EP1456549A1 - Synchronisiervorrichtung für getriebe, insbesondere kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents
Synchronisiervorrichtung für getriebe, insbesondere kraftfahrzeuggetriebeInfo
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Classifications
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- F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
- F16D2023/0681—Double cone synchromesh clutches
Definitions
- Synchronizing device for transmissions in particular motor vehicle transmissions
- Synchronizing device for transmissions in particular motor vehicle transmissions, with a clutch body which has a clutch disc and a conical ring with at least one friction surface, and with a synchronous outer ring with a counter friction surface, the clutch body and the synchronous outer ring being connected in a rotationally fixed manner to one of the components to be synchronized.
- the object of the invention is therefore to propose a synchronizing device in which the toothing area of the clutch body and the synchronous outer ring are made of a material of high strength and in which a, preferably different, material pairing is used in the area of the friction surfaces, which is as constant as possible Coefficient of friction guaranteed over the entire service life.
- the object of the invention is achieved in that the clutch disc is made of steel and the friction surface of the cone ring is made of brass.
- the synchronous outer ring is then advantageously made of steel.
- the friction surface with the conical ring and the conical ring with the clutch disc are rigidly connected to one another, so that a uniform component of high strength and high dimensional accuracy results.
- the cone ring can be made entirely of brass.
- the conical ring and the clutch disc can be connected to one another in various ways. On the one hand, it is possible to fasten the conical ring with the clutch disc to one another by means of a positive connection, whereby depending on the shape, an additional embossing offers increased hold and increased strength. However, it is also possible to weld the brass friction surface to the steel cone ring or the brass cone ring to the steel clutch disc.
- the clutch disc is produced by punching and / or stamping from a steel material that can be welded with brass. Stamping and / or embossing is a particularly favorable manufacturing option for disk-like bodies, and a high degree of dimensional accuracy is also achieved.
- a material for such steel e.g. 16Mn Cr 5 are used.
- the cone ring which is made entirely of brass, can be produced from a cast blank, a forged blank or from sheet brass by forming and / or by machining. In this way, an inexpensive manufacturing process also lends itself to the cone ring.
- a weldable brass alloy is used for the production of the friction surface or for the production of the complete cone ring, which preferably contains 50% to 70% copper.
- a good weldable copper alloy consists of 55% to 60% copper, 30% to 45% zinc, the rest lead, aluminum, manganese, iron and tin.
- Corresponding alloy designations are: CuZnAH; CuZn15; CuZn37; CuZn31 Si; CuZn39Pb1AI-C-GM.
- the current is fed in a point or along a seam via a roll.
- elevations are provided on the surfaces to be welded, over which the current then preferably flows, so that the welding begins at these points.
- Medium frequency resistance welding provides medium frequency systems with inverters that have an intermediate frequency of approximately 1000 Hertz.
- welds can be carried out not only by the aforementioned welding processes, but also by friction welding, with the welding energy being generated by friction, pressure, temperature and deformation during friction welding.
- Figure 1 shows a partial section through the ring-shaped
- Synchronizing device in which the components are shown on an enlarged scale.
- 1 denotes a clutch disc, which is shown only in its inner region. The outer area, in which the toothing is arranged, which in turn can be coupled to a counter toothing via a shift sleeve, is not visible.
- the clutch disc is also, not shown, connected to a gear, so that a flow of force between the gear, the clutch disc and the sliding sleeve can be established.
- the clutch disc is preferably made of steel, for example 16 Mn Cr 5.
- a cone ring which is made of a brass alloy, is firmly connected to the clutch disc 1. As is symbolized by the weld seams 3, the conical ring is welded to the clutch disc 1, whereby, apart from a normal weld seam, the welding methods described in the present patent application can be used.
- the synchronous outer ring 4 also has a toothing that can be brought into operative connection with the sliding sleeve.
- the synchronous outer ring 4 is also made of a steel material and has a counter-friction surface 7 assigned to the outer friction surface 4 of the conical ring 2.
- a synchronous inner ring is provided, which is designated 8.
- the synchronous inner ring 8 has on its outer circumference a friction surface 9 corresponding to the inner friction surface 5. Because the synchronous inner ring 8 with the outer synchronizer ring 6 is rotationally fixed is connected - projection 10 on the synchronous outer ring 6 and corresponding recess on the synchronous inner ring 8 - results in a double-cone synchronization device which provides an increased frictional effect.
Landscapes
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Abstract
Synchronisiervorrichtung für Getriebe, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Kupplungskörper, der eine Kupplungsscheibe (1) und einen Konusring (2) mit zumindest einer Reibfläche (4) aufweist und mit einem Synchronaußenring (6) mit einer Gegenreibfläche (7), wobei der Kupplungskörper und der Synchronaußenring (6) mit je einem der zu synchronisierenden Bauteile drehfest verbunden ist und wobei die Kupplungsscheibe (1) aus Stahl und die Reibfläche (4) des Konusrings (2) aus Messing hergestellt sind.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Synchronisiervorrichtung für Getriebe, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Synchronisiervorrichtung für Getriebe, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Kupplungskörper, der eine Kupplungsscheibe und einen Konusring mit zumindest einer Reibfläche aufweist, und mit einem Synchronaußenring mit einer Gegenreibfläche, wobei der Kupplungskörper und der Synchronaußenring mit je einem der zu synchronisierenden Bauteile drehfest verbunden ist.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, DE- 198 53 894 A1 , einen Synchronaußenring aus mehreren Teilen zu fertigen, wobei ein Scheibenkörper und ein Ringkörper, der auf seiner Innenmantelfläche mit einer Reibfläche versehen ist, getrennt hergestellt und aneinander befestigt sind.
Dieses Dokument enthält keine Angaben über die Werkstoffe der Teile des Synchronaußenringes.
Gerade aber die Werkstoffauswahl ist für die Gesamtbetrachtung der Synchronisiervorrichtung von großer Bedeutung.
Es ist weiterhin bekannt, DE- 16 52 862 einen Synchronaußenring mittels eines Schmiedeverfahrens herzustellen, bei dem vorgeschlagen wird, zwei Werk-
stoffteile, die in radialer Richtung umeinander herum angeordnet sind, aneinander zu befestigen. Dabei wird vorgeschlagen, den Außenbereich aus Bronze und den Innenbereich aus einem weichen Stahl zu fertigen. Ein derartiger Synchronaußenring hat den Nachteil, dass dadurch die Verzahnung des Syn- chronaußenringes aus Bronze hergestellt ist. Gerade aber bei modernen PKW- /LKW-Getrieben werden die Verzahnungskomponenten extremen Belastungen ausgesetzt, weil schnelle Schaltvorgänge, insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben, gefordert sind.
Um konstante Reibwerte über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten, ist es darüber hinaus vorteilhaft, an den Reib- beziehungsweise Gegenreibflächen unterschiedliche Werkstoffpaarungen einzusetzen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Synchronisiervorrichtung vorzuschlagen, bei der der Verzahnungsbereich des Kupplungskörpers und des Synchronaußenringes aus einem Werkstoff hoher Festigkeit hergestellt sind und bei der weiterhin im Bereich der Reibflächen eine, vorzugsweise unter- schiedliche Werkstoff paarung eingesetzt ist, die einen möglichst konstanten Reibwert über die Gesamtlebensdauer gewährleistet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Kupplungsscheibe aus Stahl und die Reibfläche des Konusringes aus Messing hergestellt sind. In vorteilhafter Weise ist dann der Synchronaußenring aus Stahl hergestellt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Reibfläche mit dem Konusring und der Konusring mit der Kupplungsscheibe starr miteinander verbunden, so dass sich ein einheitliches Bauteil hoher Festigkeit und hoher Formgenauigkeit ergibt.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Konusring vollständig aus Messing hergestellt sein.
Der Konusring und die Kupplungsscheibe können verschiedenartig miteinander verbunden sein. Zum einen ist es möglich, den Konusring mit der Kupplungsscheibe mittels Formschluss aneinander zu befestigen, wobei je nach Formgebung, eine zusätzliche Verprägung einen erhöhten Halt und erhöhte Festigkeit bietet. Es ist aber auch möglich, die aus Messing hergestellte Reibfläche mit dem aus Stahl hergestellten Konusring oder den aus Messing hergestellten Konusring mit der Kupplungsscheibe aus Stahl zu verschweißen.
In vorteilhafter Weise ist die Kupplungsscheibe durch Stanzen und/oder Prägen aus einem mit Messing verschweißbaren Stahl Werkstoff hergestellt. Das Stanzen und/oder Prägen ist eine besonders günstige Herstellungsmöglichkeit für scheibenartige Körper, wobei auch eine hohe Formgenauigkeit erzielt wird. Als Werkstoff für derartigen Stahl kann z.B. 16Mn Cr 5 zur Anwendung kommen.
Der vollständig aus Messing hergestellte Konusring kann aus einem Gussrohling, einem Schmiederohling oder auch aus Messingblech durch Umformen und/oder durch eine spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Auf diese Weise bietet sich auch für den Konusring ein günstiges Herstellungsverfahren an.
Von wesentlicher Bedeutung ist ferner, dass für die Herstellung der Reibfläche oder für die Herstellung des vollständigen Konusringes eine schweißbare Messinglegierung zur Anwendung kommt, die vorzugsweise 50 % bis 70 % Kupfer enthält. Eine gut schweißbare Kupferlegierung besteht aus 55 % bis 60 % Kupfer, 30 % bis 45 % Zink, Rest Blei, Aluminium, Mangan, Eisen und Zinn. Entsprechende Legierungsbezeichnungen sind: CuZnAH ; CuZn15; CuZn37; CuZn31 Si;
CuZn39Pb1AI-C-GM.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Schweißungen der Kupferlegierungen mit dem Stahl mittels eines Wider- Standsschweißverfahrens, vorzugsweise mittels Punktschweißen, Pressstumpfschweißen, Rollnahtschweißen, Buckelschweißen, Mittelfrequenz- Widerstandsschweißen oder Kondensator-Impulsschweißen, vorzunehmen.
Bei der Punkt- und Rollnahtschweißung wird der Strom punktförmig be- ziehungsweise entlang einer Nahtstelle über eine Rolle zugeführt.
Beim Buckelschweißen sind an den zu schweißenden Flächen Erhebungen (Buckel) vorgesehen, über die dann bevorzugt der Strom fließt, so dass die Verschweißung an diesen Stellen beginnt.
Das Mittelfrequenz-Widerstandsschweißen sieht Mittelfrequenzsysteme mit Invertern vor, die eine Zwischenfrequenz von circa 1000 Hertz aufweisen.
Bei dem Kondensator-Impulsschweißen wird über ein Kondensator ein sehr kurzfristig fließender Strom aufgebracht, der ein sehr werkstoffschonendes Schweißen gewährleistet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Schweißungen nicht nur durch die vorgenannten Schweißverfahren, sondern auch durch Reibschweißen erfolgen können, wobei beim Reibschweißen die Schweißenergie durch Reibung, Druck, Temperatur und Umformung erzeugt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in
der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Figur 1 zeigt einen Teilschnitt durch die ringförmig aufgebaute
Synchronisiervorrichtung, bei der die Bauteile in ver- größertem Maßstab dargestellt sind.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In Figur 1 ist mit 1 eine Kupplungsscheibe bezeichnet, die nur in ihrem inneren Bereich dargestellt ist. Der äußere Bereich, in dem die Verzahnung angeordnet ist, die ihrerseits über eine Schaltmuffe mit einer Gegenverzahnung kuppelbar ist, ist nicht sichtbar. Die Kupplungsscheibe ist weiterhin, ebenfalls nicht dargestellt, mit einem Zahnrad verbunden, so dass ein Kraftfluss zwischen dem Zahnrad, der Kupplungsscheibe und der Schiebemuffe hergestellt werden kann. Die Kupplungsscheibe ist vorzugsweise aus Stahl, zum Beispiel 16 Mn Cr 5, hergestellt. Mit der Kupplungsscheibe 1 fest verbunden ist ein Konusring, der aus einer Messinglegierung hergestellt ist. Wie durch die Schweißnähte 3 symbolisiert wird, ist der Konusring mit der Kupplungsscheibe 1 verschweißt, wobei, abgesehen von einer normalen Schweißnaht, die in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Schweißverfahren angewandt werden können.
Mit 4 ist ein Synchronaußenring bezeichnet, der ebenfalls nur teilweise dargestellt ist. Der Synchronaußenring 4 hat ebenfalls eine Verzahnung, die mit der Schiebemuffe in Wirkverbindung gebracht werden kann.
Der Synchronaußenring 4 ist ebenfalls aus einem Stahlwerkstoff hergestellt und weist eine zur äußeren Reibfläche 4 des Konusringes 2 zugeordnete Gegenreibfläche 7 auf. Innerhalb des Konusringes 2 ist ein Synchroninnenring vorgesehen, der mit 8 bezeichnet ist. Der Synchroninnenring 8 hat auf seinem Außenumfang eine zur inneren Reibfläche 5 korrespondierende Reibfläche 9. Dadurch, dass der Synchroninnenring 8 mit dem Synchronaußenring 6 drehfest
verbunden ist - Vorsprung 10 am Synchronaußenring 6 und entsprechende Ausnehmung am Synchroninnenring 8 - ergibt sich eine Doppelkonussynchro- nisiervorrichtung, die eine erhöhte Reibwirkung zur Verfügung stellt.
Bezugszeichenliste
Kupplungsscheibe Konusring Schweißnaht äußere Reibfläche am Konusring innere Reibfläche am Konusring Synchronaußenring Gegenreibfläche Synchroninnenring korrespondierende Reibfläche am Synchroninnenring Vorsprung
Claims
1. Synchronisiervorrichtung für Getriebe, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Kupplungskörper, der eine Kupplungsscheibe (1 ) und einen Konusring (2) mit zumindest einer Reibfläche (4) aufweist und mit einem Synchronaußenring (6) mit einer Gegenreibfläche (7), wobei der Kupplungskörper und der Synchronaußenring (6) mit je einem der zu synchronisierenden Bauteile drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (1 ) aus Stahl und die Reibfläche (4) des Konusrings (2) aus Messing hergestellt sind.
2. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronaußenring (6) aus Stahl hergestellt ist.
3. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (4) mit dem Konusring (2) und der Konusring (2) mit der Kupplungsscheibe (1 ) starr verbunden sind.
4. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusring (2) vollständig aus Messing hergestellt ist.
5. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (1 ) durch Stan- zen und/oder Prägen aus einem mit Messing verschweißbaren Stahlwerkstoff hergestellt ist.
6. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vollständig aus Messing herge- stellte Konusring (2) aus einem Gussrohling, Schmiederohling oder aus
Messingblech durch Umformen oder durch eine spanabhebende Bearbeitung hergestellt ist.
7. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusπng (2) mit der Kupplungsscheibe (1 ) mittels Formschluss und zusätzlicher Verprägung ver- bunden ist.
8. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (4 oder 5) aus Messing mit dem aus Stahl hergestellten Konusring (2) oder der Konusring (2) aus Mes- sing mit der Kupplungsscheibe (1 ) aus Stahl verschweißt sind.
9. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messingwerkstoff eine schweißbare Messinglegierung mit vorzugsweise 50 % bis 70 % Kupfer ist.
10. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißung mittels eines Widerstandsschweißverfahrens, vorzugsweise mittels Punktschweißen, Pressstumpfschweißen, Rollnahtschweißen, Buckelschweißen, Mittelfrequenz- Widerstandschweißen oder Kondensator-Impulsschweißen erfolgt.
11. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißung mittels eines Reib- schweißverfahrens erfolgt.
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