DE102014107109B4

DE102014107109B4 - Schaltkupplungsanordnung, Kraftfahrzeuggetriebe und Vorsynchronisierungs-Federelement

Info

Publication number: DE102014107109B4
Application number: DE102014107109.3A
Authority: DE
Inventors: Besim Tastekin
Original assignee: Magna PT BV and Co KG
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2024-09-12
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: DE102014107109A1

Abstract

Schaltkupplungsanordnung (42) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (16), mit- einer Führungsmuffe (44), die an einer Welle (26) festlegbar ist,- einer Schiebemuffe (46), die in Bezug auf die Führungsmuffe (44) axial verschieblich gelagert ist,- einem Synchronring (52), der in Bezug auf die Führungsmuffe (44) begrenzt verdrehbar gelagert ist, und- einer Vorsynchronisierungseinrichtung (60), die zwischen der Schiebemuffe (46) und dem Synchronring (52) wirkt, wobei die Vorsynchronisierungseinrichtung (60) wenigstens ein bandförmiges, einstückig ausgebildetes Federelement (62) beinhaltet, das einen Verbindungsabschnitt (64) aufweist, wobei der Verbindungsabschnitt (64) in einer Radialausnehmung (65) der Schiebemuffe (46) aufgenommen ist, und das einen Vorsynchronisierungsabschnitt (66) aufweist, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, um bei einer Axialbewegung der Schiebemuffe (46) eine axiale Vorsynchronisierungskraft (Fv) auf den Synchronring (52) auszuüben, undwobei zwischen der Schiebemuffe (46) und dem Synchronring (52) eine Rasteinrichtung (80) ausgebildet ist, wobei die Rasteinrichtung (80) das wenigstens eine Federelement (62) beinhaltet, das einen Rastabschnitt (84) aufweist, der in einer Schaltposition (S) der Schiebemuffe (46) in eine Rastvertiefung (86) des Synchronringes (52) greift,dadurch gekennzeichnet,dass zwischen der Schiebemuffe (46) und dem Synchronring (52) eine Zentriereinrichtung (90) ausgebildet ist, wobei die Zentriereinrichtung (90) das wenigstens eine Federelement (62) beinhaltet, das einen Zentrierabschnitt (94) aufweist, der zwischen einer Innenfläche (92) der Schiebemuffe (46) und einer Zentrierfläche (76) des Synchronringes (52) angeordnet ist, und dass der Zentrierabschnitt (94) benachbart zu dem Verbindungsabschnitt (64) einen äußeren Zentrierabschnitt (96), der sich in axialer Richtung von dem Verbindungsabschnitt (64) erstreckt und benachbart zu der Innenfläche (92) ist, aufweist und einen über einen Stirnabschnitt (100) mit dem äußeren Zentrierabschnitt (96) verbundenen inneren Zentrierabschnitt (98) aufweist, wobei der innere Zentrierabschnitt (98) axial ausgerichtet ist und wobei der Vorsynchronisierungsabschnitt (66) mit dem inneren Zentrierabschnitt (98) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltkupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Führungsmuffe, die an einer Welle festlegbar ist, mit einer Schiebemuffe, die in Bezug auf die Führungsmuffe axial verschieblich gelagert ist, mit einem Synchronring, der in Bezug auf die Führungsmuffe begrenzt verdrehbar gelagert ist, und mit einer Vorsynchronisierungseinrichtung, die zwischen der Schaltmuffe und dem Synchronring wirkt.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer solchen Schaltkupplungsanordnung sowie ein Vorsynchronisierungs-Federelement.
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuggetriebe werden Schaltkupplungsanordnungen der oben genannten Art häufig dazu verwendet, um ein Losrad entweder mit einer Welle zu koppeln, um auf diese Weise eine Gangstufe des Kraftfahrzeuggetriebes einzurichten, oder aber das Losrad von der Welle in Drehrichtung zu entkoppeln, um auf diese Weise diese Gangstufe auszulegen.
Hierbei ist es bekannt, dass die Schiebemuffe eine Innenverzahnung aufweist, die in eine Außenverzahnung der Führungsmuffe greift, um auf diese Weise die axiale Verschieblichkeit der Schiebemuffe einzurichten. An dem Losrad ist hierbei häufig ein sogenannter Kupplungskörper festgelegt, der eine entsprechende Außenverzahnung aufweist. Durch axiales Verschieben der Schiebemuffe kann deren Innenverzahnung auf die Außenverzahnung des Kupplungskörpers geschoben werden, um eine Drehkopplung zwischen dem Losrad und der Welle einzurichten.
Da die Welle und das Losrad vor dem Einlegen der zugeordneten Gangstufe in der Regel eine Differenzdrehzahl haben, ist es bekannt, die Schaltkupplungsanordnung mit einem Synchronring auszustatten. Dabei wird zwischen dem Synchronring und dem Kupplungskörper eine Reibpaarung eingerichtet, beispielsweise über entsprechende Konusflächen. Ferner ist der Synchronring in der Regel als Sperrglied ausgebildet, derart, dass der Synchronring begrenzt verdrehbar in Bezug auf die Führungsmuffe gelagert ist. Wenn die Schiebemuffe in Schaltrichtung bewegt wird, wirkt zunächst die Vorsynchronisierungseinrichtung auf den Synchronring. Hierbei wird eine axiale Andruckkraft auf den Synchronring ausgeübt, so dass die Reibpaarung mit dem Kupplungskörper zur Wirkung kommt. Hierdurch schlägt der Synchronring aufgrund der Differenzdrehzahl in eine Position um, bei der die Verzahnung der Schaltmuffe nicht durch eine Sperrverzahnung des Synchronringes hindurchgreifen kann, wodurch in der Folge noch höhere Synchronisierungskräfte auf den Synchronring ausgeübt werden können. Erst wenn Drehzahlgleichheit erreicht ist, lässt sich der Synchronring wieder in eine Ausgangs-Drehposition zurückdrehen, so dass die Schiebemuffe anschließend durch die Verzahnung des Synchronringes hindurch auf die Verzahnung des Kupplungskörpers aufgeschoben werden kann, um die Schaltposition einzurichten.
Die Vorsynchronisierungseinrichtung weist dabei in der Regel eine Anordnung aus einer Kugel, einer Druckfeder und einem Stein auf. Die Druckfeder ist beispielsweise in einer Ausnehmung oder einer Tasche der Führungsmuffe aufgenommen. Die Druckfeder ist dabei radial ausgerichtet und drückt eine Kugel in eine Vorsynchronisierungsausnehmung am Innenumfang der Schiebemuffe. Ferner ist die Druckfeder mit einem Stein (auch Druckstück genannt) gekoppelt. Bei einer Bewegung der Schiebemuffe in Schaltrichtung wird über die Kopplung zwischen Kugel und Schiebemuffe der Stein gegen eine axiale Anlagefläche des Synchronringes gedrückt, wodurch dieser verdreht wird bzw. umschlägt. In der Folge wird die Synchronkraft durch die Schiebemuffe aufgebracht. Wenn die Drehzahlgleichheit erzielt ist und der Synchronring zurückgedreht werden kann, kann die Schiebemuffe in axialer Richtung hin zu dem Kupplungskörper bewegt werden, wobei die Kugel aus einer Längsausnehmung der Schiebemuffe herausgedrückt wird.
Die oben beschriebene Art von Vorsynchronisierungseinrichtung ist relativ aufwändig, da sie aus mehreren Bauteilen besteht.
Aus der DE 10 2006 060 535 A1 ist eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe bekannt. Die Synchronisiereinrichtung weist einen Synchronkörper mit einer Außenverzahnung, eine Schiebemuffe mit einer mit der Außenverzahnung kämmenden Innenverzahnung und einen Synchronring, insbesondere einen Synchron-Außenring auf. Um in einfacher Weise eine definierte Rastposition zwischen dem Synchronkörper und der Schiebemuffe herzustellen, ist vorgesehen, dass an der Schiebemuffe mindestens ein radial wirkendes Federelement angeordnet ist, das mindestens eine Gegenfläche am Synchronring kontaktieren kann, wobei auf der Gegenfläche zur Bildung einer axialen Rastposition zwischen Schiebemuffe und Synchronring eine Vertiefung ausgebildet ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltkupplungsanordnung, ein verbessertes Kraftfahrzeuggetriebe sowie ein verbessertes Vorsynchronisierungs-Federelement anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltkupplungsanordnung durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung.
Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Vorsynchronisierungs-Federelement für eine Schaltkupplungsanordnung durch die Merkmale des Anspruch 6.
Durch die besondere Ausgestaltung des Federelementes und die Tatsache, dass dieses mit der Schiebemuffe bzw. Schaltmuffe verbunden ist, kann die Vorsynchronisierungseinrichtung mit deutlich weniger Bauteilen realisiert werden. Insbesondere ist anstelle einer Einrichtung aus drei Bauteilen (Feder, Kugel, Stein) vorzugsweise nur ein einzelnes Bauelement vorgesehen, nämlich das Federelement. Dieses weist einen Vorsynchronisierungsabschnitt auf, der dazu ausgebildet ist, direkt eine axiale Vorsynchronisierungskraft auf den Synchronring auszuüben, also ohne Zwischenschaltung eines Druckstückes/Steins. Es kann eine Mehrzahl von derartigen Federelementen über den Umfang der Schiebemuffe verteilt angeordnet sein.
Das Federelement ist ein einstückiges Element. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Federelement um ein geformtes Federelement bzw. eine Formfeder. Das Federelement kann insbesondere aus einem Blattfederelement geformt sein. Die Verbindung zwischen dem Federelement und der Schiebemuffe ist so, dass der Verbindungsabschnitt zumindest in axialer Richtung fest mit der Schiebemuffe gekoppelt ist, und zwar an einer Innenseite bzw. im Bereich eines Innenumfanges der Schiebemuffe.
Der Vorsynchronisierungsabschnitt übt dabei eine solche axiale Vorsynchronisierungskraft auf den Synchronring aus, so dass dieser in Reibeingriff mit einem zugeordneten Bauteil wie einem Kupplungskörper gelangt, so dass der Synchronring hierdurch vorzugsweise begrenzt verdreht wird („umschlägt“), und zwar in eine sogenannte Sperrposition, bei der ein axiales Weiterschieben der Schiebemuffe verhindert ist (wie es dem Prinzip nach im Stand der Technik auch bekannt ist).
Ferner übernimmt das Federelement in manchen Ausführungsformen weitere Funktionen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Vorsynchronisierungsabschnitt in Bezug auf den Verbindungsabschnitt axial und/oder radial elastisch verformbar.
Der Verbindungsabschnitt kann folglich zumindest in axialer Richtung fest mit der Schiebemuffe verbunden sein, wobei der Vorsynchronisierungsabschnitt sich bei einer Bewegung der Schiebemuffe in Richtung einer Schaltposition durch Anlage an dem Synchronring elastisch verformt, wodurch die Vorsynchronisierungskraft auf den Synchronring ausgeübt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Vorsynchronisierungsabschnitt eine Anlagefläche auf, die unter einem Winkel kleiner gleich 90° und größer 0° in Bezug auf die Axialrichtung ausgerichtet ist und die zur Anlage an einer Andruckfläche des Synchronringes ausgebildet ist.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn der Winkel in einem Bereich zwischen 80° und 10° liegt, insbesondere in einem Bereich von 70° bis 20°, und besonders bevorzugt in einem Bereich von 60° bis 30°.
Generell ist es folglich denkbar, dass die Anlagefläche senkrecht zu der Axialrichtung ausgerichtet ist. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Anlagefläche schräg in Bezug auf die Axialrichtung ausgerichtet ist. Die schräge Anlagefläche ermöglicht es, auch bei größeren Toleranzen immer eine hinreichende Vorsynchronisierungskraft auf den Synchronring auszuüben.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Schiebemuffe und dem Synchronring eine Rasteinrichtung ausgebildet, wobei die Rasteinrichtung wenigstens ein Federelement beinhaltet, das einen Verbindungsabschnitt aufweist, der mit der Schiebemuffe verbunden ist, wobei das Federelement ferner einen Rastabschnitt aufweist, der in einer Schaltposition der Schiebemuffe in eine Rastvertiefung des Synchronringes greift.
Das Federelement dient folglich zum Einrichten einer Rasteinrichtung. Das Federelement ist das gleiche, das auch zur Bildung der Vorsynchronisierungseinrichtung verwendet wird.
Durch die Maßnahme, dass der Rastabschnitt des Federelementes in der Schaltposition in eine Rastvertiefung des Synchronringes greift, und zwar vorzugsweise direkt, kann die Schaltposition über die Rasteinrichtung festgelegt werden, so dass ein versehentliches Öffnen der Schaltkupplungsanordnung (Zurückbewegen aus der Schaltposition in eine Neutralposition) ausgeschlossen ist.
Ferner hat das Einrichten der Rastposition in der Schaltposition der Schiebemuffe folgenden Vorteil. Beim Zurückbewegen der Schiebemuffe aus der Schaltposition in eine Neutralposition wird der Synchronring in Richtung der Neutralposition mitgenommen, bis die Rasteinrichtung gelöst wird. Hierdurch kann der Synchronring bei Öffnen der Schaltkupplung (d. h. zum Beispiel beim Gangauslegen) von einer Reibpaarung mit einem zugeordneten Bauteil (z. B. Kupplungskörper) abgehoben werden. Dies kann Schleppmomente reduzieren.
Von besonderem Vorzug ist es hierbei, wenn der Rastabschnitt eine Rastfläche aufweist, die unter einem Winkel kleiner gleich 90° und größer 0° in Bezug auf die Axialrichtung ausgerichtet ist.
Die Rastfläche bildet vorzugsweise mit einer Anlagefläche eines Vorsynchronisierungsabschnittes einen Rastabschnitt, wobei die Rastfläche und die Anlagefläche vorzugsweise im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Radialebene ausgerichtet sind, zumindest jedoch in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind. Die Rastfläche kann dabei vom Betrag her gleiche Winkellagen haben wie die Anlagefläche.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Schiebemuffe und dem Synchronring eine Zentriereinrichtung ausgebildet, wobei die Zentriereinrichtung wenigstens ein Federelement beinhaltet, das einen Verbindungsabschnitt aufweist, der mit der Schiebemuffe verbunden ist, wobei das Federelement ferner einen Zentrierabschnitt aufweist, der zwischen der Schiebemuffe und einer Zentrierfläche des Synchronringes angeordnet ist.
Das Federelement wird dazu verwendet, einen Synchronring in Bezug auf die Schaltkupplungsanordnung bzw. in Bezug auf die Schiebemuffe zu zentrieren. Hierdurch können sogenannte Hot Spots vermieden werden, also Orte, an denen aufgrund einer nicht zentrierten Anordnung des Synchronringes besonders warme Stellen entstehen. Zudem kann ein sogenanntes Schwirren des Synchronringes reduziert werden, was ansonsten typischerweise durch sogenannte Zentriernocken realisiert werden kann. Die Zentriereinrichtung wirkt insbesondere in radialer Richtung.
Das Federelement der Zentriereinrichtung ist dasselbe, das auch zur Einrichtung der Vorsynchronisierungseinrichtung verwendet wird.
Erfindungsgemäß ist der Verbindungsabschnitt in einer Radialausnehmung der Schiebemuffe aufgenommen.
Hierdurch wird der Verbindungsabschnitt in axialer Richtung fest bzw. starr mit der Schiebemuffe gekoppelt.
Da das Federelement erfindungsgemäß die Funktion einer Zentriereinrichtung erfüllt, ist es möglich, dass das Federelement einfach in einen Raum zwischen dem Synchronring und der Schiebemuffe eingelegt wird, so dass weitere Befestigungsmittel nicht erforderlich sind. Die Zentriereinrichtung gewährleistet vorzugsweise, dass das Federelement nicht aus der Radialausnehmung der Schiebemuffe heraustritt.
Das Federelement ist bandförmig ausgebildet.
Unter einem bandförmigen Federelement ist zu verstehen, dass dieses in Umfangsrichtung vorzugsweise eine im Wesentlichen konstante Breite besitzt und zur Einrichtung unterschiedlicher Funktionen wie der Vorsynchronisierungseinrichtung, der Rasteinrichtung und der Zentriereinrichtung um wenigstens eine Achse gebogen ist, die in tangentialer Richtung verläuft, also insbesondere parallel zu einer Radialebene ausgerichtet ist und vorzugsweise windschief zu einer Achse der Führungsmuffe ausgerichtet ist.
Das Federelement kann dabei aus Federstahl hergestellt sein und in die geeignete Form gebogen sein, so dass ein geformtes Federelement entsteht. Alternativ ist es auch denkbar, das Federelement aus einem Kunststoffelement herzustellen, wobei das Federelement in diesem Fall vorzugsweise durch ein Spritzgussverfahren oder dergleichen in einem Arbeitsgang geformt wird, die Biegung also gleichzeitig mit dem Urformen des Federelementes hergestellt wird.
Erfindungsgemäß weist das Federelement benachbart zu dem Verbindungsabschnitt einen äußeren Zentrierabschnitt auf und weist einen über einen Stirnabschnitt mit dem äußeren Zentrierabschnitt verbundenen inneren Zentrierabschnitt auf, wobei der Vorsynchronisierungsabschnitt mit dem inneren Zentrierabschnitt verbunden ist.
Der äußere Zentrierabschnitt und der innere Zentrierabschnitt erstrecken sich in axialer Richtung der Schaltkupplungsanordnung, wobei der äußere Zentrierabschnitt in der Regel von einem Innenumfang der Schiebemuffe beabstandet ist, gegebenenfalls jedoch auch daran anschlagen kann. Der innere Zentrierabschnitt ist ebenfalls axial ausgerichtet und kann in einer Variante beispielsweise zumindest dann, wenn die Schiebemuffe sich in einer Neutralposition befindet, an einer Zentrierfläche des Synchronringes anliegen oder parallel hierzu ausgerichtet sein.
Eine Rastvertiefung ist im Bereich der Zentrierfläche des Synchronringes ausgebildet.
Wenn der Vorsynchronisierungsabschnitt mit dem inneren Zentrierabschnitt verbunden ist, wird nach dem Vorsynchronisieren und mit dem Durchschalten der Schiebemuffe in Richtung hin zu einem Kupplungskörper der innere Zentrierabschnitt von der Zentrierfläche des Synchronringes abgehoben, zumindest solange, bis ein Rastabschnitt des Federelementes in eine Rastvertiefung des Synchronringes greift.
Bei dem Federelement lassen sich Vorsynchronkräfte durch Wahl des Materials des Federelementes, der Materialstärke des Federelementes und/oder durch den Winkel der Anlagefläche einstellen.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine Kostenersparnis durch günstiges Material, da das Federelement generell weniger Material benötigt als die bekannten Vorsynchronisierungseinrichtungen. Ferner ergibt sich eine einfache Herstellung und eine leichte Montage in der Schaltkupplungsanordnung. Eine radiale Zentrierung des Synchronringes erfolgt mittels des Federelementes, wodurch gegebenenfalls sogenannte Hot Spots vermieden werden können. Auch ein Synchronringschwirren kann vermieden werden.
Zudem kann in manchen Ausführungsformen erreicht werden, dass Schleppmomente verringert werden, insbesondere, wenn der Synchronring beim Öffnen der Schaltkupplungsanordnung von einer Reibpaarungsstelle abgehoben wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs mit einem Kraftfahrzeuggetriebe und einer darin angeordneten Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung in der Darstellung eines schematischen Längsschnittes;
2 eine der 1 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung;
3 eine der 1 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung;
4 eine der 1 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Schaltkupplungsanordnung;
5 eine Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform einer Schaltkupplungsanordnung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorsynchronisierungs-Federelementes;
6 eine Seitenansicht des Federelementes der 5; und
7 eine Ansicht des Federelementes der 5 von radial innen.

In 1 ist in schematischer Form ein Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebstrang 10 beinhaltet einen Antriebsmotor 12 wie einen Verbrennungsmotor oder eine Hybrid-Antriebseinheit sowie eine Kupplungseinrichtung 14. Ferner weist der Antriebstrang 10 ein Kraftfahrzeuggetriebe 16 auf, das vorliegend als Stirnradgetriebe in Vorgelegebauweise ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeuggetriebe 16 kann ein handgeschaltetes Getriebe sein, kann jedoch auch ein automatisiertes Getriebe sein, wie beispielsweise ein Doppelkupplungsgetriebe.
Ein Ausgang des Kraftfahrzeuggetriebes 16 ist mit einem Differential 18 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R verteilt wird.
Das Kraftfahrzeuggetriebe 16 weist in der Regel eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle sowie eine Vorgelegewelle auf. Vorliegend ist das Kraftfahrzeuggetriebe 16 vereinfacht dargestellt, mit einer Eingangswelle 24 und einer Ausgangswelle 26, die über einen schaltbaren Radsatz 28 miteinander verbunden sind, um eine dem Radsatz 28 zugeordnete Gangstufe einzulegen oder auszulegen.
Der Radsatz 28 weist ein Festrad 30 auf, das beispielsweise mit der Eingangswelle 24 drehfest verbunden ist, sowie ein Losrad 32, das beispielsweise drehbar an der Ausgangswelle 26 gelagert ist. Ein hierzu verwendetes Losradlager ist in 1 bei 34 gezeigt.
An dem Losrad 32 ist ein Kupplungskörper 36 festgelegt, an dessen Außenumfang eine Kupplungskörperverzahnung 38 ausgebildet ist.
Das Kraftfahrzeuggetriebe 16 beinhaltet ferner ein Schaltkupplungspaket 40, das eine Schaltkupplungsanordnung 42 und optional eine weitere Schaltkupplung 42A beinhalten kann. Die Schaltkupplungsanordnung 42 dient dazu, das Losrad 32 mit der Welle 26 zu verbinden oder hiervon zu entkoppeln. Die weitere Schaltkupplungsanordnung 42A dient beispielsweise dazu, ein weiteres Losrad (nicht dargestellt) mit der Welle 26 zu verbinden oder hiervon zu entkoppeln.
Das Schaltkupplungspaket 40 weist für die Schaltkupplungsanordnung 42 und gegebenenfalls für die weitere Schaltkupplungsanordnung 42A eine Führungsmuffe 44 auf, die drehfest mit der Ausgangswelle 26 verbunden ist. Ferner beinhaltet das Schaltkupplungspaket 40 eine Schiebemuffe 46, die der Schaltkupplungsanordnung 42 und gegebenenfalls der weiteren Schaltkupplungsanordnung 42A zugeordnet ist. An einem Innenumfang der Schiebemuffe 46 ist eine Innenverzahnung 47 ausgebildet, die der Schaltkupplungsanordnung 42 zugeordnet ist. Gegebenenfalls kann an dem Innenumfang der Schiebemuffe 46 eine weitere Innenverzahnung 47A ausgebildet sein, die der weiteren Schaltkupplungsanordnung 42A zugeordnet ist. Die Innenverzahnungen 47, 47A können auch durch eine einheitliche Verzahnung gebildet sein.
Die Schiebemuffe 46 ist an der Führungsmuffe 44 axial verschieblich gelagert. Hierzu weist die Führungsmuffe 44 eine Außenverzahnung auf, die in 1 jedoch nicht dargestellt ist. Die Schiebemuffe 46 ist durch diesen Verzahnungseingriff jedoch drehfest mit der Welle 26 verbunden.
An einem Außenumfang der Schiebemuffe 46 ist eine Betätigungsnut 48 ausgebildet, in die ein Betätigungsglied einer Schaltanordnung 50 greifen kann, um die Schiebemuffe 46 aus einer in 1 gezeigten Neutralposition in Schaltrichtung zu bewegen, wie es in 1 bei 49 gezeigt ist. Die Schaltrichtung 49 ist jene, bei der die Innenverzahnung 47 der Schiebemuffe 46 auf die Kupplungskörperverzahnung 38 aufgeschoben wird, um eine Schaltposition S einzurichten, wie es nachstehend noch erläutert werden wird.
Die Schaltanordnung 50 kann eine manuelle Schaltanordnung sein, kann jedoch auch eine automatisierte Schaltanordnung sein, mit einem Aktuator wie einem hydraulischen oder einem elektromotorischen Aktuator.
Die Schaltkupplungsanordnung 42 weist ferner einen Synchronring 52 auf. Der Synchronring 52 weist an seinem Außenumfang eine Synchronringverzahnung 54 auf, die als Sperrverzahnung ausgebildet sein kann. Der Synchronring 52 ist in radialer Richtung zwischen dem Innenumfang der Schiebemuffe 46 und einem Außenumfangsabschnitt des Kupplungskörpers 36 angeordnet, derart, dass der Synchronring 52 mit einer Ringfläche hiervon eine Reibpaarung 56 mit einer entsprechenden Ringfläche des Kupplungskörpers 36 einrichten kann. Mit anderen Worten kann der Synchronring 52 dazu verwendet werden, um Drehzahlen des Losrades 32 und der Welle 26 aneinander anzugleichen.
Der Synchronring 52 ist begrenzt verdrehbar in Bezug auf die Führungsmuffe 44 gelagert. In einer Relativ-Drehposition kann die Innenverzahnung 47 der Schiebemuffe 46 durch die Synchronringverzahnung 54 in axialer Richtung hindurchgeschoben werden, um auf die Kupplungskörperverzahnung 38 aufgeschoben zu werden. In einer weiteren Relativ-Drehstellung verhindert die Synchronringverzahnung 54 ein derartiges Durchschalten der Schiebemuffe 46.
Die Schaltkupplungsanordnung 42 beinhaltet ferner eine Vorsynchronisierungseinrichtung 60. Die Vorsynchronisierungseinrichtung 60 weist ein Federelement 62 auf. Das Federelement 62 beinhaltet einen Verbindungsabschnitt 64, der in Axialrichtung starr mit der Schiebemuffe 46 verbunden ist, beispielsweise in eine in 1 durch schematisch angedeutete Radialausnehmung 65 der Schiebemuffe 46 eingesetzt ist. Das Federelement 62 beinhaltet ferner einen Vorsynchronisierungsabschnitt 66. Dieser ist dazu ausgebildet und angeordnet, um bei einer Axialbewegung der Schiebemuffe 46 eine axiale Vorsynchronisierungskraft F_V auf den Synchronring 52 auszuüben. Hierzu weist der Vorsynchronisierungsabschnitt 66 eine Anlagefläche 68 auf, die zu diesem Zweck an einer Andruckfläche 70 des Synchronringes 52 in Anlage kommen kann. Vorliegend ist die Anlagefläche 68 so dargestellt, dass diese sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt und bei Bewegung der Schiebemuffe 46 in der Schaltrichtung 49 an die ebenfalls im Wesentlichen radial ausgerichtete Andruckfläche 70 des Synchronrings 52 in Anlage kommt. Hierdurch verformt sich bei Weiterbewegung der Schiebemuffe 46 der Vorsynchronisierungsabschnitt 66 relativ zu dem Verbindungsabschnitt 64, wodurch die Vorsynchronisierungskraft F_V auf den Synchronring 52 ausgeübt wird. Bei dem Vorliegen einer Differenzdrehzahl zwischen der Welle 26 und der Losrad 32 gelangt folglich der Synchronring 52 in Reibeingriff mit dem Kupplungskörper 36, und zwar über die Reibpaarung 56, was dazu führt, dass der Synchronring in eine Sperrposition verdreht wird beziehungsweise umschlägt. Durch Ausüben einer weiteren Axialkraft auf die Schiebemuffe 46 kann dann der Synchronring 52 weiter gegen den Kupplungskörper 36 angedrückt werden, bis Drehzahlgleichheit erreicht ist, wobei sich dann anschließend der Synchronring wieder in eine Grundposition zurück verdrehen lässt, um die Schiebemuffe 46 in die Schaltposition zu versetzen und das Losrad 32 drehfest mit der Welle 26 zu verbinden.
Der Vorsynchronisierungsabschnitt 66 kann in Bezug auf den Verbindungsabschnitt 64 axial und/oder radial elastisch verformbar sein. Ferner kann das Federelement 62 eine Mehrzahl weiterer Funktionen erfüllen, wie es nachstehend noch erläutert werden wird.
Das Federelement 62 kann aus Stahl oder aus Kunststoff hergestellt sein, insbesondere aus Federstahl. Das Federelement 62 kann beispielsweise bandförmig ausgebildet sein. In Umfangsrichtung erstreckt sich das Federelement über einen Winkelbereich (nicht dargestellt) von vorzugsweise < 30°, insbesondere < 20°. Es kann eine Mehrzahl derartiger Federelemente über den Umfang der Schiebemuffe verteilt angeordnet sein. Die Anzahl der Federelemente kann beispielsweise drei betragen.
Das Federelement 62 kann auf beliebige Art und Weise an beziehungsweise in Bezug auf die Schiebemuffe 46 festgelegt sein. Bevorzugt wird das Federelement 62 lediglich eingelegt und wird beispielsweise durch Reibeingriff in der Radialausnehmung 65 der Schiebemuffe 46 gehalten.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen von Schaltkupplungsanordnungen beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltkupplungsanordnung 42 der 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Bei der Ausführungsform einer Schaltkupplungsanordnung 42' eines Schaltkupplungspaketes 40' der 2 ist für die Schaltkupplungsanordnung 42' ein Federelement 62' vorgesehen, und für eine Schaltkupplungsanordnung 42A' des Schaltkupplungspaketes 40' ein weiteres Federelement 62A'. Die Federelemente 62', 62A' können spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Radialebene ausgerichtet und geformt sein, die eine Neutralposition N definiert und in axialer Richtung mittig in Bezug auf die Führungsmuffe 44 ausgerichtet ist.
Die Federelemente 62', 62A' weisen jeweils eine Anlagefläche 68' beziehungsweise 68A' auf, die schräg in Bezug auf eine Axialrichtung ausgerichtet ist, und zwar insbesondere unter einem Winkel 74, der kleiner gleich 90° ist und größer ist als 0°. Insbesondere kann der Winkel 74 in einem Bereich von 80° bis 20° liegen, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 70° und 30°.
2 zeigt ferner die Schiebemuffe 46 nicht nur in der Neutralposition N (in durchgezogenen Linien), sondern auch gestrichelt in der Schaltposition S. Für diesen Fall hat sich das Federelement 62' so verformt, dass es in radialer Richtung zwischen einem Innenumfang der Schiebemuffe 46 und einem Außenumfang einer Auflagefläche 76 des Synchronringes 52 liegt, insbesondere in Anlage hieran. Dies ist in 2 bei 62 _s' dargestellt.
Es versteht sich, dass das weitere Federelement 62A' in der Schaltposition S so angeordnet ist, dass es den Synchronring 52 vorzugsweise nicht berührt oder sonstwie beeinflusst. Das weitere Federelement 62A' kommt hingegen zur Wirkung, wenn die Schaltmuffe 46 aus der Neutralposition N in eine Richtung entgegen der in 1 gezeigten Schaltrichtung 49 bewegt wird, um beispielsweise ein weiteres Losrad mit der Welle 26 zu verbinden.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltkupplungsanordnung 42" gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltkupplungsanordnung 40' der 2 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen Unterschiede erläutert.
Bei der Ausführungsform der 3 ist ferner eine Rasteinrichtung 80 vorgesehen, die zwischen der Schiebemuffe 46 und dem Synchronring 52 ausgebildet ist. Die Rasteinrichtung 80 beinhaltet eine Rastfläche 82, die gemeinsam mit der Anlagefläche 68' einen Rastabschnitt 84 bildet. Die Rastfläche 82 kann ebenfalls schräg in Bezug auf eine Axialrichtung angeordnet sein, und zwar in Winkelbereichen, die den oben genannten Winkelbereichen entsprechen, jedoch gegenüber der Anlagefläche 68' in die entgegengesetzte Richtung geneigt sind, bezogen auf eine Radialebene.
Die Rasteinrichtung 80 beinhaltet ferner eine Rastvertiefung 86, die in der Auflagefläche 76 des Synchronringes 52 ausgebildet ist. In der in 3 ebenfalls gestrichelt dargestellten Schaltposition S greift der Rastabschnitt 84 in die Rastvertiefung 86, um auf diese Weise die Schaltposition S der Schiebemuffe 46 rastend festzulegen. Wenn die Schiebemuffe 46 aus der Schaltposition S zurück in die Neutralposition N bewegt wird, kommt die Rastfläche 84 in Anlage an die Rastvertiefung 86, wodurch der Synchronring 52 in Richtung hin zu der Neutralposition mitgenommen wird, bis sich der Rastabschnitt 84 aus der Rastvertiefung 86 löst. Hierdurch wird der Reibeingriff zwischen dem Synchronring 52 und dem Kupplungskörper gelöst, so dass Schleppmomente reduziert werden können.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltkupplungsanordnung 42''' gezeigt, bei der ein Federelement 62''' vorgesehen ist, das als Zentriereinrichtung 90 wirkt. Das Federelement 62''' ist, wie bei den Ausführungsformen zuvor, über einen Verbindungsabschnitt 64 in axialer Richtung fest mit der Schiebemuffe 46 verbunden. Das Federelement 62''' beinhaltet hierbei jedoch einen Zentrierabschnitt 94, der für eine radiale Zentrierung des Synchronringes 52 sorgen kann, wobei der Zentrierabschnitt 94 zwischen einer Innenfläche 92 der Schiebemuffe 46 und der Auflagefläche 76''' angeordnet ist, die bei diesem Ausführungsbeispiel als Zentrierfläche des Synchronringes 52 ausgebildet ist.
Insbesondere beinhaltet der Zentrierabschnitt 94 einen äußeren Zentrierabschnitt 96, der sich in axialer Richtung von dem Verbindungsabschnitt 64 erstreckt und benachbart ist zu der Innenfläche 92. Ferner beinhaltet der Zentrierabschnitt 94 einen inneren Zentrierabschnitt 98, der in Anlage sein kann an der Anlagefläche 76''', wobei der innere Zentrierabschnitt 98 ebenfalls axial ausgerichtet ist und vorzugsweise etwa parallel zu dem äußeren Zentrierabschnitt 96 ausgerichtet ist. Der Zentrierabschnitt 94 beinhaltet ferner einen Stirnabschnitt 100, der in axialer Richtung entfernt von dem Verbindungsabschnitt 64 den äußeren Zentrierabschnitt 96 und den inneren Zentrierabschnitt 98 miteinander verbindet, so dass das Federelement 62''' als einstückiges Federelement ausgebildet sein kann.
Das Federelement 62''' der 4 beinhaltet keine Vorsynchronisierungsfunktion und kann folglich zusätzlich zu einer herkömmlichen Vorsynchronisierungseinrichtung vorgesehen sein, oder zusätzlich zu einer Vorsynchronisierungseinrichtung, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschreiben worden ist.
In den 5 bis 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Schaltkupplungspaketes 40^IV gezeigt, das eine Schiebemuffe 46 für eine Schaltkupplungsanordnung 42^IV und eine weitere Schaltkupplungsanordnung 42A^IV beinhaltet. Das Schaltkupplungspaket 40^IV beinhaltet ein Federelement 62^IV, das sowohl als Federelement für die Schaltkupplungsanordnung 42^IV als auch für die weitere Schaltkupplungsanordnung 42A^IV dient. Das Federelement 62^IV ist spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Radialebene ausgebildet, die durch die axiale Mitte der Führungsmuffe 44 hindurch verläuft. Das Federelement 62^IV weist einen Verbindungsabschnitt 64^IV auf, der in eine Radialausnehmung 65 der Schiebemuffe 46 greift. An einem axialen Ende beinhaltet das Federelement 62^iv eine Vorsynchronisierungseinrichtung 60, die aufgebaut sein kann wie bei der Ausführungsform der 3, und weist auf der gegenüberliegenden axialen Seite eine weitere Vorsynchronisierungseinrichtung 60A für die weitere Schaltkupplungsanordnung 42A^IV auf.
Das Federelement 62^IV beinhaltet ferner eine Rasteinrichtung 80 und eine Rasteinrichtung 80A^IV sowie Zentriereinrichtungen 90A^IV, 90^IV für die Schaltkupplungsanordnungen 40^IV, 42A^IV.
Das Federelement 62^IV kann folglich sämtliche Eigenschaften auf sich vereinigen, die oben unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben worden sind, und zwar spiegelsymmetrisch sowohl für die Schaltkupplungsanordnung 42^IV als auch für die weitere Schaltkupplungsanordnung 42A^IV.
Das Federelement 62^IV das im Detail in den 6 und 7 dargestellt ist, ist bandförmig ausgebildet, mit einem ersten Axialabschnitt, der den Verbindungsabschnitt 64^IV bildet. In axialer Richtung hiervon erstreckt sich der äußere Zentrierabschnitt 96^IV der radial ausgerichtete Stirnabschnitt 100^IV sowie der innere Zentrierabschnitt 98^IV Am Ende des inneren Zentrierabschnittes 98^IV ist die Rasteinrichtung ausgebildet, die durch die Anlagefläche 68^IV und die Rastfläche 82^IV gebildet ist, wobei die Anlagefläche 68^IV als Anlagefläche des Vorsynchronisierungsabschnittes ausgebildet ist.
Das Federelement 62^IV weist eine im Wesentlichen konstante Breite in Umfangsrichtung auf, die in 7 mit B bezeichnet ist. Die Breite B kann beispielsweise in einem Bereich von 5 mm bis 50 mm liegen.

Claims

Schaltkupplungsanordnung (42) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (16), mit - einer Führungsmuffe (44), die an einer Welle (26) festlegbar ist, - einer Schiebemuffe (46), die in Bezug auf die Führungsmuffe (44) axial verschieblich gelagert ist, - einem Synchronring (52), der in Bezug auf die Führungsmuffe (44) begrenzt verdrehbar gelagert ist, und - einer Vorsynchronisierungseinrichtung (60), die zwischen der Schiebemuffe (46) und dem Synchronring (52) wirkt, wobei die Vorsynchronisierungseinrichtung (60) wenigstens ein bandförmiges, einstückig ausgebildetes Federelement (62) beinhaltet, das einen Verbindungsabschnitt (64) aufweist, wobei der Verbindungsabschnitt (64) in einer Radialausnehmung (65) der Schiebemuffe (46) aufgenommen ist, und das einen Vorsynchronisierungsabschnitt (66) aufweist, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, um bei einer Axialbewegung der Schiebemuffe (46) eine axiale Vorsynchronisierungskraft (F_v) auf den Synchronring (52) auszuüben, und wobei zwischen der Schiebemuffe (46) und dem Synchronring (52) eine Rasteinrichtung (80) ausgebildet ist, wobei die Rasteinrichtung (80) das wenigstens eine Federelement (62) beinhaltet, das einen Rastabschnitt (84) aufweist, der in einer Schaltposition (S) der Schiebemuffe (46) in eine Rastvertiefung (86) des Synchronringes (52) greift, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schiebemuffe (46) und dem Synchronring (52) eine Zentriereinrichtung (90) ausgebildet ist, wobei die Zentriereinrichtung (90) das wenigstens eine Federelement (62) beinhaltet, das einen Zentrierabschnitt (94) aufweist, der zwischen einer Innenfläche (92) der Schiebemuffe (46) und einer Zentrierfläche (76) des Synchronringes (52) angeordnet ist, und dass der Zentrierabschnitt (94) benachbart zu dem Verbindungsabschnitt (64) einen äußeren Zentrierabschnitt (96), der sich in axialer Richtung von dem Verbindungsabschnitt (64) erstreckt und benachbart zu der Innenfläche (92) ist, aufweist und einen über einen Stirnabschnitt (100) mit dem äußeren Zentrierabschnitt (96) verbundenen inneren Zentrierabschnitt (98) aufweist, wobei der innere Zentrierabschnitt (98) axial ausgerichtet ist und wobei der Vorsynchronisierungsabschnitt (66) mit dem inneren Zentrierabschnitt (98) verbunden ist.
Schaltkupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsynchronisierungsabschnitt (66) in Bezug auf den Verbindungsabschnitt (64) axial und/oder radial elastisch verformbar ist.
Schaltkupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsynchronisierungsabschnitt (66) eine Anlagefläche (68) aufweist, die unter einem Winkel (74) kleiner gleich 90° und größer 0° in Bezug auf die Axialrichtung ausgerichtet ist und die zur Anlage an einer Andruckfläche (70) des Synchronringes (52) ausgebildet ist.
Schaltkupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastabschnitt (84) eine Rastfläche (82) aufweist, die unter einem Winkel kleiner gleich 90° und größer 0° in Bezug auf die Axialrichtung ausgerichtet ist.
Kraftfahrzeuggetriebe (16) mit wenigstens einer Schaltkupplungsanordnung (42) nach einem der Ansprüche 1-4.
Vorsynchronisierungs-Federelement (62) für eine Schaltkupplungsanordnung (42) eines Kraftfahrzeuggetriebes (16), nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Federelement (62) einen Verbindungsabschnitt (64) aufweist, der dazu ausgebildet ist, mit einer Schiebemuffe (46) der Schaltkupplungsanordnung (46) verbunden zu werden, und einen Vorsynchronisierungsabschnitt (66) aufweist, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, um bei einer Axialbewegung der Schiebemuffe (46) eine axiale Vorsynchronisierungskraft (F_v) auf einen Synchronring (52) der Schaltkupplungsanordnung (42) auszuüben, wobei das Federelement (62) weiterhin eine Rasteinrichtung (80) und eine Zentriereinrichtung (90) für die Schaltkupplungsanordnung (42) umfasst.