DE102005002480A1

DE102005002480A1 - Synchronisierungseinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102005002480A1
Application number: DE200510002480
Authority: DE
Inventors: Heinz Henning
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: DE102005002480B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungseinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem auf einer Welle (2) drehbar gelagerten Losrad (4, 6), das mit einer Schaltverzahnung (24a, 24b) versehen ist, sowie mit einer drehfest auf der Welle (2) angeordneten Schiebemuffe (14), die eine Innenverzahnung (22a, 22b) aufweist, die beim Synchronisieren in Eingriff mit der auf dem Losrad (4, 6) vorgesehenen Schaltverzahnung (24a, 24b) bringbar ist, sowie mit mindestens einem zwischen Schiebemuffe (14) und Losrad (4, 6) angeordneten Synchronring (26a, 26b), der zur Angleichung der Drehzahlen von Welle (2) und Losrad (4, 6) vorgesehen ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass vorzugsweise in den Kontaktreibflächen (30a, 30b und 32a, 32b) von Synchronring (26a, 26b) und Losrad (4, 6) Ausnehmungen (34a, 34b und 36a, 36b) für die Aufnahme von Sperrkörpern (38a, 38b) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungseinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei den heute bekannten Synchronisierungseinrichtungen für Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen (siehe z.B. Lehrbuch „Fachkunde Fahrzeugtechnik", Verlag Europa Lehrmittel, 26. Auflage, S. 396ff.) wird die Drehzahlangleichung zwischen Gang- bzw. Losrad und der auf der Getriebewelle drehfest angeordneten Schiebemuffe durch Synchronringe erreicht, deren Sperrzähne das Aufschieben der Schiebemuffe auf die Schaltverzahnung des Losrades erst bei Gleichlauf von Schiebemuffe und Losrad zulassen. Solange sich Schiebemuffe und Losrad mit unterschiedlicher Drehzahl drehen, entsteht ein Reibmoment, das den Synchronring soweit verdreht, dass die Sperrzähne vor den Schaltklauen der Schiebemuffe liegen und damit das Verschieben der Schiebemuffe verhindern. Durch die Reibung zwischen den Reibflächen von Synchronring und Losrad wird dieses beschleunigt oder abgebremst und so der Gleichlauf zwischen Losrad und Schiebemuffe hergestellt. Nachdem der Gleichlauf hergestellt wurde und keine Umfangskraft mehr auf den Synchronring wirkt, muss zum Durchschalten bzw. zum Aufschieben der Schaltklauen der Schiebemuffe auf die Schaltverzahnung des Losrades noch die Sperrposition des Synchronringes aufgehoben und gff. die Drehlage des Losrades korrigiert werden. Dies erfolgt über die an den Stirnseiten der Schaltklauen der Schiebemuffe, der Sperrzähne des Synchronringes und der Schaltverzahnung des Losrades vorgesehenen Anschrägungen.

Eine derartige Lagekorrektur erfordert einerseits das Aufbringen zusätzlicher Schaltkräfte, auf der anderen Seite kommt es zu einem Verschleiß der Zahnflanken, die wiederum ungewollte Synchronisierungsgeräusche hervorrufen, wenn bspw. die Sperrzähne über die Schaltklauen springen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Synchronisierungseinrichtung zu entwickeln, bei der die zuvor dargestellten Nachteile vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Sperrkörper, die mit vorzugsweise in den Kontaktflächen von Synchronring und Losrad eingebrachten Ausnehmungen zusammenwirken, wird mit Erreichen des Gleichlaufs von Schiebemuffe und Losrad eine drehlagerichtige Positionierung beider Bauteile zueinander erreicht, bevor die Schiebemuffe auf die Schaltverzahnung des Losrades aufgeschoben wird. Eine nachträgliche Korrektur der Drehlage von Synchronring und Losrad ist somit nicht mehr erforderlich, so dass auch die zuvor aus dem Stand der Technik beschriebenen Sperrzähne für den Synchronring nicht mehr erforderlich sind.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Synchronisierungseinrichtung möglich.

Die mit den Sperrkörpern zusammenwirkenden ersten und zweiten Ausnehmungen sind auf vorteilhafte Art und Weise in einer Außenreibfläche des Losrades und in einer Innenreibfläche des Synchronringes ausgebildet.

Als Sperrkörper können handelsübliche Stahlkugeln zum Einsatz kommen, die im geschalteten Zustand des Losrades in den ersten und zweiten Ausnehmungen Aufnahme finden. Die Ausnehmungen für die Aufnahme der Sperrkörper sind dabei der Außenkontur der Kugeln angepasst.

Zur gleichmäßigen radialen Abstützung sind die Ausnehmungen um den Umfang von Losrad und Synchronring gleichmäßig verteilt angeordnet.

Der Synchronring ist auf vorteilhafte Art und Weise innerhalb der Schiebemuffe gelagert, so dass Schleppmomentverluste vermieden werden.

Die Schiebemuffe weist einen Innen- und Aussenring auf, zwischen denen der Synchronring aufgenommen ist. Der Innenring ist mit einer Innenverzahnung versehen, mit der die Schiebemuffe auf den mit einer Aussenverzahnung versehenen Synchronkörper aufgeschoben ist.

Der Synchronring ist zwischen seiner der Reibfläche abgewandten Stirnseite und dem Schiebemuffenkörper federnd abgestützt. Dadurch wird eine schnelle formschlüssige Aufnahme der Sperrkörper in den Ausnehmungen des Losrades erreicht.

Die am Aussenring der Schiebemuffe vorgesehene Innenverzahnung weist gegenüber der eigentlichen Schaltverzahnung axial zurückgesetzte Zähne auf, deren Stirnseiten eine Zahnschräge aufweisen, mit denen die Sperrkörper beim Schaltvorgang in die Ausnehmungen gedrückt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer Synchronisierungseinrichtung in einer Neutralstellung,
2 eine Schnittdarstellung der Synchronisierungseinrichtung in einer ersten Schaltstellung,
3 eine Schnittdarstellung der Synchronisierungseinrichtung in einer zweiten Schaltstellung,
4 eine Draufsicht auf ein Losrad eines Schaltgetriebes,
5 eine Seitenansicht eines Synchronringes der Synchronisierungseinrichtung,
6 eine Draufsicht auf den Synchronring,
7 eine Seitenansicht einer Schiebemuffe der Synchronisierungseinrichtung und
8 eine Draufsicht auf die Schiebemuffe.
In 1 ist ein Teil einer Getriebewelle 2 dargestellt, auf der zwei Zahnräder, im Folgenden als Losräder 4 und 6 bezeichnet, drehbar gelagert sind. Zwischen den beiden Losrädern 4 und 6 ist eine Synchronisierungseinrichtung 8 angeordnet, deren Aufbau im Nachfolgenden näher erläutert ist.
Die Synchronisierungseinrichtung 8 weist einen Synchronkörper 10 auf, der über eine Verzahnung 12 drehfest auf der Welle 2 aufgesteckt ist. Auf dem Synchronkörper 10 ist eine Schiebemuffe 14 aufgeschoben, die über eine Verzahnung 16 drehfest, aber verschiebbar auf dem Synchronkörper 10 gelagert ist. Die Schiebemuffe 14 weist einen Innen- und Außenring 19, 20 auf, die durch einen umlaufenden Steg, im Folgenden als Ringsteg 21 bezeichnet, miteinander verbunden sind. Das Verschieben der Schiebemuffe 14 auf dem Synchronkörper 10 erfolgt dabei über eine in eine Nut der Schiebemuffe 14 eingreifende Schaltgabel 18. Auf der Innenseite des Außenringes 20 ist eine Verzahnung 22a und 22b vorgesehen, die, wie später noch näher erläutert, mit einer auf den Losrädern 4 und 6 ausgebildeten Schalt bzw. Außenverzahnung 24a und 24b in Eingriff bringbar ist. Auf der Innenseite des Außenringes 20 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs gegenüber der Innenverzahnung 22a, 22b axial zurückversetzt angeordnete Zähne 23a, 23b vorgesehen, die stirnseitig eine Schräge 33a, 33b aufweisen, deren Funktionsweise später noch näher erläutert ist.
An den beiden Stirnseiten der Schiebemuffe 14 ist jeweils zwischen dem Innen- und Außenring 19, 20 ein dem Losrad 4 bzw. 6 zugeordneter Synchronring 26a und 26b aufgenommen. Die Synchronringe 26a, 26b sind auf dem Innenring 19 der Schiebemuffe 14 verschiebbar gelagert und durch jeweils einen in einer umlaufenden Nut des Innenringes 19 eingebrachten Sicherungsring 27a, 27b axial gesichert. Zwischen dem Ringsteg 21 und der dem Ringsteg 21 jeweils gegenüberliegenden Stirnseite des Synchronringes 26a bzw. 26b ist jeweils eine Spiralfeder 29a, 29b angeordnet, deren beiden Enden in Bohrungen 25a, 25b des Synchronringes 26a, 26b und des Ringsteges 21 aufgenommen sind. Wie in 6 erkennbar, sind die Synchronringe 26a, 26b mit einer Außenverzahnung 28 versehen, die jeweils in die Innenverzahnung 22a, 22b der Schiebemuffe 14 unter Ausbildung eines gewissen Radialspiels (?) eingreift. Auf der dem jeweiligen Losrad 4, 6 zugewandten Stirnseite der Synchronringe 26a, 26b sind konisch verlaufende Reibflächen, im Folgenden als Innenreibflächen 30a und 30b bezeichnet, vorgesehen. Den Innenreibflächen 30a, 30b der beiden Synchronringe 26a, 26b liegen konisch verlaufende Gegenreibflächen, im Folgenden als Außenreibflächen 32a und 32b bezeichnet, gegenüber, die in den beiden Innenstirnseiten der Losräder 4 und 6 ausgebildet sind. In den Außenreibflächen 32a, 32b sind – um den Umfang der beiden Losräder 4, 6 gleichmäßig verteilt – erste Ausnehmungen in Form von Kugelabschnitt-Öffnungen 34a und 34b eingebracht, in die – wie später noch näher erläutert – Sperrkörper 38 in Form von jeweils sechs Stahlkugeln Aufnahme finden. Den ersten Ausnehmungen 34a, 34b korrespondierend gegenüberliegend sind in den Innenreibflächen 30a, 30b der beiden Synchronringe 26a, 26b zweite Ausnehmungen jeweils in Form eines Durchbruchs 36a, 36b eingebracht, die über am Außenumfang der Synchronringe 26a, 26b eingebrachte Bohrungen 40 hergestellt sind. Die Durchbrüche 36a, 36b dienen ebenfalls zur Aufnahme der Sperrkörper 38.
Im Nachfolgenden wird die Funktionsweise der Synchronisierungseinrichtung näher erläutert:
In der 1 dargestellten Neutralstellung der für zwei Gänge vorgesehenen Synchronisierungseinrichtung 8 sind die beiden Losräder 4 und 6 frei drehbar auf der Welle 2 gelagert. Aufgrund der auftretenden Fliehkräfte sind die Stahlkugeln 38a, 38b ausschließlich in den Ausnehmungen 36a, 36b der Synchronringe 26, 26b aufgenommen bzw. gehalten.
Um beispielsweise eine drehfeste Verbindung zwischen Welle 2 und dem Zahnrad 4 zu erreichen, wird – wie in 2 dargestellt – die Schiebemuffe 14 in Richtung des Losrades 4 verschoben. Nach einem Anfangs-Verstellweg kommen die Innenreibfläche 30a des Synchronringes 26a und die Außenreibfläche 32a des Losrades 4 in Reibkontakt, so dass die unterschiedlichen Drehzahlen von Welle 2 und Zahnrad 4 angeglichen werden. Ist eine Drehzahlangleichung zwischen Schiebemuffe 14 und Losrad 4 erfolgt, werden beim weiteren Verschieben der Schiebemuffe 14 die Stahlkugeln 38a mit Hilfe der an den Zähnen 23a ausgebildeten Schrägen 33a in die im Losrad 4 vorgesehenen Kugelabschnitt- Öffnungen 34a gedrückt, so dass die Innenverzahnung 22a der Schiebemuffe 14 so zu der Außenverzahnung 24a des Losrades 4 positioniert bzw. fixiert ist, dass die Innenverzahnung 22a auf die Außenverzahnung 24a des Losrades 4 geschoben werden kann. Die Spiralfedern 29a sorgen dabei für eine entsprechende Übertragung der Axialkräfte von der Schiebemuffe 14 auf den Synchronring 26a..
In 3 ist der soeben beschriebene Synchronisierungsvorgang analog für das Losrad 6 dargestellt.
Die Anzahl und die Form der Sperrkörper sowie der mit den Sperrkörpern zusammenwirkenden Ausnehmungen können dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Wenn sich die Synchronisierungseinrichtung 8 in ihrer Neutralstellung (siehe 1) befindet, und die Welle 2 nicht rotiert, dann finden die Stahlkugeln 38a, 38b in den Kugelabschnitt- Öffnungen 34a, 34b Aufnahme. Sobald die Welle rotiert, werden die Stahlkugeln 38a, 38b nach aussen in die Ausnehmungen 36a, 36b gedrückt.

Claims

Synchronisierungseinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem auf einer Welle (2) drehbar gelagerten Losrad (4, 6), das mit einer Schaltverzahnung (24a, 24b) versehen ist, sowie mit einer drehfest auf der Welle (2) angeordneten Schiebemuffe (14), die eine Innenverzahnung (22a, 22b) aufweist, die beim Synchronisieren in Eingriff mit der auf dem Losrad (4, 6) vorgesehenen Schaltverzahnung (24a, 24b) bringbar ist, sowie mit mindestens einem zwischen Schiebemuffe (14) und Losrad (4, 6) angeordneten Synchronring (26a, 26b) der zur Angleichung der Drehzahlen von Welle (2) und Losrad (4, 6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise in den Kontaktreibflächen (30a, 30b und 32a, 32b) von Synchronring (26a, 26b) und Losrad (4, 6) Ausnehmungen (34a, 34b und 36a, 36b) für die Aufnahme von Sperrkörpern (38a, 38b) vorgesehen sind.
Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste Ausnehmungen (34a, 34b) in einer Außenreibfläche (32a, 32b) des Losrades (4, 6) und zweite Ausnehmungen (36a, 36b) in einer Innenreibfläche (30a, 30b) des Synchronringes (26a, 26b) eingebracht sind.
Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkörper (38a, 38b) als Kugeln ausgebildet sind, die im geschalteten Zustand des Losrades (4, 6) in den ersten und zweiten Ausnehmungen (34a, 34b und 36a, 36b) Aufnahme finden.
Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (34a, 34b und 36a, 36b) der Außenkontur der Kugeln (38a, 38b) angepasst sind.
Synchronisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Ausnehmungen (34a, 34b und 36a, 36b) um den Umfang von Losrad (4, 6) und Synchronring (26a, 26b) gleichmäßig verteilt in der Innen- und Außenreibfläche (30a, 30b und 32a, 32b) im Losrad (4, 6) und Synchronring (26a, 26b) eingebracht sind.
Synchronisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (26a, 26b) innerhalb der Schiebemuffe (14) gelagert ist.
Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (14) einen Innen- und Aussenring (19, 20) aufweist, zwischen denen der Synchronring (26a, 26b) aufgenommen ist.
Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (26a, 26b) stirnseitig an einem Innen- und Aussenring (19, 20) verbindenden umlaufenden Steg () federnd abgestützt ist.
Synchronisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung der Schiebemuffe (14) gegenüber der eigentlichen Schaltverzahnung () axial zurückversetzte Zähne () zur Führung der Sperrkörper (38a, 38b) aufweist.
Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne () stirnseitig eine Führungsschräge () aufweisen.