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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Synchronring oder Zwischenring für eine Synchronisiereinrichtung von
in Fahrzeugen eingesetzten Zahnräderwechselgetrieben
wobei der Synchronring oder Zwischenring einen Reibkonus aufweist,
an den sich zumindest einseitig eine Mitnehmernase anschließt, die
in einer Einbaulage formschlüssig
in ein weiteres Bauteil eingreift bzw. an diesem abgestützt ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Synchronring dieser Gattung ist bekannt aus der
EP 303 606 B1 . Dabei handelt
es sich um einen als Tiefziehteil gestalteten, ein konisches Längsprofil
aufweisenden Synchronring. Im größten Durchmesserbereich
ist der Synchronring stirnseitig einstückig mit umfangsverteilt angeordneten
Mitnehmernasen versehen, die formschlüssig mit einem weiteren Bauteil
der Synchronisiereinrichtung zusammenwirken, wobei die Mitnehmernasen
zur Übertragung
des Reibmoments der Synchronisiereinrichtung dienen. Für die Mitnehmernasen
ist zur Erreichung einer hohen Verschleißfestigkeit eine Härtung der
seitlichen Anlageflächen
erforderlich. Eine solche, auf die Anlageflächen begrenzte Wärmebehandlung
erfordert einen erhöhten
kostenintensiven Fertigungsaufwand zur Vermeidung einer Einflußnahme der
Wärmebehandlung
auf den Reibkonus.
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Aufgabe der
Erfindung
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Ausgehend
von den Nachteilen der bekannten Synchronringgestaltung ist es Aufgabe
der Erfindung, einen Synchronring bzw. Zwischenring zu schaffen
in einer beliebigen Ausgestaltung sowie einer gezielten Wärmebehandlung
der Mitnehmernasen, wodurch die Herstellkosten des Synchronrings oder
des Zwischenrings reduzierbar sind.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
aufgabengerechte Lösung
ist den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 zu entnehmen. Danach
umfaßt
der erfindungsgemäße Synchronring
bzw. Zwischenring einen Reibkonus, an den die Mitnehmernasen, vorzugsweise
mittels eines Schweißverfahrens
unlösbar
befestigt sind. Die vorgefertigte Mitnehmernase kann dabei einer
vollständigen
Wärmebehandlung
unterzogen sein, bevor diese an dem nicht gehärteten, "weichen" Reibkonus angeschweißt wird.
Durch den mehrteiligen Aufbau sind die Mitnehmernasen beliebig ausführbar. Aufgrund
der erfindungsgemäßen Gestaltung
sind die Herstellverfahren für
den Reibkonus und die Mitnehmernase ausschließlich nach den Gesichtspunkten einer
Kostenoptimierung auswählbar.
Weiterhin ermöglicht
die Erfindung in Abhängigkeit
von den Einbauverhältnissen
bzw. den Erfordernissen der jeweiligen Synchronisiereinrichtung
Reibkonen gleicher Bauart mit unterschiedlichen Mitnehmernasen zu kombinieren,
wodurch sich eine vereinfachte Lagerhaltung verbunden mit einem
weiteren Kostenvorteil einstellt.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis
19.
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In
einfacher Weise ist die Mitnehmernase erfindungsgemäß unmittelbar
an eine Stirnseite des Reibkonus anschweißbar. Für die Herstellung der Mitnehmernase
ist in vorteilhafter Weise ein Feinstanzen vorgesehen, das keiner
weiteren Nachbearbeitung bedarf. Die Erfindung schließt ebenfalls
andere geeignete Herstellverfahren ein.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Reibkonus stirnseitig mit
einer Aussparung zur Aufnahme einer Mitnehmernase versehen, die
eingefügt bündig mit
der Stirnseite abschließt
und die mittels einer Schweißung
unlösbar
am Reibkonus befestigt ist. Für
ein ungehindertes Zusammenwirken der Mitnehmernase mit einem weiteren
Bauteil der Synchronisiereinrichtung ist die Mitnehmernase in einem
Austrittsbereich aus der Aussparung bzw. einer Außenkontur
des Reibkonus an den Längsseiten
mit Ausnehmungen versehen, zur Bildung einer Einschnürung. Die
zur Vermeidung von Spannungsspitzen vorzugsweise gerundet gestalteten
Ausnehmungen bewirken, daß bei
der Schweißung,
mit der die Mitnehmernase am Reibkonus befestigt wird, die Schweißnaht die
Anlagefläche
der Mitnehmernase nicht beeinflußt. Die Anlagefläche der
Mitnehmernase kann folglich rechtwinkelig mit dem zugehörigen Bauteil
der Synchronisiereinrichtung zusammenwirken. Die Ausnehmungen sind
dabei so gestaltet, daß der
verbleibende, eingeschnürte
Bereich die an die Mitnehmernase gestellten Festigkeitsanforderungen erfüllt. Zur
Sicherstellung, daß die
Schweißnaht
keinerlei Einfluß auf
die Anlagefläche
der Mitnehmernase nimmt, ist eine Lageübereinstimmung zwischen einem
Breitenmaß "Z" der Mitnehmernase, das einem Kleinstmaß im Bereich
der Einschnürung
entspricht und der Außenkontur
der Mitnehmernase vorgesehen.
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Für eine in
axialer Richtung ausgerichtete stirnseitig am Reibkonus angeordnete
Mitnehmernase ist vorgesehen, diese mit einem radialen Versatz zur
inneren und äußeren Mantelfläche des
Reibkonus anzuordnen. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls eine
Beeinflussung der Reibflächen
des Reibkonus durch die Schweißnaht,
mit der die Mitnehmernase am Reibkonus befestigt ist, unterbunden.
In vorteilhafter Weise ist folglich keinerlei Nachbearbeitung der
Schweißnaht
erforderlich, da diese innerhalb der stirnseitigen Kontur des Reibkonus
verbleibt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht für die Mitnehmernase
lediglich einen wärmebehandelten
Endbereich vor. An dem fertigen, komplettierten Synchronring ist
damit der freie Endbereich der Mitnehmernase gehärtet. Aufgrund der sektionsweisen
Härtung
der Mitnehmernase ist es möglich,
das "weiche" Ende der Mitnehmernase ohne
ein vorheriges Glühen
an dem ebenfalls "weichen" Reibkonus anzuschweißen. Aufgrund
des erfindungsgemäßen, mehrteiligen
Aufbaus des Synchronrings ergibt sich eine Fertigungsvereinfachung verbunden
mit einer Kostenreduktion, da die Mitnehmernase einschließlich der
erforderlichen Wärmebehandlung
vorgefertigt am Reibkonus unlösbar
befestigt werden kann. Vorzugsweise kann dazu eine Widerstands- oder Laserschweißung eingesetzt
werden, die keinen nachteiligen Einfluß auf die Formgestaltung des
Reibrings nimmt, wodurch nach der Schweißung eine Nachbehandlung entfällt.
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Für eine kostenoptimierte
Herstellung des Reibkonus kann vorzugsweise ein präzises, spanloses
Tiefziehverfahren vorgesehen werden, das keinerlei Nacharbeit erfordert.
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Alternativ
schließt
die Erfindung ein, zur Herstellung des Reibkonus ein abgelängtes Band
zu verwenden, das zylindrisch geformt und mittels einer Verschweißung der
Enden einen Ring bildet. Dieser wird anschließend als Konusring umgeformt
und mit Aussparungen für
die Mitnehmernasen versehen, bevor eine Kalibrierung des Reibkonus
erfolgt sowie ein abschließendes
Anschweißen
der Mitnehmernocken. Bedarfsabhängig
kann die Reibfläche
unabhängig
vom Herstellverfahren des Reibkonus mit einer verschleiß- und/oder
reibungsmindernden Beschichtung versehen werden.
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Die
Erfindung berücksichtigt
weiterhin Synchronringe, deren Mitnehmernasen beliebig am Reibkonus
angeordnet sind, zur Anpassung an die Erfordernisse unterschiedlicher
Synchronisiereinrichtungen. So sind die Mitnehmernasen beispielsweise an
einer der Stirnseiten vom Reibkonus in axialer Richtung verlaufend
anschweißbar
oder zum Reibkonus radial ausgerichtet. Zur verbes serten Fixierung und
Befestigung der Mitnehmernasen am Reibkonus sind die Mitnehmernasen
dabei in vorteilhafter Weise in stirnseitige Ausnehmungen bzw. Aussparungen des
Reibkonus eingefügt
und anschließend
verschweißt.
Alternativ schließt
die Erfindung ebenfalls einen Synchronring ein, dessen Reibkonus
mit an beiden Stirnseiten angeordneten Mitnehmernasen versehen ist.
Diese Mitnehmernasen können
dabei sowohl übereinstimmend
axial oder radial ausgerichtet sein oder zueinander beliebig am
Reibkonus befestigt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung umfaßt eine
Mitnehmernase, die einen radial aus der Mantelfläche des Reibkonus auftretenden
Ansatz bildet, der sich ganz oder teilweise über die Breite des Reibkonus
erstreckt.
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Als
geeigneter Werkstoff für
die Herstellung des Reibkonus einschließlich der Mitnehmernase eignet
sich ein Einsatzstahl, wie beispielsweise 16 Mn Cr5 oder ein durchhärtbarer
Stahl wie C 55 Cr2. Alternativ schließt die Erfindung eine Werkstoffkombination
ein, bei der die Mitnehmernase und der Reibkonus aus unterschiedlichen
Werkstoffen hergestellt sind. Zur Darstellung eines "weichen" Reibkonus kann dieser
beispielsweise aus St 4 hergestellt werden und mit einer "harten" Mitnehmernase aus
25 Cr4 kombiniert werden. Abhängig
vom Bedarfsfall ist ebenfalls eine umgekehrte oder geänderte Werkstoffkombination
einsetzbar. Als Maß für die Wandstärke des
Reibkonus und der Mitnehmernase ist erfindungsgemäß ein Maßbereich
von 1 bis 8 mm vorgesehen, wobei die Wandstärke der Mitnehmernase insbesondere
bei in axialer Richtung ausgerichteten Mitnehmernasen im Vergleich
zur Wandstärke
des Reibkonus reduziert sein kann.
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Die
Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 in
einer Vorderansicht einen erfindungsgemäßen Synchronring, versehen
mit einer radial nach außen
gerichteten Mitnehmernase;
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2 den
Synchronring gemäß 1 in
einem Längsschnitt
entlang der Linie 2-2;
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3 den
Reibkonus in einer Ansicht, versehen mit einer stirnseitigen Ausnehmung,
zur Aufnahme der Mitnehmernase;
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4 zwei
Einzelteilzeichnungen einer Mitnehmernase in einer Ansicht;
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5 einen
Synchronring in einer Ansicht, in der die Einzelteile gemäß 3 und 4 zu
einer Einheit zusammengefügt
sind;
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6 einen
Reibkonus, der aus einem Blechband durch Rollen geformt wird, bevor
dieser zylindrische Ring zur Darstellung eines Reibkonus eine Kalibrierung
erfährt,
dazu zeigt die 6 drei Einzelteilzeichnungen;
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7–12 zeigen
jeweils im Halbschnitt abgebildete Synchronringe, deren Mitnehmernasen verschiedenartig
am Reibkonus angeordnet sind;
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7 eine
Mitnehmernase, die an einer Stirnseite des größten Durchmesserbereichs vom Reibkonus
in axialer Richtung zeigend angeordnet ist;
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8 eine
an der Stirnseite des kleinsten Durchmesserbereichs des Reibkonus
angeordnete Mitnehmernase, die ebenfalls axial ausgerichtet ist;
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9 eine
innerhalb der Außenkontur
angeordnete Mitnehmernase, die in eine an der Stirnseite des größten Durchmesserbereichs
eingebrachte Aussparung eingefügt
und radial nach innen ausgerichtet ist;
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10 eine
Mitnehmernase, die an einer Mantelfläche des Reibkonus stirnseitig
im Bereich des größten Durchmesserbereichs
angeordnet ist und radial nach außen zeigend verläuft;
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11 einen
Reibkonus, der an beiden Stirnseiten mit Mitnehmernasen versehen
ist, die entgegengesetzt radial ausgerichtet sind;
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12 ein
ebenfalls mit zwei Mitnehmernasen versehener Reibring, von denen
einer axial und der weitere radial ausgerichtet ist;
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13 in
einer Ansicht den Ausschnitt eines Reibrings, auf dessen Mantelfläche ein
radial nach außen
gerichteter Ansatz sich über
die gesamte Breite des Reibrings erstreckt;
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14 den
Halbschnitt des in 13 abgebildeten Reibrings entlang
der Linie 14-14;
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15 ebenfalls
den Ausschnitt eines Reibkonus in einer Ansicht, dessen Mitnehmernase
ebenfalls auf der Mantelfläche
radial nach außen
gerichtet angeordnet ist, die sich jedoch im Gegensatz zu 3 über eine
begrenzte Länge
erstreckt;
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16 in
einem Halbschnitt den Reibkonus gemäß 15 entlang
der Linie 16-16.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 ist
in einer Vorderansicht ein Synchronring 1a abgebildet,
der einen Reibkonus 2 umfaßt, an dessen Stirnseite 3 drei
symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Mitnehmernasen 4a radial nach
außen
gerichtet angeordnet sind. Die 2 verdeutlicht
die Anbindung der Mitnehmernasen 4b am Reibkonus 2,
der Aussparungen 5 umfaßt, die von der Stirnseite 3 beginnend
radial in den Reibkonus 2 eingebracht sind, wobei deren
Breite angepaßt ist
an die Breite der Mitnehmernasen 4b. Als unlösbare Verbindung
zwischen der Mitnehmernase 4b und dem Reibkonus 2 dient
eine Schweißung 6.
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Die
Gestaltung der Aussparung 5 im Reibkonus 2 kann
weiterhin der 3 entnommen werden. Ein Tiefenmaß "X" der Aussparung 5 ist dabei
angepaßt
an die Wandstärke
der Mitnehmernase 4a (siehe 4 und 5),
so daß bei
eingesetzter Mitnehmernase diese bündig mit der Stirnseite 3 des
Konus 2 abschließt.
In 4 sind zwei Einzelteilzeichnungen der Mitnehmernase 4a abgebildet,
die unterschiedlich gestaltete Endbereiche aufweisen, welche in
die Aussparung 5 des Reibkonus 2 eingesetzt werden.
Anstelle einer Einschnürung 7 kann
dieser Endbereich auch schmaler ausgeführt werden, gekennzeichnet
durch das Maß "b", welches kleiner ist als das Maß "a".
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Der
in 5 abgebildte Synchronring 1b ist versehen
mit einer Mitnehmernase 4b, die von der Stirnseite 3 ausgehend
in axialer Richtung vorstehend zum Reibkonus angeordnet ist. Die
Mitnehmernase 4b ist dabei ebenfalls in eine Aussparung 5 des Reibkonus 2 formschlüssig eingepaßt. Im Bereich der
Stirnseite 3 weist die Mitnehmernase 4b eine Einschnürung 7 auf
in Form von gerundeten Ausnehmungen an den Seitenflächen der
Mitnehmernase 4b. Die geringste Breite "Z" der
Mitnehmernase 4b im Bereich der Einschnürung 7 trifft dabei
mit der Stirnseite 3 überein.
Durch diese Lageübereinstimmung ist
sichergestellt, daß die
zur Schaffung einer unlösbaren
Verbindung der Mitnehmernase 4b am Reibkonus 2 vorgesehene
Schweißung 6 eine
Anlagefläche 8 der
Mitnehmernase 4b nicht beeinflußt. Die im eingebauten Zustand
mit einem weiteren Bauteil der Synchronisiereinrichtung zusammenwirkende
Mitnehmernase 4 stützt
sich über
die definierte Anlagefläche 8 am
Bauteil 9 ab und erfährt
damit keinerlei Beeinflussung durch die Schweißung 6.
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Der
in die Aussparung 5 eingefügte Endbereich der Mitnehmernase 4b ist
unterschiedlich abgebildet. Auf der einen Seite ist die Mitnehmernase 4b formschlüssig eingepaßt und verschweißt. Gegenseitig
ist ein Abstand 20 zwischen einer Seitenwandung der Aussparung 5 und
der Mitnehmernase 4b vorgesehen, der zur Aufnahme der Schweißnaht dient.
Anstelle einer planen Anlage der Mitnehmernase 4b am Nutgrund
der Aussparung 5 kann die Mitnehmernase 4b stirnseitig
ein Spitzenprofil 21 aufweisen, was sich ebenfalls positiv
auf die Schweißung
auswirken kann.
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Die
in 5 gezeichnete, der Einschnürung 7 vorgelagerte
Trennlinie 10 verdeutlicht die Gestaltung der Mitnehmernase 4b in
unterschiedliche Härtezonen.
Das freie Ende der Mitnehmernase 4b, das die seitlichen
Anlageflächen 8 aufweist,
ist danach zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit gehärtet. Dagegen
ist das in die Aussparung 5 eingefügte Ende der Mitnehmernase 4b "weich", wodurch die Mitnehmernase 4b mittels
eines vereinfachten Schweißverfahrens
unlösbar
am Reibkonus befestigt werden kann.
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In 6 ist
der Reibkonus 12 dargestellt, der in drei Fertigungsschritten
hergestellt wird. Zunächst wird
ein Blechband 13 zylindrisch gerollt und die Enden durch
eine Schweißung 14 verbunden
zur Schaffung einer zylindrischen Hülse. Daran schließt sich eine
konische Kalibrierung an sowie ein Anprägen der Aussparungen 5 in
die Stirnseite 3.
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Die 7 bis 16 zeigen
erfindungsgemäße Synchronringe,
die jeweils mit unterschiedlich angeordneten Mitnehmernasen versehen
sind.
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In 7 ist
der Reibkonus 2 mit einem an der Stirnseite 3,
d. h. dem größten Durchmesserbereich
des Reibkonus 2 angeschweißten Mitnehmernase 15a versehen.
Dabei ist die axial ausgerichtete Mitnehmernase 15a jeweils
radial zur inneren und äußeren Mantelfläche des
Reibkonus angeordnet, so daß die
Schweißung 6 zur
unlösbaren
Befestigung der Mitnehmernase 15a am Reibkonus 2 die
Mantelflächen
des Reibkonus nicht beeinflußt.
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Die
in 8 abgebildete Mitnehmernase 15b ist entsprechend
der Mitnehmernase 15a (siehe 7) an der
Stirnseite 11, d. h. im Bereich des kleinsten Durchmesserbereichs
vom Reibkonus 2 angeordnet.
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Einen
Reibkonus 2 mit einer in die Aussparung 5 eingefügten, radial
nach innen gerichteten Mitnehmernase 15c zeigt die 9.
Dagegen ist die Mitnehmernase 15d gemäß 10 mit
einer radial nach außen
gerichteten Mitnehmernase 15d versehen, die aufgesetzt
auf die Mantelfläche
des Reibkonus 2 eine radiale Verlängerung der Stirnseite 3 darstellt.
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Die 11 und 12 zeigen
einen mit jeweils zwei Mitnehmernasen versehenen Reibkonus 2.
Gemäß 11 verfügt der Reibkonus 2 über eine in
eine Aussparung 16 der Stirnseite 11 eingesetzten, radial
nach außen
gerichteten Mitnehmernase 15e. Gegenseitig ist die Mitnehmernase 15f in
die Aussparung 5 der Stirnseite 3 eingefügt, die
radial nach innen ausgerichtet ist. Gemäß 12 verfügt der Reibkonus 2 mit
einer an der inneren Mantelfläche
im Bereich der Stirnseite 11 angeordneten Mitnehmernase 15g,
die radial nach innen verlaufend ausgerichtet ist. Weiterhin ist
der Reibkonus 2 mit einer axial ausgerichteten, in die
Aussparung 5 eingefügten
Mitnehmernase 15h versehen.
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Die 13 und 14 zeigen
den Reibkonus 2, der mit einer Mitnehmernase 14 versehen
ist in Form eines radial aus der Mantelfläche des Reibkonus 2 austretenden
Ansatzes, der sich über
die gesamte Breite vom Reibkonus 2 erstreckt. Die Außenkontur
der Mitnehmernase 17 verläuft dabei koaxial zu einer
Längsachse 19 vom
Reibkonus 2.
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Die
in den 15 und 16 abgebildete Mitnehmernase 18 stellt
einen von der Stirnseite 3 ausgehenden, radial nach außen gerichteten
begrenzten Ansatz dar, der in Richtung der entgegengesetzten Stirnseite 11 dachförmig gestaltet
ist. Die Außenkontur
der Mitnehmernase 18 ist dabei ebenfalls koaxial zur Längsachse 19 des
Reibkonus 2 ausgebildet.
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- 1a
- Synchronring
- 1b
- Synchronring
- 2
- Reibkonus
- 3
- Stirnseite
- 4a
- Mitnehmernase
- 4b
- Mitnehmernase
- 5
- Aussparung
- 6
- Schweißung
- 7
- Einschnürung
- 8
- Anlagefläche
- 9
- Bauteil
- 10
- Trennlinie
- 11
- Stirnseite
- 12
- Reibkonus
- 13
- Blechband
- 14
- Schweißung
- 15a
- Mitnehmernase
- 15b
- Mitnehmernase
- 15c
- Mitnehmernase
- 15d
- Mitnehmernase
- 15e
- Mitnehmernase
- 15f
- Mitnehmernase
- 15g
- Mitnehmernase
- 15h
- Mitnehmernase
- 16
- Aussparung
- 17
- Mitnehmernase
- 18
- Mitnehmernase
- 19
- Längsachse
- 20
- Abstand
- 21
- Spitzenprofil