DE102018117154A1 - Synchronization unit for a transmission - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Synchronisationseinheit (10) für ein Getriebe bereitgestellt, mit einem Gangrad (12), einem Synchronring (16) und einem Reibring (14), wobei der Reibring (14) mit dem Synchronring (16) in Reibeingriff bringbar ist und mit dem Gangrad (12) mittels einer Eingriffsgeometrie (34), die mindestens eine Ausnehmung (38) und mindestens einen Fortsatz (36) umfasst, in direktem Eingriff ist, indem der Fortsatz in die Ausnehmung (38) eingreift und Reibring (14) und Gangrad (12) in Drehrichtung mechanisch koppelt, wobei der mindestens eine Fortsatz (36) an dem Reibring (14) oder dem Gangrad (12) vorgesehen ist und die mindestens eine Ausnehmung (38) an dem jeweils anderen Element aus dem Reibring (14) und dem Gangrad (12) vorgesehen ist, und wobei der Reibring (14) eine radial innen liegende Innenfläche (20) und eine radial außen liegende Außenfläche (18) hat, die sich jeweils unter einem Konuswinkel aufweiten,wobei der Konuswinkel der Innenfläche (20) von dem Konuswinkel der Außenfläche (18) verschieden ist.A synchronization unit (10) for a transmission is provided, with a gear wheel (12), a synchronizer ring (16) and a friction ring (14), the friction ring (14) being engageable with the synchronizer ring (16) and with the Gear wheel (12) is in direct engagement by means of an engagement geometry (34) which comprises at least one recess (38) and at least one extension (36), in that the extension engages in the recess (38) and friction ring (14) and gear wheel ( 12) mechanically couples in the direction of rotation, the at least one extension (36) being provided on the friction ring (14) or the gear wheel (12) and the at least one recess (38) on the other element of the friction ring (14) and the Gear wheel (12) is provided, and wherein the friction ring (14) has a radially inner inner surface (20) and a radially outer outer surface (18), each expanding at a cone angle, the cone angle of the inner surface (20) of the cone angle of the Au enfläche (18) is different.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Synchronisationseinheit für ein Getriebe.The present invention relates to a synchronization unit for a transmission.
Bei einem Schaltvorgang in einem Getriebe wird ein Synchronkörper, der drehfest auf einer Welle gelagert ist, über eine Schiebemuffe mit einem als Losrad auf der Welle angeordneten Gangrad verbunden. Zur Synchronisation des Schaltvorgangs sind Synchronisationseinheiten nach dem weit verbreiteten BorgWarner-Prinzip so aufgebaut, dass ein Synchronring mit einer Sperrverzahnung vorgesehen ist, der in Umfangsrichtung begrenzt beweglich am Synchronkörper fixiert ist. Wenn über die Schiebemuffe eine axiale Schaltkraft auf den Synchronring aufgebracht wird, wird dieser gegen eine mit dem Gangrad gekoppelte Reibfläche gepresst, um die Drehzahlen von Synchronkörper und Gangrad anzugleichen. Durch die in Umfangsrichtung wirkende Reibkraft wird bei der Synchronisation der Synchronring gegenüber dem Synchronkörper verdreht, sodass die Verzahnung des Synchronrings eine weitere Axialbewegung der Schiebemuffe zunächst sperrt. Mit Erreichen des Gleichlaufs lässt sich der Synchronring in Umfangsrichtung zurückstellen, und die Schiebemuffe kann in die Verzahnung des Gangrades eingespurt werden.During a shifting process in a transmission, a synchronizer body, which is mounted on a shaft in a rotationally fixed manner, is connected via a sliding sleeve to a gear wheel arranged on the shaft as an idler gear. To synchronize the switching process, synchronization units based on the widespread BorgWarner principle are constructed in such a way that a synchronizer ring with locking teeth is provided, which is fixed to the synchronizer body with limited mobility in the circumferential direction. If an axial shifting force is applied to the synchronizer ring via the sliding sleeve, this is pressed against a friction surface coupled to the gear wheel in order to match the speeds of the synchronizer body and gear wheel. Due to the frictional force acting in the circumferential direction, the synchronizer ring is rotated relative to the synchronizer body during synchronization, so that the toothing of the synchronizer ring initially blocks a further axial movement of the sliding sleeve. When synchronism is reached, the synchronizer ring can be reset in the circumferential direction, and the sliding sleeve can be engaged in the toothing of the gear wheel.
Häufig wird bei der Auslegung der Synchronisationseinheit ein Kompromiss hinsichtlich Effizienz und Schaltkomfort eingegangen.When designing the synchronization unit, a compromise is often made with regard to efficiency and switching comfort.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Synchronisationseinheit bereitzustellen, die hinsichtlich Effizienz und Schaltkomfort optimiert ist.It is therefore an object of the present invention to provide a synchronization unit which is optimized in terms of efficiency and switching comfort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Synchronisationseinheit für ein Getriebe, mit einem Gangrad, einem Synchronring und einem Reibring, wobei der Reibring mit dem Synchronring in Reibeingriff bringbar ist und mit dem Gangrad mittels einer Eingriffsgeometrie, die mindestens eine Ausnehmung und mindestens einen Fortsatz umfasst, in direktem Eingriff ist, indem der Fortsatz in die Ausnehmung eingreift und Reibring und Gangrad in Drehrichtung mechanisch koppelt. Der mindestens eine Fortsatz ist dabei an dem Reibring oder dem Gangrad vorgesehen und die mindestens eine Ausnehmung ist an dem jeweils anderen Element aus dem Reibring und dem Gangrad vorgesehen. Der Reibring hat dabei eine radial innen liegende Innenfläche und eine radial außen liegende Außenfläche, die sich jeweils unter einem Konuswinkel aufweiten, wobei der Konuswinkel der Innenfläche von dem Konuswinkel der Außenfläche verschieden ist.This object is achieved according to the invention by a synchronization unit for a transmission, with a gear wheel, a synchronizer ring and a friction ring, wherein the friction ring can be brought into frictional engagement with the synchronizer ring and with the gear wheel by means of an engagement geometry which comprises at least one recess and at least one extension, is in direct engagement by the extension engaging in the recess and mechanically coupling the friction ring and gear wheel in the direction of rotation. The at least one extension is provided on the friction ring or the gear wheel and the at least one recess is provided on the other element of the friction ring and the gear wheel. The friction ring has a radially inner inner surface and a radially outer outer surface, each expanding at a cone angle, the cone angle of the inner surface being different from the cone angle of the outer surface.
Anstelle eines einstückigen Reibrings können auch mehrere Ringsegmente oder lediglich ein Ringsegment vorgesehen sein. Dies kann Vorteile bei der Montage des Reibrings haben.Instead of a one-piece friction ring, several ring segments or only one ring segment can also be provided. This can have advantages when installing the friction ring.
Durch die Eingriffsgeometrie ist der Reibring mit dem Gangrad während einer Synchronisation auf einfache Weise stets zuverlässig gekoppelt.Due to the meshing geometry, the friction ring is always reliably coupled to the gearwheel in a simple manner during synchronization.
Die Eingriffsgeometrie kann jedoch eine gewisse Relativbewegung zwischen dem Reibring und dem Gangrad in Drehrichtung und/oder in axialer Richtung erlauben. Durch diese Relativbewegung ist ein Lösen des Synchronrings aus dem Reibeingriff nach einem Schaltvorgang vereinfacht. Dies wird nachfolgend noch genauer erläutert.However, the engagement geometry can allow a certain relative movement between the friction ring and the gear wheel in the direction of rotation and / or in the axial direction. This relative movement simplifies releasing the synchronizer ring from the frictional engagement after a switching operation. This is explained in more detail below.
Es ist auch möglich, dass mehrere Ausnehmungen und Fortsätze an dem Reibring oder dem Gangrad vorhanden sind. Dabei können jeweils am Reibring und am Gangrad sowohl Fortsätze als auch Ausnehmungen vorgesehen sein. Durch das Vorhandensein mehrerer Fortsätze beziehungsweise Ausnehmungen am Gangrad ist der Reibring in Drehrichtung stabil am Gangrad gelagert.It is also possible for several recesses and extensions to be present on the friction ring or the gear wheel. Both extensions and recesses can be provided on the friction ring and on the gear wheel. Due to the presence of several extensions or recesses on the gear wheel, the friction ring is stably mounted on the gear wheel in the direction of rotation.
Die Konuswinkel an dem Reibring können die Qualität des Schaltgefühls eines Fahrers beim Schalten positiv beeinflussen. Gleichzeitig hat der Konuswinkel einen Einfluss auf das Löseverhalten der Reibkomponenten, insbesondere das Lösen des Reibrings vom Synchronring, am Ende der Synchronisation. Durch die unterschiedlichen Konuswinkel kann die Synchronisationseinheit hinsichtlich des erreichbaren Reibmoments und des Löseverhaltens optimiert sein.The cone angles on the friction ring can have a positive influence on the quality of the shift feeling of a driver when shifting. At the same time, the cone angle has an influence on the release behavior of the friction components, in particular the release of the friction ring from the synchronizer ring, at the end of the synchronization. Due to the different cone angles, the synchronization unit can be optimized with regard to the achievable friction torque and the release behavior.
Der Reibring kann aus Pulvermetall gefertigt sein, indem beispielsweise Metallpulver mechanisch verdichtet und bei hoher Temperatur zu einem kompakten Stück gesintert wurde. Dabei können auch komplexe Geometrien im Reibring verwirklicht werden. Alternativ kann der Reibring ein Umformteil sein, beispielsweise ein Blechteil. Solche Bauteile sind in der Regel kostengünstig herstellbar. Des Weiteren kann der Reibring durch ein spanendes Verfahren hergestellt sein oder ein Gussteil oder Schmiedeteil sein.The friction ring can be made from powder metal, for example by mechanically compacting metal powder and sintering it into a compact piece at high temperature. Complex geometries can also be realized in the friction ring. Alternatively, the friction ring can be a shaped part, for example a sheet metal part. Such components are usually inexpensive to manufacture. Furthermore, the friction ring can be produced by a machining process or can be a cast part or a forged part.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Konuswinkel der Außenfläche des Reibrings kleiner als der Konuswinkel der Innenfläche des Reibrings. Dadurch, dass der Konuswinkel der Außenfläche des Reibrings kleiner ist als der Konuswinkel der Innenfläche, kann zwischen dem Synchronring und dem Reibring ein besonders hohes Reibmoment erzeugt werden. Insbesondere liegt die Reibung zwischen dem Synchronring und dem Reibring im Bereich der Selbsthemmung. Durch den kleinen Konuswinkel an der Außenfläche des Reibrings können aufgrund des hohen Reibmoments besonders kurze Synchronzeiten und dadurch eine Erhöhung der Schaltqualität erreicht werden. Gleichzeitig kann eine verbesserte Schaltqualität erreicht werden, indem der Konuswinkel der Innenfläche größer ist als der Konuswinkel der Außenfläche. Ein großer Konuswinkel der Innenfläche des Reibrings begünstigt das Lösen des Reibeingriffs. Insbesondere liegt die Reibung zwischen dem Reibring und dem Gangrad außerhalb der Selbsthemmung. Dadurch kann die durch den Reibeingriff bedingte Koppelung zwischen dem Gangrad und dem Synchronring nach einem Schaltvorgang auf einfache Weise gelöst werden. Insbesondere wird die Schaltqualität nicht durch ein Klemmen und/oder Verspannen nach dem Synchronvorgang negativ beeinflusst, sodass dadurch der Schaltkomfort erhöht ist.According to a preferred embodiment, the cone angle of the outer surface of the friction ring is smaller than the cone angle of the inner surface of the friction ring. Because the cone angle of the outer surface of the friction ring is smaller than the cone angle of the inner surface, a particularly high friction torque can be generated between the synchronizer ring and the friction ring. In particular, the friction between the synchronizer ring and the friction ring lies in the area of self-locking. Due to the small cone angle on the outer surface of the friction ring, particularly high synchronous times can be achieved due to the high frictional torque, thereby increasing the Switching quality can be achieved. At the same time, an improved switching quality can be achieved in that the cone angle of the inner surface is larger than the cone angle of the outer surface. A large cone angle of the inner surface of the friction ring promotes loosening of the frictional engagement. In particular, the friction between the friction ring and the gear wheel is outside the self-locking. As a result, the coupling between the gear wheel and the synchronizer ring caused by the frictional engagement can be released in a simple manner after a shifting process. In particular, the switching quality is not negatively influenced by jamming and / or tensioning after the synchronization process, so that the switching comfort is increased.
Beispielsweise liegt der Konuswinkel der Außenfläche des Reibrings zwischen 1° und 6°. In diesem Winkelbereich kann während einer Synchronisation eine Selbsthemmung zwischen dem Synchronring und dem Reibring stattfinden. Auf diese Weise wird eine gute Schaltleistung erreicht.For example, the cone angle of the outer surface of the friction ring is between 1 ° and 6 °. In this angular range, self-locking between the synchronizer ring and the friction ring can take place during synchronization. Good switching performance is achieved in this way.
Vorzugsweise unterscheidet sich der Konuswinkel der Außenfläche des Reibrings von dem Konuswinkel einer Innenfläche des Synchronrings, insbesondere um mehr als 1°. Es liegt also eine Winkeldiskrepanz vor. Dadurch kann ein gutes Losbrechverhalten erreicht werden.The cone angle of the outer surface of the friction ring preferably differs from the cone angle of an inner surface of the synchronizer ring, in particular by more than 1 °. So there is an angular discrepancy. Good breakaway behavior can be achieved in this way.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Konuswinkel der Außenfläche des Reibrings im Wesentlichen dem Konuswinkel eines Innenwinkels des Synchronrings entsprechen, wobei kleine Abweichungen aufgrund von Fertigungstoleranzen auftreten können.According to an alternative embodiment, the cone angle of the outer surface of the friction ring can essentially correspond to the cone angle of an inner angle of the synchronizer ring, wherein small deviations can occur due to manufacturing tolerances.
Der Konuswinkel der Innenfläche des Reibrings liegt beispielsweise zwischen 5° und 15°, besonders bevorzugt zwischen 7° und 12°. In diesem Winkelbereich tritt keine Selbsthemmung an der Innenfläche des Reibrings auf.The cone angle of the inner surface of the friction ring is, for example, between 5 ° and 15 °, particularly preferably between 7 ° and 12 °. In this angular range there is no self-locking on the inner surface of the friction ring.
Um eine Beweglichkeit des Reibrings in axialer Richtung relativ zum Gangrad einzuschränken oder den Reibring in axialer Richtung fest am Gangrad zu fixieren, kann ein axialer Anschlag vorgesehen sein. Dieser kann beispielsweise durch den Konuswinkel der Innenfläche des Reibrings realisiert sein, insbesondere dann, wenn am Gangrad eine entsprechende Konusfläche vorgesehen ist, auf welcher der Reibring gelagert sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der axiale Anschlag auf andere Weise realisiert sein, zum Beispiel indem der mindestens eine Fortsatz an dem Gangrad anschlagen oder an diesem fixiert sein kann.In order to restrict mobility of the friction ring in the axial direction relative to the gear wheel or to fix the friction ring in the axial direction firmly on the gear wheel, an axial stop can be provided. This can be realized, for example, by the cone angle of the inner surface of the friction ring, in particular if a corresponding cone surface is provided on the gear wheel, on which the friction ring can be mounted. As an alternative or in addition, the axial stop can be realized in another way, for example by the at least one extension striking the gear wheel or being fixed to it.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Reibring radial innerhalb des Synchronrings. Somit kann der Synchronring bei einem Schaltvorgang gegen den Reibring gedrückt werden, um einen Reibeingriff zwischen dem Synchronring und dem Reibring herzustellen. Da der Reibring wiederum mechanisch mit dem Gangrad gekoppelt ist, wird über den Reibring auch ein indirekter Reibeingriff zwischen dem Synchronring und dem Gangrad hergestellt.According to a preferred embodiment, the friction ring lies radially inside the synchronizer ring. Thus, the synchronizer ring can be pressed against the friction ring during a switching operation in order to produce a frictional engagement between the synchronizer ring and the friction ring. Since the friction ring is in turn mechanically coupled to the gear wheel, an indirect friction engagement between the synchronizer ring and the gear wheel is also produced via the friction ring.
Es ist jedoch auch denkbar, dass der Reibring in einer alternativen Ausführungsform um den Synchronring herum, insbesondere radial außerhalb des Synchronrings angeordnet ist. In diesem Fall kann der Synchronring eine erhöhte Funktionsfläche auf der Konusfläche aufweisen, die bei Betätigung den Reibring zusammenzieht und dadurch einen Reibkontakt zwischen dem Reibring und dem Synchronring herstellt.However, it is also conceivable that in an alternative embodiment the friction ring is arranged around the synchronizer ring, in particular radially outside the synchronizer ring. In this case, the synchronizer ring can have an increased functional surface on the cone surface, which pulls the friction ring together when actuated, thereby producing a frictional contact between the friction ring and the synchronizer ring.
Der Reibring kann in Umfangsrichtung eine Unterbrechung aufweisen, die durch einen axial und radial durchgehenden Schlitz im Reibring gebildet ist. Durch die Unterbrechung ist der Reibring elastisch. Insbesondere weist der Reibring aufgrund der Unterbrechung eine geringe radiale Steifigkeit auf. Dies ist vorteilhaft hinsichtlich des Kopplungsverhaltens des Reibrings. Insbesondere begünstigt die Unterbrechung im Reibring das Löseverhalten der Reibfläche.The friction ring can have an interruption in the circumferential direction, which is formed by an axially and radially continuous slot in the friction ring. Due to the interruption, the friction ring is elastic. In particular, the friction ring has a low radial stiffness due to the interruption. This is advantageous with regard to the coupling behavior of the friction ring. In particular, the interruption in the friction ring favors the release behavior of the friction surface.
Nach dem Synchronisationsvorgang beziehungsweise während dem Entsperrvorgang, wenn der Synchronring von dem Gangrad weg bewegt wird, kann sich der Reibring aufgrund des Wegfalls der Axialkraft auf den Synchronring elastisch entspannen. Dadurch wird ein Druck auf die Konusflächen abgebaut und eine Klemmung zwischen Reibring und Synchronring kann aufgehoben werden. Man kann sich gedanklich der Einfachheit halber ein geringes elastisches Zurückfedern beziehungsweise zusammenziehen vorstellen.After the synchronization process or during the unlocking process, when the synchronizer ring is moved away from the gear wheel, the friction ring can relax elastically due to the loss of the axial force on the synchronizer ring. This relieves pressure on the cone surfaces and can remove any jamming between the friction ring and the synchronizer ring. For the sake of simplicity, one can imagine a slight elastic springback or contraction.
Dieses Verhalten wird dadurch begünstigt, dass der Reibring in axialer Richtung ein Stück weit gegenüber dem Gangrad beweglich sein kann.This behavior is favored by the fact that the friction ring can be movable to a certain extent in relation to the gear wheel in the axial direction.
Der Schlitz kann gleichzeitig die Ausnehmung der Eingriffsgeometrie bilden. Dadurch kann der Reibring besonders einfach und kostengünstig herstellbar sein.The slot can simultaneously form the recess of the engagement geometry. As a result, the friction ring can be produced in a particularly simple and inexpensive manner.
Die zueinander hin gerichteten, an die Unterbrechung angrenzenden Flächen des Reibrings können in Radialansicht parallel oder geneigt zueinander verlaufen. Bei einer parallelen Ausrichtung der Flächen ist der Reibring besonders einfach herstellbar. Wenn die Flächen geneigt zueinander verlaufen, insbesondere konisch, können die Flächen als Funktionsflächen dienen, wobei eine Kraft, die zum Dehnen und/oder Verschieben des Reibrings notwendig ist, zumindest teilweise in die Funktionsflächen eingeleitet werden kann. Außerdem können die konisch geneigten Flächen das Löseverhalten nach dem Synchronvorgang weiter verbessern. Angenommen die Reibflächen trennen sich aufgrund den Reibungsverhältnisse nicht vollständig und es bleibt eine Restklemmung bestehen, würde in diesem Fall ein Reibmoment an der Reibfläche durch die Abstützung an der geneigten Fläche zu einer Rückstellbewegung aufgrund der resultierenden Axialkraft führen und die Konusflächen voneinander lösen.The surfaces of the friction ring facing one another and adjoining the interruption can run parallel or inclined to one another in a radial view. With a parallel alignment of the surfaces, the friction ring is particularly easy to produce. If the surfaces are inclined to one another, in particular conically, the surfaces can serve as functional surfaces, a force which is necessary for stretching and / or displacing the friction ring being at least partially in the functional surfaces can be initiated. In addition, the conically inclined surfaces can further improve the release behavior after the synchronization process. Assuming the friction surfaces do not separate completely due to the friction conditions and residual clamping remains, in this case a frictional torque on the friction surface would result in a restoring movement due to the support on the inclined surface due to the resulting axial force and would separate the cone surfaces.
Die an die Unterbrechung angrenzenden Flächen des Reibrings verlaufen in Radialansicht in einem spitzen Winkel zueinander, wobei beide Flächen in Längsrichtung der Synchronisationseinheit geneigt sind. Dadurch können beide Flächen zur Krafteinleitung dienen. Insbesondere ist der Schlitz V-förmig.The surfaces of the friction ring adjoining the interruption run in radial view at an acute angle to one another, both surfaces being inclined in the longitudinal direction of the synchronization unit. This means that both surfaces can be used to apply force. In particular, the slot is V-shaped.
Besonders bevorzugt sind die beiden an die Unterbrechung angrenzenden Flächen in Längsrichtung der Synchronisationseinheit betrachtet unterschiedlich geneigt. Dadurch ergibt sich eine Winkeldiskrepanz, durch die ein Ausrichtverhalten, ein Löseverhalten und ein Schaltkomfort verbessert sind.The two surfaces adjoining the interruption are particularly preferably inclined differently in the longitudinal direction of the synchronization unit. This results in an angular discrepancy by means of which an alignment behavior, a release behavior and a switching comfort are improved.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Ausnehmung durch eine Vertiefung im Gangrad gebildet, die in axialer Richtung der Synchronisationseinheit zum Reibring hin offen ist. Ein Reibring mit einem an dem Reibring angeordneten Fortsatz kann somit bei der Montage der Synchronisationseinheit einfach auf das Gangrad aufgeschoben werden, um das Gangrad und den Reibring in Drehrichtung zu koppeln. Gleichzeitig kann durch die Ausnehmung ein axialer Anschlag für den Reibring gebildet sein. Insbesondere sind die Ausnehmung und der Fortsatz derart geformt, dass der Fortsatz an einer stirnseitigen Fläche der Ausnehmung anstoßen kann, insbesondere während dem Synchronvorgang.According to one embodiment, the recess is formed by a recess in the gear wheel, which is open towards the friction ring in the axial direction of the synchronization unit. A friction ring with an extension arranged on the friction ring can thus be simply pushed onto the gearwheel during assembly of the synchronization unit in order to couple the gearwheel and the friction ring in the direction of rotation. At the same time, an axial stop for the friction ring can be formed by the recess. In particular, the recess and the extension are shaped such that the extension can abut an end face of the recess, in particular during the synchronizing process.
Der mindestens eine Fortsatz kann an einer Innenfläche des Reibrings vorgesehen sein. Ein solcher Fortsatz kann integral mit dem Reibring ausgebildet sein. Der Fortsatz ermöglicht eine einfache und zuverlässige Koppelung des Reibrings mit dem Gangrad.The at least one extension can be provided on an inner surface of the friction ring. Such an extension can be formed integrally with the friction ring. The extension enables simple and reliable coupling of the friction ring to the gear wheel.
Beispielsweise ist der mindestens eine Fortsatz an der Innenfläche des Reibrings und direkt angrenzend an die Unterbrechung angeordnet. Dadurch kann eine Entformung des Reibrings vereinfacht sein.For example, the at least one extension is arranged on the inner surface of the friction ring and directly adjacent to the interruption. De-molding of the friction ring can thereby be simplified.
Gemäß einer Ausführungsform sind mindestens zwei Fortsätze an der Innenfläche des Reibrings vorgesehen, die jeweils direkt an die Unterbrechung angrenzen, insbesondere ist beidseitig der Unterbrechung jeweils ein Fortsatz vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass eine Aufweitung des Reibrings begrenzt sein kann, wenn die Fortsätze in eine entsprechende Ausnehmung im Gangrad eingreifen.According to one embodiment, at least two extensions are provided on the inner surface of the friction ring, each of which directly adjoins the interruption, in particular an extension is provided on both sides of the interruption. This has the advantage that an expansion of the friction ring can be limited if the extensions engage in a corresponding recess in the gear wheel.
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Fortsatz an einer zum Gangrad hin gerichteten Stirnseite des Reibrings angeordnet und die Ausnehmung durch einen entsprechenden Schlitz, anders ausgedrückt eine Tasche oder ein Fenster, im Gangrad gebildet sein. Auf diese Weise kann ebenso eine zuverlässige Kopplung des Reibrings mit dem Gangrad in Drehrichtung erreicht werden. Dabei kann das Gangrad einen axialen Anschlag bereitstellen, an dem der Fortsatz anstößt.Alternatively or additionally, at least one extension can be arranged on an end face of the friction ring facing the gear wheel and the recess can be formed in the gear wheel by a corresponding slot, in other words a pocket or a window. In this way, a reliable coupling of the friction ring with the gear wheel in the direction of rotation can also be achieved. The gear wheel can provide an axial stop against which the extension abuts.
Beispielsweise ist an einem freien Längsende des Fortsatzes eine Rastgeometrie geformt, die an dem Gangrad verrastet ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Reibring sich in Axialrichtung zu weit von dem Gangrad löst. Zudem wird auch ein Lösen des Reibrings von dem Synchronring begünstigt. Des Weiteren kann durch die Rastgeometrie eine definierte Beweglichkeit des Reibrings relativ zum Gangrad in axialer Richtung festgelegt sein, das heißt, dass sich der Reibring relativ zum Gangrad um innerhalb eines festgelegten Bereichs in axialer Richtung bewegen kann. Alternativ kann der Reibing durch den Fortsatz, insbesondere durch die Rastgeometrie, in einer definierten axialen Position relativ zum Gangrad fixiert sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann an der Innenfläche des Reibrings ein zumindest abschnittsweise umlaufender Kragen geformt sein, der in eine umlaufende Nut am Gangrad eingreift. Dadurch kann der Reibring ebenfalls in axialer Richtung am Gangrad fixiert sein. Die Nut und der Kragen können derart ausgelegt sein, dass der Reibring relativ zum Gangrad um einen definierten Betrag in axialer Richtung beweglich ist.For example, a locking geometry is formed on a free longitudinal end of the extension, which is locked to the gear wheel. In this way, the friction ring can be prevented from coming loose from the gear wheel in the axial direction. In addition, loosening of the friction ring from the synchronizer ring is favored. Furthermore, a defined mobility of the friction ring relative to the gear wheel can be defined in the axial direction by the latching geometry, that is to say that the friction ring can move relative to the gear wheel in the axial direction within a defined range. Alternatively, the friction can be fixed in a defined axial position relative to the gear wheel by the extension, in particular by the latching geometry. According to a further embodiment, an at least partially circumferential collar can be formed on the inner surface of the friction ring and engages in a circumferential groove on the gear wheel. As a result, the friction ring can also be fixed in the axial direction on the gear wheel. The groove and the collar can be designed such that the friction ring is movable in the axial direction relative to the gear wheel by a defined amount.
Der mindestens eine Fortsatz ist z. B. durch eine nach radial innen gebogene Lasche im Reibring gebildet, insbesondere dann, wenn der Reibring ein Blechteil ist. Auf diese Weise ist der Reibring besonders kostengünstig herstellbar.The at least one extension is e.g. B. formed by a radially inwardly bent tab in the friction ring, especially when the friction ring is a sheet metal part. In this way, the friction ring can be produced particularly inexpensively.
Gemäß einer Ausführungsform kann an dem Gangrad ein Kragen geformt sein, der in Umfangsrichtung mindestens eine axial und radial durchgehende Unterbrechung aufweist, welche die Ausnehmung bildet, in die ein am Reibring angeordneter Fortsatz eingreift, wobei der Kragen einen axialen Anschlag für den Reibring bereitstellt. Somit wird durch den Kragen eine Beweglichkeit des Reibrings in axialer Richtung begrenzt. Gleichzeitig kann durch die Unterbrechungen im Kragen eine mechanische Koppelung des Reibrings und des Gangrades in Drehrichtung geschaffen sein.According to one embodiment, a collar can be formed on the gear wheel, which has at least one axially and radially continuous interruption in the circumferential direction, which forms the recess into which an extension arranged on the friction ring engages, the collar providing an axial stop for the friction ring. The collar thus limits the mobility of the friction ring in the axial direction. At the same time, the interruptions in the collar can create a mechanical coupling of the friction ring and the gear wheel in the direction of rotation.
Das Gangrad ist vorzugsweise mehrteilig, wobei das Gangrad ein Zahnrad und eine am Zahnrad befestigte Kupplungsscheibe mit einer Schaltverzahnung aufweist, wobei der mindestens eine Fortsatz oder die mindestens eine Ausnehmung in der Kupplungsscheibe vorhanden sind. Durch die mehrteilige Ausführung können auch komplexe Geometrien im Gangrad umgesetzt werden. Beispielsweise können auf einfache Weise Hinterschnitte in dem Gangrad gebildet sein, in die eine Rastgeometrie des Reibrings verrasten kann. Zudem kann durch die mehrteilige Gestaltung die Schaltverzahnung aus einem anderen Material gefertigt sein als das Zahnrad. Dies ist vorteilhaft hinsichtlich der Lebensdauer sowie der Materialkosten der Komponenten.The gearwheel is preferably in several parts, the gearwheel comprising a gearwheel and a clutch disc attached to the gearwheel Has gear teeth, wherein the at least one extension or the at least one recess are present in the clutch disc. Thanks to the multi-part design, even complex geometries can be implemented in the gear wheel. For example, undercuts can be formed in a simple manner in the gear wheel, into which a locking geometry of the friction ring can lock. In addition, due to the multi-part design, the gear teeth can be made of a different material than the gear. This is advantageous in terms of the service life and the material costs of the components.
Um während einer Synchronisierung eine möglichst große Reibkraft zwischen dem Synchronring und dem Reibring zu erreichen, ist beispielsweise an einer Kontaktfläche zwischen dem Synchronring und dem Reibring ein Reibbelag vorhanden. Der Reibbelag kann eine zusätzliche Reibbeschichtung, beispielsweise ein Karbonbelag, oder eine Rillierung an dem Reibring und/oder dem Synchronring sein.In order to achieve the greatest possible frictional force between the synchronizer ring and the friction ring during synchronization, a friction lining is present, for example, on a contact surface between the synchronizer ring and the friction ring. The friction lining can be an additional friction coating, for example a carbon lining, or a grooving on the friction ring and / or the synchronizer ring.
An einer Kontaktfläche zwischen dem Gangrad und dem Reibring kann eine reibmindernde Beschichtung vorhanden sein, wodurch ein Lösen des Reibeingriffs vereinfacht sein kann.A friction-reducing coating can be present on a contact surface between the gear wheel and the friction ring, as a result of which loosening of the frictional engagement can be simplified.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1a bis7a und9a bis10a jeweils eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Synchronisationseinheit in einer Explosionsdarstellung, - -
1b bis7b und9b bis10b jeweils einen Schnitt durch die erfindungsgemäßen Synchronisationseinheiten gemäß den1a bis7a und9a bis10a und - -
8a bis8e schematisch verschiedene Rastgeometrien, die wahlweise anstelle der in7 gezeigten Rastgeometrie vorgesehen sein können.
- -
1a to7a and9a to10a an embodiment of a synchronization unit according to the invention in an exploded view, - -
1b to7b and9b to10b in each case a section through the synchronization units according to the invention1a to7a and9a to10a and - -
8a to8e schematically different locking geometries, which can be used instead of in7 locking geometry shown can be provided.
Wie in der zugehörigen Schnittdarstellung in
Das Gangrad
Der Synchronring
Um einen Schaltvorgang auszuführen, muss in einer Synchronisation die Drehzahl des Synchronrings
Die grundsätzliche Funktionsweise eines solchen Schaltvorgangs ist aus dem Stand der Technik als BorgWarner-Synchronisation bekannt. Daher wird im Folgenden nicht detailliert auf die Funktionsweise eingegangen.The basic mode of operation of such a switching process is known from the prior art as BorgWarner synchronization. Therefore, the mode of operation is not discussed in detail below.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Synchronring
Der Reibring
Dabei ist der Reibring
Durch den relativ kleinen Konuswinkel an der Außenfläche
Um die Reibung zwischen dem Reibring
Der Reibring
Die Eingriffsgeometrie
Der Fortsatz
Die Ausnehmung
Dabei verlaufen die zueinander hin gerichteten, an die Unterbrechung
Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Synchronisationseinheit
Während einer Synchronisation wird der Synchronring
Der axiale Anschlag
Wenn der Synchronring
Für gleiche Strukturen mit gleichen Funktionen, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen, wobei nachfolgend auf die Unterschiede der jeweiligen Ausführungsformen eingegangen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.For the same structures with the same functions, which are known from the above embodiment, the same reference numerals are used in the following and reference is made in this regard to the preceding explanations, the differences of the respective embodiments being discussed below in order to avoid repetitions.
Die Ausführungsform gemäß
Während bei der Ausführungsform gemäß
Der an dem Gangrad
Durch eine derart geformte Eingriffsgeometrie
Die Ausführungsform gemäß
Bei der in
Dabei sind zwei der mehreren Fortsätze
Die beidseitig der Unterbrechung
Die Ausnehmungen
Darüber hinaus stellt die Ausnehmung
Die Ausnehmungen
Die Synchronisationseinheit
Im Unterschied zu der in
Wie in
In der dargestellten Ausführungsform ist der umlaufende Kragen
Bei der Synchronisationseinheit gemäß
Am Reibring
In dieser Ausführungsform der Synchronisationseinheit
Die Ausnehmungen
In der in
Die in
Dabei ist an einem freien Längsende der Fortsätze
An dem Gangrad
In der gezeigten Ausführungsform sind die Hinterschneidungen
Der Boden der Vertiefung
Die in den
Die
Insbesondere zeigt
Die Eingriffsgeometrie
An dem Gangrad
Der Reibring
Zudem ist am Gangrad
Der Kragen
Die in den
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten sein, d.h. die beschriebenen Merkmale sind beliebig kombinierbar.The invention is not restricted to the embodiments shown. In particular, individual features of one embodiment can be contained in a further embodiment according to the invention independently of the other features of the corresponding embodiment, i.e. the described features can be combined as desired.
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