DE212019000200U1

DE212019000200U1 - Getriebesynchronisiereinrichtung mit Komponenten aus einem thermoplastischen Material

Info

Publication number: DE212019000200U1
Application number: DE212019000200.5U
Authority: DE
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: WO2019185202A1; CN214118798U

Abstract

Getriebesynchronisiereinrichtung, umfassend:
eine Schiebehülse mit einer Innenfläche, die eine Hülsenverzahnung definiert;
eine Nabe, die in der Schiebehülse empfangen wird, wobei die Nabe eine Vielzahl von Zahnradzähnen aufweist, die sich von einem Fußkreisdurchmesser der Nabe radial nach außen erstrecken, wobei die Vielzahl von Zahnradzähnen konfiguriert ist, um in die Hülsenverzahnung einzugreifen, und eine Kerbe, die in der Nähe des Fußkreisdurchmessers der Nabe angeordnet und von den mehreren Zahnradzähnen beabstandet ist, und
einen inneren Synchronisierungsring, der ein thermoplastisches Material umfasst.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Getriebesynchronisiereinrichtung, die Komponenten aus thermoplastischem Material aufweist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Getriebesynchronisiereinrichtungen können in mechanischen Handschaltgetrieben, Doppelkupplungsgetrieben, automatisierten Getrieben, sequentiellen Getrieben oder jeder mechanischen Vorrichtung verwendet werden, die einen Ausgleich der Differenzgeschwindigkeit erfordern kann. Eine Getriebesynchronisiereinrichtung ermöglicht ein reibungsloses Eingreifen der Zahnräder während des Schaltvorgangs.
KURZDARSTELLUNG
Eine Getriebesynchronisiereinrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung schließt eine Schiebehülse, eine Nabe und einen inneren Synchronring ein. Die Schiebehülse weist eine Innenfläche auf, die eine Hülsenverzahnung definiert. Die Nabe wird innerhalb der Schiebehülse empfangen. Die Nabe weist eine Vielzahl von Zahnradzähnen auf, die sich von einem Fußkreisdurchmesser der Nabe radial nach außen erstrecken. Die Vielzahl von Zahnradzähnen ist so konfiguriert, dass sie in die Hülsenverzahnung eingreifen. Eine Kerbe ist in der Nähe des Fußkreisdurchmessers der Nabe angeordnet und von der Vielzahl von Zahnradzähnen beabstandet. Der innere Synchronring ist aus einem thermoplastischen Material geformt.
Gemäß anderen Merkmalen schließt die Getriebesynchronisiereinrichtung ferner einen Eingriffsring und einen Blockierring ein. Die Schiebehülse wird durch den Blockierring am Eingriff in den Eingriffsring gehindert. Der Blockierring ist so konfiguriert, dass er selektiv reibschlüssig in einen Kegel des Eingriffsrings eingreift. Der innere Synchronring wird durch Spritzgießen, Formpressen oder einem Bearbeitungsprozess geformt. Der innere Synchronring ist ausschließlich aus thermoplastischem Polymer geformt. Der innere Synchronring ist belagfrei. Der innere Synchronring ist beschichtungsfrei. Die Getriebesynchronisiereinrichtung schließt ferner einen mittleren Synchronring ein.
Eine Getriebesynchronisiereinrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung schließt eine Schiebehülse, eine Nabe und einen mittleren Synchronring ein. Die Schiebehülse weist eine Innenfläche auf, die eine Hülsenverzahnung definiert. Die Nabe wird innerhalb der Schiebehülse empfangen. Die Nabe weist eine Vielzahl von Zahnradzähnen auf, die sich von einem Fußkreisdurchmesser der Nabe radial nach außen erstrecken. Die Vielzahl von Zahnradzähnen ist so konfiguriert, dass sie in die Hülsenverzahnung eingreifen. Eine Kerbe ist in der Nähe des Fußkreisdurchmessers der Nabe angeordnet und von der Vielzahl von Zahnradzähnen beabstandet. Der mittlere Synchronring ist aus einem thermoplastischen Material geformt.
Gemäß anderen Merkmalen schließt die Getriebesynchronisiereinrichtung ferner einen Eingriffsring und einen Blockierring ein. Die Schiebehülse wird durch den Blockierring am Eingriff in den Eingriffsring gehindert. Der Blockierring ist so konfiguriert, dass er selektiv reibschlüssig in einen Kegel des Eingriffsrings eingreift. Der mittlere Synchronring wird durch Spritzgießen, Formpressen oder einem Bearbeitungsprozess geformt. Der mittlere Synchronring ist ausschließlich aus thermoplastischem Polymer geformt. Der mittlere Synchronring ist belagfrei. Der mittlere Synchronring ist beschichtungsfrei. Die Getriebesynchronisiereinrichtung schließt ferner einen inneren Synchronring ein.
Eine Getriebesynchronisiereinrichtung, die gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, schließt eine polymere Synchronkegelbaugruppe ein, die einen Synchronisiereinrichtungsflansch, einen Blockierring und einen Synchronkegel, die aus Polymermaterial gebildet sind, umfasst. Der Synchronisiereinrichtungsflansch ist aus Stahl geformt. Der Blockierring ist aus Stahl geformt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Handschaltgetriebes, bei dem das Gehäuse teilweise entfernt wurde;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Getriebesynchronisiereinrichtung mit einer Schiebehülsenbaugruppe in einer neutralen Position;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Getriebesynchronisiereinrichtung mit einer Schiebehülse in einer verriegelten Position mit einem Zahnrad;
4 ist eine explodierte perspektivische Ansicht einer beispielhaften Getriebesynchronisiereinrichtung;
5A, 5B sind Teilschnittansichten einer Schiebehülsenbaugruppe in einer Eingriffsposition mit einem Kupplungszahn des Blockierrings;
6 ist eine Teilschnittansicht einer Schiebehülsenbaugruppe in einer Eingriffsposition mit einem Kupplungszahn des Blockierrings;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften thermoplastischen Blockierrings;
8 ist eine perspektivische Teilansicht eines beispielhaften thermoplastischen Blockierrings; 9 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften thermoplastischen Blockierrings;
10 ist eine explodierte perspektivische Ansicht einer beispielhaften Getriebesynchronisiereinrichtung, die gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und Innenringe enthält, die aus thermoplastischem Material geformt sind;
11 ist eine explodierte perspektivische Ansicht einer beispielhaften Getriebesynchronisiereinrichtung, die gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und Zwischenringe enthält, die aus thermoplastischem Material geformt sind;
12A ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften
Getriebesynchronisiereinrichtung, die gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und einen Zahnradkegel enthält, der aus thermoplastischem Material geformt ist;
12B ist eine Schnittansicht der Getriebesynchronisiereinrichtung von 12A;
12C ist eine explodierte perspektivische Ansicht der
Getriebesynchronisiereinrichtung von 12A;
12D ist eine perspektivische Draufsicht des Synchronisiereinrichtungsflansches aus Stahl von 12A;
12E ist eine perspektivische Draufsicht des polymeren Synchronkegels von 12A; und
12F ist eine perspektivische Draufsicht des Blockierrings aus Stahl von 12A.

BESCHREIBUNG
Detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hierin offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um Fachleuten beizubringen, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise anzuwenden.
Bezugnehmend auf 1 kann ein Getriebe 10 mit einem Fahrzeug wie einem Automobil, einem Lastwagen oder ähnlichem bereitgestellt werden. Das Getriebe 10 kann als ein mechanisches Handschaltgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe, ein automatisiertes Getriebe, ein sequenzielles Getriebe oder eine mechanische Vorrichtung konfiguriert sein, die einen Ausgleich der Differenzgeschwindigkeit erfordern kann. Das Getriebe 10 überträgt Leistung von einer Kraftquelle, wie einem Verbrennungsmotor, auf eine Antriebsachse.
Das Getriebe 10 kann eine Eingangswelle 20 einschließen, die konfiguriert ist, um die Kraftquelle (nicht abgebildet) über eine Kupplung, eine Fluidverkupplung oder ein Schwungrad in Eingriff zu bringen. Das Getriebe 10 kann eine Ausgangswelle 22 einschließen, die konfiguriert ist, um ein Differenzial oder ein Antriebselement (nicht abgebildet) in Eingriff zu bringen. Die Kombination aus der Eingangswelle 20 und der Ausgangswelle 22 wird allgemein als Hauptwelle des Getriebes bezeichnet. In mindestens einer Ausführungsform schließt die Ausgangswelle 22 eine Gabel 24 ein, die mit einem Differential oder einem Antriebselement gekoppelt ist.
Das Getriebe 10 kann einen ersten Zahnradsatz 30, einen zweiten Zahnradsatz 32 und eine Getriebesynchronisiereinrichtung 34 einschließen. Der erste Zahnradsatz 30, der zweite Zahnradsatz 32 und die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 sind jeweils drehbar innerhalb eines Getriebegehäuses 36 angebracht. Der erste Zahnradsatz 30 kann eine erste Vielzahl von Zahnrädern 40 einschließen, die konzentrisch um eine erste Getriebewelle 42 angebracht sind, so dass der erste Zahnradsatz 30 von der ersten Getriebewelle 42 gestützt wird. Der erste Zahnradsatz 30 kann auf der ersten Getriebewelle 42 gelagert sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die erste Vielzahl von Zahnrädern 40 ein erstes Zahnrad 44 beabstandet von einem zweiten Zahnrad 46 einschließen. Das erste Zahnrad 44 und das zweite Zahnrad 46 können im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet werden. Der zweite Zahnradsatz 32 kann eine zweite Vielzahl von Zahnrädern 50 einschließen, die konzentrisch um eine zweite Getriebewelle 52 angebracht sind, so dass der zweite Zahnradsatz 32 von der zweiten Getriebewelle 52 gestützt wird. Die zweite Getriebewelle 52 kann allgemein als eine Nebenwelle bezeichnet werden.
Die erste Getriebewelle 42 kann von der zweiten Getriebewelle 52 beabstandet und im Wesentlichen parallel zu dieser angebracht sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die zweite Vielzahl von Zahnrädern 50 ein drittes Zahnrad 54 beabstandet von einem vierten Zahnrad 56 einschließen. Das dritte Zahnrad 54 und das vierte Zahnrad 56 können im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 48 der zweiten Getriebewelle 52 angeordnet werden. Der zweite Zahnradsatz 32 kann auf der zweiten Getriebewelle 52 gelagert sein.
Der erste Zahnradsatz 30 kann drehbar mit dem zweiten Zahnradsatz 32 ausgerichtet sein. Die erste Mehrzahl von Zahnrädern 40 des ersten Zahnradsatzes 30 greift in ein entsprechendes Zahnrad der zweiten Vielzahl von Zahnrädern 50 des zweiten Zahnradsatzes 32 ein, so dass der zweite Zahnradsatz 32 mit dem ersten Zahnradsatz 30 in Kämmeingriff gebracht wird. In mindestens einer Ausführung kann das erste Zahnrad 44 in ständiger Verzahnung oder Eingriff mit dem dritten Zahnrad 54 bleiben und/oder das zweite Zahnrad 46 kann in ständiger Verzahnung oder Eingriff mit dem vierten Zahnrad 56 bleiben.
Die erste Vielzahl von Zahnrädern 40 und die zweite Vielzahl von Zahnrädern 50 können konfiguriert werden, um das Drehmoment von der Eingangswelle 20 auf die Ausgangswelle 22 zu übertragen. Die erste Vielzahl von Zahnrädern 40 und die zweite Vielzahl von Zahnrädern 50 sind konfiguriert, um mehrere Vorwärts- und/oder Rückwärts-Getriebeverhältnisse oder Drehmomentverhältnisse bereitzustellen. Ein Betreiber eines Fahrzeugs, das das Getriebe 10 enthält, kann wahlweise mindestens eines der Zahnräder der ersten Vielzahl von Zahnrädern 40 des ersten Zahnradsatzes 30 und/oder mindestens eines der Zahnräder der zweiten Vielzahl von Zahnrädern 50 des zweiten Zahnradsatzes 32 in Eingriff bringen. Das selektive Eingreifen der Zahnräder definiert eine Vielzahl von Drehmomentflusswegen durch den ersten Zahnradsatz 30 und den zweiten Zahnradsatz 32, um ein Ausgangsdrehmoment oder ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 10 zu variieren.
Der Schalthebel 60 kann durch einen Satz von Anlenkungen (nicht abgebildet) wirkverbunden mit mindestens einer Schaltgabel 62 sein. Die Schaltgabel 62 übersetzt einen verschiebbaren Wählhebel, einen Bund oder eine Schiebehülse 70 zwischen Zahnrädern der ersten Vielzahl von Zahnrädern 40 und/oder Zahnrädern der zweiten Vielzahl von Zahnrädern 50. Eine Schiebehülse 70 kann drehbar um die erste und/oder zweite Getriebewelle 42, 52 angebracht werden.
Die Schiebehülse 70 kann sich in Richtung eines gewünschten Zahnrads übersetzen, das auf die Bewegung der Schaltgabel 62 anspricht. Die Schiebehülse 70 kann konfiguriert werden, um auf einem frei drehenden Zahnrad oder einem Eingriffsring, der dem gewünschten Zahnrad zugeordnet ist, zu verriegeln, um das frei drehende Zahnrad, das dem gewünschten Zahnrad zugeordnet ist, auf der Getriebewelle zu verriegeln, so dass die Getriebewelle 42, 52 sich zusammen mit dem gewünschten Zahnrad dreht. Der Eingriff der Schiebehülse 70 mit dem gewünschten Zahnrad kann zu Drehschwingung, Kerbwirkung oder anderen Getriebeauswirkungen führen, die die Schaltqualität des Getriebes negativ beeinflussen können, wenn die Drehgeschwindigkeit des Bundes nicht wesentlich der Drehgeschwindigkeit des gewünschten Zahnrads ähnlich ist. Die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 kann zum Abbremsen oder Beschleunigen der Schiebehülse 70 und/oder des gewünschten Zahnrads bereitgestellt werden, so dass die Drehgeschwindigkeit der Schiebehülse 70 und des gewünschten Zahnrads im Wesentlichen ähnlich sind, um die Auswirkungen von Kerbwirkung, Drehwirkung oder anderen unerwünschten Getriebeschaltauswirkungen zu dämpfen oder zu minimieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 die Drehgeschwindigkeit von mindestens einer der ersten Getriebewelle 42 und der zweiten Getriebewelle 52 und des gewünschten Zahnrads anpassen.
Bezugnehmend auf 2 ist die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 mit der Schiebehülse 70 in einer neutralen Position zwischen dem ersten Zahnrad 44 und dem zweiten Zahnrad 46 dargestellt. Bezugnehmend auf 3 ist die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 mit der Schiebehülse 70 dargestellt, die in Richtung des gewünschten Zahnrads (z. B. des ersten Zahnrads 44) übersetzt wird und auf die Betätigung durch die Schaltgabel 62 anspricht.
Die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 kann konzentrisch um die erste Getriebewelle 42 angeordnet werden, so dass der Getriebesynchronisiereinrichtung 34 von der ersten Getriebewelle 42 gestützt wird. Die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 kann zwischen oder neben dem ersten Zahnrad 44 und dem zweiten Zahnrad 46 der ersten Vielzahl von Zahnrädern 40 des ersten Zahnradsatzes 30 angeordnet werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 konzentrisch um die zweite Getriebewelle 52 angeordnet werden, so dass die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 von der zweiten Getriebewelle 52 gestützt wird. Die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 kann zwischen oder neben dem dritten Zahnrad 54 und dem vierten Zahnrad 56 der zweiten Vielzahl von Zahnrädern 50 des zweiten Zahnradsatzes 32 angeordnet werden.
Bezugnehmend auf 4 ist eine explodierte perspektivische Ansicht einer beispielhaften Getriebesynchronisiereinrichtung 34 dargestellt. Die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 kann eine Getriebesynchronisiereinrichtung mit Dreifachkegel sein, es werden jedoch auch andere Konfigurationen von Getriebesynchronisiereinrichtung in Betracht gezogen, wie Einzelkegel, Doppelkegel oder andere Getriebesynchronisiereinrichtungen mit mehreren Kegeln. Die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 kann eine Schiebehülse 70, eine feste Nabe 72, einen Synchronring oder Blockierring 74, eine innere Synchronringbaugruppe 76 und einen Eingriffsring 78 einschließen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 eine Getriebesynchronisiereinrichtung mit einem Einzelkegel sein, wobei die innere Synchronringbaugruppe 76 ausgeschlossen ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Getriebesynchronisiereinrichtung 34 eine Getriebesynchronisiereinrichtung mit Doppelkegel sein, wobei mindestens einer des mittleren Synchronrings 80 oder des inneren Synchronrings 82 ausgeschlossen ist.
Unabhängig von der Konfiguration der Getriebesynchronisiereinrichtung 34 folgt der Prozess der Getriebesynchronisierung während eines Getriebeschaltvorgangs ähnlichen Schritten. Der Getriebeschaltvorgang kann ein Hochschaltereignis des Getriebes sein, wenn sich ein Getriebeübersetzungsverhältnis von einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis zu einem höheren Übersetzungsverhältnis bewegt, z. B. N-1, 1-2, 2-3, 3-4 usw. Der Getriebeschaltvorgang kann ein Herunterschaltereignis des Getriebes sein, wenn sich das Getriebeübersetzungsverhältnis von einem höheren Übersetzungsverhältnis zu einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis bewegt, z. B. 4-3, 3-2, 2-1, 1-N usw. Während eines Getriebeschaltvorgangs wird die Schiebehülse 70 durch die Schaltgabel 62 in Richtung des gewünschten eingelegten Gangs bewegt. Als Reaktion auf eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen dem gewünschten Zahnrad und der Kombination von der Schiebehülse 70 und der festen Nabe 72, die als Schiebehülsenbaugruppe 84 bezeichnet werden kann, wird die Schiebehülse 70 durch den Blockierring 74 am Eingreifen in den Eingriffsring 78 gehindert.
Der Blockierring 74 ist konfiguriert, um reibschlüssig in einen Kegel des Eingriffsrings 78, des mittleren Synchronrings 80 oder des inneren Synchronrings 82 einzugreifen, der dem gewünschten Zahnrad zugeordnet ist. Der reibschlüssige Eingriff erzeugt ein Reibungsdrehmoment, um die Drehgeschwindigkeit der Schiebehülsenbaugruppe 84 und/oder des Eingriffsrings 78 zu bremsen oder zu beschleunigen, so dass die Drehgeschwindigkeiten der Schiebehülsenbaugruppe 84 und des Eingriffsrings 78 oder des gewünschten Zahnrads synchronisiert werden. Als Reaktion auf die Synchronisierung der Drehgeschwindigkeiten kann die Schiebehülse 70 weiter übersetzt werden, um den Eingriffsring 78 in Eingriff zu bringen, um den Getriebeschaltvorgang zu vervollständigen.
Die Schiebehülse 70 kann als ein allgemein zylindrischer Körper konfiguriert werden, der konzentrisch um eine Achse der ersten Getriebewelle 42 angeordnet ist. Die Schiebehülse 70 kann eine Außenfläche 90 und eine Innenfläche 92 aufweisen. Die Außenfläche 90 kann eine Eingriffsnut 94 definieren, die mindestens einen Abschnitt der Schaltgabel 62 empfangen kann. Die Bewegung der Schaltgabel 62 innerhalb der Eingriffsnut 94 kann die Schiebehülse 70 von der Neutralposition oder von einem aktuellen Zahnrad in Richtung des gewünschten Zahnrads übersetzen.
Die Schiebehülse 70 kann als Innenzahnrad konfiguriert sein, das einen um die Innenfläche 92 angeordnete Hülsenverzahnung aufweist. Die Hülsenverzahnung kann als eine Vielzahl von Hülsenzähnen 96 konfiguriert sein, die sich von der Innenfläche 92 der Schiebehülse 70 radial nach innen in Richtung der ersten Getriebewelle 42 erstrecken.
Jeder Hülsenzahn 100 aus der Vielzahl der Hülsenzähne 96 weist eine Spitze 102 auf. Die Spitze 102 kann in Bezug auf die Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 abgewinkelt sein. Die Spitze 102 kann durch eine erste Fläche 104 und eine zweite Fläche 106 definiert werden. Die erste Fläche 104 kann in einem ersten Winkel relativ zur Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet sein. Die zweite Fläche 106 kann in einem zweiten Winkel relativ zur Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet sein. Die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 können einen Winkel Θ definieren.
Bezugnehmend auf 5A, 5B und 6 eine Teilschnittansicht eines Hülsenzahns 100 der Schiebehülse 70 in einer Eingriffsposition mit dem Blockierring 74. In mindestens einer Ausführungsform können die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 in einem stumpfen Winkel Θ_O zueinander angeordnet sein. Bezugnehmend auf 6 können in mindestens einer Ausführungsform die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 in einem spitzen Winkel, Θ_A , zueinander angeordnet sein.
Die erste Fläche 104 kann eine erste Länge, l₁ , aufweisen. Die zweite Fläche 106 kann eine zweite Länge, l₂ , aufweisen. Wie in den 5A und 5B gezeigt, kann die zweite Länge, l₂ , größer als die erste Länge, l₁ , sein, so dass die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 asymmetrisch sind. Wie in 6 gezeigt, können die erste Länge, l₁ , und die zweite Länge, l₂ , im Wesentlichen ähnlich zueinander sein, so dass die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 symmetrisch sind.
Der Hülsenzahn 100 kann einen Körperabschnitt 110 aufweisen. Der Körperabschnitt 110 kann eine erste Seitenfläche 112 aufweisen, die sich von der Innenfläche 92 der Schiebehülse 70 bis zur ersten Fläche 104 erstreckt. Der Körperabschnitt 110 kann eine zweite Seitenfläche 114 aufweisen, die sich von der Innenfläche 92 der Schiebehülse 70 bis zur zweiten Fläche 106 erstreckt. Die erste Seitenfläche 112 kann in einem dritten Winkel relativ zur Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet sein. Die zweite Seitenfläche 114 kann in einem vierten Winkel relativ zur Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet sein. Die erste Seitenfläche 112 und die zweite Seitenfläche 114 können voneinander beabstandet und in einer nicht parallelen Beziehung angeordnet sein. Die erste Seitenfläche 112 und die zweite Seitenfläche 114 können entlang einer axialen Richtung entlang des Hülsenzahns 100 zur Spitze 102 hin zunehmend weiter voneinander beabstandet sein.
Die erste Seitenfläche 112 kann eine Länge, ls₁ , aufweisen. Die zweite Seitenfläche 114 kann eine Länge, l₂ , aufweisen. Die Länge ls₁ und die Länge ls₂ können im Wesentlichen ähnlich sein. Die Länge ls₁ und die Länge ls₂ können jeweils größer als die erste Länge, ls₁ , und die zweite Länge, ls₂ , sein.
Die feste Nabe 72 ist konfiguriert, um verschiebbar in der Schiebehülse 70 empfangen zu werden, die die Schiebehülsenbaugruppe 84 definieren kann. Die erste Getriebewelle 42 kann eine Vielzahl von Keilzähnen einschließen, die um eine Außenfläche der ersten Getriebewelle 42 herum angeordnet sind. Die feste Nabe 72 kann mindestens in eine der Vielzahl von Keilzähnen der ersten Getriebewelle 42 über Keilzähne eingreifen, die um einen Innendurchmesser der festen Nabe 72 angeordnet sind.
Die feste Nabe 72 kann eine Vielzahl von Zahnradzähnen 120 aufweisen. Die Vielzahl der Zahnradzähne 120 erstreckt sich von einem Fußkreisdurchmesser der festen Nabe 72 radial nach außen. Die Vielzahl der Zahnradzähne 120 kann so konfiguriert sein, dass sie in die Hülsenverzahnung oder die Vielzahl von Hülsenzähne 96 eingreifen oder sich mit diesen verzahnen. Die feste Nabe 72 kann eine Kerbe 122 definieren, die in der Nähe des Fußkreisdurchmessers der festen Nabe 72 und beabstandet von der Vielzahl der Zahnradzähne 120 angeordnet ist.
Die feste Nabe 72 kann mindestens einen Vorkrafterzeuger 130 einschließen. Der Vorkrafterzeuger 130 kann konfiguriert werden, um mindestens einen Hülsenzahn 100 der Vielzahl von Hülsenzähnen 96 in Eingriff zu bringen. Der Vorkrafterzeuger 130 kann eine Rolle, eine Strebe oder eine um einen Kolben angebrachte Feder einschließen. Der Vorkrafterzeuger 130 kann innerhalb eines Hohlraums empfangen werden, der sich vom Fußkreisdurchmesser der festen Nabe 72 radial nach innen erstreckt. Der Vorkrafterzeuger 130 kann innerhalb des Hohlraums durch den Innendurchmesser der Schiebehülse 70 oder die Vielzahl der Hülsenzähne 96 gehalten werden.
Als Reaktion auf die Bewegung der Schaltgabel 62 kann die Schiebehülse 70 in Richtung des gewünschten Zahnrads bewegt werden, zum Beispiel des ersten Zahnrads 44 oder des zweiten Zahnrads 46. Der Vorkrafterzeuger 130 hilft bei dem Übersetzen der Schiebehülse 70 in Richtung des gewünschten Zahnrads während der Synchronisierung und des Eingriffs des Zahnrads.
Der Blockierring 74 kann in der Nähe der festen Nabe 72 angeordnet werden. Der Blockierring 74 kann eine erste Endregion 140 aufweisen, die in der Nähe des Eingriffsrings 78 angeordnet ist. Der Blockierring 74 kann ein zweites Ende 142, das von der ersten Endregion 140 beabstandet ist, und einen sich dazwischen erstreckenden allgemein zylindrischen Körper 144 aufweisen. Der allgemein zylindrische Körper 144 kann eine Außenfläche 146 und eine Innenfläche 148 aufweisen. Der allgemein zylindrische Körper 144 kann konzentrisch um die Achse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet werden.
Der Blockierring 74 kann zwischen dem gewünschten Zahnrad, dem Eingriffsring 78 und der Schiebehülsenbaugruppe 84 angeordnet werden. In mindestens einer Ausführungsform kann ein zweiter Blockierring von dem Blockierring 74 beabstandet sein. Der zweite Blockierring kann auf einer anderen Seite der festen Nabe 72 zwischen einem anderen gewünschten Zahnrad und einem anderen Eingriffsring angeordnet werden.
Der Blockierring 74 wird in Richtung des gewünschten Zahnrads gedrückt, das auf die Bewegung der Schaltgabel 62 und der Schiebehülse 70 in Richtung des gewünschten Zahnrads anspricht. Wenn der Blockierring 74 in Richtung des gewünschten Zahnrads gedrückt wird, kann der Blockierring 74 einen Kegel des dem gewünschten Zahnrad zugeordneten Eingriffsrings 78 in Eingriff bringen. Der Eingriff des Blockierrings 74 mit dem Kegel des Eingriffsrings 78, der dem gewünschten Zahnrad zugeordnet ist, kann Reibung erzeugen, die in einer Drehung des Blockierrings 74 resultiert. Der Reibungseingriff des Blockierrings 74 mit dem Kegel kann mindestens eine der Schiebehülsenbaugruppe 84 und des Eingriffsrings 78 bremsen oder beschleunigen, um ungefähr der Drehgeschwindigkeit des gewünschten Zahnrads zu entsprechen, um den Getriebeschaltvorgang zu vervollständigen.
Die Hauptfunktion des Blockierrings 74 steht in einem intrinsischen Zusammenhang mit seinen Reibungseigenschaften, da der Blockierring 74 als Reibungselement zum Beschleunigen oder Abbremsen von verschiedenen Komponenten des Getriebes 10 dient, die am Getriebeschaltvorgang beteiligt sind. Der Blockierring 74 und der Kegel des Eingriffsrings 78 können als Reibungskupplung fungieren, wenn sie im Eingriff stehen. Blockierringe werden üblicherweise aus Messing, Aluminium oder anderen Eisenlegierungen hergestellt. Verschiedene Flächen des metallischen Blockierrings können mit Reibmaterialen wie Spezialpapieren, Fasern, Messing oder Molybdän ausgekleidet oder beschichtet werden, um die Reibungseigenschaften des metallischen Blockierrings zu verbessern.
Metallische Blockierringe können durch die Anwendung von umfangreichen Bearbeitungs-, Beschichtungs- und Wärmebehandlungsprozessen hergestellt werden, um die gewünschten Reibungseigenschaften zu erhalten. Einige thermoplastische Materialien können sowohl mechanische als auch Reibungseigenschaften aufweisen, die für Blockierringe geeignet sind, um die Verwendung des thermoplastischen Materials anstelle einer Eisenlegierung und ohne einen getrennten Reibbelag oder eine Reibbeschichtung zu ermöglichen. So kann der Blockierring 74 in einem Spritzgussverfahren mit minimaler Bearbeitung hergestellt werden.
Der Blockierring 74 umfasst ein thermoplastisches Material, das leichter als ein metallischer Blockierring ist. Der Blockierring 74, der ein thermoplastisches Material umfasst, kann eine vergleichbare Festigkeit, Steifigkeit und Ausdauer wie ein metallischer Blockierring aufweisen. Der Blockierring 74, der ein thermoplastisches Material umfasst, kann zusätzliche Zähne aufweisen, die um den Rand herum angeordnet sind, was die Schaltqualität und die Lebensdauer im Vergleich zu einem metallischen Blockierring verbessern kann.
Das thermoplastische Material kann ein hochleistungsfähiger Polymerverbundwerkstoff sein. Der hochleistungsfähige Polymerverbundwerkstoff kann eine Zugfestigkeit innerhalb eines durch 200 bis 500 MPa definierten Bereichs aufweisen. Der hochleistungsfähige Polymerverbundwerkstoff kann eine Kohlenstofffüllung von 20 bis 40 % aufweisen, wie ein hochleistungsfähiger Polymerverbundwerkstoff der Klasse PEEK mit Kohlenstofffüllung. Die Kohlenstofffasern, die für die Kohlenstofffüllung verwendet werden, können eine Länge von 0,5 mm bis 10 mm und einen Durchmesser von 0,05 mm bis 1 mm aufweisen.

In mindestens einer Ausführungsform kann der hochleistungsfähige Polymerverbundwerkstoff Glas- oder Aramidfasern oder pulverförmige keramische Füller von 0 bis 20 Gewichts-% einschließen. Diese Füller können die mechanischen Eigenschaften und den Reibungskoeffizienten des Blockierrings 74 verbessern. Beispielhafte Materialeigenschaften von hochleistungsfähigen Polymerverbundwerkstoffen im Vergleich zu Messing sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 kann Bereiche der Materialeigenschaften für den Blockierring 74 definieren.

TABELLE 1
Verschiedene Materialeigenschaften von hochleistungsfähigen Polymerverbundwerkstoffen.
Eigenschaft	Einheiten	40 % HPCF	30 % CF	Messing
Zugfestigkeit (23 °C.)	MPa	350	260	400
Zugmodul	GPa	45	25	107
Ermüdungslebensdauer (120 °C.)	MPa	170	120	190
10⁷ Dichte der Zyklen	g/cm³	1,44	1,40	7,90

Die 40 %ige HPCF kann ein Thermoplast sein, der eine Zusammensetzung aufweist, die eine 40 %ige hochleistungsfähige Kohlefaserfüllung einschließt. Zum Beispiel kann die hochleistungsfähige Kohlefaser eine Länge von 3 mm und einen Durchmesser von 0,4 mm aufweisen. Die 30 %ige CF kann ein Thermoplast sein, der eine Zusammensetzung aufweist, die eine 30 %ige Kohlefaserfüllung einschließt. Zum Beispiel kann die hochleistungsfähige Kohlefaser eine Länge von 1 mm und einen Durchmesser von 0,1 mm aufweisen.

Der Blockierring 74, der aus dem thermoplastischen Material gebildet ist, kann eine erste Endregion 140, eine zweite Endregion 142 und einen zylindrischen Körper 144 aufweisen, der sich zwischen der ersten Endregion 140 und der zweiten Endregion 142 erstreckt. Die erste Endregion 140 kann in der Nähe des Eingriffsrings 78 angeordnet werden. Die zweite Endregion 142 kann in der Nähe der Hülsenbaugruppe 84 angeordnet werden.
Die erste Endregion 140 kann mit einer Vielzahl von gegossenen Kupplungszähnen 150 bereitgestellt werden. Die zweite Endregion 142 kann mit einem gegossenen Keil oder einer Vielzahl von gegossenen Nuten 152 bereitgestellt werden. Der zylindrische Körper 144 kann mit einem gegossenen Eingriffsbelag 154 bereitgestellt werden.
Die Vielzahl der gegossenen Kupplungszähne 150 kann kontinuierlich über einen Kreisumfang der ersten Region 140 angeordnet werden. Die Vielzahl der gegossenen Kupplungszähne 150 kann sich von einem Fußkreisdurchmesser, Rd, des Blockierrings 74 radial nach außen erstrecken.
Jeder gegossene Kupplungszahn 160 aus der Vielzahl der gegossenen Kupplungszähne 150 weist eine abgewinkelte Endfläche 162 auf. Die abgewinkelte Endfläche 162 kann in Richtung der ersten Endregion 140 hin und von der zweiten Endregion 142 weg abgewinkelt werden. Die abgewinkelte Endfläche 162 kann durch eine dritte Fläche 164 und eine vierte Fläche 166 definiert werden. Die dritte Fläche 164 und die vierte Fläche 166 können in Richtung der ersten Endregion 140 abgewinkelt und in Bezug auf die zweite Endregion 142 geneigt werden. Die dritte Fläche 164 kann in einem Winkel relativ zur Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet werden. Die vierte Fläche 166 kann in einem Winkel relativ zur Längsachse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet werden. Die dritte Fläche 164 und die vierte Fläche 166 können einen Winkel Θ definieren. Bezugnehmend auf die 5 bis 6, können die dritte Fläche 164 und die vierte Fläche 166 in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet werden.
Die dritte Fläche 164 kann eine dritte Länge, l₃ , aufweisen. Die vierte Fläche 166 kann eine vierte Länge, l₄ , aufweisen. Die dritte Länge, l₃ , und die vierte Länge, l₄ können im Wesentlichen zueinander ähnlich sein, so dass die dritte Fläche 164 und die vierte Fläche 166 symmetrisch sind.
Die Vielzahl der gegossenen Kupplungszähne 150 kann konfiguriert werden, um während eines Getriebeschaltvorgangs die Vielzahl der Hülsenzähne 96 in Eingriff zu bringen. Wie in 5A gezeigt, steht bei einem Hochschaltereignis des Getriebes die dritte Fläche 164 des gegossenen Kupplungszahns 160 in Eingriff mit der zweiten Fläche 106 des Hülsenzahns 100. Der Eingriff zwischen der dritten Fläche 164 und der zweiten Fläche 106 definiert einen ersten Kontaktbereich 170. Wie in 5B gezeigt, steht während eines Herunterschaltvorgangs des Getriebes die vierte Fläche 166 eines benachbarten gegossenen Kupplungszahns im Eingriff mit der ersten Fläche 104 des Hülsenzahns 100. Der Eingriff zwischen der vierten Fläche 166 und der ersten Fläche 104 definiert einen zweiten Kontaktbereich 172. Der asymmetrische Entwurf der ersten Fläche 104 und der zweiten Fläche 106 kann es ermöglichen, dass der erste Kontaktbereich 170 größer als der zweite Kontaktbereich 172 ist.
Wie in 6 gezeigt, kann während eines Hochschaltvorgangs des Getriebes und eines Herunterschaltvorgangs des Getriebes die symmetrische Ausgestaltung der ersten Fläche 104 und der zweiten Fläche 106 ermöglichen, dass der erste Kontaktbereich 170 dem zweiten Kontaktbereich 172 im Wesentlichen ähnlich ist. Die symmetrische Ausgestaltung der ersten Fläche 104 und der zweiten Fläche 106 und die symmetrische Ausgestaltung der dritten Fläche 164 und der vierten Fläche 166 kann die Lebensdauer des gegossenen Kupplungszahns 160 verbessern.
Die Innenfläche 148 des im Allgemeinen zylindrischen Körpers 144 kann eine Vielzahl von gegossenen Nuten 152 aufweisen, die durch die Innenfläche 148 definiert sind. Jede gegossene Nut der Vielzahl von gegossenen Nuten 152 kann sich in axialer Richtung entlang der Innenfläche 148 des zylindrischen Körpers 144 erstrecken. Jede gegossene Nut kann im Wesentlichen parallel zur Achse 48 der ersten Getriebewelle 42 angeordnet werden.
Die Vielzahl der geformten Nuten 152 kann als Reibfläche konfiguriert werden. Als Reaktion darauf, dass die Schiebehülse 70 den Blockierring 74 während eines Getriebevorgangs in Richtung eines Kegels des Eingriffsrings 78 verschiebt, setzt die Vielzahl von gegossenen Nuten 152 den Kegel des Eingriffsrings 78 in Eingriff, der auf eine Differenz in der Drehgeschwindigkeit zwischen dem gewünschten Zahnrad und der Hülsenbaugruppe 84 reagiert. Die Vielzahl von gegossenen Nuten 152, die in den Kegel des Eingriffsrings 78 eingreifen, in Verbindung mit der Vielzahl von gegossenen Kupplungszähnen 150, die in die Vielzahl von Hülsenzähnen 96 eingreifen, ermöglichen es dem Blockierring 74, die Drehgeschwindigkeiten des gewünschten Zahnrads und der Hülsenbaugruppe 84 zu synchronisieren.
Die Außenfläche 146 kann einen gegossenen Eingriffsbelag 154 aufweisen, der sich von der Außenfläche 146 des zylindrischen Körpers 144 radial nach außen erstreckt. Der gegossene Eingriffsbelag 154 kann von der ersten Endregion 140 beabstandet sein. Der gegossene Eingriffsbelag 154 kann in der Nähe der zweiten Endregion 142 angeordnet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Außendurchmesser der Außenfläche 146 kleiner als der Fußkreisdurchmesser, Rd, der ersten Endregion 140 sein, so dass die erste Endregion 140 und der zylindrische Körper 144 zueinander abgestuft sind.
Der gegossene Eingriffsbelag 154 kann konfiguriert werden, um sich in die Kerbe 122 der festen Nabe 72 der Schiebehülsenbaugruppe 84 einzufügen oder mit dieser zusammenzupassen. Der gegossene Eingriffsbelag 154 richtet die Vielzahl der gegossenen Kupplungszähne 150 relativ zu der Vielzahl der Hülsenzähne 98 der Hülsenverzahnung 96 aus. Der gegossene Eingriffsbelag 154, der in der Kerbe 122 eingefügt ist, ermöglicht eine relative Bewegung zwischen dem Blockierring 74 und der Schiebehülsenbaugruppe 84, einschließlich der Schiebehülse 70 und der festen Nabe 72. Zusätzlich kann das zweite Ende 142 des zylindrischen Körpers 144 eine Vertiefung 180 definieren. Die Vertiefung 180 kann in der Nähe des gegossenen Eingriffsbelags 154 angeordnet und als Indexierungsschlitz konfiguriert werden. Der Indexierungsschlitz taktet den Blockierring 74 relativ zur Schiebehülsenbaugruppe 84.
Der Blockierring 74 kann durch ein Verfahren gebildet werden, das Spritzgießen umfasst. Der Blockierring 74 kann als ein einheitlicher Körper geformt werden, der die gegossenen Merkmale wie die gegossenen Kupplungszähne 150, die Vielzahl der gegossenen Nuten 152, den gegossenen Eingriffsbelag 154 und die Vertiefung 180 einschließt. Der Spritzgießprozess kann das thermoplastische Material durch mindestens drei Einspritzpunkte 200 in einen Gießhohlraum einspritzen.
Mindestens ein Einspritzpunkt 200 kann sich in der Nähe des gegossenen Eingriffsbelags 154 befinden. In mindestens einem Spritzgießprozess können die Einspritzpunkte 200 gleich weit voneinander beabstandet sein, so dass die resultierenden gegossenen Eingriffsbeläge 154 in Intervallen von 120 Grad gleich weit voneinander beabstandet sind. Der gleichmäßige Abstand der Einspritzpunkte 200 und die resultierenden gegossenen Eingriffsbeläge 154 können die mechanischen Eigenschaften des Blockierrings 74 wie Steifigkeit, Festigkeit usw. verbessern und geometrische Verzerrungen minimieren.
Der Eingriffsring 78 kann zwischen dem gewünschten Zahnrad und dem Blockierring 74 angeordnet werden. Der Eingriffsring 78 weist eine Vielzahl von Zahnradzähnen 190 auf, die sich von einem Fußkreisdurchmesser, Re, des Eingriffsrings 78 radial nach außen erstrecken. Die Vielzahl der Hülsenzähne 96 kann konfiguriert werden, um die Vielzahl der Zahnradzähne 190 während eines Getriebeschaltvorgangs nach oder gleichzeitig mit der Drehzahl des gewünschten Zahnrads und der annähernd synchronisierten Schiebehülsenbaugruppe 84 in Eingriff zu bringen.
Der Eingriffsring 78 kann einen Kegel 192 aufweisen, der sich axial von einer Fläche 194 des Eingriffsrings 78 weg erstreckt. Der Kegel 192 des Eingriffsrings 78 kann sich erstrecken, wobei er zur festen Nabe 72 der Schiebehülsenbaugruppe 84 hin spitz zuläuft. Der Reibungseingriff zwischen der Vielzahl der gegossenen Nuten 152 und dem Kegel 192 des Eingriffsrings 78 definiert eine Kegelkupplung.
Kommen wir nun zu 10, wo eine Getriebesynchronisiereinrichtung dargestellt ist, die gemäß zusätzlichen Merkmalen konstruiert wurde, und allgemein mit der Referenznummer 234 gekennzeichnet wird. Sofern hierin nicht anders beschrieben, kann die Getriebesynchronisiereinrichtung 234 anstelle der Getriebesynchronisiereinrichtung 34 in dem vorstehend beschriebenen Getriebe 10 verwendet werden. Ein erstes Zahnrad 244 ist von einem zweiten Zahnrad 246 beabstandet. Die Getriebesynchronisiereinrichtung 234 kann eine Schiebehülse 70 (siehe 3), eine feste Nabe 72 (siehe 3), einen Synchronring oder Blockierring 274, eine innere Synchronringbaugruppe 276 und einen Eingriffsring 278 einschließen.
Als Reaktion auf eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen dem gewünschten Zahnrad und der Kombination von der Schiebehülse 70 und der festen Nabe 72, die als Schiebehülsenbaugruppe 284 bezeichnet werden kann, wird die Schiebehülse 70 durch den Blockierring 274 am Eingreifen in den Eingriffsring 278 gehindert. Der Blockierring 274 ist konfiguriert, um reibschlüssig in einen Kegel des Eingriffsrings 278, des mittleren Synchronrings 280 oder des inneren Synchronrings 282 einzugreifen, der dem gewünschten Zahnrad zugeordnet ist. In 10 ist der innere Synchronring 82 gemäß den zusätzlichen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung durch den inneren Synchronring 282 ersetzt dargestellt. Der innere Synchronring 282 ist aus einem Polymermaterial geformt.
Der reibschlüssige Eingriff erzeugt ein Reibungsdrehmoment, um die Drehgeschwindigkeit der Schiebehülsenbaugruppe 284 und/oder des Eingriffsrings 278 zu bremsen oder zu beschleunigen, so dass die Drehgeschwindigkeiten der Schiebehülsenbaugruppe 284 und des Eingriffsrings 278 oder des gewünschten Zahnrads synchronisiert werden. Als Reaktion auf die Synchronisierung der Drehgeschwindigkeiten kann die Schiebehülse 70 weiter übersetzt werden, um den Eingriffsring 278 in Eingriff zu bringen, um den Getriebeschaltvorgang zu vervollständigen.
Kommen wir nun auf den inneren Synchronring 282 zurück, der innere Synchronring 282 kann aus thermoplastischen Polymeren durch Spritzgießen, Formpressen oder Bearbeitungsverfahren hergestellt werden. Der innere Synchronring 282 kann für Doppel- und Dreifachkegel oder jede beliebige Vielzahl von Synchronkegeln verwendet werden. Der innere Synchronring 82 wird üblicherweise aus Messing oder Eisenlegierungen geformt. Die Hauptfunktion der inneren Synchronringe ist eng mit ihren Reibungseigenschaften verbunden. Um diese Eigenschaft mit Beständigkeit aufzuweisen, werden innere Synchronringe üblicherweise mit Reibmaterialien wie Kohlefasern, Molybdän, speziellen Papieren, Messing oder anderen Materialien ausgekleidet. Einige Thermoplaste weisen sowohl mechanische als auch Reibungseigenschaften auf. In dieser Hinsicht kann das thermoplastische Material die Notwendigkeit von Belägen und/oder Beschichtungen beseitigen. Der innere Synchronring 282 kann ausschließlich aus einem thermoplastischen Polymer geformt werden. Mit anderen Worten, der innere Synchronring 282 kann belagfrei oder beschichtungsfrei sein.
Der innere Synchronring 282 bietet Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen inneren Synchronringen. Ferner verringert ein thermoplastischer innerer Synchronring 282 das Gewicht und weist einen höheren Widerstand gegen Torsionsschwingungen auf und bietet Verbesserungen der Rauschvibrationshärte (NVH), wie die Verringerung von Klappergeräuschen der Blockierringe. Die Lehren des thermoplastischen inneren Synchronrings 282 sind nicht auf mechanische Handschaltgetriebe beschränkt. Der innere Synchronring 282 kann zum Beispiel in Doppelkupplungsgetrieben, automatisierten Getrieben, sequentiellen Getrieben und allen mechanischen Vorrichtungen verwendet werden, die einen Ausgleich der Differenzgeschwindigkeit erfordern.
Kommen wir nun zu 11, wo eine Getriebesynchronisiereinrichtung dargestellt ist, die gemäß zusätzlichen Merkmalen konstruiert wurde, und allgemein mit der Referenznummer 334 gekennzeichnet wird. Sofern hierin nicht anders beschrieben, kann die Getriebesynchronisiereinrichtung 334 anstelle der Getriebesynchronisiereinrichtung 34 in dem vorstehend beschriebenen Getriebe 10 verwendet werden. Ein erstes Zahnrad 344 ist von einem zweiten Zahnrad 346 beabstandet. Die Getriebesynchronisiereinrichtung 334 kann eine Schiebehülse 70 (siehe 3), eine feste Nabe 72 (siehe 3), einen Synchronring oder Blockierring 374, eine innere Synchronringbaugruppe 376 und einen Eingriffsring 378 einschließen. Als Reaktion auf eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen dem gewünschten Zahnrad und der Kombination von der Schiebehülse 70 und der festen Nabe 72, die als Schiebehülsenbaugruppe 384 bezeichnet werden kann, wird die Schiebehülse 70 durch den Blockierring 374 am Eingreifen in den Eingriffsring 378 gehindert. Der Blockierring 374 ist konfiguriert, um reibschlüssig in einen Kegel des Eingriffsrings 378, des mittleren Synchronrings 380 oder des inneren Synchronrings 382 einzugreifen, der dem gewünschten Zahnrad zugeordnet ist. In 11 ist der mittlere Synchronring 380 gemäß den zusätzlichen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung dargestellt.
Der mittlere Synchronring 380 ist aus einem Polymermaterial geformt. Der mittlere Synchronring 380 kann aus thermoplastischen Polymeren durch Spritzgießen, Formpressen oder Bearbeitungsverfahren hergestellt werden. Die Vorteile des Aufbaus des mittleren Synchronrings 380 aus einem Polymermaterial ähnlich in Bezug auf den inneren Synchronring 282 den vorstehend beschriebenen.
Der mittlere Synchronring 380 kann für Doppel- und Dreifachkegel oder jede beliebige Vielzahl von Synchronkegeln verwendet werden. Der mittlere Synchronring 380 wird üblicherweise aus Messing oder Eisenlegierungen geformt. Die Hauptfunktion der mittleren Synchronringe ist eng mit ihren Reibungseigenschaften verbunden. Um diese Eigenschaft mit Beständigkeit aufzuweisen, werden innere Synchronringe üblicherweise mit Reibmaterialien wie Kohlefasern, Molybdän, speziellen Papieren, Messing oder anderen Materialien ausgekleidet. Einige Thermoplaste weisen sowohl mechanische als auch Reibungseigenschaften auf. In dieser Hinsicht kann das thermoplastische Material die Notwendigkeit von Belägen und/oder Beschichtungen beseitigen.
Der mittlere Synchronring 380 kann ausschließlich aus einem thermoplastischen Polymer geformt werden. Mit anderen Worten, der mittlere Synchronring 380 kann belagfrei oder beschichtungsfrei sein. Der mittlere Synchronring 380 bietet Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen mittleren Synchronringen. Ferner verringert ein thermoplastischer mittlere Synchronring 380 das Gewicht und weist einen höheren Widerstand gegen Torsionsschwingungen auf und bietet Verbesserungen der Rauschvibrationshärte (NVH), wie die Verringerung von Klappergeräuschen der Blockierringe. Die Lehren des thermoplastischen mittleren Synchronrings 380 sind nicht auf mechanische Handschaltgetriebe beschränkt. Der mittlere Synchronring 380 kann zum Beispiel in Doppelkupplungsgetrieben, automatisierten Getrieben, sequentiellen Getrieben und allen mechanischen Vorrichtungen verwendet werden, die einen Ausgleich der Differenzgeschwindigkeit erfordern.
Bezugnehmend auf die 12A bis 12F wird eine polymere Synchronkegelbaugruppe gezeigt, die gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung konstruiert wurde, und allgemein mit dem Bezugszeichen 410 gekennzeichnet ist. Die polymere Synchronkegelbaugruppe 410 schließt im Allgemeinen einen Synchronisiereinrichtungsflansch 420, einen Blockierring 430 und einen Synchronkegel 440 ein. In der polymeren Synchronkegelbaugruppe 410 sind der Synchronisiereinrichtungsflansch 420 und der Blockierring 430 aus Stahl geformt, der Synchronkegel 440 ist jedoch aus polymerem Material geformt. Das Metall wurde im Flansch mit der Klauenkupplung erhalten, aufgrund der Spannungsgrenzen, die für die Drehmomentübertragung erforderlich sind. Der Synchronkegel 440 kann durch Spritzgießen, Formpressen oder Bearbeitungsverfahren geformt werden. Die resultierende Hardware kann Teil eines Einfach-, Doppel- und Dreifachkegels oder jeder beliebigen Vielzahl von Ausgestaltungen als Reibungselement sein.
Der polymere Synchronkegel 440 wird zwei verschiedene Funktionen aufweisen; eine strukturelle Funktion und eine Reibungsfunktion. Als Reibungselement ist es nicht mehr erforderlich, geschliffene Flächen zu benötigen, um die geeignete Rauheit wie bei den vorstehend beschriebenen metallischen Kegeln aufrechtzuerhalten. Ferner werden keine Reibbeläge wie die Streifen auf Kohlenstoffbasis an den Gegenstücken benötigt, da einige thermoplastische Typen sowohl mechanische als auch Reibungseigenschaften aufweisen. Der polymere Synchronkegel 440 bietet ähnliche Vorteile, wie vorstehend bei den anderen polymeren Komponenten beschrieben. Es versteht sich, dass die verschiedenen hierin beschriebenen polymeren Komponenten einzeln oder in verschiedenen Kombinationen in jeder der hierin beschriebenen Getriebesynchronisiereinrichtungen verwendet werden können.
Während beispielhafte Ausführungsformen vorstehend beschrieben werden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Wörter eher beschreibende als einschränkende Wörter, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden. Während zum Beispiel der innere Synchronring 282, der mittlere Synchronring 380 und der polymere Synchronkegel 440 in getrennten Beispielen beschrieben wurden, können zwei oder alle diese Komponenten in einer einzigen Getriebesynchronisiereinrichtung verwendet werden.
Es sollte verstanden werden, dass das Mischen und Anpassen von Merkmalen, Elementen, Methoden und/oder Funktionen zwischen verschiedenen Beispielen hierin ausdrücklich in Betracht gezogen werden kann, so dass Fachleute aus den vorliegenden Lehren erkennen würden, dass Merkmale, Elemente und/oder Funktionen eines Beispiels gegebenenfalls in ein anderes Beispiel aufgenommen werden können, sofern vorstehend nicht anders beschrieben.

Claims

Getriebesynchronisiereinrichtung, umfassend: eine Schiebehülse mit einer Innenfläche, die eine Hülsenverzahnung definiert; eine Nabe, die in der Schiebehülse empfangen wird, wobei die Nabe eine Vielzahl von Zahnradzähnen aufweist, die sich von einem Fußkreisdurchmesser der Nabe radial nach außen erstrecken, wobei die Vielzahl von Zahnradzähnen konfiguriert ist, um in die Hülsenverzahnung einzugreifen, und eine Kerbe, die in der Nähe des Fußkreisdurchmessers der Nabe angeordnet und von den mehreren Zahnradzähnen beabstandet ist, und einen inneren Synchronisierungsring, der ein thermoplastisches Material umfasst.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Eingriffsring und einen Blockierring, wobei die Schiebehülse durch den Blockierring am Eingriff mit dem Eingriffsring gehindert wird.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Blockierring konfiguriert ist, um selektiv reibschlüssig in einen Kegel des Eingriffsrings einzugreifen.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der innere Synchronring durch Spritzgießen, Formpressen oder einen Bearbeitungsprozess geformt ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der innere Synchronring ausschließlich aus dem thermoplastischen Polymer geformt ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der innere Synchronring belagfrei ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der innere Synchronring beschichtungsfrei ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, ferner einen mittleren Synchronring umfassend.
Getriebesynchronisiereinrichtung, umfassend: eine Schiebehülse mit einer Innenfläche, die eine Hülsenverzahnung definiert; eine Nabe, die in der Schiebehülse empfangen wird, wobei die Nabe eine Vielzahl von Zahnradzähnen aufweist, die sich von einem Fußkreisdurchmesser der Nabe radial nach außen erstrecken, wobei die Vielzahl von Zahnradzähnen konfiguriert ist, um in die Hülsenverzahnung einzugreifen, und eine Kerbe, die in der Nähe des Fußkreisdurchmessers der Nabe angeordnet und von den mehreren Zahnradzähnen beabstandet ist, und eine mittlerer Synchronring, der ein thermoplastisches Material umfasst.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen Eingriffsring und einen Blockierring, wobei die Schiebehülse durch den Blockierring am Eingriff mit dem Eingriffsring gehindert wird.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 10, wobei der Blockierring konfiguriert ist, um selektiv reibschlüssig in einen Kegel des Eingriffsrings einzugreifen.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 6, wobei der mittlere Synchronring durch Spritzgießen, Formpressen oder einen Bearbeitungsprozess geformt wird.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 9, wobei der mittlere Synchronring ausschließlich aus dem thermoplastischen Polymer geformt ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 9, wobei der mittlere Synchronring belagfrei ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 9, wobei der mittlere Synchronring beschichtungsfrei ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 6, ferner einen inneren Synchronring umfassend.
Getriebesynchronisiereinrichtung, umfassend: eine polymere Synchronkegelbaugruppe, umfassend: einen Synchronisiereinrichtungsflansch; einen Blockierring; und einen Synchronkegel, der aus Polymermaterial geformt ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 17, wobei der Synchronisiereinrichtungsflansch aus Stahl geformt ist.
Getriebesynchronisiereinrichtung nach Anspruch 17, wobei der Blockierring aus Stahl geformt ist.