DE102006061415A1 - Synchronring einer Synchronisiereinrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen Synchronring einer Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes.
- Hintergrund der Erfindung
- Synchronringe sind in der Regel durch einen konisch ausgebildeten 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.
- Eine derartige Synchronisiervorrichtung besteht aus vielen Einzelteilen und ist daher aufwendig herzustellen. 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 - 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. Werden der Stützring und die Reibelemente nicht nachbearbeitet, so werden im Schaltbetrieb der Synchronisiereinrichtung einige Reibelemente sehr viel stärker belastet als andere, was zu einem Ausfall dieses Synchronrings führen kann. - 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 Synchronring aus einem oder mehreren, ringförmigen Trägerdrähten ausgebildet ist, wobei auf den Trägerdrähten mehrere Reibelemente angeordnet sind. Die Trägerdrähte sind als Massenware leicht und kostengünstig verfügbar. Die Reibelemente sind auf den Trägerdrähten so angeordnet, dass sie aufgrund der Eigenschaften des Trägerdrahts bei Gegendruck durch einen Gegenkörper um einen gewissen Betrag nachgeben. Unterstützt oder alternativ ersetzt wird diese Eigenschaft, wenn die Reibelemente um die Drahtachse zumindest um einen gewissen Winkel verkippbar sind. Wird ein Gang geschaltet, so wird der Synchronring axial verschoben, und er liegt sowohl am Synchronkörper als auch am Gegenkonus, der direkt oder indirekt mit dem Gangrad verbunden ist, an. Dadurch dass die Reibelemente ihre Position bezüglich des Ringkörpers um ein kleines Spiel ändern können, ist es möglich, sowohl Fertigungsungenauigkeiten des Ringkörpers als auch die des Gegenkonus' auszugleichen. Auch aufgrund der Federwirkung des Trägerdrahtes ist ein leichtes Ausweichen des einzelnen Reibelements wegen einer Ungenauigkeit der Gegenreibfläche möglich. Es ist daher nicht erforderlich, dass der Trägerdraht unbedingt einen kleinen, runden Querschnitt aufweist; als Trägerdraht können auch ein Blechstreifen oder ähnliche, flache Materialien verwendet werden. Die Reibelemente sind somit verschiebbar bzw. verdrehbar gehalten. Vorteilhafterweise entfällt somit nicht nur die Nacharbeitung des Ringkörpers, sondern auch die Nachbearbeitung der im Reibschluss stehenden Gegenflächen. Die Erfindung ermöglicht somit zugleich eine günstigere Herstellung beispielsweise eines äußeren und inneren Synchronrings.
- Durch die axiale Verschiebbarkeit und Verdrehbarkeit 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 spanlos und umformtechnisch aus Blech hergestellt. Es empfiehlt sich in einer weiteren Ausführungsform, die Reibelemente als gedoppelt auszuführen. In beiden Fällen können auch leicht Strukturen wie Ölrillen auf dem Blechmaterial eingebracht werden, ggf. bevor es zu den gedoppelten Reibelementen umgeformt wird.
- Die Reibelemente weisen nach einer anderen Weiterbildung Durchgangsausnehmungen zur Führung der Trägerdrähte auf, die sowohl vor der Formgebung als auch danach eingebracht werden können. Insbesondere wenn die Reibelemente aus gedoppeltem Blech ausgebildet sind, ist es umformtechnisch vorteilhaft, vor dem Umbiegen eine entsprechende Materialverdrängung vorzunehmen.
- In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Reibelemente an zumindest einer ihrer Seitenflächen Haltenasen auf, welche die Reibelemente untereinander führen. Die Haltenasen können auch als ein oder mehrere Haltepunkte allgemein ausgebildet sein. Bei der Herstellung durch Stanzen lassen sich auch komplexe Formen einfach realisieren.
- Die Reibelemente werden separat von den Trägerringen hergestellt und gleichzeitig oder nacheinander maschinell mit dem Ringkörper verbunden. Sie können sehr kostengünstig hergestellt werden, da es in der Massenfertigung nicht auf genaue Maßhaltigkeit ankommt, da die Fertigungsungenauigkeiten durch die erfindungsgemäße Anordnung kompensiert werden. Wahlweise können auch einige Reibelemente als Mitnehmerreibelemente länger als die übrigen ausgeführt sein und somit als Lappen für einen Eingriff des Synchronrings dienen.
- In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Reibelemente eine nach radial außen konvexe Oberfläche auf. Sie können beispielsweise sphärisch nach außen sowie gewölbt sein, wobei die Krümmung in radialer Richtung den Umriss des Synchronrings bestimmt. Die konvexe Form vermeidet ein Abstützen der Reibkörper bei Verkippen an Körperkanten, so dass durch eine flächenförmige Anlage die lokalen Belastungen sinken. In gleicher Form sind die nach innen gerichteten Reibflächen plan oder konkav ausgebildet.
- Die Erfindung ermöglicht weiterhin, dass für ähnlich große Synchronringe, die in ihrem Durchmesser aber doch leicht variieren, die gleichen Reibelemente verwendet werden können und nur der Trägerdraht angepasst werden muss. Für die jeweilige Anwendung können dann gemäß dem Baukastenprinzip jeweils die geeigneten Reibelemente zugepaart werden.
- Abweichend von bisherigen beschichteten Zwischenringen lassen sich erfindungsgemäß auch verschiedene Reibmaterialien auf einfache Weise in derselben Synchronisiereinrichtung verwenden. Dazu werden Reibelemente aus verschiedenen Werkstoffen jeweils abwechselnd auf den Trägerringen platziert. Als geeignete Werkstoffe für die Reibelemente haben sich vor allem Sintermaterial, Messing, Kunststoffe, Karbon oder auch Stahl erwiesen. 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.
- Eine geeignete Ausgestaltung der Mitnehmerelemente wird erreicht, indem die im verbauten Zustand nach radial außen weisenden Reibflächen der Reibelemente eine konvexe Oberfläche beispielsweise in Form einer sphärischen Wölbung aufweisen. Die nach innen gerichteten Reibflächen sind konkav gewölbt, um auch auf der Innenseite einer geschlossenen Ringform möglichst nahe zu kommen. Die Seitenflächen sind aus Materialersparnisgründen nicht stärker als erforderlich und entsprechen unter Vernachlässigung einer optionalen Beschichtung bei einer Herstellung aus Flachmaterial idealerweise dessen Stärke bzw. bei einer Aufdoppelung dessen doppelter Stärke.
- In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Reibelemente im verbauten Zustand voneinander in Umfangsrichtung beabstandet. Dies kann durch Abstandselemente realisiert sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Übergänge der Reibflächen zu den Seitenflächen abzukanten, so dass lediglich die einzelnen Reibflächen voneinander beabstandet sind. In beiden Fällen sind von den axialen Enden des Synchronrings jeweils in axialer Richtung verlaufend Nuten gebildet. Die Nuten dienen zur Aufnahme des Öls, welches bei dem Synchronisationsprozess abgeführt werden muss. Um die Ölabfuhr während der Synchronisierung 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 eingebracht sein.
- Gemäß einer weiteren 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.
- Die Erfindung betrifft auch eine Synchronisierung mit zumindest einem Synchronring nach Anspruch 1 und einem eine Gegenreibfläche aufweisenden Gegenkonus. Der Gegenkonus kann beispielsweise direkt am Gangrad angeordnet sein oder aber auch direkt am Synchronkörper. Durch die Bewegungsfreiheit in dem Ringkörper können auch Fertigungsungenauigkeiten dieser Gegenflächen aufgenommen werden, so dass es nicht erforderlich ist, diese nachzubearbeiten. Hierdurch wird eine Kostenersparnis ebenfalls bei den anderen Bauteilen der Synchronisiereinrichtung erreicht.
- Die Erfindung ermöglicht es somit, ein einfacher Weise, einen Reibring für eine Synchronisierung, insbesondere einen Zwischenreibring, 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 Querschnitt einer Synchronisiereinrichtung, -
2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung mit einem Synchronaußenring, einem erfindungsgemäßem Zwischenring und einem inneren Synchronring, -
3 eine perspektivische Ansicht eines Zwischenringes, der teilweise mit Reibelementen versehen ist, -
4 eine rückseitige Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Synchronringes, -
5 ein einzelnes Reibelement, -
6 ein Mitnehmerreibelement mit einem Mitnehmerlappen. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung31 mit einem äußeren Synchronring19 , einem Synchronzwischenring18 und einem inneren Synchronring21 . Ein Synchronkörper13 ist mit einer Innenverzahnung zur verdrehfesten Anordnung auf einer Getriebewelle fixiert. Neben dem Synchronkörper13 ist ein Gangrad16 angeordnet. Mit dem Gangrad16 ist ein Kupplungskörper17 verbunden, in dessen Aussparungen17a Mitnehmerlappen18a des Synchronzwischenringes 18 eingreifen. Der Zwischenring18 bildet mit der Gegenreibfläche9 des äußeren Synchronrings19 eine erste Reibpaarung20 und mit der Gegenreibfläche9' des inneren Synchronrings21 eine zweite Reibpaarung22 . Die Gegenreibflächen9 und9' sind nicht nachbearbeitet. Die Verbindung vom Gangrad16 und Synchronkörper13 erfolgt über die Schiebemuffe14 . - Der Innenbord
21a des inneren Synchronrings21 ist von Aussparungen unterbrochen und teilweise durch einen Absatz des Synchronkörpers13 verdeckt. Der Absatz greift in die Aussparungen ein, und der innere Synchronring21 ist somit formschlüssig mit dem Synchronkörper13 verbunden. Der äußere Synchronring19 ist über seinen Bord formschlüssig mit dem Synchronkörper13 verbunden. Der Formschluss des äußeren Synchronrings19 mit dem Synchronkörper13 erfolgt über Aussparungen19a seines Bordes. -
2 zeigt ein Synchronringpaket23 , bestehend aus einem äußeren Synchronring19 , einem Zwischenring18 und einem inneren Synchronring21 . Zwischen dem äußeren19 und dem inneren21 Synchronring sind Reibelemente4 angeordnet, wobei der Schnitt in2 durch ein Mitnehmerreibelement34 abgebildet ist. - Die
3 und4 zeigen jeweils einen Synchronring1 als Zwischensynchronring18 mit einem Ringkörper2 , der aus einzelnen Reibelementen4 gebildet ist. Die Reibelemente4 sind entlang eines Trägerdrahts27 (4 ) bzw. entlang von zwei Trägerdrähten (3 ) angeordnet. Die Reibelemente4 ,34 weisen Dopplungen26 auf und haben innenseitig Durchgangsausnehmungen32 , welche den Trägerdraht aufnehmen. Die Reibelemente sind axial orientiert und weisen eine nach radial innen orientierte, konkav ausgebildete und axial gerichtete Innenreibfläche29 sowie eine nach radial außen orientierte, konvexe und ebenfalls axial gerichtete Außenreibfläche28 auf. - Die einzelnen Reibelemente
4 ,34 stoßen im verbauten Zustand mit ihren Seitenflächen30 aneinander, wobei sie zwischen den Seitenflächen30 und den Reibflächen28 ,29 schräge Abkantungen33 aufweisen, so dass sie als Nuten12 im Betrieb eine rasche Ölabfuhr gewährleisten. Der Synchronring1 nach3 mit den zwei Trägerdrähten27 lässt eine geringeres Verkippen zu als der Synchronring1 nach4 . Dies erhöht die Stabilität des Ringkörpers2 . Im verbauten Zustand ist der Trägerdraht27 vollumfänglich mit Reibelementen4 ,34 versehen, so dass der Trägerdraht – entgegen der3 und4 – kaum sichtbar ist, da die Reibelemente4 ,34 eine Kette3 bilden. -
5 beschreibt in vergrößerter Darstellung ein Reibelement4 , das sphärisch gewölbt ist und eine Reibbeschichtung25 aufweist. Das Reibelement4 weist weiterhin auf seinen radial orientierten Flächen28 ,29 Strukturflächen mit Ölrillen24 auf, welche zusätzlich die Ölabfuhr erleichtern. Die Durchgangsausnehmungen32 für den Trägerdraht27 sind diesem geometrisch angepasst. Endseitig weist das Reibelement eine Rundung35 auf. Bei Bedarf ist auch diese Rundung beschichtet. Sie kann dazu dienen, Notlaufeigenschaften zu übernehmen. Das Reibelement34 nach6 weist einen Mitnehmerlappen18a auf, welcher nicht als eine einfache axiale Fortsetzung der äußeren Reibfläche28 ausgebildet, sondern gegenüber dieser gewinkelt orientiert ist. -
- 1
- Synchronring
- 2
- Ringkörper
- 3
- Kette
- 4
- Reibelement
- 5
- erstes Reibelement
- 6
- zweites Reibelement
- 7
- Strukturfläche
- 8
- Gegenkonus
- 9, 9'
- Gegenreibfläche
- 10
- axiales Ende
- 11
- axiales Ende
- 12
- Nut
- 13
- Synchronkörper
- 14
- Schiebemuffe
- 15
- Tragbereich
- 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
- Dopplung
- 27
- Trägerdraht
- 28
- Außenreibfläche
- 29
- Innenreibfläche
- 30
- Seitenfläche
- 31
- Synchronisiereinrichtung
- 32
- Durchgangsausnehmung
- 33
- Kantenbruch
- 34
- Mitnehmerreibelement
- 35
- Rundung
Claims (17)
- Synchronring (
1 ) einer Synchronisiereinrichtung (31 ) eines Kraftfahrzeuggetriebes mit zumindest einer Reibpaarung (20 ,22 ) mit einem Gegenkonus (8 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (1 ) aus einem oder mehreren ringförmigen Trägerdrähten (27 ) ausgebildet ist, wobei auf den Trägerdrähten (27 ) mehrere Reibelemente (4 ) zur Reibpaarung (20 ,22 ) mit dem Gegenkonus (8 ) angeordnet sind. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) gedoppelt sind. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) auf den Trägerdrähten (27 ) verschiebbar und/oder verdrehbar angeordnet sind. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) im montierten Zustand nach radial außen eine konvexe Außenreibfläche (28 ) und nach radial innen eine konkav gewölbte Innenreibfläche (29 ) und in Umfangsrichtung weisende Seitenflächen (30 ) aufweisen, wobei die Breite der Seitenflächen (30 ) im Wesentlichen durch die Materialstärke des Herstellungsmaterials der Reibelemente (4 ) gegeben ist. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) mit einer Reibbeschichtung (25 ) versehen sind. - Synchronring nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) spanlos und umformtechnisch aus Blech hergestellt sind. - Synchronring nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) aus Messing, aus Karbon, aus einem Sintermaterial oder aus Kunststoff hergestellt sind. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) des Synchronrings (1 ) aus verschiedenen Werkstoffen ausgebildet sind. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) Ölrillen (24 ) aufweisen. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass von den axialen Enden (10 ,11 ) des Synchronrings (1 ) Nuten (12 ) gebildet sind. - Synchronring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) im Querschnitt eine nicht-rechteckige Rautenform aufweisen, so dass die Nuten (12 ) schräg zur Axialrichtung verlaufen. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) im Bereich der Dopplung Durchgangsausnehmungen (32 ) zur Führung der Trägerdrähte (27 ) aufweisen. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (
4 ) die Seitenflächen (30 ) zur Bildung von Nuten (12 ) durch Kantenbrüche (33 ) von den Reibflächen (28 ,29 ) beabstandet sind. - Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einige Reibelemente (
4 ) als Mitnehmerreibelemente (34 ) ausgebildet sind, welche einen über die axiale Breite der übrigen Reibelemente hervorstehenden Mitnehmerlappen (18a ) aufweisen. - Synchronisiereinrichtung (
31 ) eines Kraftfahrzeuggetriebes mit zumindest einem auf einer Getriebewelle in Umfangsrichtung verdrehfest angeordneten Synchronkörper (13 ), einer auf dem Synchronkörper (13 ) 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 (14 ) mit dem Synchronkörper (13 ) kuppelbar ist, zumindest einem zwischen dem Synchronkörper (13 ) und dem Gangrad (16 ) angeordneten Synchronring (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. - Synchronisiereinrichtung (
31 ) nach Anspruch 15 mit einem eine Gegenreibfläche (9 ) aufweisenden Gegenkonus (8 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenreibfläche (9 ) nicht nachbearbeitet ist. - Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (
1 ) als Zwischensynchronring (18 ) zwischen einem inneren Synchronring (21 ) und einem äußeren Synchronring angeordnet ist.
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