DE102006061404A1

DE102006061404A1 - Synchronisiereinrichtung

Info

Publication number: DE102006061404A1
Application number: DE200610061404
Authority: DE
Inventors: Falk Heinrich
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-23
Filing date: 2006-12-23
Publication date: 2008-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung (1) eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem auf einer Getriebewelle in Umfangsrichtung verdrehfest angeordneten Synchronkörper (13), einer auf dem Synchronkörper entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar angeordneten Schiebemuffe (14), einem auf der Getriebewelle drehbar gelagerten und an den Synchronkörper (13) anschließenden Gangrad (16), das direkt oder über einen Kupplungskörper mittels der Schiebemuffe mit dem Synchronkörper kuppelbar ist, einem äußeren Synchronring (19) mit einer ersten Reibfläche (20), einem inneren Synchronring (21) mit einer zweiten Reibfläche (22) und einem Zwischensynchronring (18), wobei der Zwischensynchronring (18) aus einzelnen, miteinander verbundenen Reibelementen (4) ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem auf einer Getriebewelle in Umfangsrichtung verdrehfest angeordneten Synchronkörper, einer auf dem Synchronkörper entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar angeordneten Schiebemuffe, einem auf der Getriebewelle drehbar gelagerten und an den Synchronkörper anschließenden Gangrad, das direkt oder über einen Kupplungskörper mittels der Schiebemuffe mit dem Synchronkörper kuppelbar ist, einem äußeren Synchronring mit einer ersten Reibfläche, einem inneren Synchronring mit einer zweiten Reibfläche und einem Zwischensynchronring.
Hintergrund der Erfindung
Zum Synchronisieren von Gangstufen werden in Synchronisiereinrichtungen Synchronringe verwendet. Diese sind in der Regel durch einen konisch ausge bildeten Reibring mit Reibflächen an seiner Innenmantelfläche oder seiner Außenmantelfläche gebildet. Je nachdem, wie viele Reibringe in der Synchronisiereinrichtung verwendet werden, unterscheidet der Fachmann Einfach- oder Mehrfachsynchronisationen, wobei die Zweifach- und Dreifachsynchronisationen von besonderer praktischer Bedeutung sind. Weist der Reibring Reibflächen auf beiden Mantelflächen auf, bezeichnet man ihn auch als Zwischenring. Die Reibflächen eines Zwischenrings stehen während des Synchronisiervorganges am Außenmantel reibschlüssig mit einer am äußeren Synchronring ausgebildeten Reibfläche in Verbindung. Gleichzeitig steht eine an der Innenmantelfläche des Zwischenringes ausgebildete Reibfläche mit einer Reibfläche eines inneren Synchronrings im Reibschluss. Der äußere Synchronring ist formschlüssig mit dem Synchronkörper verbunden und greift beispielsweise über Mitnehmernasen, die an seiner im Durchmesser kleineren Seite ausgebildet und radial nach innen gerichtet sind, in Aussparungen des inneren Synchronringes. Der innere Synchronring ist somit über den äußeren Synchronring ebenfalls formschlüssig mit dem Synchronkörper verbunden.
Für die Massenfertigung hat es sich als geeignet erwiesen, Synchronringe umformtechnisch aus Blech spanlos herzustellen. Die umformtechnisch hergestellten Ringe weisen jedoch zumeist eine Reibfläche auf, die den erforderlichen Genauigkeiten nicht genügt. In der Regel ist daher eine spanende Nachbearbeitung oder ein Honen erforderlich. Wird ein Reibbelag auf eine Reibfläche aufgeklebt, so übertragen sich eventuelle Ungenauigkeiten des Ringkörpers auf die Reibfläche, die wiederum nachgearbeitet werden muss. Das Aufbringen eines Reibbelags durch beispielsweise Kleben ist daher aufwändig und kostenintensiv.
Zur Vermeidung dieses Problems in AT 107 755 vorgeschlagen, den Reibbelag in mehrere Elemente zu unterteilen und aus einer mehr oder weniger großen Anzahl solcher Elemente den Reibbelag von der jeweils gewünschten Größe und Form zusammenzusetzen. Der Reibring besteht aus einem Grundkörper mit Löchern, deren Wandungen eine kegelförmige Gestalt besitzen. In die Löcher werden Reibkörper eingeschoben. Auf dem Grundkörper wird ein kreisbo genförmiges Blech mittels Schrauben befestigt, und die Reibelemente werden auf der inneren Seite des Bleches formschlüssig gehalten. Bei diesem Reibring ist es erforderlich, dass die Reibkörper entweder durch relativ aufwändige und kompliziert zu montierende Hilfseinrichtungen formschlüssig gehalten werden oder aber einzeln kraftschlüssig befestigt werden. Beide Maßnahmen erfordern einen erheblichen Aufwand bei der Herstellung.
Ein weiterer gattungsgemäßer Synchronring ist aus der DE 37 05 657 A1 bekannt. Es wird ein Synchronring vorgestellt, der einen Grundkörper als Stützring aufweist und mit einem Reibbelag versehen ist, wobei der Reibbelag von einer Vielzahl von Reibkörpern zusammengesetzt ist, die über den Umfang der Reibfläche verteilt sind. Die Reibelemente sind in offene Ausnehmungen des Stützringes formschlüssig eingepresst. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für Sinterringe, aber nicht für alle Arten von Reibbelägen. Die Fertigung eines derartigen Synchronringes ist aufwändig, und die Belastung der Reibfläche ungleichmäßig.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik geschilderten Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Zwischensynchronring aus einzelnen, miteinander verbundenen Reibelementen ausgebildet ist. Dadurch dass der Zwischensynchronring aus mindestens zwei Reibelementen ausgebildet ist, die aufgrund ihrer Form oder bei Gegendruck durch einen Gegenkörper um einen gewissen Betrag gegeneinander verschiebbar bzw. verdrehbar sind, ist ein erfindungsgemäßer Zwischensynchronring in der Lage einzufedern. Unterstützt wird diese Eigenschaft, wenn die Reibelemente zumindest um einen sehr kleinen Winkel verkippbar sind. Wird ein Gang geschaltet, so wird das Synchronringpaket, bestehend aus dem äußeren Synchronring, dem Zwischensynchronring und dem inneren Synchronring, axial verschoben. Es liegt sowohl am Syn chronkörper als auch am Gegenkonus, der direkt oder indirekt mit dem Gangrad verbunden ist, an. Dadurch dass die Reibelemente des Zwischensynchronrings ihre Position um ein kleines Spiel ändern können, ist es möglich, sowohl Fertigungsungenauigkeiten der Reibelemente als auch Fertigungsungenauigkeiten der Synchronringe bzw. die des Gegenkonus' auszugleichen. Die Erfindung ermöglicht somit zugleich eine günstigere Herstellung beispielsweise eines äußeren und inneren Synchronrings.
Durch die Einfederung der Reibelemente wird erreicht, dass der Ring sich nicht nur über einige, wenige Punkte an seinen Gegenflächen abstützt sondern über alle Reibelemente. Damit wird auch eine höhere Tragfähigkeit bzw. Leistungsfähigkeit der Reibkupplung bei gleicher Größe gegenüber einem System mit einer starren Konuswand erreicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Reibelemente ganz aus dem Reibmaterial hergestellt. Eine weitere Variante ist beispielsweise ein spanlos hergestellter Grundkörper, der an seinen Reibseiten eine Beschichtung aufweist. In beiden Fällen können auch leicht Strukturen wie Ölrillen eingebracht werden. Zwischensynchronringe mit derartigen Reibelementen können sehr kostengünstig hergestellt werden, da es in der Massenfertigung nicht auf genaue Maßhaltigkeit ankommt, weil die Fertigungsungenauigkeiten durch die erfindungsgemäße Anordnung kompensiert werden. Als geeignete Werkstoffe für die Reibelemente haben sich vor allem Sintermaterial, Messing, Kunststoff, Karbon oder auch Stahl erwiesen. Die Herstellung des flexiblen Zwischensynchronrings kann sowohl umformtechnisch als auch durch Sintern oder Gießen realisiert werden. Im Falle eines Kunststoffringes ist auch ein Laminieren oder Spritzen möglich.
Die Reibelemente können entweder ganz aus dem Reibmaterial bestehen. Sie können aber auch aus einem Werkstoff aufgebaut sein, der mit einem anderen Werkstoff beschichtet ist. In beiden Ausführungsarten können die Reibelemente zusätzlich wärmebehandelt werden.
Die Reibelemente sind untereinander verbunden. In einer Ausführungsform ist die Verbindung durch Stege bewerkstelligt, die etwa axial mittig angeordnet sind. Die Stege können durch axial verlaufende Einschnitte realisiert werden. Die Einschnitte können auch nach innen verjüngend ausgebildet sein oder aber schräg zur Umfangsrichtung verlaufen. Gemäß dieser Ausführungsform weisen die Reibelemente eine Rautenform auf, die nicht rechteckig ist. Die Nuten verlaufen somit schräg zur Axialrichtung, was bei dem rotierenden Synchronring die Ölabfuhr beschleunigt. Dies kann dies noch dadurch unterstützt werden, dass sich die Nuten zu einem axialen Ende verbreitern. Dies wird dadurch erreicht, dass die Reibelemente eine unregelmäßige Viereckform in Form eines gescherten Trapezes aufweisen.
Um die Ölabfuhr während der Synchronisierung weiter zu unterstützen, sind die Reibelemente in einer anderen Weiterbildung der Erfindung mit Ölrillen als eingearbeitete Strukturflächen versehen. Die Strukturflächen dienen ebenfalls der Verbesserung der tribologischen Eigenschaften. Die Ölrillen können beispielsweise kreuzweise in die einzelnen Reibelemente eingebracht sein.
Die Erfindung ermöglicht es somit, ein einfacher Weise, einen Zwischensynchronring für eine Synchronisierung bereitzustellen, der an vielen Stellen gleichzeitig trägt und somit einen geringen Verschleiß und ein gutes Einlaufverhalten aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung und
2 einen perspektivische Ansicht Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Synchronzwischenrings.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung 27 mit einem äußeren Synchronring 19, einem Synchronzwischenring 18 und einem inneren Synchronring 21. Ein Synchronkörper 13 ist mit einer Innenverzahnung zur verdrehfesten Anordnung auf einer Getriebewelle fixiert. Neben dem Synchronkörper 13 ist ein Gangrad 16 angeordnet. Mit dem Gangrad 16 ist ein Kupplungskörper 17 verbunden, in dessen Aussparungen 17a Mitnehmerlappen 18a des Synchronzwischenringes 18 eingreifen. Der Zwischenring 18 bildet mit der Gegenreibfläche 9 des äußeren Synchronrings 19 eine erste Reibpaarung 20 und mit der Gegenreibfläche 9' des inneren Synchronrings 21 eine zweite Reibpaarung 22. Die Gegenreibflächen 9 und 9' sind nicht nachbearbeitet. Die Verbindung vom Gangrad 16 und Synchronkörper 13 erfolgt über die Schiebemuffe 14.
Der Innenbord 21a des inneren Synchronrings 21 ist von Aussparungen unterbrochen und teilweise durch einen Absatz des Synchronkörpers 13 verdeckt. Der Absatz greift in die Aussparungen ein, und der innere Synchronring 21 ist somit formschlüssig mit dem Synchronkörper 13 verbunden. Der äußere Synchronring 19 ist über seinen Bord formschlüssig mit dem Synchronkörper 13 verbunden. Der Formschluss des äußeren Synchronrings 19 mit dem Synchronkörper 13 erfolgt über Aussparungen 19a seines Bordes.
2 offenbart einen Zwischensynchronring 18, der einen konischen Grundkörper 2 aufweist. Der Zwischensynchronring 18 wird durch Reibelemente 4 gebildet, die durch Stege 3 miteinander verbunden sind. Die Stege 3 sind in Umfangsrichtung orientiert und werden durch Einschnitte 11 gebildet, die sich jeweils von den axialen Enden 5, 6 axial nach innen weisend erstrecken. Die Einschnitte 11 sind durch Stanzen in den Zwischensynchronring 18 eingebracht, wodurch die einzelnen Reibelemente 4 gebildet sind.
Einige Reibelemente sind als Mitnehmerreibelemente 15 mit Mitnehmerlappen 18a ausgebildet, welche axial vom ersten axialen Ende 5 des Zwischensyn chronrings 18 hervorstehen. Die Mitnehmerlappen 18a sind bezüglich des Reibkonus' 2 leicht abgewinkelt. Alle oder einzelne Mitnehmerreibelemente 15 sind größer ausgebildet als die übrigen Reibelemente 4, was durch ein Fehlen der Einschnitte 11 realisiert wird. Dadurch ergibt sich eine günstigere Krafteinleitung in den Synchronring 1, was die Stabilität erhöht.
Die Reibelemente 4 sind axial orientiert und weisen eine nach radial innen orientierte Innenreibfläche 10 sowie eine nach radial außen orientierte, konvexe Außenreibfläche 26 auf. In dem abgebildeten Synchronring sind die Reibelemente 4 zusätzlich mit einer Reibbeschichtung 25 versehen. Zwischen den Reibelementen 4 bilden die Einschnitte 11 Nuten 12, die beim Synchronisieren eine rasche Ölabfuhr gewährleisten. Einige oder alle Reibelemente 4, 15 weisen weiterhin auf ihren radial orientierten Reibflächen 10, 26 Ölrillen 24 auf, welche die Ölabfuhr zusätzlich erleichtern.

1: Synchronring
2: Grundkörper
3: Steg
4: Reibelement
5: erstes axiales Ende
6: zweites axiales Ende
7: Synchronisiereinrichtung
8: Gegenkonus
9, 9': Gegenreibfläche
10: Innenreibfläche
11: Einschnitte
12: Nut
13: Synchronkörper
14: Schiebemuffe
15: Mitnehmerreibelement
16: Gangrad
17: Kupplungskörper
17a: Aussparung
18: Zwischenring
18a: Mitnehmerlappen
19: äußerer Synchronring
19a: Aussparung
20: erste Reibpaarung
21: innerer Synchronring
21a: Innenbord
22: zweite Reibpaarung
23: Synchronringpaket
24: Ölrillen
25: Reibbeschichtung
26: Außenreibfläche

Claims

Synchronisiereinrichtung (1) eines Kraftfahrzeuggetriebes mit – einem auf einer Getriebewelle in Umfangsrichtung verdrehfest angeordneten Synchronkörper (13), – einer auf dem Synchronkörper entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar angeordneten Schiebemuffe (14), – einem auf der Getriebewelle drehbar gelagerten und an den Synchronkörper (13) anschließenden Gangrad (16), das direkt oder über einen Kupplungskörper mittels der Schiebemuffe mit dem Synchronkörper kuppelbar ist, – einem äußeren Synchronring (19) mit einer ersten Reibfläche (20), – einem inneren Synchronring (21) mit einer zweiten Reibfläche (22) und – einem Zwischensynchronring (18), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischensynchronring (18) aus einzelnen, miteinander verbundenen Reibelementen (4) ausgebildet ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (4) miteinander durch Stege (3) verbunden sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) aus dem Reibmaterial der Reibelemente (4) ausgebildet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischensynchronring (18) aus einem Konusring ausgebildet ist, der über den Umfang verteilt Einschnitte (11) aufweist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (11) als axiale Ausnehmungen ausgebildet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (20, 22) der Synchronringe (19, 21) und/oder die Reibflächen (10, 26) des Zwischenrings (18) nicht nachbearbeitet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischensynchronring (18) aus Sintermaterial, aus Messing, aus Kunststoff oder aus Stahlblech hergestellt ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (4) mit einer Reibbeschichtung (25) versehen sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring Mitnehmerlappen (18a) aufweist, welche mit Mitnehmerreibelementen (15) verbunden sind, wobei die Mitnehmerreibelemente (15) größer ausgebildet sind als die übrigen Reibelemente (4).
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (4) Ölrillen (24) aufweisen.