DE102009054498A1

DE102009054498A1 - Synchronisierung

Info

Publication number: DE102009054498A1
Application number: DE102009054498A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Birk
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: EP2510252A1; WO2011069753A1; DE102009054498B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Synchronisierung (2) für ein Fahrzeuggetriebe, die eine Schiebemuffe (14), einen Synchronring (6), einen Kupplungskörper (10) und einen Synchronkörper (4), der auf einem um eine Rotationsachse (20) drehenden Bauteil angeordneten ist, sowie ein in dem Synchronkörper (4) angeordnetes Druckstück (16) umfasst. Das Druckstück (16) verschiebt durch die Schiebemuffe (14) betätigt den Synchronring (6) axial entlang der Rotationsachse (20) aus einer Ausgangsposition in Richtung auf den Kupplungskörper (10) in eine Sperrstellung der Synchronisierung (2). Ein das Druckstück (16) umgebendes Zentrierelement (22) ist vorgesehen, das die axiale Bewegung des Druckstückes (16) zur axialen Verschiebung des Synchronringes (6) aus einer Ausgangsstellung in die Sperrstellung zulässt und in den Synchronring (6) in der Weise eingreift, dass das Zentrierelement (22) den Synchronring (6) nach Beendigung der Sperrstellung in die Ausgangsposition zurückführt und axial zentriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisierung mit einer Einrichtung zur Vermeidung von Verlusten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Synchronisierungen in Kraftfahrzeuggetrieben weisen häufig zwischen einem auf einer Getriebewelle drehfest angeordneten Synchronkörper und einem mit einem rotierenden Bauteil wie einem Zahnrad drehfest verbundenen Kupplungskörper einen Synchronring auf, der sich relativ gegenüber dem Synchronkörper und dem Kupplungskörper zumindest geringfügig um die Rotationsachse der Getriebewelle verdrehen kann.
Eine Synchronisierung bekannter Bauart umfasst weiter eine Schiebemuffe, mit der der Synchronkörper und der Kupplungskörper zu einer Drehmomentübertragung drehfest verbunden werden können. Drehen sich Synchronkörper und Kupplungskörper vor der drehfesten Verbindung mit unterschiedlicher Drehzahl, dann ermöglicht der Synchronring eine Unterstützung der Drehzahlangleichung. Dazu weist der Synchronring und der Kupplungskörper je eine aufeinander abgestimmte, konusförmige Reibfläche auf. Über die Schiebemuffe werden die beiden Reibflächen aufeinandergedrückt, reiben aneinander und gleichen dadurch die Drehzahl an.
Damit die beiden Reibflächen axial in Richtung der Rotationsachse aufeinandergedrückt werden können, bedarf es eines axialen Freiheitsgrades des Synchronringes. Sobald die drehfeste Verbindung zwischen Synchronkörper und Kupplungskörper wieder gelöst wird, führt dieser axiale Freiheitsgrad dazu, dass der Synchronring sich im Bauraum zwischen Synchronkörper und Kupplungskörper frei bewegen und dabei mit den benachbarten Bauteilen in Berührung geraten kann. Insbesondere kann es zu einer ungewollten Reibberührung der beiden Reibflächen an Synchronring und Kupplungskörper kommen. Dieser Kontakt erzeugt Schleppmomente und somit Durchtriebsverluste im Getriebe. Im Extremfall kann es zu starker lokaler Wärmeentwicklung kommen, verbunden mit Überhitzungserscheinungen an den Reibflächen und einer möglichen Schädigung des Reibbelags.
Beispielgebend ist eine solche Synchronisierung aus der DE 37 37 578 A1 bekannt geworden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung aufzuzeigen, die bei einer Synchronisierung mit Druckstückaktivierung des Synchronringes Verluste in der Synchronisierung verringert.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist eine Synchronisierung für ein Fahrzeuggetriebe vorgesehen, die eine Schiebemuffe, einen Synchronring, einen Kupplungskörper und einen Synchronkörper umfasst, der auf einem um eine Rotationsachse drehenden Bauteil angeordnet ist. Ebenfalls umfasst die Synchronisierung ein in dem Synchronkörper angeordnetes Druckstück, das durch die Schiebemuffe betätigt wird und in bekannter Weise den Synchronring axial entlang der Rotationsachse aus einer Ausgangsposition in Richtung auf den Kupplungskörper in eine Sperrstellung der Synchronisierung verschiebt. In der Sperrstellung wird dann in bekannter Weise eine Drehzahlangleichung zwischen Schiebemuffe und Kupplungskörper vorgenommen.
Erfindungsgemäß ist ein Zentrierelement vorgesehen, das das Druckstück umgibt. Das Zentrierelement lässt die axiale Bewegung des Druckstückes zu, die zur axialen Verschiebung des Synchronringes aus einer Ausgangsstellung in die Sperrstellung erforderlich ist. Dabei greift das Zentrierelement in den Synchronring in der Weise ein, dass das Zentrierelement den Synchronring nach Beendigung der Sperrstellung in die Ausgangsposition zurückführt und axial zentriert. Der an der Schiebemuffe angeordnete Teil der Sperrverzahnung der Synchronisierung kann durch den an dem Synchronring angeordneten Teil der Sperrverzahnung hindurch gleiten und die Schiebemuffe kann mit dem Kupplungskörper eine Drehmoment übertragende Verbindung herstellen, während das Zentrierelement das Druckstück axial zurückführt und dort festhält.
Durch das Zentrieren des Synchronringes in der Ausgangsposition wird vermieden, dass in dem Zustand, in dem der Synchronring nicht zur Drehzahlangleichung der Bauteile genutzt wird, die Reibfläche des Synchronringes mit der Reibfläche des Kupplungskörpers in Berührung gerät. Verluste, die durch diese Reibberührung entstehen könnten, werden dadurch vermieden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung greift das Zentrierelement mit einem Bügel in den Synchronring ein, wobei der Bügel einen Fortsatz am Synchronring umschließt. In einem gewissen Bewegungsfreiraum kann sich der Fortsatz in dem durch den Bügel vorgegebenen Rahmen bewegen, wobei der Bügel sowohl die axiale Bewegungsfreiheit des Synchronringes entlang der Rotationsachse als auch die Bewegungsfreiheit des Synchronringes um die Rotationsachse begrenzt.
Eine Ausführungsform zeigt das Zentrierelement mit Führungseinrichtungen, die die Bewegung des Druckstückes in gewünschten Richtungen ermöglichen und in ungewünschten Richtungen verhindern. Die Führungseinrichtungen halten das Druckstück so, dass es innerhalb des Zentrierelements gehalten wird. Dabei können sich die Führungseinrichtungen derart überlappen, dass die Bewegung des Druckstücks zur Betätigung des Synchronrings in einer axiale Richtung entlang der Rotationsachse ermöglicht wird, während eine Bewegung des Druckstücks in Umfangsrichtung des Synchronkörpers verhindert wird. Diese Verhinderung geschieht durch die Überlappung sowohl in der zentrierten Ausgangsposition des Druckstücks als auch in der betätigten Sperrstellung.
Vorzugsweise wird das Druckstück innerhalb des Zentrierelements durch ein Federelement radial in Richtung der Schiebemuffe gedrückt. Dabei wird das Federelement durch das Zentrierelement geführt und kann nicht seitlich ausweichen. Durch das Zentrierelement ist ein Bauraum im Synchronkörper beansprucht, der die Führung des Federelementes in dem Synchronkörper selbst nicht ermöglicht. Daher sieht eine entsprechende Ausbildung des Zentrierelements die Führung und radiale Aufnahme des Federelementes innerhalb des Synchronkörpers vor. Dadurch kann vorzugsweise auch durch das Federelement die radiale Fixierung des Zentrierelementes vorgenommen werden, weil das Zentrierelement durch das Federelement nach radial innen in den Synchronkörper in eine entsprechende Vertiefung gedrückt wird.
Vorteilhafterweise sind mehrere Zentrierelemente auf dem Umfang des Synchronkörpers verteilt angeordnet, die vorzugsweise aus einem Federstahl gebildet sind.
In einer Ausgestaltung weist das Zentrierelement Bereiche in der Nähe der in die Synchronringe eingreifenden Bügel auf, deren Steifigkeit durch eine entsprechende Formgebung beeinflusst ist. So können diese Bereiche des Zentrierelements beispielsweise in Wellenform ausgeführt sein.
Anwendung finden kann die erfinderische Synchronisierung auch in solchen Synchronisierungen, die zur Schaltung von zwei Übersetzungsstufen mit Hilfe einer Schiebemuffe zwei Synchronringe und zwei Kupplungskörper aufweisen, die axial auf beiden Seiten des Synchronkörpers angeordnet sind.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 die erfindungsgemäße Synchronisierung im Schnitt
2 die Synchronisierung nach 1 in Sperrstellung
3 die Synchronisierung nach 1 in geschaltetem Zustand
4 eine Ansicht des Zentrierelementes im eingebauten Zustand
5 eine Ansicht des Zentrierelementes einzeln
6 einen Ausschnitt eines Synchronringes
7 eine alternative Ausgestaltung des Zentrierelementes
1 zeigt einen Schnitt durch eine Synchronisierung 2 mit einem Synchronkörper 4, zwei Synchronringen 6 und 8, zwei Kupplungskörpern 10 und 12 und einer Schiebemuffe 14. Im Synchronkörper 4 ist ein Druckstück 16 angeordnet, das in die Schiebemuffe 14 eingreifen kann. Dazu wird das Druckstück 16 durch ein Federelement 18 nach außen radial gegen die Schiebemuffe 14 gedrückt. Bei einer Verschiebung der Schiebemuffe 14 nach rechts oder links wird das Druckstück 16 nach radial innen in Richtung auf eine Rotationsachse 20 gedrückt, um die alle Bauteile rotieren können. Zwischen Kupplungskörper 10 und Synchronring 6 sowie zwischen Kupplungskörper 12 und Synchronring 8 sind Reibflächen 26 bzw. 28 vorgesehen, die in bekannter Weise zur Drehzahlangleichung von Synchronkörper 4 und jeweils Kupplungskörper 10 oder 12 dienen.
Im Synchronkörper 4 ist ein Zentrierelement 22 vorgesehen, das von dem Federelement 18 in eine Aufnahme 24 im Synchronkörper 4 gedrückt wird. Das Druckstück 16 kann dabei das Zentrierelement 22 im Bereich der Aufnahme 24 durchdringen. In der axialen Mittelstellung der Schiebemuffe 14 legen sich die Synchronringe 6 und 8 mit ihren Randbereichen 30 bzw. 32 an das Druckstück 16 an. Armförmige Bügel 34 und 36 des Zentrierelements 22 greifen dazu jeweils in einen Synchronring 6 bzw. 8 ein und halten die Synchronringe 6 und 8 unter Federvorspannung zentriert.
Bei einer Betätigung der Schiebemuffe 14 beispielsweise nach rechts in der Zeichnungsebene wird durch das Druckstück 16 der Synchronring 6 aus seiner Ausgangsposition in Richtung des Kupplungskörpers 10 gedrückt, wodurch Synchronring 6 und Kupplungskörper 10 im Bereich der Reibfläche 26 miteinander in Kontakt kommen und aneinander reiben. Die Weiterbewegung der Schiebemuffe 14 ist dabei vorübergehend gesperrt. Der Synchronring 6 nimmt dabei den Bügel 34 am Zentrierelement 22 mit, wobei der Bügel 34 dieser Bewegung durch seine federelastischen Eigenschaften nachgeben kann. Dieser Sperrzustand wird in der 2 gezeigt.
Ist der Gleichlauf zwischen Synchronring 6 und Kupplungskörper 10 erreicht, wird die Sperrung der Bewegung der Schiebemuffe 14 aufgehoben und die Schiebemuffe 14 kann weiter nach rechts bewegt werden, bis die Innenverzahnung der Schiebemuffe 14 in die Außenverzahnung des Kupplungskörpers 10 eingreift. Der Synchronring 6 wird von dem Bügel 34 wieder in die Mitte des Synchronkörpers 4 zurückgezogen und die Berührung im Bereich der Reibfläche 26 wird dadurch aufgelöst und eine zufällige und ungewünschte Berührung von Synchronring 6 und Kupplungskörper 10 wird unterbunden. Die 3 zeigt diesen Zustand.
Die 4 zeigt einen Teil der Synchronisierung 2 mit der Anordnung des Zentrierelements 22 im Synchronkörper 4. Zur axialen Fixierung des Zentrierelementes 22 im Synchronkörper 4 sind Haltelaschen 38 vorgesehen. Die Haltelaschen 38 sind in 5 ebenfalls gut zu erkennen, die das Zentrierelement 22 aus dem Synchronkörper 4 herausgenommen darstellt. Die Bügel 34 sind durch einen Steg 40 und die Bügel 36 durch einen Steg 42 untereinander verbunden. Dadurch wird der Eingriff der Bügel 34 und 36 in die Synchronringe 6 bzw. 8 verbessert. Ebenfalls weist das Zentrierelement 22 laschenförmige Fixierelemente 44 als Führungseinrichtungen auf, die das hier nicht gezeigte Druckstück 16 in Umfangsrichtung führen. Damit wird dem Druckstück 16 in axialer Richtung Bewegungsfreiheit geboten, während in Umfangsrichtung diese Bewegungsfreiheit beschnitten ist. Die Fixierelemente 44 können sich in axialer Richtung überdecken, um eine möglichst große Führungssicherheit für das Druckstück 16 zu gewährleisten.
Ebenfalls losgelöst dargestellt ist ein Ausschnitt aus dem Synchronring 6 in der 6. Dabei ist einer der Bereiche des Synchronrings 6 gezeigt, in dem die Bügel 34 und der verbindende Steg 40 eingreift. Dazu ist im Synchronring 6 eine Nut 46 vorgesehen, in der Bügel 34 und Steg 40 sich in Umfangsrichtung mit einem gewissen Spiel bewegen können, das erforderlich ist, damit sich der Synchronring 6 aus einer Sperrstellung in eine Schaltstellung verdrehen kann. Der in radialer Richtung ausgebildete Fortsatz 48 am Synchronring 6 wird dabei von den Bügeln 34 und dem Steg 40 umschlossen und bildet für die Bügel 34 einen beidseitigen Anschlag in Umfangsrichtung.
In 7 ist eine alternative Gestaltung des Zentrierelements 22 gezeigt, bei dem eine wellenförmige Ausbildung der Bereiche 50 vorgesehen ist, die die Bügel 34, 36 tragen. Hierdurch kann die Steifigkeit dieser Bereiche beeinflusst werden und damit die Nachgiebigkeit unter Beeinflussung der Bewegung des Druckstücks 16.
Durch die erfinderische Ausbildung der Synchronisierung bleibt der Funktionsumfang bisheriger Synchronisierungen erhalten und wird ergänzt durch die sichere Zentrierung der Synchronringe im Zentrum des Synchronkörpers.
Bezugszeichenliste

2: Synchronisierung
4: Synchronkörper
6: Synchronring
8: Synchronring
10: Kupplungskörper
12: Kupplungskörper
14: Schiebemuffe
16: Druckstück
18: Federelement
20: Rotationsachse
22: Zentrierelement
24: Aufnahme
26: Reibfläche
28: Reibfläche
30: Randbereich
32: Randbereich
34: Bügel
36: Bügel
38: Haltelasche
40: Steg
42: Steg
44: Fixierelement
46: Nut
48: Fortsatz
50: wellenförmiger Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3737578 A1 [0005]

Claims

Synchronisierung (2) für ein Fahrzeuggetriebe, die eine Schiebemuffe (14), einen Synchronring (6), einen Kupplungskörper (10) und einen Synchronkörper (4), der auf einem um eine Rotationsachse (20) drehenden Bauteil angeordneten ist, sowie ein in dem Synchronkörper (4) angeordnetes Druckstück (16) umfasst, das durch die Schiebemuffe (14) betätigt den Synchronring (6) axial entlang der Rotationsachse (20) aus einer Ausgangsposition in Richtung auf den Kupplungskörper (10) in eine Sperrstellung der Synchronisierung (2) verschiebt, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Druckstück (16) umgebendes Zentrierelement (22) vorgesehen ist, das die axiale Bewegung des Druckstückes (16) zur axialen Verschiebung des Synchronringes (6) aus einer Ausgangsstellung in die Sperrstellung zulässt und in den Synchronring (6) in der Weise eingreift, dass das Zentrierelement (22) den Synchronring (6) nach Beendigung der Sperrstellung in die Ausgangsposition zurückführt und axial zentriert.
Synchronisierung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (22) mit einem Bügel (34) in den Synchronring (6) eingreift, der einen Fortsatz (48) am Synchronring (6) umschließt und der Bügel (34) sowohl die axiale Bewegungsfreiheit des Synchronringes (6) entlang der Rotationsachse (20) als auch die Bewegungsfreiheit des Synchronringes (6) um die Rotationsachse (20) begrenzt.
Synchronisierung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (22) Führungseinrichtungen (40, 44) aufweist, die die Bewegung des Druckstückes (16) in gewünschten Richtungen ermöglichen und in ungewünschten Richtungen verhindern.
Synchronisierung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (16) durch ein Federelement (18) radial in Richtung der Schiebemuffe (14) gedrückt wird, wobei das Federelement (18) durch das Zentrierelement (22) geführt wird.
Synchronisierung (22) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) zur radialen Fixierung des Zentrierelementes (22) vorgesehen ist und das Zentrierelement (22) nach radial innen in den Synchronkörper (4) drückt.
Synchronisierung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (22) Fixierelemente (38) aufweist, mit denen das Zentrierelement (22) axial im Synchronkörper (4) gehalten ist.
Synchronisierung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zentrierelemente (22) auf dem Umfang des Synchronkörpers (4) verteilt angeordnet sind.
Synchronisierung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (22) Bereiche (50) aufweist, in denen die Steifigkeit der Bereiche (50) des Zentrierelements (22) beeinflussende Maßnahmen vorgenommen sind.
Synchronisierung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (22) aus Federstahl gebildet ist.