DE10063053A1

DE10063053A1 - Synchronring für eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE10063053A1
Application number: DE2000163053
Authority: DE
Inventors: Erick Duno; George Skotnicki; Kenneth Birch
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2001-07-26
Also published as: GB0031584D0; FR2802996A1; FR2802996B1; GB2357815B; GB2357815A

Abstract

Die Erfindung schlägt einen Synchronring (10) für eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes vor, umfassend einen Körper (12) mit einer kegelstumpfartigen ringförmigen Gesamtform, der eine kegelstumpfartige innere Auflagefläche (14) begrenzt, die reibschlüssig mit einer zu einem anderen Bestandteil gehörenden formschlüssigen Auflagefläche zusammenwirken kann, wobei der kegelstumpfartige ringförmige Körper (12) axial ein erstes Teilstück, das einen Mitnahmekranz (16) für den Synchronring (10) bildet, und ein zweites Teilstück umfaßt, das einen Auflage- und Positionierkranz (18) für den Synchronring (10) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnahmekranz (16) eine Metallscheibe (20) ist und daß der Auflage- und Positionierkranz (18) durch Aufformen einer nichtmetallischen Verbindung auf dem Mitnahmekranz (16) ausgeführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchronring für eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes.

Die Erfindung betrifft im einzelnen einen Synchronring für eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes, umfassend einen Körper mit einer kegelstumpfartigen ringförmigen Gesamtform, der eine kegelstumpfartige innere Auflagefläche begrenzt, die reibschlüssig mit einer zu einem anderen Bestandteil gehörenden formschlüssigen Auflagefläche zusammenwirken kann, wobei der kegelstumpfartige ringförmige Körper axial ein erstes Teilstück, das einen Mitnahmekranz für den Synchronring bildet, und ein zweites Teilstück umfaßt, das einen Auflage- und Positionierkranz für den Synchronring bildet.

Ein solcher Synchronring wird beispielsweise in der EP-0 821 175 beschrieben, auf die zu weiteren Einzelheiten verwiesen werden kann.

In einem Mehrganggetriebe erfolgt beim Gangwechsel die notwendige Synchronisierung zwischen der Schiebemuffe, die mit der Drehzahl der Ausgangswelle läuft, und dem entsprechenden Gangrad durch ein Reibungs-Synchronisiersystem.

Nach einem bekannten Beispiel zur Konstruktion einer Synchronisiervorrichtung ist diese mit einer Nabe oder Muffe ausgerüstet, die durch Nuten mit der Hauptwelle verbunden ist. Die Schiebemuffe kann sich auf dieser Nabe axial verschieben.

Auf jeder Seite ist die Nabe mit einem Synchronring versehen, der beispielsweise einen inneren Reibkegel umfaßt.

Der Kegel des Synchronrings und der formschlüssige Außenkegel des Gangrads bilden zusammen eine Kegelkupplung, die durch Friktion/Reibung den Gleichlauf, das heißt den Drehantrieb des Schieberads im Hinblick auf das Einlegen des entsprechenden Gangs ermöglicht.

Die Zahnungen und die Reibflächen der Zahnräder bestehen aus behandeltem Stahl und sind beispielsweise mit Molybdän beschichtet.

Nach einer bekannten Gestaltung der Synchronringe sind sie in Form von massiven und bearbeiteten Metallteilen ausgeführt, wobei die Innenkegel und die Ringe beispielsweise aus Bronze, aus Aluminiumlegierung oder aus Sinterstahl bestehen.

Diese Gestaltung eines einteiligen massiven Synchronrings weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf.

Zunächst hat jeder Synchronring ein relativ hohes Gewicht und eine relativ große Trägheit.

Bei der Herstellung der Synchronringe durch spanende Bearbeitung kommen zahlreiche Nach- und Weiterbearbeitungsschritte zum Einsatz, so daß diese Herstellung besonders zeit- und kostenaufwendig ausfällt.

Darüber hinaus ist es aufgrund der notwendigen Starrheit jedes Synchronrings nicht möglich, seine Abmessungen und seine Masse zu verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.

Dazu schlägt die Erfindung einen Synchronring der vorstehend beschriebenen Art vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Mitnahmekranz eine Metallscheibe ist und daß der Auflage- und Positionierkranz durch Aufformen einer nichtmetallischen Verbindung auf dem Mitnahmekranz ausgeführt ist.

Dank dieser Anordnung ist es nicht erforderlich, Auffalz- oder Schweißvorgänge vorzusehen, um den Auflage- und Positionierkranz mit dem Mitnahmekranz zu verbinden, so daß die Lösung einfach und wirtschaftlich ist und eine Verringerung des Gewichts des Synchronrings ermöglicht. Außerdem weist der Mitnahmekranz eine hohe Festigkeit gegenüber den Beanspruchungen auf, die beim Betrieb auf ihn ausgeübt werden.

Im Vergleich zur Druckschrift EP-A-0 821 175 können die Arbeitsgänge zur Umformung einer Blechscheibe entfallen.

Nach anderen Merkmalen der Erfindung ist folgendes vorgesehen:

- Bei der nichtmetallischen Verbindung handelt es sich um einen Kunststoff.
- Die kegelstumpfartige Auflagefläche ist wenigstens teilweise mit einer Werkstoffbeschichtung überzogen.
- Die kegelstumpfartige Auflagefläche umfaßt eine Reihe von in etwa axial ausgerichteten Nuten, die durch Formen in der Dicke der Werkstoffbeschichtung ausgebildet sind.
- Die Werkstoffbeschichtung der kegelstumpfartigen Auflagefläche besteht aus Kunststoff.
- Die Kunststoffbeschichtung der kegelstumpfartigen Auflagefläche wird gleichzeitig mit dem Auflage- und Positionierkranz geformt.
- Der Auflage- und Positionierkranz und die Kunststoffbeschichtung der kegelstumpfartigen Auflagefläche sind aus dem gleichen Kunststoff geformt.
- Die Kunststoffbeschichtung der kegelstumpfartigen Auflagefläche wird zusammen mit dem Auflage- und Positionierkranz geformt.
- Der Werkstoff, der die kegelstumpfartige Auflagefläche überzieht, ist ein Reibwerkstoff.
- Die Reibwerkstoffbeschichtung wird durch Aufformen auf der kegelstumpfartigen Auflagefläche aufgebracht.
- Der Mitnahmekranz umfaßt außen Mitnahmezähne, die mit formschlüssigen Zähnen, beispielsweise einer Schiebemuffe, zusammenwirken können.
- Der Auflage- und Positionierkranz umfaßt außen durch Formen ausgeführte Vorsprünge zur Auflage und axialen Positionierung.

Dank der Erfindung kann die Dicke des Mitnahmekranzes beherrscht werden.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Dreiviertel-Vorderansicht zur Darstellung eines gemäß den Lehren der Erfindung ausgeführten Synchronrings; und

Fig. 2 eine Axialschnittansicht des Synchronrings von Fig. 1.

In der folgenden Beschreibung werden identische, gleichartige oder ähnliche Elemente und Bestandteile jeweils durch die gleichen Bezugsnummern bezeichnet.

In Fig. 1 ist ein gemäß den Lehren der Erfindung ausgeführter Synchronring 10 dargestellt.

Dieser Synchronring 10 besteht im wesentlichen aus einem allgemein ringförmigen kegelstumpfartigen Körper 12 mit der Achse X-X, der eine kegelstumpfartige innere Auflagefläche 14 begrenzt.

Der ringförmige Körper 12 umfaßt axial ein erstes Teilstück, das einen Kranz 16 für die Mitnahme des Synchronrings 10 bildet, und ein zweites Teilstück, das einen Kranz 18 für die Auflage und axiale Positionierung des Synchronrings 10 bildet.

Der Mitnahmekranz 16 hat hier die Form einer ringförmigen Scheibe 20, deren kreisförmiger äußerer Rand 22 Mitnahmezähne 24 umfaßt.

Die ringförmige Scheibe 20 ist aus Metall ausgeführt, in der Art wie es üblicherweise bei Synchronringen verwendet wird, beispielsweise Bronze, Aluminiumlegierung oder Sinterstahl, und unter Anwendung eines herkömmlichen Fertigungsverfahrens, zum Beispiel Warmschmieden, Sintern oder Stanzen und Tiefziehen.

Der Mitnahmekranz 16 besitzt daher eine hohe Festigkeit gegenüber den Beanspruchungen, die, vor allem an seinen Zähnen, auf ihn einwirken.

Der Auflage- und Positionierkranz 18 erstreckt sich axial von einer axialen Abschlußfläche der ringförmigen Scheibe 20 aus.

Der Auflage- und Positionierkranz 18 umfaßt an seinem äußeren Umfangsrand 28 Vorsprünge 26 zur Auflage und axialen Positionierung des Synchronrings 10. Ihre Anzahl beträgt hier drei, wobei sie gleichmäßig winklig verteilt sind.

Die Auflage- und Positioniervorsprünge 28 sind insbesondere einstückig mit dem Auflage- und Positionierkranz 18 ausgeführt.

Der Auflage- und Positionierkranz 18 umfaßt außerdem an seinem äußeren Umfangsrand 28 Positionierausnehmungen, von denen hier ebenfalls drei vorgesehen sind, die winklig gleichmäßig zwischen den Vorsprüngen 26 verteilt und durch Formen ausgeführt sind.

Gemäß den Lehren der Erfindung ist der Auflage- und Positionierkranz 18 durch Aufformen einer nichtmetallischen Verbindung auf dem Mitnahmekranz 16 ausgeführt.

Bei der nichtmetallischen Verbindung handelt es sich vorzugsweise um einen Kunststoff, Keramik, ein verstärktes organisches Harz oder eine organische Substanz.

Erfindungsgemäß lassen sich die Vorsprünge 26 und die Ausnehmungen 30 einfach herstellen, wobei der Werkstoff des Kranzes 18 gut auf seine Funktion abgestimmt ist.

Die Axialschnittansicht von Fig. 2 veranschaulicht, daß der Auflage- und Positionierkranz 18 in der Verlängerung des inneren Umfangsrands 27 des Mitnahmekranzes 16 aufgeformt sein kann, so daß die kegelstumpfartige innere Auflagefläche 14 sowohl durch den inneren Umfangsrand 29 des Auflage- und Positionierkranzes 18 als auch durch den inneren Umfangsrand 27 des Mitnahmekranzes 16 begrenzt wird.

Nach einer (nicht dargestellten) Ausführungsvariante der Erfindung kann der Auflage- und Positionierkranz 18 so auf dem inneren Umfangsrand 27 des Mitnahmekranzes 16 aufgeformt werden, daß die kegelstumpfartige innere Auflagefläche 14 nur durch den inneren Umfangsrand 29 des Auflage- und Positionierkranzes 18 begrenzt wird.

Es ist festzustellen, daß die axiale Sicherung und die Drehsicherung des Auflage- und Positionierkranzes 18 auf dem Mitnahmekranz 16 durch alle bekannten Mittel herbeigeführt werden können, die bei den Aufformverfahren zur Anwendung kommen.

So kann der Mitnahmekranz 16 beispielsweise Ansätze mit geeigneter Form umfassen, die sich axial zum Auflage- und Positionierkranz 18 hin erstrecken. Wenn der Auflage- und Positionierkranz 18 auf dem Mitnahmekranz 16 aufgeformt wird, umgibt die Formmasse die Ansätze, um die axiale Sicherung und die Drehsicherung zu bewirken.

Nach einem anderen Beispiel kann der Mitnahmekranz 16 Ausnehmungen mit geeigneter Form enthalten, um die Formmasse aufzunehmen und dadurch den Auflage- und Positionierkranz 18 axial und gegen Verdrehung zu sichern.

Nach einem weiteren Beispiel kann die Oberfläche der axialen Abschlußfläche des Mitnahmekranzes 16, die den Auflage- und Positionierkranz 18 aufnimmt, behandelt sein, um durch Haftverbindung die axiale Befestigung und Drehsicherung des Auflage- und Positionierkranzes 18 herbeizuführen.

Die kegelstumpfartige innere Auflagefläche 14 ist vorteilhafterweise mit einer Werkstoffbeschichtung 32, beispielsweise einem Reibwerkstoff, überzogen.

Die Reibwerkstoffbeschichtung 32 ist beispielsweise durch Aufformen auf dem inneren Umfangsrand 29 des Auflage- und Positionierkranzes 18 ausgeführt, wobei die genaue Geometrie der kegelstumpfartigen Auflagefläche 14 durch Formen erzielt wird, das heißt, daß sie nicht von der Ausführungspräzision des ringförmigen Körpers 12 abhängig ist, der einen Einsatz in der Form bildet, sondern sie ist ausschließlich von der Präzision des Formwerkzeugs abhängig.

Der Werkstoff der Beschichtung 32 muß in Öl arbeiten können.

Ein derartiges Beispiel für einen Reibwerkstoff und sein Herstellungsverfahren werden in der Druckschrift WO-A-95/26473 beschrieben und dargestellt.

Um die Festigkeit der auf dem ringförmigen Körper 12 aufgeformten Reibwerkstoffbeschichtung zu verbessern, ist es möglich, im vorhinein, vor dem Aufformvorgang, ein Harz auf dem Körper 12 oder auf dem Reibwerkstoff aufzutragen.

Die Auftragung kann durch Eintauchen des ringförmigen Körpers 12 in ein Harzbad, durch Aufspritzen des Harzes auf der kegelstumpfartigen Auflagefläche 14 oder durch jedes andere Auftragungsverfahren, beispielsweise durch Aufrollen, erfolgen.

Nach einem bekannten Aspekt der Reibkegel kann die kegelstumpfartige Auflagefläche 14 eine Reihe von in etwa axial ausgerichteten Nuten 34 enthalten.

Die Nuten 34 sind hier vorteilhafterweise durch Formen einstückig mit der Reibwerkstoffbeschichtung 32 ausgeführt.

Nach einer (nicht dargestellten) Ausführungsvariante kann die kegelstumpfartige innere Auflagefläche 14 mit einer Kunststoffbeschichtung überzogen sein.

Diese Kunststoffbeschichtung kann gleichzeitig mit dem Auflage- und Positionierkranz 18, beispielsweise aus dem gleichen Kunststoff, aufgeformt werden, oder zusammen mit dem Kranz 18 aus einem anderen Kunststoff geformt werden.

Für eine gute Verankerung des Kranzes 18 können Löcher, Aussparungen oder Ausnehmungen im Mitnahmekranz 16 vorgesehen sein.

Der Synchronring 10 kann kostengünstig hergestellt werden. Er weist eine stark verringerte Masse und Trägheit im Vergleich zu den bekannten einteiligen Synchronringen mit massiver Struktur auf, und für seine Herstellung ist kein Arbeitsgang mit spanender Bearbeitung erforderlich.

Der Kranz 18 besteht aus einem Werkstoff, der gut auf seine Funktion abgestimmt ist, während der Mitnahmekranz 16 die gewünschte Dicke haben kann, vor allem wenn der Werkstoff der kegelstumpfartigen Auflagefläche 14 mit einem Werkstoff 32 überzogen ist, der sich von dem der Kränze 16 und 18 unterscheidet.

Claims

1. Synchronring (10) für eine Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes, umfassend einen Körper (12) mit einer kegelstumpfartigen ringförmigen Gesamtform, der eine kegelstumpfartige innere Auflagefläche (14) begrenzt, die reibschlüssig mit einer zu einem anderen Bestandteil gehörenden formschlüssigen Auflagefläche zusammenwirken kann, wobei der kegelstumpfartige ringförmige Körper (12) axial ein erstes Teilstück, das einen Mitnahmekranz (16) für den Synchronring (10) bildet, und ein zweites Teilstück umfaßt, das einen Auflage- und Positionierkranz (18) für den Synchronring (10) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnahmekranz (16) eine Metallscheibe (20) ist und daß der Auflage- und Positionierkranz (18) durch Aufformen einer nichtmetallischen Verbindung auf dem Mitnahmekranz (16) ausgeführt ist.

2. Synchronring (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der nichtmetallischen Verbindung um einen Kunststoff handelt.

3. Synchronring (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Auflagefläche (14) wenigstens teilweise mit einer Werkstoffbeschichtung (32) überzogen ist.

4. Synchronring (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Auflagefläche (14) eine Reihe von in etwa axial ausgerichteten Nuten (34) umfaßt, die durch Formen in der Dicke der Werkstoffbeschichtung (32) ausgebildet sind.

5. Synchronring (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffbeschichtung (32) der kegelstumpfartigen Auflagefläche (14) aus Kunststoff besteht.

6. Synchronring (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung (32) der kegelstumpfartigen Auflagefläche (14) gleichzeitig mit dem Auflage- und Positionierkranz (18) geformt wird.

7. Synchronring (10) nach dem vorangehenden Anspruch in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflage- und Positionierkranz (18) und die Kunststoffbeschichtung (32) der kegelstumpfartigen Auflagefläche (14) aus dem gleichen Kunststoff geformt werden.

8. Synchronring (10) nach Anspruch 6 in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung (32) der kegelstumpfartigen Auflagefläche (14) zusammen mit dem Auflage- und Positionierkranz (18) geformt wird.

9. Synchronring (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff, der die kegelstumpfartige Auflagefläche (14) überzieht, ein Reibwerkstoff ist.

10. Synchronring (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibwerkstoffbeschichtung (32) durch Aufformen auf der kegelstumpfartigen Auflagefläche (14) aufgebracht wird.

11. Synchronring (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnahmekranz (16) außen Mitnahmezähne (24) umfaßt, die mit formschlüssigen Zähnen, beispielsweise einer Schiebemuffe, zusammenwirken können.

12. Synchronring (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflage- und Positionierkranz (18) außen durch Formen ausgeführte Vorsprünge (26) zur Auflage und axialen Positionierung umfaßt.