WO2008028784A1 - Synchronkörper - Google Patents

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WO2008028784A1
WO2008028784A1 PCT/EP2007/058522 EP2007058522W WO2008028784A1 WO 2008028784 A1 WO2008028784 A1 WO 2008028784A1 EP 2007058522 W EP2007058522 W EP 2007058522W WO 2008028784 A1 WO2008028784 A1 WO 2008028784A1
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WO
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synchronizer
synchronizer body
toothing
base body
external toothing
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/058522
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kristina May
Carsten Rheinsberg
Josef Schwuger
Original Assignee
Schaeffler Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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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
    • F16D2023/0618—Details of blocking mechanism comprising a helical spring loaded element, e.g. ball
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
    • F16D2023/0637—Details relating to the hub member on which the sliding is arranged

Definitions

  • the invention relates to a synchronizer body of a synchronizer for change-speed gearbox, wherein the synchronizer body has an internal toothing and an external toothing.
  • synchronizers are used to allow a comfortable way to shift between the different gear ratios.
  • the peripheral speed of a gear wheel of the peripheral speed of the gear shaft is adjusted by means of various elements of the synchronizer and then produces a positive connection between the gear shaft and this gear.
  • the synchronizer body is an important component of the synchronizer. Through the synchronizer body, the transmission shaft and the sliding sleeve of the synchronizer are rotatably connected to each other.
  • a wedge profile formed on the inner circumference of the synchronizer body is connected to the transmission as internal teeth and, on the other hand, the sliding sleeve is displaceable along an external toothing formed on its outer circumference along the longitudinal central axis of the transmission shaft.
  • the synchronizer body is used depending on its execution as an abutment and guide element for synchronizer rings or friction rings.
  • the synchronizer body is often provided with equidistant spacings on its outer circumference for locking elements such as detent bolts, detent balls or thrust pieces.
  • the locking elements hold the sliding sleeve in its center position when no gear is engaged.
  • the locking elements are pressed under spring tension in a locking groove of the sliding sleeve, or the locking element acts on a pressure piece, which in turn is received in a locking groove of the sliding sleeve.
  • the plungers arranged in the receptacles of the synchronizer body during a switching operation serve for pre-synchronization, i. for movement of the respective synchronizer ring against a friction surface of the adjacent coupling body or an intermediate ring at z.
  • the pressure piece is biased either directly or by, for example, springs or by a prestressed locking pin or a detent ball in a locking groove in the sliding sleeve. If the sliding sleeve is moved axially to select the gear, the pressure piece with a pressure end is pushed axially against the synchronizer ring via the inner contour of its latching groove. The synchronizer ring is thereby pressed against the friction surface.
  • Synchronous body according to the prior art are either machined or produced without cutting.
  • the machining is complex and expensive. It blanks are brought by various machining processes in their final form. Particularly time- and cost-consuming is the design of the teeth and the already described recordings for the locking elements.
  • the shots are z. B. prepared by broaching or drilling from the full material of the blank.
  • Such synchronizer bodies are formed in a very compact and closed design and therefore have a high proportion of material and weight. Therefore, especially in mass production, high material and manufacturing costs are incurred.
  • An advantage of such trained synchronizer bodies is their high strength under load.
  • a starting material sheet or strip material which is brought by separating and forming in its intended form.
  • the thickness of the starting material and its weight is determined by functional requirements and the required strength of the production part.
  • a large part of the starting material used for production is actually used to form the geometric shape of the synchronizer body and is not lost by machining elaboration.
  • a chipless manufactured synchronizer body thus contains hardly any superfluous material, but only as much as is required for its function and strength.
  • a synchronizer body of this generic type is described in DE 25 37 495. In this case, the synchronizer body is formed from two interconnected at their end faces sheet metal parts. The joint plane forms the transverse center plane of the synchronizer body.
  • Each of the shaped sheet metal parts is formed in a chipless forming process and forms one half of the outer toothing and the inner toothing and the main body.
  • synchronizer body Made in a forming process synchronizer body can be made in Matehal- and time-saving in mass production. The costs for their production are therefore low. Such synchronous body running so far have little established, since, among other things, the cost of producing the molds are high, and only pay for the production of larger quantities. In addition, the relatively thin-walled design of such synchronizer bodies offers little space for the design of complexly formed molds and thus adapted to the high demands of modern synchronizing devices. Furthermore, the non-cutting produced synchronizer body are not yet able to transmit the high torque of modern internal combustion engines. Summary of the invention
  • the object of the invention is therefore to provide a synchronous body, which is associated with a low mass, whose production is suitable because of the lower cost of mass production and can still transmit high torques.
  • the base body is designed as a solid component and that the external toothing is made separately on a ring member and without cutting, which is positively or materially connected to the main body.
  • the solid base body makes it possible to transmit high torques and, on the other hand, it is easy to manufacture, since it can be produced, for example, as a disk which does not have to have complex external geometry.
  • the ring part with the external teeth is made in a chipless process from a toothed belt, in which case even complex geometries can be realized very cost-effectively by forming process.
  • the individually manufactured components are finally firmly connected.
  • the external toothing has a length which corresponds to the outer peripheral contour of the synchronizer body.
  • the toothed belt forms in this case a positive connection with the base body, wherein due to the technology used a positive connection in corner areas is not always fully feasible.
  • As a one-piece component it comprises the main body at least almost completely.
  • pressure piece receptacles for pressure pieces are arranged on the outer circumference.
  • An inventive synchronizer body for receiving pressure pieces has the pressure piece receptacles in the base body, wherein the toothed belt receives the contour of the pressure piece receptacles, that is, a negative contour of the pressure piece underside, and thus is located in the synchronizer between the base body and pressure piece. It is particularly advantageous that the external toothing is formed from only one ring part and the positive connection is realized in the pressure piece receptacles.
  • the toothed belt has seen in cross section either a constant thickness, or there is a central region as a central web, in which the thickness of the sheet deviates from that of the edge regions.
  • the width of the serration band can be constant over the entire circumference.
  • the external toothing on web areas which are not profiled and have a smaller width than the toothed areas.
  • the external toothing can be welded or joined to the main body.
  • the main body is made of solid material and is advantageously forged or sintered according to claim 5 or claim 6. It is either constructed in one piece, or it consists of a plurality of annular discs, which may each have a different thickness.
  • an inner disc is provided with an internal toothing, which couples with the shaft, and the outer disc contains the receptacles for the pressure pieces.
  • the outer disc can also be replaced by several disc segments or by a bridge.
  • the external teeth can also have different tooth shapes in their length, width, height or shape.
  • one or more teeth may be formed as guide teeth, which can reduce a tilting play or a torsional backlash.
  • FIG. 2 a shows a cross-section of a synchronizing device according to the invention
  • FIG. 2b shows a longitudinal section of the synchronizing device according to FIG. 2a along N-II
  • FIG. 2c shows an exploded view of the synchronizer body and the toothed belt according to FIG. 2a
  • FIG. 3 a shows the profiled outer toothing of FIG. 2 a before it is bent
  • FIG. 3b shows the rear view of the toothing according to FIG. 3a
  • FIG. 4 a shows a cross section of a second synchronizing device according to the invention
  • FIG. 4b shows a longitudinal section according to FIG. 4a along IV-IV
  • FIG. 4c shows an exploded view of the main body with its outer toothing
  • FIG. 5a shows the external toothing of Figure 4a in the already profiled state before bending
  • FIG. 5b shows a rear view of the external toothing according to FIG. 5a
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of the synchronizing device according to FIG. 4a together with the sliding sleeve in an end position.
  • 1 designates a shaft of a manual transmission for motor vehicles, on which two gear wheels 2 and 3 are freely rotatably mounted. Between these two gear wheels 2 and 3, a synchronizer 4 is arranged, via which either one of the two gear wheels 2 or 3 can be coupled to the shaft 1. In this way, the gearbox is switched to different gear ratios.
  • the synchronizer 4 has a synchronizer body 5, which engages with an internal toothing 6 rotatably in a toothing of the shaft. Furthermore, the synchronizer body 5 is provided at its outer periphery with an external toothing 7, in which teeth 8 of a sliding sleeve internal teeth 41 of a sliding sleeve 9 engage. In the synchronizer body 5, a pressure piece 10 is further guided with a compression spring 1 1, which receives a spherical, in the longitudinal direction over the pressure piece 10 projecting locking element 12. The spherical detent element 12 protrudes from the synchronizer body 5 to approximately the tip circle of the external toothing 7.
  • synchronizer rings 14 and 15 On both sides of the pressure piece 10 synchronizer rings 14 and 15 are arranged, the outside have a locking teeth 16 and 17 and inside a friction surface 18 and 19.
  • the friction surfaces 18 and 19 of the synchronizer rings 14 and 15 cooperate with correspondingly formed friction surfaces 20 and 21 which are formed on the gear wheel 3 and a non-rotatably connected to the gear wheel coupling ring 22.
  • FIGS. 2 a to 2 c show a synchronizer body 5 according to the invention, which consists of a base body 23 and an outer toothing 7.
  • the main body 23 in turn has an internal toothing 6, via which it is rotatably connected to the shaft 1.
  • the base body 23 consists of an outer disk 29 and an inner disk 28.
  • the disks 28, 29 have only simple structuring and border on a shoulder 24 to each other.
  • T-shaped receptacles 27 are arranged in the outer disc 29 three uniformly arranged over the circumference.
  • the receptacles 27 receive Vorsynchronisations institute as the plungers 10.
  • the inner disc 28 has recesses 30 in the region of the receptacles 27, which however need not necessarily be adapted to the shape of the receptacles 27.
  • the outer disk 29 has a radially directed outer wall 36, on which the outer toothing 7 is cohesively applied by a weld 26.
  • the external toothing 7 consists of a profiled toothed belt 35, which is divided into three band sections 25.
  • the production of these band portions 25 is very cost-effective, since flat strip material can be profiled ( Figure 3a) and only has to be bent.
  • the band is reinforced on the back by a central web 31.
  • the central web 31 can be applied later, or he already exists before profiling.
  • the central web 31 is adjoined by edge regions 32, which may have openings 34.
  • the throats 34 interact with teeth 8, 8 ', 8 "or counter-attacks of the sliding sleeve 9 together so that they form a stop for this.
  • FIGS. 3 a, 3 b and 3 c oil openings 33, which are preferably arranged in the edge regions 32, are provided in the toothed belt. They allow the targeted supply and removal of lubricant, so that wear and friction can be reduced. It is particularly useful in this case to use perforated tape material, the holes correspond to the later oil holes.
  • FIG. 3a shows the toothed belt before it is brought to its final shape. It can be from the sheet metal strip produce different profiles, in particular selected teeth can be formed as a guide teeth 38 wider or higher than the other teeth and thus cause a rotation and reducing tilting of the device according to the invention.
  • the individual tooth sections 40 are connected to one another by connecting webs 39 which have a smaller width than the tooth sections 40. At the end, the connecting webs 40 are connected to each other after bending. In bent to the outer toothing 7 state, the connecting webs 39 serve as receptacles 27 for the plungers.
  • Figures 4a, 4b, 4c and 6 show a synchronizer body 5, the outer toothing 7 of several, in the initial state ( Figures 5a and 5b) not contiguous band sections 35.
  • the band sections have the teeth and 34 Indian hereen.
  • the settings 34 form a stop for a shortened tooth 42 of the sliding sleeve, so that the maximum deflection of the sliding sleeve is predetermined with respect to its center position.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper (5) einer Schaltkupplung eines Zahnräderwechselgetriebes, wobei der Synchronkörper (5) einen massiven Grundkörper (23) mit einer Innenverzahnung (6) und einen eine Außenverzahnung (7) tagenden Ringteil (43) aufweist, wobei der Ringteil (43) und der Grundkörper (23) form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Synchronkörper
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper einer Synchroneinrichtung für Schaltwechselgetriebe, wobei der Synchronkörper eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung aufweist.
Hintergrund der Erfindung
In modernen handgeschalteten Getrieben werden Synchronisiereinrichtungen eingesetzt, um auf komfortable Art ein Schalten zwischen den einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit eines Gangrads der Umfangsgeschwindigkeit der Getriebewelle angepasst und dann eine formschlüssige Verbindung zwischen Getriebewelle und diesem Gangrad herge- stellt. Der Synchronkörper ist dabei ein wichtiges Bauelement der Synchronisiereinrichtung. Durch den Synchronkörper sind die Getriebewelle und die Schiebemuffe der Synchronisiereinrichtung drehfest miteinander verbunden. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass einerseits ein am Innenumfang des Synchronkörpers ausgebildetes Keilprofil als Innenverzahnung mit der Getrie- bewelle verbunden ist und andererseits die Schiebemuffe auf einer an seinem Außenumfang ausgebildeten Außenverzahnung entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar ist. Weiterhin dient der Synchronkörper je nach seiner Ausführung als Anschlags- und Führungselement für Synchronringe bzw. Reibringe.
Der Synchronkörper ist häufig mit in gleichmäßigen Abständen an seinem Au- ßenumfang ausgearbeiteten Aufnahmen für Rastelemente wie Rastbolzen, Rastkugeln oder Druckstücke. Die Rastelemente halten die Schiebemuffe in ihrer Mittelstellung, wenn kein Gangrad geschaltet ist. Dabei sind die Rastelemente unter Federvorspannung in eine Rastnut der Schiebemuffe gepresst, oder das Rastelement wirkt auf ein Druckstück, das wiederum in einer Rastnut der Schiebemuffe aufgenommen ist.
Bei derartigen Synchronisiereinrichtungen dienen die in den Aufnahmen des Synchronkörpers angeordneten Druckstücke während eines Schaltvorgangs zum Vorsynchronisieren, d.h. zur Bewegung des jeweiligen Synchronrings ge- gen eine Reibfläche des benachbarten Kupplungskörpers oder eines Zwischenrings bei z. B. Mehrfachkonussynchronisationen. Je nach Ausführung der Synchronisiereinrichtung wird das Druckstück entweder direkt oder durch beispielsweise Federn oder durch einen vorgespannten Rastbolzen bzw. eine Rastkugel in eine Rastnut in der Schiebemuffe vorgespannt. Wird die Schiebe- muffe zur Gangwahl axial bewegt, so wird über die innere Kontur ihrer Rastnut das Druckstück mit einen Druckende axial gegen den Synchronring geschoben. Der Synchronring wird dadurch gegen die Reibfläche gepresst.
Synchronkörper nach dem Stand der Technik werden entweder spanabhebend oder spanlos gefertigt. Die spanabhebende Fertigung ist aufwändig und teuer. Es werden dabei Rohlinge durch verschiedene spanabhebende Bearbeitungsverfahren in ihre endgültige Form gebracht. Besonders zeit- und kostenaufwän- dig ist dabei die Gestaltung der Verzahnung und der bereits beschriebenen Aufnahmen für die Rastelemente. Die Aufnahmen werden z. B. durch Räumen oder Bohren aus dem vollen Material des Rohlings ausgearbeitet. Derartige Synchronkörper sind in sehr kompakter und geschlossener Bauweise ausgebildet und haben deshalb einen hohen Material- und Gewichtsanteil. Besonders in der Massenfertigung fallen deshalb hohe Material- und Fertigungskosten an. Vorteilhaft bei derartig ausgebildeten Synchronkörpern ist deren hohe Festigkeit unter Last.
Für die spanlose Fertigung von Synchronkörpern wird als Ausgangsmaterial in der Regel Blech oder Bandmaterial verwendet, das 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 Fertigungsteils bestimmt.
Ein Großteil des zur Fertigung eingesetzten Ausgangsmaterials wird tatsächlich zur Bildung der geometrischen Form des Synchronkörpers verwendet und geht nicht durch spanende Ausarbeitung verloren. Ein spanlos gefertigter Synchronkörper enthält somit kaum überflüssiges Material, sondern nur so viel, wie für seine Funktion und Festigkeit erforderlich ist. Ein Synchronkörper dieser gat- tungsbildenden Art ist in der DE 25 37 495 beschrieben. Dabei ist der Synchronkörper aus zwei an ihren Stirnseiten miteinander verbundenen Blechformteilen gebildet. Die Fügeebene bildet dabei die Quermittelebene des Synchronkörpers. Jedes der Blechformteile ist in einem spanlosen Umformverfahren geformt und bildet jeweils eine Hälfte der Außenverzahnung und der Innenverzah- nung sowie des Grundkörpers.
In einem Umformverfahren gefertigte Synchronkörper können in der Massenfertigung sehr matehal- und zeitsparend hergestellt werden. Die Kosten für ihre Fertigung sind daher gering. Derartig ausgeführte Synchronkörper haben sich bisher wenig durchgesetzt, da unter anderem die Kosten für die Herstellung der Formwerkzeuge hoch sind, und sich erst bei der Fertigung von größeren Stückzahlen rentieren. Außerdem bietet die relativ dünnwandige Ausbildung derartiger Synchronkörper wenig Raum für die Gestaltung komplex ausgebildeter und damit den hohen Anforderungen moderner Synchronisiereinrichtung angepass- ter Formen. Ferner sind die spanlos hergestellten Synchronkörper bislang nicht in der Lage, die hohen Drehmomente moderner Brennkraftmaschinen zu übertragen. Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Synchronkörper zu schaffen, der mit einer geringen Masse behaftet ist, dessen Herstellung wegen des geringeren Aufwands für die Massenfertigung geeignet ist und der trotzdem hohe Drehmomente übertragen kann.
Die Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Grundkörper als Massivbauteil ausgebildet ist und dass die Außenverzahnung separat an einem Ringteil und spanlos hergestellt ist, wobei diese mit dem Grundkörper form- oder stoffschlüssig verbunden ist. Der massive Grundkörper ermöglicht es einerseits, hohe Drehmomente zu übertragen und ist andererseits einfach zu fertigen, da er beispielsweise als Scheibe hergestellt werden kann, welche keine komplexe äußere Geometrie besitzen muss. Die ringteil mit der AUßenverzahnung wird in einem spanlosen Verfahren aus einem Verzahnungsband gefertigt, wobei hier auch aufwändige Geometrien durch Umformverfahren sehr kostengünstig realisiert werden können. Die jeweils einzeln hergestellten Bauteile werden schließlich fest miteinander verbunden. Alternativ ist es auch möglich, den Synchronkörper dreiteilig auszubilden, mit einem Ringteil, welcher aus Bandmaterial hergestellt ist, einem massiven Grundkörper ohne Innenverzahnung als Nabe und einer Innenverzahnung, welche ebenfalls aus Bandmaterial besteht.
In einer Variante der Erfindung besitzt die Außenverzahnung eine Länge, die der Außenumfangskontur des Synchronkörpers entspricht. Das Verzahnungsband bildet in diesem Fall einen Formschluss mit dem Grundkörper, wobei aufgrund der verwendeten Technologie ein Formschluss in Eckbereichen nicht immer vollständig realisierbar ist. Es umfasst als einteiliges Bauteil den Grundkörper zumindest fast vollständig.
Bei vielen Synchronkörpern sind am Außenumfang Druckstückaufnahmen für Druckstücke angeordnet. Ein erfindungsgemäßer Synchronkörper zur Aufnahme von Druckstücken weist die Druckstückaufnahmen im Grundkörper auf, wobei das Verzahnungsband die Kontur der Druckstückaufnahmen aufnimmt, also eine Negativkontur der Druckstückunterseite darstellt, und sich somit in der Synchronisiereinrichtung zwischen Grundkörper und Druckstück befindet. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Außenverzahnung aus nur einem Ringteil gebildet wird und der Formschluss in den Druckstückaufnahmen realisiert wird.
Das Verzahnungsband besitzt im Querschnitt gesehen entweder eine konstante Dicke, oder es gibt einen Zentralbereich als Zentralsteg, in dem die Stärke des Blechs von der der Randbereiche abweicht. Die Breite des Verzahnungsbands kann über den gesamten Umfang konstant sein. In einer Weiterbildung der Erfindung weist jedoch die Außenverzahnung Stegbereiche auf, die nicht profiliert sind und eine geringere Breite als die verzahnten Bereiche aufweisen. Die Außenverzahnung kann an den Grundkörper geschweißt werden oder gefügt werden.
Der Grundkörper besteht aus Massivmaterial und ist gemäß Anspruch 5 bzw. Anspruch 6 vorteilhafterweise geschmiedet oder gesintert. Er ist entweder einteilig aufgebaut, oder er besteht aus mehreren ringförmigen Scheiben, welche eine jeweils unterschiedliche Dicke aufweisen können. Dabei ist eine innere Scheibe mit einer Innenverzahnung versehen, welche mit der Welle kuppelt, und die äußere Scheibe enthält die Aufnahmen für die Druckstücke. Die äußere Scheibe kann auch durch mehrere Scheibensegmente oder durch einen Steg ersetzt werden.
Die Außenverzahnung kann auch unterschiedliche Zahnformen in ihrer Länge, Breite, Höhe oder Form aufweisen. Insbesondere können ein oder mehrere Zähne als Führungszähne ausgebildet sein, die ein Kippspiel bzw. ein Verdrehspiel reduzieren können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt eines Teils einer bekannten Synchronisiervorrichtung,
Figur 2a einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Synchronisiervorrichtung,
Figur 2b einen Längsschnitt der Synchronisiervorrichtung nach Figur 2a entlang N-Il,
Figur 2c eine Explosionsdarstellung des Synchronkörpers und des Verzahnungsbandes gemäß Figur 2a,
Figur 3a die profilierte Außenverzahnung aus Figur 2a, bevor diese gebo- gen wird,
Figur 3b die rückseitige Ansicht der Verzahnung gemäß Figur 3a,
Figur 4a einen Querschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Synchroni- siervorrichtung,
Figur 4b einen Längsschnitt nach Figur 4a entlang IV-IV,
Figur 4c eine Explosionsdarstellung des Grundkörpers mit seiner Außen- Verzahnung,
Figur 5a die Außenverzahnung nach Figur 4a im bereits profilierten Zustand vor dem Biegen und
Figur 5b eine rückwärtige Ansicht der Außenverzahnung nach Figur 5a,
Figur 6 einen Längsschnitt der Synchronisiervorrichtung nach Figur 4a zusammen mit der Schiebemuffe in einer Endposition. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist mit 1 eine Welle eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge bezeich- net, auf welcher zwei Gangräder 2 und 3 frei drehbar gelagert sind. Zwischen diesen beiden Gangrädern 2 und 3 ist eine Synchronisiereinrichtung 4 angeordnet, über welche wahlweise eines der beiden Gangräder 2 oder 3 an die Welle 1 kuppelbar ist. Auf diese Weise wird das Schaltgetriebe in unterschiedliche Übersetzungsstufen geschaltet.
Die Synchronisiereinrichtung 4 weist einen Synchronkörper 5 auf, der mit einer Innenverzahnung 6 drehfest in eine Verzahnung der Welle eingreift. Weiterhin ist der Synchronkörper 5 an seinem äußeren Umfang mit einer Außenverzahnung 7 versehen, in welche Zähne 8 einer Schiebemuffeninnenverzahnung 41 einer Schiebemuffe 9 eingreifen. Im Synchronkörper 5 ist weiterhin ein Druckstück 10 mit einer Druckfeder 1 1 geführt, das ein kugelförmiges, in Längsrichtung über das Druckstück 10 vorstehendes Rastelement 12 aufnimmt. Das kugelförmige Rastelement 12 ragt dabei aus dem Synchronkörper 5 bis etwa zum Kopfkreis der Außenverzahnung 7 vor. In einer Neutralstellung der Synchroni- siereinrichtung 4, in keine der beiden möglichen Gangstufen geschaltet ist und sich somit die beiden Gangräder 2 und 3 frei gegenüber der Welle 1 drehen, greift das Rastelement 12 in eine in der Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 ausgebildete Rastnut 13 ein.
Beiderseits des Druckstücks 10 sind Synchronringe 14 und 15 angeordnet, die außen eine Sperrverzahnung 16 und 17 und innen eine Reibfläche 18 und 19 aufweisen. Die Reibflächen 18 und 19 der Synchronringe 14 und 15 wirken zusammen mit entsprechend ausgebildeten Reibflächen 20 und 21 , welche am Gangrad 3 sowie einem drehfest mit dem Gangrad verbundenen Kupplungsring 22 ausgebildet sind.
Während eines Schaltvorgangs wird bei einer entsprechenden Sperrsynchroni- sierung über das Druckstück 10 zunächst während des Ansynchronisierens eine axiale Kraft auf den jeweiligen Synchronring 14 oder 15 ausgeübt, so dass dieser über seine Reibfläche 18 oder 19 von der entsprechenden Reibfläche 20, 21 mitgenommen und gegenüber dem Synchronkörper 5 um einen bestimmten Winkel verdreht wird. In dieser Lage sperrt die Sperrverzahnung 16 eine weitere Verschiebung der Schiebemuffe 9. Diese Sperrwirkung wird erst dann aufgehoben, wenn ein Gleichlauf zwischen dem jeweiligen Gangrad 2 bzw. 3 und der Welle 1 erzielt ist. In diesem Moment wird die Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 durch die Sperrverzahnung 16 bzw. 17 hindurch bewegt und gelangt schließlich in den Eingriff in eine Kuppelverzahnung 22a bzw. 22b.
Die Figuren 2a bis 2c zeigen einen erfindungsgemäßen Synchronkörper 5, der aus einem Grundkörper 23 und einer Außenverzahnung 7 besteht. Der Grundkörper 23 seinerseits weist eine Innenverzahnung 6 auf, über die er mit der Welle 1 drehfest verbunden ist. Der Grundkörper 23 besteht aus einer äußeren Scheibe 29 und einer inneren Scheibe 28. Die Scheiben 28, 29 weisen nur einfache Strukturierungen auf und grenzen an einem Absatz 24 aneinander. In der äußeren Scheibe 29 sind drei gleichmäßig über den Umfang angeordnete, T- förmige Aufnahmen 27 angeordnet. Die Aufnahmen 27 nehmen Vorsynchronisationselemente wie die Druckstücke 10 auf. Die innere Scheibe 28 weist im Bereich der Aufnahmen 27 Ausnehmungen 30 auf, welche der Form der Aufnahmen 27 jedoch nicht unbedingt angepasst sein müssen.
Die äußere Scheibe 29 weist eine radial gerichtete Außenwand 36 auf, auf der die Außenverzahnung 7 stoffschlüssig durch eine Schweißnaht 26 aufgebracht ist. Die Außenverzahnung 7 besteht aus einem profilierten Verzahnungsband 35, das in drei Bandabschnitte 25 eingeteilt ist. Die Herstellung dieser Bandabschnitte 25 ist sehr kostengünstig, da ebenes Bandmaterial profiliert werden kann (Figur 3a) und lediglich gebogen werden muss. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Band rückseitig durch einen Zentralsteg 31 verstärkt. Der Zentralsteg 31 kann nachträglich aufgebracht werden, oder er ist schon vor dem Profilieren bereits vorhanden. An den Zentralsteg 31 schließen sich Randbereiche 32 an, die Durchstellungen 34 aufweisen können. Die Durchstellungen 34 wirken mit Zähnen 8, 8', 8" oder Gegenanschlägen der Schiebemuffe 9 derart zusammen, dass sie einen Anschlag für diese bilden.
Wie aus den Figuren 3a, 3b und 3c hervorgeht, sind in dem Verzahnungsband Ölöffnungen 33 vorgesehen, die vorzugsweise in den Randbereichen 32 angeordnet sind. Sie ermöglichen eine die gezielte Zu- und Abführung von Schmiermittel, so dass Verschleiß und Reibung reduziert werden können. Besonders zweckmäßig ist es in diesem Fall, gelochtes Bandmaterial zu verwenden, wobei die Löcher den späteren Ölöffnungen entsprechen. Figur 3a zeigt das Verzahnungsband, bevor es in seine endgültige Form gebracht wird. Es lassen sich aus dem Blechband verschiedene Profile erzeugen, insbesondere können ausgewählte Zähne als Führungszähne 38 breiter oder höher als die übrigen Zähne ausgebildet werden und somit eine Verdrehsicherung und Verminderung des Verkippens der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirken. Die einzelnen Zahnabschnitte 40 sind durch Verbindungsstege 39 miteinander verbunden, welche eine geringere Breite als die Zahnabschnitte 40 aufweisen. Endseitig werden die Verbindungsstege 40 nach dem Biegen miteinander verbunden. Im zur Außenverzahnung 7 gebogenen Zustand dienen die Verbindungsstege 39 als Aufnahmen 27 für die Druckstücke.
Die Figuren 4a, 4b, 4c und 6 zeigen einen Synchronkörper 5, dessen Außenverzahnung 7 aus mehreren, im Ausgangszustand (Figuren 5a und 5b) nicht zusammenhängenden Bandabschnitten 35. Die Bandabschnitte weisen die Verzahnung sowie Durchstellungen 34 auf. Die Durchstellungen 34 bilden einen Anschlag für einen verkürzten Zahn 42 der Schiebemuffe, so dass die maximale Auslenkung der Schiebemuffe bezüglich ihrer Mittelstellung vorgegeben ist. Bezugszahlenliste
1 Welle 31 Zentralsteg
2 Gangrad 35 32 Randbereich
3 Gangrad 33 Ölöffnungen
4 Schaltkupplung 34 Durchstellung
5 Synchronkörper 35 Zahnlücke
6 Innenverzahnung 36 Außenwand
7 Außenverzahnung 40 37 Verzahnungsband
8, 8', 8" Zähne 38 Führungszähne
9 Schiebemuffe 39 Verbindungssteg
10 Druckstück 40 Zahnabschnitt
11 Druckfeder 41 Schiebemuffeninnenverzah
12 Rastelement 45 nung
13 Rastnut 42 verkürzter Zahn
14 Synchronring 43 Ringteil
15 Synchronring
16 Sperrverzahnung
17 Sperrverzahnung
18 Reibfläche von 14
19 Reibfläche von 15
20 Reibfläche
21 Reibfläche
22 Kupplungsring
22a, 22b Kuppelverzahnung
23 Grundkörper
24 Absatz
25 Bandabschnitt
26 Schweißnaht
27 Aufnahme
28 innere Scheibe
29 äußere Scheibe
30 Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Synchronkörper (5) einer Schaltkupplung (4) eines Zahnräderwechselge- triebes, wobei der Synchronkörper (5) eine Innenverzahnung (6) und eine Außenverzahnung (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronkörper (5) aus einem die Innenverzahnung (6) aufweisenden Grundkörper (23) und einem separat von diesem hergestellten die Außenverzahnung (7) aufweisenden Ringteil (43) ausgebildet ist, wobei die Außenverzahnung (7) mit dem Grundkörper (23) form- oder stoffschlüssig verbunden ist und der Grundkörper (23) als Massivbauteil und der Ringteil (43) spanlos hergestellt sind.
2. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ringteil (43) aus Bandmaterial hergestellt ist.
3. Synchronkörper (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringteil (43) einteilig aus Bandmaterial hergestellt ist.
4. Synchronkörper (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringteil (43) aus mehreren Bandabschnitten (25) hergestellt ist.
5. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (23) als Schmiedeteil hergestellt ist.
6. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (23) als Sinterteil hergestellt ist.
7. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (23) und der Ringteil (43) miteinander verschweißt oder gefügt sind.
8. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (23) mehrere, am Umfang verteilte, in Achsrichtung verlaufende Aufnahmen (27) für Druckstücke aufweist.
9. Synchronkörper (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (27) im Querschnitt des Ringteils (43) gesehen T-förmig ausgebildet sind.
10. Synchronkörper (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss von Ringteil (43) und Grundkörper (23) in den Aufnahmen (27) für die Druckstücke hergestellt ist.
10. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (23) aus einer inneren (28) und äußeren (29) Scheibe besteht.
11. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ringteil (43) an seinem von der Außenverzahnung (7) abgewandten Seite einen Zentralsteg (31 ) und angrenzende Randbereiche (32) auf- weist, wobei der Zentralsteg (31 ) gegenüber den Randbereichen (32) radial nach innen hervorsteht.
12. Synchronkörper nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der die Außenverzahnung (7) aufweisende Ringteil (43) in seinen Randbe- reichen (32) radial verlaufende Ölöffnungen (33) aufweist.
13. Synchronkörper (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die der die Außenverzahnung (7) aufweisende Ringteil (43) Durchstellungen (34) aufweist.
14. Synchronkörper (5) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstellungen (34) benachbarte Zähne (8, 8') miteinander verbinden.
15. Synchronisiereinrichtung mit einer eine Schiebemuffeninnenverzahnung
(41 ) aufweisenden Schiebemuffe und einem Synchronkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffeninnenverzahnung (41 ) Zahnlücken (35) aufweist, welche mit den Durchstellungen (34) korrespondieren und dass in den Zahnlücken (35) zumindest ein Anschlag (37) angeordnet ist.
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