WO2006128627A1

WO2006128627A1 - Sperrsynchronisierung

Info

Publication number: WO2006128627A1
Application number: PCT/EP2006/004961
Authority: WO
Inventors: Fritz BÜHLMAIER
Original assignee: Daimlerchrysler Ag
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2006-12-07
Also published as: DE102005025569A1

Abstract

Bei einer Sperrsynchronisierung wird das Druckstück (10) radial verschieblich ausgeführt, wobei am Druckstück (10) ein Sperrkeil (18) angeordnet ist. Der Sperrkeil (18) bildet eine Funktionsflächenpaarung (46) mit einer Anlagefläche (43) am Synchronring (21), so dass auf eine aufwändige Sperrverzahnung am Synchronring (21) verzichtet wird.

Description

Sperrsynchronisierung

Die Erfindung betrifft eine Sperrsynchronisierung gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1.

Aus „Bonner, Max, Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, ISBN 3- 8085-2066-3, Seiten 396 bis 398" ist bereits eine Sperrsynchronisierung mit Innensynchronisierung nach dem System Borg-Warner bekannt.

Bei der Sperrsynchronisierung nach dem System Borg-Warner haben der Synchronring und die Schiebemuffe aufeinander abgestimmte Sperrzähne, über die die Synchron- und die Entsperrkraft eingeleitet wird. Dabei entsteht auch an der Schiebemuffe eine Umfangskraft , die sich am Gleichlaufkörper abstützt und gegebenenfalls die weitere Schaltbewegung hemmen kann. Die Sperrverzahnung des Synchronringes gleitet beim Einspuren entlang der hinterlegten Zahnflanken der Schiebemuffe, so dass es auch hier zum Verhaken kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Sperrsynchronisierung herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Verschiebung der Schiebemuffe vom Druckstück im gesperrten Zustand der Sperrsynchronisierung verhindert wird, so dass auf eine Sperrverzahnung zur Verhinderung der

Schiebemuffenverschiebung verzichtet wird. Dieser Verzicht auf eine aufwändige Sperrverzahnung geht mit entsprechenden Kostenvorteilen einher. Mit dem Verzicht auf Sperrzähne fällt auch Gefahr des Verhakens der Sperrzähne. Es besteht ferner ein größerer Gestaltungsspielraum bei der Einspurverzahnung an der Schiebemuffe und an den Gang-Zahnrädern.

Patentanspruch 2 zeigt eine besonders vorteilhafte detaillierte Ausführungsform der Erfindung. In besonders vorteilhafter Weise wirkt dabei die Entsperrkraft in radialer Richtung auf die Schiebemuffe und nicht in Umfangsrichtung .

Obwohl gemäß der besonders vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 infolge der zweiten Funktionsflächenpaarung eine zusätzliche Drehspielbegrenzung (Indexierung) nicht mehr notwendig ist, kann in besonders vorteilhafter Weise eine zusätzliche Drehspielbegrenzung vorgesehen sein, die ein Abtauchen des radial verschieblichen Druckstückes unter den Synchronring verhindert.

Das Druckstück kann in einer kompakten Montageeinheit mit einem Käfig und einer Feder ausgeführt sein.

Die Feder kann eine Mehrfachfunktion erfüllen. So kann die Feder in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Vorsynchronkraft begrenzen. Dabei ergibt sich die Höhe dieser Vorsynchronkraft aus der Schaltkraft, der Federvorspannung, der Federrate, dem Federhub, der für das Austauchen des Druckstücks aus einer Innenringnut an der Schiebemuffe erforderlich ist, dem Winkel und dem Reibwert an der zweiten Funktionsflächenpaarung .

Ferner kann die Schiebemuffe mittels der Feder in der Neutralstellung gehalten werden. Ferner kann der Schaltkraftverlauf beim Schalten von der Neutralstellung in eine eingerückte Endstellung und umgekehrt beeinflusst werden. So kann die Feder die Schiebemuffe auch in den beiden möglichen Endstellungen halten.

Die Feder kann insbesondere als Schraubendruckfeder oder als Blattfeder ausgeführt sein.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine geschnittene

Sperrsynchronisierung, die eine Montageeinheit mit einem Druckstück umfasst, Fig. 2 die Montageeinheit mit dem Druckstück aus Fig. 1 als Einzelteil, Fig. 3 einen Ausschnitt aus der geschnitten dargestellten

Sperrsynchronisierung, Fig. 4 in einer anderen Ansicht einen Ausschnitt aus der geschnitten dargestellten Sperrsynchronisierung, wobei sich ein Sperrkeil des Druckstücks in einer

Stellung befindet, in welcher dieser umfangsmäßig mittig zwischen zwei Anlageflächen von einem

Zungenpaar des Synchronrings angeordnet ist, Fig. 5 einen Ausschnitt aus der geschnitten dargestellten

Sperrsynchronisierung, wobei der Sperrkeil des

Druckstücks einseitig an einer Anlagefläche einer

Zunge des Zungenpaares anliegt, Fig. 6 die Sperrsynchronisierung in einer Ansicht entlang deren Rotationsachse und Fig. 7 die Sperrsynchronisierung in einer entlang Linie

VII-VII aus Fig. 6 geschnittenen Darstellung.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine geschnittene Sperrsynchronisierung in einer Neutralstellung. Diese Sperrsynchronisierung umfasst einen ringförmigen innenverzahnten Gleichlaufkörper 1. Dessen Innenverzahnung 2 greift in eine Außenverzahnung einer nicht näher dargestellten Getriebewelle und stellt somit eine drehfeste Well-Nabe-Verbindung mit der Getriebewelle her. Eine senkrecht auf der Zeichnungsebene von Fig. 6 stehende Rotationsachse 38 dieser Getriebewelle soll im Folgenden die Bezugsachse für die Begriffe „axial" und „radial" darstellen, soweit nicht explizit eine andere Achse als Bezugsachse genannt ist. Der ringförmige Gleichlaufkörper 1 weist ein doppel-T-förmiges Profil auf und trägt an dessen untere Balken radial innen die besagte Innenverzahnung 2. Hingegen trägt der Gleichlaufkörper 1 an einem parallel zum unteren Balken liegende obere Balken eine Außenverzahnung 3 zur axialen Führung einer Schiebemuffe 4. Dazu weist die ringförmige Schiebemuffe 4 radial innen eine Innenverzahnung 5 auf, welche in die Außenverzahnung 3 des Gleichlaufkörpers 1 eingreift, so dass auch eine drehfeste Verbindung zwischen dem Gleichlaufkörper 1 und der Schiebemuffe 4 hergestellt ist. Radial außen läuft eine Ringnut 6 um die Schiebemuffe 4 um, so dass diese beispielsweise mittels einer Schaltschwinge oder Schaltgabel axial verschieblich ist.

Wie in Verbindung mit Fig. 6 ersichtlich ist, weist der Gleichlaufkörper 1 drei gleichmäßig am Umfang - d.h. in einem Winkel von 120° - verteilte Ausnehmungen auf, in die Montageeinheiten 7 eingesetzt sind. Jede Montageeinheit 7 umfasst ein Druckstück 10 aus gehärtetem Stahl, einen Käfig 8 aus Blech und eine Schraubendruckfeder 9. In den umfangsmäßigen Positionen der Ausnehmungen bzw. der Montageeinheiten 7 sind axial beidseitig Vertiefungen 37 in den unteren Balken des doppel-T-förmigen Profils eingeformt.

Fig. 2 zeigt eine solche Montageeinheit 7 als Einzelteil. Das Druckstück 10 ist in dem Käfig 8 aufgenommen. Dazu erstrecken sich annähernd radial zwei Führungsschienen 11, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Die beiden Führungsschienen 11 sind am radial inneren Ende mit einem unteren Bügel 12 verbunden. Hingegen sind die beiden Führungsschienen 11 am radial oberen Ende mit zwei oberen Bügeln 13, 14 verbunden. Das Druckstück 10 weist korrespondierend zu den beiden Führungsschienen 11 jeweils U-förmige Führungsbereiche auf, die an drei Seiten jeder Führungsschiene 11 anliegen, so dass das Druckstück 10 in der Montageeinheit 7 beidseitig radial geführt ist. Die beidseitige Führung schließt ein Verkippen bzw. Verkanten des Druckstückes 10 aus. Am oberen Ende laufen die beiden oberen Bügel 13 und 14 in beide Umfangsrichtungen in ausgestellten Kragen 15, 16 aus. Dies Kragen 15, 16 liegen radial außen auf dem Gleichlaufkörper 1 auf, so dass der Käfig 8 in die radial nach innen weisende Richtung am Gleichlaufkörper 1 abgestützt ist bzw. auf diesem aufliegt. In jeden Kragen 15 bzw. 16 sind Nuten 17 eingestanzt, die mit den Schenkeln der besagten U-förmigen Führungsbereiche fluchten, so dass das Druckstück 10 soweit über eine Ebene der oberen Bügel 13, 14 hinaus verschieblich ist, wie dies zwei Sperrkeile 18 zulassen, die axial beidseitig an dem Druckstück 10 angeordnet sind. Die Sperrkeile 18 laufen nach innen zu, wobei der sich dabei bildende Winkel seinen Scheitelpunkt nicht zwangsläufig auf der Rotationsachse 38 haben muss. Somit bilden sich schräge Anschlagflächen 43, 44. Über die obere Ebene der oberen Bügel 13, 14 ragt das als Nocken 19 ausgeformte radial äußere Ende des Druckstückes 10 hinaus .

Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, liegt der Nocken 19 unter der Vorspannung der Schraubendruckfeder 9 innerhalb einer Innenringnut 20 an der Schiebemuffe 4 an. Die Innenringnut 20 weist schräge Nutwände auf, an denen die ebenfalls schrägen Außenflächen des Nockens 19 anliegen. Damit bildet sich eine erste angeschrägte Funktionsflächenpaarung 45 bzw. eine Rastverbindung. In der Fig. 1 ist die Schiebemuffe 4 in der eingerasteten Neutralstellung dargestellt. In die axial von der Innenringnut 20 weg weisenden Richtungen ist jeweils eine Rastkontur 39, 40 eingearbeitet, welche die aus der Neutralstellung verschobene Schiebemuffe 4 mit einer geringen Kraft axial in die beiden eingerückten Endstellungen zieht.

Zur Herstellung der besagten Vorspannung ist die Schraubendruckfeder 9 in einer radial ausgerichteten zylindrischen Ausnehmung angeordnet und stützt sich einerseits an dem unteren Bügel 12 des Käfigs 8 ab. Andererseits stützt sich die Schraubendruckfeder 9 an der Unterseite des Nockens 19 ab. Der untere Bügel 12 liegt dabei am Grund der besagten Ausnehmung für die Montageeinheit 7 auf. Infolge der mehrfachen Anlage des Käfigs 8 am Gleichlaufkörper 1 stützt sich das Druckstück 10 mittels der Schraubendruckfeder 9 radial funktionell einerseits an der Schiebemuffe 4 und andererseits an dem Gleichlaufkörper 1 ab. Die beiden oberen Brücken 13, 14 des Käfigs 8 sind in der dargestellten Neutralstellung in beiden axialen Richtungen um ein Maß X von zwei symmetrisch angeordneten Synchronringen 21, 22 beabstandet. Die beiden Synchronringe 21, 22 weisen keine Sperrverzahnung auf. Die Synchronringe 21, 22 weisen auf deren Innenseite konische Reibflächen 23, 24 und nach innen gerichtet Zungen auf. Die konischen Reibflächen 23, 24 sind axial gesehen auf der Außenseite der

Sperrsynchronisierung angeordnet, so dass sie in Eingriff mit nicht näher dargestellten korrespondierenden Reibflächen von Gang-Zahnrädern bringbar sind. Diese Gang-Zahnräder sind als Losräder ausgeführt. Die besagten Zungen sind im Anschluss an die Reibflächen 23, 24 axial gesehen auf der Innenseite der Sperrsynchronisierung angeordnet .

Aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 6 ist ersichtlich, dass insgesamt neun Zungen gleichmäßig am Umfang verteilt sind, von denen drei Zungenpaare 25, 26, 27 Anlageflächen 28, 29, 30, 31, 32, 33 für die besagten Sperrkeile 18 der Druckstücke 10 bilden, wohingegen drei weitere Zungen 34, 35, 36 als zusätzliche Drehspielbegrenzung gegenüber dem Gleichlaufring 1 fungieren.

Im Folgenden wird die Funktion der Sperrsynchronisierung bei der Axialverschiebung der Schaltmuffe 4 in die eine Richtung in die eine Endstellung erläutert:

Dabei wird die Schaltmuffe 4 in die auf ein Gang-Zahnrad weisende Richtung verschoben. Infolge des Eingriffs des Nockens 19 in die Innenringnut 20 wird das Druckstück 10 gemeinsam mit der der Schiebemuffe 4 bewegt. Das Druckstück 10 schiebt den Synchronring 21 bzw. 22 über eine Anlagefläche 41 bzw. 42 vor sich her, bis dessen konische Reibfläche 23 bzw. 24 großflächig Kontakt mit der besagten korrespondierenden Reibfläche des Gang-Zahnrades hat. Dabei wirkt dann eine Vorsynchronkraft, so dass das Gang-Zahnrad infolge reibender Mitnahme den Synchronring 21 bzw. 22 verdreht. Die Verdrehung erfolgt soweit, bis die drei Sperrkeile 18 einseitig mit deren Anschlagfläche 43 bzw. 44 an den drei entsprechenden Anlageflächen 28, 30, 32 bzw. 29 31, 33 zum Anschlag kommen. In der einen Drehrichtung bilden sich aus den Anschlagflächen 43 und den drei entsprechenden Anlageflächen 28, 30, 32 zweite Funktionsflächenpaarungen 46. In der anderen Drehrichtung bilden sich aus den Anschlagflächen 44 und den drei entsprechenden Anlageflächen 29 31, 33 dritte Funktionsflächenpaarungen 47, wie dies auch in Fig. 5 ersichtlich ist. Diese Funktionsflächenpaarungen 46 bzw. 47 sperren die weitere Verschiebung der Druckstücke 10 radial nach innen. Diese Sperrung sperrt die weitere Axialverschiebung der Schiebemuffe 10, da diese nicht die Druckstücke 10 nach innen zu verschieben vermag. Während der folgenden Synchronzeit wirkt über die kegelige Kontaktfläche an der Reibflächenpaarung zwischen der Reibfläche 23 bzw. 24 und der korrespondierenden Reibfläche des Gang-Zahnrades eine kraftverstärkte Reibmomentübertragung, bis der Synchronring 21 bzw. 22 und damit auch die Getriebewelle annähernd die Drehzahl des Gang-Zahnrades erreicht hat. Mit sinkender Drehzahldifferenz sinkt auch die Normalkraft an den zweiten Funktionsflächenpaarungen. Bei nahezu gleicher Drehzahl ist es somit möglich, die Schiebemuffe 4 in die Endstellung auf das Gang-Zahnrad zu verschieben, wobei das Druckstück 10 radial nach innen gedrückt wird und den Synchronring verdreht. Infolge von Dachschrägen an den axialen Enden der Innenverzahnung 5 spurt diese in die nicht näher dargestellte Außenverzahnung am Gang-Zahnrad ein, welche ebenfalls Dachschrägen an den axialen Enden aufweist, welche der Schiebemuffe 4 zugewandt sind. Damit ist über den Gleichlaufkörper 1 und die Schiebemuffe 4 eine formschlüssig drehfeste Verbindung zwischen der Getriebewelle und dem Gang- Zahnrad hergestellt.

Die Funktion der Sperrsynchronisierung bei Axialverschiebung der Schaltmuffe 4 in die entgegengesetzte Richtung in die andere Endstellung erfolgt analog.

Ob die zweite Funktionsflächenpaarung 46 oder die dritte Funktionsflächenpaarung 47 zur Anlage kommt ist auch davon abhängig, ob Hochschaltungen oder Rückschaltungen durchgeführt werden.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der geschnitten dargestellten Sperrsynchronisierung.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus der geschnitten dargestellten Sperrsynchronisierung, wobei sich der Sperrkeil 18 des Druckstücks 10 in einer Stellung befindet, in welcher dieser umfangsmäßig mittig zwischen den beiden 30, 31 Anlageflächen von dem Zungenpaar 26 angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus der geschnitten dargestellten Sperrsynchronisierung, wobei der Sperrkeil 18 des Druckstücks 10 einseitig an der Anlagefläche 30 einer Zunge des Zungenpaares 26 anliegt.

Fig. 6 zeigt die Sperrsynchronisierung in einer Ansicht entlang deren Rotationsachse 38 und Fig. 7 zeigt die Sperrsynchronisierung in einer entlang einer Linie VII-VII aus Fig. 6 geschnittenen Darstellung.

Die Funktion der drei weiteren das Drehspiel begrenzenden Zungen 34, 35, 36 ist es, zu verhindern, dass die Sperrkeile 18 radial unter die drei Zungenpaare 25, 26, 27 tauchen und nach Verdrehung eines Synchronringes 21 bzw. 22 nicht mehr in der korrekten Umfangsstellung auftauchen. Wird die Tiefe der besagten Vertiefungen 37 so gewählt, dass ein abtauchen unter die Zungenpaare 25, 26, 27 ausgeschlossen ist, so kann auf die das Drehspiel begrenzenden Zungen 34, 35, 36 verzichtet werden.

Die Sperrsynchronisierung kann auch mehr als drei Druckstücke aufweisen .

Der Käfig aus Blech kann alternativ auch aus Draht oder Kunststoff gefertigt sein.

Für die Formgebung des Druckstückes sind beliebige Formen denkbar, die die dargestellte Sperr- und Freigabefunktion erfüllen. In einer extremen alternativen Ausgestaltung weist das Druckstück anstelle des Nockens eine Vertiefung auf, in die ein radial nach innen gerichteter Vorsprung auf der Innenseite der Schiebemuffe anstelle der besagten Innenringnut eingreift.

Um die Montage der besagten Montageeinheit zu vereinfachen, kann der Käfig geteilt sein. Beispielsweise kann der untere Bügel 12 an einer Stelle unterbrochen sein, wobei diese Stelle eine hinterschnittene Verbindung ähnlich einer Schwalbenschwanzführung aufweist. Ebenso sind andere Clipsverbindungen denkbar. Der Käfig kann auch in zwei separate Teile aufgeteilt sein, die nach Einbau des Druckstückes und der Feder miteinander verbunden werden.

Neben dem Werkstoff „gehärteter Stahl" sind auch andere Werkstoffe für das Druckstück denkbar. Beispielsweise sind auch Sinterwerkstoffe denkbar oder das Druckstück kann auch im MIM-Verfahren preisgünstig hergestellt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims

Patentansprüche

1. Sperrsynchronisierung, bei welcher die Axialverschiebung der Schiebemuffe (10) unter Verzicht auf eine Sperrverzahnung mittels eines Druckstückes (10) sperrbar ist.

2. Sperrsynchronisierung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (10) umfangsmäßig abgestützt und axial verschieblich gegenüber einem wellenfesten außenverzahnten Gleichlaufring (1) ist, gegenüber welchem eine innenverzahnte Schiebemuffe (10) axial geführt ist, die mittels einer ersten angeschrägten Funktionsflächenpaarung (45) von dem Druckstück (10) gegen eine Axialverschiebung in eine formschlüssig drehfeste Verbindung mit einer Schaltverzahnung sperrbar ist, indem das Druckstück (10) von einer zweiten Funktionsflächenpaarung (46) mit einem Synchronring (21) an einer radial nach innen gerichteten Verschiebung gehemmt wird, bis sich die Drehzahl der Schiebemuffe (10) an die Drehzahl einer korrespondierenden Schaltverzahnung angenähert hat .

3. Sperrsynchronisierung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (10) mittels einer Feder (9) radial außen an die mit der Schiebemuffe (10) gebildete erste Funktionsflächenpaarung (45) angedrückt wird.

4. Sperrsynchronisierung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionsflächenpaarung (46) auch in Umfangsrichtung wirksam ist und von einer schrägen Anlagefläche (28, 29, 30, 31, 32, 33) am Synchronring (21) gebildet wird, die an einer korrespondierenden schrägen Anschlagfläche (43, 44) am Druckstück (10) anliegt.

5. Sperrsynchronisierung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte zweite Funktionsfächenpaarung (46) in der einen Umfangsrichtung wirksam ist, wohingegen eine dritte Funktionsfächenpaarung (47) in der entgegengesetzten Umfangsrichtung wirksam ist.

6. Sperrsynchronisierung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (10) in einem Käfig (8) aufgenommen ist.

7. Sperrsynchronisierung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte axiale Verschieblichkeit des Druckstücks (10) gegenüber dem Gleichlaufring (1) mittels einer Führung des Käfigs (8) im Gleichlaufring (1) verwirklicht ist, wohingegen die radiale Verschieblichkeit des Druckstücks (10) mittels einer Führung des Druckstücks (10) innerhalb des Käfigs (8) verwirklicht ist.

8. Sperrsynchronisierung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung für die radiale Verschieblichkeit des Druckstücks (10) zwei Schienen (11) umfasst, die am radial außen liegenden Ende und am radial innen liegenden Ende jeweils mittels einer Brücke (12, 13, 14) verbunden sind.

9. Sperrsynchronisierung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (10) einer vormontierten Montageeinheit (7) zugehörig ist, welche ferner einen Käfig (8) und eine Feder (9) umfasst.

10. Sperrsynchronisierung nach Patentanspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das der Käfig zur Montage geteilt ist.