DE102007031310A1 - Arretierung - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Arretierung und eine Synchronisiereinrichtung mit dieser und einem Synchronkörper, wobei die Arretierung ein Rastelement und ein Gehäuse aufweist und bezüglich des Synchronkörpers im verbauten Zustand axial verschiebbar ist.
- Hintergrund der Erfindung
- In modernen handgeschalteten Getrieben werden Synchronisiereinrichtungen eingesetzt, um auf komfortable Art ein Schalten zwischen den einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit eines Gangrades der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle angepasst und dann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebewelle und dem Gangrad hergestellt. Der Synchronkörper ist ein wichtiges Bauelement der Synchronisiereinrichtung. Durch diesen sind die Getriebewelle und eine Schiebemuffe der Syn chronisiereinrichtung drehfest miteinander verbunden. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass der Synchronkörper einerseits in Umfangsrichtung formschlüssig über ein an seiner Nabe ausgebildetes Verzahnungsprofil mit der Getriebewelle verbunden ist und andererseits über eine Außenverzahnung seines Muffenträgers die Schiebemuffe an seinem Außendurchmesser entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar aufnimmt. Weiterhin dient der Synchronkörper je nach seiner Ausführung als Anschlags- und Führungselement für Synchron- bzw. Reibringe. Außerdem sind viele Synchronkörper mit in gleichmäßigen Abständen an seinem Außenumfang ausgearbeiteten Aufnahmen für Arretierungen wie Rastbolzen und Rastkugeln und für Druckstücke versehen. Die Arretierungen halten die Schiebemuffe in ihrer Mittelstellung, wenn kein Gangrad geschaltet ist. Dazu sind die Arretierungen unter Federvorspannung in eine Rastnut der Schiebemuffe gepresst, oder die Arretierung wirkt auf ein Druckstück, das wiederum in einer Rastnut der Schiebemuffe aufgenommen ist.
- In einigen Synchronisiereinrichtungen dienen die in den Aufnahmen des Synchronkörpers angeordneten Druckstücke während eines Schaltvorganges zum Vorsynchronisieren, d. h. zur Bewegung eines jeweils zugeordneten Synchronrings gegen eine Reibfläche des benachbarten Kupplungskörpers oder Zwischenrings bei z. B. Doppelkonussynchronisierungen. Je nach Ausführung der Synchronisiereinheit wird das Druckstück entweder direkt bzw. durch eine oder mehrere Federn oder durch einen vorgespannten Rastbolzen in eine Rastnut der Schiebemuffe vorgespannt. Wird die Schiebemuffe zur Gangwahl axial bewegt, so wird über die innere Kontur ihrer Rastnut das Druckstück axial gegen einen Synchronring geschoben. Der Synchronring wird dadurch gegen die Reibfläche gepresst.
- Die Aufnahmen für die Arretierungen müssen in der Regel durch spanabhebende Verfahren am Synchronkörper hergestellt werden. Dadurch wird der Synchronkörper geschwächt, so dass er an diesen Stellen eine verminderte Tragfähigkeit aufweist. In
DE 10 2005 018 899 A1 sind eine Arretierung und ein Synchronkörper offenbart, bei denen der beanspruchte Raum für die Aufnahme minimiert ist. Nachteilig an der an sich vorteilhaften Paarung ist, dass besonders eine flache Arretierung während des Betriebes der Synchronisiereinheit durch Erschütterungen aus der Neutralstellung verschoben werden kann, was zu unerwünschtem Ansynchronisieren führen kann. - Zusammenfassung der Erfindung
- Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Synchronisiereinrichtung mit einer Arretierung bereitzustellen, wobei die Arretierung auf einfache Weise in einer Stellposition gegen Erschütterungen gesichert ist.
- Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Arretierung Mittel aufweist, welche die Arretierung in der Stellposition bis zu einer vorbestimmten Kraft bezüglich des Synchronkörpers fixieren. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Mittel durch einen oder mehrere Zentriernocken gebildet werden, welche am Gehäuse der Arretierung angeordnet sind und in der Stellposition axial gegen den Synchronkörper anschlagen. Die Zentriernocken stehen aus dem Grundkörper der Arretierung nur in geringer Weise hervor, so dass eine axiale Verschiebung nach Überwinden einer vorbestimmten Kraftschwelle möglich ist. Diese Kraftschwelle bestimmt daher auch die Größe bzw. Länge der Zentriernocken.
- Eine separate Verliersicherung oder Zentrierungsvorrichtung, beispielsweise in Form von einer oder mehreren Ringfedern, ist daher nicht erforderlich, was die Montage in einer Synchronisiereinrichtung erheblich vereinfacht und Kosten spart.
- Der Synchronkörper ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist eine Außenverzahnung auf. Es können zusätzlich radial außenseitig Aufnahmen angeordnet sein, in welche die Arretierungen eingesetzt sind. Die Aufnahmen sind beispielsweise im Querschnitt T-förmig oder rechteckig. Alternativ besteht der Synchronkörper aus einer massiven Scheibe, die außenseitig mit Verzahnungssegmenten aus Blech versehen ist und zwischen diesen Lücken aufweist, in denen die Arretierungen angeordnet sind. Die zweite Ausführungsform ist besonders geeignet für flache Arretierungen, die nicht oder kaum höher als die Verzahnung des Synchronkörpers bauen.
- In einer Ausführungsform weist die Arretierung einen radial orientierten Lappen zum Eingriff in eine Nut des Synchronkörpers auf. Wird die Arretierung bezüglich des Synchronkörpers axial verschoben, so gleitet der Lappen in der Nut, wobei er zweckmäßigerweise einen kleinen Abstand d zum Nutgrund aufweist. Durch eine entsprechende Profilierung des Nutgrundes wirkt beim Verschieben des Lappens ein Widerstand auf den Lappen, wenn der Lappen gegen einen Vorsprung im Nutgrund anschlägt, d. h. wird die Arretierung axial verschoben, so schlägt zunächst der Lappen als Zentrierelement am Nutgrund, der einen Zentrieranschlag bildet, an.
- Weist der Vorsprung eine Höhe auf, so dass der Abstand rechnerisch negativ wird, muss gegen das Rastelement bzw. gegen sein Federelement Arbeit geleistet werden, damit eine weitere Verschiebung bewerkstelligt werden kann. Unterscheiden sich Nuttiefe und Länge des Lappens nur um einen geringen Betrag, so lässt sich durch einen erhöhten Kraftaufwand die Arretierung axial weiter verschieben. Dieser Widerstand ist so einzustellen, dass einerseits die axiale Verschiebung der Arretierung keinen großen Kraftaufwand erfordert, andererseits sollte die Arretierung in der Neutralstellung sicher gehalten werden, so dass Vibrationen und eventuelle kleinere Stöße die Arretierung nicht verschieben. Die Verschiebung kann erleichtert werden, indem der Nutgrund nicht eben ausgebildet ist, sondern zu den axialen Seiten hin leicht abfällt.
- Anstelle eines radial orientierten Lappens kann sich die Arretierung auch mittels ihres gesamten Gehäuses am Synchronkörper abstützen.
- In besonders vorteilhafter Weise ist der Lappen einteilig mit dem Gehäuse der Arretierung ausgebildet. Wird das Gehäuse durch spanlose Umformtechnik hergestellt, so kann der Lappen beim Herstellungsprozess einfach durch Ab winkeln aus dem Gehäuse erzeugt werden. Alternativ dazu lässt sich ein Lappen formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbinden. Ist das Rastelement aus Kunststoff, so kann der Lappen einteilig mit dem Gehäuse durch einen Spritzvorgang hergestellt werden. Um ein Verkippen zu verringern, ist es vorteilhaft, den oder die Lappen symmetrisch anzuordnen. Wird Genau ein Lappen verwendet, sollte dieser beim verbauten Arretierelement in Umfangsrichtung etwa mittig angeordnet sein.
- Es ist nicht erforderlich, dass der Vorsprung im Nutgrund durch ein Kastenprofil gebildet ist, vielmehr ist ein kurviges Profil besonders vorteilhaft, da es zum einen mittels spanloser Umformtechnik besonders gut und kostengünstig erzeugt werden kann und zum anderen die Belastungen der Bauteile gering hält.
- Optional ist in der Nut zusätzlich eine Wand angeordnet, welche für den Lappen einen Anschlag darstellt, so dass der Verschiebeweg axial begrenzt ist. In bevorzugter Weise ist der Anschlag endseitig angeordnet, so dass er axial nicht hervorsteht und gleichzeitig einen maximalen Verschiebeweg zulässt.
- Die Zentriernocken lassen sich besonders einfach fertigen, indem sie als Durchstellungen im aus Blech bestehenden Gehäuse der Arretierung ausgebildet sind.
- Es ist zweckmäßig, die Form der Zentriernocken an die Form der Rampenkontur der Nut anzupassen, um einen harmonischen Kraftverlauf und eine sichere Funktion zu gewährleisten. Durch entsprechende Rampenkonturen bzw. Formgebung der Zentriernocken können sowohl linienförmige als auch flächenartige Pressungen an den den Flanken realisiert werden.
- Um auch bei Fehlbedienungen oder schräger Krafteinleitung eine sichere Funktion zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Arretierung mit mehreren Zentriernocken zu versehen, die in der Neutralstellung den Synchronkörper beidseitig flankieren.
- Eine erfindungsgemäße Synchronisiervorrichtung ist beispielsweise dadurch gebildet, dass eine erfindungsgemäße Arretierung beim Einbau radial in den Synchronkörper eingesetzt wird und nachfolgend eine Schiebemuffe den Synchronkörper mit der Arretierung umgreift. Damit ist die Arretierung radial gesichert.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Synchronisiereinrichtung gemäß dem Stand der Technik, -
2 eine Schrägansicht der Erfindung mit einer Arretierung in einem Synchronkörper, -
3 eine Schrägansicht des Synchronkörpers nach2 , -
4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Arretierung nach2 , -
5 eine rückseitige, perspektivische Ansicht der Arretierung gemäß2 , -
6 einen weiteren erfindungsgemäßen Synchronkörper und -
7 –8 jeweils einen Längs- bzw. Querschnitt von drei erfindungsgemäßen Synchronkörpern im Bereich der Nuten. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung27 mit einem Synchronkörper1 und einer Schiebemuffe2 zum wahlweisen Kuppeln von Gangrädern3 und4 . Die Gangräder3 und4 sind drehbar, aber längs fest auf einer Schaltwelle5 gelagert. Der Synchronkörper1 sitzt verdrehfest sowie längs fest auf der Schaltwelle5 und trägt auf seinem Außenumfang die Schiebemuffe2 . Die Schiebemuffe2 ist mittels einer Verzahnung drehfest zu dem Synchronkörper1 und damit zur Schaltwelle5 wahlweise in Richtung eines der Gangräder3 oder4 verschiebbar auf dem Synchronkörper1 angeordnet. An jeder Seite des Synchronkörpers1 ist längs zwischen diesem und dem Gangrad3 ,4 jeweils ein Satz Synchronringe angeordnet. - Der Synchronkörper
1 nimmt an seinem Umfang mehrere Arretierungen6 auf, wobei eine Arretierung6 hier nur schematisch dargestellt und in den nachfolgenden Figuren detaillierter beschrieben ist. Die Arretierung6 ist als ein Druckstück9 ausgelegt und verrastet mit ihrem Rastelement8 an der Schiebemuffe2 in ihrer neutralen Stellposition. In der neutralen Stellposition stützt sich die Arretierung6 an dem Synchronkörper1 radial ab und spannt mit einem Deckel10 gegen die Schiebemuffe2 vor. Dabei greift das Rastelement8 mit seinem Deckel10 in eine Rastvertiefung11 ein. - Wird die Schiebemuffe
2 axial verschoben, greift sie in eine Kupplungsverzahnung12a einer mit dem Gangrad4 fest verbundenen Kupplungsscheibe12 ein. Die Schaltwelle5 ist über den Synchronkörper1 und die Schiebemuffe2 mit dem Gangrad4 drehfest verbunden, wobei der dem Gangrad4 zugeordnete Gang geschaltet ist. Bei der Schaltbewegung der Schiebemuffe2 in die geschaltete Position nimmt die Schiebemuffe2 das in die Rastvertiefung11 eingreifende Rastelement8 der Arretierung6 längs mit und verschiebt es gegen den äußeren Synchronring13 . Damit ist der Prozess der Vorsynchronisation eingeleitet. - Die weiter in Richtung der Kupplungsverzahnung
12a bewegte Schiebemuffe2 zwingt den Deckel10 des sich an dem äußeren Synchronring13 abstützenden Druckstücks9 aus der Rastvertiefung11 . Der Deckel10 federt dabei radial ein. Beim Lösen des Ganges bewegt sich die Schiebemuffe2 aus dieser Stellung zurück. Dabei greift der mit Vorspannung an der Schiebemuffe2 anliegende Deckel10 erneut in die Rastvertiefung11 ein. -
4 und5 zeigen die Arretierung6 . Die Arretierung6 besteht aus einem Gehäuse14 und einem Rastelement8 . Das Rastelement8 weist einen Deckel10 auf, welcher gegenüber dem Gehäuse14 durch ein Federelement15 vorgespannt ist. Das Gehäuse14 ist im wesentlichen wannenförmig ausgebildet. Es weist neben einem Boden16 von diesem abgewinkelte Halterungen17 auf, welche über Vorsprünge18 den Deckel10 innerhalb des Gehäuses14 fixieren. Im unbelasteten Zustand ist die Federkraft so groß, dass sie den Deckel10 gegen die Vorsprünge18 presst, so dass der Deckel10 sicher in dem Gehäuse14 gehalten ist. Der Boden16 weist mittig einen durchgestellten hohlen Ansatz19 auf, der als Dornfortsatz das Federelement15 sicher führt, so dass es nicht verkippen kann. Die Arretierung6 weist ferner Lappen7 ,7' auf, welche in nahezu rechtem Winkel von dem Boden16 abgewinkelt sind. Seitlich der Lappen7 ,7' sind Zentriernocken28 angeordnet, die aus dem Grundkörper des Gehäuses14 durchgestellt sind. Die Zentriernocken28 weisen zur Mitte der Arretierung6 orientiert eine Rampe30 auf. Die Rampe30 ermöglicht im Zusammenspiel mit einer Gegenrampe31 am Synchronkörper1 eine größere Anlagefläche, so dass beim Durchschalten der Neutralstellung keine ruckartige Weiterbewegung erfolgt, was die Lebensdauer und den Schaltkomfort erhöht. - Die
2 und3 zeigen jeweils einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Synchronkörpers1 , dessen Außenverzahnung22 durch eine Aufnahme20 unterbrochen ist, wobei in der Aufnahme20 für die Arretierung6 eine Nut21 angeordnet ist. Die Nut21 ist axial einseitig geöffnet (in den Figuren nach vorn orientiert). Auf der axial gegenüberliegenden Seite wird sie endseitig durch einen Anschlag23 in Form einer Wand verschlossen. Gemäß2 ist in der Synchronisiereinrichtung27 die Arretierung6 so in dem Synchronkörper1 angeordnet, dass der Lappen7 in die Nut21 eingreift und in der Neutralstellung die Zentriernocken28 den scheibenförmigen Teil32 des Synchronkörpers beidseitig zwischen sich nehmen. Der scheibenförmige Teil32 kann angefast sein, um eine Gegenrampe31 zu bilden. Um eine genügende Stabilität zu er reichen, ist es vorteilhaft, dass zwei oder mehrere Zentriernocken28 auf jeder Seite die Arretierung6 zentrieren. -
6 zeigt einen Synchronkörper1 , der zwei Nuten21 ,24 aufweist. Die erste Nut21 und die zweite Nut24 sind axial zu verschiedenen Seiten durch einen ersten Anschlag23 bzw. einen zweiten Anschlag25 verschlossen. Eine radial in diesem Synchronkörper1 eingesetzte Arretierung6 mit zwei Lappen7 ,7' , welche jeweils in eine Nut21 ,14 eingreifen und damit versetzt an der Arretierung angeordnet sind, lässt sich in beide Richtungen axial verschieben. Sie wird durch zwei zueinander versetzt angeordnete Anschläge23 ,25 in ihrem Verschiebeweg begrenzt. Die Lappen7 ,7' können gleichzeitig auch die Funktion der Zentriernocken28 übernehmen, wenn die Nuten21 ,24 einen Nutgrund26 aufweisen, der als Rastgebirge ausgebildet ist. In den Varianten nach den7 und8 ist der Nutgrund26 zur Mitte des Synchronkörpers1 hin jeweils ansteigend und im Querschnitt konvex. Wird in diesem Fall eine Arretierung aus der Neutralstellung axial verschoben, so trifft der in die Nut21 eingreifende Lappen7 auf den Nutgrund26 , so dass ein weiteres Verschieben nur durch Überwindung eines gewissen Widerstandes möglich ist. Dieser Effekt tritt bei einem Synchronkörper1 gemäß6 in beiden Richtungen auf. Ist die Arretierung6 in Neutralstellung, so reichen beispielsweise durch Vibrationen eingebrachte Kräfte nicht aus, die Arretierung6 vollständig zu verschieben. Ein unerwünschtes Ansynchronisieren wird somit vermieden. Erst die durch den Bediener oder einen Motor aufgebrachte Kraft kann die Arretierung6 vollständig in die Position verschieben, in der der zugeordnete Gang geschaltet ist. -
- 1
- Synchronkörper
- 2
- Schiebemuffe
- 3
- Gangrad
- 4
- Gangrad
- 5
- Schaltwelle
- 6
- Arretierung
- 7,7'
- Lappen
- 8
- Rastelement
- 9
- Druckstück
- 10
- Deckel
- 11
- Rastvertiefung
- 12
- Kupplungsscheibe
- 12a
- Kupplungsverzahnung
- 13, 13'
- Synchronring
- 13''
- Synchronring
- 14
- Gehäuse
- 15
- Federelement
- 16
- Boden
- 17
- Halterung
- 18
- Vorsprung
- 19
- Ansatz
- 20
- Aufnahme
- 21
- erste Nut
- 22
- Außenverzahnung
- 23
- erster Anschlag
- 24
- zweite Nut
- 25
- zweiter Anschlag
- 26
- Nutgrund
- 27
- Synchronisiereinrichtung
- 28
- Zentriernocken
- 29
- Flanke
- 30
- Rampe
- 31
- Gegenrampe
- 32
- scheibenförmiger Teil
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005018899 A1 [0004]
Claims (8)
- Arretierung (
6 ) einer Synchronisiereinrichtung (27 ), wobei die Arretierung (6 ) ein Rastelement (8 ) zum Verrasten in einer Stellposition sowie ein Gehäuse (14 ) aufweist und bezüglich eines Synchronkörpers (1 ) im verbauten Zustand axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (6 ) Mittel (28 ) aufweist, welche die Arretierung (6 ) in der Stellposition bis zu einer vorbestimmten Kraft bezüglich des Synchronkörpers (1 ) fixieren. - Arretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als ein oder mehrere Zentriernocken (
28 ) ausgebildet sind, welche am Gehäuse (14 ) angeordnet sind. - Arretierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernocken (
28 ) aus dem Gehäuse (14 ) durchgestellt sind. - Arretierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (
6 ) aus Blech ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (14 ) der Arretierung (6 ) einen Boden (16 ) aufweist und die Zentriernocken (28 ) in Druckrichtung des Rastelements (8 ) orientiert sind. - Synchronisiereinrichtung mit einer Arretierung nach Anspruch 1.
- Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (
8 ) gegen ein Rastprofil einer Schiebemuffe (2 ) vorgespannt ist, dass die Stellposition die Neutralstellung ist und dass in der Neutralstellung die Zentriernocken (28 ) den Synchronkörper (1 ) axial flankieren. - Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Neutralstellung der Synchronkörper (
1 ) beidseitig von jeweils zwei Zentriernocken (28 ) flankiert ist. - Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernocken (
28 ) in einer geschalteten Stellung in Nuten (21 ) des Synchronkörpers (1 ) eingreifen.
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