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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebemuffe einer Synchronisiervorrichtung,
insbesondere für
ein Schalt-Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren
zur Herstellung einer derartigen Schiebemuffe mit den Merkmalen des
Anspruchs 10.
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Synchronisiervorrichtungen
werden bei Kraftfahrzeuggetrieben in verschiedenen Varianten eingesetzt.
Sie dienen zur Drehzahlanpassung zwischen den zu koppelnden Zahnrädern unterschiedlicher Übersetzungsstufen
und damit zur Reduzierung der Schaltkraft und des Verschleißes im Getriebe
sowie zur Verbesserung des Schaltkomforts. Bekannte Varianten sind
u. a. die sog. Lamellensynchronisation, die für relativ hohe Leistungsübertragungen
geeignet ist. Hierbei erfolgt die Synchronisation durch Lamellen
mit Reibflächen.
Eine häufig
eingesetzte Variante ist meist als Sperrsynchronisation ausgeführt und
weist eine Kegel-Reibkupplung auf, die als Einkonus-Synchronisation
oder als Mehr konus-Synchronisation ausgeführt sein kann. Um eine korrekte Synchronisation
des Gangwechsels zu gewährleisten,
wird i. d. R. erst synchronisiert, wobei die unterschiedlichen Drehzahlen
von Losrad und Welle aneinander angeglichen werden. Erst danach
wird durch formschlüssige
Verbindung des Losrades mit der Welle gekuppelt. Um sicherzustellen,
dass erst synchronisiert und erst dann gekuppelt wird, ist eine
fein abgestimmte Sperrfunktion erforderlich.
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Herkömmliche
Sperrsynchronisationen weisen meist einen Synchronträger-Körper mit mehreren über den
Umfang verteilten Druckstücken
auf, die in radialer Richtung mittels Federn vorgespannt sind. Die
vorgespannten Druckstücke
dienen der Vorsynchronisation. Die eigentliche Synchronisation erfolgt durch
eine Kegel-Reibkupplung mit Einfachkonus am Kupplungskörper bzw.
am Synchronring. Von dieser Kegel-Reibkupplung wird die gesamte
Reibleistung aufgenommen. Das Drehmoment wird über die Verzahnung der Schiebemuffe übertragen,
die im geschalteten Zustand das Losrad, den Kupplungskörper mit
dem Synchronträger-Körper bzw.
der Welle verbindet. Die Sperrfunktion ergibt sich durch das Zusammenspiel
an den sog. Dachverzahnungen des Synchronringes und der Schiebemuffe.
In Zusammenwirkung mit Federringen, Seitenanschlägen oder anderen Elementen
kann eine Vorsynchronisation allerdings auch mittels einer Schiebemuffe
mit Innenverzahnung und ggf. mit variablen Zahnhöhen erfolgen.
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Um
eine kosten- und zeitintensive spanende Fertigung bei der Herstellung
von Schiebemuffen zu vermeiden, werden diese oftmals aus Bandmaterial durch
ein spanloses Umformverfahren hergestellt. Dabei wird an einer Seite
des Bandes die Verzahnung eingedrückt, während die andere Seite üblicherweise
unbearbeitet bleibt. Nach dem Ablängen des Bandes wird dieses
zu einem Ring gebogen und die Stoßstellen wahlweise miteinander
verbunden oder durch Aufpressen oder Aufschweißen einer äußeren Umfassung aneinander
gedrückt.
Diese äußere Umfassung
bildet in der Regel einen Eingriff für eine Schalteinrichtung, bspw.
für eine
Schaltgabel o. dergleichen. Der Eingriff kann bspw. durch zwei beabstandete
Scheiben gebildet sein, zwischen denen die Schaltgabel geführt ist.
Im Interesse einer hohen Schaltpräzision sollte die Schaltgabel
ausschließlich an
den seitlichen Flanken der Scheiben anliegen, nicht jedoch in deren
Eckbereichen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfach und
kostengünstig
herstellbare Schiebemuffe zur Verfügung zu stellen, die möglichst
wenige Nachbearbeitungsschritte erfordert, und die eine hohe Schaltpräzision ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schiebemuffe einer Synchronisierungseinrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass eine Außenmantelfläche des
Verzahnungsrings im Bereich eines Übergangs zwischen der wenigstens
einen Scheibe und dem Verzahnungsring mit einer umlaufenden Nut
versehen ist. Die erfindungsgemäße Schiebemuffe,
die insbesondere für
ein Schalt-Wechselgetriebe geeignet sein kann, weist einen Verzahnungsring
mit einer Innenverzahnung und einer Außenmantelfläche mit wenigstens einer daran
angeordneten und drehfest mit dem Verzahnungsring verbundenen Scheibe
als Eingriff für
ein Schaltelement auf. Um zu vermeiden, dass das Schaltelement mit dem
normalerweise verrundeten, meist jedoch nicht exakt definierten Übergangsbereich
zwischen der Außenmantelfläche des
Verzahnungsrings und der wenigstens einen Scheibe in Kontakt kommt,
ist die umlaufende Nut vorgesehen. Diese Nut sorgt für eine höhere Schaltpräzision,
weil damit sichergestellt ist, dass das Schaltelement ausschließlich mit
der seitlichen Flanke der Scheibe und/oder mit der zylindrischen
Außenmantelfläche des
Verzahnungsrings der Schiebemuffe in Kontakt kommt.
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Eine
bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Schiebemuffe weist zwei
außen
am Verzahnungsring drehfest befestigte parallele Scheiben auf, zwischen
denen das Schaltelement, bspw. eine Schaltgabel oder Schaltklaue
o. dgl., geführt
ist. Zumindest die zueinander weisenden Seitenflanken der Scheiben
sind so maßhaltig
gefertigt, dass die Schaltgabel mit der gewünschten Präzision geführt ist, so dass auch die Schiebemuffe
unter allen Betriebsbedingungen einer exakten axialen Führung unterliegt.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenmantelfläche jeweils im Bereich zwi schen
den beiden Scheiben an deren Übergang
zum Verzahnungsring umlaufende Nuten aufweist.
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Zwischen
den beiden Nuten weist die Außenmantelfläche eine
erhabene zylindrische Kontaktfläche
als Eingriff für
das Schaltelement auf. Auch diese Außenmantelfläche ist vorzugsweise maßhaltig
gefertigt, so dass das Schaltelement sowohl axial als auch radial
möglichst
exakt geführt
ist.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Schiebemuffe kann der Verzahnungsring
durch ein spanloses Fertigungsverfahren aus einem Bandmaterial hergestellt
sein. Zudem kann die wenigstens eine Scheibe bzw. können die
beiden Scheiben mit der Außenmantelfläche des
zu einem geschlossenen Ring verformten Bandabschnitt verschweißt sein.
Die beiden Nuten gewährleisten
die Maßhaltigkeit,
auch wenn die Schweißverbindungen
an den Stoßstellen nicht
ganz regelmäßig ausgeführt sind.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schiebemuffe
sieht vor, dass die wenigstens eine in der Außenmantelfläche des Verzahnungsrings befindliche
Nut durch ein spanloses Umformverfahren in das Bandmaterial eingebracht
ist. Die Nut kann insbesondere eingedrückt oder durch ein Rollverfahren
o. dgl. in die Außenmantelfläche eingebracht
sein.
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Bei
einer alternativen Ausführungsvariante der
Schiebemuffe kann der Verzahnungsring auch durch ein spanabhebendes
Fertigungsverfahren aus einem Ring hergestellt sein. Hierbei kann
die wenigstens eine Scheibe mit der Außenmantelfläche des geschlossenen Rings
mit Innenverzahnung verschweißt
und/oder verpresst sein. Auch auf diese Weise lässt sich die gewünschte Schaltpräzision gewährleisten,
wenn auch das spanabhebende Fertigungsverfahren einen etwas höheren Fertigungsaufwand
bedingt. Vorzugsweise ist bei dieser Variante die wenigstens eine
in der Außenmantelfläche des Verzahnungsrings
befindliche Nut mittels spanabhebendem Fertigungsverfahren eingedreht.
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Der
Eingriffsbereich zwischen den beiden Scheiben kann insbesondere
als Eingriff für
eine Schaltgabel eines Wechselgetriebes ausgebildet sein.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches und kostengünstiges
Verfahren zur Herstellung einer Schiebemuffe zur Verfügung zu stellen,
das möglichst
wenige Nachbearbeitungsschritte erfordert, und das eine Schiebemuffe
liefert, die eine möglichst
hohe Schaltpräzision
aufweist.
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Diese
weitere Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Schiebemuffe
einer Synchronisierungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
10 dadurch gelöst,
dass zunächst
ein Bandstreifens mit einer Verzahnung an einer Flachseite und wenigstens
einer Längsnut
an der gegenüber
liegenden Flachseite hergestellt wird, wonach das Bandmaterials
zu einem geschlossenen Ring mit Innenverzahnung und der wenigstens
einen Nut in der Außenmantelfläche umgeformt
wird. Schließlich wird
wenigstens eine Scheibe an der Außenmantelfläche des Verzahnungsrings angebracht,
an die wenigstens eine Nut angrenzt. Die Scheibe kann insbesondere
mit dem Verzahnungsring verschweißt werden. Wahlweise kann die
Scheibe auch auf den Verzahnungsring aufgepresst sein. Auch andere
Verbindungsmöglichkeiten
sind darüber
hinaus denkbar, bspw. eine Formschlussverbindung.
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Eine
Variante des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
sieht vor, dass zwei beabstandete Nuten in die Flachseite des Bandmaterials
eingebracht werden, zwischen denen ein erhabener Nutgrund an der
Außenmantelfläche des
Verzahnungsrings der Schiebemuffe als Eingriff für ein Schaltelement, insbesondere
für eine
Schaltgabel eines Wechselgetriebes gebildet wird. Vorzugsweise werden
die Scheiben so an der Außenmantelfläche des Verzahnungsrings
positioniert, dass ihre zueinander weisenden Flachseiten an den
Stoßstellen
zum Verzahnungsring an die vertieften Nuten angrenzen. Auf diese
Weise wird verhindert, dass die Schaltgabel bzw. das Schaltelement
den Übergangsbereich
kontaktiert, der hinsichtlich seiner Maßhaltigkeit und der zulässigen Toleranzen
oder Materialüberstände nicht exakt
definiert sein kann.
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Nachfolgend
werden nochmals die Aspekte der vorliegenden Erfindung zusammengefasst.
Es sollen Nuten an der Außenmantelfläche von
Schiebemuffen eingebracht werden. Die kann insbesondere durch spanloses
Einbringen bzw. durch Prägen von
Nuten am Bandrücken
der später
zu Ringen geboge nen Bandabschnitte erfolgen. Hierdurch soll die richtige
Endlage der Schaltgabel in der Schaltgabelnut der Schiebemuffe gewährleistet
werden. Eine Kollision der Schaltgabelkanten mit dem Schaltgabelnutgrund
der Schiebemuffen vor dem Endanschlag der Schaltgabel kann dadurch
vermieden werden.
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Derartige
Schiebemuffen werden in Handschaltgetrieben für den Wechsel der Gangstufen
benötigt.
Das Bauteil ist auf dem sog. Schiebemuffenträger, welcher formschlüssig mit
der Getriebewelle verbunden ist, positioniert. Durch Bewegen des Schalthebels
durch den Fahrer wird über
eine äußere und
innere Schaltung sowie durch die Schaltgabel die Schiebemuffe in
Richtung der entsprechenden Gangstufe bewegt. Die Schiebemuffe wird
bis zu ihrer bauraumbedingten Endlage geschoben. Je nach Kundenauslegung
wird dabei die Endlage der Schaltgabel an der Stirnseite der Schaltgabelnut
der Schiebemuffe realisiert.
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Beim
Herstellen der Schaltgabelnut durch Drehen ergibt sich an den Ecken
des Nutgrundes eine runde Kontur. Soll die Endlage der Schaltgabel an
den Stirnseiten der Schaltgabelnutinnenseite definiert werden, so
ist dafür
zu sorgen, dass die Radien im Nutgrund möglichst klein sind. Die vorliegende
Erfindung schlägt
nun vor, in den Randbereichen des Nutgrundes der Schaltgabelnut
zusätzliche
Nuten einzubringen, und zwar durch ein spanloses Fertigungsverfahren,
bspw. durch Prägen
von Nuten in den Bandrücken
des sog. Schiebemuffenstreifens. Nach dem Biegen des Streifens werden
dann die Scheiben der Schiebemuffe so montiert, dass ihre Innenmantelflächen an
diese Nuten grenzen oder die Nuten zumindest teilweise überdecken.
Die Befestigung der Scheiben kann durch Verpressen und/oder durch
Verschweißen
erfolgen. Durch dieses Herstellungsverfahren kann gewährleistet
werden, dass die Schaltgabel in die richtige Endlage gelangt.
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Es
können
weitere Arbeitsgänge
folgen, wie bspw. eine Wärmebehandlung
oder eine sonstige Nachbearbeitung. Wenn im vorliegenden Zusammenhang
von Scheiben oder Ringen die Rede ist, zwischen denen sich der Eingriff
für die
Schaltgabel befindet, so sind diese Begriffe synonym zu verstehen.
Der Eingriff für
die Schaltgabel wird durch die zueinander weisenden Flachseiten der
Scheiben oder Ringe sowie die dazwischen befindliche Außenmantelfläche des
Verzahnungsrings gebildet, die auch als Schaltgabelnutgrund bezeichnet
werden kann.
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Weitere
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus
der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und
auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche
Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
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1 zeigt
eine Teilansicht eines Stahlbandes, das nach einer ersten Umformung
zu einer ringförmigen
Schiebemuffe mit Innenverzahnung gebogen wird.
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2 zeigt
eine Teilansicht eines Verzahnungsrings der Schiebemuffe mit eingeprägten Nuten.
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3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Variante einer
Schiebemuffe.
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4 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Variante der
Schiebemuffe.
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Die
schematische Darstellung der 1 zeigt
eine Teilansicht eines flachen Bandes 1, das an einer Seite
mit einer Verzahnung 2 versehen ist. Das Stahlband 1 wird
nach einer ersten Umformung zu einer ringförmigen Schiebemuffe mit Innenverzahnung weiterverarbeitet.
Die Verzahnung 2 bildet nach den weiteren Umformschritten
die Innenverzahnung 2 der Schiebemuffe (vgl. 3 und 4).
An einer der Verzahnung 2 abgewandten Bandrückseite 3 sind zwei
parallele Längsnuten 4 eingeprägt, die
wahlweise einen spitzen oder abgerundeten Nutgrund aufweisen können. Im
gezeigten Ausführungsbeispiel weisen
die Längsnuten 4 jeweils
einen dreieckförmigen
Querschnitt auf. Das gesamte Band 1 mit der Verzahnung 2 sowie
den beiden Längsnuten 4 kann mittels spanlosen
Umformverfahren hergestellt werden. So können die beiden Längsnuten 4 insbesondere
in die Bandrückseite 3 eingeprägt sein.
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Die
schematische Darstellung der 2 zeigt
eine Teilansicht eines Verzahnungsrings 5 der Schiebemuffe
mit den an der Außenmantelfläche 6 eingeprägten Nuten 4.
Der Bereich zwischen den beiden Längsnuten 4 bildet
bei der Schiebemuffe den Nutgrund einer Schaltgabelnut, die seitlich
durch zwei Scheiben begrenzt ist, wie dies in den 3 und 4 dargestellt
ist.
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3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Variante einer
Schiebemuffe 7, während 4 in
einer schematischen Schnittdarstellung eine zweite Variante der
Schiebemuffe 7 zeigt. Die ringförmige Schiebemuffe 7 umfasst
neben der Innenverzahnung 2 den geschlossenen Verzahnungsring 5,
der die Innenverzahnung 2 trägt, und an dessen Außenmantel 6 ein
Eingriff 9 für
ein Schaltelement, insbesondere für eine Schaltgabel 10 o.
dgl. eines Schaltgetriebes, drehfest angebracht ist. Der Eingriff 9 ist
durch zwei einzelne, voneinander beabstandete, scheibenförmige Ringe 11 gebildet,
die den Verzahnungsring 5 umschließen. Zwischen den voneinander
beabstandeten Ringen 11 ist der Eingriff 9 ausgebildet,
in dem die Schaltgabel 10 geführt ist. Die scheibenförmigen Ringe 11 können mit
dem Verzahnungsring 5 verpresst oder mit diesem verschweißt sein.
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Die
Ringe 11 grenzen jeweils an die Längsnuten 4, die wahlweise
die in 3 gezeigte spitze Kontur oder die in 4 gezeigte
gerundete Kontur aufweisen können.
Wie anhand der Darstellungen der 3 und 4 erkennbar
ist, wird somit eine Kontaktierung der Schaltgabel 10 mit
den Eckbereichen zwischen der Außenmantelfläche 6 des Verzahnungsrings 5 und
den beiden dort montierten Ringen 11 vermieden, was der
gewünschten
Verbesserung der Schaltpräzision
dient.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr
ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von
dem erfindungsgemäßen Gedanken
Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
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- 1
- Band
- 2
- Verzahnung
- 3
- Bandrückseite
- 4
- Längsnut
- 5
- Verzahnungsring
- 6
- Außenmantelfläche
- 7
- Schiebemuffe
- 9
- Eingriff
- 10
- Schaltgabel
- 11
- Ring