DE102012221716A1

DE102012221716A1 - Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes

Info

Publication number: DE102012221716A1
Application number: DE102012221716.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Utz; Valerie Mandon; Rainer Pflug
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-05-28
Also published as: WO2014082633A1; CN104813054B; CN104813054A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung (1) eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes, umfassend mindestens einen Kupplungskörper (2) mit einer Stirnfläche (3) und mindestens einen Synchronring (4) mit einer Stirnfläche (5), wobei die Stirnflächen (3, 5) des Kupplungskörpers (2) und des Synchronrings (4) zur reibenden Anlage aneinander an einer Kontaktfläche (6) vorgesehen und ausgebildet sind. Um die Herstellungskosten zu reduzieren und gleichzeitig einen verschleißarmen Betrieb der Synchronisiereinrichtung zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass in der Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) im Bereich der Kontaktfläche (6) taschenartige Ausnehmungen (7) ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes, umfassend mindestens einen Kupplungskörper mit einer Stirnfläche und mindestens einen Synchronring mit einer Stirnfläche, wobei die Stirnflächen des Kupplungskörpers und des Synchronrings zur reibenden Anlage aneinander an einer Kontaktfläche vorgesehen und ausgebildet sind.
Hintergrund der Erfindung
Eine Synchronisiereinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE 20 2006 019 959 U1 bekannt. Eine solche Synchronisiereinrichtung hat unter anderem einen Kupplungskörper, der mit einem Gangrad des Getriebes verbunden ist. Ferner ist zumeist ein Paket an Synchronringen vorhanden, die beim Angleichen der Drehzahlen der Bauteile während eines Schaltvorgangs dienen. Dabei liegt ein Synchronring, bei der genannten Ausführungsform ein Synchroninnenring, mit seiner Stirnfläche reibend an einer Stirnfläche des Kupplungskörpers an (s. hierzu 1 der DE 20 2006 019 959 U1 ).
Damit dieser Reibkontakt möglichst verschleißarm erfolgt, ist es bekannt geworden, in die Stirnfläche des Synchronrings Ölnuten bzw. Öltaschen einzuarbeiten. In diesen kann sich Öl sammeln, so dass beim Reibkontakt zwischen dem Kupplungskörper und dem Synchronring eine Reibungsreduzierung und somit Verschleißreduzierung erfolgt.
Damit wird namentlich der Verschleiß verringert, der beim Synchronisiervorgang durch die Relativdrehzahl der Bauteile und die Axialkraft während des Schaltvorgangs entsteht.
Nachteilig ist dabei, dass das Einbringen dieser Ölnuten bzw. -taschen einen relativ aufwändigen Fertigungsprozess erfordert und daher die Herstellkosten der Synchronisiereinrichtung erhöht.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, der der genannte Nachteil vermieden wird. Demgemäß sollen die Herstellungskosten möglichst klein gehalten werden, gleichzeitig aber sichergestellt werden, dass ein verschleißarmer Betrieb der Synchronisiereinrichtung gegeben ist. Durch Verminderung der Reibung zwischen dem Kupplungskörper und dem Synchronring soll damit auch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Getriebes möglich werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnfläche des Kupplungskörpers im Bereich der Kontaktfläche taschenartige Ausnehmungen ausgebildet sind.
Die Stirnfläche des Kupplungskörpers ist dabei bevorzugt zumindest im Bereich der Kontaktfläche durch eine spanende Bearbeitungsoperation mit geometrisch bestimmter Schneide auf ihre Endgeometrie bearbeitet, wobei die Stirnfläche des Kupplungskörpers jedenfalls im Bereich der Kontaktfläche dann aber frei von einer Hartfeinbearbeitung ist.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Stirnfläche des Kupplungskörpers zumindest im Bereich der Kontaktfläche durch eine spanlose Bearbeitungsoperation auf ihre Endgeometrie bearbeitet ist; aber auch in diesem Falle ist vorgesehen, dass die Stirnfläche des Kupplungskörpers jedenfalls im Bereich der Kontaktfläche frei von einer Hartfeinbearbeitung ist.
Demgemäß werden hier durch eine spanende oder spanlose Bearbeitung der Stirnseite des Kupplungskörpers – gegebenenfalls auch durch eine Kombination beider Bearbeitungsarten – Bearbeitungsmarken eingebracht bzw. zugelassen, die nicht durch eine Hartfeinbearbeitung zumindest teilweise wieder entfernt werden; vielmehr fungieren sie als Öltaschen. Eine sich damit ergebende raue Oberfläche der Stirnfläche des Kupplungskörpers wird somit gezielt zur Öltaschenbildung genutzt, um die Versorgung mit Öl zu verbessern.
Natürlich können die Ausnehmungen auch gezielt in die Stirnfläche eingearbeitet werden.
Sehr bevorzugt ist dabei, dass die Stirnfläche des Synchronrings frei von Ausnehmungen ist. Demgemäß wird auf das bisher bekannte Einbringen von Ausnehmungen (Öltaschen) in die Stirnfläche des Synchronrings gezielt verzichtet und diese in der Gegenfläche, d. h. in der Stirnfläche des Kupplungskörpers angeordnet. Freilich ist es nach der Erfindung aber nicht ausgeschlossen, dass auch zusätzlich in den Synchronring Ausnehmungen (Ölaufnahmetaschen) eingebracht werden.
Die Ausnehmungen können regelmäßig aber auch unregelmäßig auf der Stirnfläche des Kupplungskörpers angeordnet sein.
Sie haben bevorzugt eine Erstreckung in Umfangsrichtung des Kupplungskörpers zwischen 0,02 mm und 1,5 mm. Auch in radiale Richtung weisen die Ausnehmungen bevorzugt eine Erstreckung zwischen 0,02 mm und 1,5 mm auf. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ausnehmungen eine maximale Tiefe in axiale Richtung des Kupplungskörpers zwischen 0,02 mm und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,03 mm und 0,2 mm, aufweisen.
Während typische Bearbeitungsmarken durch spanende oder spanlose Bearbeitung als Ausnehmungen fungieren können, kann auch vorgesehen werden, dass die Ausnehmungen speziell ausgeformt sind. Hierbei ist insbesondere daran gedacht, dass die Ausnehmungen – gesehen in Richtung normal auf die Stirnfläche – eine runde oder elliptische Gestalt aufweisen. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen vorzugsweise eine gleichmäßig konkave Oberfläche haben. Dabei können die Größe, die Form und die Anzahl der Ausnehmungen in weiten Grenzen beliebig variieren. Ausreichend ist es, die Ausnehmungen im Bereich der Kontaktfläche zwischen Kupplungskörper und Synchronring vorzusehen.
Die Ausnehmungen am Kupplungskörper dienen also als Ölspeicher, so dass die Ölnuten am Synchronring ersetzt werden können. Sofern auch am Synchronring zusätzlich Ölnuten angeordnet sind, kann der Verschleiß zwischen Kupplungskörper und Synchronring weiter reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 im Radialschnitt einen Teil einer Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechelgetriebes,
2 einen Kupplungskörper der Synchronisiereinrichtung im Radialschnitt und
3 die Ansicht – gesehen in Achsrichtung – auf einen Abschnitt des Kupplungskörpers nach 2.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist ein Teil einer Synchronisiereinrichtung 1 dargestellt. Ein äußerer Synchronring 8, in Synchronzwischenring 9 und ein inneren Synchronring 4 bilden ein Ringpaket. Ein Synchronkörper 10 ist mit einer Innenverzahnung zur verdrehfesten Anordnung auf einer Getriebewelle fixiert. Neben dem Synchronkörper 10 ist ein Gangrad 11 angeordnet. Mit dem Gangrad 11 ist ein Kupplungskörper 2 verbunden. Dieser weist Ausnehmungen 12 auf, in die Mitnehmernocken 13 des Zwischenringes 9 eingreifen. Der Zwischenring 9 bildet mit der Gegenreibfläche des äußeren Synchronrings 8 als ein Gegenkonus eine erste Reibpaarung 14; mit der Gegenreibfläche des inneren Synchronrings 4 bildet der Zwischenring 9 eine zweite Reibpaarung 15. Die Verbindung vom Gangrad 11 und Synchronkörper 10 erfolgt über eine Schiebemuffe 16.
Ein Innenbord 17 des inneren Synchronrings 4 ist von Aussparungen unterbrochen und teilweise durch einen Absatz des Synchronkörpers 10 verdeckt. Der Absatz greift in die Aussparungen ein. Damit ist der innere Synchronring 4 formschlüssig mit dem Synchronkörper 10 verbunden. Der äußere Synchronring 8 ist über seinen Bord formschlüssig mit dem Synchronkörper 10 verbunden. Der Formschluss des äußeren Synchronrings 8 mit dem Synchronkörper 10 erfolgt über Aussparungen 18 seines Bordes.
Der Kupplungskörper 2 hat eine Stirnfläche 3, die zum reibenden Anlauf einer Stirnfläche 5 des inneren Synchronrings 4 ausgebildet ist. Demgemäß liegen der Kupplungskörper 2 und der innere Synchronring 4 während eines Schaltvorgangs an einer Kontaktfläche 6 aneinander.
Wie sich aus der Zusammenschau der 2 und 3 ergibt, sind in die Stirnfläche 3 des Kupplungskörpers 2 Ausnehmungen 7 eingebracht. Diese sind vorliegend gezielt durch einen spanenden Prozess eingearbeitet worden und – wie sich aus 3 ergibt – regelmäßig auf der Kontaktfläche 6 platziert.
Die Erstreckung der hier kugelkalottenförmig ausgebildeten Ausnehmungen 7 ist in Umfangsrichtung U mit a und in radiale Richtung R mit b angegeben. In axiale Richtung A gesehen haben die Ausnehmungen 7 eine Tiefe t.
Die Ausnehmungen 7 sorgen dafür, dass an der Stirnfläche 3 des Kupplungskörpers 2 Öl anhaften kann, das dann während des Schalt- bzw. Synchronisiervorgangs zwecks Schmierung zwischen dem inneren Synchronring 4 und dem Kupplungskörper 2 zur Verfügung steht. Entsprechende Ausnehmungen 7 in der Stirnseite 5 des Synchronrings 4 sind demgemäß nicht mehr erforderlich.
Bezugszeichenliste

1: Synchronisiereinrichtung
2: Kupplungskörper
3: Stirnfläche
4: innerer Synchronring
5: Stirnfläche
6: Kontaktfläche
7: Ausnehmung
8: äußerer Synchronring
9: Synchronzwischenring
10: Synchronkörper
11: Gangrad
12: Ausnehmung
13: Mitnehmernocken
14: erste Reibpaarung
15: zweite Reibpaarung
16: Schiebemuffe
17: Innenbord
18: Aussparung
a: Erstreckung
b: Erstreckung
t: Tiefe
U: Umfangsrichtung
R: radiale Richtung
A: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006019959 U1 [0002, 0002]

Claims

Synchronisiereinrichtung (1) eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes, umfassend mindestens einen Kupplungskörper (2) mit einer Stirnfläche (3) und mindestens einen Synchronring (4) mit einer Stirnfläche (5), wobei die Stirnflächen (3, 5) des Kupplungskörpers (2) und des Synchronrings (4) zur reibenden Anlage aneinander an einer Kontaktfläche (6) vorgesehen und ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) im Bereich der Kontaktfläche (6) taschenartige Ausnehmungen (7) ausgebildet sind.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) zumindest im Bereich der Kontaktfläche (6) durch eine spanende Bearbeitungsoperation mit geometrisch bestimmter Schneide auf ihre Endgeometrie bearbeitet ist, wobei die Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) zumindest im Bereich der Kontaktfläche (6) frei von einer Hartfeinbearbeitung ist.
Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) zumindest im Bereich der Kontaktfläche (6) durch eine spanlose Bearbeitungsoperation auf ihre Endgeometrie bearbeitet ist, wobei die Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) zumindest im Bereich der Kontaktfläche (6) frei von einer Hartfeinbearbeitung ist.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (5) des Synchronrings (4) frei von Ausnehmungen ist.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) regelmäßig auf der Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) angeordnet sind.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) unregelmäßig auf der Stirnfläche (3) des Kupplungskörpers (2) angeordnet sind.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) eine Erstreckung in Umfangsrichtung (U) zwischen 0,02 mm und 1,5 mm aufweisen.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) eine Erstreckung in radiale Richtung (R) zwischen 0,02 mm und 1,5 mm aufweisen.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) eine maximale Tiefe in axiale Richtung (A) zwischen 0,02 mm und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,03 mm und 0,2 mm, aufweisen.
Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) gesehen in Richtung normal auf die Stirnfläche (3) eine runde oder elliptische Gestalt aufweisen, wobei die Ausnehmungen (7) vorzugsweise eine gleichmäßig konkave Oberfläche haben.