Synchronisiereinrichtung Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung mit einem Synchronträgerkörper mit einer Außenverzahnung, einem Kupplungsring eines Gangrades, einem Synchronring, der zwischen dem Synchronträgerkörper und dem Kupplungsring angeordnet ist und einen Sperrzahn aufweist, welcher eine zur Drehachse des Synchronrings schräg verlaufende Sperrfläche aufweist, einer Schiebemuffe, die axial verschiebbar zum Synchronträgerkörper ist und eine Innenverzahnung mit benachbarten Zähnen aufweist, welche mit der Sperrfläche der Sperrzähne derart zusammen wirken, dass zwischen der ausgerückten Stellung und der eingerückten Stellung eine Zwangsrelativverdrehung zwischen der Schiebemuffe und dem Synchronring erfolgt, und einer Vorsynchronisationseinheit. In handgeschalteten Getrieben werden Synchronisiereinrichtungen wie aus WO 2008/007083 A1 eingesetzt, um auf komfortable Art ein Schalten zwischen den einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit eines Gangrades der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle angepasst und dann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebewelle und dem Gangrad hergestellt. Der Synchronträgerkörper ist ein wichtiges Bauelement der Synchronisiereinrichtung. Durch diesen sind die Getriebewelle und eine Schiebemuffe der Synchronisiereinrichtung drehfest miteinander verbunden. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass der Synchronträgerkörper einerseits in Umfangsrichtung formschlüssig über ein an seiner Nabe ausgebildetes Verzahnungsprofil mit der Getriebewelle verbunden ist und anderer- seits über eine Außenverzahnung seines Muffenträgers die Schiebemuffe an seinem Außendurchmesser entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar aufnimmt. Weiterhin dient der Synchronträgerkörper je nach seiner Ausführung als Anschlags- und Führungselement für Synchron- bzw. Reibringe. Außerdem sind viele Synchronträgerkörper mit, in gleichmäßigen Abständen an ihren Außenumfängen ausgearbeiteten Aufnahmen für Arretie- rungen wie Rastbolzen oder Rastkugeln versehen. Die Arretierungen halten die Schiebemuffe in ihrer Mittelstellung, wenn kein Gangrad geschaltet ist. Dazu sind die Arretierungen unter Federvorspannung in eine Rastnut der Schiebemuffe eingepresst, oder die Arretierung wirkt auf ein Druckstück, das wiederum in einer Rastnut der Schiebemuffe aufgenommen ist. Die DE 10 2007 031 300 A1 zeigt eine als Druckstück ausgebildete Arretierung, die ein Gehäuse mit einem als Deckel ausgebildeten vorgespannten Rastelement aufweist, welches in eine Rastvertiefung einer Schiebemuffe eingreift, um die Schiebemuffe in einer„Neutralstellung" gegenüber dem Synchronträgerkörper zu arretieren.

Die DE 10 2012 020 291 A1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes, mit einem Synchronträgerkörper und einem drehfest und axial verschiebbar von dem Synchronträgerkörper mittels einer Verzahnung aufgenommenen Schiebemuffe, sowie drei gleichmäßig am Umfang des Synchronträgerkörpers verteilt angeordneten Arretierungen zum Festsetzen der Schiebemuffe gegenüber dem Synchronträgerkörper in einer„Neutralstellung".

Die DE 10 2008 061 969 A1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem Synchronträgerkörper, welches mittels einer Verzahnung drehfest mit einer Getriebewelle des Schaltgetriebes verbunden ist. Der Synchronträgerkörper ist mittel seiner Außenver- zahnung mit einer Innenverzahnung einer axial verschiebbar angeordneten Schiebemuffe verbunden, die den Synchronträgerkörper koaxial umgibt. Zur Synchronisation der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle mit einem Gangrad wird die Innenverzahnung der Schiebemuffe in Eingriff mit einer Kupplungsverzahnung des Gangrades gebracht. Hierbei gelangt die Innenverzahnung der Schiebemuffe zunächst bei der sogenannten„Vorsynchronisation" in Eingriff mit einer Sperrverzahnung eines zwischen dem Synchronträgerkörper und dem Gangrad angeordneten Synchronringes.

Die Sperrverzahnung weist in axialer, der Schiebemuffe zugewandten Richtung eine Dachverzahnung auf. Durch diese Maßnahme wird der Synchronring zunächst so weit gedreht bis die Innenverzahnung der Schiebemuffe in die Sperrverzahnung einspuren kann um daraufhin in die Kupplungsverzahnung durchgeschaltet werden zu können.

Eine gattungsgemäße Synchronisiereinrichtung geht aus DE 10 2007 058 800 A1 hervor. Zum Einleiten des Vorsynchronisationsprozesses sind axial verschiebbare Druckstücke vorgese- hen, welche in in Umfangsrichtung verteilten Schlitzen des Synchronkörpers angeordnet sind. Das Vorsehen von separaten Druckstücken als Vorsynchronisationselementen ist aufwändig und reduziert durch die vorzustehenden Druckstückaufnahmen das maximal übertragbare Drehmoment des Synchronträgerkörpers. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Synchronring mit einer Sperrverzahnung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und ein trotz Schleppmomenten komfortables Synchonisie- ren ermöglicht. Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass durch den erfindungsgemäßen Synchronring zusätzliche Arretierungen, sowie die entsprechenden Aufnahmen im Synchronträgerkörper für die Arretierelemente, wie z. B. Raststifte, Rastkugeln oder Druckstücke entfallen können. Da die vorzusehenden Aufnahmen eine Schwächung des Synchronträgerkörpers bedeuten würden, sind mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Synchronringe größere Drehmomente übertragbar.

Die Sperreinrichtung des Synchronringes besteht im Wesentlichen aus einem rechteckförmi- gen Rastelement z.B. einem Rastblock und einem darauf in einem zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 15° und 75° liegenden Winkel angeordneten, rechteckförmigen Sperr- zahn. Vorzugsweise ist eine Anzahl dieser Sperreinrichtungen am Umfang des Synchronringes gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Synchronträgerkörper axial angeordnete Radialvorsprünge für die Sperreinrichtung des Synchronringes auf.

Der Radialvorsprung der Sperreinrichtung kann in eine Ausnehmung des Synchronträgerkörpers eingreifen und sichert den Synchronring in einer Neutralstellung der Schiebemuffe gegenüber dem Synchronträgerkörper gegen eine Verdrehung. Gleichzeitig kann in einer Ausgestaltung der Erfindung der Sperrzahn ein ungewolltes axiales Verschieben der Schiebemuf- fe verhindern.

Zur Synchronisation der Umfangsgeschwindigkeiten des Gangrades mit der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle wird die Schiebemuffe soweit axial verschoben, bis eine stirnseitige Dachverzahnung der Innenverzahnung der Schiebemuffe axial gegen den Sperrzahn des Synchronringes drückt und diesen zusammen mit dem Synchronring axial verschiebt, bis der Radialvorsprung aus dem formschlüssigen Eingriff mit der stirnseitigen Rastaufnahme des Synchronträgerkörpers gelangt, so dass über die Schräge des Sperrzahnes eine Kraft in Um- fangsrichtung wirken kann, die den Synchronring so weit dreht, dass der Sperrzahn in einen Zahnzwischenraum zwischen zwei Zähnen der Schiebemuffe verschoben werden kann und somit die Schiebemuffenverzahnung in die Kupplungsverzahnung einspuren kann. Die den Zahnzwischenraum bildenden Zähne weisen an ihren gegenüberliegenden Zahnflanken Aufnahmen auf, in welche der Sperrzahn des Synchronringes während der Synchronisation eintauchen kann. Durch diese Maßnahme sind die Zahnzwischenräume der Verzahnung der Schiebemuffe so breit ausgebildet, dass die Zähne der Synchronträgerkörperverzahnung in jeden Zahnzwischenraum der Schiebemuffenverzahnung eingreifen können und somit die Tragfähigkeit der Getriebeverbindung erhöht wird. In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Aufnahme des Schiebemuffenzahns eine weitere schräg angeordnete Anschlagfläche mit einer Rampenkontur auf, die den Sperrzahn wieder aus der Aufnahme drückt, wobei der Synchronring ein wenig in die entgegengesetzte Richtung verdreht wird. In vorteilhafter Weise ist es durch die Gestaltung der Innenverzahnung der Schiebemuffe möglich, den Kupplungsring und somit das Gangrad in entgegengesetzten Richtungen anzu- treiben.

Weitere Vorteile sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 die Synchronisiereinrichtung in einer Explosionszeichnung,

Fig. 3 die Synchronisiereinrichtung in einer schematischer Planansicht in der

Neutralstellung,

Fig. 3a bis 3f die Synchronisiereinrichtung in unterschiedlichen Schaltstellungen und

Fig. 4a bis 4c die Synchronisiereinrichtung in unterschiedlichen Schaltstellungen bei

entgegengesetztem Antrieb der Getriebewelle. Eine Synchronisiereinrichtung 1 weist einen Synchronträgerkörper 2 auf, welcher drehfest auf einer Getriebewelle 3 eines Schaltgetriebes angeordnet ist. Der Synchronträgerkörper 2 nimmt mittels einer Außenverzahnung 4 eine Schiebemuffe 6 drehfest und axial verschiebbar auf, indem eine Innenverzahnung 7 der Schiebemuffe 6 in die Außenverzahnung 4 des Synchronträgerkörpers 2 eingreift, wobei die Schiebemuffe 6 den Synchronträgerkörper 2 axial umfasst.

Ein auf der Getriebewelle 3 frei drehbar gelagertes Gangrad (nicht dargestellt) weist einen Kupplungsring 9 mit einer Außenverzahnung 1 1 und einer Nabe 12 mit einer Reibfläche 13 auf. Die Reibfläche 13 ist mit einer Reibfläche 14 eines Synchronringes 16 in Kontrakt bringbar angeordnet. Der Synchronring 16 weist an seinem Umfang mindestens eine, vorzugsweise eine Anzahl von Sperreinrichtungen 17 (z. B. sechs Sperreinrichtungen) auf, welche in gleichmäßigen Abständen voneinander am Umfang des Synchronringes 16 angeordnet sind und ein Einspuren der Verzahnung 7 der Schiebemuffe 6 in die Verzahnung 11 des Kupplungsringes 9 blockieren.

Jede Sperreinrichtung 17 besteht im Wesentlichen aus einem Rastmittel 18, z. B. einem Rastblock und einem darauf angeordneten Sperrzahn 19. Der Rastblock 18 weist eine Recht- eck- förmige Form auf und greift in einer„Neutralstellung" formschlüssig in eine entsprechend Rechteckig- förmig ausgebildete Rastaufnahme 21 des Synchronträgerkörpers 2 stirnseitig ein.

Der Sperrzahn 19 weist ebenfalls eine rechteckförmige, vorzugsweise quaderförmige Form auf und ist mit einem Winkelversatz (a = z. B. 45 Grad) zu dem Rastblock 18 angeordnet. Durch diese Maßnahme weist der Sperrzahn 19 eine in axialer Richtung weisende Dachverzahnung auf, wobei die Flanken 19a, 19b der Dachverzahnung unterschiedlich lang sind.

In einer„Neutralstellung" der Synchronisiereinrichtung 1 gemäß Fig. 3 blockiert der Sperrzahn 19 eine Axialbewegung der Schiebemuffe 6.

Zum Schalten des durch den Kupplungsring 9 dargestellten Gangrades wird die Schiebemuffe 6 gemäß Fig. 3a axial verschoben und gelangt zur Vorsynchronisation mit einer axial gerichteten Dachverzahnung 7 a ihrer Innenverzahnung 7 in Kontakt mit der Flanke 19b des Sperr- zahnes 19. Im weiteren Schaltverlauf wird der Sperrzahn 19 gemäß Fig. 3b um einen Weg s axial verschoben, wobei über die Reibflächen 13, 14 ein Kontakt zwischen dem Synchronring 16 und dem Kupplungsring 9 hergestellt wird, der zu einer Drehmitnahme des Gangrades führt, so dass es zum Einen zur Synchronisation, d. h. Drehzahlangleichung zwischen dem Synchronring 16 und dem Kupplungsring 9 kommt und zum Anderen werden die Rastblöcke 18 aus den Rastaufnahmen 21 des Synchronträgerkörpers 2 geschoben.

Der Synchronring 16 ist somit entsichert und kann gemäß Fig. 3b um einen Weg φ verdreht werden, wodurch der Sperrzahn 19 in eine Zahnlücke zwischen zwei Zähnen 7.1 , 7.2 der Innenverzahnung 7 der Schiebemuffe 6 eintauchen kann. Die Zähne 7.1 , 7.2 weisen an ihren gegenüberliegenden Zahnflanken Aufnahmen 26 und 27 auf, in welche der Sperrzahn 19 während der„Synchronisation" eintauchen kann. In der in Fig. 3d dargestellten Position stößt der Sperrzahn 19 mit seiner Zahnflanke 19a gegen eine in der Aufnahme 26 angeordnete Schräge (Rampenkontur) 26a, welche den Sperrzahn 19 um den Winkel φ zurückverdreht, so dass dieser gemäß Fig. 3e zwischen den Zahnflanken der Zähne 7.1 , 7.2 angeordnet werden kann, während die stirnseitige Dachverzahnung 7 a der Schiebemuffe 7 gegen die Außenverzahnung 1 1 des Kupplungsringes 9 stößt und diesen soweit verdreht, bis die Innenverzahnung 7 der Schiebemuffe 6 gemäß Fig. 3f in die Kupplungsverzahnung 11 einspuren kann.

Die vorstehende Beschreibung der Synchronisation bezieht sich auf eine Drehrichtung der Getriebewelle 1 gegen den Uhrzeigersinn gemäß Pfeil A in Fig. 1.

Bei einer entgegengesetzten Drehrichtung der Antriebswelle 1 im Uhrzeigersinn gemäß Pfeil B in Fig. 1 , beginnt die Synchronisation gemäß Fig. 4a mit dem Eintauchen des Sperrzahnes 19 in die Aufnahme 26 und einem Kontakt der Anschlagfläche 19 a mit der Rampenkontur 26 a des Zahnes 7.1 der Innenverzahnung 7 der Schiebemuffe 6. Hierbei wird der Synchronring 9 gemäß Fig. 4 b zunächst um den Weg s axial verschoben, so dass die Rastblöcke 18 aus dem Eingriff mit den Rastaufnahmen 21 des Synchronträgerkörpers 2 gelangen. Über die Rampenkontur 26 a wird daraufhin der Sperrzahn 19 zusammen mit dem Synchronring 16 um das Winkelmaß φ verdreht, bis der Sperrzahn 19 zwischen den Zähnen 7.1 und 7.2 angeordnet ist und die Schiebemuffe 6 soweit verschoben werden kann, bis die Innenverzahnung 7 in die Kupplungsverzahnung 11 des Kupplungsringes 9 einspuren kann. Bezugszeichenliste

1 Synchronisiereinrichtung

2 Synchronträgerkörper

3 Getriebewelle

4 Außenverzahnung (2)

5

6 Schiebemuffe

7 Innenverzahnung (6)

7 a Dachverzahnung (7)

7.1 Zahn (7)

7.2 Zahn (7)

8

9 Kupplungsring

11 Verzahnung (9)

12 Nabe

13 Reibfläche (9)

14 Reibfläche (16)

15

16 Synchronring

17 Sperreinrichtung

18 Rastmittel

19 Sperrzahn

19 a Zahnflanke

19 b Zahnflanke

21 Rastaufnahme (2)

26 Aufnahme (7.1)

26a Rampenkontur

26 Aufnahme (7.2)

27a Rampenkontur

Weg

Winkel (18-19)

Verdrehwinkel (16)