Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Synchronring für eine Synchronisiervorrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Konuskörper, einer Sperrverzahnung und einem Verdrehsicherungsmittel.

Hintergrund der Erfindung DE 198 53 856 A1 zeigt einen im Umformverfahren aus Blech gefertigten Synchronring mit einem im Wesentlichen konisch ausgebildeten Ringkörper. Am Rand des Synchronringes mit dem großen Konusdurchmesser ist eine radial nach außen weisende und sich umfangsseitig erstreckende Verzahnung ausgebildet. An dem Rand mit dem kleinen Konusdurchmesser stehen radial nach außen von der Rotationsachse des Synchronringes wegweisend Anschläge oder Mitnehmer hervor. Diese Mitnehmer sind beispielsweise für einen formschlüssigen Eingriff in einen Kupplungskörper wie einen Muffenträger vorgesehen. Die Anschläge sind einteilig mit dem Synchronring ausgebildet und radial nach außen geformt.

Die Verbindung des Synchronringes mit dem Muffenträger kann entweder direkt oder indirekt erfolgen. In der Regel erfolgt eine direkte Verbindung durch die Mitnehmer, welche am Synchronring angeordnet sind. Die Mitnehmer sind häufig in Form von Lappen ausgebildet. Theoretisch wird die Breite einer Syn- chronringanordnung nur durch die für die Reibleistung erforderliche Breite der Reibflächen bestimmt. Praktisch ist jedoch auch der Platzbedarf für die Elemente zur formschlüssigen Verbindung der Ringe mit ihrer Anschlusskonstruk- tion, wie die genannten Mitnehmer, zu berücksichtigen. Die axiale Ausdehnung einer Synchronisiervorrichtung wird im Wesentlichen durch die Ausführung und Ausrichtung derartiger als Lappen ausgebildeter Mitnehmer beeinflusst. Ist ein Lappen an der Konusseite mit dem geringeren Durchmesser angeordnet, so können formschlüssige Verbindungen mit dem Muffenträger bei derartigen Synchronringen nur mit höherem Aufwand, z. B. lang ausgebildeten Lappen, realisiert werden. Je länger so ein Lappen ist, desto schwieriger ist es, ihn in seiner Lage und Position exakt auszurichten. Der Fertigungsaufwand und somit die Fertigungskosten werden, z. B. durch zusätzliches Kalibrieren, erhöht. Entfällt allerdings dieser Schritt, so läuft eine derartige Vorrichtung nicht völlig geräuschlos, sondern erzeugt ein so genanntes Synchronringschwirren. Wenn die Mitnehmer in den ihnen zugeordneten Ausnehmungen ein Spiel aufweisen, so können Drehungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine, die auf das Getriebe übertragen werden, hier zu Beschleunigungsspitzen führen und das Schwirren verursachen. Das Synchronringschwirren wird zunehmend vom Fahrer als störend empfunden, da der Gesamtgeräuschpegel in modernen Fahrzeugen zurückgeht. Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiervorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend benannten Nachteile beseitigt sind und einen Synchronring vorzuschlagen, der einfach zu ferti- gen ist.

Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch dass das Verdrehsicherungsmittel durch eine Sperrverzahnungslücke in der Sperrverzahnung gebildet ist, sind keine Mitnehmer mehr erforderlich, die an den Synchronring angeformt oder mit diesem ausgebildet werden müssen. Durch die räumliche Nähe zur Ringstruktur kann der Synchronring auch hohe, schlagartige Kraftspitzen sicher aufnehmen.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Synchronrings ist vereinfacht. In einer Ausführungsform weist der Synchronring in jedem Längsschritt eine L-Form auf. Insbesondere sind damit keine radial vom Konuskörper abstehenden Mitnehmer oder Lappen vorgesehen. Damit sind der Innendurchmesser und der Außendurchmesser am verjüngten Ende des Synchronrings (4) in jeder Winkelrichtung gleich.

Auch axial gerichtete Mitnehmer, die zumindest in dem Längsschnitt, in dem der Mitnehmer sichtbar würde, sind damit ausgeschlossen.

In einer Ausführungsform des Synchronrings weist dieser plane, kreisförmige Stirnflächen auf. Die Sperrverzahnung ist vorzugsweise als Außenverzahnung an der Stirnfläche mit dem größeren Durchmesser vorgesehen.

Vorzugsweise weist der Synchronring mehrere Sperrverzahnungslücken auf, um die Belastung auf die in die Sperrverzahnungslücken eingreifenden Axial- vorsprünge des Muffenträgers zu minimieren. Die Sperrverzahnungslücken entsprechen in ihrer Ausdehnung in Umfangsrichtung vorzugsweise mindestens fünf Zähnen. Beispielsweise greift in eine sechs Zahn breite Sperrverzah- nungslücke ein vier Zahn breiter Axialvorsprung ein. In ihrer Radialhöhe entsprechen die Sperrverzahnungslücken vorzugsweise dem Zahngrund der Außenverzahnung. Je nach Höhe der eingreifenden Axialvorsprünge kann die Radialhöhe der Sperrverzahnungslücke auch leicht oberhalb oder unterhalb des Zahngrunds verlaufen. Die Sperrverzahnungslücken entsprechen in ihrer Ausdehnung in Axialrichtung. Die Herstellung der Verzahnungslücken erfordert keinen separaten Her- Stellungsschritt, so dass das Verdrehsicherungsmittel am Synchronring günstig und integral herstellbar ist.

In einer Ausführungsform sind zwischen je zwei Sperrverzahnungslücken ver- breiterte Zähne vorzugsweise mittig und untereinander möglichst weit beabstandet angeordnet. Die verbreiterten Zähne bilden einen Anschlag für ein Vorsynchronisationselement wie ein nachfolgend beschriebenes flaches Druckstück. Vorzugsweise weist der Muffenträger genau drei verbreiterte Zähne und genau drei Sperrverzahnungslücken auf.

Das Druckstück weist ein Gehäuse und eine separat vom Gehäuse hergestellte Formfeder auf. Das Gehäuse besitzt einen Boden, dessen axiale Länge größer als die der Feder ist, sowie Seitenwände, die die Feder zumindest teilweise einfassen, und einen Deckelabschnitt, wobei die Feder zumindest teilweise radial zwischen dem Deckelabschnitt und dem Boden angeordnet ist. Der Deckelabschnitt ist axial von den Seitenwänden durch Freiräume beabstandet, und die Feder erstreckt sich in die Freiräume und steht ohne extern auf das Druckstück einwirkende Kraft radial über den Deckelabschnitt hervor.

Dadurch dass die die Feder nicht als einfache Schraubendruckfeder, sondern als Formfeder ausgebildet ist, deren Schenkel teilweise radial über den Deckel hervorstehen ist eine besonders flache Bauweise des Druckstücks möglich. Die radiale Höhe des Druckstücks im Bereich des Deckelabschnitts kann damit in der gleichen Größenordnung liegen oder sogar geringer sein als der Federweg, um den die Formfeder einfedert. Dadurch ist es wiederum möglich, die Ausnehmung für das Druckstück zwischen dem Muffenträger und der Schiebemuffe so klein zu gestalten, dass die Tragfähigkeit des Muffenträgers nicht oder kaum beeinträchtigt wird. In einer Ausbildungsform der Erfindung ermöglicht das Druckstück damit eine Synchronisiervorrichtung mit einem Muffenträger, bei dem die Druckstückaufnahme nicht tiefer reicht als das Grundband der Verzahnung.

Die Bauhöhe des Druckstücks kann weiter reduziert werden, wenn das Druck- stück mit den beiden Bögen gegen eine Schiebemuffe verrastbar ist, deren Zähne zu den Stirnseiten abgeflacht sind. In der Neutralstellung nehmen die beiden Bögen der Feder damit einen Schiebemuffenzahn axial zwischen sich und sind gemeinsam gegen diesen vorgespannt. Die Feder als Rastelement steht radial zu einer Kreisbahn hervor, auf der das durch die rotierende Einheit aus Schiebemuffe und Muffenträger mitgenommene Druckstück um die Rotationsachse der Einheit umläuft. Das Druckstück ist gegen die Schiebemuffe elastisch vorgespannt und wenigstens zeitweise in einer dem Druckstück gegenüberliegenden Rastvertiefung an der Schiebemuf- fe verrastet.

Das Gehäuse ist vorzugsweise ein Blechformteil und schalenförmig gestaltet. Dabei weist das Gehäuse einen Boden auf. Von dem Boden gehen vorzugsweise zwei in radiale Richtung abgewinkelte Seitenwände ab. Je nach Ausfüh- rung des Druckstückes bleibt das Gehäuse in eine radiale Richtung offen oder ist an seiner dem Boden gegenüberliegenden Seite teilweise abgedeckt. Zum Abdecken des Gehäuses ist entweder ein einteilig mit dem Gehäuse ausgebildeter und vorzugsweise von einer der Seitenwände abgewinkelter oder ein separater, vorzugsweise auch aus Blech geformter sowie auf das bzw. in das Gehäuse eingesetzter Deckel vorgesehen.

Das Rastelement ist ein zu dem Gehäuse separat gefertigtes Einzelteil und ist in das Gehäuse eingesetzt. Dadurch ist das Rastelement mit Ausnahme des aus dem Gehäuse ragenden sowie federelastisch gegen die Schiebemuffe vorgespannten Anteiles des Rastelementes durch das Gehäuse gut gegen mechanische Einflüsse geschützt. Wenigstens ein, vorzugsweise beide, in die Verlaufsrichtung der Rotationsachse gerichteten Seiten des Gehäuses sind für den Anlauf des Druckstückes an jeweils einem durch das Druckstück zu aktivierenden Synchronring vorgesehen. Das erfindungsgemäße Druckstück benötigt wenig radialen Bauraum. Es genügt unter Umständen schon, durch das Weglassen eines oder mehrerer in Umfangsrichtung zueinander benachbarter Zähne der Verzahnung der Schiebemuffe und/oder des Muffenträgers genügend Bauraum für die Aufnahme des Druckstückes zu schaffen. Das Druckstück ist in die so entstandene Lücke eingesetzt. In der Regel sind drei oder mehr der Druckstücke am Umfang der Einheit verteilt. Der Muffenträger oder die Schiebemuffe brauchen nicht durch eine Nut radialer Tiefe für die Aufnahme der Druckfeder geschwächt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Synchronisiervorrichtung in einer erfindungsgemäßen Ausführung in einer perspektivischen Schrägansicht,

Figur 2 die Synchronisiervorrichtung nach Figur 1 in einer teilgeschnittenen Aufsicht,

Figur 3 die Synchronisiervorrichtung nach Figur 1 in einer teilgeschnittenen Schrägansicht,

Figur 4 die Synchronisiervorrichtung nach Figur 1 in einem

Längsschnitt, Figur 5 einen Teil der Synchronisiervorrichtung nach Figur 4 in vergrößerter Darstellung,

Figur 6 das Druckstück der Synchronisiervorrichtung nach den Figuren 1 bis 5 in einer perspektivischen

Schrägansicht,

Figur 7 das Druckstück nach Figur 6 im Längsschnitt, Figur 8 den Muffenträger der Synchronisiervorrichtung nach den Figuren 1 bis 5 in einer perspektivischen Schrägansicht,

Figur 9 einen der Außensynchronringe der

Synchronisiervorrichtung nach den Figuren 1 bis 5 in einer perspektivischen Schrägansicht.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Die Figuren 1 bis 5 zeigen eine Synchronisiervorrichtung 1 , die eine Schiebemuffe 2, einen Muffenträger 3, mehrere Synchronringe 4, 5, Gangräder 6, Kupplungskörper 7 und Druckstücke 8 aufweist.

Der Muffenträger 3 sitzt auf einer nicht dargestellten Getriebewelle und greift mit einem Keilprofil 3c oder ähnlichem in ein entsprechendes Gegenprofil an der Getriebewelle. Auf dem Muffenträger 3 sitzt die Schiebemuffe 2. Die Schiebemuffe 2 weist eine Innenverzahnung 21 auf, mit der die Schiebemuffe 2 in eine entsprechende Gegenverzahnung 31 an dem Muffenträger 3 eingreift. Die Schiebemuffe 2 ist längsverschiebbar auf dem Muffenträger 3 angeordnet. Über die miteinander verzahnten Profile 33 und die Verzahnungen 21 , 31 sind die Schiebemuffe 2, der Muffenträger 3 und die Getriebewelle verdrehfest mit- einander verbunden, so dass die Getriebewelle, der Muffenträger 3 und die Schiebemuffe 2 gemeinsam und in Umfangsrichtung relativ zueinander unbeweglich um eine gemeinsame Rotationsachse rotieren. Beidseitig des Muffenträgers 3 sind die Synchronringe 4, 5 angeordnet, von denen die äußeren Synchronringe 4 durch den Muffenträger verdrehgesichert sind und demzufolge mit der Getriebewelle synchron um die Rotationsachse rotieren. Jeder der inneren Synchronringe 5 ist verdrehfest mit einem der Kupplungskörper 7 verbunden, die wiederum verdrehfest mit einem der Gang- räder 8 gekoppelt sind. Die Kupplungskörper 7 weisen jeweils Kupplungsverzahnungen 7a für den Eingriff der Innenverzahnung 21 auf. Die Gangräder 8 sind frei auf der Getriebewelle um die Rotationsachse zur Getriebewelle drehbar gelagert, so dass das Gangrad 8, der Kupplungskörper 7 und der innere Synchronring 5 bei nicht geschaltetem Gang gemeinsam relativ zur Getriebe- welle drehbar sind.

Die Druckstücke 8 sitzen radial sowie am Umfang verteilt zwischen dem Muffenträger 3 und der Schiebemuffe 2. Aus Figur 2, einer geschnittenen Darstellung der Figur 1 in der Aufsicht, sowie aus Figur 8 ist zu erkennen, dass durch fehlende bzw. modifizierte Zähne 22, 32 der Innenverzahnung 21 bzw. der Außenverzahnung 31 für jedes der Druckstücke 8 Lücken 10 für die Aufnahme der Druckstücke 8 geschaffen sind. Die Innenverzahnung 21 und die Außenverzahnung weisen Zahnlücken 24, 34 auf, die in Umfangsrichtung an gleichen Winkelpositionen angeordnet sind und gemeinsam die Lücken 10 bilden. Nicht dargestellt sind Varianten, bei denen die Lücken 10 nur durch teilweise überlappende Zahnlücken 24, 34 oder durch eine Zahnlücke nur in einer der Verzahnungen 21 , 31 gebildet ist.

Die Druckstücke der Figuren 1 bis 5 sind in den Figuren 6 und 7 vergrößert dargestellt. Das Druckstück 8 weist ein Gehäuse 81 auf, das aus Blech geformt und mit einem flachen Boden 82 sowie mit Seitenwänden 83 versehen. Die Stirnwände 83 sind in Richtung der Schiebemuffe 2 von dem Boden 82 abgewinkelt. Die senkrecht zur Rotationsachse ausgerichteten Stirnwände 83 weisen eine Planfläche für den Kontakt des Druckstückes 8 mit dem äußeren Synchronring 4 auf. Das Druckstück 8 weist ferner Seitenwände 87 auf, von denen Deckelabschnitte 84 abgewinkelt sind, die das Druckstück 8 an seiner dem Boden 82 gegenüberliegenden Seite zumindest teilweise abdecken. Sie sind in der Aufsicht als zueinander parallel verlaufende Streifen ausgebildet, die voneinander durch einen Parallelspalt 85 beabstandet sind. In dem Gehäuse 81 ist eine bügeiförmig ausgebildete Feder 9 aufgenommen, die von den Seitenwänden 87 sowie den Deckelabschnitten 84 und dem Boden 82 zumindest teilweise eingekapselt ist. Die Feder 9 weist zwei mittels Schenkel 92 auf, wobei die Schenkel 92 zur Mitte des Druckstücks gerichtet sind, so dass sich die Federenden 91 beide am Boden 82 abstützen. Voneinander sind die Federenden 91 durch einen im Verhältnis zur Schenkellänge kleinen Spalt 93 beabstandet. Damit sich die Feder 9 gut am Boden 81 abstützen kann, sind die Federenden verrundet ausgebildet.

Jeder der Schenkel 92 weist eine Krümmung in Form eines Bogens 94 auf, wobei die beiden Bögen 94 durch einen parallel zum Boden 82 verlaufenden Federabschnitt 95 verbunden sind. Die Bögen 94 ragen radial aus dem durch das Gehäuse 81 gebildeten gedachten Quader hervor und bilden jeweils schlaufenartige Rastelemente 96. Die Rastelemente 96 sind so voneinander beabstandet, dass sie im montierten Zustand einen Schiebemuffenzahn zwi- sehen sich nehmen und sich an diesem abstützen können. In der Neutralstellung liegt der Federabschnitt 95 an den Deckelabschnitten 84 innenseitig an.

In ihrer neutralen Position nach den Figuren 2 und 3 steht die Schiebemuffe 2 zwischen den zwei nicht geschalteten Gangrädern 6. Wie aus Figur 8 zu erse- hen ist, liegt das Druckstück 8 in einer Zahnlücke 34 des Muffenträgers 3, deren Breite in Umfangsrichtung der Breite des Druckstücks 8 entspricht. Jeder der Bögen 94 der Rastelemente 96 ist in eine der durch Fasen an den Zähnen der Schiebemuffe 2 gebildeten Rastvertiefungen 25 eingerastet. Bei einer Bewegung der Schiebemuffe 2 längs in eine der Verlaufsrichtungen der Rotationsachse zum Schalten eines der Gangräder 6 nimmt die Schiebemuffe 2 das Druckstück 8 über die in den Rastvertiefungen 25 eingerasteten Rastelemente 96 zunächst längs mit. Das Druckstück 8 trifft mit seiner dem zu schaltenden Gangrad 6 zugewandten Stirnwand 83 auf einen Anschlag 41 an dem äußeren Synchronring 4. Das Druckstück 8 drückt den äußeren Synchronring 4 mit seiner inneren konischen Reibfläche 42 längs der Rotationsachse auf die äußere konische Reibfläche 52 des weiteren Synchronringes 5. Dadurch ist der Synch- ronisationsprozess in der Synchronisiervorrichtung 1 eingeleitet. Die Schiebemuffe 2 bewegt sich weiter in Richtung des Kupplungskörpers 7, bis die Innenverzahnung 21 in die Kupplungsverzahnung 71 einspurt und das Gangrad 6 somit drehfest mit der Einheit aus Schiebemuffe 2 und Muffenträger 3 verbun- den ist.

Während das Druckstück 8 zunächst von der Schiebemuffe 2 mitgenommen wird, wird es durch den auf dem weiteren Synchronring 5 auflaufenden äußeren Synchronring 4 an dem Anschlag 41 in seiner Bewegung längs zur Rotati- onsachse schließlich gestoppt. Die Rastelemente 96 sind durch die sich weiter bewegende Schiebemuffe 2 sowie gegen die Vorspannung der Feder 9 zum Ausweichen in Richtung des Druckstückes 8 bzw. zum Ausweichen in das Druckstück 8 gezwungen und die Bögen 94 rasten aus den Rastvertiefungen 15 aus. Der Bereich der Bögen 94 federt in den durch das Gehäuse 81 und die Schenkel 92 gebildeten Freiraum 86 ein. Aufgrund der Kapselung der Feder 9 ist diese im belasteten Zustand geschützt. Die Rastelemente 96 mit den Bögen 94 sind dabei weiter gegen die sich längs relativ zu dem Druckstück 8 bewegende Schiebemuffe 2 vorgespannt. Bei einer Schaltbewegung der Schiebemuffe 2 längs in die Position nach Figur 2, 3 zurück federn die Schenkel 92 wieder auf, wenn die Rastvertiefungen 25 auf die Bögen 94 treffen. Die Rastelemente 14 rasten dann wieder in die Rastvertiefungen 15 ein. Figur 8 zeigt den Muffenträger 3 in einer perspektivischen Ansicht. Der Muffenträger 3 weist radial von innen nach außen gesehen eine Nabe 1 1 , einen Grundkörper 13 und einen Mantel 12 auf und ist einteilig hergestellt. Die Nabe 1 1 weist eine Nabenverzahnung 38 als Innenverzahnung auf, mit der der Muffenträger 3 drehfest mit einer Getriebewelle verbunden werden kann. Der Muffenträger 3 ist beispielsweise als ein Sinter-, Schmiede- oder Blechbauteil gefertigt. Vorliegend ist der Muffenträger 3 axialsymmetrisch zu seiner mittleren Teilungsebene ausgebildet. Der Grundkörper 13 ist rotationssymmetrisch aus- gebildet und frei von Mitnehmern oder Indexieraufnahmen oder anderweitig mit einem Synchronring in Drehrichtung begrenzenden Mitteln. Die Nabe 1 1 und der Grundkörper 13 weisen kreisringförmige Stirnflächen 35 auf. Der Mantel 12 weist eine umlaufende Außenverzahnung 31 auf, die lediglich durch drei Verzahnungslücken 34 unterbrochen ist, in denen die Druckstücke 8 in der Synchronisiervorrichtung angeordnet sind. Der in Umfangsrichtung angrenzende Mantelabschnitt 37 der Außenverzahnung 31 weist die gleiche Axialbreite auf, wie die Verzahnungslücke, so dass für das Druckstück eine Radialunterlage gebildet ist. Weiterhin weist der Muffenträger 3 Axialvorsprünge 36 auf, die von den Verzahnungslücken 34 in Umfangsrichtung beabstandet sind. Die Axialvorsprünge sind auf ihrer gesamten Länge mit Zähnen 32 versehen und bilden eine Verdrehsicherung für einen axial benachbarten Synchronring 4. Figur 9 zeigt den Synchronring 4 der Synchronisiervorrichtung 1 . Der Synchronring 4 weist einen Konuskörper 45 auf, an dessen axialem Ende mit dem größeren Durchmesser eine Sperrverzahnung 43 angeordnet ist. Die Sperrverzahnung 43 ist radial gerichtet und weist Zähne 49 mit Dachverzahnungen auf. Die Sperrverzahnung 43 ist durch drei Sperrverzahnungslücken 46 unterbro- chen, wobei die Sperrverzahnungslücken 43 in ihrer radialen Höhe unterhalb des Zahnfußes der Sperrverzahnung 46 liegt. Die Breite in Umfangsrichtung entspricht der Breite der Axialvorsprünge 36 des zugeordneten Muffenträgers 3 zuzüglich des für das Fangen und Rückverdrehen beim Synchronisieren erforderlichen Spiels. Die Indexierung des Synchronrings 4 erfolgt über die Sperr- verzahnungslücken 46.

Der Synchronring 4 weist zudem verbreiterte Zähne 48 auf, die mittig zwischen den Sperrverzahnungslücken 46 angeordnet sind. Die verbreiterten Zähne 48 dienen als Anschlagfläche für das Druckstück 8, über das die Vorsynchronisation eingeleitet werden kann.

Bezugszeichen

I Synchronisiervorrichtung

2 Schiebemuffe

3 Muffenträger

4 Synchronring

5 Synchronring

6 Gangrad

7 Kupplungskörper

8 Druckstück

9 Feder

10 Lücke

I I Nabe

12 Mantel

13 Grundkörper

21 Innenverzahnung

22 Zahn

23 Zahn

24 Zahnlücke

25 Rastvertiefung

31 Außenverzahnung

32 Zahn

33 Zahn

34 Zahnlücke

35 Stirnfläche

36 Axialvorsprung

37 angrenzender Mantelabschnitt

38 Nabenverzahnung 41 Anschlag

42 Reibfläche

43 Sperrverzahnung 44 Stirnfläche

45 Konuskörper

46 Sperrverzahnungslücke

47 Zahngrund

48 verbreiterte Zähne

52 Reibfläche

71 Kupplungsverzahnung 81 Gehäuse

82 Boden

83 Stirnwand

84 Deckelabschnitt

85 Parallelspalt

86 Freiraum

87 Seitenwand

91 Federende

92 Schenkel

93 Spalt

94 Bogen

95 Federabschnitt

96 Rastelement