DE102006061409B4

DE102006061409B4 - Synchronring einer Synchronisiereinrichtung

Info

Publication number: DE102006061409B4
Application number: DE200610061409
Authority: DE
Inventors: Boris Gorodezkij; Reiner Martin; Marcus Spoerl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-23
Filing date: 2006-12-23
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2026-12-24
Also published as: DE102006061409A1; WO2008077732A1

Abstract

Synchronring (1, 18) einer Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Ringkörper (2), wobei der Ringkörper (2) mehrere Durchgangsausnehmungen (3) aufweist, und mit einem oder mehreren Reibbelägen (5, 6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (2) einen Käfig bildet und die Reibbeläge (5, 6) in die Durchgangsausnehmungen (3) geclipst sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Synchronring einer Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Ringkörper, wobei der Ringkörper mehrere Durchgangsausnehmungen aufweist, und mit zumindest einem Reibbelag.
Hintergrund der Erfindung
Synchronringe eines Fahrzeuggetriebes sind in der Regel durch einen konisch ausgebildeten Reibring mit Reibflächen an seiner Innenmantelfläche oder seiner Außenmantelfläche gebildet. Weist der Reibring Reibflächen auf beiden Mantelflächen auf, bezeichnet man ihn auch als Zwischenring. Die Reibflächen eines Zwischenrings stehen während des Synchronisiervorganges am Außenmantel reibschlüssig mit einer am äußeren Synchronring ausgebildeten Reibfläche in Verbindung. Gleichzeitig steht eine an der Innenmantelfläche des Zwischenringes ausgebildete Reibfläche mit einer Reibfläche eines inneren Synchronrings im Reibschluss. Der äußere Synchronring ist formschlüssig mit dem Synchronkörper verbunden und greift beispielsweise über Mitnehmernasen, die an seiner im Durchmesser kleineren Seite ausgebildet und radial nach innen gerichtet sind, in Aussparungen des inneren Synchronringes. Der innere Synchronring ist somit über den äußeren Synchronring ebenfalls formschlüssig mit dem Synchronkörper verbunden.
Eine derartige Synchronisiervorrichtung besteht aus vielen Einzelteilen und ist daher aufwendig herzustellen. Für die Massenfertigung hat es sich als geeignet erwiesen, Synchronringe umformtechnisch aus Blech spanlos herzustellen. Die umformtechnisch hergestellten Ringe weisen jedoch zumeist eine Reibfläche auf, die den erforderlichen Genauigkeiten nicht genügt. In der Regel ist daher eine spanende Nachbearbeitung oder ein Honen erforderlich. Wird ein Reibbeleg auf eine Reibfläche aufgeklebt, so übertragen sich eventuelle Ungenauigkeiten des Ringkörpers auf die Reibfläche, die wiederum nachgearbeitet werden muss. Das Aufbringen eines Reibbelags durch beispielsweise Kleben ist daher aufwändig und kostenintensiv.
Zur Vermeidung dieses Problems in AT 107 755 vorgeschlagen, den Reibbelag in mehrere Elemente zu unterteilen und aus einer mehr oder weniger großen Anzahl solcher Elemente den Reibbelag von der jeweils gewünschten Größe und Form zusammenzusetzen. Der Reibring besteht aus einem Grundkörper mit Löchern, deren Wandungen kegelförmige Gestalt haben. In die Löcher werden Reibkörper eingeschoben. Auf dem Grundkörper wird ein kreisbogenförmiges Blech mittels Schrauben befestigt, und die Reibelemente werden auf der inneren Seite des Bleches formschlüssig gehalten. Bei diesem Reibring ist es erforderlich, dass die Reibkörper entweder durch relativ aufwändige und kompliziert zu montierende Hilfseinrichtungen formschlüssig gehalten werden oder aber einzeln kraftschlüssig befestigt werden. Beide Maßnahmen erfordern einen erheblichen Aufwand bei der Herstellung.
Ein weiterer gattungsgemäßer Synchronring ist aus der DE 37 05 657 A1 bekannt. Es wird ein Synchronring vorgestellt, der einen Grundkörper als Stützring aufweist und mit einem Reibbelag versehen ist, wobei der Reibbelag von einer Vielzahl von Reibkörpern zusammengesetzt ist, die über den Umfang der Reibfläche verteilt sind. Die Reibelemente sind in offene Ausnehmungen des Stützringes formschlüssig eingepresst. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für Sinterringe, aber nicht für alle Arten von Reibbelägen. Werden der Stützring und die Reibelemente nicht nachbearbeitet, so werden im Schaltbetrieb der Synchronisiereinrichtung einige Reibelemente sehr viel stärker belastet als andere, was zu einem Ausfall dieses Synchronrings führen kann. Ebenso ist die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche nicht optimal.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik geschilderten Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Ringkörper einen Käfig bildet und die Reibbeläge in die Durchgangsausnehmungen geclipst sind. Die Reibbeläge werden somit nur in einem Teilbereich durch den Ringkörper gestützt, während sie im Bereich der Durchgangsausnehmungen zumindest um einen kleinen Bereich axial federn können, so dass sie Unrundheiten aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten des Ringkörpers als auch die des Gegenkonus' an diesen Stellen gut kompensieren können. Vorteilhafterweise entfällt somit nicht nur die Nacharbeitung des Ringkörpers, sondern auch die Nachbearbeitung der im Reibschluss stehenden Gegenflächen. Die Erfindung ermöglicht somit zugleich eine günstigere Herstellung beispielsweise eines die Gegenfläche aufweisenden äußeren bzw. inneren Synchronrings.
Weil durch einzelne Unrundheiten nicht mehr nur eine punktuelle Abstützung erfolgt, da die Reibbeläge diese erfindungsgemäß teilweise kompensieren, wird erreicht, dass der Synchronring sich über größere Flächen an den Flächen des Gegenkonus' abstützt. Damit wird auch eine höhere Tragfähigkeit bzw. Leistungsfähigkeit der Reibkupplung erreicht.
Gemäß Anspruch 4 weisen die Reibelemente Noppen auf, die in die Durchgangsausnehmungen eingreifen und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Reibbelag und dem Ringkörper herstellen. Die Durchgangsausnehmungen des Synchronrings sind als Taschen oder Fenster der Form der Reibelemente angepasst. Ein Klebemittel ist somit nicht erforderlich, was den Herstellungsprozess einfach und kostengünstig hält. Zudem ermöglicht die Erfindung eine Automatisierung des Aufbringens des Reibbelags, da keine manuelle Exaktpositionierung des Reibbelags erforderlich ist. Eine mögliche Ausführungsform wären Noppen von zwei Reibbelägen, die jeweils in die Durchgangsausnehmungen ragen und somit gegenüberliegend angeordnet sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Taschen hinterschnitten, so dass das Verclipsen durch ein Hinterschnappen der Reibbeläge realisiert ist und diese verliersicher gehalten werden.
In einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Ringkörper spanlos und umformtechnisch aus Blech hergestellt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Durchgangsausnehmungen in den Ringkörper einzubringen, bevor der Synchronring beispielsweise durch Tiefziehen oder durch Biegen eines Lochstreifens und Verbinden der Enden in seine endgültige Form gebracht wird. In besonders einfacher Weise wird dünnwandiges Blechmaterial verwendet, aus dem die Durchgangsausnehmungen ausgestanzt werden.
Die Reibbeläge werden separat von dem Ringkörper hergestellt und gleichzeitig oder nacheinander maschinell mit dem Ringkörper verbunden. Ein aufwendiges Kleben entfällt. Die Erfindung ermöglicht somit ein maschinelles Verbinden von Reibbelägen und Ringkörper.
Die Erfindung ermöglicht weiterhin, dass für verschiedene Einsatzzwecke der gleiche Ringkörper verwendet werden kann. Als geeignete Werkstoffe für die Reibbeläge haben sich vor allem Sintermaterialien, Messing und Karbon erwiesen. Insbesondere ist es möglich, einen ebenen, kreiszylindrischen Ring als Ringkörper zu verwenden und eine erforderliche Konizität allein durch die Verwendung von halbkonischen, d. h. lediglich einseitig konischen, Reibbelägen herzustellen.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Reibbeläge mit Nuten versehen. Die Nuten dienen zur Aufnahme von Öl, welches bei dem Synchronisationsprozess abgeführt werden muss. Schließlich können anstatt eines ringförmigen Reibbelags auch ringsegmentartige Einzelreibelemente angeordnet werden. In diesem Fall entfällt das Einbringen von Nuten, wenn die Reibelemente jeweils durch eine Lücke voneinander beabstandet sind, welche die Funktion der Nut übernimmt.
Die Erfindung betrifft auch eine Synchronisierung mit zumindest einem Synchronring nach Anspruch 1 und einem eine Gegenreibfläche aufweisenden Gegenkonus. Der Gegenkonus kann beispielsweise direkt am Gangrad angeordnet sein oder aber auch direkt am Synchronkörper. Durch die Bewegungsfreiheit in dem Ringkörper können auch Fertigungsungenauigkeiten dieser Gegenflächen aufgenommen werden, so dass es nicht erforderlich ist, diese nachzubearbeiten. Hierdurch wird eine Kostenersparnis ebenfalls bei den anderen Bauteilen der Synchronisiereinrichtung erreicht.
Die Erfindung ermöglicht es somit, ein einfacher Weise, einen Reibring für eine Synchronisierung bereitzustellen, der an vielen Stellen gleichzeitig trägt und somit einen geringeren Verschleiß und ein besseres Einlaufverhalten aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer Synchronisiereinrichtung,
2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung mit einem Synchronaußenring, einem Zwischenring und einem inneren Synchronring,
3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Zwischenringes mit zwei Reibbelägen,
4 einen Querschnitt des Synchronringes nach 3 und
5 zwei Reibbeläge und einen Teil eines Querschnitts eines zweiten Synchronringes.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Synchronisiereinrichtung mit einem äußeren Synchronring 19, einem Synchronzwischenring 18 und einem inneren Synchronring 21. Ein Synchronkörper 13 ist mit einer Innenverzahnung zur verdrehfesten Anordnung auf einer Getriebewelle fixiert. Neben dem Synchronkörper 13 ist ein Gangrad 16 angeordnet. Mit dem Gangrad 16 ist ein Kupplungskörper 17 verbunden, in dessen Aussparungen 17a Mitnehmerlappen 18a eines Zwischenringes 18 eingreifen. Der Zwischenring 18 bildet mit der Gegenreibfläche 9 des äußeren Synchronrings 19 als ein Gegenkonus 8 eine erste Reibpaarung 20 und mit der Gegenreibfläche 9' des inneren Synchronrings 21 eine zweite Reibpaarung 22. Die Gegenreibflächen 9 und 9' sind nicht nachbearbeitet. Die Verbindung vom Gangrad 16 und Synchronkörper 13 erfolgt über die Schiebemuffe 14.
Der Innenbord 21a des inneren Synchronrings 21 ist von Aussparungen unterbrochen und teilweise durch einen Absatz des Synchronkörpers 13 verdeckt. Der Absatz greift in die Aussparungen ein, und der innere Synchronring 21 ist somit formschlüssig mit dem Synchronkörper 13 verbunden. Der äußere Synchronring 19 ist über seinen Bord formschlüssig mit dem Synchronkörper 13 verbunden. Der Formschluss des äußeren Synchronrings 19 mit dem Synchronkörper 13 erfolgt über Aussparungen 19a seines Bordes.
2 zeigt ein Synchronringpaket 23, bestehend aus einem äußeren Synchronring 19, einem Zwischenring 18 und einem inneren Synchronring 21. Zwischen dem äußeren 19 und dem inneren 21 Synchronring ist der Zwischenring 18 mit Reibbelägen 5, 6 angeordnet.
Die 3 und 4 zeigen einen Synchronring 1 als Zwischensynchronring 18 mit einem Ringkörper 2 und Durchgangsausnehmungen 3, die nahezu rechteckförmig ausgebildet sind. Dabei sind die Durchgangsausnehmungen 3 umfangsseitig äquidistant angeordnet und verlaufen in axialer Richtung, so dass der Ringkörper 2 eine Käfigform aufweist. Die zylindrischen bzw. konischen Reibbeläge 5, 6 weisen Noppen 26, 27 auf, wobei die Noppen 26, 27 in den Durchgangsausnehmungen 3 angeordnet sind. Im Tragbereich 15 der Mitnehmerlappen 18a fehlt bei dem Zwischensynchronring 18 der 4 ein Teil der Durchgangsausnehmungen 3, um die über die Mitnehmerlappen 18a eingeleiteten Kräfte sicher aufnehmen zu können. Dies können – wie dargestellt – Durchgangsausnehmungen 3 allein für den äußeren Reibbelag 5 sein als auch Durchgangsausnehmungen allein für den inneren Reibbelag 6 als auch eine Kombination, damit die Abstände zwischen den Noppen 26, 27 nicht zu groß werden. Zur besseren Krafteinleitung sind FEM-berechnete Einschnitte 10 beidseits des Mitnehmerlappens 18a im Ringkörper 2 angeordnet. Die Fixierung der Reibbeläge 5, 6 wird dadurch nur unwesentlich gemindert, so dass sie aufgrund ihrer Durchmesser d, d', die fast dem Durchmesser D des Ringkörpers entsprechen, vollumfänglich am Ringkörper 2 anliegen. Die Noppen 26, 27 der Reibbeläge 5, 6 ragen so weit in die Durchgangsausnehmungen 3, dass die Reibbeläge 5, 6 sich gegenseitig berühren.
5 zeigt zwei Ausschnitte zweier ringförmiger Reibbeläge 5, 6. Die Reibbeläge 5, 6 weisen auf ihren radial vom Ringkörper 2 weg gewandten Reibflächen 25 Ölrillen 24 auf, welche zum schnellen Entfernen des Öls beim Synchronisiervorgang bestimmt sind. Die Reibbeläge 5, 6 sind von verschiedenen Seiten in den Ringkörper 2 eingeclipst und mittels Hinterschnitten 7 gehalten. Die Noppen 26, 27 des einen Reibbelags 5, 6 und der jeweils andere Reibbelag 6, 5 sind im verbauten Zustand durch einen Spalt 4 voneinander beabstandet. Der Spalt 4 ermöglicht ein gewisses Einfedern des Reibbelags, um Unrundheiten des Ringkörpers 2 bzw. des Gegenkonus' 9 auszugleichen.
Bezugszeichenliste

1: Synchronring
2: Ringkörper
3: Durchgangsausnehmung
4: Spalt
5: erster Reibbelag
6: zweiter Reibbelag
7: Hinterschnitt
8: Gegenkonus
9, 9': Gegenreibfläche
10: Einschnitt
11: (nicht belegt)
12: Nut
13: Synchronkörper
14: Schiebemuffe
15: Tragbereich
16: Gangrad
17: Kupplungskörper
17a: Aussparung
18: Zwischenring
18a: Mitnehmerlappen
19: äußerer Synchronring
19a: Aussparung
20: erste Reibpaarung
21: innerer Synchronring
21a: Innenbord
22: zweite Reibpaarung
23: Synchronringpaket
24: Ölrille
25: Reibfläche
26: erste Noppen
27: zweite Noppen

Claims

Synchronring (1, 18) einer Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Ringkörper (2), wobei der Ringkörper (2) mehrere Durchgangsausnehmungen (3) aufweist, und mit einem oder mehreren Reibbelägen (5, 6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (2) einen Käfig bildet und die Reibbeläge (5, 6) in die Durchgangsausnehmungen (3) geclipst sind.
Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (2) spanlos und umformtechnisch aus Blech hergestellt ist.
Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (3) durch Stanzen hergestellt sind.
Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbeläge (5, 6) einseitig mit Noppen (26, 27) versehen sind und eine Ringform aufweisen, deren Durchmesser d zum Durchmesser D des Ringkörpers (2) korrespondieren.
Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (5, 6) aus mehreren Einzelreibelementen ausgebildet ist.
Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (1) als Zwischensynchronring (18) außenseitig auf dem Ringkörper (2) beidseitig Reibbeläge (5, 6) mit Noppen (26, 27) aufweist, wobei die Noppen (27, 28) des einen Reibbelags (5, 6) in den Durchgangsausnehmungen (3) durch einen Spalt (4) vom anderen Reibbelag (6, 5) beabstandet sind.
Synchronring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (1) Mitnehmerlappen (18a) aufweist, wobei der Ringkörper (2) im Tragbereich (28) der Mitnehmerlappen (18a) keine Durchgangsausnehmungen (3) aufweist.
Synchronring nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (2) Hinterschnitte (7) zur Fixierung des Reibbelags (5, 6) aufweist.
Synchronring nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reibbelag (5) und der zweite Reibbelag (6) jeweils alternierend mittels ersten Noppen (26) und zweiten Noppen (27) jeweils in jeder zweiten Durchgangsausnehmung (3) fixiert sind.
Synchronisierung mit zumindest einem Synchronring nach Anspruch 1 und einem eine Gegenreibfläche (9, 9') aufweisenden Gegenkonus (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenreibfläche (9, 9') nicht nachbearbeitet ist.