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Die Erfindung betrifft einen Reibring für eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung eines Getriebes sowie eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung mit einem derartigen Reibring.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibringe für Mehrfachsynchronisationseinrichtungen bekannt. Sie werden beispielsweise dafür eingesetzt, dass die Drehgeschwindigkeiten von drehbaren Teilen einander angeglichen bzw. synchronisiert werden. Typischerweise weisen die Reibringe einen Trägerkern mit einem Reibbelag auf, der auf wenigstens einer Mantelfläche des Trägerkerns befestigt ist. Der Reibbelag definiert eine Reibfläche, über die der Reibbelag mit einer Gegenfläche eines anderen Reibelements zusammenwirkt, vorzugsweise eines anderen Reibrings, um die Synchronisation bereitzustellen. Der Reibbelag und das andere Reibelement werden als Reibpaar bezeichnet. Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass der Winkel, den das Reibpaar zur Drehachse des Reibrings bildet, eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Reibkapazität spielt. Ist der Winkel zu flach gewählt, so kann es vorkommen, dass die Reibringe klemmen, wodurch ein Lösen der gekoppelten Reibringe erschwert ist. Ein großer Winkel führt zu einer geringeren Reibkapazität, wodurch die Synchronisation im Allgemeinen verschlechtert wird bzw. mehr Zeit braucht. Aufgrund dieser Erfahrungen sind die aus dem Stand der Technik bekannten Reibringe typischerweise als Konusringe ausgebildet, die zu den Mantelflächen parallele Reibflächen haben. Der Konus des Reibrings ist so gewählt, dass sich die Reibverbindung einfach lösen lässt und sich genügend Reibkapazität aufbaut.
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Mehrfachsynchronisationseinrichtungen sind aus einem oder mehreren Reibringen der genannten Art aufgebaut. Die Reibringe weisen konische Mantelflächen auf, die zueinander parallel ausgebildet sind, sodass auch die Reibflächen zueinander parallel sind. Dadurch wird eine vollflächige Anlage der unterschiedlichen Reibflächen gewährleistet, wodurch sich die Synchronisationszeit verringert. Bei der Mehrfachsynchronisationseinrichtung handelt es sich typischerweise um eine Zweifach- oder Dreifachsynchronisationseinrichtung, wobei diese zwei bzw. drei Reibpaare aufweist. Demnach gibt es bei der Dimensionierung einer Mehrfachsynchronisationseinrichtung einen Sprung der Reibkapazität zwischen einer Zweifach- und einer Dreifachsynchronisationseinrichtung. Dies hat den Nachteil, dass für manche Anwendungen eine Dreifachsynchronisationseinrichtung überdimensioniert ist, wohingegen eine Zweifachsynchronisationseinrichtung nicht genügend Reibkapazität aufbauen kann.
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Aus der
JP H11 - 303 896 A zeigt einen Synchronisationsring, der eine ringförmige Basis und eine Reibmaterialschicht umfasst, die auf einer Außenseite der Basis aufgebracht ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Reibring sowie eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung zu schaffen, die Feineinstellungen der Reibkapazität mit einfachen Mitteln ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen erfindungsgemäßen Reibring für eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung eines Getriebes, mit einem ringförmigen Trägerkern, der eine innere Mantelfläche und eine äußere Mantelfläche aufweist, und einem Reibbelag. Die innere oder die äußere Mantelfläche stellt eine Kontaktfläche für den daran befestigten Reibbelag dar, und die Kontaktfläche ist als Kegelfläche ausgeführt, wobei der Reibbelag eine Reibfläche zum Kontakt mit einer Gegenfläche aufweist und der Reibbelag in Längsschnittansicht einen durch Kontaktfläche und Reibfläche definierten keilförmigen Querschnitt hat.
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Ein Grundgedanke der Erfindung ist es, einen Reibring bereitzustellen, der eine Reibfläche aufweist, die einen steileren Winkel zur Drehachse im Vergleich zum Trägerkern aufweist, wodurch die Reibkapazität gegenüber einer zum Trägerkern parallen Reibfläche verringert wird. Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Reibring eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung bereitgestellt werden, die eine Reibkapazität aufweist, die beispielsweise größer als die einer herkömmlichen Zweifachsynchronisationseinrichtung und kleiner als die einer Dreifachsynchronisationseinrichtung mit durchgehend gleich angestelltem Reibflächenwinkel ist. Da der Winkel der Reibfläche auch über die keilförmige Ausführung des Reibbelags bereitgestellt wird, kann ein derartiger Reibring vielfältig eingesetzt werden, da er über die angepasste Keilform des Reibbelags relativ einfach an die unterschiedlichen Anforderungen bzw. die gewünschte Reibkapazität angepasst werden kann.
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Die Erfindung schafft somit eine Feinjustierung der Reibkapazität mit einfachen Mitteln, die zudem vielfältig einsetzbar ist und somit keine Umkonstruktionen der gesamten Synchronisationseinrichtung zur Folge hat.
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Vorzugsweise ist der keilförmige Reibbelag auf der inneren Mantelfläche des Trägerkerns befestigt. Dies stellt eine kostengünstige und einfache Ausführungsform dar, da somit lediglich die Gegenfläche des inneren Reibelements, vorzugsweise des Kupplungskörpers, an die geänderte Geometrie des Reibrings bzw. der Reibfläche angepasst werden muss.
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Insbesondere ist der keilförmige Reibbelag mit seinem materialdickeren Ende an dem Bereich des Trägerkerns angeordnet, der einen kleineren Durchmesser aufweist. Der keilförmige Reibbelag ist somit derart am konusförmigen Trägerkern angeordnet, dass die Konusform des Reibrings verstärkt wird bzw. der Anstellwinkel der Reibfläche vergrößert wird. Dadurch verringert sich die Reibkapazität entsprechend.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trägerkern aus einem Metall gebildet, insbesondere aus einem Blech. Somit ist der Trägerkern stabil ausgebildet und kann den auftretenden Kräften standhalten.
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Vorzugsweise wird der Reibbelag in axialer Richtung und Umfangsrichtung durchgehend ausgeführt. Dies gewährleistet, dass eine große und gleichmäßige Reibfläche vorhanden ist, wodurch die Synchronisation schnell verläuft.
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Der Reibbelag ist zum Beispiel ein metallischer oder organischer Reibbelag.
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Insbesondere bilden die innere und äußere Mantelfläche je eine Kegelfläche. Damit ist sichergestellt, dass auch die der Kontaktfläche entgegengesetzte Mantelfläche in einem Winkel größer null zur Drehachse des Reibrings verläuft.
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Ferner umfasst die Erfindung eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung, die einen Reibring der zuvor genannten Art aufweist. Bei einer derartigen Mehrfachsynchronisationseinrichtung kann es sich um eine Doppel- oder, bevorzugt, Dreifachsynchronisationseinrichtung handeln, wobei der Reibring vorzugsweise als Innen- oder Außenring der Mehrfachsynchronisationseinrichtung verwendet werden kann.
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Vorzugsweise ist der Reibring der Innenring der Mehrfachsynchronisationseinrichtung. Dies stellt die kostengünstigere Ausführungsform dar, da lediglich die mit dem Innenring der Mehrfachsynchronisationseinrichtung zusammenwirkende Gegenfläche eines Reibelements an die veränderte Geometrie des Innenrings bzw. des Reibbelags angepasst werden muss und eine Keilform besitzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Zwischenring mit einem ringförmigem Trägerkern und wenigstens einem Reibbelag vorgesehen, wobei der wenigstens eine Reibbelag eine Reibfläche aufweist, die parallel zum Trägerkern des Zwischenrings verläuft. Somit ist eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung geschaffen, die wenigstens zwei unterschiedlich angestellte Reibflächen aufweist, womit die Reibkapazität der Mehrfachsynchronisationseinrichtung entsprechend fein eingestellt werden kann.
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Vorzugsweise sind die Trägerkerne des Reibrings und des Zwischenrings zueinander parallel angeordnet, wobei der Zwischenring zwei Reibbeläge aufweist, dessen nach innen gerichteter Reibbelag mit dem Trägerkern des Reibrings zusammenwirkt. Dies ist eine einfache und kostengünstige Ausführung einer Dreifachsynchronisationseinrichtung, die zwei parallele und eine dazu steiler geneigte Reibfläche aufweist, womit die Reibkapazität gegenüber einer Dreifachsynchronisationseinrichtung mit drei parallelen Reibflächen verringert werden kann.
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Insbesondere ist ein Kupplungskörper vorgesehen, der im eingekuppelten Zustand die Reibfläche des Reibrings vollflächig kontaktiert, womit eine große Reibfläche geschaffen wird, die zu einer entsprechend schnellen Synchronisation führt.
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Vorzugsweise bildet die Reibfläche des Reibrings einen größeren Winkel zur Drehachse des Reibrings als eine Reibfläche, die der zur Kontaktfläche entgegengesetzten Mantelfläche zugeordnet ist, womit sichergestellt ist, dass eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung vorliegt, deren Reibkapazität über den Winkel der Reibfläche des Reibrings entsprechend fein eingestellt werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den nachfolgenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Reibrings,
- - 2a eine Detailansicht der 1,
- - 2b eine Detailansicht der 1 mit Kupplungskörper,
- - 3 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Mehrfachsynchronisationseinrichtung in Form einer Dreifachsynchronisationseinrichtung darstellt, und
- - 4 eine Detailansicht der 3.
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1 zeigt einen Reibring 10, der einen ringförmigen Trägerkern 12 aus Metall, insbesondere Blech, aufweist. Der Trägerkern 12 hat eine innere Mantelfläche 14 und eine äußere Mantelfläche 16, die als parallel verlaufende Kegelflächen ausgebildet sind. Bei dem Trägerkern 12 handelt es sich demnach um einen Konusring.
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An dem Trägerkern 12 ist zudem ein Reibbelag 18, hier an der inneren Mantelfläche 14 befestigt, die damit gleichzeitig eine Kontaktfläche für den Reibbelag 18 definiert. Der Reibbelag 18 bildet an seiner radialen Innenseite eine Reibfläche 22, die auf der der Mantelfläche 14 entgegengesetzten Seite des Reibbelags 18 angeordnet ist.
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Die 2a und 2b zeigen eine detaillierte Ansicht der Befestigung und Ausgestaltung des Reibbelags 18 an dem Trägerkern 12.
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In 2a ist zu erkennen, dass der Reibbelag 18 in Längsschnittansicht durch die Kontaktfläche oder Mantelfläche 14 des Trägerkerns 20 und die der Kontaktfläche entgegengesetzte Reibfläche 22 definiert ist und einen keilförmigen Querschnitt in Längsschnittansicht aufweist.
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Die der Kontaktfläche entgegengesetzte Reibfläche 22 des Reibbelags 18 wirkt beim Synchronisieren mit einem in 2b gezeigten Kupplungskörper 24 zusammen. Der Kupplungskörper 24 weist dazu eine Gegenfläche 25 auf, die derart ausgebildet ist, dass die Gegenfläche 25 vollflächig an der Reibfläche 22 des Reibbelags 18 im eingekuppelten Zustand anliegt. Dadurch ist die Anlagefläche des Reibpaares maximiert, welches aus dem Reibbelag 18 und dem Kupplungskörper 24 gebildet ist.
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Aufgrund der Keilform des Reibbelags 18 weist der Reibbelag 18 ein materialdickeres Ende 26 und ein materialdünneres Ende 28 auf, wobei das materialdickere Ende 26 an dem Bereich des Trägerkerns 12 angeordnet ist, der einen kleineren Durchmesser aufweist. Dadurch wird der Winkel β der Reibfläche 22 des Reibbelags 18 zur Drehachse D des Reibrings 10 gegenüber dem Winkel α der Kontaktfläche zur Drehachse D des Reibrings 10 vergrößert. Aufgrund des größeren Winkels wird somit die Reibkapazität zwischen der Reibfläche 22 und dem Kupplungskörper 24 verringert. Dies führt bei einem Einsatz des Reibrings 10 in einer Mehrfachsynchronisationseinheit zu einer insgesamt verringerten Reibkapazität.
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Typischerweise beträgt der Winkel α des Trägerkerns 12 zur Drehachse D bzw. der Winkel der inneren und/oder äußeren Mantelfläche 14 bzw. 16 zur Drehachse D 5° bis 8°. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel 7,5°.
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Der Winkel β der Reibfläche 22 des keilförmigen Reibbelags 18 zur Drehachse D des Reibrings 10 weist hingegen bevorzugt einen Winkel von 8° bis 20° und in der besonders bevorzugten Ausführungsform einen Winkel von 11° auf.
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In den 3 und 4 ist eine Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30, hier Dreifachsynchronisationseinrichtung, gezeigt, die einen aus den vorherigen Figuren bekannten Reibring 10 aufweist, der als Innenring der Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 fungiert. Ferner weist die Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 einen Zwischenring 32 und einen Außensynchronisationsring 34 auf.
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Der als Innenring ausgebildete Reibring 10 hat die aus den vorherigen Figuren bekannten Merkmale, mit einem Reibbelag 18, der an der inneren Mantelfläche 14 des Trägerkerns 12 des Reibrings 10 befestigt ist.
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Der Zwischenring 32 weist ebenfalls einen Trägerkern 36 auf, der parallel zum Trägerkern 12 des Reibrings 10 angeordnet ist. Der Trägerkern 36 weist zudem eine innere und äußere Mantelfläche 38, 40 auf, an denen jeweils ein Reibbelag 42, 44 befestigt ist. Die innere und äußere Mantelfläche 38, 40 sind demnach als Kontaktflächen ausgebildet. Die Reibbeläge 42, 44 weisen zudem je eine zu den Kontaktflächen entgegengesetzte Reibfläche 50, 52 auf.
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Demnach hat die hier dargestellte Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 drei Reibflächen 22, 50, 52, die drei Reibpaarungen zugeordnet sind, sodass es sich um eine Dreifachsynchronisationseinrichtung handelt.
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Die genaue Anordnung der Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 ist in 4 detaillierter gezeigt.
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Aus der 4 geht hervor, dass die Reibflächen 50, 52, die an dem Zwischenring 32 vorhanden sind, parallel zu der inneren und äußeren Mantelfläche 38, 40 des Zwischenrings 32 verlaufen. Da die Trägerkerne 12, 36 parallel angeordnet sind, folgt daraus, dass die Reibflächen 50, 52 auch parallel zu dem Trägerkern 12 des Reibrings 10 und seiner inneren und äußeren Mantelfläche 14, 16 verlaufen.
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Die genannten drei Reibpaare sind somit aus den folgenden Paaren gebildet:
- 1. die Reibfläche 22 und die Gegenfläche 25 des Kupplungskörpers 24
- 2. die Reibfläche 50 und die äußere Mantelfläche 16 des Reibrings 10
- 3. die Reibfläche 52 und die Innenseite des Außensynchronisationsrings 34.
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Die Reibflächen 50, 52 des Zwischenrings 32 liegen vollflächig an dem Außensynchronisationsring 34 bzw. dem Trägerkern 12 des Reibrings 10 an.
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Der dritte Reibbelag 18, der in Längsschnittansicht keilförmig ausgebildet ist, sorgt dafür, dass die Reibfläche 22 des Reibbelags 18 einen größeren Winkel β zu der Drehachse D des Ringrings 10 aufweist als die Reibflächen 50, 52 der Reibbeläge 42, 44, die an dem Zwischenring 32 befestigt sind. Die Reibflächen 50, 52 sind wie bereits erwähnt parallel zu dem Trägerkern 36 und somit parallel zum Trägerkern 12 angeordnet und weisen demnach einen Winkel α zu der Drehachse D auf.
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Aufgrund des unterschiedlichen Anstellwinkels des ersten Reibpaares gegenüber den beiden anderen Reibpaaren ergibt sich im Allgemeinen eine geringere Reibkapazität der Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 gegenüber einer Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30, die drei parallel, mit dem Winkel α angeordnete Reibpaare aufweisen würde.
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Die Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 kann auf verschiedene Anforderungen an die Reibkapazität eingestellt werden, ohne dass die komplette Geometrie der Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 geändert werden muss. Dafür muss lediglich der Winkel β der Reibfläche 22 entsprechend über die Keilform des Reibbelags 18 verändert werden, was fertigungstechnisch relativ leicht verwirklichbar ist.
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Eine hier nicht dargestellte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Doppelsynchronisationseinrichtung. Die Doppelsynchronisationseinrichtung weist keinen Zwischenring 32 auf, sodass zwischen dem Außensynchronisationsring 34 und dem Kupplungskörper 24 lediglich der Reibring 10 vorgesehen ist. Dieser Reibring 10 weist gegenüber der in der 1 und 2 dargestellten Ausführungsform zwei Reibbeläge auf, wobei der wie oben beschriebene, keilförmige Reibbelag 18 an der inneren Mantelfläche 14 des Reibrings 10 angeordnet ist und ein zweiter Reibbelag an der äußeren Mantelfläche 16 des Trägerkerns 12 befestigt ist. Der zweite Reibbelag, der an der äußeren Mantelfläche 16 befestigt ist, weist eine Reibfläche auf, die parallel zu der äußeren Mantelfläche 16 verläuft. Somit ist eine Doppelsynchronisationseinrichtung bereitgestellt, die eine Reibkapazität aufweist, die kleiner als eine typische Doppelsynchronisationseinrichtung und größer als eine Einfachsynchronisationseinrichtung ist.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung können die Position der Reibbeläge betreffen. Beispielsweise ist ebenfalls vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 einen Reibring 10 aufweist, der zu der gezeigten Ausführungsform einen auf der äußeren Mantelfläche 16 aufgebrachten Reibbelag hat. In dieser Ausführungsform würde der in der gezeigten Ausführungsform der Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 vorhandene Reibbelag 42 auf der inneren Mantelfläche 38 des Zwischenrings 32 entfallen.
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Ferner ist es denkbar, den Reibbelag 44 auf der äußeren Mantelfläche 40 des Zwischenrings 32 zu entfernen und entsprechend einen Reibbelag auf der Innenfläche des Außensynchronisationsrings 34 anzuordnen.
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Dies sind nur einige Ausführungsbeispiele, die verdeutlichen, dass mehrere Möglichkeiten bestehen, die erfindungsgemäße Mehrfachsynchronisationseinrichtung 30 mit einem Reibring 10 mit keilförmigem Reibbelag zu kombinieren, um die gewünschte Feinjustierung der Reibkapazität zu realisieren.
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Beispielsweise könnte der Reibbelag 44 als keilförmiger Reibbelag ausgebildet sein, wobei dann die Reibflächen der beiden Reibbeläge 18 und 42 parallel angeordnet werden. Der Reibbelag 44 hätte seinen materialstärkeren Bereich im Bereich des größeren Durchmessers.
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Die Reibbeläge können metallische oder organische Reibbeläge sein.
