DE19821565B4

DE19821565B4 - Synchronkörper einer Synchronisiereinrichtung

Info

Publication number: DE19821565B4
Application number: DE1998121565
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Schwuger; Rudolf Sinner; Hartwig Waldert
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: DE19821565A1

Abstract

Synchronkörper (1, 8, 14, 18, 24) einer Synchronisiereinrichtung für Schaltgetriebe mit einer Nabe (2, 19, 25), einem Scheibenkörper (4, 10, 10a, 20) und einer Muffenführung, der mittels der Nabe (2, 19, 25) drehfest auf einer Getriebewelle angeordnet ist, wobei eine an der Nabe (2, 19, 25) ausgebildete Innenverzahnung (3) in die Außenverzahnung der Getriebewelle eingreift, dessen Scheibenkörper (4, 10, 10a, 20) die Nabe (2, 19, 25) und die Muffenführung drehfest miteinander verbindet, und in dessen Scheibenkörper (4) entweder stirnseitig Ausnehmungen (6) eingebracht sind, die die Mitnehmernocken mindestens eines Synchronringes der Synchronisiereinrichtung formschlüssig führen, oder dessen Scheibenkörper (10, 10a, 20) an seinem Außenumfang in gleichmäßigen Abständen verteilte Längsnuten (12) aufweist, die sich zwischen den Zahnsegmenten (11, 21, 28) der Muffenführung erstrecken und in denen Druckstücke und Sperrbolzen aufgenommen und geführt sind, oder dessen Scheibenkörper mit einer Kombination von Ausnehmungen (6) und Längsnuten (12) versehen ist, dessen Muffenführung eine an ihrem...

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper einer Synchronisierungseinrichtung für Schaltgetriebe mit einer Nabe, einem Scheibenkörper und einer Muffenführung, der mittels der Nabe drehfest auf einer Getriebewelle angeordnet ist, wobei eine an der Nabe ausgebildete Innenverzahnung in die Außenverzahnung der Getriebewelle eingreift, dessen Scheibenkörper die Nabe und die Muffenführung drehfest miteinander verbindet, und in dessen Scheibenkörper entweder Ausnehmungen eingebracht sind, die die Mitnehmernocken mindestens eines Synchronringes der Synchronsiereinrichtung formschlüssig führen, oder dessen Scheibenkörper an seinem Außenumfang in gleichmäßigen Abständen verteilte Längsnuten aufweist, die sich zwischen den Zahnsegmenten der Muffenführung erstrecken und in denen Druckstücke und Sperrbolzen aufgenommen und geführt sind, oder dessen Scheibenkörper mit einer Kombination der Ausnehmungen und Längsnuten versehen ist, dessen Muffenführung eine an ihrem Außenumfang angeordnete, axial verschiebbare und in Umfangsrichtung drehfest angeordnete Schiebemuffe aufnimmt, wobei die Muffenführung entweder durch einen geschlossenen umlaufenden Zahnkranz mit Außenverzahnung oder durch in gleichmäßigen Abständen am Außenumfang des Scheibenkörpers angordnete Zahnsegmente mit Außenverzahnung gebildet ist, und dessen Muffenführung mit der Außenverzahnung in die Innenverzahnung der Schiebemuffe eingreift.
Hintergrund der Erfindung
In modernen handgeschalteten Getrieben werden überwiegend Synchronisiereinrichtungen eingesetzt um auf komfortable Art ein Zurückschalten zwischen den einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit eines Gangrades der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle angepaßt und dann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebewelle und diesem Gangrad hergestellt. Verschiedene Ausführungsbeispiele von Synchronisiereinrichtungen sind im deutschen Fachbuch "Zahnradgetriebe" von Johannes Loomann, 1996, Seite 452 ff. beschrieben. Der Synchronkörper ist dabei ein wichtiges Bauelement der Synchronisiereinrichtung. Durch den Synchronkörper sind die Getriebewelle und die Schiebemuffe der Synchronisiereinrichtung drehfest miteinander verbunden. Das erfolgt in der Regel dadurch, daß der Synchronkörper einerseits in Umfangsrichtung formschlüssig über ein an seiner Nabe ausgebildetes Keilprofil oder Verzahnungsprofil mit der Getriebewelle verbunden ist, und andererseits über eine Außenverzahnung seines Muffenträgers die Schiebemuffe an seinem Außendurchmesser axial verschiebbar aufnimmt. Weiterhin dient der Synchronkörper als Anschlags- und Führungselement für Synchron- bzw. Reibringe. Zu diesem Zweck sind in seine Stirnseiten zumeist durchgängige Langlöcher oder Ausnehmungen eingebracht, in denen Bolzen oder Mitnehmernocken der Synchron- bzw. Reibringe geführt werden. Außerdem nimmt der Synchronkörper in Längsnuten, die in gleichmäßigen Abständen an seinem Außenumfang ausgearbeitet sind, Elemente zum Ansynchronisieren wie z. B. Druckstücke, oder Elemente zum Arretieren der Schiebemuffe oder der Druckstücke wie z. B. Sperrbolzen auf.
Es ist in Schaltgetrieben üblich, die Synchronisiereinrichtung auf der Getriebewelle zwischen zwei Gangrädern anzuordnen. Über eine Synchronisiereinrichtung kann demzufolge wahlweise das links von dieser Synchronisiereinheit angeordnete Gangrad oder das rechts von dieser Synchronisiereinheit angeordnete Gangrad formschlüssig mit der Getriebewelle verbunden werden. Der Synchronkörper muß konstruktiv so ausgebildet sein, daß die auf ihm angeordnete Schiebemuffe axial nach links und rechts verschiebbar ist und daß an beiden Seiten die Bolzen oder die Mitnehmernocken der Synchron- bzw. Reibringe formschlüssig geführt werden können. Da in der Regel das linke und das rechte Gangrad konstruktiv gleich ausgeführt sind, ist auch der Synchronkörper symmetrisch ausgebildet. Es gibt aber auch Anwendungsfälle, bei denen geringe konstruktive Unterschiede zwischen dem linken und dem rechten Gangrad bestehen, wie z. B. bei der Kombination von Vorwärts- und Rückwärtsgängen. In diesem Falle gibt es auch geringe Unterschiede in der konstruktiven Ausführung der linken und der rechten Symmetriehälfte des Synchronkörpers.
Die konstruktive Form und das Profil der Verzahnung, der Ausnehmungen und/oder der Längsnuten eines Synchronkörpers sind abhängig von der konstruktiven Form und Wirkungsweise seiner Anschlußelemente. So können beispielsweise die stirnseitig eingebrachten Ausnehmungen als Bohrungen oder Langlöcher ausgebildet sein, die durchgehend oder als Sackloch gestaltet sind. Synchronkörper von Synchronisiereinrichtungen sind aufgrund der genannten Anforderungen an ihre Ausführung und Konstruktion teilweise sehr komplex und kompliziert ausgebildete Bauteile. Ihre Herstellung insbesondere in der Massenfertigung ist bisher sehr aufwendig und teuer, da sie durch ausschließlich spanabhebende Verfahren oder in spanabhebender Nacharbeit aus Rohlingen gefertigt werden. Aus diesem Grund stellt die konstruktive Ausführung von Synchronkörpern bisher häufig einen Kompromiß zwischen ihrer funktionell notwendigen Vielfalt der Formgestaltung und den Kosten zu ihrer Fertigung dar, der nicht selten zu Lasten einer optimalen Funktion geht. So sind Synchronkörper häufig in sehr kompakter und geschlossener Bauweise ausgebildet. Sie haben deshalb einen relativ hohen Gewichts- und Materialanteil und sind sehr starr und in sich geschlossen ausgebildet. Das wirkt sich nachteilig auf den Materialverbrauch bei der Fertigung der Synchronkörper; auf das Gesamtgewicht des Getriebes, auf das Übertragen von Schwingungen sowie Stößen und auf die Ölzirkulation in der Synchronisiereinheit aus.
In der DE 25 37 495 B2 ist ein Synchronkörper vorgestellt, der spanlos hergestellt ist und diese Nachteile zum Teil überwindet. Er besteht aus mehreren Elementen, die über ihre Stirnwände zum Synchronkörper fest miteinander verbunden sind. Die Herstellung eines mehrteiligen Synchronkörpers ist auch vergleichsweise aufwendig.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Synchronkörper der vorgenannten Gattung zu schaffen, der bei kostengünstiger Fertigung insbesondere bei hohen Produktionsstückzahlen eine nahezu uneingeschränkte Formgestaltung bei seiner Fertigung zuläßt und der die vorgenannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Synchronkörper mit seinen Elementen Nabe, Scheibenkörper und Muffenführung aus einem einstückigen Bauteil gebildet wird, das vorzugsweise aus Blech gefertigt ist. Die Lösung erfordert geringstmöglichen Material- und Fertigungsaufwand. Als Ausgangsmaterial für die Fertigung dieser Synchronkörper wird vorzugsweise Blech oder Bandmaterial verwendet, das dann durch Trennen und Umformen in seine bestimmungsgemäße Form gebracht wird. Dabei ist die Dicke des Ausgangsmaterials und dessen Gewicht durch funktionelle Erfordernisse und die erforderliche Festigkeit des Fertigteils bestimmt. Ausnehmung und Nuten können in nahezu beliebiger Form ausgebildet werden, indem deren Profile in das flache Ausgangsmaterial z. B. durch Stanzen und Prägen eingebracht sind. Spanlos gefertigte Synchronkörper unterliegen nahezu keinen Einschränkungen in ihrer räumlich-geometrischen Formgestaltung wenn sie aus einzelnen in spanlosen Fertigungsverfahren hergestellten Elementen zusammengesetzt sind und diese Elemente als Einzelteile vorprofiliert werden. Ein Großteil des zur Fertigung eingesetzten Ausgangsmaterials wird tatsächlich zur Bildung der geometrischen Form des Synchronkörpers verwendet und geht nicht durch aufwendige spanende Ausarbeitung verloren. Ein spanlos gefertigter Synchronkörper enthält somit auch kein überflüssiges Material, sondern nur so viel wie für seine Funktion und Festigkeit erforderlich ist. Die Verluste durch Schnittreste bei der Fertigung von spanlosen Synchronkörpern sind relativ gering. Synchronringe aus spanloser Fertigung zeichnen sich durch sparsame Verwendung an Material und somit geringe Materialkosten aus. Da an den Fertigteilen dieser Synchronkörper kein überflüssiges Material verbleibt, haben diese ein sehr geringes Gewicht und reagieren sehr elastisch und dämpfend auf Schwingungen und Stöße. Mit dem Einsatz von spanlos gefertigten Synchronkörpern wird also einerseits ein Beitrag zur Senkung des Fahrzeuggesamtgewichtes geleistet und andererseits der Schaltkomfort erhöht. Durch die hohe Präzision von Teilen, die durch moderne spanlose Fertigungsverfahren hergestellt sind, ist der Anteil an spanender Nacharbeit auf ein Minimum reduziert oder entfällt ganz. Ein weiterer Vorteil von spanlos gefertigten Synchronkörpern besteht in deren kurzen Fertigungszeiten, da zeitaufwendige spanende Bearbeitung entfällt.
Durch gezielte Maßnahmen kann das Steifigkeits- und das Elastizitätsverhalten eines Synchronkörpers beeinflußt werden. Anspruch 2 sieht vor, den Scheibenkörper des Synchronkörpers gemäß Erfindung mit Sicken zu versehen, und somit seine Festigkeit und Steifigkeit zu erhöhen.
Zweckmäßig ist, wenn der Scheibenkörper des Synchronkörpers gemäß Erfindung außer den Ausnehmungen und Längsnuten stirnseitige Durchbrüche aufweist. Diese Durchbrüche nach Anspruch 3 wirken sich fördernd auf die Ölzirkulation in der Synchronisiereinrichtung und deren Umgebung aus. Verbesserte Schmierölzuführung und -abführung sowie bessere Kühlung der Synchronisiereinrichtung sind die Folge dieser Maßnahme.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
1 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen einstückig ausgebildeten Synchronkörpers,
2 Längsschnitt durch den in 1 dargestellten Synchronkörper entlang der Linie II-II,
3 Ausführungsbeispiel eines aus zwei symmetrischen Abschnitten gebildeten Synchronkörpers, dessen Abschnitte durch Nieten miteinander verbunden sind;
4 Längsschnitt durch den in 3 dargestellten Synchronkörper entlang der Linie IV-IV,
5 Ausführungsbeispiel eines aus zwei Abschnitten gebildeten Synchronkörpers, dessen Abschnitte durch Schweißen miteinander verbunden sind,
6 Längsschnitt durch den in 5 dargestellten Synchronkörper entlang der Linie VI-VI,
7 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mehrstückig ausgebildeten Synchronkörpers, dessen Einzelteile durch Schweißen miteinander verbunden sind und dessen Scheibenkörper einteilig ausgebildet ist,
7a eine Darstellung eines Zahnsegmentes des Synchronkörpers nach 7,
7b eine Darstellung eines Scheibenkörpers des Synchronkörpers nach 7,
7c eine Darstellung einer Nabe des Synchronkörpers nach 7,
8 Längsschnitt durch den in 7a dargestellten Synchronkörper entlang der Linie VIII-VIII,
9 Ausführungsbeispiel eines mehrstückig ausgebildeten Synchronkörpers, dessen Einzelteile durch Schweißen miteinander verbunden sind und dessen Scheibenkörper aus vier Körpersegmenten gebildet wird,
9a eine Darstellung eines Zahnsegmentes des Synchronkörpers nach 9,
9b eine Darstellung eines Körpersegmentes des Synchronkörpers nach 9,
9c eine Darstellung einer Nabe mit äußeren Noppen des Synchronkörpers nach 9,
10 Längsschnitt durch den in 9a dargestellten Synchronkörper entlang der Linie X-X.
Detallierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist mit 1 ein Synchronkörper bezeichnet, der als einstückiges Bauteil aus Blech geformt ist. Unmittelbar an dem Synchronkörper ausgebildet sind eine Nabe 2 mit Innenverzahnung 3, ein Scheibenkörper 4 und ein Zahnkranz 5. In die Stirnseiten des Scheibenkörpers 4 sind in gleichmäßigen Abständen am Umfang angeordnete Ausnehmungen 6 eingebracht, die beispielhaft als Langlöcher dargestellt sind. Weiterhin ist der Scheibenkörper 4 mit Sicken 7 versehen.
2 zeigt einen Längsschnitt durch einen einstückigen Synchronkörper 1 aus Blech gemäß 1 und dient zur Veranschaulichung der Kontur des Scheibenkörpers 4 mit den in Längsrichtung verlaufenden Sicken 7.
3 zeigt einen Synchronkörper 8, der aus zwei Abschnitten 9 zusammengefügt ist. jeder Abschnitt 9 bildet dabei eine Symmetriehälfte des Synchronkörpers 8. Der Abschnitt 9 ist einstückig aus den Symmetriehälften der Nabe 2, einem Scheibenkörper 10 und von vier Zahnsegmenten 11 gebildet. Die Abschnitte 9 sind an ihrem Außenumfang zwischen den Zahnsegmenten 11 so ausgespart, daß der Synchronkörper 8 mit gleichmäßig an seinem Außenumfang angeordneten und in Richtung seiner Längsmittelachse verlaufenden Längsnuten 12 versehen ist. Wie aus 4, der bildlichen Darstellung eines Längsschnittes durch einen Synchronkörper nach 3, ersichtlich ist, sind die Abschnitte 9 durch Nieten 13 miteinander verbunden und bilden so den Synchronkörper 8. Eine weitere Variante eines aus zwei Abschnitten gebildeten Synchronkörpers ist in 6 dargestellt. Dabei sind die symmetrisch ausgebildeten Abschnitte 15 an den Schweißstellen 16 miteinander verschweißt und bilden so den Synchronkörper 14. Der Synchronkörper 14 weist im wesentlichen die gleichen Konstruktionsmerkmale auf wie der in 3 dargestellte Synchronkörper 8. Zusätzlich sind in die Stirnseiten seines Scheibenkörpers 10a in Richtung der Längsmittelachse des Synchronkörpers 14 durchgehende Durchbrüche 17 eingebracht.
7 und 8 zeigen einen Synchronkörper 18, der aus mehreren einzelnen Blechteilen zusammengesetzt ist. Dabei wird der Synchronkörper 18 aus einer massiv ausgebildeten Nabe 19 einem Scheibenkörper 20 und vier Zahnsegmenten 21 gebildet. Eine bildliche Darstellung dieser Einzelteile erfolgt in den 7a bis 7c. Der Scheibenkörper 20 ist wiederum mit Durchbrüchen 17 versehen. An seinem Außenumfang sind in gleichmäßigen Abständen angeordnete Noppen 23a ausgearbeitet. Auf diesen Noppen 23a ist jeweils ein Zahnsegment 21 mit einer Aussparung 23b ausgerichtet. Dabei umgreift die Aussparung 23b den Noppen 23a. Die Einzelteile des Synchronkörpers 18 sind durch Schweißen an den Schweißpunkten 22 miteinander verbunden. Am Synchronkörper 18 sind ebenso wie an den Synchronkörpern 1, 8 und 14 Längsnuten 12 ausgebildet. Der in 9 und 10 dargestellte Synchronkörper 24 ist auch aus Einzelteilen gebildet. Im Unterschied zum Synchronkörper 18 nach 7 wird der Synchronkörper 24 aus einer Nabe 25 mit gleichmäßig an ihrem Außenumfang verteilten äußeren Noppen 26a, vier Körpersegmenten 27 und vier Zahnsegmenten 28 gebildet. Die Einzelteile des Synchron körpers 24 sind in 9a bis 9c zeichnerisch dargestellt. Die Körpersegmente 27 sind mit einer inneren Aussparung 26b auf den äußeren Noppen 26a der Nabe 25 geschoben und an den Schweißpunkten 22 miteinander verschweißt. Jedem Körpersegment 27 ist ein Zahnsegment 28 zugeordnet. Das Zahnsegment 28 ist auf dem Körpersegment 27 positioniert, in dem eine am Körpersegment 27 ausgebildete äußere Aussparung 29a einen am Zahnsegment 28 ausgebildeten inneren Noppen 29b umgreift. Beide Elemente sind an den Schweißpunkten 22 miteinander verschweißt. Die Körpersegmente 27 des Synchronkörpers 24 sind ebenfalls mit Durchbrüchen 17 versehen.
Die Körpersegmente 27 und die ihnen jeweils zugeordneten Zahnsegmente 28 sind mit gleichmäßigen Abständen voneinander auf den Außenumfang der Nabe 25 so angeordnet, daß zwischen ihnen jeweils eine im Querschnitt gesehen T-förmige Längsnut 30 gebildet wird.

1: Synchronkörper,
: einstückig ausgebildet
2: Nabe
3: Innenverzahnung
4: Scheibenkörper
5: Zahnkranz
6: Ausnehmung
7: Sicke
8: Synchronkörper, vernietet
: aus zwei symmetrischen
: Abschnitten
9: Abschnitt des Synchron
: körpers 8
10: Scheibenkörper des Synchron
: körpers 8
10a: Scheibenkörper des Synchron
: körpers 14
11: Zahnsegment des Synchron
: körpers 8
12: Längsnut
13: Niet
14: Synchronkörper, verschweißt,
: aus zwei symmetrischen Ab
: schnitten
15: Abschnitt des Synchron
: körpers 14
16: Schweißstellen
17: Durchbruch
18: Synchronkörper, mehrstückig
19: Nabe, massiv
20: Scheibenkörper des Synchron
: körpers 18
21: Zahnsegment des Synchron
: körpers 18
22: Schweißpunkt
23a: Noppen
23b: Aussparung
24: Synchronkörper, mehrstückig
25: Nabe, mit äußeren Noppen
26a: äußerer Noppen
26b: innere Aussparung
27: Körpersegment
28: Zahnsegment des Synchron
: körpers 24
29a: äußere Aussparung
29b: innerer Noppen
30: T-förmige Längsnut

Claims

Synchronkörper (1, 8, 14, 18, 24) einer Synchronisiereinrichtung für Schaltgetriebe mit einer Nabe (2, 19, 25), einem Scheibenkörper (4, 10, 10a, 20) und einer Muffenführung, der mittels der Nabe (2, 19, 25) drehfest auf einer Getriebewelle angeordnet ist, wobei eine an der Nabe (2, 19, 25) ausgebildete Innenverzahnung (3) in die Außenverzahnung der Getriebewelle eingreift, dessen Scheibenkörper (4, 10, 10a, 20) die Nabe (2, 19, 25) und die Muffenführung drehfest miteinander verbindet, und in dessen Scheibenkörper (4) entweder stirnseitig Ausnehmungen (6) eingebracht sind, die die Mitnehmernocken mindestens eines Synchronringes der Synchronisiereinrichtung formschlüssig führen, oder dessen Scheibenkörper (10, 10a, 20) an seinem Außenumfang in gleichmäßigen Abständen verteilte Längsnuten (12) aufweist, die sich zwischen den Zahnsegmenten (11, 21, 28) der Muffenführung erstrecken und in denen Druckstücke und Sperrbolzen aufgenommen und geführt sind, oder dessen Scheibenkörper mit einer Kombination von Ausnehmungen (6) und Längsnuten (12) versehen ist, dessen Muffenführung eine an ihrem Außenumfang angeordnete, axial verschiebbare und in Umfangsrichtung drehfest angeordnete Schiebemuffe aufnimmt, wobei die Muffenführung durch eine Außenverzahnung gebildet wird, die entweder als in Umfangsrichtung geschlossener Zahnkranz (5) umläuft oder die in mit gleichmäßigen Abständen am Außenumfang des Scheibenkörpers (4, 10, 10a, 20) angeordnete Zahnsegmente (11, 21, 28) aufgeteilt ist, und dessen Muffenführung mit der Außenverzahnung in die Innenverzahnung einer Schiebemuffe eingreift, wobei der Synchronkörper (1, 8, 14, 18, 24) aus mindestens einem durch spanlose Fertigung hergestellten Bauteil gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronkörper (1) mit Nabe (2), Scheibenkörper (4) und Zahnkranz (5) oder Zahnsegmenten (11) aus einem einstückigen, im Umformverfahren gefertigten Bauteil gebildet ist (1 und 2).
Synchronkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Scheibenkörper (4, 10, 10a, 20) wenigstens eine Sicke (7) ausgebildet ist, die bei seiner Herstellung durch Umformen eingebracht ist (1).
Synchronkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkörper (4, 10, 10a, 20) in Richtung der Längsmittelachse des Synchronkörpers (1, 8, 14, 18, 24) verlaufende Durchbrüche (17) aufweist (7 und 9).