DE102013225973A1

DE102013225973A1 - Synchroninnenring

Info

Publication number: DE102013225973A1
Application number: DE102013225973.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Althaus; Reinhard Ammon
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: DE102013225973B4

Abstract

Ein Synchroninnenring (1) weist eine äußere, konische Reiboberfläche (3) und eine zylindrische Innenfläche (5) auf, sowie eine Anzahl von Mitnehmern (4), deren Oberfläche mit der Reiboberfläche (3) fluchtet. Die Reiboberfläche (3), die zylindrische Innenfläche (5), sowie die Oberfläche der Mitnehmer (4) sind durch ein einziges Blechteil gebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen für eine Synchronisationsvorrichtung eines Schaltgetriebes vorgesehenen Synchroninnenring.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 197 13 304 B4 ist ein Synchroninnenring bekannt, welcher als tiefgezogenes Blechteil ausgebildet ist. Dieser spanlos hergestellte Synchroninnenring weist eine zu einer Getriebewelle konisch verlaufende äußere Reibfläche auf. Zur Versteifung des Synchroninnenrings schließt ein Endbereich der Reibfläche unter Beibehaltung des Traganteils der Reibfläche eine umlaufende verstärkte Wandstärke oder Doppelung ein. Zusätzlich zu dem als Blechteil ausgebildeten Synchroninnenring ist in der DE 197 13 304 B4 zum Vergleich auch eine Synchronisiereinrichtung mit einem massiv gestalteten Innensynchronring offenbart.
Weitere Ausführungsbeispiele von Synchronringen sind zum Beispiel in der DE 199 82 494 C1 offenbart. Hierbei sind Reiboberflächen durch Stahloberflächen gebildet, wobei eine ungehärtete Reibfläche mit einer gehärteten Reibfläche zusammenwirken kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchroninnenring gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich Funktionsintegration und fertigungstechnisch günstiger Gestaltung weiterzuentwickeln.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Synchroninnenring mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Synchroninnenrings gemäß Anspruch 8. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung und umgekehrt.
Der Synchroninnenring ist als Blechteil ausgebildet und weist eine äußere, konische Reiboberfläche auf. Die Reiboberfläche geht über in die Oberfläche einzelner, am Umfang des Synchroninnenrings verteilter Mitnehmer, sodass die äußere Oberfläche der Mitnehmer auf demselben gedachten Kegel wie die Reiboberfläche liegt. Anders ausgedrückt: Jeder Mitnehmer weist eine mit der Reiboberfläche fluchtende Oberfläche auf. Der Synchroninnenring weist weiterhin eine zylindrische Innenfläche auf, welche der Zentrierung des Synchroninnenrings auf einem Losrad einer Synchronisiervorrichtung dient. Der Synchroninnenring kann hierbei entweder direkt auf einem Losrad oder auf einem mit dem Losrad fest verbundenen Bauteil zentriert sein. Die zylindrische Innenfläche des Synchroninnenrings ist durch dasselbe Blechteil wie die Reiboberfläche und die Mitnehmer gebildet. Der Synchroninnenring ist als Komponente einer Zwei-Konus-Synchronisierung verwendbar.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung weist das Blechteil, welches als Synchroninnenring geformt ist, eine uneinheitliche Wandstärke auf, wobei im Bereich der Mitnehmer und der Reiboberfläche eine geringere Wandstärke als im Bereich der als Zentrierfläche dienenden zylindrischen Innenfläche gegeben ist. Die Wandstärke im Bereich der zylindrischen Innenfläche entspricht hierbei der Erstreckung der zylindrischen Innenfläche in axialer Richtung des Synchroninnenrings.
Es hat sich gezeigt, dass eine in axialer Richtung des Synchroninnenrings im Vergleich zu dessen Gesamtabmessungen gering dimensionierte zylindrische Innenfläche für die Zentrierfunktion ausreichend ist. Vorzugsweise entspricht die Erstreckung der zylindrischen Innenfläche in axialer Richtung des Synchroninnenrings höchstens 20 % der in derselben Richtung gemessenen Gesamthöhe des Synchroninnenrings. Die Gesamthöhe des Synchroninnenrings setzt sich zusammen aus der Höhe der konischen Reiboberfläche einschließlich des Bereichs des Blechteils, in welchem sich die zylindrische Innenfläche befindet, und der ebenfalls in axialer Richtung gemessenen Höhe der Mitnehmer. Von der Höhe des Blechteils ohne Mitnehmer nimmt die zylindrische Innenfläche des Blechteils in bevorzugter Ausgestaltung höchstens 30 %, insbesondere höchstens 25 %, ein.
Die zylindrische Innenfläche des Synchroninnenrings grenzt vorzugsweise an eine Stirnseite des Synchroninnenrings, die derjenigen Stirnseite, an welcher sich die Mitnehmer befinden, abgewandt ist. Die Konizität der Reibfläche ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich der Synchroninnenring zu den Mitnehmern hin verjüngt. Die Verjüngung ist dabei jedoch nicht derart stark ausgeprägt, dass der geringste Innendurchmesser des Synchroninnenrings im Bereich der Mitnehmer zu finden wäre. Vielmehr weist der Synchroninnenring vorzugsweise an seiner zylindrischen Innenfläche den geringsten Innendurchmesser auf.
Der Synchroninnenring ist aus Stahlblech in folgender Weise herstellbar:
Zunächst wird aus einem Blechband ein scheibenförmiges Blechteil ausgestanzt. Der Rand dieses scheibenförmigen Blechteils wird durch Tiefziehen zu einem Napf geformt, wobei der Boden des Napfes, das heißt ein kreisrunder mittlerer Bereich des ursprünglich scheibenförmigen Blechteils, nicht verformt wird. Durch den Napf ist bereits die Form der späteren Reiboberfläche gegeben. In den Boden des Napfes wird schließlich ein zentrales Loch gestanzt, dessen Rand die als Zentrierfläche dienende zylindrische Innenfläche darstellt.
Durch das Stanzen ist am Blechteil eine einen hohen Glattschnittanteil aufweisende Oberfläche erzeugbar, deren Qualität für die Funktion als Zentrierfläche innerhalb einer Synchronisiereinrichtung ausreichend ist.
Nach diesem Vorgang kann der aus dem Blechband geformte Synchroninnenring entweder thermisch und/oder – zumindest partiell – mechanisch nachbearbeitet oder ohne Nachbearbeitung montiert werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 einen Synchroninnenring in einer Schnittdarstellung,
2 eine Synchronisiereinrichtung mit dem Synchroninnenring nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Ein Synchroninnenring 1 ist Teil einer in 2 dargestellten Synchronisiereinrichtung 2, welche als Zwei-Konus-Synchronisierung ausgebildet ist. Die Synchronisiereinrichtung 2 ist Teil eines Zahnräderwechselgetriebes eines Fahrzeugs, wobei das Getriebe als manuelles Schaltgetriebe, automatisiertes Schaltgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein kann. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Synchroninnenrings 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
Der Synchroninnenring 1 ist als einstückiges Blechteil spanlos aus Stahlblech gefertigt und weist eine äußere, konische Reiboberfläche 3, eine Mehrzahl an Mitnehmern 4, sowie eine zylindrische Innenfläche 5 auf. Die Reiboberfläche 3 und die äußere Oberfläche der zungenartig von dieser ausgehenden Mitnehmer 4 liegen auf derselben Oberfläche eines gedachten Kegels, welcher sich zu den Mitnehmern 4 hin verjüngt. Der Synchroninnenring 1 weist an seiner zylindrischen Innenfläche 5 den kleinsten, mit D_i bezeichneten Innendurchmesser auf. Mittels der zylindrischen Innenfläche 5 ist der Synchroninnenring 1 auf einem Losrad 6 der Synchronisiereinrichtung 2 zentriert.
Die Synchronisiereinrichtung 2 umfasst weiterhin einen Zwischenring 8 und einen Synchronaußenring 9 mit einer Sperrverzahnung 10, über welche eine Schiebemuffe 11 geschoben werden kann. Ein kugelförmiges Rastelement 12, welches von innen gegen die Schiebemuffe 11 gedrückt ist, ist durch die Kraft einer Druckfeder 23 belastet. Am Außenumfang der Schiebemuffe 11 befindet sich eine umlaufende Nut 13, in welche eine nicht dargestellte Schaltgabel eingreifen kann, um die Schiebemuffe 11 in Axialrichtung A einer nicht dargestellten Getriebewelle zu verschieben. Die Symmetrieachse des Synchroninnenrings 1 ist mit der Rotationsachse der Getriebewelle identisch. Eine in 2 erkennbare Innenverzahnung 14 eines Synchronkörpers 15, auf welchem die Schiebemuffe 11 verschiebbar ist, ist drehfest mit der Getriebewelle verbunden.
Im Gegensatz zum Synchronkörper 15 sind sowohl das Losrad 6 als auch ein zweites Losrad 16 mittels nicht dargestellter Lagerungen, beispielsweise Nadellagerungen, auf der Getriebewelle gelagert. Durch Verschiebung der Schiebemuffe 11 ist wahlweise eines der Losräder 6, 16 drehfest mit dem Synchronkörper 15 und damit auch mit der Getriebewelle verbindbar, wobei die Drehzahlangleichung zwischen dem Losrad 6, 16 und der Getriebewelle mit Hilfe des Synchroninnenrings 1, des Zwischenrings 8 und des Synchronaußenrings 9 erfolgt. Ist der Synchronkörper 15 mit einem der auch als Gangräder bezeichneten Losräder 6, 16 verbunden, so greift die Schiebemuffe in eine Sperrverzahnung 17, 18 ein, welche auf einem Kupplungskörper 19, 20 ausgebildet ist, der drehfest mit dem jeweils benachbarten Losrad 6, 16 verbunden ist. In 2 sind auch Verzahnungen 21, 22 der Losräder 6, 16 erkennbar. Indem der Synchroninnenring 1 auf dem Kupplungskörper 19 zentriert ist, ist er zugleich auf dem Losrad 6 zentriert.
Die zylindrische Innenfläche 5 des Synchroninnenrings 1 begrenzt einen mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichneten Scheibenabschnitt des als Blechteil ausgebildeten Synchroninnenrings 1 nach innen. Diejenige Stirnseite des Synchroninnenrings 1, an welcher sich der Scheibenabschnitt 7 befindet, ist mit S1 (erste Stirnseite) bezeichnet. Dagegen bezeichnet S2 (zweite Stirnseite) diejenige Stirnseite des Synchroninnenrings 1, an welcher die Mitnehmer 4 enden. Die zweite Stirnseite S2 ist, wie aus 2 hervorgeht, dem Synchronkörper 15 zugewandt.
Der mit D_a bezeichnete Außendurchmesser des Synchroninnenrings 1 ist ebenso wie der minimale Innendurchmesser D_i an der Stirnseite S1 zu finden. Die an der Stirnseite S2 angeordneten Enden der Mitnehmer 4 beschreiben auf deren Innenseiten Bögen eines Kreises, dessen Durchmesser mit M_i bezeichnet ist. Es gilt: D_i < M_i < D_a.
Die in Axialrichtung A, das heißt in Richtung der Symmetrieachse des Synchroninnenrings 1, gemessene Gesamthöhe des Synchroninnenrings 1 ist mit HS bezeichnet. Die Gesamthöhe HS setzt sich zusammen aus der in Axialrichtung A des Synchroninnenrings 1 gemessenen Höhe HR der Reiboberfläche 3 und der in derselben Richtung gemessenen, mit HM bezeichneten Höhe der Mitnehmer 4, wobei eine eventuelle Kantenverrundung am Übergang zwischen der Reiboberfläche 3 und dem Scheibenabschnitt 7 der Höhe HR der Reiboberfläche 3 zugerechnet wird.
Die mit der Wandstärke des Bleches im Bereich der Mitnehmer 4 identische Wandstärke im Bereich der Reiboberfläche 3 ist mit WR, die im Bereich des Scheibenabschnitts 7 gegebene Wandstärke mit WS bezeichnet. Die in axialer Richtung A des Synchroninnenrings 1 gemessene Erstreckung der zylindrischen Innenfläche 5 ist mit der Wandstärke WS identisch und größer als die Wandstärke WR.
Die Wandstärke WS entspricht höchstens 20 % der Gesamthöhe HS des Syn- chroninnenrings 1 und höchstens 30 % der Höhe HR der Reiboberfläche 3. Die Zentrierung des Synchroninnenrings 1 auf dem Losrad 6 erfolgt ausschließlich über die zylindrische Innenfläche 5. Der Synchroninnenring 1 kann entweder in unbeschichteter oder beschichteter Ausführung in die Synchronisiereinrichtung 2 eingebaut werden.
Bezugszeichenliste

A: Axialrichtung
D_a: Außendurchmesser
D_i: Innendurchmesser
HM: Höhe der Mitnehmer
HR: Höhe der Reiboberfläche
HS: Gesamthöhe
M_i: Durchmesser eines durch die Mitnehmer beschriebenen Kreises
S1: erste Stirnseite
S2: zweite Stirnseite
WR: Wandstärke im Bereich der Reiboberfläche
WS: Wandstärke des Scheibenabschnitts
1: Synchroninnenring
2: Synchronisiereinrichtung
3: Reiboberfläche
4: Mitnehmer
5: zylindrische Innenfläche
6: Losrad
7: Scheibenabschnitt
8: Zwischenring
9: Synchronaußenring
10: Sperrverzahnung
11: Schiebemuffe
12: Rastelement
13: Nut
14: Innenverzahnung
15: Synchronkörper
16: Losrad
17: Sperrverzahnung
18: Sperrverzahnung
19: Kupplungskörper
20: Kupplungskörper
21: Verzahnung
22: Verzahnung
23: Druckfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 19713304 B4 [0002, 0002]
DE 19982494 C1 [0003]

Claims

Synchroninnenring (1), mit einer äußeren, konischen Reiboberfläche (3) und einer zylindrischen Innenfläche (5), sowie mit einer Anzahl von Mitnehmern (4), welche eine mit der Reiboberfläche (3) fluchtende Oberfläche aufweisen, wobei die Reiboberfläche (3), die zylindrische Innenfläche (5), sowie die Oberfläche der Mitnehmer (4) durch ein einziges Blechteil gebildet sind.
Synchroninnenring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil eine uneinheitliche Wandstärke (WR, WS) aufweist, wobei im Bereich der Mitnehmer (4) und der Reiboberfläche (3) eine geringere Wandstärke (WR) als im Bereich der zylindrischen Innenfläche (5) gegeben ist und die Wandstärke (WS) im Bereich der zylindrischen Innenfläche (5) der Erstreckung der zylindrischen Innenfläche (5) in axialer Richtung (A) des Blechteils entspricht.
Synchroninnenring (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung (WS) der zylindrischen Innenfläche (5) des Blechteils in axialer Richtung (A) höchstens 20% der Gesamthöhe (HS) des Blechteils in axialer Richtung (A) entspricht.
Synchroninnenring (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung (WS) der zylindrischen Innenfläche (5) des Blechteils in axialer Richtung (A) höchstens 30% der Höhe der Reiboberfläche (3) in axialer Richtung (A) entspricht.
Synchroninnenring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Innenfläche (5) an diejenige Stirnseite (S1) des Blechteils grenzt, die den Mitnehmern (4) abgewandt ist.
Synchroninnenring (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen Enden der Mitnehmer (4) auf deren Innenseiten Bögen eines Kreises beschreiben, dessen Durchmesser (M_i) größer als der Durchmesser (D_i) der zylindrischen Innenfläche (5) ist.
Synchroninnenring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Stahlblechteil ausgebildet ist.
Verfahren zur spanlosen Herstellung eines als Blechteil ausgebildeten Synchroninnenrings (1), mit folgenden Schritten: – Ein Blechband wird bereitgestellt, – aus dem Blechband wird ein scheibenförmiges Blechteil ausgestanzt, – der Rand des scheibenförmigen Blechteils wird durch Tiefziehen zu einem Napf mit konischer, als Reiboberfläche (3) vorgesehener Oberfläche geformt, wobei ein kreisrunder mittlerer Bereich des Blechteils nicht verformt wird und sich der Napf ausgehend von diesem Bereich verjüngt, – in den kreisrunden mittleren Bereich des Blechteils wird ein zentrales Loch mit zylindrischer, als Zentrierfläche des Synchroninnenrings (1) vorgesehener Innenfläche (5) gestanzt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zu dem Synchroninnenring (1) umgeformte Blechteil einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu dem Synchroninnenring (1) umgeformte Blechteil einer mechanischen Nachbehandlung unterzogen wird.