DE1652862C3 - Synchronisierring und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Synchronisierring, bestehend aus zwei durch gegenseitige Verzahnung vereinigten Verbundringteilen unterschiedlichen Materials, dessen Außenverzahnung sich nur über einen axialen Teilbereich erstreckt und dessen Innenflächen mindestens teilweise konisch ausgebildet sind.

Ein Synchronisterring für Kraftfahrzeuggetriebe wird normalerweise aus einem Rohr aus einer Metallegierung einer teueren Bronzegruppe mittels eines Schweiß- oder Schneidverfahrens hergestellt, um die erforderliche hohe Abriebfestigkeit, die mechanische Festigkeit und den geeigneten Reibungskoeffizienten eines derartigen Ringes zu erzielen. Trotz dieser Erfordernisse kann eines der teueren Materialien für den inneren bzw. äußeren zylindrischen Ringteil sehr oft ohne Schwierigkeit durch ein weniger teueres Material ersetzt werden. Es ist jedoch äußerst schwierig, die beiden Verbundringteile, d. h. den inneren und äußeren zylindrischen Ringteil, der durch Schmieden, Schneiden und andere Arbeitsgänge, die jeweils vom verwendeten Material abhängen, individuell und so genau zu formen, daß sie beim nachfolgenden Zusammenfügen genau ineinandergepaßt werden können bzw. exakt und eng miteinander verbunden sind. Dies erfordert in der Regel eine große Zahl von Arbeitsgängen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß der zusammengesetzte Verbundring Beanspruchungen in axialer Richtung und in Umfangsrichtung nicht genügend standhält In der Regel sind die Berührungsflächen der beiden Verbundringteile konisch, so daß die Festigkeit der miteinander verbundenen Flächen nicht so hoch ist wie bei einem aus einem einzigen Material bestehenden Synchronisierring.

Ein Synchronisierring der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 23 59 982 bekannt. Bei diesem Synchronisierring ist die gesamte Innenfläche konisch ausgebildet und die gegenseitige Verzahnung der beiden Ringteile in Form von Nut und Feder, die sich ebenfalls über die gesamte Innenfläche erstrecken, ausgeführt Es liegt auf der Hand, daß ein derartig ausgebildeter Synchronisierring bezüglich seiner Herstellung relativ unwirtschaftlich ist Nachteilig bei diesem Synchronisierring ist weiterhin, daß dessen Ringteile bezüglich einer gegenseitigen axialen Verschiebung nicht gesichert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Synchronisierringen der eingangs beschriebenen Gattung, die genannten Nachteile zu vermeiden, d. h. einen Synchronisierring zu schaffen, der äußerst wirtschaftlich herstellbar ist und dessen Ringteile bezüglich einer gegenseitigen Verschiebung sowohl in axialer als auch in Drehrichtung gesichert sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Innenfläche des aus zwei konzentrisch ineinander geschobenen Zylindern hergestellten Synchronisierrings nur im Bereich der Außenverzahnung konisch und im übrigen zylindrisch ausgebildet und die gegenseitige Verzahnung der beiden Ringteile ineinander in Form von konkaven Taschen ebenfalls nur im konischen Bereich vorgesehen ist

Zur Schonung einer gegebenenfalls durch den Synchronisierring gehenden Welle isi der innere Verbundring vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Synchronisierrings der eingangs genannten Gattung.

Verfahrensmäßig wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß man als Rohlinge zwei unbearbeitete, bundfreie, konzentrisch ineinander geschobene Ringzylinder verwendet und erfindungsgemäß die Formgebung des Synchronisierrings in einer einzigen Arbeitsstufe erfolgt, so daß sich bei der Herstellung der Außenverzahnung gleichzeitig die in die radiale Richtung der Zähne weisenden Taschen durch Verformen des inneren Verbundringteils bilden.

Aus der US-PS 32 47 584 ist xwar ein Verfahren bekannt, mit dem in einer einzigen Arbeitsstufe bzw. einem einzigen Preßvorgang aus zwei konzentrisch ineinander geschobenen Verbundringteilen ein Verbundringkörper hergestellt werden kann. Das bekannte Verfahren hat aber gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren den wesentlichen Nachteil, daß die Verbundringteile bzw. Rohlinge vor dem Preßvorgang in besonderer Weise vorbearbeitet werden müssen. Im übrigen handelt es sich hierbei nicht um einen Synchronisierring sondern um eine Lagerbüchse.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels und an Hand beigefügter schematischer Darstellungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendeten Schmiedegesenks, wobei die Strichpunktlinie den sich im Schmiedegesenk befindlichen Stempel andeutet,

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Schmiedegesenk,

Fig.3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Verbundrohlings, bei dem ein kurzes, rohrförmiges inneres Rohrteil in ein kurzes, rohrförmiges äußeres Rohrteil hineingeschoben ist,

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Synchronisierring,

Fig.5 eine Schnittansicht, die besonders den Materialfluß im erfindungsgemäßen Verbundrohling darstellt und

Fig.6 eine Schnittansicht, die den Materialfluß in einem Verbundrohling darstellt, bei dem der innere und der äußere Ringteil aus demselben Material bestehen.

In Fi g. 1 und 2 ist ein Schmiedegesenk 5 dargestellt, das von Tragteilen 1 bis 4 gehalten wird. Das Schmiedegesenk 5 weist einei diametral reduzierten Teil 6, einen diametral mittleren Teil 7 und einen mit zahnartigen Vertiefungen versehenen Teil 8 auf. Die Teile 6, 7 und 8 sind von unten nach oben stufenarMg angeordnet Wie F i g. 2 deutlich zeigt, befindet sich im Teil 8 eine Vielzahl von zahnförmigen Vertiefungen 9, die in einer Reihe in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnet sind. Diese Vertiefungen 9 dienen zur Bildung einer Vielzahl von zahnartigen Vorsprüngen, die sich mit Abstand voneinander in radiale Richtungen erstrecken. Die untere Fläche des diametral reduzierten Teils 6 des Schmiedegesenks 5 wird von der oberen Fläche eines im Zylinder 10 geführten Ejektors 11 gebildet, der an seinem unteren Umfang 11a auf dem Tragteil 4 aufsitzt und zum Ausstoßen eines fertigen Synchronisierrings 31 zusammen mit einer vertikalen Achse 12 nach oben in das Schmiedegesenk 5 gestoßen wird. Mit 17 ist ein Stempel bezeichnet, der von an einer Ramme 13 befestigten Tragteilen 14 bis 16 gehalten wird. Der Stempel 17 weist einen diametral reduzierten Teil 18 auf, dessen Umfangskante im wesentlichen entsprechend dem reduzierten Teil 6 des Schmiedegesenks 5 nach oben leicht abgeschrägt ist. Wenn sich der Teil 18 in dem Schmiedegesenk 5 befindet, liegen sich aie untere Fläche des Teils 18 und die obere Fläche des Ejektors 11 mit geringem Abstand gegenüber, und ein konischer Teil 19 befindet sich gegenüber dem diametral mittleren Teil 7 und dem die zahnförmigen Vertiefungen bildenden Teil 8 des Schmiedegesenks 5. Die Fläche 20 befindet sich dabei mit geringem Abstand gegenüber bzw. in enger Berührung mit der oberen Fläche des Schmiedegesenks 5, einschließlich der offenen Fläche der Vertiefungen 9.

Fig.3 zeigt ein Beispiel eines aus mehreren Teilen zusammengesetzten Verbundrohlings 21, dessen innerer zylindrischer Verbundringteil 23 aus weichem Stahl und dessen äußerer zylindrischer Verbundringteil 22 aus einer Bronzelegierung, beispielsweise Kobaltbronze, besteht. Da das Material des äußeren Ringteils 22 des Verbundrohlings 21 einen hohen Erweichungspunkt hat, ist es, verglichen mit dem Material des inneren Ringteils 23, bei weitem widerstandsfähiger gegen Verformung.

Der innere Durchmesser des aus den Ringteilen 22 und 23 zusammengesetzten Verbundrohlings 21 muß offenbar so stark erweitert werden, da? er größer ist als der Durchmesser des unteren Teils des Stempels 17. Der Unterschied zwischen diesen Durchmessern hat natürlich einen großen Einfluß auf den Fluß der Materialien während der Wärmebehandlung.

Der aus den Ringteilen 22 und 23 zusammengesetzte Verbundrohling 21 wird durch den Preßvorgang zwangsläufig kürzer. Die Stärke des äußeren Ringteiis 22 und des inneren Ringteils 23 hängt von der Ausbildung des Schmiedegesenks 5 und des Stempels 17 ab, der in den zylindrischen Hohlraum des Verbundrohlings 21 hineingedrückt wird.

Folglich richten sich die Abmessungen des Verbundrohlings 21, genauer gesagt, sein Außendurchmesser, sein Innendurchmesser, seine Länge und die Stärke des äußeren Ringteils 22 im Verhältnis zu der des inneren Ringteils 23, nach dem unterschiedlichen Verfortnungswiderstand der verwendeten Materialien und der Ausbildung des Schmiedegesenks 5 und des Stempels 17.

Die F i g. 4 und 5 zeigen einen Synchronisierring für ein Kraftfahrzeuggetriebe, der aus dem in Fig.3 dargestellten Verbundrohling 21 durch Wärmebehandlung in dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Schmiedegesenk 5 geschmiedet wurde. Dabei wird, wenn der

ίο Stempel 17 in den Hohlraum des in dem Schmiedegesenk 5 befindlichen Verbundrohling 21 hineingedrückt wird, das Metallmaterial des inneren Verbundringteils 23 durch Schmieden und durch den von dem Stempel 17 ausgeübten Druck veranlaßt, nach unten in den Teil zu fließen, der durch das genaue Ineinanderpassen des diametral reduzierten Teils 18 des Stempels 17 und des Innendurchmessers des Verbundrohlings 21 begrenzt wird. Das fließende Metallmaterial dringt dann in den Zwischenraum zwischen der unteren Fläche des Stempeis 17 und der oberen Fläche des Ejektors 11 ein, um einen sich in radialer Richtung des Verbundrohlings 21 erstreckenden Ansatz 32 zu bilden.

Wenn der Stempel 17 in den hohlen Verbundrohling 21 hineingedrückt wird, drückt die Fläche 20 des Stempels 17 auf das obere Ende des Verbundrohlings 21. Währenddessen wird das Material des äußeren Ringteils 22, das einen relativ hohen Verformungswiderstand hat, ohne dem obenerwähnten Fluß des Materials des inneren Ringteils 23 zu folgen, in Form gewölbter Ausstülpungen 33 in die zahnartigen Vertiefungen 9 gedrückt. Durch den Druck des Stempels 17 entstehen somit in den Vertiefungen 9 plastisch verformte Teile bzw. eine Außenverzahnung 35 für den Synchronisierring 31. Das Material des inneren Verbundringteils 23

H₅ wird wiederum veranlaßt, in die Aushöhlungen bzw. konkaven Taschen 34 zu fließen, die als Folge des Flusses des Materials im Bereiche der Ausstülpungen 33 an der Innenseite einer jeden Vertiefung 9 gebildet werden. Dadurch werden der innere und der äußere Verbundringteil 22 und 23 des Verbundrohlings 21 vereinigt, und die Materialien der Ringteile 22 und 23 verbinden sich durch enges Aufeinanderpressen und durch Verschmelzung der Teilchen dieser Materialien. Eine derartige Vereinigung und Verbindung findet im gesamten Bereiche der vereinigten Flächen des äußeren Ringteils 22 und des inneren Ringteils 23 statt. Die Verbindung dieser Materialien durch Stoffschluß in dem obenerwähnten Bereich der konkaven Taschen 34 dient vor allem zur Erhöhung der Festigkeit des fertigen

_So Synchronisierrings 31 sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung.

Fig.6 zeigt zur Erläuterung eine Schnittansicht eines Hohlkörpers, der in dem in Fig.l und 2 dargestellten Schmiedegesenk 5 aus einem Verbundroh-'^m8 geschmiedet wurde, dessen innerer und äußerer Ringteil aus demselben Metallmaterial bestehen und der dieselbe Form hat wie der in Fig.3 dargestellte Verbundrohling 21. Die plastische Fließfähigkeit des Metallmaterials ist dabei ganz gleichmäßig, so daß der gekrümmte Fluß des Metallmaterials in den Vertiefungen 9, in die das Material fließt, verringert wird. Beim Vergleich der F i g. 5 und 6 wird es offensichtlich, daß ein aus verschiedenen Materialien mit verschiedenen Eigenschaften zusammengesetzter Verbundrohling 21 wesentlich vorteilhafter ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Synchronisierring, bestehend aus zwei durch gegenseitige Verzahnung vereinigten Verbundringteilen unterschiedlichen Materials, dessen Außenverzahnung sich nur über einen axialen Teilbereich erstreckt und dessen Innenflächen mindestens teilweise konisch ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des aus zwei konzentrisch ineinander geschobenen Zylindern (22, 23) hergestellten Synchronisierrings (31) nur im Bereich der Außenverzahnung (35) konisch und im übrigen zylindrisch ausgebildet und die gegenseitige Verzahnung der beiden Ringteile (22, «5 23) ineinander in Form von konkaven Taschen (34) ebenfalls nur im konischen Bereich vorgesehen ist.

2. Synchronisierring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Verbundring (23) aus Kunststoff besteht

3. Verfahren zur Herstellung eines Synchronisierrings nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung des Synchronisierrings (31) in einer einzigen Arbeitsstufe erfolgt, so daß sich bei der Herstellung der Außenverzahnung (35) gleichzeitig die in die radiale Richtung der Zähne (35) weisenden Taschen (34) durch Verformen des inneren Verbundringteils (23) bilden.