DE102012217986A1

DE102012217986A1 - Kupplungskörper einer Synchronisationseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe

Info

Publication number: DE102012217986A1
Application number: DE201210217986
Authority: DE
Inventors: Reiner Martin; Mehmet Oezsoy; Stanislav Massini; Bernd Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kupplungskörper (1) einer Synchronisationseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe, umfassend einen im radial außenliegenden Bereich des Kupplungskörpers (1) angeordneten Kupplungsscheibenabschnitt (2) mit einem Reibkonus (3), der zum reibungsbehafteten Anlauf gegen zumindest einen Synchronring eine Reibkonusfläche (4) aufweist, und einen im radial innenliegenden Bereich des Kupplungskörpers angeordneten Trägerabschnitt (5), wobei der Kupplungskörper (1) aus einem einzigen Bauteil besteht. Um einen beliebig großen Unterschied zwischen dem mittleren Durchmesser des Reibkonus und dem Durchmesser der Nabe des Trägerabschnitts zu realisieren, sieht die Erfindung vor, dass der Kupplungskörper (1) aus einem ringförmigen Grundkörper (6) hergestellt ist, der durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen, in die Form des Kupplungskörpers (1) gebracht ist, wobei der ringförmige Grundkörper (6) ein metallischer Ring ist, der eine Ausgangsdicke (d0) von höchstens 3,5 mm aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kupplungskörper einer Synchronisationseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe, umfassend einen im radial außenliegenden Bereich des Kupplungskörpers angeordneten Kupplungsscheibenabschnitt mit einem Reibkonus, der zum reibungsbehafteten Anlauf gegen zumindest einen Synchronring eine Reibkonusfläche aufweist, und einen im radial innenliegenden Bereich des Kupplungskörpers angeordneten Trägerabschnitt, wobei der Kupplungskörper aus einem einzigen Bauteil besteht.
Hintergrund der Erfindung
Ein solcher Kupplungskörper ist beispielsweise aus der DE 10 2006 056 487 A1 bekannt. Ein derartiger Kupplungskörper wird in einer Synchronisationseinrichtung benötigt, die bei Schaltgetrieben nach dem Zahnräderwechselprinzip eingesetzt werden, d. h. der klassische Anwendungsfall ist ein mechanisches Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe. Die Synchronisationseinrichtung vereinfacht den Gangwechsel entscheidend. Der Kupplungskörper dient mit weiteren Synchronisations-Bauteilen zum Ausgleich unterschiedlicher Drehzahlen von Welle zu Gangrad beim Schaltvorgang. Der Kupplungskörper ist dabei zwischen einem Losrad und einem Synchronring angeordnet; der Synchronring läuft axial gegen den Kupplungskörper an, der Kupplungskörper selber ist drehfest mit dem Losrad verbunden. Diese Verbindung wird meist durch eine Innenverzahnung im Kupplungskörper hergestellt.
Der Kupplungskörper weist einen Reibkonusabschnitt auf, der bei der genannten vorbekannten Lösung wie auch im Falle der vorliegenden Erfindung einstückig aus dem Kupplungsscheibenabschnitt ausgeformt ist. Es ist dabei vorteilhaft, dass der Kupplungskörper bei der vorbekannten Lösung zwar aus nur einem einzigen Bauteil durch Umformung hergestellt wird. Allerdings müssen die benötigten Konturen durch einen Tiefziehvorgang hergestellt werden, so dass hohe Umformgrade auftreten können.
Wenn das Verhältnis des mittleren Reibkonusdurchmessers zum Innendurchmesser des Trägerabschnitts (Nabendurchmesser) groß wird, ist im Falle dieser vorbekannten Lösung die Herstellung des Kupplungskörpers aus nur einem einzigen Bauteil problematisch. Dann nämlich ist ein hoher Grad an Aufweitung und Zurückstauchung erforderlich. Bei großen Durchmesserverhältnissen (Reibkonusdurchmesser zu Naben-Innendurchmesser) stößt daher der bekannte Umformprozess an seine technischen Grenzen. Demgemäß ist ein gewisses Durchmesserverhältnis nicht überschreitbar.
Alternative Lösungen, wie insbesondere die spanende Herstellung aus dem Vollen, umgehen zwar diese Problematik, haben aber andere Nachteile. Hier ist insbesondere zu nennen, dass diese Kupplungskörper meist massiver ausgebildet sind und ein höheres Gewicht aufweisen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kupplungskörper zu schaffen, so dass in einfacher Weise ein großer Unterschied zwischen dem mittleren Durchmesser des Reibkonus und dem Durchmesser der Nabe realisiert werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper aus einem ringförmigen Grundkörper hergestellt sind, der durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen, in die Form des Kupplungskörpers gebracht ist, wobei der ringförmige Grundkörper ein metallischer Ring, insbesondere ein Blechring, ist, der eine Ausgangsdicke von höchstens 3,5 mm aufweist.
Der Kupplungsscheibenabschnitt ist in seinem radial außenliegenden Bereich vorzugsweise mit einer Verzahnung versehen. Diese Verzahnung ist bevorzugt durch einen Rolliervorgang hergestellt.
Die Verzahnung ist dabei bevorzugt in einen Abschnitt des Kupplungsscheibenabschnitts eingearbeitet, der durch einen Umformvorgang, insbesondere durch einen Rolliervorgang, gegenüber der Ausgangsdicke des Grundkörpers in der Dicke vergrößert ist.
Besonders vorteilhaft wird die Erfindung dann genutzt, wenn der mittlere Durchmesser der Reibkonusfläche des Reibkonus mindestens 120 %, vorzugsweise mindestens 125 %, des Innendurchmessers des Trägerabschnitts (d. h. der Nabe) beträgt.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird erreicht, dass bei problemloser umformtechnischer Fertigung zwischen dem mittleren Reibkonusdurchmesser und dem Durchmesser der Nabe des Trägerabschnitts fast beliebige Verhältnisse realisiert werden können.
Der Kupplungskörper wird in mehreren Stufen aus einem dünnen Stahlblech geformt. Die notwendige Festigkeit wird durch die Versteifung aus der Formgebung erzielt.
Der Kupplungskörper weist konstruktiv im Querschnitt gesehen vorzugsweise eine außenliegende Ringnut auf. Die Ringnut ist axial gerichtet, und von der außen angeordneten Nutwandung erstreckt sich die Verzahnung in radiale Richtung. In einer Weiterbildung weist die radial innen angeordnete Nutwandung eine größere Höhe auf als die radial äúßere Wandung und ist endseitig zurückgestaucht. Dadurch erreicht die axial lange, innere Nutwandung trotz der dünnen Materialstärke eine hohe Steifigkeit. Diese kann noch verstärkt werden, indem sie oder der zurückgestauchte Teil Sicken oder Abkantungen aufweist. Beispielsweise kann ein innenliegender umlaufender Ringabsatz die Steifigkeit erhöhen und als Anlage für den Kupplungskörper dienen.
Das oben genannte Durchmesserverhältnis (Reibkonusdurchmesser zu Nabeninnendurchmesser) kann je nach Erfordernissen im Werkzeug umgesetzt werden. Der Kupplungskörper kann einteilig umformtechnisch hergestellt werden, wobei das notwendige Zusatzmaterial, d. h. Materialanhäufungen an bestimmten Stellen, durch das Tiefziehen angeformt wird.
Durch die erfindungsgemäße Dünnwandigkeit des Ausgangsteils mit weniger als 3,5 mm wird auch in vorteilhafter Weise Gewicht eingespart.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt (analog zu 3) durch einen Blechring, der das Ausgangsmaterial für einen Kupplungskörper einer Synchronisationseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes bildet,
2 die Draufsicht auf den fertigen Kupplungskörper,
3 den Schnitt A-A gemäß 2 und
4 in perspektivischer Ansicht den Kupplungskörper nach 2, wobei nur der halbe Kupplungskörper dargestellt ist.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist ein Grundkörper 6 aus Blech skizziert, der das Ausgangsmaterial für einen Kupplungskörper 1 bildet. Der Grundkörper hat eine hohlzylindrische Form und eine Ausgangsdicke d₀. Diese beträgt maximal 3,5 mm.
Der Kupplungskörper 1 ist in den 2 bis 4 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Er gehört zu einer Synchronisationseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes. Der Kupplungskörper 1 ist vollständig spanlos, d. h. ausschließlich durch Umformen aus dem Grundkörper 6 hergestellt.
Der Kupplungskörper 1 hat einen Kupplungsscheibenabschnitt 2, der radial außenliegend angeordnet ist, und einen Trägerabschnitt (d. h. ein Nabenteil) 5, der radial innenliegend angeordnet ist.
Durch Stanzen, Biegen bzw. Tiefziehen ist die Form entstanden, wie sie insbesondere aus 3 hervorgeht. Demgemäß weist der Kupplungsscheibenabschnitt 2 einen Reibkonus 3 auf, der eine kegelförmige Reibkonusfläche 4 hat.
Im radial außenliegenden Bereich wurde das Blechmaterial des Kupplungsscheibenabschnitt 2 durch einen Rolliervorgang verdickt, d. h. es wurde durch Materialverdrängung ein Abschnitt geschaffen, der eine im Vergleich mit der Ausgangsdicke d₀ vergrößere Dicke d₁ aufweist. In den radial außenliegenden Abschnitt wurde dann die Verzahnung 7 eingebracht, wozu wiederum ein Rollierungsvorgang eingesetzt wurde.
Eine geometrische Kenngröße des Kupplungskörpers 1 ist das Verhältnis des mittleren Durchmessers D₁ der Reibkonusfläche 4 zum Innendurchmesser D₂ des Trägerabschnitts 5; diese Durchmesser sind in 4 kenntlich gemacht. Dieses Verhältnis kann durch die vorgeschlagene Herstellungsweise problemlos sehr groß gemacht werden, ohne in fertigungstechnische Probleme zu geraten. Im Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis der beiden Durchmesser bei ca. 1,35.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungskörper
2: Kupplungsscheibenabschnitt
3: Reibkonus
4: Reibkonusfläche
5: Trägerabschnitt
6: Grundkörper
7: Verzahnung
d₀: Ausgangsdicke
d₁: vergrößerte Dicke
D₁: mittlerer Durchmesser des Reibkonus
D₂: Innendurchmesser des Trägerabschnitts

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006056487 A1 [0002]

Claims

Kupplungskörper (1) einer Synchronisationseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe, umfassend einen im radial außenliegenden Bereich des Kupplungskörpers (1) angeordneten Kupplungsscheibenabschnitt (2) mit einem Reibkonus (3), der zum reibungsbehafteten Anlauf gegen zumindest einen Synchronring eine Reibkonusfläche (4) aufweist, und einen im radial innenliegenden Bereich des Kupplungskörpers angeordneten Trägerabschnitt (5), wobei der Kupplungskörper (1) aus einem einzigen Bauteil besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (1) aus einem ringförmigen Grundkörper (6) hergestellt ist, der durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen, in die Form des Kupplungskörpers (1) gebracht ist, wobei der ringförmige Grundkörper (6) ein metallischer Ring, insbesondere ein Blechring, ist, der eine Ausgangsdicke (d₀) von höchstens 3,5 mm aufweist.
Kupplungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsscheibenabschnitt (2) in seinem radial außenliegenden Bereich mit einer Verzahnung (7) versehen ist, wobei die Verzahnung (7) vorzugsweise durch einen Rolliervorgang hergestellt ist.
Kupplungskörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (7) in einen Abschnitt des Kupplungsscheibenabschnitt (2) eingearbeitet ist, der durch einen Umformvorgang, insbesondere durch einen Rolliervorgang, gegenüber der Ausgangsdicke (d₀) des Grundkörpers (6) in der Dicke (d₁) vergrößert ist.
Kupplungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser (D₁) der Reibkonusfläche (4) mindestens 120 %, vorzugsweise mindestens 125 %, des Innendurchmessers (D₂) des Trägerabschnitts (5) beträgt.
Kupplungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper eine radial gerichtete Ringnut aufweist.
Kupplungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der inneren Nutwand mindestens dem Doppelten der äußeren Nutwand beträgt.
Kupplungskörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Nutwand radial innenseitig eine umlaufende Abkantung aufweist.
Kupplungskörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantung einen Ringabsatz als Anlauffläche bildet.