WO2016198071A1 - Synchronkörper - Google Patents

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WO2016198071A1
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synchronizer
inner ring
synchronizer body
wedge
ring
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Inventor
Sebastian Giehl
Ralph Schimpf
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • 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
    • F16D23/025—Synchro rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
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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
    • F16D47/00—Systems of clutches, or clutches and couplings, comprising devices of types grouped under at least two of the preceding guide headings
    • F16D47/04—Systems of clutches, or clutches and couplings, comprising devices of types grouped under at least two of the preceding guide headings of which at least one is a freewheel

Definitions

  • the invention relates to a synchronizer body for a synchronizer of a change-speed gearbox having an outer toothing ring member and a recess for a transmission shaft having inner ring, which are coupled together via an overrunning clutch.
  • a synchronizer body is known from DE 11 2009 005 205 T5.
  • Synchronizer bodies are part of a synchronizer, which is used in a manual transmission, to allow a comfortable way switching between individual gear ratios.
  • the circumferential 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 a positive connection between the gear shaft and this gear wheel made.
  • the gear shaft and a sliding sleeve are rotatably connected to each other by the synchronizer body of the synchronizer. This is usually done in that on the one hand a formed on the inner circumference of the synchronizer body profile is connected as internal toothing with the transmission shaft and on the other hand, the sliding sleeve on a arranged on the outer circumference of the synchronizer outer toothing along the longitudinal center axis of the transmission shaft is displaceable.
  • the synchronizer body can also serve as a stop and / or guide element for synchronizer rings or friction rings.
  • a synchronous body with an overrunning clutch which is also referred to as a freewheel known.
  • the drive motor can be decoupled from the drive train in overrun mode.
  • coasting mode ie when the engine is not delivering power, it is driven by the vehicle's flywheel via the powertrain.
  • the synchronizer body can only transmit a torque in one direction of rotation, the freewheel causes an interruption of the drive train, so that a motor generated by the motor is disconnected.
  • brake module is not transmitted to the drive train in overrun mode.
  • the overrunning clutch (freewheel) opens due to speed differences. Therefore, there is no reduction in the kinetic energy of the vehicle due to the braking torque conventionally transmitted by the engine.
  • the invention is therefore based on the object to provide a synchronizer body in which the ratio of the transmittable power is improved to the required space.
  • the overrunning clutch is designed as a wedge disc freewheel.
  • a wedge disc free running has a much higher power density.
  • a conventional synchronizer body which was previously performed mostly without freewheel, can be replaced without an increase in space by a synchronizer according to the invention having the overrunning clutch.
  • the synchronizer according to the invention can be integrated without major structural changes in a conventional transmission.
  • the wedge-disk freewheel has two wedge disks arranged axially next to one another, which are arranged radially inward on a ramp-shaped contour of the inner ring and inserted radially outwards into a groove of the annular part.
  • the wedge-wheel freewheel comprises an inner ring with a ramp-shaped contour, whereby during operation a force component is created which presses the wedge disks or elements of the wedge disks radially outward. As a result, they are supported on a contact surface, in particular on a groove, of the ring partly from. This creates a frictional force by which a torque can be transmitted.
  • bearing rings it is particularly advantageous for bearing rings to be positively or non-positively connected to the inner ring or the annular part.
  • One contact joint is fixed, the other joint serves as a plain bearing.
  • the bearing rings it is preferred in the case of the synchronizer body according to the invention that these are made of steel or of a plain bearing material such as brass or bronze or of a sliding bearing composite material.
  • the storage rings may have a coating.
  • An alternative embodiment of the synchronizer according to the invention provides that the ring member is mounted by means of rolling bearings on the inner part.
  • rolling bearings are thus used instead of storage rings.
  • the synchronizer body has one or more bores and / or grooves and / or outlets for supplying a lubricant to a bearing point.
  • the bores are formed in the axial direction.
  • a lubricant a lubricating oil or a grease can be used.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a synchronizer according to the invention in a perspective, partially sectioned view
  • FIG. 2 shows the synchronizer body of FIG. 1 in an exploded view
  • Figure 3 is a side view of the invention shown in Figure 1
  • Figure 4 is a sectional view of the synchronizer along the line
  • the synchronizer body 1 shown in Figures 1 to 4 is for a
  • the synchronizer body 1 comprises a base element designed as a ring part 2, which has external teeth 3.
  • the ring member 2 has a recess 4, in the assembled state, an inner ring 5 is inserted.
  • the inner ring 5 in turn has a recess 6, which allows a rotationally fixed mounting of the inner ring 5 on a transmission shaft.
  • the ring member 2 and the inner ring 5 are coupled together via an overrunning clutch, which is designed as a wedge disk freewheel.
  • the inner ring 5 on its outer side a ramp-shaped contour 7, on which two wedge discs 8, 9 are arranged axially adjacent to each other.
  • the wedge discs 8, 9 engage on the outside in a circumferential groove 10 on the inside of the ring member 2.
  • the two wedge discs 8, 9 act as clamping body of a conventional freewheel.
  • the wedge discs 8, 9 have both radially inwardly and radially outwardly recesses, also the wedge discs 8, 9, for example, as shown in this embodiment, formed as open rings.
  • the ramp-shaped contour 7 causes similar to a conventional freewheel that a rotation between the ring member 2 and the inner ring 5 is possible only in one direction of rotation. In this condition, the wedge-wheel freewheel is open.
  • the lubrication of the synchronizer body 1 is carried out by a lubricating oil that is supplied through axial bores (not shown) in the ring part 2.
  • a lubricating oil that is supplied through axial bores (not shown) in the ring part 2.
  • Axial next to the wedge discs 8, 9 are storage rings 11, 12 are arranged, which are made in the illustrated embodiment of a sliding bearing material such as brass.
  • the storage rings can be made of steel.
  • the bearing rings 11, 12 support the ring member 2 on the inner ring 5.
  • alternative embodiments are possible in which the ring member 2 and the inner ring 5 are supported by rolling bearings.
  • the synchronizer body shown in Figures 1 to 4 is characterized by a high ratio of transferable power to the required space. Since the wedge disk freewheel requires only a small installation space, a conventional synchronizer body can be replaced by the synchronizer body described in this application.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Synchronkörper (1) für eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes, mit einem eine Außenverzahnung (3) aufweisenden Ringteil (2) und einem eine Ausnehmung (4) für eine Getriebewelle aufweisenden Innenring (5), die über eine Überholkupplung miteinander gekoppelt sind, die als Keilscheibenfreilauf ausgebildet ist.

Description

Synchronkörper
Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper für eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes, mit einem eine Außenverzahnung aufweisenden Ringteil und einem eine Ausnehmung für eine Getriebewelle aufweisenden Innenring, die über eine Überholkupplung miteinander gekoppelt sind. Ein derartiger Synchronkörper ist aus der DE 11 2009 005 205 T5 bekannt. Synchronkörper sind Bestandteil einer Synchronisiereinrichtung, die in einem handgeschalteten Getriebe eingesetzt wird, um auf komfortable Art ein Schalten zwischen einzelnen Gangstufen zu ermöglichen. Beim Schaltvorgang wird mittels verschiedener Elemente der Synchronisiereinrichtung die Umfangsgeschwindigkeit eines Gangrads der Um- fangsgeschwindigkeit der Getriebewelle angepasst und anschließend eine formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebewelle und diesem Gangrad hergestellt. Die Getriebewelle und eine Schiebemuffe sind dabei durch den Synchronkörper der Synchronisiereinrichtung drehfest miteinander verbunden. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass einerseits ein am Innenumfang des Synchronkörpers ausgebildetes Profil als Innenverzahnung mit der Getriebewelle verbunden ist und andererseits die Schiebemuffe auf einer am Außenumfang des Synchronkörpers angeordneten Außenverzahnung entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar ist. Der Synchronkörper kann auch als Anschlags- und/oder Führungselement für Synchronringe oder Reibringe dienen.
Aus der eingangs erwähnten Druckschrift ist ein Synchronkörper mit einer Überholkupplung, die auch als Freilauf bezeichnet wird, bekannt. Mittels dieses Freilaufs kann der Antriebsmotor im Schubbetrieb vom Antriebsstrang entkoppelt werden. Im Schubbetrieb, das heißt wenn der Motor keine Leistung abgibt, wird er durch die Schwung- masse des Fahrzeugs über den Antriebsstrang angetrieben. Da der Synchronkörper jedoch lediglich in einer Drehrichtung ein Drehmoment übertragen kann, erfolgt durch den Freilauf eine Unterbrechung des Antriebsstrangs, sodass ein vom Motor erzeug- tes Bremsmonnent im Schubbetrieb nicht auf den Antriebsstrang übertragen wird. Im Schubbetrieb öffnet die Überholkupplung (Freilauf) aufgrund von Drehzahlunterschieden. Daher erfolgt keine Verringerung der kinetischen Energie des Fahrzeugs durch das herkömmlicherweise vom Motor übertragene Bremsmoment.
Allerdings ist die Leistungsdichte herkömmlicher Freiläufe begrenzt. Zur Übertragung eines großen Drehmoments wird daher ein Freilauf mit einem vergleichsweise großen Bauraum benötigt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Synchronkörper anzugeben, bei dem das Verhältnis der übertragbaren Leistung zum benötigten Bauraum verbessert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Synchronkörper der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Überholkupplung als Keilscheibenfreilauf ausgebildet ist.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Freilauf, der üblicherweise zum Beispiel als Rollen-Freilauf oder Klemmkörper-Freilauf ausgebildet ist, weist ein Keilscheibenfrei- lauf eine wesentlich höhere Leistungsdichte auf. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein herkömmlicher Synchronkörper, der bisher zumeist ohne Freilauf ausgeführt wurde, ohne Bauraumvergrößerung durch einen erfindungsgemäßen Synchronkörper ersetzt werden kann, der die Überholkupplung aufweist. Somit kann der erfindungsgemäße Synchronkörper ohne große bauliche Veränderungen in ein herkömmliches Ge- triebe integriert werden.
Im Rahmen der Erfindung wird es bevorzugt, dass der Keilscheibenfreilauf zwei axial nebeneinander angeordnete Keilscheiben aufweist, die radial innen auf einer rampen- förmigen Kontur des Innenrings angeordnet und radial außen in eine Nut des Ringteils eingesetzt sind. Vorzugsweise umfasst der Keilscheibenfreilauf einen Innenring mit einer rampenförmigen Kontur, wodurch beim Betrieb eine Kraftkomponente entsteht, die die Keilscheiben bzw. Elemente der Keilscheiben radial nach außen drückt. Dadurch stützen sich diese an einer Kontaktfläche, insbesondere an einer Nut, des Ring- teils ab. Somit entsteht eine Reibkraft, durch die ein Drehmoment übertragen werden kann.
Mit besonderem Vorteil können bei dem erfindungsgemäßen Synchronkörper Lage- rungsringe kraft- oder formschlüssig mit dem Innenring oder dem Ringteil verbunden sein. Eine Kontaktfuge ist fixiert, die andere Fuge dient als Gleitlager. Entweder wird somit eine Relativbewegung zwischen dem Ringteil und den Lagerringen oder zwischen den Lagerringen und dem Innenring ermöglicht. Im Hinblick auf die Lagerungsringe wird es bei dem erfindungsgemäßen Synchronkörper bevorzugt, dass diese aus Stahl oder aus einem Gleitlagermaterial wie Messing oder Bronze oder aus einem Gleitlagerverbundwerkstoff hergestellt sind. Optional können die Lagerungsringe eine Beschichtung aufweisen.
Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Synchronkörpers sieht vor, dass das Ringteil mittels Wälzlagern auf dem Innenteil gelagert ist. Bei dieser Variante werden somit anstelle der Lagerungsringe Wälzlager eingesetzt.
Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass der Synchronkörper eine oder mehrere Bohrungen und/oder Nuten und/oder Ausbrüche zum Zuführen ei- nes Schmierstoffs zu einer Lagerstelle aufweist. Vorzugsweise sind die Bohrungen in Axialrichtung ausgebildet. Als Schmierstoff kann ein Schmieröl oder ein Schmierfett eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnah- me auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Synchronkörpers in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht;
Figur 2 den Synchronköper von Figur 1 in einer Explosionsdarstellung; Figur 3 eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen
Synchronkörpers; und
Figur 4 eine geschnittene Ansicht des Synchronkörpers entlang der Line
IV-IV.
Der in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Synchronkörper 1 ist für eine
Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes vorgesehen. Der Synchronkörper 1 umfasst einen als Ringteil 2 ausgebildeten Grundkörper, der eine Au- ßenverzahnung 3 aufweist. Das Ringteil 2 weist eine Ausnehmung 4 auf, in die im montierten Zustand ein Innenring 5 eingesetzt ist. Der Innenring 5 weist seinerseits eine Ausnehmung 6 auf, die eine drehfeste Montage des Innenrings 5 an einer Getriebewelle ermöglicht. Das Ringteil 2 und der Innenring 5 sind über eine Überholkupplung miteinander gekoppelt, die als Keilscheibenfreilauf ausgebildet ist. Dazu weist der Innenring 5 an seiner Außenseite eine rampenförmige Kontur 7 auf, auf der zwei Keilscheiben 8, 9 axial nebeneinander angeordnet sind. In Figur 1 erkennt man, dass die Keilscheiben 8, 9 außenseitig in eine umlaufende Nut 10 an der Innenseite des Ringteils 2 eingreifen. Die beiden Keilscheiben 8, 9 wirken wie Klemmkörper eines herkömmlichen Freilaufs.
In Figur 2 erkennt man, dass die Keilscheiben 8, 9 sowohl radial innen als auch radial außen Aussparungen aufweisen, zudem sind die Keilscheiben 8, 9 beispielsweise, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, als offene Ringe ausgebildet. Die rampenförmige Kontur 7 bewirkt ähnlich wie bei einem herkömmlichen Freilauf, dass eine Drehung zwischen dem Ringteil 2 und dem Innenring 5 lediglich in einer Drehrichtung möglich ist. In diesem Zustand ist der Keilscheibenfreilauf geöffnet. Andererseits bewirkt die rampenförmige Kontur 7 zusammen mit den Keilscheiben 8, 9, dass der Keilscheibenfreilauf bei umgekehrter Drehrichtung geschlossen ist, sodass zwischen dem Innenring 5 und dem Ringteil 2 ein Drehmoment übertragen wird.
Die Schmierung des Synchronkörpers 1 erfolgt durch ein Schmieröl, dass durch axiale Bohrungen (nicht gezeigt) in dem Ringteil 2 zugeführt wird. Axial neben den Keilscheiben 8, 9 sind Lagerungsringe 11 , 12 angeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gleitlagerwerkstoff wie Messing hergestellt sind. Daneben sind auch andere Werkstoffe denkbar, im einfachsten Fall können die Lagerungsringe aus Stahl gefertigt sein. Die Lagerungsringe 11 , 12 lagern das Ringteil 2 auf dem Innenring 5. Wie bereits erwähnt wurde, sind auch alternative Ausgestaltungen möglich, bei denen das Ringteil 2 und der Innenring 5 durch Wälzlager gelagert sind.
Der in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Synchronkörper zeichnet sich durch ein hohes Verhältnis der übertragbaren Leistung zum benötigten Bauraum aus. Da der Keil- scheibenfreilauf lediglich einen geringen Bauraum erfordert, kann ein herkömmlicher Synchronkörper durch den in dieser Anmeldung beschrieben Synchronkörper ersetzt werden.
Bezuqszeichenliste Synchronkörper
Ringteil
Außenverzahnung
Ausnehmung
Innenring
Ausnehmung
Kontur
Keilscheibe
Keilscheibe
Nut
Lagerungsring
Lagerungsring

Claims

Patentansprüche
1. Synchronkörper (1 ) für eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechsel- getriebes, mit einem eine Außenverzahnung (3) aufweisenden Ringteil (2) und einem eine Ausnehmung (4) für eine Getriebewelle aufweisenden Innenring (5), die über eine Überholkupplung miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Überholkupplung als Keilscheibenfreilauf ausgebildet ist.
Synchronkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Keilscheibenfreilauf zwei axial nebeneinander angeordnete Keilscheiben (8, 9) aufweist, die radial innen auf einer rampenförmigen Kontur (7) des Innenrings (5) angeordnet und radial außen in eine Nut (10) des Ringteils (2) eingesetzt sind.
Synchronkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerungsringe (11 , 12) kraft- oder formschlüssig mit dem Innenring (5) oder dem Ringteil (2) verbunden sind.
Synchronkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsringe (11 , 12) aus Stahl oder aus einem Gleitlagermaterial wie Messing oder Bronze oder aus einem Gleitlager-Verbundwerkstoff hergestellt sind oder eine Beschichtung aufweisen.
Synchronkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringteil (2) mittels Wälzlagern auf dem Innenring (5) gelagert ist.
6. Synchronkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine oder mehrere Bohrungen zum Zuführen eines Schmierstoffs zu einer Lagerstelle aufweist.
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