DE102011085381A1

DE102011085381A1 - Synchronkörper einer Synchronisiereinrichtung

Info

Publication number: DE102011085381A1
Application number: DE201110085381
Authority: DE
Inventors: Markus Rost; Reiner Martin; Richard Baier
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper (1) einer Synchronisiereinrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, der einen Grundkörper (2) aufweist, wobei der Grundkörper (2) eine Innenverzahnung (3) aufweist, die zur drehfesten Verbindung mit der Gegenverzahnung einer Getriebewelle ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (2) eine Außenverzahnung (4) aufweist, die zur drehfesten, aber axial verschieblichen Verbindung mit einer Schiebemuffe ausgebildet ist, und wobei der Grundkörper (2) aus zwei axial aneinandergrenzenden Bauteilen (2‘, 2‘‘) zusammengesetzt ist. Um eine einfachere und kostengünstigere Herstellung zu ermöglichen, die eine hohe Festigkeit des Synchronkörpers gewährleistet, sieht die Erfindung vor, dass die Außenverzahnung (4) durch einen Kaltumform-Walzprozess hergestellt wird, bei dem zwei sich radial erstreckende Abschnitte (5‘, 5‘‘) der beiden Bauteile (2‘, 2‘‘) des Grundkörpers (2) dem Walzprozess unterzogen werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper einer Synchronisiereinrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, der einen Grundkörper aufweist, wobei der Grundkörper eine Innenverzahnung aufweist, die zur drehfesten Verbindung mit der Gegenverzahnung einer Getriebewelle ausgebildet ist, wobei der Grundkörper eine Außenverzahnung aufweist, die zur drehfesten, aber axial verschieblichen Verbindung mit einer Schiebemuffe ausgebildet ist, und wobei der Grundkörper aus zwei axial aneinandergrenzenden Bauteilen zusammengesetzt ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein Synchronkörper (auch Synchron-Trägerkörper genannt) einer Synchronisiereinrichtung der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der DE 199 17 230 A1 bekannt. Weitere Lösungen zeigen die DE 100 18 091 A1 und die DE 198 32 729 B4 . Der Synchronkörper wird mit seiner Innenverzahnung auf einer Getriebewelle montiert, die eine korrespondierende Außenverzahnung aufweist, so dass der Synchronkörper zur Getriebewelle drehfest gelegt ist. Die Außenverzahnung des Synchronkörpers kämmt mit der Innenverzahnung einer Schiebemuffe, so dass hierdurch eine drehfeste Verbindung zwischen dem Synchronkörper und der Schiebemuffe hergestellt wird, wobei allerdings die Schiebemuffe in axiale Richtung relativ zum Synchronkörper verschieblich ist.
Für die Herstellung des Synchronkörpers sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Die oben genannten Lösungen zeigen eine Fertigung des Synchronkörpers aus Blechscheiben bzw. -ringen, wobei die Scheiben bzw. Ringe entsprechend umgeformt werden, um die benötigte Form zu erhalten. Hier ist also der Synchronkörper als zweiteiliges Bauteil gefertigt, wobei die beiden Teile miteinander verschweißt werden.
Bekannt ist es auch, den Synchronkörper aus Sintermetall herzustellen oder aus einem Stahlkörper zu schmieden.
Ein gesinterter Synchronkörper ist nur begrenzt belastbar, so dass er zumeist nur für die höheren Gänge einsetzbar ist, bei denen der Synchronkörper einer geringeren Drehmomentbeanspruchung ausgesetzt ist. Für die kleineren Gänge mit hohen Drehmomentbelastungen werden bevorzugt massiv geschmiedete Synchronkörper eingesetzt, die jedoch den Nachteil haben, dass deren Kosten höher liegen als im Falle des Sinterkörpers.
Das Schleifen der Planflächen des fertig hergestellten Synchronkörpers muss häufig nachteilig durch Topfschleifen erfolgen, da die zu schleifenden Flächen axial zurückliegend zur Außenkontur des Synchronkörpers liegen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronkörper der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine einfachere und kostengünstigere Herstellung möglich ist, wobei allerdings die Festigkeit des Synchronkörpers hoch sein soll, so dass er auch bei hoher Drehmomentbeaufschlagung einsetzbar sein soll.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung durch einen Kaltumform-Walzprozess hergestellt wird, bei dem zwei sich radial erstreckende Abschnitte der beiden Bauteile des Grundkörpers dem Walzprozess unterzogen werden.
Die Innenverzahnung ist bevorzugt durch einen Ziehprozess hergestellt.
Die beiden Bauteile des Grundkörpers können durch einen Schweißvorgang, insbesondere durch einen Laserschweißvorgang, miteinander stoffschlüssig verbunden sein. Sie können im radial inneren Bereich einen Hohlraum einschließen, der beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt hat und so für eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht sorgt.
Die Erfindung stellt also statt auf einen gesinterten oder geschmiedeten Synchronkörper (Trägerkörper) nunmehr auf einen aus Dünnblech bestehenden Körper ab, der eine kaltumgeformte, gewalzte Außenverzahnung aufweist, der bevorzugt mit einer gezogenen Innenverzahnung versehen ist.
Der Einsatzbereich ist primär die Synchronisation zur Schaltung der Gänge im Zahnradwechselgetriebe (MT-, AMT- oder DCT-Getriebe).
Erfindungsgemäß ist also eine Herstellung des Synchronkörpers (Trägerkörpers) mit der Kaltumformungstechnolgie aus Dünnblech vorgesehen, wobei namentlich die Außenverzahnung des Synchronkörpers gewalzt wird.
Der Vorteil ist eine mit dem Schmieden vergleichbare Festigkeiten des Bauteils, wobei Gewichts- und Kostenvorteile zu erzielen sind, d. h. es sind vergleichbare oder sogar niedrigere Herstellkosten und ein geringeres Gewicht als bei der Sintertechnologie möglich, wobei gleichzeitig eine höhere Festigkeit erreicht wird.
Ein weiterer Vorteil des Walzens der Außenverzahnung gegenüber dem Ziehen besteht in der konstruktiven Freiheit, fast beliebige Wandstärken realisieren zu können. Weiterhin kann der Rohling relativ einfach gestaltet werden. Das Ziehteil (bei der Herstellung der Innenverzahnung) kann somit auf einem Folgewerkzeug mit einer relativ hohen Hubzahl gefertigt werden.
Die Umsetzung des erfindungsgemäßen Vorschlags schafft auch in einfacher Weise Anlaufflächen für die Losräder.
Die Montage der beiden Teile des Grundkörpers erfolgt bevorzugt durch Laserschweißen. Die Mittelstegbreite für die Auflage der Arretiereinheit ergibt sich aus den Wandstärken der beiden Teile des Grundkörpers, die jeweils als Ziehteile ausgebildet sind. Da diese Ziehteile daher mit einer niedrigen Bandstärke ausgeführt werden können, ergeben sich entsprechende Gewichtsvorteile. Das im Betrieb zu übertragende Drehmoment muss von beiden Teilen des Grundkörpers übertragen werden, daher wird mindestens einmal ein Schweißen im Bereich des Mittelstegs vorgenommen.
Die axialen Anlaufflächen des Synchronkörpers werden durch einen Schleifvorgang auf das Endmaß gebracht (Höhe-Schleifen). Dies kann im Durchlaufverfahren erfolgen, da die zu bearbeitenden Flächen die größte Breite des Bauteils darstellen und nicht axial zurückliegen.
Durch die vorgeschlagene Vorgehensweise und Ausgestaltung eines Synchronkörpers wird eine sehr kostengünstige und prozessstabile Fertigung mit einfachen Prozessschritten zur Verfügung gestellt. Die Konstruktion bietet hohe Freiheitsgrade in der Gestaltung.
Die Festigkeit des Synchronkörpers ist hoch und ermöglicht die Erfüllung hoher Drehmomentanforderungen.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Schnitt A-B gemäß 2 durch einen Synchronkörper einer Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes,
2 die Ansicht C gemäß 1 des Synchronkörpers und
3 schematisch den Herstellprozess der Außenverzahnung des Synchronkörpers.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 und 2 ist der Synchronkörper 1 einer Synchronisiereinrichtung dargestellt, der aus einem Grundkörper 2 besteht. Der Grundkörper 2 hat generell Ringform mit einer Achse (axiale Richtung a) und in seinem radial inneren Bereich eine Innenverzahnung 3. Im radial äußeren Bereich hat er eine Außenverzahnung 4.
Der Grundkörper 2 besteht aus zwei Teilen 2‘ und 2‘‘ die weitgehend, aber nicht vollständig symmetrisch ausgebildet sind. Die beiden Teile 2‘, 2‘‘ werden axial aneinander gesetzt und dann mit einem Laserschweißprozess miteinander verbunden. Durch die gewählte Ausformung der beiden Teile 2‘, 2‘‘ ergibt sich im Inneren des Grundkörpers 2 und zwar im radial inneren Bereich ein Hohlraum 6 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt. Dieser stellt bei relativ geringem Materialeinsatz einen steifen Verbund her und somit eine hohe mechanische Stabilität des Grundkörpers 2.
Ein sich radial erstreckender Abschnitt 5 besteht infolge der beiden Teile 2‘ und 2‘‘ des Grundkörpers 2 aus zwei Abschnitten 5‘ und 5‘‘, die sich nach außen erstrecken und vorgesehen sind, die Außenverzahnung 4 zu tragen.
In 3 ist der Vorgang des Kaltumform-Walzprozesses illustriert, mit dem die Außenverzahnung 4 auf den Grundkörper 2 des Synchronkörpers 1 hergestellt wird. Dargestellt ist das Prinzip des Walzens.
Die Herstellung der Außenverzahnung 4 erfolgt durch das Walzen des sich radial erstreckenden Abschnitts 5 (bzw. der beiden Teile 5‘ und 5‘‘), d. h. des Mittelsteg, durch ein radial angeordnetes Werkzeug 7 (Walze).
Die beiden am Werkzeug 7 skizzierten Pfeile deuten an, dass eine radial nach innen gerichtete Bewegung bei gleichzeitiger Drehung des Werkzeugs 7 erfolgt, so dass der Abschnitt 5 bzw. 5‘ und 5‘‘ gemäß den hier skizzierten Pfeilen radial nach innen und in axiale Richtung a verformt wird, wodurch die gewünschte Verzahnungsform produziert wird.
Eine Aussparung (Fenster) für die Arretierungs-Einheit kann durch einen Schälvorgang hergestellt werden, indem beispielsweise Schieber im Umformwerkzeug vorgesehen werden, mit denen Material abgetragen werden kann.
Nach dem Walzen der Außenverzahnung 4 kann sich eine gegebenenfalls erforderliche Wärmebehandlung anschließen.
Das Walzen ist ein an sich bekannter und bewährter Fertigungsprozess, der bei der Zahnradherstellung eingesetzt wird.
Bezugszeichenliste

1: Synchronkörper (Synchron-Trägerkörper)
2: Grundkörper
2‘: Teil des Grundkörpers
2‘‘: Teil des Grundkörpers
3: Innenverzahnung
4: Außenverzahnung
5: sich radial erstreckender Abschnitt
5‘: sich radial erstreckender Teilabschnitt
5‘‘: sich radial erstreckender Teilabschnitt
6: Hohlraum
7: Werkzeug (Walze)
a: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19917230 A1 [0002]
DE 10018091 A1 [0002]
DE 19832729 B4 [0002]

Claims

Synchronkörper (1) einer Synchronisiereinrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, der einen Grundkörper (2) aufweist, wobei der Grundkörper (2) eine Innenverzahnung (3) aufweist, die zur drehfesten Verbindung mit der Gegenverzahnung einer Getriebewelle ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (2) eine Außenverzahnung (4) aufweist, die zur drehfesten, aber axial verschieblichen Verbindung mit einer Schiebemuffe ausgebildet ist, und wobei der Grundkörper (2) aus zwei axial aneinandergrenzenden Bauteilen (2‘, 2‘‘) zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (4) durch einen Kaltumform-Walzprozess hergestellt wird, bei dem zwei sich radial erstreckende Abschnitte (5‘, 5‘‘) der beiden Bauteile (2‘, 2‘‘) des Grundkörpers (2) dem Walzprozess unterzogen werden.
Synchronkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (3) durch einen Ziehprozess hergestellt ist.
Synchronkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (2‘, 2‘‘) des Grundkörpers (2) durch einen Schweißvorgang, insbesondere durch einen Laserschweißvorgang, miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Synchronkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (2‘, 2‘‘) des Grundkörpers (2) im radial inneren Bereich einen Hohlraum (6) einschließen.