DE102009048872A1

DE102009048872A1 - Schiebemuffe einer Synchronisiereinheit für Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE102009048872A1
Application number: DE200910048872
Authority: DE
Inventors: Renato Acacio Alves Oliveira; Fabiano Tebar Palhares; Allyson De Aguiar Vendrasco
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-04-14

Abstract

Schiebemuffe (1) einer Synchronisiereinheit für Schaltgetriebe, mit einem Muffenkörper (3) aus Stahl und einer auf der Außenseite des Muffenkörpers (3) gebildeten Schaltgabelführung (7), wobei die Schaltgabelführung (7) durch zwei getrennte, axial beabstandete Kunststoffringe (13) gebildet ist, die an den Muffenkörper (3) angespritzt sind und hierdurch die axiale Führung einer Schaltgabel bilden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schiebemuffe einer Synchronisiereinheit für Schaltgetriebe mit einem Muffenkörper, einer Schaltgabelführung und einer am Innenumfang der Schiebemuffe ausgebildeten sowie in Richtung der Längsmittelachse der Schiebemuffe verlaufenden Verzahnung.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Schiebemuffen sind nach dem Stand der Technik aus einem Rohling durch spanende Bearbeitung hergestellt oder werden spanlos, z. B. durch Umformen, gefertigt.
Eine Schiebemuffe der gattungsbildenden Art ist beispielsweise aus DE 39 08 989 C2 vorbekannt. Diese Schiebemuffe wird aus zwei symmetrischen oder annähernd symmetrischen, ringförmigen sowie einstückig ausgebildeten Bauteilen gebildet. Jede Symmetriehälfte weist an einem halben Muffenkörper eine Hälfte einer am Innenumfang ausgebildeten Verzahnung sowie einen Teil der Schaltgabelführung auf. Die Bauteile sind frei von Hinterschnitten ausgebildet und werden durch einen Umform-, Gieß- oder Sinterprozess gefertigt. Im Anschluss an ihre Einzelfertigung werden die Bauteile stirnseitig aneinander durch Fügen verbunden und bilden die Schiebemuffe. Schiebemuffen nach dem Stand der Technik sind mit ihren einzelnen Funktionselementen wie Muffenkörper, Schaltgabelführung und Zähnen aus einem Werkstoff gebildet. Die Anforderungen an derartige Funktionselemente, wie z. B. an die Festigkeit, Härte und den Bearbeitungszustand der Oberfläche, sind jedoch von Funktionselement zu Funktionselement unterschiedlich. Die Werkstoffauswahl erfolgt deshalb in der Regel als ein Kompromiss zwischen den Anforderungen, die das höchstbelastete Funktionselement stellt und der Bearbeitbarkeit des Materials.
Die DE 199 12 131 A1 zeigt Schiebemuffe durch eine Schiebemuffe, die durch einen Kunststoff-Metall-Verbund gebildet ist. Bei einer derartigen Schiebemuffe werden also metallische Bauteile, insbesondere Bauteile aus einem Eisenwerkstoff. mit Bauteilen aus Kunststoff kombiniert und miteinander verbunden. Dieser Verbund kann durch Umspritzen der metallischen Bauteile mit Kunststoff, Einlegen der metallischen Bauteile in den Kunststoff und Anspritzen des Kunststoffes an die metallischen Bauteile erfolgen. Die DE 199 12 131 A1 zeigt Ausführungen, bei denen ein Muffenkörper einstückig aus Kunststoff gebildet und eine Verzahnung aus Metall in den Muffenkörper eingebettet ist. Als eine weitere Möglichkeit für eine derartige Metall-Kunststoffkombination ist eine einstückig aus Kunststoff gebildete Schaltgabelführung gezeigt, wobei diese aber mit einer Metallarmierung verstärkt ist.
Die US 3,894,619 A zeigt eine Synchronringanordnung, bei der ebenfalls bei einer Schiebemuffe eine einstückige Ausbildung der Schaltgabelführung in Kunststoff offenbart ist. Der massive Kunststoffverbund wird mit dem Metallkörper über Nuten oder dergleichen so verzahnt, dass sich in axialer Richtung eine feste Verbindung mit dem Muffenkörper ergibt.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiebemuffe für eine Synchronisiereinheit für Schaltgetriebe anzugeben, die hinsichtlich ihrer Baugröße und Gewicht besonders vorteilhaft ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Angabe einer Schiebemuffe einer Synchronisiereinheit für Schaltgetriebe, mit einem Muffenkörper aus Stahl und einer auf der Außenseite des Muffenkörpers gebildeten Schaltgabelführung, wobei die Schaltgabelführung durch zwei getrennte, axial beabstandete Kunststoffringe gebildet ist, die an den Muffenkörper angespritzt sind und hierdurch die axiale Führung einer Schaltgabel bilden.
Nach bisheriger Auffassung war man gezwungen, die Schaltgabelführung, wenn sie denn überhaupt in Kunststoff ausgeführt wurde, einstückig auszubilden um insbesondere eine axiale Festigkeit sicherzustellen. Zusätzlich wurde sogar eine metallische Armierung vorgeschlagen. Die Schaltgabelführung war in einer solchen Kunststoffausführung bisher sehr massiv und beanspruchte insbesondere erheblichen radialen Bauraum. Nach Erkenntnis der Erfindung ist es aber überraschenderweise tatsächlich möglich, die Schaltgabelführung aus zwei separaten, angespritzten Kunststoffringen zu bilden. Überraschenderweise können diese mit einer solchen Festigkeit an den stählernen Muffenkörper angespritzt werden, dass sich auch für die erheblichen Axialkräfte, die sich durch die Schaltgabelführung ergeben, eine hinreichende Festigkeit ergibt. Durch diese erfindungsgemäße Ausführung wird der radiale Bauraum deutlich verringert und es ergibt sich eine weitere Gewichtsersparnis.
Vorzugsweise sind die Kunststoffringe jeweils aus einem ersten Teilring und einem zweiten Teilring gebildet, wobei der erste Teilring jeweils mit dem zweiten Teilring über Stege verbunden ist. Hierdurch ergibt sich ein weiteres Gewichtsersparnispotential, denn die Kunststoffringe müssen nicht massiv ausgeführt sein, sondern können aus miteinander über Stege verbundene Teilringe gebildet sein. Weiter bevorzugt ist der erste Teilring vom zweiten Teilring radial oder axial beabstandet, so dass das versteifende Gerüst der Stege also einmal entweder in radialer Richtung oder in axialer Richtung zwischen den Teilringen liegt.
Bevorzugtermaßen weist der Muffenkörper in einer Oberfläche, in dem die Kunststoffringe aufgebracht sind, Nuten auf, wobei die Kunststoffringe in die Nuten eingespritzt sind. Durch solche Nuten ergibt sich für den eingespritzten Kunststoff der Kunststoffringe ein besonders guter Halt, insbesondere in axialer Richtung. Weiter bevorzugt weisen die Nuten Nutränder auf, die so hinterschnitten sind, dass die Kunststoffringe im Randbereich der Nuten radial umgriffen sind.
Vorzugsweise weist der Muffenkörper in einer Oberfläche, in dem die Kunststoffringe aufgebracht sind, eine Profilierung auf. Statt der Nuten kann also eine feste Verbindung des Muffenkörpers mit den Kunststoffringen auch durch eine Profilierung hergestellt werden, die insbesondere die Kontaktfläche zwischen Muffenkörper und Kunststoffringen vergrößert. Die Profilierung kann z. B. eingeprägt oder gefräst sein. Natürlich könnte eine Profilierung auch zusätzlich zu einer Nut vorgesehen sein, also z. B. eine zentrale Nut, an deren Rändern oder benachbart hierzu eine Profilierung eingebracht ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1–4 Einen Muffenkörper einer Schiebemuffe und jeweils in einer Detailansicht mit dem Muffenkörper verbundene Kunststoffringe.
5–6 Einen aus zwei Teilringen gebildeten Kunststoffring.
1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Muffenkörpers 3 einer Schiebemuffe 1. Der Muffenkörper 3 ist ringförmig ausgebildet und weist an einer Innenseite eine Verzahnung 5 auf, mit der er in Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung eines nicht dargestellten Synchronkörpers gebracht werden kann. Hierzu wird der Muffenkörper 3 mittels einer nicht dargestellten Schaltgabel axial bewegt. Die Schaltgabel wird dabei in einer Schaltgabelführung 7 geführt, welche in einem Schnitt in 1B dargestellt ist. Die Schaltgabelführung 7 wird gebildet aus zwei Kunststoffringen 13, welche auf der Außenseite des Muffenkörpers 3 axial beabstandet um den Muffenkörper 3 umgebend angeordnet sind. Sie bilden zusammen mit einem Teil der Oberfläche der Außenseite des Muffenkörpers 3 eine Nut 15, in der der Schalthebel geführt wird. Die Kunststoffringe 13 sind an den Muffenkörper angespritzt. Das Verfahren wird auch als „overmolding” bezeichnet, eine Unterbezeichnung des Begriffs „injection molding”. Es kommen Kunststoffe mit hoher Steifigkeit und thermischer Stabilität in Frage, z. B. PA46, PEEK GL 30 (mit 30% Fiberglass) oder PEEK CA 30 (mit 30% Karbonfaser).
Im Muffenkörper 3 sind in Umfangsrichtung umlaufend zwei Ringnuten 17 eingebracht, in die die Kunststoffringe 13 eingespritzt werden. Hierdurch ergibt sich eine gute, auch hinsichtlich axialer durch die Schaltgabel ausgeübter Belastungen Befestigung. Dadurch, dass die Schaltgabelführung 7 nunmehr lediglich dass Anspritzen zweier Kunststoffringe 13 erfordert, ergibt sich eine besonders leichte, kostengünstig herstellbare und in radialer Richtung niedrig bauende Ausführungsform.
In 2A ist eine der 1A entsprechende Ausführungsform gezeigt, wie auch 2B der 1B entspricht. Unterschiedlich ist lediglich, dass die Ringnuten 17 Nutränder 19 aufweisen, die so hinterschnitten sind, dass die Kunststoffringe 13 im Randbereich der Ringnuten 17 radial umgriffen sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders stabile Anbindung der Kunststoffringe 13.
In 3A ist eine der 1A entsprechende Ausführungsform gezeigt, wie auch 3B der 1B entspricht. Unterschiedlich ist hier, dass im Muffenkörper 3 keine Ringnuten 17 eingebracht sind, sondern eine Profilierung 21. Diese ist im gezeigten Beispiel eine in axialer Richtung ausgerichtete, spanend eingebrachte Zahnung. Gemäß 4A und 4B kann die Profilierung 21 aber z. B. auch eine eingeprägte Rillenstruktur sein. Sie kann auch, um eine höhere Axialkraft auf die Kunststoffringe 13 zuzulassen, in Umfangsrichtung gerichtet sein.
5A zeigt perspektivisch einen Kunststoffring 13. Dieser ist aus zwei Teilringen 25 aufgebaut, die radial beabstandet und über Stege 27 verbunden sind. Der Kunststoffring 13 ist also nicht massiv ausgeführt, sondern als ein Steggerüst. Hierdurch ergibt sich eine weitere Gewichtseinsparung. Die 5B und 5C zeigen hierzu eine Aufsicht und eine Seitenansicht.
In den 6A–6C ist ebenfalls ein als Steggerüst ausgebildeter Kunststoffring 13 abgebildet, wobei hier aber die Teilringe 25 axial beabstandet sind.
Bezugszeichenliste

1: Schiebemuffe
2
3: Muffenkörper
4
5: Verzahnung
6
7: Schaltgabelführung
13: Kunststoffringe
14
15: Nut
16
17: Ringnut
18
19: Nutrand
20
21: Profilierung
22
23
24
25: Teilring
26
27: Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3908989 C2 [0003]
DE 19912131 A1 [0004, 0004]
US 3894619 A [0005]

Claims

Schiebemuffe (1) einer Synchronisiereinheit für Schaltgetriebe, mit einem Muffenkörper (3) aus Stahl und einer auf der Außenseite des Muffenkörpers (3) gebildeten Schaltgabelführung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabelführung (7) durch zwei getrennte, axial beabstandete Kunststoffringe (13) gebildet ist, die an den Muffenkörper (3) angespritzt sind und hierdurch die axiale Führung einer Schaltgabel bilden.
Schiebemuffe (1) nach Anspruch 1, bei der die Kunststoffringe (13) jeweils aus einem ersten Teilring (25) und einem zweiten Teilring (25) gebildet sind, wobei der erste Teilring (25) jeweils mit dem zweiten Teilring (25) über Stege (27) verbunden ist.
Schiebemuffe (1) nach Anspruch 2, bei der der erste Teilring (25) vom zweiten Teilring (25) radial beabstandet ist.
Schiebemuffe (1) nach Anspruch 2, bei der der erste Teilring (25) vom zweiten Teilring (25) axial beabstandet ist.
Schiebemuffe (1) nach Anspruch 1, bei der der Muffenkörper (3) in einer Oberfläche, in dem die Kunststoffringe (13) aufgebracht sind, Ringnuten (17) aufweist, wobei die Kunststoffringe (13) in die Nuten (15) eingespritzt sind.
Schiebemuffe (1) nach Anspruch 5, bei der die Ringnuten (17) Nutränder (19) aufweisen, die so hinterschnitten sind, dass die Kunststoffringe (13) im Randbereich der Nuten (15) radial umgriffen sind.
Schiebemuffe (1) nach Anspruch 1, bei der der Muffenkörper (3) in einer Oberfläche, in dem die Kunststoffringe (13) aufgebracht sind, eine Profilierung (21) aufweist.