WO2023208661A1 - Synchronisierungsvorrichtung für ein gangwechselgetriebe - Google Patents

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WO2023208661A1
WO2023208661A1 PCT/EP2023/060043 EP2023060043W WO2023208661A1 WO 2023208661 A1 WO2023208661 A1 WO 2023208661A1 EP 2023060043 W EP2023060043 W EP 2023060043W WO 2023208661 A1 WO2023208661 A1 WO 2023208661A1
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WO
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synchronization
locking
sliding sleeve
recess
internal toothing
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PCT/EP2023/060043
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Meixner
Original Assignee
Audi Ag
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Publication date
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    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F16D23/0612—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation the blocking mechanism comprising a radial pin in an axial slot with at least one branch
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    • F16D2023/0656—Details of the tooth structure; Arrangements of teeth
    • F16D2023/0662—Details relating to special geometry of arrangements of teeth

Definitions

  • the invention relates to a synchronization device for a gear change transmission, with a synchronization body and a clutch body, which are rotatably mounted about an axis of rotation, and with a sliding sleeve which can be displaced in the axial direction with respect to the axis of rotation, which has internal teeth which mesh with an external toothing of the synchronization body and in a first Position is out of engagement with an external toothing of the coupling body and is in engagement with the external toothing in a second position, a pre-synchronization device being displaceable in the axial direction on the synchronization body, which has a synchronizing ring arranged between the synchronization body and the coupling body in at least one position axial pre-synchronization force and has a locking element which is subjected to spring force by means of a spring element in the direction of a locking recess designed in the sliding sleeve.
  • the publication EP 3 149 350 B1 is known from the prior art.
  • This describes a synchronization device for a manual transmission, with a sliding sleeve that has an internal toothing with a plurality of sliding sleeve teeth that have an end face that is essentially flat and perpendicular to the axial direction, and a clutch body of a gear wheel that has an external toothing with a plurality of Coupling body teeth into which the internal teeth of the sliding sleeve can engage, and a synchronization unit with a synchronizer ring which has external teeth with synchronizer ring teeth, the synchronization unit allowing axial movement of the sliding sleeve can block, the coupling body teeth being formed without an engagement bevel at their axial tooth end close to the sliding sleeve teeth.
  • each of the sliding sleeve teeth has an end face that is essentially flat and perpendicular to the axial direction, and that at least some of the sliding sleeve teeth at the end of the tooth have a beveled locking surface on one side, which starts from the end face and the arrangement of the synchronizer ring teeth Arrangement of the restricted areas is coordinated.
  • the document DE 10 2016 205 977 A1 discloses an assembly for a synchronization device or for a claw clutch, with a carrier body, the carrier body having external teeth, the carrier body being coupled to a drive shaft, the carrier body defining a main axis of rotation, with a sliding sleeve , wherein the sliding sleeve has an internal toothing, the internal toothing of the sliding sleeve being non-rotatably interlocked with an external toothing of the carrier body, the sliding sleeve being displaceable on the carrier body axially to the main axis of rotation, with at least one locking device for locking the sliding sleeve, the locking device being arranged on the carrier body is, wherein the locking device has at least one wing section and a base section for receiving a locking element, the wing section having a first wing section and a second wing section, the first wing section connecting the base section to the second wing section. It is provided that the second wing section of the wing section extends
  • a synchronization device for a gear change transmission which has advantages over known synchronization devices, in particular reducing or completely eliminating noise that occurs during operation of the synchronization device. This is achieved according to the invention with a synchronization device for a gear change transmission with the features of claim 1. It is provided that the spring element is designed and/or aligned to apply a preload force to the sliding sleeve in a tangential direction.
  • the synchronization device is preferably part of the gear change transmission, but can of course also be present separately from it.
  • the gear change transmission is used to set different gears or ratios between an input shaft and an output shaft of the gear change transmission. In other words, a gear ratio selected from several different ratios is set between the input shaft and the output shaft by means of the gear change transmission.
  • the gear change transmission forms part of a motor vehicle.
  • the input shaft of the gear change transmission is connected in terms of drive technology to a drive device of the motor vehicle, by means of which a drive torque is provided at least temporarily.
  • a clutch for example a starting clutch, can be arranged between the drive device and the gear change transmission in terms of drive technology.
  • the output shaft of the gear change transmission is preferably connected in terms of drive technology to at least one wheel axle of the motor vehicle.
  • the output shaft is connected in terms of drive technology to the wheel axle or at least one wheel of the wheel axle via a differential gear.
  • the gear change transmission has at least one first shaft on which a switching wheel is mounted as an idler gear, i.e. it is freely rotatable with respect to the shaft at least at times.
  • the synchronization device is used to optionally drive the shaft with the switching wheel, As part of the coupling, the speed of the switching wheel and the shaft is adjusted.
  • the switching wheel meshes with a fixed gear, which is arranged on a second shaft of the gear change transmission, preferably rigidly coupled to it.
  • the first shaft is coupled in a rotationally fixed manner to the input shaft of the gear change transmission or is formed by it.
  • the second shaft is coupled in a rotationally fixed manner to the output shaft of the gear change transmission or is formed by it.
  • the synchronization device has the synchronization body, the coupling body and the sliding sleeve.
  • the synchronization body and the coupling body are mounted rotatably about the axis of rotation, which corresponds in particular to an axis of rotation of the first shaft.
  • the synchronization body is coupled to the first shaft in a rotationally fixed manner, preferably in a form-fitting manner.
  • the synchronization body has a toothing which engages with a counter-toothing of the shaft.
  • the coupling body is coupled to the switching wheel in terms of drive technology, preferably rigidly and permanently.
  • the clutch body is welded to the switching wheel.
  • the clutch body is rotatably mounted on the shaft together with the switching wheel, at least temporarily.
  • the sliding sleeve which can be displaced in the axial direction with respect to the axis of rotation, has internal teeth. This permanently meshes with the external teeth of the synchronization body, so that the sliding sleeve and the synchronization body are fixed against each other in the circumferential direction, at least within the scope of a certain circumferential play.
  • the external teeth of the synchronization body and the internal teeth of the sliding sleeve are designed in such a way that smooth axial displaceability of the sliding sleeve with respect to the synchronization body is ensured.
  • the internal teeth of the sliding sleeve are out of engagement with the external teeth of the coupling body.
  • the internal teeth of the sliding sleeve mesh with the external teeth of the coupling body, so that a positive drive connection is established in the circumferential direction between the sliding sleeve and the coupling body.
  • the coupling body and the switching wheel are freely rotatable relative to the shaft, whereas in the second position of the sliding sleeve they are coupled to the shaft in terms of drive technology via the synchronization body and the sliding sleeve, preferably exclusively via these, in particular rigidly or at least essentially rigid.
  • the synchronizer ring is provided. In terms of drive technology, this is coupled to the synchronization body, for example rigidly or with a certain amount of play in the circumferential direction. If the synchronization ring is subjected to the pre-synchronization force, it comes into frictional contact with the clutch body, so that the speed of the clutch body adjusts to the speed of the synchronization ring and thus the speed of the synchronization body.
  • the pre-synchronization force is applied to the synchronizer ring by means of the pre-synchronization device.
  • the pre-synchronization device is displaceable in the axial direction on the synchronization body or is mounted on it.
  • the pre-synchronization device has the locking element, which is subjected to spring force in the direction of the locking recess by means of the spring element.
  • the locking recess is formed in the sliding sleeve. This means that the pre-synchronization device is coupled to the sliding sleeve via the locking element, so that at least temporarily an axial displacement of the sliding sleeve also causes an axial displacement of the pre-synchronization device.
  • the locking recess is designed in a tooth of the internal toothing of the sliding sleeve and the spring element applies the spring force to the locking element along a spring force axis that is perpendicular to the axis of rotation and runs through the center of the tooth.
  • the internal teeth of the sliding sleeve and the external teeth of the synchronization body are preferably designed with play in the circumferential direction. This play can lead to a relative movement between the synchronization body and the sliding sleeve in the circumferential direction, particularly during a load change, and thus to teeth of the internal toothing hitting teeth of the external toothing. This creates an undesirable noise.
  • the pre-synchronization device is arranged and/or aligned in such a way that it applies a preload force to the sliding sleeve in the tangential direction.
  • the spring element is supported on the one hand on the synchronization body and on the other hand it pushes the locking element in the direction of the sliding sleeve or against the sliding sleeve.
  • the pre-synchronization device is therefore not only coupled to the sliding sleeve in the axial direction, but it also generates between the synchronization body and the sliding sleeve a pre-loading torque caused by the pre-tensioning force, which clamps the synchronization body and the sliding sleeve against one another in the circumferential direction. This cushions load changes and reduces or even completely prevents unwanted noise.
  • a further development of the invention provides that the internal toothing of the sliding sleeve and the external toothing of the synchronization body are designed in such a way that the sliding sleeve and the synchronization body have play relative to one another in the circumferential direction, with the preload force pushing teeth of the internal toothing in the circumferential direction against teeth of the external toothing.
  • the play in the circumferential direction between the sliding sleeve and the synchronization body has already been pointed out. This is usually provided to facilitate the displacement of the sliding sleeve in the axial direction with respect to the synchronization body.
  • the preload force or the preload torque caused by the preload force is directed in such a way that the teeth of the internal toothing are pushed in the circumferential direction towards the teeth of the external toothing. This is preferably done in such a way that the teeth of the internal toothing rest on the teeth of the external toothing.
  • the preload torque is, for example, at least 1 Nm, preferably at least 1.5 Nm or at least 2.0 Nm. Additionally or alternatively, the preload torque is a maximum of 5.0 Nm, a maximum of 4.0 Nm or a maximum of 3.0 Nm, in particular in order not to hinder the displacement of the sliding sleeve in the axial direction.
  • the measures described reduce the operating noise of the synchronization device or the gear change transmission.
  • a further development of the invention provides that the locking recess is arranged asymmetrically with respect to an imaginary tooth center plane which completely accommodates the axis of rotation and runs centrally through a tooth of the internal toothing of the sliding sleeve, and/or that the locking recess is arranged asymmetrically with respect to an imaginary tooth center plane which completely accommodates the axis of rotation and runs centrally through a tooth space Internal toothing of the sliding sleeve is arranged asymmetrically along the imaginary tooth space center plane.
  • the axis of rotation is completely accommodated both in the tooth center plane and in the tooth space center plane.
  • the tooth center plane seen in cross section, runs centrally through the tooth of the internal toothing, whereas the tooth center plane - also seen in cross section - runs centrally through the tooth space of the internal toothing.
  • the space between the teeth is delimited in the circumferential direction by two teeth of the internal toothing of the sliding sleeve, one of the teeth preferably being the tooth mentioned above, through which the tooth center plane runs.
  • the tooth center plane runs centrally through the tooth and the interdental space center plane runs centrally through the interdental space immediately adjacent to and delimiting the tooth. It has already been mentioned that in conventional synchronization devices the locking recess in the tooth is designed, namely symmetrically.
  • the locking recess should now be asymmetrical with respect to the tooth center plane and/or the tooth space center plane.
  • This is to be understood in particular as meaning that the tooth center plane or the tooth space center plane run through the locking recess and, viewed in the circumferential direction, the locking recess has first dimensions on a first side of the respective plane and second dimensions on a second side of the plane opposite the first side, which differ from the first Dimensions are different. This enables the alignment of the pre-synchronization device to generate the pre-tensioning force in a structurally simple manner.
  • a further development of the invention provides that the locking recess engages at least partially in the tooth and another tooth of the internal toothing arranged on the side of the tooth space opposite the tooth.
  • the locking recess therefore has an extension in the circumferential direction, with which it extends from the tooth to the further tooth.
  • it preferably engages the tooth and the other tooth to different extents. This means that, viewed in the circumferential direction, the locking recess has a greater overlap with the tooth than with the other tooth or vice versa.
  • the locking recess is delimited in the circumferential direction on the one hand by the tooth and on the other hand by the further tooth, so that the locking element is reliably held in the circumferential direction in the locking recess. This ensures reliable operation of the synchronization device.
  • a further development of the invention provides that the locking element rests at a contact point on a floor delimiting the locking recess, with an angle seen in cross-section between a first imaginary plane running through a center of the locking element and a center of the contact point and a first imaginary plane which completely accommodates the axis of rotation and second extending through the center of the locking element imaginary plane is at least 15° and a maximum of 75°, a minimum of 25° and a maximum of 65°, a minimum of 30° and a maximum of 60° or a minimum of 35° and a maximum of 55°. This is particularly the case, for example only if the sliding sleeve is in its first position.
  • the contact point is to be understood as meaning the point at which the locking element rests on the sliding sleeve or to which it is pushed by the spring element.
  • the contact point is located on the floor, which delimits the locking recess, in particular in the radial direction outwards.
  • the bottom is formed by the sliding sleeve.
  • the first level seen in cross section, runs through the center of the locking element and the center of the contact point and the second level - also seen in cross section - runs through the center of the locking element and accommodates the axis of rotation.
  • the two planes preferably intersect in the axis of rotation. They are angled towards each other, namely at an angle that lies in one of the specified angular ranges.
  • the locking recess has a first locking part recess and at least one second locking part recess, which are spaced apart from one another in the axial direction from a projection of the sliding sleeve, a guide groove for the locking element being formed in the projection, which extends from the first locking part recess extends up to the second locking part recess.
  • the two locking part recesses are designed to be spaced apart from one another in the axial direction.
  • the locking element engages in the first locking part recess in the first position of the sliding sleeve and in the second locking part recess in the second position.
  • the projection which extends inwards in the radial direction, is arranged between the locking part recesses.
  • a recess is formed in the projection, namely the guide groove. This connects the two latching part recesses to one another in the axial direction and serves to guide the latching element when it is displaced from the first latching part recess into the second latching part recess and vice versa.
  • the guide channel is preferably adapted to a shape of the locking element. For example, when viewed in cross section, the guide trough is oval, in particular part-circular. This results in a particularly reliable holding of the locking element.
  • the two locking part recesses are designed in such a way that the locking element is held in them in a locking manner. This means that the locking element holds the sliding sleeve in the corresponding position when it engages in the respective locking part recess.
  • a sufficiently large force must therefore be applied to the sliding sleeve or the sliding sleeve must be displaced sufficiently far in order to force the locking element out of the respective locking part recess.
  • the locking recess has the first locking part recess and a plurality of second locking part recesses.
  • the two second latching part recesses are designed on opposite sides of the first latching part recess when viewed in the axial direction, so they accommodate the first latching part recess between them.
  • One of several projections is arranged between the first latching part recess and each of the second latching part recesses, each of which is designed in accordance with the above statements.
  • Each of the second locking part recesses is assigned to one of several second axial positions of the sliding sleeve and holds the sliding sleeve in this.
  • the embodiment with the plurality of second locking part recesses is intended to couple not only one coupling body to the synchronization body, but several or one of several. Accordingly, with the synchronization device, different switching wheels can be optionally coupled to the synchronization body or the shaft in terms of drive technology.
  • a further development of the invention provides that the first latching part recess has a greater depth than the second latching part recess, and/or that the depth of the first latching part recess, viewed from the guide groove in the axial direction, increases with a greater gradient than the depth of the second latching part recess.
  • the greater depth and/or the greater gradient cause the latching element to be held more firmly in the first latching part recess compared to the second latching part recess.
  • the force that must be applied to the sliding sleeve in the axial direction in order to move it from the first position towards the first position is therefore greater than the force that is applied to the sliding sleeve to move it from the second position to the first position must become. This ensures reliable operation of the synchronization device and consequently of the gear change transmission.
  • first latching part recess has the shape of a spherical segment and/or the second latching part recess is funnel-shaped, or that the first latching part recess and/or the second latching part recess are delimited by an inclined surface on which the latching element is used to effect the preload force applied.
  • the spherical segment-shaped shape of the first locking part recess and the funnel-shaped shape of the second locking part recess is particularly useful if the locking element is spherical or is at least spherical on its side facing the locking recess.
  • the locking recess is adapted to the shape of the locking element, so that ideally there is not just a point contact, but rather a line or surface contact between the locking element and the floor delimiting the locking recess. This reduces the material load.
  • first latching part recess, the second latching part recess or both the first latching part recess and the second latching part recess are delimited by the inclined surface, in particular in the circumferential direction.
  • the locking element When the locking element is arranged in one of the locking part recesses, it rests on the inclined surface and thus causes the preload force in the circumferential direction and therefore the preload torque.
  • Such a design is structurally easy to implement.
  • the internal toothing has a first internal toothing area which permanently meshes with the external toothing of the synchronization body and at least a second internal toothing area which at least partially meshes with the external toothing of the coupling body, the internal toothing apart from the locking recess having a constant and constant shape over the first internal toothing area has a cross-section that changes over the second internal toothing area.
  • the internal toothing is composed of the different internal toothing areas, namely the first internal toothing area and the at least one second internal toothing area.
  • there are several second internal toothing areas which, viewed in the axial direction, are arranged on opposite sides of the first internal toothing area, i.e. accommodate it between them.
  • the second internal toothing area or the second internal toothing areas each directly adjoin the first internal toothing area.
  • the internal toothing has a constant cross section, namely in the axial direction. If the first internal toothing area is surrounded by two second internal toothing areas, the cross section remains the same starting from a first of the second internal toothing areas up to a second of the second internal toothing areas. However, in the second internal toothing area or the second internal toothing areas, the cross section of the internal toothing changes. For example, the cross section, starting from the first internal toothing area, initially becomes smaller before increasing again.
  • the above applies in particular away from the locking recess, i.e. for teeth of the internal toothing that are spaced apart from the locking recess and into which the locking recess does not engage.
  • the described design enables one Reliable meshing of the internal teeth into the external teeth of the coupling body and keeping the teeth in mesh.
  • a further development of the invention provides that, viewed in the axial direction, the first latching part recess is arranged completely in the first internal toothing region and the second latching part recess is present at least partially in the second internal toothing region, so that the second latching part recess is at least partially separated from the tooth and/or the other in the circumferential direction Tooth is limited.
  • the first locking part recess lies completely in overlap with the first internal toothing region in the axial direction. Away from the locking recess or the first locking part recess, the cross section of the internal toothing does not change.
  • the second locking part recess is present at least in some areas in the second internal toothing area. It preferably extends from the first internal toothing area into the second internal toothing area. This means that the second locking part recess is formed at least in some areas by the internal toothing and is accordingly at least partially delimited in the circumferential direction by teeth of the internal toothing, in particular by the tooth and line or the further tooth. This enables the sliding sleeve to be designed to be compact in the axial direction, since the teeth are used to hold the locking element.
  • the invention further relates to a gear change transmission, namely a gear change transmission with a synchronization device according to the statements in this description.
  • a gear change transmission namely a gear change transmission with a synchronization device according to the statements in this description.
  • Both the gear change transmission and the synchronization device can be further developed according to the statements in this description, so that reference is made to them in this respect.
  • the invention also relates to a method for operating a synchronization device and/or a gear change transmission according to the statements in this description.
  • the features and combinations of features described in the description in particular the features and combinations of features described in the following description of the figures and/or shown in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of to abandon invention.
  • Embodiments which are not explicitly shown or explained in the description and/or the figures, but which emerge from the explained embodiments or can be derived from them are therefore also to be considered to be included in the invention.
  • Figure 1 shows a schematic longitudinal section through a gear change transmission with a synchronization device
  • Figure 2 is a schematic sectional view through the synchronization device
  • Figure 3 is a schematic representation of a sliding sleeve of the synchronization device, as well
  • Figure 4 shows a schematic detailed representation of the sliding sleeve.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a gear change transmission 1, in particular for a motor vehicle.
  • the gear change transmission 1 has a first switching wheel 2 and a second switching wheel 3.
  • the two switching wheels 2 and 3 are assigned to different ratios of the gear change transmission 1. Accordingly, they have different diameters.
  • the switching wheels 2 and 3 are rotatably mounted with respect to a shaft of the gear change transmission 1, not shown here, in particular with respect to an axis of rotation 4 of the shaft. At least they are so far temporarily decoupled from the shaft in terms of drive technology.
  • the gear change transmission 1 has a synchronization device 5.
  • This has a synchronization body 6, which is coupled in a rotationally fixed manner to the shaft, namely via a toothing 7, which is connected to a counter-toothing Shaft is engaged.
  • the synchronization body 6 carries external teeth 8, which mesh with internal teeth 9 of a sliding sleeve 10.
  • the sliding sleeve 10 is therefore permanently connected to the synchronization body 6 and consequently to the shaft in a rotationally fixed manner.
  • the sliding sleeve 10 can be displaced in the axial direction with respect to the axis of rotation 4. In a first position shown here, it or its internal teeth 9 are out of engagement with at least one coupling body 11 or its external teeth 12.
  • clutch bodies 11 are provided as switching wheels 2 and 3, so that in the exemplary embodiment shown here, two clutch bodies 11 are realized, with one of the clutch bodies 11 being assigned to one of the switching wheels 2 and 3.
  • One of the clutch bodies 11 is connected to the first switching wheel 2 in a rotationally fixed manner and another of the clutch bodies 11 is connected to the second switching wheel 3.
  • the clutch bodies 11 are welded to the switching wheels 2 and 3.
  • the sliding sleeve 10 In a second position of the sliding sleeve 10, the internal toothing 9 of the sliding sleeve 10 meshes with the external toothing 12 of one of the coupling bodies 11.
  • the sliding sleeve 10 can be arranged in several second positions, with a drive connection between the in a first of the second positions Shaft and the first switching wheel 2 and in a second of the second positions a drive connection between the shaft and the second switching wheel 3 is established.
  • the synchronization device 5 has at least one synchronizer ring 13.
  • the synchronization rings 13 are coupled in the circumferential direction to the synchronization body 6, in particular with a certain play. They also have external teeth, which at least temporarily cooperate with the internal teeth 9 of the sliding sleeve 10 in order to rigidly couple the synchronizing ring 13 to the sliding sleeve 10 in terms of drive technology.
  • the external teeth of the synchronizer rings 13 and the internal teeth 9 are out of engagement in the first position of the sliding sleeve 10, but come into engagement with one another in an intermediate position between the first position and the second position.
  • the synchronizer ring 13 engages the clutch body 11 or the clutch body 11 via several conical synchronization elements 14 respective switching wheel 2 or 3.
  • a single cone synchronization or any other type of synchronization can also be implemented independently.
  • the synchronization of the speed of the clutch body 11 with the speed of the synchronization body 6 is initiated by means of a pre-synchronization device 15.
  • This is rigidly mounted on the synchronization body 6 in the circumferential direction, but can be moved relative to it in the axial direction.
  • the pre-synchronization device 15 has a housing 16, in or on which a spring element 17 and a locking element 18 are arranged.
  • the locking element 18 can be displaced in the radial direction with respect to the axis of rotation 4 and is acted upon by a spring force generated by the spring element 17.
  • the spring force pushes the locking element 18 in the radial direction outwards, i.e. in the direction of the sliding sleeve 10.
  • a locking recess 19 is designed in this, which has a first locking part recess 20 and at least one second locking part recess 21, in the exemplary embodiment shown here two second locking part recesses 21.
  • the locking element 18 engages in the first locking part recess 20; in one of the second positions in one of the second locking recesses 21.
  • the sliding sleeve 10 When the sliding sleeve 10 is moved from the first position into one of the second positions, the sliding sleeve 10 takes the pre-synchronization device 15 with it in the axial direction. Before the internal toothing 9 of the sliding sleeve 10 can engage with the external toothing 12 of one of the coupling bodies 11, the pre-synchronization device 15 comes into contact with one of the synchronizing rings 13 and pushes it in the axial direction towards the respective coupling body 11. The internal toothing 9 then occurs Sliding sleeve 10 engages with the external teeth of the synchronizing ring 13, so that the synchronizing ring 13 is rigidly coupled to the synchronizing body 6 via the sliding sleeve 10. The pre-synchronization is completed in this state.
  • the pre-synchronization device 15 is displaced in the axial direction with respect to the sliding sleeve 10, namely by the locking element 18 being pushed out of the first locking part recess 20 and entering the second locking part recess 21. If the locking element 18 is in the second locking part recess 21, the pre-synchronization device 15 is preferably arranged at a distance from the corresponding synchronizer ring 13.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the synchronization device 5. Shown in particular are the synchronization body 6, the sliding sleeve 10 and the pre-synchronization device 15.
  • the locking element 18 is round in cross section. It is preferably in the form of a sphere.
  • a tooth center plane 22 is indicated, which, on the one hand, completely accommodates the axis of rotation 4 and, on the other hand, runs centrally through one of several teeth 23 of the internal toothing 9 of the sliding sleeve 10.
  • a spring force axis 24 which runs in the direction in which the locking element 18 is pushed outwards by the spring element 17.
  • the spring force axis 24 preferably runs centrally through the locking element 18. It preferably also runs through the axis of rotation 4, in particular it is perpendicular to it.
  • the spring element 17 preferably encompasses the spring force axis 24, in particular a longitudinal central axis of the spring element 17 corresponds to the spring force axis 24. In other words, the spring force axis 24 passes through the spring element 17 centrally.
  • the spring element 17 is present here as a spiral spring.
  • the spring force axis 24 is angled with respect to the tooth center plane 22.
  • the angle between the spring force axis 24 and the tooth center plane 22, viewed in cross section is at least 1°, at least 2°.
  • the angle can also be larger and correspond to at least 3°, at least 4° or at least 5°.
  • the result is a contact point 25, at which the locking element 18 rests on a base 26, which is formed by the sliding sleeve 10 and delimits the locking recess 19 in the radial direction to the outside.
  • the contact point 25 lies in the tooth center plane 22, but can also be offset from this in the circumferential direction.
  • An imaginary plane which is parallel to the axis of rotation 4 and runs centrally through the locking element 18 and centrally through the contact point 25, is angled relative to the spring force axis 24.
  • the angle between them is at least 15° and at most 75°, preferably at least 35° and at most 55°.
  • the described design and arrangement of the pre-synchronization device 15 causes a preload force on the sliding sleeve 10, which causes a preload torque acting between the synchronization body 6 and the sliding sleeve 10.
  • the synchronization body 6 and the sliding sleeve 10 are biased against each other in the circumferential direction with respect to the axis of rotation 4, so that disturbing noises are effectively avoided.
  • the synchronization device 5 does not have just a single pre-synchronization device 15, but rather several, three in the exemplary embodiment shown.
  • the pre-synchronization devices 15 are arranged evenly distributed in the circumferential direction.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the sliding sleeve 10. What can be seen in particular is the locking recess 19 with the first locking part recess 20 and the two second locking part recesses 21. Also shown is an end stop element 27, which is formed between two of the teeth 23 of the internal toothing 9. The end stop element 27 limits a displacement of the sliding sleeve 10 in the axial direction by interacting with the external teeth 12 of the coupling body 11 in the second position. This prevents the sliding sleeve 10 from being displaced from the direction of the first position beyond the respective second position.
  • 4 shows a schematic detailed representation of the sliding sleeve 10 in the area of the locking recess 19.
  • the locking recess 19 has the first locking part recess 20 and the plurality of second locking part recesses 21, the second locking part recesses 21 having the first locking part recess 20 between them in the axial direction to record. It can also be seen that the locking recess 19 is arranged asymmetrically in the circumferential direction with respect to the teeth 23. In particular, it engages further in the circumferential direction in one of the teeth 23 than in another of the teeth 23.
  • the first latching part recess 20 is designed with a greater depth than the second latching part recess 21.
  • a projection 28 is designed between the first latching part recess 20 and each of the second latching part recesses 21, in which a guide groove 29 is designed for the latching element 18.
  • the first latching part recess 20 is, for example, spherical segment-shaped, whereas the second latching part recesses 21 are each funnel-shaped.
  • the guide channels 29 are preferably cylindrical, in particular circular cylindrical.
  • the internal toothing 9 has a first internal toothing region 30, in which the cross section of the teeth 23 is constant in the axial direction at least away from the locking recess 19 over the extent of the first internal toothing region 30.
  • the first internal toothing area 30 is adjoined by a second internal toothing area 31, in which the cross section changes at least in sections in the axial direction.
  • there are again several second internal toothing areas 31 which, viewed in the axial direction, accommodate the first internal toothing area 30 between them. Seen in the axial direction, one of the second internal toothing areas 31 extends from the first internal toothing area 30 on both sides.
  • the first latching part recess 20 lies completely in the first internal toothing region 30 when viewed in the axial direction.
  • the second locking part recess 21 can also be partially present in the first internal toothing area 30, but it extends out of this into the second internal toothing area 31. As a result, the second locking part recess 21 is at least partially delimited by the teeth 23 in the circumferential direction.
  • the described configuration of the synchronization device 5 or the gear change transmission 1 enables the tensioning of the synchronization body 6 and the sliding sleeve 10 against one another in the circumferential direction due to the asymmetrical arrangement of the locking recess 19 with respect to the teeth 23. This reliably reduces or even completely prevents noise that can occur during operation of the gear change transmission 1, for example due to a load change.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungsvorrichtung (5) für ein Gangwechselgetriebe (1), mit einem Synchronisierungskörper (6) und einem Kupplungskörper (11), die um eine Drehachse (4) drehbar gelagert sind, sowie mit einer in axialer Richtung bezüglich der Drehachse (4) verlagerbaren Schiebemuffe (10), die eine mit einer Außenverzahnung (8) des Synchronisierungskörpers (6) kämmende Innenverzahnung (9) aufweist und in einer ersten Stellung außer Eingriff mit einer Außenverzahnung (12) des Kupplungskörpers (11 ) steht und in einer zweiten Stellung in Eingriff mit der Außenverzahnung (12) vorliegt, wobei an dem Synchronisierungskörper (6) eine Vorsynchronisierungseinrichtung (15) in axialer Richtung verlagerbar angeordnet ist, die in wenigstens einer Stellung einen zwischen dem Synchronisierungskörper (6) und dem Kupplungskörper (11) angeordneten Synchronring (13) mit einer axialen Vorsynchronisierungskraft beaufschlagt und ein Rastelement (18) aufweist, das mittels eines Federelements (17) in Richtung einer in der Schiebemuffe (10) ausgestalteten Rastausnehmung (19) federkraftbeaufschlagt ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorsynchronisierungseinrichtung (15) zur Beaufschlagung der Schiebemuffe (10) mit einer Vorspannkraft in tangentialer Richtung ausgestaltet und/oder ausgerichtet ist.

Description

Synchronisierungsvorrichtung für ein Gangwechselgetriebe
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungsvorrichtung für ein Gangwechselgetriebe, mit einem Synchronisierungskörper und einem Kupplungskörper, die um eine Drehachse drehbar gelagert sind, sowie mit einer in axialer Richtung bezüglich der Drehachse verlagerbaren Schiebemuffe, die eine mit einer Außenverzahnung des Synchronisierungskörpers kämmende Innenverzahnung aufweist und in einer ersten Stellung außer Eingriff mit einer Außenverzahnung des Kupplungskörpers steht und in einer zweiten Stellung in Eingriff mit der Außenverzahnung vorliegt, wobei an dem Synchronisierungskörper eine Vorsynchronisierungseinrichtung in axialer Richtung verlagerbar angeordnet ist, die in wenigstens einer Stellung einen zwischen dem Synchronisierungskörper und dem Kupplungskörper angeordneten Synchronring mit einer axialen Vorsynchronisierungskraft beaufschlagt und ein Rastelement aufweist, das mittels eines Federelements in Richtung einer in der Schiebemuffe ausgestalteten Rastausnehmung federkraftbeaufschlagt ist.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 3 149 350 B1 bekannt. Diese beschreibt eine Synchronisierungsvorrichtung für ein Schaltgetriebe, mit einer Schiebemuffe, die eine Innenverzahnung mit einer Vielzahl von Schiebemuffenzähnen aufweist, die eine Stirnfläche aufweisen, die im Wesentlichen flach und senkrecht zur Axialrichtung verläuft, und einem Kupplungskörper eines Gangrads, der eine Außenverzahnung mit einer Vielzahl von Kupplungskörperzähnen hat, in die die Innenverzahnung der Schiebemuffe eingreifen kann, sowie einer Synchronisiereinheit mit einem Synchronring, der eine Außenverzahnung mit Synchronringzähnen aufweist, wobei die Synchronisiereinheit eine axiale Bewegung der Schiebemuffe blockieren kann, wobei die Kupplungskörperzähne an ihrem den Schiebemuffenzähnen nahen axialen Zahnende ohne Einspurschräge ausgebildet sind. Dabei ist vorgesehen, dass jeder der Schiebemuffenzähne eine Stirnfläche aufweist, die im Wesentlichen flach und senkrecht zur Axialrichtung verläuft, und dass wenigstens einige der Schiebemuffenzähne am Zahnende auf einer Seite eine abgeschrägte Sperrfläche aufweisen, die von der Stirnfläche ausgeht und die Anordnung der Synchronringzähne auf die Anordnung der Sperrflächen abgestimmt ist.
Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2016 205 977 A1 eine Baugruppe für eine Synchronisationsvorrichtung oder für eine Klauenkupplung, mit einem Trägerkörper, wobei der Trägerkörper eine Außenverzahnung aufweist, wobei der Trägerkörper mit einer Antriebswelle koppelbar ist, wobei der Trägerkörper eine Hauptdrehachse definiert, mit einer Schiebemuffe, wobei die Schiebemuffe eine Innenverzahnung aufweist, wobei die Innenverzahnung der Schiebemuffe mit einer Außenverzahnung des Trägerkörpers drehfest verzahnt ist, wobei die Schiebemuffe auf dem Trägerkörper axial zur Hauptdrehachse verschiebbar ist, mit mindestens einer Arretiereinrichtung zur Arretierung der Schiebemuffe, wobei die Arretiereinrichtung an dem Trägerkörper angeordnet ist, wobei die Arretiereinrichtung mindestens einen Flügelabschnitt und einen Basisabschnitt zur Aufnahme eines Rastorgans aufweist, wobei der Flügelabschnitt einen ersten Flügelteilabschnitt und einen zweiten Flügelteilabschnitt aufweist, wobei der erste Flügelteilabschnitt den Basisabschnitt mit dem zweiten Flügelteilabschnitt verbindet. Dabei ist vorgesehen, dass sich der zweite Flügelteilabschnitt des Flügelabschnitts entlang einer ersten Anlageflanke eines ersten Zahns des Trägerkörpers erstreckt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Synchronisierungsvorrichtung für ein Gangwechselgetriebe vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Synchronisierungsvorrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere während eines Betriebs der Synchronisierungsvorrichtung auftretende Störgeräusche verringert oder gänzlich unterbindet. Dies wird erfindungsgemäß mit einer Synchronisierungsvorrichtung für ein Gangwechselgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Federelement zur Beaufschlagung der Schiebemuffe mit einer Vorspannkraft in tangentialer Richtung ausgestaltet und/oder ausgerichtet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Synchronisierungsvorrichtung ist vorzugsweise Teil des Gangwechselgetriebes, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen. Das Gangwechselgetriebe dient dem Einstellen unterschiedlicher Fahrgänge beziehungsweise Übersetzungen zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Gangwechselgetriebes. Anders ausgedrückt wird mittels des Gangwechselgetriebes eine aus mehreren verschiedenen Übersetzungen ausgewählte Übersetzung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle eingestellt.
Beispielsweise bildet das Gangwechselgetriebe einen Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. In diesem Fall ist die Eingangswelle des Gangwechselgetriebes antriebstechnisch an eine Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs angeschlossen, mittels welcher zumindest zeitweise ein Antriebsdrehmoment bereitgestellt wird. Zwischen der Antriebseinrichtung und dem Gangwechselgetriebe kann eine Schaltkupplung, beispielsweise eine Anfahrkupplung, antriebstechnisch angeordnet sein. Die Ausgangswelle des Gangwechselgetriebes ist vorzugsweise an wenigstens eine Radachse des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch angeschlossen. Beispielsweise ist die Ausgangswelle über ein Differenzialgetriebe an die Radachse oder wenigstens ein Rad der Radachse antriebstechnisch angebunden.
Das Gangwechselgetriebe verfügt über wenigstens eine erste Welle, auf welcher ein Schaltrad als Losrad gelagert ist, also zumindest zeitweise bezüglich der Welle frei drehbar ist. Die Synchronisierungsvorrichtung dient dem wahlweisen antriebstechnischen Koppeln der Welle mit dem Schaltrad, wobei im Rahmen des Koppelns eine Drehzahlangleichung des Schaltrads und der Welle erfolgt. Das Schaltrad kämmt mit einem Festrad, welches auf einer zweiten Welle des Gangwechselgetriebes angeordnet, vorzugsweise starr mit dieser gekoppelt ist. Beispielsweise ist die erste Welle mit der Eingangswelle des Gangwechselgetriebes drehfest gekoppelt oder wird von ihr ausgebildet. Die zweite Welle ist hingegen mit der Ausgangswelle des Gangwechselgetriebes drehfest gekoppelt oder wird von ihr ausgebildet.
Zum Koppeln des Schaltrads mit der ersten Welle weist die Synchronisierungsvorrichtung den Synchronisierungskörper, den Kupplungskörper und die Schiebemuffe auf. Der Synchronisierungskörper und der Kupplungskörper sind um die Drehachse drehbar gelagert, welche insbesondere einer Drehachse der ersten Welle entspricht. Der Synchronisierungskörper ist drehfest mit der ersten Welle gekoppelt, vorzugsweise formschlüssig. Hierzu weist beispielsweise der Synchronisierungskörper eine Verzahnung auf, welche mit einer Gegenverzahnung der Welle in Eingriff steht. Der Kupplungskörper ist mit dem Schaltrad antriebstechnisch gekoppelt, vorzugsweise starr und permanent. Beispielsweise ist der Kupplungskörper mit dem Schaltrad verschweißt. Der Kupplungskörper ist gemeinsam mit dem Schaltrad zumindest zeitweise drehbar auf der Welle gelagert.
Die Schiebemuffe, welche in axialer Richtung bezüglich der Drehachse verlagerbar ist, verfügt über die Innenverzahnung. Diese kämmt permanent mit der Außenverzahnung des Synchronisierungskörpers, sodass die Schiebemuffe und der Synchronisierungskörper in Umfangsrichtung gegeneinander festgelegt sind, zumindest im Rahmen eines gewissen Umfangsspiels. Die Außenverzahnung des Synchronisierungskörpers und die Innenverzahnung der Schiebemuffe sind derart ausgestaltet, dass eine leichtgängige axiale Verlagerbarkeit der Schiebemuffe bezüglich des Synchronisierungskörpers sichergestellt ist.
In einer ersten axialen Stellung steht die Innenverzahnung der Schiebemuffe außer Eingriff mit der Außenverzahnung des Kupplungskörpers. In der zweiten Axialstellung kämmt hingegen die Innenverzahnung der Schiebemuffe mit der Außenverzahnung des Kupplungskörpers, sodass eine formschlüssige antriebstechnische Verbindung in Umfangsrichtung zwischen der Schiebemuffe und dem Kupplungskörper hergestellt ist. In der ersten Stellung der Schiebemuffe sind also der Kupplungskörper und das Schaltrad bezüglich der Welle frei drehbar gelagert, wohingegen sie in der zweiten Stellung der Schiebemuffe über den Synchronisierungskörper und die Schiebemuffe, vorzugsweise ausschließlich über diese, mit der Welle antriebstechnisch gekoppelt sind, insbesondere starr oder zumindest im Wesentlichen starr.
Um ein Ineingriffbringen der Innenverzahnung der Schiebemuffe mit der Außenverzahnung des Kupplungskörpers zu erleichtern, ist der Synchronring vorgesehen. Dieser ist antriebstechnisch mit dem Synchronisierungskörper gekoppelt, beispielsweise starr oder mit einem gewissen Spiel in Umfangsrichtung. Wird der Synchronring mit der Vorsynchronisierungskraft beaufschlagt, so gerät er in Reibkontakt mit dem Kupplungskörper, sodass sich die Drehzahl des Kupplungskörpers an die Drehzahl des Synchronrings und mithin die Drehzahl des Synchronisierungskörpers angleicht.
Die Vorsynchronisierungskraft wird mittels der Vorsynchronisierungseinrichtung auf den Synchronring aufgebracht. Hierzu ist die Vorsynchronisierungseinrichtung in axialer Richtung verlagerbar an dem Synchronisierungskörper angeordnet beziehungsweise an ihm gelagert. Die Vorsynchronisierungseinrichtung verfügt über das Rastelement, das mittels des Federelements in Richtung der Rastausnehmung federkraftbeaufschlagt ist. Die Rastausnehmung ist in der Schiebemuffe ausgebildet. Das bedeutet, dass die Vorsynchronisierungseinrichtung über das Rastelement mit der Schiebemuffe gekoppelt ist, sodass zumindest zeitweise eine axiale Verlagerung der Schiebemuffe auch eine axiale Verlagerung der Vorsynchronisierungseinrichtung bewirkt. Bei bekannten Ausgestaltungen ist die Rastausnehmung in einem Zahn der Innenverzahnung der Schiebemuffe ausgestaltet und das Federelement beaufschlagt das Rastelement entlang einer senkrecht auf der Drehachse stehenden und durch die Mitte des Zahns verlaufenden Federkraftachse mit der Federkraft. Um die axiale Verlagerung der Schiebemuffe bezüglich des Kupplungskörpers zu ermöglichen, sind die Innenverzahnung der Schiebemuffe und die Außenverzahnung des Synchronisierungskörpers bevorzugt mit Spiel in Umfangsrichtung ausgestaltet. Dieses Spiel kann insbesondere bei einem Lastwechsel zu einer Relativbewegung zwischen dem Synchronisierungskörper und der Schiebemuffe in Umfangsrichtung und damit zu einem Anschlägen von Zähnen der Innenverzahnung an Zähne der Außenverzahnung führen. Hierdurch entsteht ein unerwünschtes Störgeräusch.
Um die Geräuschbildung während des Betriebs der Synchronisierungsvorrichtung beziehungsweise des Gangwechselgetriebes zu verringern, ist die Vorsynchronisierungseinrichtung derart angeordnet und/oder ausgerichtet, dass sie die Schiebemuffe mit einer Vorspannkraft in tangentialer Richtung beaufschlagt. Hierzu stützt sich das Federelement einerseits an dem Synchronisierungskörper ab und andererseits drängt es das Rastelement in Richtung der Schiebemuffe beziehungsweise an die Schiebemuffe. Die Vorsynchronisierungseinrichtung ist somit nicht nur in axialer Richtung mit der Schiebemuffe gekoppelt, sondern sie erzeugt zusätzlich zwischen dem Synchronisierungskörper und der Schiebemuffe ein von der Vorspannkraft bewirktes Vorspanndrehmoment, das den Synchronisierungskörper und die Schiebemuffe in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt. Hierdurch werden Lastwechsel abgefedert und eine unerwünschte Geräuschbildung vermindert oder sogar gänzlich verhindert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Innenverzahnung der Schiebemuffe und die Außenverzahnung des Synchronisierungskörpers derart ausgeführt sind, dass die Schiebemuffe und der Synchronisierungskörper zueinander ein Spiel in Umfangsrichtung aufweisen, wobei die Vorspannkraft Zähne der Innenverzahnung in Umfangsrichtung an Zähne der Außenverzahnung drängt. Auf das Spiel in Umfangsrichtung zwischen der Schiebemuffe und dem Synchronisierungskörper wurde bereits hingewiesen. Dies ist üblicherweise vorgesehen, um das Verlagern der Schiebemuffe bezüglich des Synchronisierungskörpers in axialer Richtung zu erleichtern. Die Vorspannkraft beziehungsweise das von der Vorspannkraft bewirkte Vorspanndrehmoment ist derart gerichtet, dass Zähne der Innenverzahnung in Umfangsrichtung in Richtung der Zähne der Außenverzahnung gedrängt wird. Bevorzugt erfolgt dies derart, dass die Zähne der Innenverzahnung an den Zähnen der Außenverzahnung anliegen. Das Vorspanndrehmoment beträgt beispielsweise mindestens 1 Nm, vorzugsweise mindestens 1 ,5 Nm oder mindestens 2,0 Nm. Zusätzlich oder alternativ beträgt das Vorspanndrehmoment höchstens 5,0 Nm, höchstens 4,0 Nm oder höchstens 3,0 Nm, insbesondere um das Verschieben der Schiebemuffe in axialer Richtung nicht zu behindern. Durch die beschriebenen Maßnahmen wird das Betriebsgeräusch des Synchronisierungsvorrichtung beziehungsweise des Gangwechselgetriebes verringert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rastausnehmung bezüglich einer die Drehachse vollständig aufnehmenden und mittig durch einen Zahn der Innenverzahnung der Schiebemuffe verlaufenden gedachten Zahnmittenebene asymmetrisch angeordnet ist, und/oder dass die Rastausnehmung bezüglich einer die Drehachse vollständig aufnehmenden und mittig durch einen Zahnzwischenraum der Innenverzahnung der Schiebemuffe verlaufenden gedachten Zahnzwischenraummittenebene asymmetrisch angeordnet ist.
Die Drehachse ist sowohl in der Zahnmittenebene als auch in der Zahnzwischenraummittenebene vollständig aufgenommen. Die Zahnmittenebene verläuft im Querschnitt gesehen mittig durch den Zahn der Innenverzahnung, wohingegen die Zahnzwischenraummittenebene - ebenfalls im Querschnitt gesehen - mittig durch den Zahnzwischenraum der Innenverzahnung verläuft. Der Zahnzwischenraum ist in Umfangsrichtung von zwei Zähnen der Innenverzahnung der Schiebemuffe begrenzt, wobei einer der Zähne vorzugsweise der vorstehend erwähnte Zahn ist, durch welchen die Zahnmittenebene verläuft. Somit verläuft die Zahnmittenebene mittig durch den Zahn und die Zahnzwischenraummittenebene mittig durch den unmittelbar an den Zahn angrenzenden und diesen begrenzenden Zahnzwischenraum. Es wurde bereits erwähnt, dass bei üblichen Synchronisierungsvorrichtung die Rastausnehmung in dem Zahn ausgestaltet ist, nämlich symmetrisch. Im Gegensatz hierzu soll die Rastausnehmung nun bezüglich der Zahnmittenebene und/oder der Zahnzwischenraummittenebene asymmetrisch vorliegen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Zahnmittenebene beziehungsweise die Zahnzwischenraummittenebene durch die Rastausnehmung verlaufen und die Rastausnehmung in Umfangsrichtung gesehen auf einer ersten Seite der jeweiligen Ebene erste Abmessungen und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Ebene zweite Abmessungen aufweist, die von den ersten Abmessungen verschieden sind. Dies ermöglicht auf konstruktiv einfache Art und Weise die Ausrichtung der Vorsynchronisierungseinrichtung zur Erzeugung der Vorspannkraft.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rastausnehmung zumindest bereichsweise in den Zahn und einen auf der dem Zahn gegenüberliegenden Seite des Zahnzwischenraums angeordneten weiteren Zahn der Innenverzahnung eingreift. Die Rastausnehmung weist also in Umfangsrichtung eine Erstreckung auf, mit welcher sie ausgehend von dem Zahn bis hin zu dem weiteren Zahn reicht. Um die asymmetrische Anordnung der Rastausnehmung zu erzielen, greift sie vorzugsweise unterschiedlich weit in den Zahn und den weiteren Zahn ein. Das bedeutet, dass in Umfangsrichtung gesehen die Rastausnehmung mit dem Zahn eine größere Überdeckung aufweist als mit dem weiteren Zahn oder umgekehrt. Vorzugsweise ist die Rastausnehmung in Umfangsrichtung einerseits von dem Zahn und andererseits von dem weiteren Zahn begrenzt, sodass das Rastelement in Umfangsrichtung zuverlässig in der Rastausnehmung gehalten ist. Hierdurch wird ein zuverlässiger Betrieb des Synchronisierungsvorrichtung sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rastelement an einer Anlagestelle an einem die Rastausnehmung begrenzenden Boden anliegt, wobei im Querschnitt gesehen ein Winkel zwischen einer durch einen Mittelpunkt des Rastelements und einen Mittelpunkt der Anlagestelle verlaufenden ersten gedachten Ebene und einer die Drehachse vollständig aufnehmenden und durch den Mittelpunkt des Rastelements verlaufenden zweiten gedachten Ebene mindestens 15° und höchstens 75°, mindestens 25° und höchstens 65°, mindestens 30° und höchstens 60° oder mindestens 35° und höchstens 55° beträgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, beispielsweise nur dann, falls die Schiebemuffe in ihrer ersten Stellung vorliegt.
Unter der Anlagestelle ist diejenige Stelle zu verstehen, an welcher das Rastelement an der Schiebemuffe anliegt beziehungsweise an welche es von dem Federelement gedrängt wird. Die Anlagestelle liegt hierbei an dem Boden vor, der die Rastausnehmung begrenzt, insbesondere in radialer Richtung nach außen. Der Boden wird von der Schiebemuffe gebildet. Die erste Ebene verläuft im Querschnitt gesehen durch den Mittelpunkt des Rastelements sowie den Mittelpunkt der Anlagestelle und die zweite Ebene - ebenfalls im Querschnitt gesehen - verläuft durch den Mittelpunkt des Rastelements und nimmt die Drehachse in sich auf. Die beiden Ebenen schneiden sich bevorzugt in der Drehachse. Sie sind gegeneinander angewinkelt, nämlich um einen Winkel, der in einem der angegebenen Winkelbereiche liegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rastausnehmung eine erste Rastteilausnehmung und mindestens eine zweite Rastteilausnehmung aufweist, die in Axialrichtung von einem Vorsprung der Schiebemuffe voneinander beabstandet sind, wobei in dem Vorsprung eine Führungsrinne für das Rastelement ausgebildet ist, die sich von der ersten Rastteilausnehmung bis hin zu der zweiten Rastteilausnehmung erstreckt. Die beiden Rastteilausnehmungen sind in axialer Richtung voneinander beabstandet ausgestaltet. Beispielsweise greift das Rastelement in der ersten Stellung der Schiebemuffe in die erste Rastteilausnehmung und in der zweiten Stellung in die zweite Rastteilausnehmung ein.
Zwischen den Rastteilausnehmungen ist der Vorsprung angeordnet, der sich in radialer Richtung nach innen erstreckt. In dem Vorsprung ist wiederum eine Vertiefung ausgebildet, nämlich die Führungsrinne. Diese verbindet die beiden Rastteilausnehmungen in axialer Richtung miteinander und dient einer Führung des Rastelements bei einer Verlagerung aus der ersten Rastteilausnehmung in die zweite Rastteilausnehmung und umgekehrt. Die Führungsrinne ist vorzugsweise an eine Form des Rastelements angeglichen. Beispielsweise ist die Führungsrinne im Querschnitt gesehen oval, insbesondere teilkreisförmig. Hierdurch wird ein besonders zuverlässiges Halten des Rastelements erzielt.
Die beiden Rastteilausnehmung sind derart ausgestaltet, dass das Rastelement jeweils rastend in ihnen gehalten ist. Das bedeutet, dass das Rastelement bei einem Eingreifen in die jeweilige Rastteilausnehmung die Schiebemuffe in der jeweils entsprechenden Stellung hält. Um die Schiebemuffe in axialer Richtung zu verlagern, beispielsweise aus der ersten Stellung in die zweite Stellung oder umgekehrt, muss folglich eine hinreichend große Kraft auf die Schiebemuffe aufgebracht beziehungsweise die Schiebemuffe hinreichend weit verlagert werden, um das Rastelement aus der jeweiligen Rastteilausnehmung heraus zu drängen.
Besonders bevorzugt weist die Rastausnehmung die erste Rastteilausnehmung und mehrere zweite Rastteilausnehmungen auf. Die beiden zweiten Rastteilausnehmungen sind in axialer Richtung gesehen auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Rastteilausnehmung ausgestaltet, nehmen die erste Rastteilausnehmung also zwischen sich auf. Zwischen der ersten Rastteilausnehmung und jeder der zweiten Rastteilausnehmungen ist einer von mehreren Vorsprünge angeordnet, welche jeweils gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgestaltet sind. In jedem der Vorsprünge liegt insoweit eine Führungsrinne für das Rastelement vor, die sich von der ersten Rastteilausnehmung bis hin zu der jeweiligen zweiten Rastteilausnehmung erstreckt.
Jede der zweiten Rastteilausnehmungen ist einer von mehreren zweiten axialen Stellungen der Schiebemuffe zugeordnet und hält die Schiebemuffe in dieser. Die Ausgestaltung mit den mehreren zweiten Rastteilausnehmung ist dazu vorgesehen, nicht nur einen Kupplungskörper mit dem Synchronisierungskörper zu koppeln, sondern mehrere beziehungsweise jeweils einen von mehreren. Entsprechend lassen sich mit der Synchronisierungsvorrichtung unterschiedliche Schalträder wahlweise mit dem Synchronisierungskörper beziehungsweise der Welle antriebstechnisch koppeln. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Rastteilausnehmung eine größere Tiefe aufweist als die zweite Rastteilausnehmung, und/oder dass die Tiefe der ersten Rastteilausnehmung ausgehend von der Führungsrinne in axialer Richtung gesehen mit einer größeren Steigung zunimmt als die Tiefe der zweiten Rastteilausnehmung. Die größere Tiefe und/oder die größere Steigung bewirken ein stärkeres Halten des Rastelements in der ersten Rastteilausnehmung gegenüber der zweiten Rastteilausnehmung. Die Kraft, welche auf die Schiebemuffe in axialer Richtung aufgebracht werden muss, um sie aus der ersten Stellung in Richtung der ersten Stellung zu verlagern, ist also größer als die Kraft, welche auf die Schiebemuffe zur Verlagerung aus der zweiten Stellung in die erste Stellung aufgewandt werden muss. Hierdurch ist ein zuverlässiger Betrieb des Synchronisierungsvorrichtung und folglich des Gangwechselgetriebes sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Rastteilausnehmung die Gestalt eines Kugelsegments aufweist und/oder die zweite Rastteilausnehmung trichterförmig ist, oder dass die erste Rastteilausnehmung und/oder die zweite Rastteilausnehmung von einer Schrägfläche begrenzt sind, an welcher das Rastelement zur Bewirkung der Vorspannkraft anliegt. Die kugelsegmentförmige Gestalt der ersten Rastteilausnehmung und die trichterförmige Gestalt der zweiten Rastteilausnehmung ist insbesondere dann sinnvoll, falls das Rastelement kugelförmig ist oder zumindest auf seiner der Rastausnehmung zugewandten Seite Teil kugelförmig ist. In diesem Fall ist die Rastausnehmung an das Rastelement formangepasst, sodass idealerweise nicht nur ein Punktkontakt, sondern vielmehr ein Linien- oder Flächen kontakt zwischen Rastelement und dem die Rastausnehmung begrenzenden Boden vorliegt. Hierdurch wird die Materialbelastung verringert.
Zusätzlich oder alternativ sind die erste Rastteilausnehmung, die zweite Rastteilausnehmung oder sowohl die erste Rastteilausnehmung als auch die zweite Rastteilausnehmung von der Schrägfläche begrenzt, insbesondere in Umfangsrichtung. Bei Anordnung des Rastelements in einer der Rastteilausnehmungen liegt es an der Schrägfläche an und bewirkt so die Vorspannkraft in Umfangsrichtung und mithin das Vorspanndrehmoment. Eine solche Ausgestaltung ist konstruktiv einfach umsetzbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Innenverzahnung einen permanent mit der Außenverzahnung des Synchronisierungskörpers kämmenden ersten Innenverzahnungsbereich und wenigstens einen zumindest teilweise mit der Außenverzahnung des Kupplungskörpers kämmenden zweiten Innenverzahnungsbereich aufweist, wobei die Innenverzahnung abseits der Rastausnehmung einen über den ersten Innenverzahnungsbereich hinweg gleichbleibenden und sich über den zweiten Innenverzahnungsbereich hinweg verändernden Querschnitt aufweist. Die Innenverzahnung setzt sich in axialer Richtung gesehen aus den unterschiedlichen Innenverzahnungsbereichen, nämlich dem ersten Innenverzahnungsbereich und dem wenigstens einen zweiten Innenverzahnungsbereich zusammen. Vorzugsweise liegen mehrere zweite Innenverzahnungsbereich vor, welche in axialer Richtung gesehen auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Innenverzahnungsbereichs angeordnet sind, diesen also zwischen sich aufnehmen.
Der zweite Innenverzahnungsbereich beziehungsweise die zweiten Innenverzahnungsbereiche schließen sich jeweils unmittelbar an den ersten Innenverzahnungsbereich an. In dem ersten Innenverzahnungsbereich weist die Innenverzahnung einen gleichbleibenden Querschnitt auf, nämlich in axialer Richtung. Ist der erste Innenverzahnungsbereich von zwei zweiten Innenverzahnungsbereichen eingefasst, so bleibt also der Querschnitt ausgehend von einem ersten der zweiten Innenverzahnungsbereiche bis hin zu einem zweiten der zweiten Innenverzahnungsbereich gleich. In dem zweiten Innenverzahnungsbereich beziehungsweise den zweiten Innenverzahnungsbereichen verändert sich der Querschnitt der Innenverzahnung jedoch. Beispielsweise wird der Querschnitt ausgehend von dem ersten Innenverzahnungsbereich zunächst kleiner, bevor er wieder zunimmt. Das Vorstehende gilt insbesondere abseits der Rastausnehmung, also für Zahne der Innenverzahnung, die beabstandet von der Rastausnehmung vorliegen und in welche die Rastausnehmung nicht eingreift. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht ein zuverlässiges Einspuren der Innenverzahnung in die Außenverzahnung des Kupplungskörpers und ein Ineingriffhalten der Verzahnungen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in axialer Richtung gesehen die erste Rastteilausnehmung vollständig in dem ersten Innenverzahnungsbereich angeordnet ist und die zweite Rastteilausnehmung wenigstens bereichsweise in dem zweiten Innenverzahnungsbereich vorliegt, sodass die zweite Rastteilausnehmung in Umfangsrichtung zumindest teilweise von dem Zahn und/oder dem weiteren Zahn begrenzt ist. Die erste Rastteilausnehmung liegt in axialer Richtung vollständig in Überdeckung mit dem ersten Innenverzahnungsbereich vor. Abseits der Rastausnehmung beziehungsweise der ersten Rastteilausnehmung verändert sich der Querschnitt der Innenverzahnung nicht.
Die zweite Rastteilausnehmung liegt zumindest bereichsweise in dem zweiten Innenverzahnungsbereich vor. Vorzugsweise erstreckt sie sich aus dem ersten Innenverzahnungsbereich heraus bis in den zweiten Innenverzahnungsbereich hinein. Das bedeutet, dass die zweite Rastteilausnehmung zumindest bereichsweise von der Innenverzahnung gebildet ist und entsprechend in Umfangsrichtung zumindest teilweise von Zähnen der Innenverzahnung begrenzt ist, insbesondere von dem Zahn und Strich oder dem weiteren Zahn. Dies ermöglicht eine in axialer Richtung kompakte Ausgestaltung der Schiebemuffe, da die Verzahnung zum Halten des Rastelements herangezogen wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gangwechselgetriebe, nämlich ein Gangwechselgetriebe mit einer Synchronisierungsvorrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung. Auf die Vorteile wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Gangwechselgetriebe als auch die Synchronisierungsvorrichtung können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Zusätzlich oder alternativ betrifft die Erfindung zudem ein Verfahren zum Betreiben einer Synchronisierungsvorrichtung und/oder eines Gangwechselgetriebes gemäß den Ausführungen in dieser Beschreibung. Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Längsschnittdarstellung durch ein Gangwechselgetriebe mit einer Synchronisierungsvorrichtung,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Synchronisierungsvorrichtung,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Schiebemuffe der Synchronisierungsvorrichtung, sowie
Figur 4 eine schematische Detaildarstellung der Schiebemuffe.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gangwechselgetriebes 1 , insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Gangwechselgetriebe 1 verfügt über ein erstes Schaltrad 2 und ein zweites Schaltrad 3. Die beiden Schalträder 2 und 3 sind unterschiedlichen Übersetzungen des Gangwechselgetriebes 1 zugeordnet. Entsprechend weisen sie unterschiedliche Durchmesser auf. Die Schalträder 2 und 3 sind bezüglich einer hier nicht dargestellten Welle des Gangwechselgetriebes 1 , insbesondere bezüglich einer Drehachse 4 der Welle, drehbar gelagert. Sie sind insoweit zumindest zeitweise antriebstechnisch von der Welle entkoppelt. Zum zeitweisen Herstellen einer antriebstechnischen Verbindung zwischen der Welle und den Schalträdern 2 und 3 verfügt das Gangwechselgetriebe 1 über eine Synchronisierungsvorrichtung 5. Diese weist einen Synchronisierungskörper 6 auf, der mit der Welle drehfest gekoppelt ist, nämlich über eine Verzahnung 7, die mit einer Gegenverzahnung der Welle in Eingriff steht.
Der Synchronisierungskörper 6 trägt eine Außenverzahnung 8, die mit einer Innenverzahnung 9 einer Schiebemuffe 10 kämmt. Die Schiebemuffe 10 ist also permanent mit dem Synchronisierungskörper 6 und folglich mit der Welle drehfest verbunden. Die Schiebemuffe 10 ist in axialer Richtung bezüglich der Drehachse 4 verlagerbar. In einer hier dargestellten ersten Stellung liegt sie beziehungsweise ihre Innenverzahnung 9 außer Eingriff mit wenigstens einem Kupplungskörper 11 beziehungsweise dessen Außenverzahnung 12 vor.
Üblicherweise sind ebenso viele Kupplungskörper 11 vorgesehen wie Schalträder 2 und 3, sodass in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Kupplungskörper 11 realisiert sind, wobei jeweils einer der Kupplungskörper 11 einem der Schalträder 2 und 3 zugeordnet ist. Einer der Kupplungskörper 11 ist drehfest mit dem ersten Schaltrad 2 und ein anderer der Kupplungskörper 11 mit dem zweiten Schaltrad 3 verbunden. Beispielsweise sind die Kupplungskörper 11 mit den Schalträdern 2 und 3 verschweißt.
In einer zweiten Stellung der Schiebemuffe 10 kämmt die Innenverzahnung 9 der Schiebemuffe 10 mit der Außenverzahnung 12 eines der Kupplungskörper 11. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schiebemuffe 10 in mehreren zweiten Stellungen anordnenbar, wobei sie in einer ersten der zweiten Stellungen eine antriebstechnische Verbindung zwischen der Welle und dem ersten Schaltrad 2 und in einer zweiten der zweiten Stellungen eine antriebstechnische Verbindung zwischen der Welle und dem zweiten Schaltrad 3 herstellt. Um ein rasches und zuverlässiges Verlagern der Schiebemuffe 10 in axialer Richtung zu ermöglichen, insbesondere ein rasches Ineingriffbringen der Innenverzahnung 9 mit der Außenverzahnung 12 des Kupplungskörpers 11 , verfügt die Synchronisierungsvorrichtung 5 über wenigstens einen Synchronring 13. Selbstredend liegen wiederum ebenso viele Synchronringe 13 wie Schalträder 2 und 3 vor, sodass die Synchronisierungsvorrichtung 5 in diesem Ausführungsbeispiel zwei Synchronringe 13 aufweist. Die Synchronringe 13 sind in Umfangsrichtung mit dem Synchronisierungskörper 6 gekoppelt, insbesondere mit einem bestimmten Spiel. Sie weisen zudem ebenfalls eine Außenverzahnung auf, welche zumindest zeitweise mit der Innenverzahnung 9 der Schiebemuffe 10 zusammenwirkt, um den Synchronring 13 mit der Schiebemuffe 10 antriebstechnisch starr zu koppeln. Vorzugsweise stehen die Außenverzahnungen der Synchronringe 13 und die Innenverzahnung 9 in der ersten Stellung der Schiebemuffe 10 außer Eingriff, geraten jedoch bei einer zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung liegenden Zwischenstellung miteinander in Eingriff.
Bei einer Auslenkung des Synchronrings 13 in axialer Richtung in Richtung des jeweiligen Kupplungskörpers 11 wird eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Synchronring 13 und dem Kupplungskörper 11 hergestellt, sodass ein Drehmoment von dem Synchronisierungskörper 6 auf den jeweiligen Kupplungskörper 11 übertragen wird und sich eine Drehzahl des Kupplungskörpers 11 und mithin des entsprechenden Schaltrads 2 beziehungsweise 3 an die Drehzahl des Synchronisierungskörpers 6 angleicht. Entspricht die Drehzahl des Kupplungskörpers 11 in etwa oder genau der Drehzahl des Synchronisierungskörpers 6, so wird die Schiebemuffe 10 in die zweite Stellung verlagert, um die starre Kopplung zwischen dem Synchronisierungskörper 6 und dem Kupplungskörper 11 herzustellen, nämlich über die Schiebemuffe 11.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt eine Mehrfachkonussyn- chronisation, insbesondere eine Dreifachkonussynchronisation, vor. Entsprechend greift der Synchronring 13 über mehrere konusförmige Synchronisierungselemente 14 an dem Kupplungskörper 11 beziehungsweise dem jeweiligen Schaltrad 2 oder 3 an. Alternativ zu der gezeigten Darstellung kann selbstständig auch eine Einfachkonussynchronisation beziehungsweise eine beliebige andere Synchronisierungsart realisiert sein.
Die Synchronisierung der Drehzahl des Kupplungskörpers 11 mit der Drehzahl des Synchronisierungskörpers 6 wird mittels einer Vorsynchronisierungseinrichtung 15 eingeleitet. Diese ist in Umfangsrichtung starr an dem Synchronisierungskörper 6 gelagert, bezüglich diesem in axialer Richtung jedoch verlagerbar. Die Vorsynchronisierungseinrichtung 15 verfügt über ein Gehäuse 16, in beziehungsweise an welchem ein Federelement 17 sowie ein Rastelement 18 angeordnet sind. Das Rastelement 18 ist in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 4 verlagerbar und wird von einer mittels des Federelements 17 erzeugten Federkraft beaufschlagt. Die Federkraft drängt das Rastelement 18 in radialer Richtung nach außen, also in Richtung der Schiebemuffe 10. In dieser ist eine Rastausnehmung 19 ausgestaltet, welche eine erste Rastteilausnehmung 20 und wenigstens eine zweite Rastteilausnehmung 21 , in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei zweite Rastteilausnehmungen 21 aufweist. In der ersten Stellung der Schiebemuffe 10 greift das Rastelement 18 in die erste Rastteilausnehmung 20 ein; in einer der zweiten Stellungen in eine der zweiten Rastteilausnehmungen 21.
Bei einer Verlagerung der Schiebemuffe 10 aus der ersten Stellung heraus in eine der zweiten Stellungen nimmt die Schiebemuffe 10 die Vorsynchronisierungseinrichtung 15 in axialer Richtung mit. Bevor die Innenverzahnung 9 der Schiebemuffe 10 mit der Außenverzahnung 12 eines der Kupplungskörper 11 in Eingriff geraten kann, gerät die Vorsynchronisierungseinrichtung 15 in Anlagekontakt mit einem der Synchronringe 13 und drängt diesen in axialer Richtung in Richtung des jeweiligen Kupplungskörpers 11. Anschließend tritt die Innenverzahnung 9 der Schiebemuffe 10 in Eingriff mit der Außenverzahnung des Synchronrings 13, sodass der Synchronring 13 über die Schiebemuffe 10 starr mit dem Synchronisierungskörper 6 gekoppelt ist. Die Vorsynchronisierung ist in diesem Zustand abgeschlossen. Wird die Schiebemuffe 10 - nach einem Angleichen der Drehzahlen der Schiebemuffe 10 und des Kupplungskörpers 11 und folglich nach einer Synchronisierung - hinreichend weit in Richtung der zweiten Stellung verlagert, so gerät zum einen ihre Innenverzahnung 9 in Eingriff mit der Außenverzahnung 12 des jeweiligen Kupplungskörpers 11. Zum anderen wird die Vorsynchronisierungseinrichtung 15 in axialer Richtung bezüglich der Schiebemuffe 10 verlagert, nämlich indem das Rastelement 18 aus der ersten Rastteilausnehmung 20 herausgedrängt wird und in die zweite Rastteilausnehmung 21 eintritt. Liegt das Rastelement 18 in der zweiten Rastteilausnehmung 21 vor, so ist bevorzugt die Vorsynchronisierungseinrichtung 15 beabstandet von dem entsprechenden Synchronring 13 angeordnet.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Synchronisierungsvorrichtung 5. Gezeigt sind insbesondere der Synchronisierungskörper 6, die Schiebemuffe 10 sowie die Vorsynchronisierungseinrichtung 15.
Es ist erkennbar, dass das Rastelement 18 im Querschnitt rund ist. Vorzugsweise liegt es als Kugel vor. Angedeutet ist eine Zahnmittenebene 22, die zum einen die Drehachse 4 vollständig in sich aufnimmt und andererseits mittig durch einen von mehreren Zähnen 23 der Innenverzahnung 9 der Schiebemuffe 10 verläuft. Weiterhin angedeutet ist eine Federkraftachse 24, welche in derjenigen Richtung verläuft, in welcher das Rastelement 18 von dem Federelement 17 nach außen gedrängt wird. Vorzugsweise verläuft die Federkraftachse 24 mittig durch das Rastelement 18. Bevorzugt verläuft sie weiterhin durch die Drehachse 4, insbesondere steht sie senkrecht auf ihr. Vorzugweise umgreift das Federelement 17 die Federkraftachse 24, insbesondere entspricht eine Längsmittelachse des Federelements 17 der Federkraftachse 24. Anders ausgedrückt durchgreift die Federkraftachse 24 das Federelement 17 mittig. Das Federelement 17 liegt hier als Spiralfeder vor.
Es ist erkennbar, dass die Federkraftachse 24 bezüglich der Zahnmittenebene 22 angewinkelt ist. Beispielsweise beträgt der Winkel zwischen der Federkraftachse 24 und der Zahnmittenebene 22 im Querschnitt gesehen mindestens 1°, mindestens 2°. Der Winkel kann jedoch auch größer sein und mindestens 3°, mindestens 4° oder mindestens 5° entsprechen. Hieraus resultiert eine Anlagestelle 25, an welcher das Rastelement 18 an einem Boden 26 anliegt, welcher von der Schiebemuffe 10 ausgebildet ist und die Rastausnehmung 19 in radialer Richtung nach außen begrenzt. Die Anlagestelle 25 liegt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in der Zahnmittenebene 22, kann jedoch auch in Umfangsrichtung gegenüber dieser versetzt sein.
Eine gedachte Ebene, welche parallel zu der Drehachse 4 vorliegt und zum einen mittig durch das Rastelement 18 und mittig durch die Anlagestelle 25 verläuft, ist gegenüber der Federkraftachse 24 angewinkelt. Beispielsweise beträgt der zwischen ihnen vorliegende Winkel mindestens 15° und höchstens 75°, vorzugsweise mindestens 35° und höchstens 55°. Die beschriebene Ausgestaltung und Anordnung der Vorsynchronisierungseinrichtung 15 bewirkt eine Vorspannkraft auf die Schiebemuffe 10, welche ein zwischen dem Synchronisierungskörper 6 und der Schiebemuffe 10 wirkendes Vorspanndrehmoment bewirkt. Hierdurch sind der Synchronisierungskörper 6 und die Schiebemuffe 10 in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse 4 gegeneinander vorgespannt, sodass Störgeräusche effektiv vermieden werden. Es ist erkennbar, dass die Synchronisierungsvorrichtung 5 nicht lediglich eine einzige Vorsynchronisierungseinrichtung 15 aufweist, sondern vielmehr mehrere, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei. Die Vorsynchronisierungseinrichtungen 15 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Schiebemuffe 10. Erkennbar ist dabei insbesondere die Rastausnehmung 19 mit der ersten Rastteilausnehmung 20 und den beiden zweiten Rastteilausnehmung 21. Dargestellt ist zudem ein Endanschlagselement 27, welches zwischen zwei der Zähne 23 der Innenverzahnung 9 ausgebildet ist. Das Endanschlagselement 27 begrenzt eine Verlagerung der Schiebemuffe 10 in axialer Richtung, indem es in der zweiten Stellung mit der Außenverzahnung 12 des Kupplungskörpers 11 zusammenwirkt. Hierdurch wird ein Verlagern der Schiebemuffe 10 aus Richtung der ersten Stellung über die jeweilige zweite Stellung hinaus unterbunden. Die Figur 4 zeigt eine schematische Detaildarstellung der Schiebemuffe 10 im Bereich der Rastausnehmung 19. Wiederum ist erkennbar, dass die Rastausnehmung 19 die erste Rastteilausnehmung 20 und die mehreren zweiten Rastteilausnehmungen 21 aufweist, wobei die zweiten Rastteilausnehmungen 21 die erste Rastteilausnehmung 20 in axialer Richtung zwischen sich aufnehmen. Es ist weiterhin erkennbar, dass die Rastausnehmung 19 in Umfangsrichtung bezüglich der Zähne 23 asymmetrisch angeordnet ist. Insbesondere greift sie in Umfangsrichtung in einen der Zähne 23 weiter ein als in einen anderen der Zähne 23.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Rastteilausnehmung 20 mit einer größeren Tiefe ausgestaltet als die zweiten Rastteilausnehmung 21 . Zwischen der ersten Rastteilausnehmung 20 und jeder der zweiten Rastteilausnehmungen 21 ist ein Vorsprung 28 ausgestaltet, in welchem jeweils eine Führungsrinne 29 für das Rastelement 18 ausgestaltet ist. Die erste Rastteilausnehmung 20 ist beispielsweise kugelsegmentförmig, wohingegen die zweiten Rastteilausnehmungen 21 jeweils trichterförmig sind. Die Führungsrinnen 29 sind bevorzugt zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig.
Die Innenverzahnung 9 weist einen ersten Innenverzahnungsbereich 30 auf, in welcher der Querschnitt der Zähne 23 zumindest abseits der Rastausnehmung 19 über die Erstreckung des ersten Innenverzahnungsbereichs 30 in axialer Richtung konstant ist. An den ersten Innenverzahnungsbereich 30 schließt sich ein zweiter Innenverzahnungsbereich 31 an, in welchem sich der Querschnitt zumindest abschnittsweise in axialer Richtung verändert. Vorzugsweise liegen wiederum mehrere zweite Innenverzahnungsbereiche 31 vor, die in axialer Richtung gesehen den ersten Innenverzahnungsbereich 30 zwischen sich aufnehmen. In axialer Richtung gesehen geht also von dem ersten Innenverzahnungsbereich 30 beidseitig jeweils einer der zweiten Innenverzahnungsbereiche 31 aus. Die erste Rastteilausnehmung 20 liegt in axialer Richtung gesehen vollständig in dem ersten Innenverzahnungsbereich 30 vor. Die zweite Rastteilausnehmung 21 kann ebenfalls teilweise in dem ersten Innenverzahnungsbereich 30 vorliegen, sie erstreckt sich jedoch aus diesem heraus bis in den zweiten Innenverzahnungsbereich 31. Hierdurch ist die zweite Rastteilausnehmung 21 zumindest abschnittsweise von den Zähnen 23 in Umfangsrichtung begrenzt.
Die beschriebene Ausgestaltung des Synchronisierungsvorrichtung 5 bezie- hungsweise des Gangwechselgetriebes 1 ermöglicht durch die asymmetrische Anordnung der Rastausnehmung 19 bezüglich der Zähne 23 das Verspannen von Synchronisierungskörper 6 und Schiebemuffe 10 in Umfangsrichtung gegeneinander. Hierdurch werden auf zuverlässige Art und Weise Störgeräusche verringert oder sogar gänzlich verhindert, welche während ei- nes Betriebs des Gangwechselgetriebes 1 auftreten können, beispielsweise aufgrund eines Lastwechsels.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Gangwechselgetriebe
2 1. Schaltrad
3 2. Schaltrad
4 Drehachse
5 Synchronisierungsvorrichtung
6 Synchronisierungskörper
7 Verzahnung
8 Außenverzahnung
9 Innenverzahnung
10 Schiebemuffe
11 Kupplungskörper
12 Außenverzahnung
13 Synchronring
14 Synchronisierungselement
15 Vorsynchronisierungseinrichtung
16 Gehäuse
17 Federelement
18 Rastelement
19 Rastausnehmung
20 1. Rastteilausnehmung
21 2. Rastteilausnehmung
22 Zahnmittenebene
23 Zahn
24 Federkraftachse
25 Anlagestelle
26 Boden
27 Endanschlagselement
28 Vorsprung
29 Führungsrinne
30 1. Innenverzahnungsbereich
31 2. Innenverzahnungsbereich

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1 . Synchronisierungsvorrichtung (5) für ein Gangwechselgetriebe (1 ), mit einem Synchronisierungskörper (6) und einem Kupplungskörper (11 ), die um eine Drehachse (4) drehbar gelagert sind, sowie mit einer in axialer Richtung bezüglich der Drehachse (4) verlagerbaren Schiebemuffe (10), die eine mit einer Außenverzahnung (8) des Synchronisierungskörpers (6) kämmende Innenverzahnung (9) aufweist und in einer ersten Stellung außer Eingriff mit einer Außenverzahnung (12) des Kupplungskörpers (11) steht und in einer zweiten Stellung in Eingriff mit der Außenverzahnung (12) vorliegt, wobei an dem Synchronisierungskörper (6) eine Vorsynchronisierungseinrichtung (15) in axialer Richtung verlagerbar angeordnet ist, die in wenigstens einer Stellung einen zwischen dem Synchronisierungskörper (6) und dem Kupplungskörper (11) angeordneten Synchronring (13) mit einer axialen Vorsynchronisierungskraft beaufschlagt und ein Rastelement (18) aufweist, das mittels eines Federelements (17) in Richtung einer in der Schiebemuffe (10) ausgestalteten Rastausnehmung (19) federkraftbeaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsynchronisierungseinrichtung (15) zur Beaufschlagung der Schiebemuffe (10) mit einer Vorspannkraft in tangentialer Richtung ausgestaltet und/oder ausgerichtet ist.
2. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (9) der Schiebemuffe (10) und die Außenverzahnung (8) des Synchronisierungskörpers (6) derart ausgeführt sind, dass die Schiebemuffe (10) und der Synchronisierungskörper (6) zueinander ein Spiel in Umfangsrichtung aufweisen, wobei die Vorspannkraft Zähne (23) der Innenverzahnung (9) in Umfangsrichtung an Zähne der Außenverzahnung (8) drängt.
3. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastausnehmung (19) bezüglich einer die Drehachse (4) vollständig aufnehmenden und mittig durch einen Zahn (23) der Innenverzahnung (9) der Schiebemuffe (10) verlaufenden gedachten Zahnmittenebene (22) asymmetrisch angeordnet ist, und/oder dass die Rastausnehmung (19) bezüglich einer die Drehachse (4) vollständig aufnehmenden und mittig durch einen Zahnzwischenraum der Innenverzahnung (9) der Schiebemuffe (10) verlaufenden gedachten Zahnzwischenraummittenebene asymmetrisch angeordnet ist.
4. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastausnehmung (19) zumindest bereichsweise in den Zahn (23) und einen auf der dem Zahn (23) gegenüberliegenden Seite des Zahnzwischenraums angeordneten weiteren Zahn (23) der Innenverzahnung (9) eingreift.
5. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (18) an einer Anlagestelle (25) an einem die Rastausnehmung (19) begrenzenden Boden (26) anliegt, wobei im Querschnitt gesehen ein Winkel zwischen einer durch einen Mittelpunkt des Rastelements (18) und einen Mittelpunkt der Anlagestelle (25) verlaufenden ersten gedachten Ebene und einer die Drehachse (4) vollständig aufnehmenden und durch den Mittelpunkt des Rastelements (18) verlaufenden zweiten gedachten Ebene mindestens 15° und höchstens 45°, mindestens 25° und höchstens 75°, mindestens 30° und höchstens 60° oder mindestens 35° und höchstens 55° beträgt.
6. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastausnehmung (19) eine erste Rastteilausnehmung (20) und mindestens eine zweite Rastteilausnehmung (21) aufweist, die in Axialrichtung von einem Vorsprung (28) der Schiebemuffe (10) voneinander beabstandet sind, wobei in dem Vorsprung (28) eine Führungsrinne (29) für das Rastelement (18) ausgebildet ist, die sich von der ersten Rastteilausnehmung (20) bis hin zu der zweiten Rastteilausnehmung (21 ) erstreckt.
7. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rastteilausnehmung (20) eine größere Tiefe aufweist als die zweite Rastteilausnehmung (21 ), und/oder dass die Tiefe der ersten Rastteilausnehmung (20) ausgehend von der Führungsrinne (29) in axialer Richtung gesehen mit einer größeren Steigung zunimmt als die Tiefe der zweiten Rastteilausnehmung (21 ).
8. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rastteilausnehmung (20) die Gestalt eines Kugelsegments aufweist und/oder die zweite Rastteilausnehmung (21 ) trichterförmig ist, oder dass die erste Rastteilausnehmung (20) und/oder die zweite Rastteilausnehmung (21 ) von einer Schrägfläche begrenzt sind, an welcher das Rastelement (18) zur Bewirkung der Vorspannkraft anliegt.
9. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (9) einen permanent mit der Außenverzahnung (8) des Synchronisierungskörpers (6) kämmenden ersten Innenverzahnungsbereich (30) und wenigstens einen zumindest teilweise mit der Außenverzahnung (12) des Kupplungskörpers (11 ) kämmenden zweiten Innenverzahnungsbereich (31 ) aufweist, wobei die Innenverzahnung (9) abseits der Rastausnehmung (19) einen über den ersten Innenverzahnungsbereich (30) hinweg gleichbleibenden und sich über den zweiten Innenverzahnungsbereich (31) hinweg verändernden Querschnitt aufweist.
10. Synchronisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung gesehen die erste Rastteilausnehmung (20) vollständig in dem ersten Innenverzahnungsbereich (30) angeordnet ist und die zweite Rastteilausnehmung (21 ) wenigstens bereichsweise in dem zweiten Innenverzahnungsbereich (31 ) vorliegt, sodass die zweite Rastteilausnehmung (21 ) in Umfangsrichtung zumindest teilweise von dem Zahn (23) und/oder dem weiteren Zahn (23) begrenzt ist.
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