montiert.
Fig. 4 zeigt eine schematisierte Draufsicht auf einen Zahn 19 der Schiebemuffe 10 und einen Zahn 27 eines zu schaltenden, nicht näher dargestellten Losrads. Die Zähne 19 der Schiebemuffe 10 sowie die Zähne 27 des Losrads weisen einen Hinterlegungswinkel 26, 26' von ca. 2° auf.

Claims

1. Schalteinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Gleichlaufkörper und einer Schiebemuffe, die mit zumindest einem korrespondierenden Kupplungskörper in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die Schiebemuffe in ihrer Neutralstellung in einer im Gleichlaufkörper gelagerten ersten Rasteinheit eingerastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (10) über eine von der ersten Rasteinheit (11) getrennte zweite, im Gleichlaufkörper (12) gelagerte Einheit (13) in ihrer Schaltstellung (14) in Schaltrichtung (15) mit einer Spannkraft (16) belastet ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft (16) größer als 15 N ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rasteinheit (11) zumindest ein im Gleichlaufkörper (12) axial verschiebbar gelagertes Druckstück aufweist.

4. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (13) zumindest eine in radialer Richtung federbelastete Kugel (17) aufweist, die in der Schaltstellung (14) der Schiebemuffe (10) auf eine Schrägfläche (18) der Schiebemuffe (10) wirkt.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (13) zumindest drei gleichmäßig über den Umfang des Gleichlaufkörpers (12) verteilte, federbelastete Kugeln (17) aufweist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (18) von einem Zahn (19) der Schiebemuffe (10) gebildet ist.

7. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (17) und eine die Kugel (17) belastende Feder (20) zu einer vormontierten Baugruppe zusammengefügt sind.

8. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft (16) der Einheit (13) die Schiebemuffe (10) in ihrer Schaltstellung (14) direkt gegen ein geschaltetes Losrad (21) preßt.

9. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (10) eine Verzahnung mit einem Hinterlegungswinkel (26) kleiner als 4° aufweist.

10. Schalteinrichtung nach Ansprüch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterlegungswinkel (26) zwischen 0,5° und 2° beträgt.