DE202009004325U1 - Clutch arrangement - Google Patents

Abstract

Schaltkupplungsanordnung (1) zum Verbinden einer Welle (W) mit einem daran gelagerten Losrad
– mit einer Schaltmuffe (2), die eine axiale Führungsnut (3) aufweist,
– mit einer Nabe (5), die mit der Welle (W) drehfest verbunden ist, und
– mit einer Synchronisiereinrichtung (12)
• mit einem Synchronring (13),
• mit einem Sperrstein (4), der in der Führungsnut (3) axial geführt ist, und
• mit einem Synchronstein (6), in dem der Sperrstein (4) radial geführt ist, dadurch gekennzeichnet,
– dass der Synchronstein (6) mit einer Führungsnase (7) zur Erzeugung eines Führungsspalts (8) zwischen Synchronstein (6) und Schaltmuffe (2) versehen ist.Clutch assembly (1) for connecting a shaft (W) with a loose wheel mounted thereon
- With a sliding sleeve (2) having an axial guide groove (3),
- With a hub (5) which is rotatably connected to the shaft (W), and
With a synchronizing device (12)
• with a synchronizer ring (13),
• with a blocking stone (4), which is axially guided in the guide groove (3), and
With a synchronous stone (6) in which the blocking stone (4) is guided radially, characterized
- That the synchronous stone (6) is provided with a guide nose (7) for generating a guide gap (8) between the synchronizing stone (6) and the sliding sleeve (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a circuit arrangement according to the Preamble of claim 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 10 2007 010 307 B3 bekannt, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfange zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht wird.Such a circuit arrangement is known from DE 10 2007 010 307 B3 The disclosure content of which is hereby incorporated by reference in its entirety to the disclosure content of the present application.

Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die eine Optimierung der Synchronisiereinrichtung zur Erreichung einer besseren Führung und zur Verhinderung des Verkantens der Teile der Synchronisiereinrichtung und Verringerung der inneren Reibung dieser Teile ermöglicht.It is the object of the present invention, a Circuit arrangement according to the preamble of Claim 1 specified type to provide an optimization of Synchronizer to achieve better leadership and for preventing the tilting of the parts of the synchronizer and reducing the internal friction of these parts.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.The This object is achieved by the features of the claim 1.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The Subclaims have advantageous developments of the invention Go to content.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.Further Details, features and advantages of the invention will become apparent the following description of exemplary embodiments the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematisch leicht vereinfachte Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung, 1 a schematically slightly simplified sectional view of a first embodiment of the clutch assembly according to the invention,

2 eine schematisch leicht vereinfachte Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung entlang der Linie A-A in 1, 2 a schematically slightly simplified sectional view of the clutch assembly according to the invention along the line AA in 1 .

3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung, 3 a perspective view of a second embodiment of the clutch assembly according to the invention,

4 eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des Synchronsteins der Synchronisiereinrichtung der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung, 4 a schematically simplified sectional view of another alternative embodiment of the synchronous block of the synchronizer of the clutch assembly according to the invention,

5 eine der 4 entsprechende Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Synchronsteins der Synchronisiereinrichtung der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung, und 5 one of the 4 corresponding sectional view of another embodiment of the synchronizing block of the synchronizer of the clutch assembly according to the invention, and

6 eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung zur Erläuterung der Auslegung des Sperrsteins der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung. 6 a simplified schematic sectional view to explain the interpretation of the block of the clutch assembly according to the invention.

Anhand einer Zusammenschau der schematisch leicht vereinfachten Schnittdarstellungen von 1 und 2 wird eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung 1 zum Verbinden einer Welle W mit einem daran gelagerten (in den 1 und 2 nicht dargestellten) Losrad nachfolgend detailliert beschrieben.Based on a synopsis of the schematically simplified sectional views of 1 and 2 is a first embodiment of the clutch assembly according to the invention 1 for connecting a shaft W to a bearing (in the 1 and 2 not shown) loose wheel described in detail below.

Die Schaltkupplungsanordnung 1 weist eine Schaltmuffe 2 mit einer axialen Führungsnut 3 und eine Nabe 5 auf, die mit der Welle W drehfest verbunden ist. Ferner weist die Schaltkupplungsanordnung 1 eine Synchronisiereinrichtung 12 mit einem Synchronring 13 (4) auf, von dem aufgrund der in 1 gewählten Darstellung nur die Nocken 13A und 13B sichtbar sind.The clutch assembly 1 has a shift sleeve 2 with an axial guide groove 3 and a hub 5 on, which is rotatably connected to the shaft W. Furthermore, the clutch assembly 1 a synchronizer 12 with a synchronizer ring 13 ( 4 ), on the basis of which in 1 selected representation only the cams 13A and 13B are visible.

Ein Sperrstein 4 der Synchronisiereinrichtung 12 ist in der Führungsnut 3 axial und im Synchronstein 6 radial geführt. Wie aus 1 weiter ersichtlich, ist der Synchronstein 6 mit einer Führungsnase 7 versehen, um einen Führungsspalt 8 zwischen dem Synchronstein 6 und der Schaltmuffe 2 zu erzeugen. Die Führungsnase 7 des Synchronsteins 6, greift, wie aus 2 ersichtlich, in eine Führungsnut 9 des Sperrsteins 4 ein.A blockstone 4 the synchronizer 12 is in the guide groove 3 axial and in the synchronous stone 6 guided radially. How out 1 further apparent is the sync stone 6 with a guide nose 7 provided to a guide gap 8th between the sync stone 6 and the shift sleeve 2 to create. The guide nose 7 of the synchronous stone 6 , attacks, like 2 seen in a guide groove 9 of the block 4 one.

Der Synchronstein 6 ist ferner mit Nasen 6A', 6B' zur Mitnahme der Nocken 13A, 13B des Synchronrings 13 versehen. Die Nasen 6A', 6B' sind, in der Stirnansicht von 1 auf die Schaltmuffe 2 gesehen, umfangseitig innen angeordnet.The sync stone 6 is also with noses 6A ' . 6B ' to take the cams 13A . 13B of the synchronizer ring 13 Mistake. The noses 6A ' . 6B ' are in the front view of 1 on the shift sleeve 2 seen, circumferentially arranged inside.

Nachfolgend wird mit Bezug auf 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung detailliert beschrieben. Gleiche Bauteile sind hier mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform gekennzeichnet, so dass diesbezüglich auf deren Beschreibung verwiesen werden kann.Hereinafter, with reference to 3 A second embodiment of the clutch assembly according to the invention described in detail. Identical components are identified here with the same reference numerals as in the first embodiment, so that reference can be made in this regard to their description.

Bei dieser zweiten Ausführungsform stützt sich der Synchronstein 6, wie bei der ersten Ausführungsform, an den Nocken 13A, 13B des Synchronrings 13 und nicht an der Nabe 5 ab. Eine Abstützung ist auch über den gesamten Konus möglich.In this second embodiment, the sync stone is supported 6 as in the first embodiment, on the cams 13A . 13B of the synchronizer ring 13 and not at the hub 5 from. A support is also possible over the entire cone.

Die Systemreibung beim Entsperren wird verringert, da beim Verdrehen des Synchronrings 13 über den Synchronstein 6 keine Reibung zwischen Synchronstein 6 und Nabe 5 auftritt (der Synchronstein 6 liegt nicht auf der Nabe 5 auf). Bei Stillstandsschaltungen wird die Gefahr eines erhöhten Druckpunktes verringert, da die Systemreibung verringert ist. Des Weiteren ist die Sperrsicherheit nicht mehr so stark von der Systemreibung abhängig, da bei dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung die innere Reibung nur an drei Stellen, und zwar zwischen der Nut der Nabe 5 und dem Sperrstein 4, zwischen den schrägen Sperrflächen von Sperrstein 4 zu Synchronstein 6 und zwischen der inneren planen Fläche zwischen Sperrstein 4 und Synchronstein 6 auftritt.The system friction when unlocking is reduced, because when turning the synchronizer ring 13 over the sync stone 6 no friction between sync stone 6 and hub 5 occurs (the sync stone 6 is not on the hub 5 on). In standstill circuits, the risk of an increased pressure point is reduced because the system friction is reduced. Furthermore, the locking safety is not so much dependent on the system friction, since in this embodiment of the clutch assembly according to the invention, the internal friction only at three Stel between the groove of the hub 5 and the block 4 , between the sloping blocks of Sperrstein 4 to sync stone 6 and between the inner plane surface between the block 4 and sync stone 6 occurs.

Das Design der Nabe 5 und des Synchronsteins 6 ist so gewählt, dass der Synchronstein 6 in Sperrstellung flächig an einem Punkt P3 aufliegt. Dabei wird der Synchronstein 6 über Radien R_H und R_B zentriert (siehe Punkt P4). Die Nocken 13A und 13B des Synchronrings 13 ragen ganz in den Sperrstein 4 hinein und werden von Nasen 6A, 6B am Synchronstein 6 mitgenommen, die bei dieser Ausführungsform im Gegensatz zur ersten Ausführungsform umfangsseitig außen angeordnet sind. Dadurch ist der Synchronstein 6 bezüglich Materialeinsatz optimiert. Eine Kollision mit dem nicht dargestellten Gangradkonus wird verhindert. Der Einbauraum in der Nabe 5 wird optimiert, und da die Aussparung geringer ausfallen kann, wird die Nabe 5 demzufolge weniger geschwächt.The design of the hub 5 and the synchronous stone 6 is chosen so that the sync stone 6 in blocking position rests flat at a point P3. This is the sync stone 6 centered on radii R _H and R _B (see point P4). The cams 13A and 13B of the synchronizer ring 13 protrude completely into the block 4 into and out of noses 6A . 6B on the sync stone 6 taken along, in this embodiment, in contrast to the first embodiment circumferentially arranged outside. This is the sync stone 6 optimized regarding material usage. A collision with the Gangradkonus not shown is prevented. The installation space in the hub 5 is optimized, and since the recess may be smaller, the hub becomes 5 consequently less weakened.

Um die Belastung am Synchronstein 6 gering zu halten, ist, wie bei der ersten Ausführungsform, ein Hinterschnitt 14 (siehe auch 1) an den zu den Nocken 13A, 13B benachbarten Bereichen des Synchronsteins 6 und eine Materialverstärkung der Nasen 6A, 6B vorgesehen.To the load on the sync stone 6 is low, as in the first embodiment, an undercut 14 (see also 1 ) to the cams 13A . 13B adjacent areas of the synchronous block 6 and a material reinforcement of the noses 6A . 6B intended.

4 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des Synchronsteins 6 der Synchronisiereinrichtung 1. Wie aus 6 ersichtlich, ist der Synchronstein 6 hierbei zur Kopplung so ausgeführt, dass er beim Synchronisiervorgang mit einer Kraft F nach unten und auf die Konusfläche des Synchronrings 13 gedrückt wird. Dadurch entsteht eine Zusatzkraft F_zusatz auf den Reibkegel des Synchronrings 13, die das Reibmoment erhöht. Für die Sperrbedingung kann nun ein Sperrwinkel an den Sperrteilen geringer gewählt werden. Auf diese Weise wird ein Entsperren nach dem Synchronisiervorgang mit geringerer Kraft ermöglicht. 4 shows a schematically simplified representation of another alternative embodiment of the synchronous block 6 the synchronizer 1 , How out 6 it can be seen, is the sync stone 6 in this case designed for coupling so that it during the synchronization process with a force F down and on the conical surface of the synchronizer ring 13 is pressed. This creates an additional force F _addition to the friction cone of the synchronizer ring 13 , which increases the friction torque. For the blocking condition, a blocking angle at the blocking parts can now be selected smaller. In this way, unlocking after the synchronizing operation with less force is enabled.

5 zeigt eine der 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante. Gleiche Bauteile sind hier mit denselben Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform von 4 gekennzeichnet, so dass diesbezüglich auf deren Beschreibung verwiesen werden kann. Bei dieser Ausführungsvariante ist der Synchronstein 6 gegenüber der Ausführungsform gemäß 4 verlängert ausgebildet. Die Vorsprünge am Synchronring 13 entfallen hierbei jedoch. Der Synchronstein 6 stützt sich direkt auf dem Reibkonus des Synchronrings 13 ab. 5 shows one of the 4 corresponding representation of another embodiment. The same components are here with the same reference numerals as in the embodiment of 4 marked, so that reference can be made in this regard to their description. In this embodiment, the sync stone 6 compared to the embodiment according to FIG 4 extended trained. The projections on the synchronizer ring 13 omitted here, however. The sync stone 6 rests directly on the friction cone of the synchronizer ring 13 from.

In 6 ist eine Darstellung des Sperrsteins 4 in der Schaltmuffe 2 in einer Sperrstellung dargestellt. Wie aus 6 ersichtlich, weist der Sperrstein 4 einen Führungskonus 10 auf, dessen Konuswinkel α' um einen Fehlwinkel Δα' größer ist als ein Konuswinkel γ einer Führungsausnehmung 11 des Synchronsteins 6 (siehe 1 und 3). In entsperrter Stellung liegen die vom Fehlwinkel Δα' eingeschlossenen gegenüberliegenden Flächen des Sperrsteins 4 und des Synchronsteins 6 flächig aneinander an, weil durch das Verdrehen mittels der Schaltmuffe 2 der Fehlwinkel Δα' aufgehoben wird. Damit wird ein Verkanten des Sperrsteins 4 verringert, weil ein hier dargestellter Hebelarm b gering und ein Verdrehradius R_V groß ist, was zusammen zum leichteren Entsperren beiträgt.In 6 is a representation of the block 4 in the sliding sleeve 2 shown in a locked position. How out 6 can be seen, points the block 4 a leadership cone 10 on whose cone angle α 'by a Fehlwinkel Δα' is greater than a cone angle γ of a guide recess 11 of the synchronous stone 6 (please refer 1 and 3 ). In the unlocked position are the enclosed by the Fehlwinkel Δα 'opposite surfaces of the block 4 and the synchronous stone 6 flat against each other, because by the rotation by means of the sliding sleeve 2 the error angle Δα 'is canceled. This is a tilting of the block 4 reduced, because a lever arm b shown here is low and a radius of rotation R _{V is} large, which together contributes to easier unlocking.

Um ein mögliches Verkanten des Sperrsteins 4 beim Entsperren weiter zu verringern, ist die Auslegung in Bezug auf einen Hebelarm a, sowie den Hebelarm b und den Konus- bzw. Sperrwinkel α' entscheidend. Der Sperrstein 4 der erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung 1 ist demzufolge vorteilhafterweise so ausgebildet, dass die Hebelarme a, b und der Konus- bzw. Sperrwinkel α' so bemessen sind, dass ein Drehmoment M_a im Gegenuhrzeigersinn gleichgroß wie ein Drehmoment M_b im Uhrzeigersinn ist, oder dass M_a > M_b ist. Demnach erfolgt dann der Eingriff zwischen der Schaltmuffe 2 und dem Sperrstein 4 beim Verdrehen nicht an einem Punkt B sondern an einem Punkt A, die jeweils in 7 bezeichnet sind.To a possible tilting of the block 4 when unlocking further, the interpretation in terms of a lever arm a, and the lever arm b and the cone or locking angle α 'crucial. The blockstone 4 the clutch assembly of the invention 1 is therefore advantageously designed so that the lever arms a, b and the cone or locking angle α 'are dimensioned so that a torque M _a counterclockwise in the same size as a torque M _b is clockwise, or that M _a > M _b , Accordingly, then takes place the engagement between the shift sleeve 2 and the block 4 when twisting not at a point B but at a point A, each in 7 are designated.

Neben der vorstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den 1 bis 5 verwiesen.In addition to the above written disclosure of the invention is hereby additionally explicitly on the graphic representation in the 1 to 5 directed.

11

SchaltkupplungsanordnungClutch arrangement

22

Schaltmuffeshift sleeve

33

Führungsnutguide

44

Sperrsteinblocking stone

55

Nabehub

66

Synchronsteinsynchronous stone

6A, 6B, 6A', 6B'6A, 6B, 6A ', 6B'

Nasennose

77

Führungsnaseguide nose

88th

Führungsspaltguide gap

99

Führungsnutguide

1010

Führungskonusguide cone

1111

Führungsausnehmungguide recess

1212

Synchronisiereinrichtungsynchronizer

1313

Synchronringsynchronizer ring

13A, 13B13A, 13B

Nockencam

1414

Hinterschnittundercut

αα

Konuswinkel des Synchronringscone angle of the synchronizer ring

α'α '

Konuswinkel des Sperrsteinscone angle of the block

Δα'Δα '

FehlwinkelSkew

γγ

Konuswinkel der Führungsausnehmungcone angle the guide recess

ββ

Winkelangle

R_H R _H

Radiusradius

R_B R _B

Radiusradius

R_V R _V

Radiusradius

WW

Wellewave

P₃ P ₃

PunktPoint

P₄ P ₄

PunktPoint

FF

Kraftforce

F_zusatz F _addition

Zusatzkraftadditional force

F_a F _a

Kraftforce

F_b F _b

Kraftforce

F₂ F ₂

Kraftforce

M_a M _a

Drehmomenttorque

M_b M _b

Drehmomenttorque

AA

PunktPoint

BB

PunktPoint

aa

Hebelarmlever arm

bb

Hebelarmlever arm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 102007010307 B3 [0002] DE 102007010307 B3 [0002]

Claims (8)

Schaltkupplungsanordnung (1) zum Verbinden einer Welle (W) mit einem daran gelagerten Losrad – mit einer Schaltmuffe (2), die eine axiale Führungsnut (3) aufweist, – mit einer Nabe (5), die mit der Welle (W) drehfest verbunden ist, und – mit einer Synchronisiereinrichtung (12) • mit einem Synchronring (13), • mit einem Sperrstein (4), der in der Führungsnut (3) axial geführt ist, und • mit einem Synchronstein (6), in dem der Sperrstein (4) radial geführt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Synchronstein (6) mit einer Führungsnase (7) zur Erzeugung eines Führungsspalts (8) zwischen Synchronstein (6) und Schaltmuffe (2) versehen ist.Clutch assembly ( 1 ) for connecting a shaft (W) with a loose wheel mounted thereon - with a sliding sleeve ( 2 ), which has an axial guide groove ( 3 ), - with a hub ( 5 ), which is rotatably connected to the shaft (W), and - with a synchronizer ( 12 ) • with a synchronizer ring ( 13 ), • with a blocking stone ( 4 ), which in the guide groove ( 3 ) is axially guided, and • with a synchronous stone ( 6 ), in which the block ( 4 ) is guided radially, characterized in that - the synchronous stone ( 6 ) with a guide nose ( 7 ) for generating a guide gap ( 8th ) between sync-stone ( 6 ) and shift sleeve ( 2 ) is provided. Schaltkupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnase (7) in eine Führungsnut (9) des Sperrsteins (4) eingreiftClutch assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the guide nose ( 7 ) in a guide groove ( 9 ) of the block ( 4 ) intervenes Schaltkupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronstein (6) mit Nasen (6A, 6B, 6A', 6B') zur Mitnahme von Nocken (13A, 13B) des Synchronrings (13) versehen ist.Clutch assembly ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the synchronous stone ( 6 ) with noses ( 6A . 6B . 6A ' . 6B ' ) for driving cams ( 13A . 13B ) of the synchronizer ring ( 13 ) is provided. Schaltkupplungsanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (6A, 6B) in Stirnansicht auf die Schaltmuffe (2) gesehen, umfangsseitig außen angeordnet sind.Clutch assembly ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the noses ( 6A . 6B ) in front view of the sliding sleeve ( 2 ), circumferentially arranged outside. Schaltkupplungsanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (6A', 6B'), in Stirnansicht auf die Schaltmuffe (2) gesehen, umfangsseitig innen angeordnet sind.Clutch assembly ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the noses ( 6A ' . 6B ' ), in front view of the sliding sleeve ( 2 ), circumferentially arranged inside. Schaltkupplungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hinterschnitt (14) an den den Nocken (13A, 13B) benachbarten Bereichen des Synchronsteins (6) vorgesehen ist.Clutch assembly ( 1 ) according to one of claims 3 to 5, characterized in that an undercut ( 14 ) at the cams ( 13A . 13B ) adjacent areas of the synchronous block ( 6 ) is provided. Schaltkupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronstein (6) so breit gestaltet ist, daß er sich direkt auf dem Reibkonus des Synchronrings (13) abstützt.Clutch assembly ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the synchronous stone ( 6 ) is designed so wide that it directly on the Reibkonus of the synchronizer ring ( 13 ) is supported. Schaltkupplungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrstein (4) einen Führungskonus (10) aufweist, dessen Konuswinkel (α') um einen Fehlwinkel (Δα') größer ist als ein Konuswinkel (γ) einer Führungsausnehmung (11) des Synchronsteins (6).Clutch assembly ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the blocking stone ( 4 ) a leadership cone ( 10 ) whose cone angle (α ') is larger by a false angle (Δα') than a cone angle (γ) of a guide recess ( 11 ) of the synchronous block ( 6 ).