DE102009007849B4

DE102009007849B4 - Synchronring für eine Außenkonussynchronisierung

Info

Publication number: DE102009007849B4
Application number: DE102009007849.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rusteberg; Jens Paschen
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2029-02-07
Also published as: DE102009007849A1

Abstract

Synchronring für eine Außenkonussynchronisierung an Synchronkupplungen für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, mit einem radial außenliegenden Konusring (12) und einem eine Innensperrverzahnung tragenden Scheibenring (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Konusring (12) und der Scheibenring (14) aus Blech in Umformtechnik hergestellt und formschlüssig miteinander verbunden sind, und dass der Konusring (12) und der Scheibenring (14) durch eine Klipsverbindung (12b) zusammengefügt sind, und dass zur Ausbildung der Klipsverbindung (12b) an dem Konusring (12) mehrere axial abragende Vorsprünge (12c) angeformt sind, die in korrespondierende Ausnehmungen (14c) des Scheibenringes (14) formschlüssig einragen, und dass an den Vorsprüngen (12c) Rastnasen (12b) ausgebildet sind, die im zusammengefügten Zustand den an der Stirnfläche (12d) des Konusringes (12) anliegenden Scheibenring (14) klipsartig hintergreifen, wobei die Rastnasen (12b) so ausgelegt sind, dass sie sich bei der Montage elastisch aufweiten können und dann durch entsprechendes Zurückfedern den Scheibenring (14) zuverlässig in einer nicht mehr trennbaren, dauerhaften Formschlussverbindung umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Synchronring für eine Außenkonussynchronisierung an Synchronkupplungen von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Synchronringe mit einem radial äußeren Konusring und einem flanschförmigen, eine Innen-Sperrverzahnung tragenden Scheibenring sind einstückig entweder als Messing-Schmiedeteil oder aus Stahlblech im Tiefziehverfahren hergestellt. Die höher belastbaren Synchronringe aus Stahlblech sind aber aufgrund ihrer geometrischen Konfiguration in der Herstellung relativ aufwendig und kostenintensiv.
Aus der DE 102 03 019 A1 ist ein mehrteiliger Synchronring für eine Innensynchronisierung an Synchronkupplungen bekannt, der aus einer separaten Zahnscheibe, einem Konusring und einer Mitnehmerscheibe gebildet ist, die stoffschlüssig durch Schweißen oder formschlüssig ähnlich einer Nietverbindung miteinander verbunden sind. Für Synchronringe für eine Außensynchronisierung wurde eine derartige Lösung aufgrund der gänzlich anderen Konfiguration des Außensynchronringes bisher nicht in Betracht gezogen.
Die EP 0 291 266 B1 beschreibt einen gattungsgemäßen Synchronring mit einem radial außenliegenden Konusring und mit einem radial innenliegenden Scheibenring, wobei der Konusring ung der Scheibenring über eine Klipsverbindung verbunden sind. Dazu sind ein Federmittel und ein zusätzlicher zweiter Synchronring notwendig.
Aus der DE 32 25 364 A1 ist eine Synchronisiereinrichtung bekannt, bei der der Synchronring aus einem ringförmigen Nabenkörper und einem Scheibenkörper besteht. Beide Teilkörper sind getrennt aus einem Blechmaterial durch Stanzen oder Prägen hergestellt und anschließend durch ein. Verbindungsverfahren starr miteinander verbunden. Zur Fixierung der beiden Teilkörper weist der Scheibenkörper Vorsprünge auf, die in Ausnehmungen des Nabenkörpers eingreifen.
Die FR 2 101 727 A7 zeigt einen Synchronisierring an dem axial abragende Mitnehmer vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Synchronring für eine Außensynchronisierung an Synchronkupplungen vorzuschlagen, der baulich und funktionell besonders günstig ausgebildet ist und der zudem kostengünstig herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der radial äußere Konusring und der die Innensperrverzahnung tragende Scheibenring separat aus Blech, insbesondere Stahlblech, in Umformtechnik hergestellt und formschlüssig miteinander verbunden sind. Der Synchronring wird somit in zwei Bauteile aufgeteilt, die sich separat im Tiefziehverfahren und/oder Präzisionsschmieden ohne komplizierte Hinterschnitte fertigen lassen und die dann präzise zusammengefügt werden. Gegebenenfalls sind dabei auch unterschiedliche Materialien wie Stahlblech für den Scheibenring und Messingblech für den Konusring kombinierbar.
Herstellungstechnisch besonders günstig sind erfindungsgemäß an dem Konusring mehrere axial abragende Vorsprünge angeformt, die in korrespondierende Ausnehmungen des Scheibenringes formschlüssig einragen. Daraus resultiert bei einer baulich einfachen Konstruktion eine zuverlässige, besonders robuste Verbindung.
Besonders vorteilhaft können dabei die Außendurchmesser von Konusring und Scheibenring im Wesentlichen gleich sein, wobei die Ausnehmungen im Scheibenring etwa nutförmig mit zurückgesetztem Nutgrund sind, während die axialen Vorsprünge radial und in Umfangsrichtung formschlüssig in die Ausnehmungen einragen und somit eine präzise Zentrierung der beiden Bauteile zueinander sicherstellen.
In besonders vorteilhafter und montagegünstiger Weise sind der Konusring und der Scheibenring erfindungsgemäß durch eine Klipsverbindung zusammengefügt.
Dazu sind fertigungstechnisch besonders günstig an den Vorsprüngen radial nach innen ragende Rastnasen ausgebildet, die im zusammengefügten Zustand den an der Stirnfläche des Konusringes anliegenden Scheibenring klipsartig umfassen. Die Rastnasen sind so ausgeführt, dass sie sich bei der Montage elastisch aufweiten können und dann durch entsprechendes Zurückfedern den Scheibenring zuverlässig in einer nicht mehr trennbaren, dauerhaften Formschlussverbindung umfassen.
Bevorzugt können zumindest zwei, insbesondere aber drei, über den Umfang des Synchronringes verteilte Vorsprünge mit korrespondierenden Ausnehmungen vorgesehen sein, die die am Synchronring auftretenden Axialkräfte und Umfangsdrehmomente entsprechend aufnehmen beziehungsweise übertragen.
Dabei können ferner die Vorsprünge am Konusring jeweils im Bereich der an den Scheibenring angeformten Mitnehmer angeordnet sein, woraus eine ebenfalls günstige Kraft- und Momentenübertragung auch über die axial abragenden Mitnehmer resultiert.
Der Konusring und der Scheibenring können aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Festigkeit und/oder mit unterschiedlichen Wärmebehandlungen beziehungsweise Härten und/oder mit unterschiedlicher Oberflächenqualität hergestellt sein, um somit optimal auf die unterschiedlichen Belastungen und Funktionen eingestellt zu werden. So kann der Scheibenring mit der Innensperrverzahnung eine größere Härte und Verschleißfestigkeit als der Konusring aufweisen, während der Konusring beziehungsweise dessen Reibfläche mit Hinblick insbesondere auf geforderte Reibwerte und Verschleißbeständigkeit ausgelegt sein können.
Schließlich kann die Klipsverbindung so ausgeführt sein, dass zwischen dem Konusring und dem Scheibenring ein definiertes Radialspiel und/oder Umfangsspiel vorliegt, sofern dies zur Kompensation von marginalen Fluchtungsfehlern oder Rundlaufabweichungen innerhalb der korrespondierenden Synchronkupplung erwünscht ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Synchronring für eine Außensychronisierung an einer Synchronkupplung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit einem Konusring und einem eine Innensperrverzahnung tragenden Scheibenring, die in Umformtechnik hergestellt und mittels einer Klipsverbindung zusammengefügt sind;
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der 1 durch den Synchronring; und
3 in raumbildlicher Darstellung den Scheibenring und den Konusring des Synchronringes nach den 1 und 2, vor deren Fügung.
Mit Bezug zu den 1 bis 3 der Zeichnung setzt sich der Synchronring 10 für eine Außensynchronisierung an einer nicht dargestellten Synchronkupplung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe (Schaltgetriebe) für Kraftfahrzeuge aus einem radial äußeren Konusring 12 und einem Scheibenring 14 zusammen.
Der aus einem Stahlblech gleichmäßiger Materialstärke im Tiefziehverfahren hergestellte, rotationssymmetrische Konusring 12 weist an dessen Außenumfang eine konische Reibfläche 12a auf, die eine glatte oder strukturierte Oberfläche aufweisen kann und die in bekannter Weise bei einem Schaltvorgang mit einem Kupplungskonus der Synchronkupplung (nicht dargestellt) zusammenwirkt.
Der ebenfalls aus einem Stahlblech gleichmäßiger Wandstärke bestehende, im Tiefziehverfahren hergestellte Scheibenring 14 weist an seinem Innenumfang eine Innensperrverzahnung 14a und drei im Wesentlichen axial abragende Mitnehmer 14b auf. Die Sperrverzahnung 14a wirkt in bekannter Weise mit einer Schaltverzahnung eines zu schaltenden Gangzahnrades (nicht dargestellt) zusammen, während die Mitnehmer 14b als Drehsicherung in korrespondierende Ausnehmungen der Synchronkupplung eingreifen.
Jeweils im Bereich der Mitnehmer 14b sind am Außenumfang des Scheibenringes 14 drei nutförmige Ausnehmungen 14c eingestanzt, in die axial abragende Vorsprünge 12c des Konusringes 12 einragen.
Die Vorsprünge 12c wirken mit dem Nutgrund der Ausnehmungen 14c und den seitlichen Flanken der Ausnehmungen 14c passgenau zusammen und bilden sowohl eine radiale als auch in Umfangsrichtung wirkende Führung und Zentrierung der beiden Bauteile 12, 14 zueinander.
Des Weiteren sind an den Vorsprüngen 12c des Konusringes 12 jeweils drei radial nach innen ragende Rastnasen 12b angeformt, die im montierten Zustand des Synchronringes 10 (vergleiche insbesondere 2, obere Hälfte der Zeichnung) eine Klipsverbindung bildend den Scheibenring 14 im Bereich der Ausnehmungen 14c hintergreifen.
Die Rastnasen 12b sind konstruktiv so ausgelegt, dass sie beim Zusammenfügen der beiden Bauteile Konusring 12, Scheibenring 14 sich im elastischen Bereich aufweiten und dann die eine Stirnseite 14d hintergreifen, während die entgegengesetzte Stirnseite 14e des Scheibenringes 14 an der zugewandten Stirnseite 12d des Konusringes 12 anliegt. Die beiden Bauteile 12, 14 des Synchronringes 10 sind damit bei geringstem Montageaufwand passgenau und untrennbar miteinander verbunden.
Die Außendurchmesser von Konusring 12 und Scheibenring 14 (vergleiche 2, untere Hälfte der Zeichnung) sind im Wesentlichen gleich groß, so dass eine ausreichend breite Anlage der Stirnflächen 12d und 14e gegeben ist.
Der Konusring 12 und der Scheibenring 14 können gegebenenfalls aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Festigkeit und/oder mit unterschiedlichen Wärmebehandlungen beziehungsweise Härten und/oder mit unterschiedlichem Oberflächenfinish hergestellt sein, die den spezifischen Anforderungen der Funktionsteile Konusring 12 und Scheibenring 14 verbessert gerecht werden. So kann beim Konusring 12 durch geeignete Materialwahl und das eingesetzte Oberflächenfinish der Reibwert der Reibfläche des Synchronringes 10 und dessen Verschleißverhalten gezielt eingestellt werden. Gegebenenfalls kann der Konusring 12 auch aus einem Messingblech hergestellt sein. Der Scheibenring 14 mit der hochbeanspruchten Sperrverzahnung 14a ist bevorzugt aus Stahlblech gefertigt und zusätzlich gehärtet.
Die beiden Bauteile 12, 14 des Synchronringes 10 sind separat im Tiefziehverfahren so präzise geformt, dass eine spanende Nachbearbeitung in der Regel entfallen kann.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel können die Klipsverbindung mit den Rastnasen 12b und die Vorsprünge 12c am Konusring 12 mit Bezug zu den Ausnehmungen 14c des Scheibenringes 14 so ausgeführt sein, dass zwischen dem Konusring 12 und dem Scheibenring 14 ein definiertes Radialspiel und/oder Umfangsspiel vorliegt.
Dadurch können gegebenenfalls funktions- und/oder bauteilbedingte Toleranzen der mitwirkenden beziehungsweise angrenzenden Bauteile der Synchronkupplung mit Schaltzahnrädern ausgeglichen werden. Funktionsrelevant ist hier die Abstimmung zwischen der Sperrverzahnung 14a des Scheibenringes 14 einerseits und der Reibfläche 12a des Konusringes 12 andererseits.
Die Passflächen zwischen den Vorsprüngen 12c und den Ausnehmungen 14c können wie gezeichnet plan ausgeführt sein; es können gegebenenfalls aber auch ballige, abgerundete oder konische Passflächen sowohl am Nutgrund der Ausnehmungen 14c als auch an deren Flanken sowie an den korrespondierenden Passflächen der Vorsprünge 12c vorgesehen sein. Abweichend von den dargestellten, radial nach innen abragenden Rastnasen 12c können auch in Umfangsrichtung den Scheibenring 14 hintergreifende Rastnasen an den Vorsprüngen 12c angeordnet sein.
Anstelle der beschriebenen Klipsverbindung können der Konusring 12 und der Scheibenring 14 auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein, zum Beispiel mittels Schweiß- oder Lötverbindungen.

Claims

Synchronring für eine Außenkonussynchronisierung an Synchronkupplungen für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, mit einem radial außenliegenden Konusring (12) und einem eine Innensperrverzahnung tragenden Scheibenring (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Konusring (12) und der Scheibenring (14) aus Blech in Umformtechnik hergestellt und formschlüssig miteinander verbunden sind, und dass der Konusring (12) und der Scheibenring (14) durch eine Klipsverbindung (12b) zusammengefügt sind, und dass zur Ausbildung der Klipsverbindung (12b) an dem Konusring (12) mehrere axial abragende Vorsprünge (12c) angeformt sind, die in korrespondierende Ausnehmungen (14c) des Scheibenringes (14) formschlüssig einragen, und dass an den Vorsprüngen (12c) Rastnasen (12b) ausgebildet sind, die im zusammengefügten Zustand den an der Stirnfläche (12d) des Konusringes (12) anliegenden Scheibenring (14) klipsartig hintergreifen, wobei die Rastnasen (12b) so ausgelegt sind, dass sie sich bei der Montage elastisch aufweiten können und dann durch entsprechendes Zurückfedern den Scheibenring (14) zuverlässig in einer nicht mehr trennbaren, dauerhaften Formschlussverbindung umfassen.
Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außendurchmesser von Konusring (12) und Scheibenring (14) im Wesentlichen gleich sind.
Synchronring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (14c) im Scheibenring (14) etwa nutförmig mit zurückgesetztem Nutgrund sind, und/oder dass die Vorsprünge (12c) axial und radial formschlüssig in die Ausnehmungen (14c) einragen.
Synchronring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, insbesondere aber drei über den Umfang des Synchronringes (10) verteilte Vorsprünge (12c) mit korrespondierenden Ausnehmungen (14c) vorgesehen sind.
Synchronring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Scheibenring (14) axial abragende Mitnehmer (14b) angeformt sind.
Synchronring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (12c) am Konusring (12) jeweils im Bereich der an den Scheibenring (14) angeformten Mitnehmer (14b) angeordnet sind.
Synchronring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusring (12) und der Scheibenring (14) aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Festigkeit und/oder mit unterschiedlichen Wärmebehandlungen beziehungsweise Härten und/oder mit unterschiedlichem Oberflächenfinish hergestellt sind.
Synchronring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klipsverbindung (12b) und die Vorsprünge (12c) so ausgeführt sind, dass zwischen dem Konusring (12) und dem Scheibenring (14) ein definiertes Radialspiel und/oder Umfangsspiel vorliegt.