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Die Erfindung betrifft eine Synchronisationseinheit eines Getriebes, mit einem Synchronkörper, der auf einer Getriebewelle drehfest angebracht ist, einer Schaltmuffe, die relativ zum Synchronkörper drehfest, aber axial verschieblich angeordnet ist, einem Synchronring zur Kopplung des Synchronkörpers mit einem Gangrad des Getriebes über eine Reibverbindung, sowie einer Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe, die an der Schaltmuffe angreift und bei einer Axialverschiebung der Schaltmuffe den Synchronring mit einer axialen Schaltkraft gegen das zu koppelnde Gangrad beaufschlagt, wobei die Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe einen Synchronstein und einen Sperrstein aufweist.
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Derartige Synchronisationseinheiten sind beispielsweise aus der gattungsgemäßen
DE 10 2007 010 307 B3 bekannt und werden insbesondere bei Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge eingesetzt.
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Außerdem gibt es im Stand der Technik bereits Schaltgetriebe mit einer sogenannten Servosynchronisierung, um den Synchronisationsvorgang zu erleichtern. Hierbei wird die Energie aus dem Drehmoment der zueinander verdrehbaren Zahnräder genutzt, um die über den Schalthebel des Schaltgestänges auf die Synchronisationseinheit aufgebrachte Schaltkraft zu verstärken.
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So offenbart die
DE 10 2010 004 382 A1 eine gattungsgemäße Synchronisationseinheit, bei der an axialen Fortsätzen des Synchronrings Anlageflächen ausgebildet sind, die mit entsprechenden Gegenflächen am Synchronkörper und/oder am Synchronstein der Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe zusammenwirken können, wobei die Anlageflächen wenigstens abschnittsweise so geneigt sind, dass eine in Umfangsrichtung auf die Anlageflächen wirkende Kraft den Synchronring mit einer axialen Kraftkomponente gegen das zu koppelnde Gangrad beaufschlagt.
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Bei der Ausführungsform mit geneigten Anlageflächen am Synchronring und entsprechenden Gegenflächen am Synchronkörper ist die Schaltkraftverstärkung jedoch begrenzt, da lediglich ein Differenzmoment zwischen Synchronmoment und Entsperrmoment zu einer Erhöhung der Anpresskraft auf den Synchronring führt. Daher wird in diesem Zusammenhang auch von einer „Teil”-Servosynchronisierung gesprochen.
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Bei der Ausführungsform mit geneigten Anlageflächen am Synchronring und entsprechenden Gegenflächen am Synchronstein der Sperrkeilsynchronisationseinheit stützt sich das gesamte Synchronmoment an den schrägen Anlageflächen des Synchronrings ab, was auch als „Voll”-Servosynchronisierung bezeichnet wird. Infolge der geneigten Gegenflächen am Synchronstein erfolgt allerdings eine unerwünschte Rückwirkung auf die Schaltmuffe, sodass die axiale Kraftkomponente zur Schaltkraftverstärkung bei einem Handschaltgetriebe zum Beispiel in Form einer höheren Schaltkraft vom Fahrer aufgebracht werden muss.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Synchronisationseinheit für Schaltgetriebe zu schaffen, bei der während eines Schaltvorgangs ohne Rückwirkung auf die aufzubringende Schaltkraft eine verstärkende axiale Kraftkomponente aus dem gesamten Synchronmoment generiert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Synchronisationseinheit der eingangs genannten Art, bei der am Sperrstein Anlageflächen ausgebildet sind, die an entsprechenden Gegenflächen des Synchronkörpers angreifen können, wobei die Anlage- und/oder Gegenflächen wenigstens abschnittsweise so geneigt sind, dass eine in Umfangsrichtung zwischen Sperrstein und Synchronkörper wirkende Kraft eine axiale Kraftkomponente hervorruft, die den Synchronring gegen das zu koppelnde Gangrad oder gegen eine mit dem Gangrad fest verbundene Kupplungsscheibe beaufschlagt. Dadurch lässt sich das komplette Synchronmoment zur Verstärkung der aufgebrachten Schaltkraft nutzen. Die Gegenkraft zu der verstärkend wirkenden, axialen Kraftkomponente wird dabei über den Synchronkörper in die Getriebewelle eingeleitet, sodass die aufzubringende Schaltkraft nicht beeinflusst wird.
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In einer Ausführungsform der Synchronisationseinheit weist der Sperrstein entgegengesetzte Umfangsenden auf, an denen jeweils wenigstens eine Anlagefläche ausgebildet ist, wobei sich zwei in Umfangsrichtung entgegengesetzte Anlageflächen in axialer Richtung schräg aufeinander zu erstrecken. Diese geringfügige Anpassung der Umfangsenden des Sperrsteins stellt eine konstruktiv besonders einfache Möglichkeit dar, die gewünschte Schaltkraftverstärkung zu realisieren.
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Vorzugsweise sind an jedem Umfangsende zwei Anlageflächen ausgebildet, wobei sich jeweils zwei in Umfangsrichtung entgegengesetzte Anlageflächen in axialer Richtung schräg aufeinander zu erstrecken, sodass die Umfangsenden in radialer Richtung gesehen eine Keilform aufweisen. Die Anlageflächen können dabei zum Umfangsende hin entweder spitz zulaufen und unmittelbar aneinander angrenzen oder aber stumpf zulaufen und lediglich indirekt über eine Verbindungsfläche aneinander angrenzen, wobei sich die Verbindungsfläche im Wesentlichen parallel zu einer Radialebene erstreckt. Da an beiden Umfangsenden jeweils zwei relativ zueinander und relativ zu einer Radialebene geneigte Anlageflächen ausgebildet sind, ist ausgehend von einer mittigen Neutralstellung eine Schaltkraftunterstützung in beide axiale Richtungen gewährleistet.
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Bevorzugt erstrecken sich die Anlageflächen jeweils parallel zu einer Ebene, die ausgehend von einer Radialebene um einen Winkel bezüglich einer in der Radialebene liegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Rotationsachse gekippt ist. Diese eben ausgebildeten Anlageflächen lassen sich im Vergleich zu gekrümmten Anlageflächen einfacher fertigen und tragen darüber hinaus zu einer einfach bestimmbaren, verstärkend wirkenden axialen Kraftkomponente bei, die in Abhängigkeit zu der in Umfangsrichtung zwischen Sperrstein und Synchronkörper wirkenden Kraft steht.
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Die Gegenflächen sind vorzugsweise an in Umfangsrichtung vorstehenden, keilförmigen Fortsätzen des Synchronkörpers ausgebildet. Der Synchronkörper weist in diesem Fall beispielsweise eine Ausnehmung auf, die in Umfangsrichtung gesehen gegenüberliegende Stirnflächen hat, wobei sich die Fortsätze ausgehend von den Stirnflächen in Richtung zur Ausnehmung erstrecken.
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Besonders bevorzugt erstrecken sich die Gegenflächen im Wesentlichen parallel zu den jeweils zugeordneten Anlageflächen. Dadurch bilden die Anlageflächen und die Gegenflächen bei einer Kraftübertragung große Kontaktbereiche aus. Dies trägt zu einer geringeren Flächenpressung und damit einem geringeren Verschleiß am Sperrstein und am Synchronkörper bei, wodurch sich die Lebensdauer der Synchronisationseinheit verlängert.
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In einer Ausführungsform der Synchronisationseinheit ist der Synchronring sperrverzahnungsfrei ausgebildet, und nur der Sperrstein kann eine Axialbewegung der Schaltmuffe relativ zum Synchronstein freigeben oder sperren. Ein solcher Sperrmechanismus bietet beachtliche Fertigungsvorteile, da sich der Herstellungsaufwand für den Synchronring erheblich reduziert.
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Bevorzugt sind natürlich mehrere am Umfang des Synchronkörpers verteilte Sperrkeilsynchronisationsbaugruppen vorgesehen.
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Vorzugsweise umfasst die Sperrkeilsynchronisationseinheit auch ein Federelement, welches den Sperrstein bezüglich der Getriebewelle radial nach außen gegen die Schaltmuffe beaufschlagt.
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In der Schaltmuffe ist besonders bevorzugt ein in Umfangsrichtung verlaufender Nutabschnitt ausgebildet, in den der Sperrstein eingreifen kann. Dieser Nutabschnitt erlaubt in Umfangsrichtung eine geführte Relativbewegung des Sperrsteins relativ zur Schaltmuffe. Das wirksame Reib- oder Synchronmoment am Synchronring wird folglich nur über die Anlageflächen am Sperrstein bzw. die Gegenflächen am Synchronkörper übertragen. Das wirksame Entsperrmoment zwischen Sperrstein und Synchronstein führt somit im Gegensatz zur sogenannten Teil-Servosynchronisierung nicht zu einer Verringerung der verstärkend wirkenden, axialen Kraftkomponente. Eine Verdrehung der Synchronringe in ihre Sperrstellung (sogenannte Indexierung) erfolgt in diesem Fall ausschließlich über den Sperrstein. Dies bedeutet, dass der Synchronstein sowie die Synchronringe im Vergleich zur Sperrkeilsynchronisierung gemäß der
DE 10 2007 010 307 B3 keinen vordefinierten Verdrehwinkel bzw. Festanschlag im Synchronkörper haben.
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Der Synchronkörper weist in einer Ausführungsform der Synchronisationseinheit eine Ausnehmung auf, in der die Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe aufgenommen ist, wobei der Synchronstein in Umfangsrichtung insbesondere begrenzt verschieblich in der Ausnehmung aufgenommen ist. Eine solche Ausnehmung ist bereits bei herkömmlichen Synchronisationseinheiten mit einer oder mehreren Sperrkeilsynchronisationsbaugruppen vorgesehen und muss hinsichtlich ihres Querschnitts konstruktiv lediglich geringfügig angepasst werden, um ein gewünschtes Zusammenwirken zwischen Sperrstein und Synchronkörper über die Anlage- bzw. Gegenflächen zu ermöglichen.
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Der Synchronring weist in dieser Ausführungsform bevorzugt axiale Fortsätze auf, welche sich in die Ausnehmung erstrecken, wobei der Synchronstein in Umfangsrichtung im Wesentlichen spielfrei zwischen zwei axialen Fortsätzen des Synchronrings angeordnet ist. Somit lässt sich in diesem Punkt die Konstruktion herkömmlicher Synchronisationseinheiten mit einer Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe beibehalten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 ein Längsschnittdetail eines Schaltgetriebes mit erfindungsgemäßer Synchronisationseinheit im Bereich einer Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe;
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2 ein Querschnittdetail des Schaltgetriebes gemäß 1 im Bereich der Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe;
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3 eine perspektivische Draufsicht auf das Schaltgetriebe gemäß den 1 und 2 (ohne Schaltmuffe) im Bereich der Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe;
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4 eine perspektivische Detailansicht der Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe gemäß 3;
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5 ein Tangentialschnittdetail X-X der erfindungsgemäßen Synchronisationseinheit gemäß 2 in einer mittigen Neutralstellung; und
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6 ein Tangentialschnittdetail X-X der erfindungsgemäßen Synchronisationseinheit gemäß 2 in einer Synchronisationsstellung.
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Die 1 und 2 zeigen ein Längsschnittdetail bzw. ein Querschnittdetail eines Schaltgetriebes 10, genauer einer Synchronisationseinheit 12 des Schaltgetriebes 10.
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Die Synchronisationseinheit 12 umfasst einen Synchronkörper 14, der drehfest auf einer Getriebewelle sitzt und sich in Umfangsrichtung 16 um eine Rotationsachse A dreht, eine mit dem Synchronkörper 14 drehfest verbundene Schaltmuffe 18, die relativ zum Synchronkörper 14 in axialer Richtung 20 verschieblich angeordnet ist, auf jeder axialen Seite des Synchronkörpers 14 einen Synchronring 22 zur Kopplung des Synchronkörpers 14 mit einem entsprechenden Gangrad des Getriebes 10 über eine Reibverbindung, sowie eine Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26, die an der Schaltmuffe 18 angreift und bei einer Axialverschiebung der Schaltmuffe 18 den Synchronring 22 mit einer axialen Schaltkraft F (6) gegen das zu koppelnde Gangrad beaufschlagt. In 1 ist das Gangrad des Schaltgetriebes 10 nicht dargestellt, sondern lediglich eine Kupplungsscheibe 24, welche an das Gangrad angrenzt und fest, insbesondere drehfest mit dem Gangrad verbunden ist. In alternativen Ausführungsvarianten können die Kupplungsscheibe 24 und das Gangrad auch einstückig ausgebildet sein.
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Die Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26 umfasst einen Synchronstein 28, einen Sperrstein 30, der in einer Öffnung im Synchronstein 28 in axialer Richtung 20 weitgehend unverschieblich, aber in radialer Richtung 32 und Umfangsrichtung 16 beweglich aufgenommenen ist, sowie ein Federelement 34, welches den Sperrstein 30 in Bezug auf die Getriebeachse A radial nach außen gegen die Schaltmuffe 18 beaufschlagt.
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Am Umfang des Synchronkörpers 14 sind mehrere Sperrkeilsynchronisationsbaugruppen 26 vorgesehen.
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Aufgrund dieser Sperrkeilsynchronisationsbaugruppen 26 weist die Synchronisationseinheit 12 einen besonderen Sperrmechanismus auf, bei dem der Sperrstein 30 eine Axialbewegung der Schaltmuffe 18 relativ zum Synchronstein 28 freigeben oder sperren kann. Folglich lässt sich der Synchronring 22 im vorliegenden Fall als einfacher, sperrverzahnungsfreier Konusring ausbilden. Im Vergleich zu Synchronringen mit Sperrverzahnung ist der Fertigungsaufwand für sperrverzahnungsfrei hergestellte Synchronringe 22 erheblich reduziert.
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Das allgemeine Funktionsprinzip von Schaltgetrieben
10 mit einer solchen Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe
26 ist bereits in der
DE 10 2007 010 307 B3 , auf die diesbezüglich ausdrücklich verwiesen wird, ausführlich beschrieben und wird nachfolgend anhand eines Schaltvorgangs nur in seinen Grundzügen erläutert.
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Ausgehend von einer nicht-geschalteten Neutralstellung des Schaltgetriebes 10 gemäß den 1 und 2 (vgl. auch 5) wird zum Beispiel über eine (nicht dargestellte) Schaltgabel eine axiale Schaltkraft F (6) auf die Schaltmuffe 18 aufgebracht, sodass die Schaltmuffe 18 in Richtung zu einer Schaltverzahnung 35 der Kupplungsscheibe 24 beaufschlagt ist.
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Das Federelement 34 sitzt unterhalb des Sperrsteins 30 in einer Aussparung des Synchronsteins 28 und drückt den Sperrstein 30 radial nach außen. Hierzu stützt sich das Federelement 34 entweder am Synchronkörper 14 (vgl. 1 und 2) oder alternativ am Synchronstein 28 ab.
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Der Sperrstein 30 greift in axialer Richtung 20 im Wesentlichen formschlüssig in einen Nutabschnitt 36 der Schaltmuffe 18 ein (vgl. 1) und wird beim Aufbringen der Schaltkraft F axial gegen den Synchronstein 28, dieser axial gegen den Synchronring 22 und der Synchronring 22 wiederum mit einer konisch ausgebildeten Reibfläche gegen eine Reibfläche des Gangrads beaufschlagt.
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Bei einem Drehzahlunterschied zwischen dem Synchronkörper 14 und dem Gangrad findet aufgrund der Reibverbindung zwischen Synchronring 22 und Gangrad eine Relativdrehung zwischen dem Synchronring 22 und dem Synchronkörper 14 statt.
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Da der Synchronstein 28 in Umfangsrichtung 16 üblicherweise spielfrei zwischen zwei axialen, in Umfangsrichtung 16 beabstandeten Fortsätzen 37 (siehe 2) des Synchronrings 22 gehalten und der Sperrstein 30 in Umfangsrichtung 16 mit geringem Spiel (vgl. 5 und 6) mit dem Synchronkörper 14 gekoppelt ist, resultiert daraus eine Relativbewegung zwischen dem Synchronstein 28 und dem Sperrstein 30. Diese Relativbewegung wird durch zusammenwirkende Keilflächen 38 (siehe 2) am Synchronstein 28 und am Sperrstein 30 begrenzt, wobei diese gegeneinander beaufschlagten Keilflächen 38 zunächst eine Bewegung des Sperrsteins 30 radial einwärts und damit auch eine axiale Bewegung des Schaltmuffe 18 in Richtung zur Schaltverzahnung 35 verhindern. Die Kraftkomponente radial einwärts wird durch eine axiale Schrägfläche 40 am Sperrstein 30 und eine entsprechende schräge Gegenfläche 42 an der Schaltmuffe 18 erzeugt.
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Erst wenn der Anpressdruck zwischen den Keilflächen 38 aufgrund einer Drehzahlsynchronisierung zwischen dem Synchronkörper 14 und dem Gangrad abnimmt, reicht die Schaltkraft F aus, um den Sperrstein 30 radial einwärts zu bewegen und die Schaltmuffe 18 axial am Sperrstein 30 vorbei auf die Schaltverzahnung 35 der Kupplungsscheibe 24 zu schieben. Daraufhin sind der Synchronkörper 14 und das Gangrad über die Schaltmuffe 18 und die Kupplungsscheibe 24 in Umfangsrichtung 16 formschlüssig und weitgehend spielfrei verbunden.
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Der Synchronkörper 14 weist im Bereich seines Außenumfangs eine Ausnehmung 44 auf, in der die Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26 aufgenommen ist. Gewöhnlich sind mehrere, insbesondere drei Sperrkeilsynchronisationsbaugruppen 26 vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des Synchronkörpers 14 verteilt sind. Dementsprechend sind auch mehrere, insbesondere drei Ausnehmungen 44 zur Aufnahme jeweils einer Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26 im Synchronkörper 14 vorgesehen.
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Die Ausnehmung 44 setzt sich gemäß 2 im Wesentlichen aus einem Umfangsschlitz 48 und einem Radialschlitz 50 zusammen, welcher den Umfangsschlitz 48 etwa mittig kreuzt. Im Radialschlitz 50 befindet sich der radial verschiebliche Sperrstein 30 sowie das Federelement 34, welches hier als Schraubendruckfeder ausgebildet ist und den Sperrstein 30 radial nach außen gegen die Schaltmuffe 18 beaufschlagt. Im Umfangsschlitz 48 der Ausnehmung 44 ist der Synchronstein 28 der Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26 in Umfangsrichtung 16 begrenzt verschieblich aufgenommen.
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Die Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26 ist bezüglich einer radialen Achse der Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26 drehfest gehalten. Diese drehfeste Lagerung ergibt sich je nach Ausführungsform, beispielsweise durch die drehfeste Kopplung der Schaltmuffe 18 mit dem Sperrstein 30 sowie dessen nur in Umfangsrichtung 16 bewegliche Aufnahme im Synchronstein 28 und/oder durch die drehfeste Fixierung des Synchronsteins 28 zwischen zwei axialen Fortsätzen 37 des Synchronrings 22.
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Die axialen Fortsätze 37 des Synchronrings 22 erstrecken sich in die Ausnehmung 44, konkret in den Umfangsschlitz 48 der Ausnehmung 44, wobei der Synchronstein 28 in Umfangsrichtung 16 im Wesentlichen spielfrei zwischen zwei axialen Fortsätzen 37 des Synchronrings 22 angeordnet ist. Demzufolge ist der Synchronstein 28 zusammen mit dem Synchronring 22 relativ zum Synchronkörper 14 in Umfangsrichtung 16 begrenzt verdrehbar.
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Entgegengesetzte Umfangsenden 52, 53 des Sperrsteins 30 grenzen infolge der Querschnittsform der Ausnehmung 44 unmittelbar an gegenüberliegende Umfangsenden 54, 55 des Synchronkörpers 14 an.
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In der perspektivischen Draufsicht gemäß 3 wird deutlich, dass am Sperrstein 30 Anlageflächen 56a, 56b, 58a, 58b ausgebildet sind, die an entsprechenden Gegenflächen 60a, 60b, 62a, 62b des Synchronkörpers 14 angreifen können.
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Die Anlage- und Gegenflächen 56a, 56b, 58a, 58b, 60a, 60b, 62a, 62b sind dabei so geneigt, dass eine in Umfangsrichtung 16 zwischen Sperrstein 30 und Synchronkörper 14 wirkende (Reib-)Kraft FR den Synchronring 22 mit einer axialen Kraftkomponente FServo gegen das zu koppelnde Gangrad bzw. gegen die mit dem Gangrad fest verbundene Kupplungsscheibe 24 beaufschlagt (vgl. 6).
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Die 4 zeigt die Sperrkeilsynchronisationsbaugruppe 26 in einer perspektivischen Detailansicht. Hierbei ist gut zu erkennen, dass an jedem Umfangsende 52, 53 des Sperrsteins 30 zwei Anlageflächen 56a, 56b sowie 58a, 58b ausgebildet sind, wobei sich jeweils zwei in Umfangsrichtung 16 entgegengesetzte Anlageflächen 56a, 58a bzw. 56b, 58b in axialer Richtung 20 schräg aufeinander zu erstrecken, sodass die Umfangsenden 52, 53 in radialer Richtung 32 gesehen eine Keilform aufweisen, In diesem Fall stellt sich eine Schaltkraftverstärkung unabhängig davon ein, ob die Schaltmuffe 18 in einer ersten axialen Richtung oder einer entgegengesetzten zweiten axialen Richtung aus ihrer mittigen Neutralstellung bewegt wird.
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Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Sperrstein 30 entgegengesetzte Umfangsenden 52, 53 aufweist, an denen nur jeweils eine Anlagefläche 56a, 58a oder 56b, 58b ausgebildet ist, wobei sich die beiden in Umfangsrichtung entgegengesetzten Anlageflächen 56a, 58a oder 56b, 58b in axialer Richtung 20 schräg aufeinander zu erstrecken. Die Schaltkraftverstärkung erfolgt dann lediglich in einer der beiden axialen Schaltrichtungen.
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Die 5 zeigt ein Tangentialschnittdetail X-X der Synchronisationseinheit 12 gemäß 3 in einer mittigen Neutralstellung. Dabei wird deutlich, dass sich die Anlageflächen 56a, 56b, 58a, 58b jeweils parallel zu einer Ebene E erstrecken, die ausgehend von einer Radialebene ERadial um einen Winkel α bezüglich einer in der Radialebene ERadial liegende, im Wesentlichen radial verlaufenden Rotationsachse Arot gekippt ist.
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Konkret weist der Sperrstein 30 entgegengesetzte Umfangsenden 52, 53 auf, an denen jeweils zwei relativ zueinander und relativ zur Radialebene ERadial geneigte Anlageflächen 56a, 56b bzw. 58a, 58b ausgebildet sind.
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Gemäß 5 grenzen die beiden relativ zur Radialebene ERadial geneigten Anlageflächen 56a, 56b bzw. 58a, 58b eines Umfangsendes 52, 53 unmittelbar aneinander, sodass die keilförmigen Umfangsenden 52, 53 jeweils spitz zulaufen. Alternativ kann zwischen den geneigten Anlageflächen 56a, 56 bzw. 58a, 58b eines Umfangsendes 52, 53 auch eine Verbindungsfläche 64 ausgebildet sein, die sich im Wesentlichen parallel zur Radialebene ERadial erstreckt. Eine solche Ausführungsvariante ist in 5 gestrichelt angedeutet.
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Gemäß 5 sind auch an jedem Umfangsende 54, 55 des Synchronkörpers 14 angrenzend an die Ausnehmung 44 zwei Gegenflächen 60a, 60b bzw. 62a, 62b ausgebildet, wobei sich jeweils zwei in Umfangsrichtung 16 entgegengesetzte Gegenflächen 60a, 62a bzw. 60b, 62b in axialer Richtung 20 schräg aufeinander zu erstrecken, sodass die Umfangsenden 54, 55 in radialer Richtung 32 gesehen eine Keilform aufweisen.
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Die Gegenflächen 60a, 60b, 62a, 62b sind hier an keilförmigen Fortsätzen 66, 67 des Synchronkörpers 14 ausgebildet, welche in Umfangsrichtung 16 in die Ausnehmung 44 vorstehen.
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Der Synchronkörper 14 weist somit angrenzend an die Ausnehmung 44 gegenüberliegende Umfangsenden 54, 55 auf, an denen jeweils zwei relativ zueinander und relativ zur Radialebene ERadial geneigte Gegenflächen 60a, 60b bzw. 62a, 62b ausgebildet sind.
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Analog zu den Anlageflächen 56a, 56b bzw. 58a, 58b können die beiden relativ zur Radialebene ERadial geneigten Gegenflächen 60a, 60b bzw. 62a, 62b eines Umfangsendes 54, 55 unmittelbar aneinander angrenzen, sodass das keilförmige Umfangsende 54, 55 spitz zuläuft. Alternativ kann zwischen den Gegenflächen 60a, 60b bzw. 62a, 62b eine Verbindungsfläche 68 ausgebildet sein, die sich im Wesentlichen parallel zur Radialebene ERadial erstreckt. Hierzu wird wiederum auf die gestrichelt angedeutete Variante in 5 verwiesen.
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Der Vorteil einer Ausführungsvariante mit Verbindungsflächen 64, 68 liegt darin, dass bei auftretenden Schleppmomenten in der mittigen Neutralstellung der Synchronisationseinheit 12 keine verstärkende, axiale Kraftkomponente FServo generiert wird. In diesem Fall würde die Kraftkomponente FServo nämlich nicht die Schaltkraft F, sondern unerwünschte Schleppmomente verstärken.
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Die 6 zeigt das Tangentialschnittdetail der Synchronisationseinheit 12 gemäß 5, wobei sich die Synchronisationseinheit 12 jedoch nicht mehr in ihrer mittigen Neutralstellung, sondern in einer axial ausgelenkten Synchronisationsstellung befindet.
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In dieser Synchronisationsstellung verursacht die über die Schaltmuffe 18 auf den Sperrstein 30 aufgebrachte Schaltkraft F eine Axialverschiebung des Sperrsteins 30, des Synchronsteins 28 und des Synchronrings 22, bis der Synchronring 22 in Reibeingriff mit dem Gangrad ist. Aufgrund des Drehzahlunterschieds zwischen dem Synchronring 22 und dem Synchronkörper 14 wird der Sperrstein 30 durch den drehfest mit dem Synchronring 22 verbundenen Synchronstein 28 in Umfangsrichtung 16 mit der Reib- oder Synchronkraft FR gegen den Synchronkörper 14 beaufschlagt. Dementsprechend kommen im vorliegenden Fall die Anlagefläche 58a und die zugeordnete Gegenfläche 62b in Kontakt, wobei der Sperrstein 30 und damit der Synchronring 22 durch eine axiale Kraftkomponente FServo beaufschlagt wird, die in derselben Richtung wie die Schaltkraft F wirkt. Die Gegenkraft zur Kraftkomponente FServo wird in den Synchronkörper 14 eingeleitet und über dessen Axiallager abgetragen. Demzufolge findet keine Rückwirkung auf die Schaltmuffe 18 bzw. die aufzubringende Schaltkraft F statt.
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Der Sperrstein 30 greift in den Nutabschnitt 36 ein, der sich in Umfangsrichtung 16 erstreckt (vgl. 1 und 2). Somit bildet der Nutabschnitt 36 für den Sperrstein 30 eine Führung in Umfangsrichtung 16 und ermöglicht eine entsprechende Relativbewegung zwischen dem Sperrstein 30 und der Schaltmuffe 18. Folglich wird ein wirksames Reib- oder Synchronmoment MR am Synchronring 22 ausschließlich über Anlageflächen 56a, 56b, 58a, 58b des Sperrsteins 30 bzw. Gegenflächen 60a, 60b, 62a, 62b am Synchronkörper 14 übertragen. Ein wirksames Entsperrmoment zwischen dem Sperrstein 30 und dem Synchronstein 28 führt im Gegensatz zu einer sogenannten Teil-Servosynchronisierung nicht zu einer Verringerung der verstärkend wirkenden, axialen Kraftkomponente FServo. Eine Verdrehung der Synchronringe 22 in ihre Sperrstellung sog. Indexierung) erfolgt in diesem Fall ausschließlich über den Sperrstein 30.
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Um die Flächenpressungen der zusammenwirkenden Anlagefläche 56a, 56b, 58a, 58b und Gegenfläche 60a, 60b, 62a, 62b in der Synchronisationsstellung zu minimieren, erstrecken sich die Gegenflächen 60a, 60b, 62a, 62b im Wesentlichen parallel zu ihren zugeordneten Anlageflächen 56a, 58b, 58a, 58b.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007010307 B3 [0002, 0017, 0032]
- DE 102010004382 A1 [0004]
