WO2008025585A1 - Synchronisierungseinrichtung mit stahl- und messingelementen in verbindung mit einem reibbelag - Google Patents

Synchronisierungseinrichtung mit stahl- und messingelementen in verbindung mit einem reibbelag Download PDF

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WO2008025585A1
WO2008025585A1 PCT/EP2007/056466 EP2007056466W WO2008025585A1 WO 2008025585 A1 WO2008025585 A1 WO 2008025585A1 EP 2007056466 W EP2007056466 W EP 2007056466W WO 2008025585 A1 WO2008025585 A1 WO 2008025585A1
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WO
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ring
synchronizer ring
friction
synchronizing
lining
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PCT/EP2007/056466
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Inventor
Rudolf Folk
Josef Schwuger
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Schaeffler Kg
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    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025Synchro rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2023/0681Double cone synchromesh clutches

Definitions

  • Synchronizing device with steel and brass elements in conjunction with a friction lining
  • the present invention relates to a synchronization device for a manual transmission, preferably for a manually shiftable gear change transmission for vehicles, with an inner synchronizer ring with an outer surface, an outer synchronous ring surrounding this with an inner surface and a conical synchronous intermediate ring arranged therebetween with an inner cone surface and an outer cone laugh.
  • Synchronizing devices of the type of interest here serve to synchronize the rotational speed of a motor shaft and a drive shaft in a manual transmission, for example in the manual transmission of a motor vehicle.
  • the synchronizer rings are provided to adjust the rotational speed of the motor shaft to that of the drive shaft before a switching operation.
  • three synchronizing rings working together namely an inner synchronizing ring, an outer synchronizing ring and a synchronizing intermediate ring arranged therebetween are provided. These rings are fed to each other in such a way that the bringing about of the desired synchronization takes place before a switching operation in the deceleration of the respective synchronizer rings.
  • Preferred materials for the production of synchronizing rings are metallic materials which are produced, for example, by forming from sheet metal or as a forged body.
  • the synchronization rings comprise no truncated annular bodies whose surfaces can be coated with a friction and / or wear-optimized coating.
  • Coatings for external and / or intermediate and / or inner synchronizing rings are applied, for example, by means of a flame retardant or a scattering ink.
  • organic coatings are known which are applied to the synchronization rings. These can either be applied in the already cured state on the ring body, or are first connected together with the ring body and then cured in a subsequent manufacturing process.
  • a synchronizing ring with a bearing surface formed by a friction and / or wear-resistant covering is known, the bearing surface being formed by at least two lining segments which are spaced apart in the direction of rotation of the lateral surface of the bearing surface.
  • the covering must not be formed continuously in the circumferential direction of the rings.
  • the lining segments are organic lining segments.
  • FIG. 1 discloses a synchronizing ring with an associated synchronizing ring.
  • the conical friction surface of the synchronizer ring and the friction surface of the synchronizer ring are at a distance from one another, wherein they are not in the force flow.
  • the friction body is mounted in the form of a litter friction lining and has a collar which is not used as a friction surface and is connected in a material-bonded manner to the base body via a ring weld.
  • EP 0 292 468 B1 discloses a method and an apparatus for producing a friction or sliding body.
  • the friction body corresponds to a synchronizer ring, which is provided on the inside and outside with a stray sintered coating.
  • the ring body is executed here as part of a conical shell and manufactured as a sheet metal stamping. In this case, a sintering mold is required to apply the stray sintering coating on the friction body.
  • the ring body corresponds to a synchronous intermediate ring, which has the stray sintered coating both on the inner cone surface and on the outer cone surface.
  • the friction body consists of a base body which, according to the embodiment disclosed herein, is designed as a synchronizing ring for a synchronization device.
  • the base body is coated by a thermal spray with a copper alloy, wherein the copper alloy 10-45 wt .-% of at least one element of the group formed from tin and zinc, 2-10 wt .-%, at least one element of aluminum and silicon Group, 2-6 wt .-% of at least one element of the group formed from iron, cobalt and nickel, 0.5-3 wt .-% of an element of titanium, zirconium, chromium, vanadium and molybdenum formed group and copper as the remainder Contains with random impurities.
  • the layer thickness is provided with 0.1-0.2 mm and is aftertreated by thermal spraying or embossing.
  • the known embodiments of various synchronization systems are limited to a single material selection, so that the mecanicsyn- chronring, the synchronous intermediate ring and the outer synchronizer ring are made of a steel material.
  • the production often takes place from a sheet metal pressed part, which is used in particular as a preferred production possibility of the synchronous intermediate ring.
  • the synchronous intermediate ring is provided with various coatings.
  • the synchronous intermediate ring comprises an inner cone surface and an outer cone surface, wherein both cone surfaces are used as friction surfaces. Therefore, according to the prior art, the friction lining is often applied to the synchronizing intermediate ring on both the inner cone surface and the outer cone surface in one operation.
  • the inner synchronizer ring often forms with an axial thrust surface a friction pair with a ratchet wheel, wherein the friction causes wear on the inner synchronizer ring, which desirably should also be minimized.
  • the invention includes the technical teaching that the inner synchronizer ring comprises a brass material and the outer synchronizer ring comprises a steel material, wherein at least the inner surface of the outer synchronizer ring has a carbon lining.
  • the invention is based on the idea of creating a synchronization device which, by a specific choice of the materials of the individual synchronizer rings and by a specific application of a friction lining, the efficiency, the performance, the wear resistance, the temperature resistance or the emergency running properties improved.
  • the selection of a carbon lining as a friction lining has proven to be particularly advantageous because a carbon lining significantly improves the efficiency and the performance and wear resistance of the synchronization device.
  • the carbon lining is applied to the inner surface of the outer synchronizer ring, so that the outer cone surface of the synchronous intermediate ring forms a friction pair with the carbon lining.
  • a friction pairing between a steel material and a carbon lining proves to be particularly advantageous in particular, with the carbon lining acting as a single covering element on the interior. nen description of the outer synchronizer ring can be applied. It is also possible to construct the carbon lining directly on the inner surface of the outer synchronizer ring.
  • Such carbon coverings can be made of a carbon fiber composite,
  • the outer surface of the mecanicsynchronringes on a carbon lining is arranged on the respective outer synchronizing ring and on the inner synchronizing ring and rubs against the conical surfaces of the synchronous intermediate ring.
  • the production of the synchronous intermediate ring can thereby be confined to the forming process and the possible post-processing of the inner cone surface and the outer cone surface, wherein the synchronizing intermediate ring is advantageously produced as a sheet metal pressed part.
  • the outer synchronizer ring advantageously comprises a steel material, since this has a plurality of so-called roof angles on the outer circumference. These radially outwardly extending projections are used for introduction of force in the outer synchronizer ring, so that this should advantageously comprise a steel material.
  • the inner synchronizer ring may comprise a brass material, so that this is produced, for example by means of a machining process or at least post-processed.
  • a carbon lining is applied to the outer surface of the inner synchronizer ring.
  • the advantageous properties of a brass-brass friction pairing can still be used, since the synchronization device further comprises a ratchet wheel, and the inner synchronizer ring has an axial contact surface in the direction of the ratchet wheel. The axial contact surface on the inner synchronizer ring runs against the ratchet wheel, or it supports the ratchet wheel on the axial contact surface.
  • the brass material of the inner synchronizer ring provides a particularly advantageous choice even when using a carbon coating for friction against the synchronous intermediate ring.
  • the inner cone surface and / or the outer cone surface of the synchronous intermediate ring is formed without friction lining.
  • the carbon lining may be provided between the synchronous intermediate ring and the inner synchronizing ring, wherein this may be fastened both to the inner cone surface of the synchronizing intermediate ring and to the outer surface of the inner synchronizing ring.
  • the axial contact surface comprises a surface structuring.
  • the surface structuring can improve the tribological properties between the axial abutment surface and the counterpart component, which can for example affect the ratchet wheel of the synchronizing device.
  • the surface structuring of the axial contact surface comprises at least one oil groove.
  • Such oil grooves or oil drains serve to provide a lubricant in the lubrication gap, so that the lubrication gap is supplied with oil via the oil drainage.
  • a plurality of oil grooves distributed over the circumference can be introduced as a surface structure in the axial contact surface of the inner synchronizer ring.
  • the surface structuring may also include production-related contours, depressions, radii and the like which are distributed over the circumference and are introduced on the axial abutment surface.
  • the ratchet can start against the axial carbon lining, wherein the friction lining may be formed as a carbon lining, molybdenum lining, as a phosphate coating or as a bonded coating.
  • Figure 1 is a schematic representation of a Synchronhneseinrich-, wherein the inner synchronizer ring, the outer synchronizer ring and the synchronizer intermediate ring is shown in cross section respectively;
  • FIG. 2 shows the synchronizing device according to FIG. 1, wherein a carbon lining is furthermore provided between the synchronizing intermediate ring and the inner synchronizing ring;
  • FIG. 3 shows the synchronization device according to FIG. 1, wherein the
  • Inner synchronizer ring has an axial contact surface with an oil groove up to run against a ratchet wheel
  • Figure 4 shows a synchronization device according to the figure 3, wherein the axial contact surface of the inner synchronizer ring for axial start against the ratchet wheel comprises a friction lining.
  • FIGS. 1 to 4 show a synchronization device 10, which is shown in cross-section.
  • the synchronization device 10 consists of an inner synchronizer ring 20, an outer synchronizer ring 30 and a conical synchronizer intermediate ring 40.
  • the respective synchronous rings 20, 30 and 40 rotate about a common axis of rotation 1 1.
  • the synchronizing rings serve to bring about synchronization of the rotational speeds of the respective rings , which are connected to both the motor shaft and the drive shaft of a gearbox.
  • It is the Outer synchronizer 30 axially displaced so that it runs on the inner synchronous ring 20, wherein between the inner synchronizer ring 20 and the outer synchronizer ring 30 of the conical synchronizer intermediate ring 40 is arranged.
  • the inner synchronizer ring 20 comprises an outer friction surface 21 which rubs against the inner cone surface 41 of the synchronous intermediate ring 40.
  • the outer cone surface 42 of the synchronous intermediate ring 40 rubs against the inner friction surface 31 of the outer synchronizer ring 30.
  • the inner synchronizer ring 20 includes an axial abutment surface 23, for example, to run against a ratchet wheel 50 and to provide synchronization of the respective speeds.
  • FIG. 1 shows a carbon lining 32 which, according to the present invention, is attached to the inner friction surface 31 of the outer synchronizing ring 30.
  • the carbon lining 32 forms the frictional contact between the outer synchronizer ring 30 and the conical synchronizer intermediate ring 40.
  • Figure 3 illustrates the axial abutment surface 23 of the inner synchronizer ring 20, which includes an oil groove 25.
  • the oil groove 25 extends in the radial direction away from the axis of rotation 1 1 in the axial abutment surface 23, and is formed as a kind of depression or drainage.
  • the oil groove 25 is shown in section, distributed on the circumference on the axial abutment surface 23, a plurality of oil grooves 25 are provided.
  • the axial contact surface 23 runs the ratchet wheel 50 axially in order to adjust the rotational speeds between the inner synchronous ring 20 and the ratchet wheel 50 to each other.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the inner synchronizing ring 20, in which the axial contact surface 23 comprises a friction lining 24.
  • the friction lining 24 is shown in section and may, for example, also comprise a carbon lining. According to this embodiment, this ratchet wheel 50 runs against the friction lining 24, so that even with this friction pairing, an optimum between the carbon lining and the ratchet wheel made of steel can be achieved.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.
  • the invention is based on the idea that the inner synchronizer ring 20 comprises a brass material, whereas the outer synchronizer ring 30 is made of a steel material.
  • the advantages of an inner synchronous ring 20 made of brass are brought to bear in particular when a friction pairing is produced between the inner synchronizing ring 20 made of brass and another friction partner made of steel. These friction partners affect either the inner cone surface 41 of the synchronous intermediate ring 40 or the ratchet wheel 50.
  • the inner synchronizer ring 20 from a steel material
  • the outer synchronizer ring 30 may comprise a brass material.

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Abstract

Synchronisierungseinrichtung (10) für ein Schaltgetriebe, vorzugsweise für ein manuell schaltbares Zahnräderwechselgetriebe für Fahrzeuge, mit einem Innensynchronring (20) mit einer Aussenfläche (21), einem diesen umgehenden Aussensynchronring (30) mit einer Innenfläche (31) und einem dazwischen angeordneten konischen Synchronzwischenring (40) mit einer Innenkonusfläche (41) und einer Aussenkonusfläche (42) wobei der Innensynchronring (20) aus einem Messingmaterial und der Aussensynchronring (30) aus einem Stahlmaterial besteht wobei zumindest die Innenfläche (31) des Aussensynchronringes (30) mit einem Karbonbelag (32) versehen ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Synchronisierungseinrichtung mit Stahl- und Messingelementen in Verbindung mit einem Reibbelag
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronisierungseinrichtung für ein Schaltgetriebe, vorzugsweise für ein manuell schaltbares Zahnräderwechselge- triebe für Fahrzeuge, mit einem Innensynchronring mit einer Außenfläche, einem diesen umgehenden Außensynchronring mit einer Innenfläche und einem dazwischen angeordneten konischen Synchronzwischenring mit einer Innenko- nusfläche und einer Au ßenkonusf lache.
Synchronisierungseinrichtungen der hier interessierenden Art dienen zum Synchronisieren der Drehzahl einer Motorwelle und einer Antriebswelle in einem Schaltgetriebe, beispielsweise in dem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges. Die Synchronringe sind dazu vorgesehen, vor einem Schaltvorgang die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle an diejenige der Antriebswelle anzupassen. Betreffend die vorgeschlagene Synchronisierungseinrichtung werden drei miteinander arbeitende Synchronringe, nämlich ein Innensynchronring, ein Außen- synchronring sowie ein dazwischen angeordneter Synchronzwischenring vorgesehen. Diese Ringe werden derart axial aufeinander zugeführt, dass das Herbeiführen der gewünschten Synchronisation vor einem Schaltvorgang im Abbremsen der jeweiligen Synchronringe erfolgt.
Bevorzugte Werkstoffe zur Herstellung von Synchronisierungsringen sind metallische Werkstoffe, welche beispielsweise durch Umformen aus Blech oder als Schmiedekörper hergestellt werden. Die Synchronisierungsringe umfassen ke- gelstumpfförmige Ringkörper, dessen Oberflächen mit einem reibungs- und/oder verschleißoptimierten Belag beschichtet sein können.
Beschichtungen für Außen- und/oder Zwischen- und/oder Innensynchronringe werden beispielsweise mittels eines Flammsphtzens oder eines Streusintems aufgebracht. Ferner sind organische Belage bekannt, die auf den Synchronisie- rungsringen aufgebracht werden. Diese können entweder im bereits ausgehärteten Zustand auf den Ringkörper aufgebracht werden, oder werden erst gemeinsam mit dem Ringkörper verbunden und dann in einem anschließenden Fertigungsprozess gehärtet.
Aus der DE 20 2005 012 025 U1 ist beispielsweise ein Synchronisierungsring mit einer durch einen reib- und/oder verschleißoptimierten Belag gebildeten Lagerfläche bekannt, wobei die Lagerfläche durch wenigstens zwei, in Drehrich- tung der Mantelfläche der Lagerfläche voneinander beabstandete Belagsegmente gebildet ist. Der Belag muss dabei in Umfangsrichtung der Ringe nicht durchgehend ausgebildet sein. Dabei sind die Belagsegmente organische Belagsegmente.
Aus der DE 34 17 813 C1 ist eine Verwendung von Streusinter-Reibbelägen in Reibkupplungen oder Reibbremsen bekannt. Diese weisen geschmierte, nicht ebene Reibflächen auf. In der Figur 1 ist ein Synchronisierring mit einem dazugehörigen Gleichlaufring offenbart. Die kegelförmige Reibfläche des Synchroni- sierungsringes und die Reibfläche des Gleichlaufringes weisen einen Abstand zueinander auf, wobei sie sich nicht im Kraftfluss befinden. Der Reibkörper ist in Gestalt eines Streusinterreibbelages angebracht und besitzt einen nicht als Reibfläche verwendeten Bund und ist über eine Ring-Schweißnaht mit dem Basiskörper stoffschlüssig verbunden.
Die EP 0 292 468 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Reib- bzw. Gleitkörpers. Gemäß des hierin gewählten Ausführungsbeispiels entspricht der Reibkörper einem Synchronring, welcher auf der Innen- und Außenseite mit einem Streusinterbelag versehen ist. Der Ringkörper ist hierbei als Teil eines Kegelmantels ausgeführt und als Blechpressteil hergestellt. Dabei ist eine Sinterform erforderlich, um den Streusinterbelag auf den Reibkörper aufzubringen. Der Ringkörper entspricht dabei einem Synchronzwischenring, welcher sowohl an der Innenkonusfläche als auch an der Außenko- nusfläche den Streusinterbelag aufweist.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Reibkörpers ist aus der Patentschrift DE 195 48 124 C2 bekannt. Der Reibkörper besteht aus einem Grundkörper, welcher gemäß des hierin offenbarten Ausführungsbeispiels als Syn- chronring für eine Synchronisierungseinrichtung ausgeführt ist. Der Grundkörper wird durch ein thermisches Spritzen mit einer Kupferlegierung beschichtet, wobei die Kupferlegierung 10-45 Gew.-% mindestens eines Elementes der aus Zinn und Zink gebildeten Gruppe, 2-10 Gew.-%, mindestens eines Elementes der aus Aluminium und Silizium gebildeten Gruppe, 2-6 Gew.-% mindestens eines Elements der aus Eisen, Kobalt und Nickel gebildeten Gruppe, 0,5-3 Gew.-% eines Elements der aus Titan, Zirkon, Chrom, Vanadium und Molybdän gebildeten Gruppe sowie Kupfer als Rest mit zufälligen Verunreinigungen enthält. Die Schichtdicke ist dabei mit 0,1 -0,2 mm vorgesehen und wird durch thermisches Spritzen oder durch Prägen nachbehandelt.
Die bekannten Ausgestaltungen verschiedener Synchronisationssysteme sind lediglich auf eine einzige Materialauswahl beschränkt, so dass der Innensyn- chronring, der Synchronzwischenring sowie der Außensynchronring aus einem Stahlwerkstoff hergestellt sind. Die Fertigung erfolgt häufig aus einem Blech- pressteil, was insbesondere als bevorzugte Fertigungsmöglichkeit des Synchronzwischenringes angewendet wird. Zur Optimierung des Reib- und Ver- schleißverhaltens zwischen den einzelnen Ringen ist der Synchronzwischenring mittels verschiedener Beschichtungen versehen. Der Synchronzwischenring umfasst eine Innenkonusfläche und eine Au ßenkonusf lache, wobei beide Ko- nusflächen als Reibflächen zum Einsatz kommen. Daher wird gemäß des Standes der Technik häufig der Reibbelag in einem Arbeitsgang am Synchronzwischenring sowohl auf der Innenkonusfläche als auch auf der Au ßenkonusf lache aufgebracht. Der Innensynchronring bildet häufig mit einer axialen Anlauffläche eine Reibpaarung mit einem Schaltrad, wobei die Reibung einen Verschleiß am Innensynchronring verursacht, welcher wünschenswerterweise ebenfalls minimiert werden soll.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Synchronisationseinrichtung zu schaffen, welche durch eine gezielte Materialwahl der Synchronisationsringe sowie mittels eines geeigneten Reibbelages an wenigstens einem Synchronisationsring eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist und durch gute Notlaufeigenschaften gekennzeichnet ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Synchronisationseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Innensynchronring ein Messingmaterial und der Außensynchronring ein Stahlmaterial umfasst, wobei zumindest die Innenfläche des Außensynchronringes einen Karbonbelag aufweist.
Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, eine Synchronisierungsein- richtung zu schaffen, welche durch eine gezielte Wahl der Materialien der einzelnen Synchronringe sowie durch eine gezielte Anwendung eines Reibbelages den Wirkungsgrad, die Leistungsfähigkeit, die Verschleißfestigkeit, die Tempe- raturbeständigkeit oder auch die Notlaufeigenschaften verbessert. Die Auswahl eines Karbonbelags als Reibbelag hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da ein Karbonbelag den Wirkungsgrad sowie die Leistungsfähigkeit und die Verschleißfestigkeit der Synchronisierungseinrichtung maßgeblich verbessert. Der Karbonbelag wird auf der Innenfläche des Außensynchronringes auf- gebracht, so dass die Au ßenkonusf lache des Synchronzwischenringes mit dem Karbonbelag eine Reibpaarung bildet. Eine Reibpaarung zwischen einem Stahlwerkstoff und einem Karbonbelag erweist sich insbesondere als besonders vorteilhaft, wobei der Karbonbelag als einzelnes Belagelement auf die In- nenfläche des Außensynchronringes aufgebracht werden kann. Ebenso ist es möglich, den Karbonbelag direkt auf der Innenfläche des Außensynchronringes aufzubauen. Derartige Karbonbeläge können aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff stehen, der sich durch höchste Verschleißfestigkeit auszeichnet.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung weist die Außenfläche des Innensynchronringes einen Karbonbelag auf. Damit ist der Reibbelag am jeweiligen Außensynchronring sowie am Innensynchronring angeordnet und reibt gegen die Konusflächen des Synchronzwischenringes. Die Herstellung des Synchronzwischenringes kann sich dadurch auf den Umformprozess und die mögliche Nachbearbeitung der Innenkonusfläche sowie der Au ßenkonusf lache beschränken, wobei der Synchronzwischenring vorteilhafterweise als Blechpressteil hergestellt ist. Der Außensynchronring umfasst vorteilhafterweise einen Stahlwerkstoff, da dieser auf dem Außenumfang mehrer sogenannte Dachwinkel aufweist. Diese radial sich nach außen erstreckenden Anformungen dienen zur Kraftein leitung in den Außensynchronring, so dass dieser vorteilhafterweise einen Stahlwerkstoff umfassen sollte.
Der Innensynchronring kann jedoch ein Messingmaterial umfassen, so dass dieser beispielsweise mittels eines spanenden Verfahrens hergestellt oder zumindest nachbearbeitet wird. Zwar bietet die Reibpaarung zwischen einem Messingmaterial und einem Stahlwerkstoff vorteilhafte Eigenschaften, jedoch wird gemäß der vorgeschlagenen Ausführung ein Karbonbelag auf die Außenfläche des Innensynchronringes aufgebracht. Die vorteilhaften Eigenschaften einer Messing-Stahl-Reibpaarung kann jedoch dennoch genutzt werden, da die Synchronisationseinrichtung ferner ein Schaltrad umfasst, und der Innensynchronring eine axiale Anlauffläche in Richtung des Schaltrads aufweist. Die axiale Anlauffläche am Innensynchronring läuft gegen das Schaltrad an, bzw. das stützt das Schaltrad an der axialen Anlauffläche ab. Dabei entstehen Relativ- bewegungen zwischen dem Innensynchronring und dem Schaltrad, welche synchronisiert werden müssen. Somit bietet das Messingmaterial des Innensynchronringes auch bei Anwendung einer Karbonbeschichtung zur Reibung gegen den Synchronzwischenring eine besonders vorteilhafte Auswahl. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist die Innenkonusfläche und/oder die Au ßenkonusf lache des Synchronzwischenrings reibbelagfrei ausgebildet. Jedoch besteht ebenfalls die Möglichkeit, sowohl die Innenkonusfläche als auch die Außenkonusfläche des Synchronzwischenringes mittels eines Karbonbelags zu bestücken, wobei zumindest die Außenfläche des Innensynchronrings gegen die Innenkonusfläche des Synchronzwischenringes anläuft. Dabei kann zwischen dem Synchronzwischenring und dem In- nensynchronring der Karbonbelag vorgesehen sein, wobei dieser sowohl an der Innenkonusfläche des Synchronzwischenringes als auch an der Außenfläche des Innensynchronringes befestigt sein kann.
Zur Verbesserung der Reib- und Verschleißeigenschaften der axialen Anlauffläche des Innensynchronringes wird ferner vorgeschlagen, dass die axiale An- lauffläche eine Oberflächenstrukturierung umfasst. Die Oberflächenstrukturie- rung kann die tribologischen Eigenschaften zwischen der axialen Anlauffläche und dem Gegenbauteil, welches beispielsweise das Schaltrad der Synchronisie- rungseinrichtung betreffen kann, verbessern.
Aus konstruktiven Gründen wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenstrukturierung der axialen Anlauffläche wenigstens eine Ölnut umfasst. Derartige Ölnuten oder Öldrainagen dienen zur Bereitstellung eines Schmiermittels im Schmierspalt, so dass der Schmierspalt über die Öldrainage mit Öl versorgt wird. Vorteilhafterweise können mehrere Ölnuten auf dem Umfang verteilt als Oberflä- chenstruktuherung in die axiale Anlauffläche des Innensynchronrings eingebracht werden. Die Oberflächenstrukturierung kann dabei alternativ zu den sogenannten Ölnuten auch fertigungsbedingte Konturen, Vertiefungen, Radien und dergleichen umfassen, welche über den Umfang verteilt auf der axialen Anlauffläche eingebracht werden.
Gemäß eines weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiels besteht die Möglichkeit, auf der axialen Anlauffläche einen Reibbelag vorzusehen. Dieser wird wie auch bei der Anwendung auf der Außenfläche des Innensynchronrings bzw. auf der Innenfläche des Außensynchronringes auf die axiale Anlauffläche aufgebracht. Damit kann das Schaltrad gegen den axialen Karbonbelag anlaufen, wobei der Reibbelag als Karbonbelag, als Molybdänbelag, als Phosphatbelag oder als ein Gleitlack ausgebildet sein kann.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Synchronisierungseinrich- tung, wobei der Innensynchronring, der Außensynchronring sowie der Synchronzwischenring jeweils im Querschnitt dargestellt ist;
Figur 2 die Synchronisierungseinrichtung gemäß Figur 1 , wobei ferner zwischen dem Synchronzwischenring und dem Innensynchronring ein Karbonbelag vorgesehen ist;
Figur 3 die Synchronisierungseinrichtung gemäß der Figur 1 , wobei der
Innensynchronring eine axiale Anlauffläche mit einer Ölnut auf- weist, um gegen ein Schaltrad anzulaufen; und
Figur 4 eine Synchronisierungseinrichtung gemäß der Figur 3, wobei die axiale Anlauffläche des Innensynchronringes zum axialen Anlauf gegen das Schaltrad einen Reibbelag umfasst.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Synchronisierungseinrichtung 10 gezeigt, wobei diese im Querschnitt dargestellt ist. Im Wesentlichen besteht die Synchronisierungseinrichtung 10 aus einem Innensynchronring 20, einem Außensynchronring 30 sowie einem konischen Synchronzwischenring 40. Die jeweiligen Syn- chronringe 20, 30 und 40 rotieren um eine gemeinsame Rotationsachse 1 1. Die Synchronisierungsringe dienen zum Herbeiführen einer Synchronisierung der Drehzahlen der jeweiligen Ringe, welche sowohl mit der Motorwelle als auch mit der Antriebswelle eines Schaltgetriebes verbunden sind. Dabei wird der Außensynchronring 30 axial verschoben, so dass dieser auf den Innensyn- chronring 20 aufläuft, wobei zwischen dem Innensynchronring 20 und dem Außensynchronring 30 der konische Synchronzwischenring 40 angeordnet ist. Aufgrund der unterschiedlichen Drehzahlen der verschiedenen Ringe bildet sich eine Relativbewegung an den jeweiligen Oberflächen der Ringe aus. Der Innensynchronring 20 umfasst eine Außenreibfläche 21 , welche gegen die Innen- konusfläche 41 des Synchronzwischenringes 40 reibt. Hingegen reibt die Au- ßenkonusfläche 42 des Synchronzwischenringes 40 gegen die Innenreibfläche 31 des Außensynchronringes 30.
Ferner umfasst der Innensynchronring 20 eine axiale Anlauffläche 23, um beispielsweise gegen ein Schaltrad 50 anzulaufen und eine Synchronisation der jeweiligen Drehzahlen zu schaffen.
In Figur 1 ist ein Karbonbelag 32 gezeigt, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung an der Innenreibfläche 31 des Außensynchronringes 30 angebracht ist. Somit bildet der Karbonbelag 32 den Reibkontakt zwischen dem Außensynchronring 30 und dem konischen Synchronzwischenring 40.
In Figur 2 ist neben dem Karbonbelag 32 zwischen dem Außensynchronring 30 und dem konischen Synchronzwischenring 40 ein weiterer Karbonbelag 22 auf der Außenreibfläche 21 des Innensynchronringes 20 dargestellt. Der Karbonbelag 22 ist haftend auf der Außenreibfläche 21 des Innensynchronringes 20 aufgebracht und wird durch diese gehalten. Somit läuft der Innensynchronring 20 über den Karbonbelag 22 gegen die Innenkonusfläche 41 des Synchronzwischenringes 40 an.
Figur 3 verdeutlicht die axiale Anlauffläche 23 des Innensynchronringes 20, welche eine Ölnut 25 umfasst. Die Ölnut 25 erstreckt sich in radialer Richtung entfernt von der Rotationsachse 1 1 in der axialen Anlauffläche 23, und ist als eine Art Vertiefung bzw. Drainage ausgebildet. Die Ölnut 25 ist im Schnitt dargestellt, wobei auf dem Umfang verteilt auf der axialen Anlauffläche 23 eine Vielzahl von Ölnuten 25 vorgesehen sind. Die axiale Anlauffläche 23 läuft ge- gen das Schaltrad 50 axial an, um die Drehzahlen zwischen dem Innensyn- chronring 20 und dem Schaltrad 50 aneinander anzupassen.
In Figur 4 ist eine Ausführungsform des Innensynchronrings 20 dargestellt, in welcher die axiale Anlauffläche 23 einen Reibbelag 24 umfasst. Der Reibbelag 24 ist im Schnitt dargestellt und kann beispielsweise ebenfalls einen Karbonbelag umfassen. Gemäß dieses Ausführungsbeispiels läuft dieses Schaltrad 50 gegen den Reibbelag 24 an, so dass auch bei dieser Reibpaarung ein Optimum zwischen dem Karbonbelag und dem aus Stahl hergestellten Schaltrad erziel- bar ist.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Grundsätzlich liegt der Erfindung der Gedanke zu Grunde, dass der Innensynchronring 20 ein Messingmaterial umfasst, wobei hingegen der Außensynchronring 30 aus einem Stahlmaterial hergestellt ist. Die Vorteile eines aus Messing hergestellten Innensyn- chronringes 20 werden insbesondere dann zur Geltung gebracht, wenn eine Reibpaarung zwischen dem Innensynchronring 20 aus Messing und einem weiteren aus Stahl hergestellten Reibpartner erzeugt wird. Diese Reibpartner betreffen entweder die Innenkonusfläche 41 des Synchronzwischenringes 40 oder das Schaltrad 50. Jedoch besteht ebenso die Möglichkeit, auch den Innensynchronring 20 aus einem Stahlwerkstoff herzustellen, wobei ferner der Außensynchronring 30 ein Messingmaterial umfassen kann. Jedenfalls ist bei einer freien Materialwahl des Innensynchronringes, des Außensynchronringes sowie des Synchronzwischenringes vorzugsweise zwischen einem Stahlwerkstoff und einem Messingwerkstoff eine vorteilhafte Ausführungsform einer Syn- chronisierungseinrichtung in Kombination mit einem Reibbelag aus Karbon ge- maß der vorliegenden Erfindung zu sehen. Bezugszahlenliste
10 Synchronisierungseinrichtung 1 1 Rotationsachse
20 Innensynchronring
21 Außenreibfläche
22 Karbonbelag 23 axiale Anlauffläche
24 Reibbelag
25 Ölnut
30 Außensynchronring 31 Innenreibfläche 32 Karbonbelag
40 konischer Synchronzwischenring
41 Innenkonusfläche 42 Au ßenkonusf lache
50 Schaltrad

Claims

Patentansprüche
1. Synchronisierungseinrichtung (10) für ein Schaltgetriebe, vorzugsweise für ein manuell schaltbares Zahnräderwechselgetriebe für Fahrzeuge, mit einem Innensynchronring (20) mit einer Außenfläche (21 ), einem diesen umgehenden Außensynchronring (30) mit einer Innenfläche (31 ) und einem dazwischen angeordneten konischen Synchronzwischenring (40) mit einer Innenkonusfläche (41 ) und einer Außenkonusfläche (42), dadurch gekennzeichnet, dass der Innensynchronring (20) aus einem Messingmaterial und der Außensynchronring (30) aus einem Stahlmaterial besteht, wobei zumindest die Innenfläche (31 ) des Außensynchronringes (30) mit einem Karbonbelag (32) versehen ist.
2. Synchronisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (21 ) des Innensynchronrings (20) einen Karbonbelag (22) aufweist.
3. Synchronisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkonusfläche (41 ) und/oder die Außenkonusfläche (42) des Synchronzwischenringes (40) reibbelagfrei ausgebildet ist.
4. Synchronisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungseinrichtung (10) ein Schaltrad (50) umfasst, und der Innensynchronring (20) eine axiale Anlauffläche (23) in Richtung des Schaltrades (50) aufweist.
5. Synchronisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anlauffläche (23) eine Oberflächenstrukturierung umfasst.
6. Synchronisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Oberflächenstrukturierung der axialen Anlauffläche (23) wenigstens eine Ölnut (25) verläuft.
7. Synchronisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anlauffläche (23) einen Reibbelag (24) umfasst.
8. Synchronisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Reibbelag (24) nach Art eines Karbonbelags oder eines Molybdänbelags oder eines Phosphatbelags oder eines Gleitlacks ausgebildet ist.
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