-
Anwendungsgebiet
der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft einen Synchronring für eine Synchronisiereinrichtung
eines Zahnräderwechselgetriebes
von Kraftfahrzeugen, der einen Konusring umfaßt mit einer inneren Reibfläche und
einer äußeren Positionierfläche sowie
einer Zahnscheibe, deren Dachverzahnung in einer Einbaulage mit
einer Schaltmuffe in Eingriff steht, wobei einzelne separate, vorgefertigte
Bauteile des Synchronrings zur Komplettierung zusammenfügbar sind.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Ein
gattungsgemäßer Außensynchronring
ist der
DE 30 32 787
A1 zu entnehmen. Der Aufbau des bekannten Synchronrings
umfaßt
zwei separate Bauteile, einen Konusring sowie eine Zahnscheibe,
welche mittels einer Hartlötung
unlösbar
miteinander verbunden sind. Dabei sind beide Bauteile, der Konusring
und die Zahnscheibe aus Stahlblech hergestellt. Diese Werkstoff-Übereinstimmung
ermöglicht keine
Abstimmung auf die spezifischen Beanspruchungskriterien der einzelnen
Bauteile, sondern stellt für
den Konusring und die Zahnscheibe bestenfalls einen Kompromiß dar. Als
Maßnahme
zur Vermeidung eines vorzeitigen Verschleißes der Reibfläche des
Konusrings ist diese mit einem verschleißfesten Material beschichtet.
Diese Beschichtung erfordert einen weiteren Arbeitsvorgang, der
verbunden ist mit einer nachteiligen Erhöhung der Fertigungskosten.
-
Von
den Nachteilen der bekannten Lösung ausgehend,
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Synchronring zu
schaffen, der kostengünstig
herstellbar ist und eine längere
Lebensdauer sicherstellt.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichnungsteil
des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß können die Einzelteile des Synchronrings
aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt werden. Diese Maßnahme ermöglicht optimale Werkstoffpaarungen
für die
einzelnen unterschiedlich beanspruchten Bauteile des Synchronrings.
Die Erfindung ermöglicht
für den
Konusring eine Werkstoffwahl, die ausschließlich nach den Gesichtspunkten einer
hohen Verschleißfestigkeit
erfolgt. Für
die Zahnscheibe kann dagegen ein Werkstoff eingesetzt werden, der
neben einer ausreichenden Festigkeit gleichzeitig eine gewisse Zähigkeit
besitzt, um so den bei einer Synchronisation auftretenden Reibmomenten
dauerhaft standhalten zu können.
Bei Verwendung einer separaten Hülse,
deren Außenfläche vorzugsweise
zur Zentrierung des Synchronrings dient, so kann für dieses
Bauteil ein Werkstoff ausschließlich
nach den Gesichtspunkten einer Gewichtsoptimierung ausgewählt werden.
-
In
vorteilhafter Weise ermöglicht
die erfindungsgemäße freie
Werkstoffwahl für
einen Synchronring, dessen Konusring über eine Reibfläche mit
einem Zwischenring bzw. Innensynchronring in Verbindung steht, eine
Werkstoffwahl ausschließlich nach
den Gesichtspunkten einer optimalen Reibpaarung vorzunehmen. Aufgrund
des Erfindungsgedankens kann beispielsweise ein Werkstoff eingesetzt werden
für den
ein im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik übliches
Beschichten des Konusring mit einem verschleißmindernden Material entfallen
kann, wodurch sich ein weiterer Kostenvorteil einstellt.
-
Weitere
erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche
2 bis 14.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht einen Synchronring vor, der drei Einzelteile
umfaßt.
Der Konusring ist danach an einem Ende mit einer Zahnscheibe versehen
sowie mit einer separaten, eine Positionsfläche bildenden Hülse, die den
Konusring koaxial umschließt.
Alternativ schließt die
Erfindung ebenfalls einen zweiteilig aufgebauten Synchronring ein,
dessen Konusring einteilig mit der Zahnscheibe verbunden ist und
zur Komplettierung des Synchronrings eine den Konusring umschließende Hülse dient,
deren Mantelfläche
als Positionsfläche
ausgebildet ist.
-
Zur
Erreichung einer sicheren Befestigung der einzelnen Bauteile untereinander
greifen diese formschlüssig
ineinander. Außerdem
oder zusätzlich ist
zur Schaffung einer unlösbaren
Verbindung vorzugsweise eine Schweißung oder Lötung vorgesehen. Alternativ
bietet es sich an, diese Bauteile durch eine Klebung, ein Verstemmen
oder einer Preßverbindung
zu sichern.
-
Die
Ausgestaltung der den Konusring radial umschließenden Hülse sieht vor, diese innen
mit einer dem Konusring entsprechenden Innenkontur zu versehen.
Alternativ bietet es sich an, die Bohrungswandung der Hülse mit
umfangsverteilten, axial verlaufenden Ausnehmungen zu versehen,
die sich über die
Länge der
Hülse erstrecken.
Diese Ausnehmungen verringern eine Materialanhäufung und führen zu einer gewünschten
Gewichtsreduzierung des Synchronrings.
-
Als
Werkstoff für
die einzelnen Bauteile des Synchronrings ist erfindungsgemäß vorgesehen,
den Konusring und die Zahnscheibe aus Stahl herzustellen und diese
Bauteile mit einer aus Kunststoff gefertigten Hülse zu kombinieren. Als geeigneter
Hülsenwerkstoff
bietet sich außerdem
Aluminium an sowie jeder andere, die geforderten Verschleiß- und Festigungsanforderungen
erfüllende,
ein niedriges spezifisches Gewicht aufweisende Werkstoffe. Für die mit einer
Dachverzahnung versehene Zahnscheibe ist vorzugsweise der Werkstoff
100 Cr 6 einsetzbar, wobei dieser bei Bedarf durch Laser oder übliche alternative
Verfahren gehärtet
werden kann. Für
den Konusring ist bevorzugt ein Vergütungsstahl, wie beispielsweise
C 55; C 80; C 80 M; 55 Cr3 oder 60 Si Mn5 einsetzbar. Es bietet
sich an, als geeigneten Hülsenwerkstoff
einen verstärkten
Kunststoff zu verwenden, wie beispielsweise PA 66 GF.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Herstellung
der Hülse
die Mantelfläche
des Konusrings mit einem geeigneten Kunststoff radial umspritzt
werden kann. Diese einfach herstellbare Hülse benötigt keine weitere Maßnahme zur
Erreichung einer unlösbaren
Verbindung am Konusring und kann kostengünstig hergestellt werden.
-
Zur
Befestigung der Zahnscheibe am Konusring schließt die Erfindung ebenfalls
ein, die Zahnscheibe durch ein spanloses Umformen in Verbindung
mit einem Formschluß am
Konusring zu befestigen.
-
Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Konusring vor,
der zahnscheibenseitig axial vorstehende Zapfen aufweist, die in
Ausnehmungen der Zahnscheibe formschlüssig eingreifen. Diese Ausbildung
ermöglicht
eine verbesserte Zentrierung und Anbindung dieser Bauteile zueinander.
In vorteilhafter Weise bietet es sich an, die Zapfen endseitig an
der Zahnscheibe zu verstemmen. Das Verstemmen kann dabei allein
oder zusätzlich
zu einer Schweißung
vorgesehen werden, zur Schaffung einer unlösbaren Befestigung des Konusrings an
der Zahnscheibe.
-
Zur
wirksamen Schmierstoff- bzw. Kühlstoffführung auf
die Reibfläche
des erfindungsgemäßen Synchronrings
dienen bevorzugt umfangsverteilt angeordnete Bohrungen, die von
der Reibfläche
bis zur Mantelfläche
der Hülse
reichen. Alternativ oder zusätzlich
kann die Reibfläche
mit in axialer Richtung verlaufen den Ausnehmungen versehen werden,
die sich über
die gesamte Länge
der Reibfläche
erstrecken. Die geometrische Ausbildung sowie die Anzahl der Ausnehmungen
und der Bohrungen können
bedarfsabhängig
gestaltet werden.
-
Die
Reibfläche
des Konusrings kann erfindungsgemäß weiterhin ein Rillenprofil
aufweisen, wobei die einzelnen Rillen jeweils umlaufend angeordnet
sind und derartig axial beabstandet sind, das sich ein dachförmiges Profil
einstellt.
-
Kurze Zusammenfassung
der Zeichnungen
-
Mehrere
erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden.
Es zeigen:
-
1 in
einem Halbschnitt einen erfindungsgemäß aufgebauten Synchronring,
der drei Einzelteile umfaßt,
die unlösbar
miteinander verbunden sind;
-
2 einen
Synchronring, der im Unterschied zu 1 einen
Konusring mit einer radial nach innen gerichteten Verdrehsicherung
aufweist;
-
3 einen
zwei Einzelteile umfassenden Synchronring, bei dem der Konusring
und die Zahnscheibe eine Einheit bilden;
-
4 einen
Synchronring gemäß 3,
an dessen Konusring eine Verdrehsicherung angeordnet ist;
-
5 einen
Synchronring bisheriger Bauart;
-
6 einen
drei Einzelteile umfassenden Synchronring, bei dem der Konusring
einen radial nach außen
gerichteten umlaufenden Bund aufweist, der von der Zahnscheibe umschlossen
ist und die Positionierfläche
aufweisende Hülse über radial
ausgerichtete Rippen am Konusring anliegt;
-
7 einen
Synchronring, der im Unterschied zu dem in 6 abgebildeten
Synchronring eine Verdrehsicherung aufweist;
-
8 zur
Verbesserung der Schmierölzufuhr
an der Reibfläche
ist der in 8 abgebildete Synchronring mit
Bohrungen versehen, die vom Konusring durch die Hülse geführt sind;
-
9 eine
Alternative zu dem in 8 abgebildeten Synchronring,
der über
eine Verdrehsicherung verfügt.
-
Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
-
Die 1 zeigt
einen Synchronring 1a und damit ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
Der Synchronring 1a umfaßt einen Konusring 5,
der in seinem größten Durchmesserbereich mit
axial vorstehenden, umfangsverteilt angeordneten Zapfen 6 versehen
ist, die in Ausnehmungen 7 einer Zahnscheibe 8 formschlüssig eingreifen.
Die Zahnscheibe 8 ist am Außenumfang mit einer Dachverzahnung 9 versehen,
mit der der Synchronring 1a im eingebauten Zustand mit
einer in 1 nicht abgebildeten Schiebemuffe
einer Synchronisiereinheit zusammenwirkt. Der Konusring 5 ist
außen
von einer eine zylindrische Positionierfläche 10 bildenden Hülse 11 umschlossen,
deren Länge
mit der Länge
des Konusrings 5 übereinstimmt.
Die Einzelteile des Synchronrings 1a, der Konusring 5,
die Zahnscheibe 8 und die Hülse 11 können dabei
aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein. Damit kann eine
optimale Werkstoffpaarung zwischen den einzelnen Bauteilen des Synchronrings 1a hergestellt
werden, die mit weiteren Bauteilen der Synchronisiereinrichtung in
Wirkverbindung stehen. Der Werkstoff für den Konusring 5 kann
dabei ausschließlich
nach den Gesichtspunkten einer hohen Verschleißfestigkeit ausgewählt werden.
Für die
Zahnscheibe 8 ist dagegen ein Werkstoff geeignet, der den
Festigkeitsanforderungen genügt
und die bei einer Synchronisation auftretenden Reibmomente dauerhaft überträgt. Die Hülse 11,
die auf dem Konusring 5 befestigt ist und zur Positionierung
des Außensynchronrings 1a vorgesehen
ist, kann zur Erzielung einer Gewichtsoptimierung aus Kunststoff
gefertigt sein. Zur Erzielung einer unlösbaren Verbindung aller Einzelteile
und Bildung einer Baueinheit ist der Konusring 5 über eine Verstemmung 12 formschlüssig an
der Zahnscheibe 8 befestigt. Alternativ kann erfindungsgemäß ebenfalls
eine Schweißverbindung
zwischen den Zapfen 6 und der Zahnscheibe 8 im
Bereich der Ausnehmung 7 vorgesehen werden. Zur Sicherung
der Hülse 11 auf
den Konusring 5 bietet sich insbesondere für eine aus
Kunststoff hergestellte Hülse 11 eine
Klebung an. Abhängig
von der Werkstoffwahl der Hülse 11 kann diese
ebenfalls auf der Mantelfläche
des Konusrings 5 vulkanisiert sein. Als eine zusätzliche
Sicherung kann der Konusring 5 mit umfangsverteilt angeordneten
Noppen 13 versehen werden, die einen Formschluß der Hülse 11 sicherstellen.
Zur Verbesserung der Schmiermittelführung ist die Reibfläche 16 mit umfangsverteilt
angeordneten, sich über
die Breite des Konusrings 5 erstreckenden Ausnehmungen 21 versehen.
-
Der
in 2 abgebildete Synchronring 1b besitzt
einen von der 1 abweichend ausgebildeten Konusring 5,
der an einem von der Zahnscheibe 8 abgewandten Ende mit
einer Verdrehsicherung 14 versehen ist, in Form radial
nach innen gerichteter Lappen, die symmetrisch umfangsverteilt angeordnet sind.
Weiterhin ist die Reibfläche
mit umlaufenden, axial beabstandeten Rillen 22 versehen,
die eine dachförmige
Profilierung bilden.
-
Einen
zweiteiligen Aufbau eines Synchronrings 2a zeigt die 3.
Dabei bilden der Konusring 5 und die Zahnscheibe 8 eine
Einheit in Form eines L-förmigen Längsprofils.
Von der Ausgestaltung und den Abmessungen der einzelnen Bauteile
einschließlich
der Hülse 11 entspricht
der Synchronring 2a der in 1 dargestellten
Variante. Die 4 zeigt den Synchronring 2b,
der dem Synchronring 1b vergleichbar ist und mit einer
endseitig am Konusring 5 angeordneten Verdrehsicherung 14 versehen
ist.
-
In 5 ist
der Synchronring 15 in einer einteiligen Bauweise abgebildet
und entspricht damit Synchronringen bisheriger Bauart. Zur Verdeutlichung
der einzelnen Abschnitte des Synchronrings 15 ist dieser
mit Bezugsziffern versehen, die den Einzelteilen eines mehrteiligen
Synchronrings zugeordnet wurden, siehe beispielsweise der 1.
Diese Bauweise erfordert einen Kompromiß hinsichtlich der Werkstoffwahl
und ermöglicht
keine Gewichtsoptimierung aufgrund der massiven Bauweise.
-
Eine
weitere Ausgestaltung eines mehrteiligen Synchronrings 3a zeigt
die 6. Zur Schaffung einer formschlüssigen Verbindung
zwischen dem Konusring 5 und der Zahnscheibe 8 ist
der Konusring 5 stirnseitig mit mehreren symmetrisch angeordneten, radial
nach außen
zeigenden Abkantungen versehen, die jeweils einen Bund 16 bilden
und formschlüssig
in eine Ausnehmung 17 der Zahlenscheibe 8 eingreifen.
Zur unlösbaren
Befestigung ist dabei in vorteilhafter Weise eine Schweißung zwischen
dem Bund 16 und der Ausnehmung 17 vorgesehen.
Die Hülse 11 ist
zur Gewichtsoptimierung mit Aussparungen 18 versehen, so
daß sich
die Hülse 11 über Rippen
am Konusring 5 abstützt.
Der Synchronring 3b gemäß 7 ist
im Unterschied zu dem in 6 abgebildeten Synchronring 3a mit
einer Verdrehsicherung 14 versehen, die axial vorstehend
angeordnet ist. Ein weiterer Unterschied besteht in der Ausgestaltung
der Hülse 11,
deren Wandstärke
im Vergleich zu der in 6 abgebildeten Hülse 11 reduziert
ist.
-
Zur
Verbesserung der Schmierstoffzufuhr und/oder der Schmierstoffabführung der
Reibfläche 19 ist
der Konusring 5 mit weitestgehend radial verlaufend angeordneten
Bohrungen 20 versehen, die auch durch die Hülse 11 geführt sind.
Der Aufbau des in 8 gezeigten Synchronrings 4a ähnelt ansonsten
dem in 6 abgebildeten Synchronring 3a. Ein mit
Bohrungen 20 versehener Konusring 5 kann erfindungsgemäß ebenfalls
mit einer Verdrehsicherung 14 versehen sein, wie dem in 9 abgebildeten
Außensynchronring 4b zu
entnehmen ist.
-
- 1a
- Synchronring
- 1b
- Synchronring
- 2a
- Synchronring
- 2b
- Synchronring
- 3a
- Synchronring
- 3b
- Synchronring
- 4a
- Synchronring
- 4b
- Synchronring
- 5
- Konusring
- 6
- Zapfen
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Zahnscheibe
- 9
- Dachverzahnung
- 10
- Positionierfläche
- 11
- Hülse
- 12
- Verstemmung
- 13
- Noppen
- 14
- Verdrehsicherung
- 15
- Synchronring
- 16
- Bund
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Aussparung
- 19
- Reibfläche
- 20
- Bohrung
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Rille