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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Synchronring aus Blech für eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes mit wenigstens einer, insbesondere konischen, Reibfläche zur Reibpaarung mit einem Reibpartner. Die Erfindung betrifft weiter ein Synchronringpaket mit wenigstens einem derartigen Synchronring.
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Hintergrund der Erfindung
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In einem Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere in einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs, dient ein Synchronring beim Schaltvorgang dazu, die Differenzdrehzahl zwischen einem Schaltrad und einem drehfest auf einer Welle montierten Synchronkörper zu verringern. Dazu wird der seinerseits mit dem Synchronkörper drehfest verbundene Synchronring mittels einer Schiebemuffe mit seiner Reibfläche axial gegen das Schaltrad geschoben, wodurch unter reibendem Kontakt eine Drehzahlangleichung (Synchronisation) zwischen dem Schaltrad bzw. dem Schaltradkonus und dem Synchronring stattfindet. Ist die Drehzahlangleichung abgeschlossen, koppelt die Schiebemuffe in eine Gegenverzahnung am Schaltrad ein, wodurch das Schaltrad und der Synchronkörper drehfest verbunden sind. Der Schaltvorgang ist abgeschlossen.
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Wegen eines relativ hohen Reibbeiwerts und einer relativ geringen Verschleißneigung einer Reibpaarung aus Stahl und Messing sind Synchronringe zur Reibpaarung mit einem Reibpartner aus Stahl (beispielsweise das Schaltrad) häufig aus einer geeigneten Messinglegierung gefertigt. Solche Synchronringe aus Messing werden bekanntermaßen durch Warmschmieden, beispielsweise aus einer Ronde, hergestellt.
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Daneben sind Synchronringe aus Stahlblech bekannt, die aus einem ebenen Blechmaterial durch Stanz- und Ziehverfahren hergestellt werden. Synchronringe aus Stahlblech sind beispielsweise aus der
DE 30 32 787 A1 , der
DE 198 53 896 A1 , der
DE 10 2006 040 464 A1 , der
DE 10 2008 023 031 A1 oder der
EP 1 141 567 B1 bekannt. Aus der
DE 198 53 896 A1 und der
DE 10 2006 040 464 A1 ist weiter ein Synchronringpaket mit wenigstens einem aus Blech gefertigten Synchronring bekannt. Um insbesondere auf der Reibfläche von Stahlsynchronringen die gewünschten Reib- und Verschleißeigenschaften zu erhalten, sind in den genannten Druckschriften auch verschiedene Reibbeläge, beispielsweise aus Karbon, genannt, um die Reibeigenschaften der Reibfläche zu verbessern. Die Herstellung eines Synchronrings aus einem ebenen Blechbzw. Bandmaterial durch Stanzen und Ziehen ist kostengünstiger als durch Warmschmieden. Im Folgenden wird der Begriff „Messing“ als Synonym für eine Messinglegierung benutzt, also für ein Sondermessing, wobei neben Kupfer und Zink weitere Legierungskomponenten enthalten sind.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronring anzugeben, der kostengünstig herstellbar ist, und der die günstigen Oberflächeneigenschaften eines Synchronrings aus einer Messinglegierung aufweist. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend kostengünstig herstellbares Synchronringpaket anzugeben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Hinsichtlich des Synchronrings wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Synchronring aus Blech mit wenigstens einer insbesondere konischen Reibfläche zur Reibpaarung mit einem Reibpartner gelöst, wobei das Blech zumindest auf der die Reibfläche bildenden Oberflächenseite eine Messinglegierung umfasst.
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Ein derartiger Synchronring kann kostengünstig aus einem Bandmaterial durch Stanzen und Ziehen geformt werden. Gegenüber einem Herstellungsverfahren durch Warmschmieden kann in der Massenfertigung der Durchsatz erhöht werden. Die Energiekosten sind erniedrigt. Der aus Blech gefertigte Synchronring weist zudem auf seiner Reibfläche die geforderten Reib- und Verschleißeigenschaften auf, da das Blech zumindest auf der die Reibfläche bildenden Oberflächenseite eine Messinglegierung umfasst.
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Ein derartiger Synchronring kann für eine Einkonus-Synchronisation ausgebildet sein. Er kann aber ebenso als ein Synchronaußenring, Synchroninnenring oder Synchronzwischenring für eine Mehrkonus-Synchronisation gegeben sein.
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In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist das Blech ein aus der Messinglegierung als solcher gefertigtes Messingblech. Durch geeignete Legierungszusätze in der Messinglegierung kann ein Optimum zwischen der Bearbeitbarkeit des Messingblechs und den Reib- und Verschleißeigenschaften an der Reibfläche des Synchronrings erzielt werden.
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In einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung ist das Blech als ein wenigstens einseitig mit der Messinglegierung plattiertes Stahlblech gegeben. Dabei können die guten Verarbeitungseigenschaften des Stahlblechs hinsichtlich der Stanz- und Ziehverfahren optimal mit den Reibeigenschaften der Messinglegierung kombiniert werden. Zur Herstellung eines derart mit Messing plattierten Stahlblechs wird dem Stahlblech beispielsweise ein Messingblech aus der gewünschten Messinglegierung aufgewalzt. Der Synchronring selbst wird dann unmittelbar aus dem plattierten Stahlblech durch Stanzen und Ziehen hergestellt. Dabei bildet die mit der Messinglegierung plattierte Seite des Stahlblechs insbesondere die spätere Reibfläche des Synchronrings. Weist der Synchronring, beispielsweise als Synchronzwischenring, zwei Reibflächen auf, so wird zur Herstellung des Synchronrings ein zweiseitig mit der Messinglegierung plattiertes Stahlblech eingesetzt.
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Im plattierten Blech beträgt die Dicke des Stahlblechs als solchem bevorzugt zwischen 1 mm und 3 mm. Die Dicke der Plattierungsschicht, also die Dicke des aufgewalzten Messingblechs, beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,05 mm und 0,2 mm. Das eingesetzte Stahlblech kann einseitig oder beidseitig mit der Messinglegierung plattiert sein.
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Zweckmäßigerweise sind in die Reibfläche des Synchronrings Ölabfuhrnuten für eine Makrodrainage eingebracht. Eine derartige Profilierung der Reibfläche kann vor dem Umformprozess eingebracht werden oder in einer bevorzugten Ausführungsvariante gemeinsam mit dem Umformprozess (insbesondere Ziehen) erzeugt werden.
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In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung des Synchronrings weist dieser an seinem Umfang eine Außenverzahnung auf. Ein derartiger Synchronring ist insbesondere zu einer Einkonus-Synchronisation ausgebildet oder als Synchronaußenring in einer Mehrkonus-Synchronisation eingesetzt. Beim Schaltvorgang kämmt die Außenverzahnung des Synchronrings mit einer Innenverzahnung der Schiebemuffe.
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Hinsichtlich des Synchronringpakets wird die gestellte Aufgabe durch ein Synchronringpaket gelöst, welches wenigstens einen vorbeschriebenen Synchronring und einen Synchronring aus einem Stahlblech als Reibpartner umfasst. Ein solches Synchronringpaket umfasst beispielsweise einen Synchronzwischenring aus einem Messingblech oder aus einem beidseitig mit Messing (im Sinne der Messinglegierung) plattierten Stahlblech und Stahlsynchronringe zur Vervollständigung. Bei einer 3-fach-Synchronisation ist ein Synchronzwischenring beispielsweise aus einem Messingblech oder aus einem beidseitig mit Messing plattiertem Stahlblech gefertigt, ein Synchroninnenring aus einem Messingblech oder aus einem einseitig plattierten Stahlblech hergestellt und ein Stahlsynchronaußenring zur Vervollständigung des Synchronringpakets eingesetzt.
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Bei dem angegebenen Synchronringpaket kann der jeweils eingesetzte Stahlsynchronring aus einem Stahlblech gefertigt sein oder durch ein Sinterverfahren in Sintermetall-Ausführung hergestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1: einen als Synchronzwischenring ausgebildeten Synchronring aus Blech,
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2: einen als Synchronaußenring ausgebildeten Synchronring aus Blech, und
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3: in einem Querschnitt ein Synchronringpaket mit Synchronringen aus Blech.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 ist ein Synchronring 1 für eine Mehrfach-Synchronisation eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs dargestellt, der als Synchronzwischenring 3 ausgebildet ist. Der Synchronring 1 ist durch Stanzen und Ziehen aus einem ebenen Blech 4 gefertigt. Als Blech 4 ist ein aus einer Messinglegierung gefertigtes Messingblech 5 verwendet.
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Der dargestellte Synchronzwischenring 3 weist an einem konischen Ringkörper auf der Innenseite eine innere Reibfläche 6 und auf der Außenseite eine äußere Reibfläche 7 auf. Im Synchronringpaket der Mehrfach-Synchronisation ist die innere Reibfläche 6 des Synchronzwischenrings 3 mit dem Außenkonus eines Synchroninnenrings und die äußere Reibfläche 7 mit dem Innenkonus eines Synchronaußenrings gepaart. Weiter weist der Synchronzwischenring 3 eine Anzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden Lappen 10 zu einer Verdrehsicherung auf.
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Alternativ kann der in 1 gezeigte als Synchronzwischenring 3 ausgebildete Synchronring 1 auch aus einem beidseitig mit einer Messinglegierung plattierten Stahlblech gefertigt sein.
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In 2 ist ein weiterer Synchronring 11 dargestellt, der als ein Synchronaußenring 12 einer Mehrkonus-Synchronisation ausgebildet ist. Auch der Synchronring 11 ist durch Stanzen und Ziehen aus einem Blech 4 gefertigt. Das Blech 4 ist als ein einseitig mit einer Messinglegierung plattiertes Stahlblech 14 gegeben. Die plattierte Seite des Stahlblechs 14 bildet hierbei die Innenseite des Synchronrings 11.
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Der Synchronaußenring 12 weist auf einem konischen Ringköper eine innere Reibfläche 6 auf. Die Reibfläche 6 zeigt hierbei die Reib- und Verschleißeigenschaften der Messinglegierung. Entlang des Umfangs des Synchronrings 11 ist eine Außenverzahnung 16 ausgebildet, die beim Schaltvorgang mit einer Innenverzahnung einer Schiebemuffe kämmt. Zur Verdrehsicherung umfasst der Synchronring 11 eine Anzahl innerer Lappen 17 und eine Anzahl äußerer Lappen 18. Die äußeren Lappen 18 stellen zugleich Axialanschläge für Druckstücke in der Schiebemuffe dar und dienen einer Vorsynchronisation. Bei einer Variante des Synchronrings 11 für eine Einkonus-Synchronisation entfallen die inneren Lappen 17.
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Durch die Verwendung eines einseitig mit einer Messinglegierung plattierten Stahlblechs 14 ist der gezeigte Synchronring 11 auf der Oberseite der inneren Lappen 17, auf der inneren Reibfläche 6 und auf der Stirnseite der Außenverzahnung 16 mit einer Messinglegierung beschichtet. Die Außenseite des Synchronrings 11 bildet ein Stahlblech.
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Alternativ kann der in 2 gezeigte Synchronring 11 auch aus einem aus einer Messinglegierung gefertigten Messingblech hergestellt sein.
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In 3 ist ein Synchronringpaket 20 einer Mehrkonus-Synchronisation in einem Querschnitt dargestellt. Das Synchronringpaket 20 umfasst insgesamt drei Synchronringe 1, 11, 21, die als Synchronzwischenring 3, als Synchronaußenring 12 bzw. als Synchroninnenring 22 ausgebildet sind.
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Der Synchroninnenring 22 ist aus einem einseitig mit einer Messinglegierung plattiertem Stahlblech 14 gefertigt. Die plattierte Seite des Stahlblechs 14 bildet eine äußere Reibfläche 7. Der Synchronzwischenring 3 ist aus einem aus einer Messinglegierung hergestellten Messingblech 5 gefertigt. Der Synchronzwischenring 3 weist eine innere Reibfläche 6 und eine äußere Reibfläche 7 auf. Der Synchronaußenring 12 ist aus einem Stahlblech 23 hergestellt und weist eine innere Reibfläche 6 auf.
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Am Synchronzwischenring 3 sind die zur Verdrehsicherung gebildeten Lappen 10 erkennbar. Der Synchronaußenring 12 weist eine Außenverzahnung 16 auf. Die jeweils konischen Reibflächen 6, 7 sind zur Ausbildung von Ölabfuhrnuten 24 profiliert. in 3 sind die Ölabfuhrnuten 24 zur Übersichtlichkeit nur schematisch und bereichsweise eingezeichnet. Die Drehachse 25 des Synchronringpakets 20 ist dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Synchronring
- 3
- Synchronzwischenring
- 4
- Blech
- 5
- Messingblech
- 6
- innere Reibfläche
- 7
- äußere Reibfläche
- 10
- Lappen
- 11
- Synchronring
- 12
- Synchronaußenring
- 14
- plattiertes Stahlblech
- 16
- Außenverzahnung
- 17
- innere Lappen
- 18
- äußere Lappen
- 20
- Synchronringpaket
- 21
- Synchronring
- 22
- Synchroninnenring
- 23
- Stahlblech
- 24
- Ölabfuhrnuten
- 25
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3032787 A1 [0004]
- DE 19853896 A1 [0004, 0004]
- DE 102006040464 A1 [0004, 0004]
- DE 102008023031 A1 [0004]
- EP 1141567 B1 [0004]
