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Die Erfindung betrifft einen Kupplungskörper für eine Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung, insbesondere für eine Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs.
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Derartige Kupplungskörper sind an und für sich bekannt und werden als Teile von Schalt- oder Synchronisierungseinrichtungen, wie sie typischerweise in kraftfahrzeugseitigen Getrieben eingesetzt sind, eingesetzt.
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In entsprechenden Schalt- oder Synchronisierungseinrichtungen dienen die Kupplungskörper der Übertragung von Drehmomenten nach Abschluss eines Synchronisierungsvorgangs. Hierfür ist typischerweise ein Reibkontakt zwischen einem entsprechenden Kupplungskörper und einem dem Kupplungskörper axial benachbart angeordneten, ebenfalls einen Teil der jeweiligen Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung bildenden Synchronisierungsring herzustellen. Der Kupplungskörper und der Synchronisierungsring bilden dabei jeweilige Reibpartner eines Reibsystems.
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Der axiale Abstand zwischen den Reibpartnern, d. h. dem Kupplungskörper und dem Synchronisierungsring, stellt typischerweise eine Verschleißreserve des Reibsystems dar. Diese Verschleißreserve reduziert sich durch im Betrieb der Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung erfolgende Reibkontakte der Reibpartner und den damit verbundenen Verschleiß.
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Problematisch ist die Situation, in welcher die Verschleißreserve aufgebraucht ist und ein axiales Anlaufen des Synchronisierungsrings an den Kupplungskörper, insbesondere an dessen Stirnfläche, erfolgt. In diesem Fall versagt die Synchronisierung durch Einbrechen des Reibwerts zwischen den Reibpartnern. Ein Synchronisierungsvorgang ist nicht mehr möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Kupplungskörper anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch einen Kupplungskörper der eingangs genannten Art gelöst, welcher sich dadurch auszeichnet, dass auf den Kupplungskörper zumindest abschnittsweise wenigstens ein einen Reibbelag bildendes Reibmaterial aufgebracht ist.
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Der erfindungsgemäße Kupplungskörper ist zumindest abschnittsweise mit einem Reibbelag versehen. Der Reibbelag ist durch zumindest abschnittsweises Aufbringen wenigstens eines Reibmaterials auf den Kupplungskörper, d. h. typischerweise dessen Oberfläche, gebildet. Bei einem entsprechenden Reibmaterial handelt es sich im Allgemeinen um ein Material mit einem vergleichsweise hohen Reibungskoeffizient bzw. einer vergleichsweise hohen Reibungszahl. Der hohe Reibungskoeffizient des Reibmaterials kann sich durch den strukturellen Aufbau des Reibmaterials selbst und/oder durch in dem Reibmaterial verteilte Reibstoffe bzw. Reibpartikel ergeben. Konkrete Beispiele entsprechender Reibmaterialen werden später genannt.
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Der durch die Aufbringung des wenigstens einen Reibmaterials gebildete Reibbelag bildet eine Notlaufreserve für die oder eine mit dem Kupplungskörper ausgestattete Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung, welche insbesondere einen Teil eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. eines automatischen oder manuellen Schaltgetriebe oder eines Doppelkupplungsgetriebes, bildet. Einem aus den Reibpartnern Kupplungskörper und Synchronisierungsring bestehenden Reibsystem der Schaltoder Synchronisierungseinrichtung werden derart Notlaufeigenschaften verliehen, welche bei einem, wie eingangs beschrieben, verschleißbedingten axialen Anlaufen eines Synchronisierungsrings an den Kupplungskörper die Betriebs- bzw. Funktionsfähigkeit der Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung, d. h. insbesondere die Ausführung von Synchronisierungsvorgängen, zumindest vorübergehend sicherstellt. Derart ist zumindest die Möglichkeit, eines Anfahrens eines Reparatur- oder Servicebetriebs gewährleistet.
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Grundsätzlich ist es denkbar, den Kupplungskörper vollständig oder nur in wenigstens einem bestimmten, gegebenenfalls mehreren separaten, Flächenabschnitten mit einem Reibmaterial respektive einem aus dem Reibmaterial gebildeten Reibbelag zu versehen. Zur Ausbildung der beschriebenen Notlaufeigenschaften des Kupplungskörpers respektive einer mit diesem ausgestatteten Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung sollte das wenigstens eine den Reibbelag bildende Reibmaterial jedoch zweckmäßig zumindest abschnittsweise im Bereich einer kupplungskörperseitigen Kontaktfläche mit einem mit dem Kupplungskörper zu koppelnden oder koppelbaren Synchronisierungsring der Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung aufgebracht sein.
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Bei dem Kupplungskörper handelt es sich typischerweise um ein rotationssymmetrisches Bauelement bzw. um eine rotationssymmetrische Bauelementgruppe, sofern der Kupplungskörper aus mehreren miteinander unter Ausbildung des Kupplungskörpers verbindbaren oder verbundenen Kupplungskörperelementen gebildet ist. Der Kupplungskörper weist sonach typischerweise einen ein- oder mehrteiligen scheibenoder ringscheibenförmigen Grundkörper auf. Im Hinblick auf die vorbeschriebene zweckmäßige zumindest abschnittsweise Aufbringung des wenigstens einen Reibmaterials im Bereich einer kupplungskörperseitigen Kontaktfläche mit einem mit dem Kupplungskörper zu koppelnden oder koppelbaren Synchronisierungsring einer Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung ist das wenigstens eine einen Reibbelag bildende Reibmaterial zweckmäßig zumindest abschnittsweise auf einer eine Stirnfläche bildenden Ober- oder Unterseite des Grundkörpers aufgebracht. Dabei handelt es sich typischerweise um die dem mit dem Kupplungskörper zu koppelnden oder koppelbaren Synchronisierungsring axial gegenüber liegende Stirnfläche des Grundkörpers.
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Im Zusammenhang mit der mehrteiligen Ausführung des Kupplungskörpers umfasst dieser typischerweise eine Kupplungsscheibe und einen mit dieser verbundenen, einen konisch verlaufenden Außenumfang aufweisenden Konusring bzw. ist aus einer entsprechenden Kupplungsscheibe und einem entsprechenden Konusring gebildet. Die Kupplungsscheibe entspricht typischerweise dem vorgenannten Grundkörper des Kupplungskörpers. Das wenigstens eine einen Reibbelag bildende Reibmaterial ist zweckmäßig zumindest abschnittsweise stirnflächenseitig auf der Kupplungsscheibe und/oder zumindest abschnittsweise auf dem konisch verlaufenden Außenumfang des Konusring aufgebracht.
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Der Kupplungskörper ist im Bereich seines Außenumfangs typischerweise zumindest abschnittsweise mit einer Verzahnung, insbesondere Dach- oder Stirnverzahnung, versehen. Die Dach- oder Stirnverzahnung dient der Übertragung von Drehmomenten bei entsprechenden Synchronisierungsvorgängen. Zweckmäßig ist der Bereich der Verzahnung nicht mit dem den Reibbelag bildenden Reibmaterial versehen, das wenigstens eine den Reibbelag bildende Reibmaterial ist daher zweckmäßig radial bis zu der Verzahnung aufgebracht. Mit anderen Worten schließt das wenigstens eine den Reibbelag bildende Reibmaterial zweckmäßig radial bündig mit der Verzahnung ab.
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Dabei ist es denkbar, dass der Kupplungskörper in den nicht mit der Verzahnung versehenen Bereichen zumindest einen axial nach innen abgesetzten bzw. versetzten Bereich aufweist. Der Kupplungskörper kann sonach Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweisen. Bereiche geringerer Wandstäre sind typischerweise in radial inneren Bereichen des Kupplungskörpers, Bereiche höherer Wandstärke sind typischerweise in radial äußeren Bereichen des Kupplungskörpers, d. h. in den Bereichen, in welchen, sofern vorhanden, typischerweise eine entsprechende Verzahnung vorhanden ist, gebildet. Das wenigstens eine den Reibbelag bildende Reibmaterial ist zweckmäßig in dem axial nach innen versetzten Bereich aufgebracht.
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Das Reibmaterial ist beispielsweise aus einem, insbesondere gesinterten, keramischen Material und/oder einem, insbesondere gesinterten, metallischen Material gebildet. Bei dem Reibmaterial kann es sich sonach um ein keramisches und/oder metallisches Sintermaterial handeln. Keramische Sintermaterialien können z. B. aus Silicium-Kohlenstoff-Verbindungen, insbesondere Siliciumcarbid-Verbindungen, gebildet sein. Grundsätzlich sind metalloxidische Sinterverbindungen denkbar. Metallische Sintermaterialien können z. B. aus Eisen- und/oder Kupfer-Verbindungen, d. h. z. B. Bronze- oder Messing-Verbindungen, und/oder Molybdän-Verbindungen gebildet sein. Entsprechende keramische und/oder metallische Materialien können mit mechanisch hoch beanspruchbaren Fasern, d. h. so genannten Verstärkungsfasern, wie z. B. Glas- und/oder Kohlefasern, oder mechanisch hoch beanspruchbaren Partikeln versehen sein.
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Ferner ist es denkbar, dass das Reibmaterial aus einem, insbesondere extrudierbaren oder spritzgießfähigen, Kunststoffmaterial gebildet ist. In Betracht kommen insbesondere mechanisch wie auch thermisch hoch beanspruchbare Kunststoffmaterialien, d. h. insbesondere Hochleistungskunststoffe, wie z. B. PA, PEK, PES, PSU, etc. Entsprechende Kunststoffmaterialen können ebenso mit mechanisch hoch beanspruchbaren Fasern, d. h. so genannten Verstärkungsfasern, wie z. B. Glas- und/oder Kohlefasern, oder mechanisch hoch beanspruchbaren Partikeln versehen sein.
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Weiterhin ist es denkbar, dass das Reibmaterial aus einem Fasermaterial, insbesondere einem Faserverbundmaterial, gebildet ist. Als entsprechende Fasern kommen sowohl organische als auch anorganische Fasern in Betracht. Insbesondere aus Kohlefaser gebildete Reibmaterialien können aufgrund ihrer sehr guten mechanischen Eigenschaften bzw. sehr guten Verschleißfestigkeit vorteilhaft sein. Zu Fasermaterialien zählen auch, insbesondere flächige, papier- bzw. textilartige, d. h. insbesondere vliesartige, Fasermaterialien.
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Insbesondere in Abhängigkeit der strukturellen Ausbildung respektive der strukturellen Eigenschaften des den Reibbelag bildenden Reibmaterials ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten der Anbindung bzw. Aufbringung des Reibmaterials an bzw. auf dem Kupplungskörper. Grundsätzlich kommen form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Anbindungs- bzw. Aufbringungsarten in Betracht. Das Reibmaterial kann also form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig auf dem Kupplungskörper aufgebracht sein. Aus einem Reibmaterial gebildete Reibbeläge können auf dem Kupplungskörper ferner z. B. mittels Schraub- oder Niet- oder Klebeverbindungen angebunden sein. Die genannten Anbindungs- bzw. Aufbringungsarten schließen insbesondere auch Beschichtungen des Kupplungskörpers mit dem Reibmaterial ein. Spritzgießfähige Reibmaterialien, d. h. insbesondere spritzgießfähige Kunststoffmaterialien, können über Spritzgießen auf den Kupplungskörper aufgebracht sein.
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Die Dicke des Reibmaterials bzw. des aus diesem gebildeten Reibbelags liegt typischerweise in einem Bereich von bzw. zwischen 0,05 und 1,5 mm, insbesondere in einem Bereich von bzw. zwischen 0,1 und 0,8 mm. Der durch das wenigstens eine Reibmaterial gebildete Reibbelag weist sonach typischerweise eine Dicke in einem Bereich von bzw. zwischen 0,05 und 1,5 mm, insbesondere in einem Bereich von bzw. zwischen 0,1 und 0,8 mm, auf. Selbstverständlich sind Ausnahmen nach oben und unten möglich, d. h. die Dicke des Reibmaterials kann in Ausnahmen auch unterhalb 0,05 mm bzw. oberhalb 1,5 mm liegen.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend wenigstens einen wie beschriebenen Kupplungskörper sowie wenigstens einen mit diesem abschnittsweise kontaktierbaren Synchronisierungsring. Es gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Kupplungskörper analog für die Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung.
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Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Kupplungskörper erwähnt, ist das den Reibbelag bildende Reibmaterial zweckmäßig zumindest abschnittsweise im Bereich einer wenigstens einem Synchronisierungsring zugewandten axialen Stirnfläche des Kupplungskörpers aufgebracht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Kupplungskörpers und
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2 eine Prinzipdarstellung einer Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Kupplungskörpers 1 in einer Schnittansicht. Der Kupplungskörper 1 bildet einen Teil einer, z. B. in 2 gezeigten, Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung 2, welche wiederum einen Teil eines automatischen oder manuellen Getriebes (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) bildet.
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Bei dem Kupplungskörper 1 handelt es sich um ein rotationssymmetrisches, ringscheibenförmiges Bauelement (vgl. Symmetrieachse). Der Kupplungskörper 1 umfasst sonach einen rotationssymmetrischen, ringscheibenförmigen Grundkörper 3. Der Grundkörper 3 kann eine dem Kupplungskörper 1 zugehörige Kupplungsscheibe bilden. Der Grundkörper 3 ist an seinem Außenumfang mit einer Verzahnung 4, d. h. einer Dachverzahnung, versehen.
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Im Bereich einer kupplungskörperseitigen Kontaktfläche mit einem mit dem Kupplungskörper 1 im Zusammenhang mit der Ausführung entsprechender Synchronisierungsvorgänge zu koppelnden oder koppelbaren Synchronisierungsring 14, 15 (vgl. 2) einer Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung 2 ist ein einen Reibbelag 5 bildendes Reibmaterial 6 aufgebracht. Das wenigstens eine einen Reibbelag 5 bildende Reibmaterial 6 ist mittels form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssiger Anbindungsarten an dem Kupplungskörper 1 angebunden.
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Die kupplungskörperseitige Kontaktfläche ist hier durch eine eine axiale Stirnfläche bildende Oberseite des Kupplungskörpers 1 bzw. des Grundkörpers 3 gegeben. Ersichtlich ist im Bereich der Verzahnung 4 kein Reibmaterial 6 aufgebracht und dieser Bereich des Kupplungskörpers 1 sonach von Reibmaterial 6 respektive einem daraus gebildeten Reibbelag 5 ausgespart. Das Reibmaterial 6 schließt bündig mit dem Bereich der Verzahnung 4 ab.
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Denkbar wäre es auch, das oder ein entsprechendes Reibmaterial 6 auf einen von dem Grundkörper 2 axial abragenden konisch verlaufenden Ringabschnitt (in 1 nicht gezeigt), d. h. einen Konus- oder Reibring 10, 11 (vgl. 2), aufzubringen. Der Außenumfang eines entsprechenden Ringabschnitts kann ebenso eine Kontaktfläche mit einem mit dem Kupplungskörper 1 im Zusammenhang mit der Ausführung entsprechender Synchronisierungsvorgänge zu koppelnden oder koppelbaren Synchronisierungsring 14, 15 einer Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung 2 bilden.
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Der durch das auf den Kupplungskörper 1 aufgebrachte Reibmaterial 6 gebildete Reibbelag 5 verleiht dem Kupplungskörper 1 sowie einem aus dem Kupplungskörper 1 und einem entsprechenden Synchronisierungsring 14, 15 gebildeten Reibsystem Notlaufeigenschaften. Im Zusammenhang mit einem verschleißbedingten axialen Anlaufens des Synchronisierungsrings 14, 15 an den Kupplungskörper 1 kann ein für die Ausführung entsprechender Synchronisierungsvorgänge erforderlicher Reibkontakt sonach zumindest vorübergehend aufrechterhalten bleiben.
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Wenngleich nicht gezeigt, ist es denkbar, dass der Kupplungskörper 1 in den nicht mit der Verzahnung 4 versehenen Bereichen zumindest einen axial nach innen abgesetzten bzw. versetzten Bereich aufweist. Das wenigstens eine den Reibbelag 5 bildende Reibmaterial 6 kann in dem axial nach innen versetzten Bereich aufgebracht sein.
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Bei dem Reibmaterial 6 handelt es sich beispielsweise um ein keramisches, d. h. metalloxidisches, Sintermaterial in Form einer Siliciumkarbid-Verbindung. Wie weiter oben erwähnt, könnte es sich bei dem Reibmaterial 6 z. B. auch um ein Sintermetall, etwa in Form einer Molybdän-Verbindung, oder um ein extrudierbares oder spritzgießfähiges Kunststoffmaterial handeln.
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Die Dicke des Reibmaterials 6 und somit des aus diesem gebildeten Reibbelags 5 beträgt z. B. 0,8 mm.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung 2 in einer Schnittansicht. Die Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung 2 ist auf einer Getriebewelle 7 angeordnet. Auf der Getriebewelle 7 sind ferner mehrere Gangräder 8, 9 angeordnet.
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Jeweils ein Kupplungskörper 1 ist drehfest mit einem Gangrad 8, 9 verbunden. An die Kupplungskörper 1 schließt sich axial jeweils ein Reibring 10, 11 an. Auf jeweiligen konisch verlaufenden Reibflächen 12, 13 der Reibringe 10, 11 ist jeweils ein Synchronisierungsring 14, 15 geführt. Die Synchronisierungsringe 14, 15 wirken über eine jeweilige Verzahnungen mit einer auf einem mittig zwischen den Kupplungskörpern 1 angeordneten Muffenträger 16 axial verschiebbar gelagerten Schiebemuffe 17 zusammen. Der Muffenträger 16 ist innenumfangsseitig mit einer Verzahnung (nicht gezeigt) versehen, über welche er drehfest mit einer außenumfangsseitigen Verzahnung (nicht gezeigt) der Getriebewelle 7 verbunden ist.
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Die Schiebemuffe 17 ist innenumfangsseitig mit einer Verzahnung (nicht gezeigt) versehen. Die Schiebemuffe 17 wirkt mit einem Schaltfinger 18 zusammen, über welchen die Schiebemuffe 17 axial verschiebbar ist.
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Axiale Verschiebungen der Schiebemuffe 17 bis hin zu einer radialen Überdeckung eines Kupplungskörpers 1, mittels welchen der Kupplungskörper 1 über einen Verzahnungseingriff der schiebemuffenseitigen Verzahnung in die kupplungskörperseitige Verzahnung 4 formschlüssig mit der Schiebemuffe 17 verbindbar ist, ermöglichen einen Kraftfluss von der Getriebewelle 7 auf das jeweilige Gangrad 8, 9.
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Das Funktionsprinzip entsprechender Schalt- oder Synchronisierungseinrichtungen 2 ist hinlänglich bekannt, so dass es diesbezüglich keiner weiteren Erläuterungen bedarf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungskörper
- 2
- Schalt- oder Synchronisierungseinrichtung
- 3
- Grundkörper
- 4
- Verzahnung
- 5
- Reibbelag
- 6
- Reibmaterial
- 7
- Getriebewelle
- 8
- Gangrad
- 9
- Gangrad
- 10
- Reibring
- 11
- Reibring
- 12
- Reibfläche
- 13
- Reibfläche
- 14
- Synchronisierungsring
- 15
- Synchronisierungsring
- 16
- Muffenträger
- 17
- Schiebemuffe
- 18
- Schaltfinger
