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    Eswird vorgeschlagen eine Sperr-Synchronkupplung (10) für ein Stirnradgetriebe,insbesondere ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Schaltmuffe (12),die an einer Welle drehfest, jedoch axial verschieblich gelagertist und eine Schaltmuffenverzahnung (14) aufweist, einem Kupplungskörper (16),der an einem Losrad (26) festgelegt ist, das an der Welle (24) drehbargelagert ist, und eine Kupplungskörperverzahnung (18) aufweist,in die die Schaltmuffenverzahnung (14) geschoben werden kann, umden Kupplungskörper(16) drehfest mit der Welle (24) zu verbinden, einem Synchronring,der gegenüberder Welle (24) begrenzt verdrehbar ist und eine Synchronverzahnung(22) aufweist, und einer Reibkupplung (28), die bei einem Schaltvorgangbelastet wird, um die Drehzahlen von Kupplungskörper (16) und Welle (24) zusynchronisieren, wobei die Schaltmuffenverzahnung (14), im Verlaufeines Schaltvorganges nach einer Synchronisierung von Kupplungskörper- undWellendrehzahl, die Synchronverzahnung (22) durchfährt undbis zum Herstellen des Formschlusses mit der Kupplungskörperverzahnung(18) einen Freiflugweg (60) durchfährt, währenddessen die Reibkupplung(28) entlastet ist.Dabei sind Zentriermittel (70) vorgesehen,die den Synchronring (20) in Bezug auf die Schaltmuffe (12) in Umfangsrichtungzentrieren, wenn sie in Eingriff stehen, und die derart angeordnetsind, dass sie zumindest währendeines Abschnittes des Freiflugweges, nicht jedoch während einesSynchronisierungsvorganges, in ...
    公开号:DE102004019308A1
    申请号:DE200410019308
    申请日:2004-04-14
    公开日:2005-11-03
    发明作者:Erol Ledetzky
    申请人:Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH und Cie；
    IPC主号:F16D23-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Sperr-Synchronkupplung für ein Stirnradgetriebe, insbesondereein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Schaltmuffe, die an einer Welledrehfest, jedoch axial verschieblich gelagert ist und eine Schaltmuffenverzahnungaufweist, mit einem Kupplungskörper,der an einem Losrad festgelegt ist, das an der Welle drehbar gelagertist, und eine Kupplungskörperverzahnungaufweist, in die die Schaltmuffenverzahnung geschoben werden kann,um den Kupplungskörperdrehfest mit der Welle zu verbinden, mit einem Synchronring, dergegenüberder Welle begrenzt verdrehbar ist und eine Synchronverzahnung aufweist, undmit einer Reibkupplung, die bei einem Schaltvorgang belastet wird,um die Drehzahlen von Kupplungskörperund Welle zu synchronisieren, wobei die Schaltmuffenverzahnung,im Verlauf eines Schaltvorganges nach einer Synchronisierung vonKupplungskörper-und Wellendrehzahl, die Synchronverzahnung durchfährt undbis zum Herstellen des Formschlusses mit der Kupplungskörperverzahnungeinen Freiflugweg durchfährt,währenddessen die Reibkupplung entlastet ist.
    [0002] DerartigeSperr-Synchronkupplungen sind allgemein bekannt, beispielsweiseaus der DE 101 64 203C1 .
    [0003] BeiStirnradgetrieben erfolgen Gangwechsel durch das Öffnen bzw.Schließenderartiger Sperr-Synchronkupplungen. In Vorgelege-Kraftfahrzeuggetriebenist fürjede Gangstufe ein Radsatz vorgesehen, wobei ein mit einer erstenWelle fest verbundenes Zahnrad in ständigem Eingriff mit einem Losradsteht, das an einer zweiten Welle drehbar gelagert ist. Eine derWellen ist eine Vorgelegewelle.
    [0004] Umdie Gangstufe einzulegen, wird das betreffende Losrad formschlüssig mitder Welle verbunden, an der es drehbar gelagert ist. Dies erfolgtmittels einer Sperr-Synchronkupplung.
    [0005] Dadie Radsätzein ständigemEingriff stehen, muss, um Schaltschläge zu vermeiden, vor Herstellendes Formschlusses zwischen Welle und Losrad (bzw. einem daran festgelegtenKupplungskörper)eine Drehzahlangleichung (Synchronisierung) stattfinden.
    [0006] Umzu verhindern, dass ein Formschluss vorzeitig, also vor erreichteroder weitgehend erreichter Synchronisierung der Drehglieder, hergestellt wird,sind die heutzutage in Kraftfahrzeuggetrieben verwendeten Synchronkupplungengenerell als Sperr-Synchronkupplungen ausgebildet.
    [0007] Dabeiist ein Synchronring begrenzt verdrehbar an der Welle gelagert,der bei Belasten der Reibkupplung verdreht wird und damit ein Durchschieben derSchaltmuffe durch die Synchronverzahnung hindurch verhindert. Erstwenn die Drehzahlangleichung erfolgt ist und das in der Reibkupplunganstehende Reibmoment abgefallen ist, lässt sich der Synchronring wiederzurückdrehen,um die Schaltmuffe durch die Synchronverzahnung hindurch zu schieben.Ab diesem Zeitpunkt bis zum Herstellen des Formschlusses ist dieReibkupplung demzufolge entlastet, und die Drehzahlen von Kupplungskörper undWelle könnensich demzufolge wieder "ent-synchronisieren".
    [0008] Fernersind die Flanken der Schaltmuffenverzahnung und der Kupplungskörperverzahnung häufig mitso genannten Hinterlegungen versehen, d.h. die Flanken sind ausgehendvon der jeweiligen Anspitzung hinterschnitten. Dies soll verhindern, dasssich eine bewusst eingelegte Gangstufe versehentlich durch Vibrationenoder ähnlicheslöst.
    [0009] Ausder eingangs genannten DE 10164 203 ist eine Schaltkupplung für ein Stirnradgetriebe bekannt,wobei die Schaltmuffe hinterlegte Zähne aufweist, die mit der Kupplungskörperverzahnung,nicht jedoch mit der Außenverzahnungeiner Führungsmuffein Eingriff treten, an der die Schaltmuffe axial verschieblich gelagertist. Ferner weist die Schaltmuffen verzahnung hinterlegungsfreieZähne auf,die mit der Verzahnung der Führungsmuffein Eingriff stehen. Die hinterlegten und die hinterlegungsfreien Zähne sind über denUmfang der Schaltmuffe verteilt angeordnet. Hierdurch sind die Gleiteigenschaftenin axialer Richtung verbessert. Es ergibt sich eine deutliche Verringerungdes Kippspiels. Ferner kann die Hinterlegungslänge verkürzt werden.
    [0010] BeimHerstellen des Formschlusses zwischen Schaltmuffenverzahnung undKupplungskörperverzahnung,also nach dem Freiflugweg, kann es notwendig sein, die Schaltmuffeund den Kupplungskörpergegeneinander zu verdrehen. Hierbei ist eine gewisse Kraft aufzuwenden,die manchmal als zweiter Druckpunkt zu spüren ist.
    [0011] Vordem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,eine verbesserte Sperr-Synchronkupplung anzugeben, die insbesondereden Schaltkomfort verbessert.
    [0012] DieseAufgabe wird bei der eingangs genannten Sperr-Synchronkupplung durchZentriermittel gelöst,die den Synchronring in Bezug auf die Schaltmuffe in Umfangsrichtungzentrieren, wenn sie in Eingriff stehen, und die derart angeordnetsind, dass sie zumindest währendeines Abschnittes des Freiflugweges, nicht jedoch während einesSynchronisierungsvorganges in Eingriff stehen.
    [0013] Mitanderen Worten werden der Synchronring und die Schaltmuffe in Umfangsrichtungzueinander zentriert (allgemeiner gesagt, in Umfangsrichtung gegeneinandergeführt),nachdem währendeines Schaltvorganges der Synchronisierungsvorgang abgeschlossenist und die Schaltmuffenverzahnung durch die Synchronverzahnunghindurch geschoben wird.
    [0014] Hierdurchkann verhindert werden, dass der Synchronring durch den Auslaufeiner Hinterlegung nochmals in Umfangsrichtung in Bezug auf die Schaltmuffeangedrücktwird, also in Umfangsrichtung gegenüber der Schaltmuffe verschobenwird.
    [0015] Durchdie Zentriermittel wird der Synchronring jedoch nach dem Synchronisierungsvorgangso in Bezug auf die Schaltmuffe zentriert bzw. geführt, dassdie Synchronverzahnung des Synchronringes nicht mehr mit der Hinterlegungbzw. dem Auslauf der Hinterlegung in Berührung kommen kann.
    [0016] DieAndruckkraft beim Einspuren der Schaltmuffenverzahnung in die Kupplungskörperverzahnungkann somit verringert werden. Es ergibt sich eine Komfortverbesserungbei handgeschalteten Getrieben hinsichtlich des zweiten Druckpunktes.
    [0017] Esversteht sich, dass diese Erfindung insbesondere bei handgeschaltetenStirnradgetrieben von Bedeutung ist. Sie kann jedoch auch bei automatisiertenSchaltgetrieben verwendet werden. Denn durch die Zentrierung ergibtsich gleichfalls eine Verringerung von Rasselgeräuschen. Ferner ist eine sonstzur Vermeidung dieses Problems häufigvorgesehene besonders lang gezogene Hinterlegung nicht notwendig.Bei automatisierten Schaltgetrieben kann zudem ein schnelleres Einspurender Schaltmuffe in den Kupplungskörper erzielt werden. Es sindkürzere Schaltzeitenmöglich.
    [0018] DieAufgabe wird somit vollkommen gelöst.
    [0019] Vonbesonderem Vorzug ist es, wenn die Zentriermittel wenigstens eineZentrieranordnung aus einer axial ausgerichteten Nase und einemaxial ausgerichteten Führungsschlitzaufweisen.
    [0020] Dabeiwird die axial vorstehende Nase nach Abschluss des Synchronisierungsvorgangesin den axial ausgerichteten Führungsschlitzeingeführt,und der Synchronring und die Schaltmuffe werden demzufolge gegeneinanderzentriert.
    [0021] vonbesonderem Vorzug ist es dabei, wenn die Nase an der Schaltmuffeangeordnet ist.
    [0022] Insbesonderedann, wenn die Schaltmuffenverzahnung als Innenverzahnung ausgebildetist, lässtsich eine derartige Nase konstruktiv vergleichsweise einfach realisieren,beispielsweise als radial vorstehender Nocken, gemäß einerbesonders bevorzugten Ausführungsform.
    [0023] Dabeiist es von besonderem Vorteil, wenn der Nocken auf dem Rücken einesZahns der Schaltmuffenverzahnung angeordnet ist.
    [0024] Zumeinen lässtsich ein derartiger Nocken vergleichsweise einfach an einer Schaltmuffenverzahnung,insbesondere einer Innenverzahnung, fertigen. Zum anderen ist esbei der Anordnung des Nockens auf dem Rücken eines Zahns der Schaltmuffenverzahnungmöglich,dass fürdie Funktion der Zentrieranordnung keine Führungszähne notwendig sind. Hierdurchist eine Konstruktion möglich,bei der alle Zähneder Schaltmuffenverzahnung hinterlegt sind. Damit können beieingelegtem Gang auch alle Zähneder Schaltmuffenverzahnung mit der Kupplungskörperverzahnung im Eingriffstehen. Demzufolge könnenbei kleinerem Durchmesser größere Momente übertragenwerden. Der Nocken kann dann auch gleichzeitig als „Anschlagzahn" für die Schaltwegbegrenzungeingesetzt werden.
    [0025] Dabeiist es ferner von Vorteil, wenn die Nase im Bereich ihrer Stirnseitean den Seiten abgeschrägtist, um ein Einfädelnin den Führungsschlitz zuerleichtern.
    [0026] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformist der Führungsschlitzan dem Synchronring angeordnet.
    [0027] Dabeiist es von besonderem Vorzug, wenn der Führungsschlitz als Axialnutan dem Synchronring ausgebildet ist.
    [0028] Hierbeiist es möglich,die Axialnut beispielsweise zwischen zwei Zähne der Synchronverzahnungzu setzen, so dass die Axialnut konstruktiv einfach zu realisierenist und den Zahneingriff bei der Synchronisierungsphase nicht behindert.
    [0029] Dabeiist es ferner von Vorteil, wenn an dem Synchronring ein axial vorstehenderVorsprung ausgebildet ist, an dem der Führungsschlitz ausgebildet ist.
    [0030] Deraxial vorstehende Vorsprung ermöglicht, dassdie Stirnseite der Nase gegenüberder Vorderseite der Schaltmuffenverzahnung zurückversetzt werden kann unddennoch die Nase in den Führungsschlitzeingreift, sobald der Synchronisierungsvorgang abgeschlossen istund die Schaltmuffenverzahnung beginnt, die Synchronverzahnung zudurchfahren.
    [0031] Esversteht sich, dass es hierbei notwendig sein kann, an einer Führungsmuffe,an der die Schaltmuffe axial verschieblich gelagert ist, eine geeigneteAxialausnehmung vorzusehen, um den Vorsprung aufzunehmen.
    [0032] Beieiner alternativen Ausführungsformist die Nase an dem Synchronring angeordnet. Dabei kann die Nasebeispielsweise als verlängerterZahn (beispielsweise ohne Anspitzung) der Synchronverzahnung ausgebildetsein, der gegenüberden Synchronring axial vorsteht.
    [0033] Beider alternativen Ausgestaltung kann ferner der Führungsschlitz an der Schaltmuffeangeordnet sein. Hierbei ist eine entsprechende Axialausnehmungan der Schaltmuffe vorzusehen.
    [0034] Ausfertigungstechnischen Gründenist es jedoch bevorzugt, wenn die Nase an der Schaltmuffe angeordnetist.
    [0035] Insgesamtist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Zentrieranordnungen inUmfangsrichtung verteilt angeordnet ist.
    [0036] Dabeiist es von besonderem Vorteil, wenn die Zentrieranordnungen gegenüber denUmschlag-Nocken des Synchronringes versetzt sind, die als Anschlagfür diebegrenzte Drehbeweglichkeit vorgesehen sind.
    [0037] Besondersbevorzugt ist es, wenn drei Zentrieranordnungen in Umfangsrichtungverteilt angeordnet sind.
    [0038] Esversteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehendnoch zu erläuternden Merkmalenicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch inanderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohneden Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    [0039] Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in dernachfolgenden Beschreibung nähererläutert.Es zeigen:
    [0040] 1 eineschematische Draufsicht auf einen Teil einer Abwicklung einer Ausführungsformder erfindungsgemäßen Sperr-Synchronkupplung;
    [0041] 2 eineder 1 entsprechende Ansicht während eines Freiflugwegs;
    [0042] 3 eineder 1 entsprechende Ansicht beim Herstellen des Formschlusses;
    [0043] 4 eineperspektivische Teilansicht eines Synchronringes einer Sperr-Synchronkupplunggemäß einerweiteren Ausführungsform;
    [0044] 5 eineperspektivische Teilansicht auf die Verzahnung einer Schaltmuffeeiner Sperr-Synchronkupplung gemäß der weiterenAusführungsform;
    [0045] 6 eineperspektivische Teilansicht des Synchronringes der 4 sowieeiner Führungsmuffe,an der die Schaltmuffe der 5 axialverschieblich gelagert ist;
    [0046] 7 eineschematische Draufsicht auf einen Teil einer Abwicklung einer weiterenAusführungsformder erfindungsgemäßen Sperr-Synchronkupplung;und
    [0047] 8 eineder 1 ähnlicheAnsicht einer Sperr-Synchronkupplunggemäß dem Standder Technik.
    [0048] In 1 isteine erste Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Schaltkupplungin Form einer Sperr-Synchronkupplung generell mit 10 bezeichnet.
    [0049] DieSchaltkupplung 10 weist in an sich herkömmlicher Weise eine Schaltmuffe 12 auf,an der eine Innenverzahnung 14 ausgebildet ist. Ferner weistdie Schaltkupplung 10 einen Kupplungskörper 16 auf, an demeine Außenverzahnung 18 ausgebildetist. Auch beinhaltet die Schaltkupplung 10 einen Synchronring 20,an dem eine Synchronverzahnung 22 ausgebildet ist.
    [0050] DieSchaltmuffe 12, der Kupplungskörper 16 und der Synchronring 20 sindkoaxial zu einer in 1 schematisch dargestelltenWelle 24 angeordnet. Die Schaltkupplung 10 dientdazu, ein an der Welle 24 drehbar gelagertes Losrad 26 entwedervon der Welle 24 zu trennen oder formschlüssig drehfest mitdieser zu verbinden.
    [0051] DasLosrad 26 kann beispielsweise Teil eines Radsatzes einesStirnradgetriebes sein, das in Kraftfahrzeugen als Handschaltgetriebeverwendet wird. Durch das Verbinden des Losrades 26 mitder Welle 24 wird bei einem derartigen Handschaltgetriebeeine Gangstufe eingelegt.
    [0052] DieSchaltkupplung 10 beinhaltet ferner eine Reibkupplung 28,die in 1 ebenfalls schematisch dargestellt ist.
    [0053] DieReibkupplung 28 kann beispielsweise durch Reibflächen andem Kupplungskörper 16 und andem Synchronring 20 gebildet sein.
    [0054] DerKupplungskörper 16 iststarr mit dem Losrad 26 verbunden, wie es in 1 schematisch angedeutetist. Der Kupplungskörper 16 kannauch einstückigmit dem Losrad 26 ausgebildet sein.
    [0055] DieSchaltmuffe 12 ist drehfest mit der Welle 24 verbundenund ist begrenzt axial verschieblich an der Welle 24 gelagert.Beispielsweise kann an der Welle 24 eine nicht dargestellteFührungsmuffe(Synchronkörper)festgelegt sein, die eine Außenverzahnungaufweist, die mit der Innenverzahnung 14 der Schaltmuffe 12 inEingriff steht.
    [0056] DieInnenverzahnung 14 der Schaltmuffe 12 weist eineMehrzahl von Zähnen 30 auf.Die Zähne 30 weisenan ihrem zu dem Kupplungskörper 16 weisendenEnde jeweils eine Anspitzung 32 auf. Ferner sind sämtlicheZähne 30 derInnenverzahnung 14 mit Hinterlegungen 34 versehen.An dem Übergangder Anspitzung 32 zu der Hinterlegung 34 ist anjeder Zahnflanke eine Flankenkante 36 zu erkennen.
    [0057] DieAußenverzahnung 18 desKupplungskörpers 16 weisteine Mehrzahl von Zähnen 40 auf. DieZähne 40 weisenjeweils eine zu der Schaltmuffe 12 hin weisende Anspitzung 42 undeine sich daran axial anschließendeHinterlegung 44 auf. Zwischen den Anspitzungen 42 undden Hinterlegungen 44 ist jeweils eine Flankenkante 46 anjeder Flanke ausgebildet.
    [0058] DieSynchronverzahnung 22 weist eine Mehrzahl von Zähnen 50 auf,die ebenfalls jeweils eine Anspitzung 52 besitzen. DieFlanke der Synchronzähneist in 1 mit 54 bezeichnet. Der Übergangvon der Anspitzung 52 zu einer Flanke 54 ist jeweilsdurch eine Flankenkante 56 gekennzeichnet.
    [0059] Dergrundlegende Aufbau einer derartigen Schaltkupplung 10 istan sich bekannt und beispielsweise im Detail beschrieben in "Fahrzeuggetriebe – Grundlagen,Auswahl, Auslegung und Konstruktion" von G. Lechner und H. Naunheimer, SpringerVerlag 1994, Seiten 233–242.
    [0060] In 1 istdie Schaltkupplung 10 während einesSchaltvorganges zum Verbinden des Losrades 26 mit der Welle 24 dargestellt.
    [0061] Genauergesagt ist in 1 ein Zustand dargestellt, beidem die Synchronisierung der Drehzahlen von Losrad 26 undWelle 24 weitgehend abgeschlossen ist. Dabei haben sichdie Anspitzungen 32 der Innenverzahnung 14 vonden Anspitzungen 52 der Synchronverzahnung 22 gelöst, unddie Flankenkanten 36 und 56 stehen einander gegenüber.
    [0062] Bisjedoch die Innenverzahnung 14 der Schaltmuffe 12 indie Außenverzahnung 18 des Kupplungskörpers 16 einspurt,ist ein Freiflugweg 60 zu durchqueren, der in 1 auchmit s bezeichnet ist.
    [0063] Während diesesFreiflugweges 60 ist die Reibkupplung 28 entlastet,so dass sich zwischen der Welle 24 und dem Losrad 26 erneuteine Drehzahldifferenz aufbauen kann.
    [0064] Auchwäre esim Stand der Technik generell möglich,dass die Synchronverzahnung 22 gegenüber der Innenverzahnung 14 derSchaltmuffe 12 verspannt ist und somit einseitig anliegt.Dies könntezur Folge haben, dass die Synchronverzahnung 22 bei Erreichendes Auslaufes der Hinterlegungen 44 eine Kraftkomponentevon der Innenverzahnung 14 der Schaltmuffe 12 inAxialrichtung erfährtund demzufolge die Reibkupplung 28 erneut belastet wird.Dies würdedas Einspuren der Innenverzahnung 14 in die Außenverzahnung 18 deutlicherschweren und als zweiter Druckpunkt beim manuellen Gangeinlegen spürbar sein.Im Extremfall ließesich der Gang nicht einlegen („Einlegehänger"). Bei automatisierten Schaltgetriebenergäbesich eine Verlängerungder Schaltzeit bzw. Fehlfunktionen.
    [0065] Dieerfindungsgemäße Schaltkupplung 10 weistjedoch eine Zentrieranordnung 70 auf, die dafür sorgt,dass ab dem in 1 gezeigten Zustand die Synchronverzahnung 22 inBezug auf die Innenverzahnung 14 der Schaltmuffe 12 zentriertbzw. so geführtwird, dass eine axiale Belastung des Synchronringes 20 nichtmöglichist. Insbesondere wird durch die Zentrieranordnung 70 verhindert,dass die Anspitzung 52 der Synchronverzahnung 22 miteinem Auslauf einer Hinterlegung 34 der Innenverzahnung 14 derSchaltmuffe 12 in Eingriff kommt.
    [0066] Obgleichin 1 eine Zentrieranordnung 70 gezeigt ist,versteht sich, dass überden Umfang der Schaltkupplung 10 eine Mehrzahl derartigerZentrieranordnungen 70 vorgesehen sein kann, die gemeinsamZentriermittel bilden.
    [0067] DieZentrieranordnung 70 weist einen axialen Vorsprung 72 andem Synchronring 20 auf. Der axiale Vorsprung 72 stehtvon dem Synchronring 20 in Richtung hin zu der Schaltmuffe 12 vor,und greift in eine Axialausnehmung einer Führungsmuffe, an der die Schaltmuffe 12 axialgeführtist.
    [0068] Fernerist zentrisch zu dem Vorsprung 72 über die gesamte axiale Länge desSynchronringes 20 eine radial nach oben offene Axialnut 74 ausgebildet.
    [0069] Andem Innenumfang der Innenverzahnung 14 der Schaltmuffe 12 weistdie Zentrieranordnung 70 einen Nocken 76 auf.Der Nocken 76 ist an dem Rücken von einem Zahn 30' der Innenverzahnung 14 ausgebildetund ist dazu ausgelegt, in die Axialnut 74 einzufahren.
    [0070] Esist dargestellt, dass in dem in 1 gezeigtenZustand eine Stirnseite 78 des Nockens 76 direktauf der axialen Höheeiner Maulöffnung 80 der Axialnut 74 gegenübersteht.Die seitlichen Kanten des Nockens 76 bzw. der Maulöffnung 80 können abgeschrägt sein,wie es schematisch bei 82 dargestellt ist, um ein Einfädeln zuerleichtern.
    [0071] Imweiteren Verlauf des Schaltvorganges tritt der Nocken 76 während desFreiflugweges 60 in die Axialnut 74 ein, wie esin 2 gezeigt ist. Dabei sind die „Einfädelschrägen" 82 gesichert überfahren undder Synchronring 20 zentriert, bevor die Schaltmuffen-Anspitzung 32 inKontakt mit der Kupplungskörper-Anspitzung 42 kommt(S' > 0 mm).
    [0072] In 2 istdabei die axiale Eingriffslänge zwischender axialen Nut 74 und dem Nocken 76 mit l dargestellt.Bei l' ist die axialeLänge der „Einfädelschräge" 82 dargestellt.Die Bedingung, dass der Nocken 76 in die Axialnut 74 eingespurthaben muss, bevor der Freiflugweg 0 mm ist (s' = 0), ließe sich daher auch wie folgtformulieren: s' > l – l'. Fürden Fall, dass keine Einfädelschrägen 82 vorhandensind, wäredie Bedingung s' > 1.
    [0073] Mitanderen Worten ist es wichtig, dass die Zentrierung mittels derZentrieranordnung 70 erfolgt ist, bevor die Verzahnung 14 derSchaltmuffe 12 mit der, Verzahnung 18 des Kupplungskörpers 16 inEingriff gelangt.
    [0074] In 3 istgezeigt, dass der Freiflugweg 60 überwunden ist und die Innenverzahnung 14 indie Außenverzahnung 18 desKupplungskörpers 16 einspurt.Dabei bleibt der Synchronring 20 gegenüber der Schaltmuffe 12 zentriert.
    [0075] Insgesamtergibt sich durch die in den 1 bis 3 gezeigteAusführungsformder erfindungsgemäßen Schaltkupplungeine deutliche Komfortverbesserung. Denn die Zähne 50 des Synchronringes 20 kommennicht mehr mit der Hinterlegung 34 der Innenverzahnung 14 derSchaltmuffe 12 in Berührung.
    [0076] Durchdie Zentrierung ergibt sich ferner eine deutliche Verringerung vonRasselgeräuschen.
    [0077] Beiautomatisierten Schaltgetrieben und bei Doppelkupplungsgetriebensind deutliche Schaltzeitverkürzungenbzw. eine Erhöhungder Funktionssicherheit möglich.
    [0078] Durchdie Ausbildung der Axialnut 74 zwischen zwei Zähnen 50 derSynchronverzahnung 22 und durch die Ausbildung des Nockens 76 aufdem Rückenvon jeweils einem Zahn 30' derInnenverzahnung 14 der Schaltmuffe 12 ist keineKonstruktion mit Führungszähnen notwendig.Hierdurch ist es möglich,dass alle Zähne 30 derSchaltmuffe 12 hinterlegt sind. Damit sind im geschaltetenZustand auch alle Zähne 30 derSchaltmuffe 12 mit den Zähnen 40 des Kupplungskörpers 16 inEingriff.
    [0079] Zudemist es nicht notwendig, die Hinterlegung 34 langgezogenauszubilden, wie es im Stand der Technik realisiert wird, um die Überdeckungzwischen Schaltmuffe 12 und Führungsmuffe (nicht dargestellt)zu verringern.
    [0080] DieStirnseite 78 des Nockens 76 liegt etwa auf derHöhe desAuslaufes der Hinterlegungen 34. Durch den Vorsprung 72 wirderreicht, dass die Zentrieranordnung 70 in Eingriff gelangt,nachdem der Synchronisierungsvorgang abgeschlossen ist, jedoch bevorder Freiflugweg s = 0 mm erreicht wird, nachdem die Flankenkanten 36, 56 aneinandervorbeigelaufen sind.
    [0081] Die 4 bis 6 zeigeneine alternative Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Schaltkupplung 10'.
    [0082] Dergenerelle Aufbau und die generelle Funktionsweise der Schaltkupplung 10' entsprichtjener der Schaltkupplung 10 der 1 bis 3.
    [0083] Dabeisind in den 4 bis 6 gleiche Elementemit den gleichen Bezugsziffern versehen wie in den 1 bis 3.
    [0084] Sozeigt 4 einen Ausschnitt eines Synchronringes 20 mitder Axialnut 74 zwischen zwei Zähnen 50 der Synchronverzahnung 22.
    [0085] 5 zeigteinen Zahn 30' miteinem radial nach innen vorstehenden Nocken 76, der eineStirnseite 78 aufweist, die bei Beginn der Zentrierungin die Maulöffnung 80 derAxialnut 74 eintritt.
    [0086] In 6 isteine Führungsmuffe 92 dargestellt,die dazu ausgelegt ist, die Schaltmuffe 12 der 5 axialverschieblich an der Welle 24 zu lagern.
    [0087] DieFührungsmuffe 92 weistaußenumfänglich eineFührungsmuffenverzahnung 94 auf.
    [0088] Fernerweist die Führungsmuffe 92 entsprechendder Anzahl von Zentrieranordnungen 70 eine Anzahl von Axialausnehmungen 96 auf,die dazu ausgelegt sind, die Vorsprünge 72 aufzunehmen.
    [0089] Ander Führungsmuffenverzahnung 94 ist fernerin Zuordnung zu den jeweiligen Zentrieranordnungen 70 jeweilseine axiale Führungsnut 98 zur Aufnahmedes Nockens 76 vorgesehen. Die axiale Führungsnut 98 verläuft radialtiefer als der Zahngrund zwischen regulären Zähnen der Führungsmuffenverzahnung 94.
    [0090] Fernerist in 6 dargestellt, dass die Führungsmuffe 92 inan sich herkömmlicherWeise drei umfänglichverteilte Radialausnehmungen 100 zur Aufnahme eines Federdruckstück-Systemsaufweist. Dabei sind die Axialausnehmungen 96 so gestaltet, dassbei „umgeschlagenem" Synchronring 20 kein Kontaktzwischen den Synchronring-Vorsprüngen 72 undden Axialausnehmungen 96 stattfindet.
    [0091] 7 zeigteine alternative Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Sperr-Synchronkupplung 10a.
    [0092] Beider Schaltkupplung 10a ist eine Zentrieranordnung 70a vorgesehen,deren generelle Funktionsweise der Zentrieranordnung 70 der 1 bis 6 entspricht.
    [0093] Beider Zentrieranordnung 70a ist jedoch ein Nocken 76a inForm eines vorstehenden Zahnes an dem Synchronring 20a vorgesehen.Entsprechend ist an der Schaltmuffe 12a eine durchgehendeAxialnut 74a ausgebildet.
    [0094] ZurZentrierung tritt dabei der Nocken 76a in die Axialnut 74a ein,um den Synchronring 20a während des Freiflugweges 60a inBezug auf die Schaltmuffe 12a zu zentrieren.
    [0095] 8 zeigtschließlichzur Erläuterungdes Standes der Technik eine der 3 entsprechende Darstellungeiner herkömmli chenSchaltkupplung, bei der der Synchronring nicht in Bezug auf die Schaltmuffezentriert ist.
    [0096] In 8 istein Kupplungskörpermit K bezeichnet, eine Schaltmuffe mit SM und ein Synchronring mitS.
    [0097] Esist zu erkennen, dass währendeines Einspurvorganges der Verzahnung der Schaltmuffe SM in dieVerzahnung des KupplungskörpersK die Verzahnung des Synchronringes S in die Hinterlegung H an derSchaltmuffenverzahnung eingreift und insbesondere durch den AuslaufA der Hinterlegung H nochmals angedrückt wird. Hierdurch wird dieReibkupplung der Sperr-Synchronkupplungnochmals belastet. Dies ist deswegen kritisch, weil beim Einspurender Schaltmuffenverzahnung in die Verzahnung des Kupplungskörpers Kder KupplungskörperK gegen ein erhöhtesReibmoment verdreht werden muss.
    [0098] ImExtremfall ergibt sich ein „Einlegehänger", d.h. es entstehteine erneute Sperrwirkung.
    [0099] DieSchaltmuffe SM versucht, den Synchronring S nach unten zu drehen,und gleichzeitig, den KupplungskörperK nach oben zu drehen. Dabei entsteht wieder eine „Differenzdrehzahl" zwischen den Reibkoni.Bei ungünstigemWinkel des Auslaufes A tritt eine sofortige Sperrwirkung auf (wiebei dem eigentlichen Synchronvorgang), wobei die Schaltmuffe SMdann nicht weiter bewegt werden kann.
    [0100] Diesführt beimanuellen Schaltgetrieben zu dem bereits erwähnten „Einlegehänger". Bei automatisierten Schaltgetriebenbzw. Doppelkupplungsgetrieben ergibt sich entweder eine extreme Erhöhung derSchaltzeiten oder eine Funktionsstörung, ggf. sogar ein Ausfall.
    [0101] Alldies kann durch die erfindungsgemäßen Schaltkupplungen 10, 10', 10a sichervermieden werden.
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Sperr-Synchronkupplung (10) für ein Stirnradgetriebe,insbesondere ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit – einerSchaltmuffe (12), die an einer Welle (24) drehfest,jedoch axial verschieblich gelagert ist und eine Schaltmuffenverzahnung(14) aufweist, – einemKupplungskörper(16), der an einem Losrad (26) festgelegt ist,das an der Welle (24) drehbar gelagert ist, und eine Kupplungskörperverzahnung(18) aufweist, in die die Schaltmuffenverzahnung (14)geschoben werden kann, um den Kupplungskörper (16) drehfestmit der Welle (24) zu verbinden, – einem Synchronring (20),der gegenüberder Welle (24) begrenzt verdrehbar ist und eine Synchronverzahnung(22) aufweist, und – einer Reibkupplung (28),die bei einem Schaltvorgang belastet wird, um die Drehzahlen vonKupplungskörper(16) und Welle (24) zu synchronisieren, und – wobeidie Schaltmuffenverzahnung (14), im Verlauf eines Schaltvorgangesnach einer Synchronisierung von Kupplungskörper- und Wellendrehzahl, dieSynchronverzahnung (22) durchfährt und bis zum Herstellendes Formschlusses mit der Kupplungskörperverzahnung (18)einen Freiflugweg (60) durchfährt, während dessen die Reibkupplung(28) entlastet ist, gekennzeichnet durch Zentriermittel(70), die den Synchronring (20) in Bezug auf dieSchaltmuffe (12) in Umfangsrichtung zentrieren, wenn siein Eingriff stehen, und die derart angeordnet sind, dass sie zumindestwährendeines Abschnittes des Freiflugweges (60), nicht jedochwährendeines Synchronisierungsvorganges, in Eingriff stehen.
    [2] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Zentriermittel (70) wenigstens eine Zentrieranordnung(70) aus einer axial ausgerichteten Nase (76)und einem axial ausgerichteten Führungsschlitz(74) aufweisen.
    [3] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Nase (76) an der Schaltmuffe (12) angeordnetist.
    [4] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Nase (76) als radial vorstehender Nocken (76)ausgebildet ist.
    [5] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Nocken (76) auf dem Rücken eines Zahns (30') der Schaltmuffenverzahnung(14) angeordnet ist.
    [6] Sperr-Synchronkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (76) im Bereichihrer Stirnseite (78) an den Seiten (82) abgeschrägt ist,um ein Einfädelnin den Führungsschlitz(74) zu erleichtern.
    [7] Sperr-Synchronkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschlitz (74)an dem Synchronring (20) angeordnet ist.
    [8] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Führungsschlitz (74)als Axialnut (74) an dem Synchronring (20) ausgebildetist.
    [9] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurchgekennzeichnet, dass an dem Synchronring (20) ein axialvorstehender Vorsprung (72) ausgebildet ist, an dem derFührungsschlitz(74) ausgebildet ist.
    [10] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 2, dadurchgekennzeichnet, dass die Nase (76a) an dem Synchronring(20a) angeordnet ist.
    [11] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 10, dadurchgekennzeichnet, dass die Nase (76a) als verlängerterZahn der Synchronverzahnung (22a) ausgebildet ist.
    [12] Sperr-Synchronkupplung nach Anspruch 11, dadurchgekennzeichnet, dass der Führungsschlitz (74a)an der Schaltmuffe (12a) angeordnet ist.
    [13] Sperr-Synchronkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Zentrieranordnungen(70) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet ist.
    [14] Sperr-Synchronkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Zähne (30)der Schaltmuffenverzahnung (14) mit einer Hinterlegung(34) versehen sind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004019308B4|2006-07-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-03| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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