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Die
Erfindung betrifft einen Synchronisierungsring mit einer durch einen
reibungs- und/oder verschleißoptimierten
Belag gebildeten Lagerfläche.
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Synchronisierungsringe
dienen zum Herbeiführen
einer Synchronisierung der Motorwelle und der Antriebswelle in einem
Schaltgetriebe, beispielsweise in dem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges. Die
Synchronisierungsringe dienen dem Zweck, vor einem Schaltvorgang
die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle an diejenige der Antriebswelle
anzupassen. Eingesetzt werden in einem solchen Getriebe typischerweise
zwei oder drei miteinander arbeitende Synchronisierungsringe, von
denen einer einen anderen zum Herbeiführen der gewünschten
Synchronisation vor einem Schaltvorgang abbremst. Synchronisierungsringe
werden typischerweise aus Metall hergestellt, beispielsweise durch
Umformen aus Blech oder als Schmiedekörper. Ein Synchronisierungsring
umfasst einen kegelstumpfförmigen
Ringkörper,
dessen Oberfläche
mit einem reibungs- und/oder
verschleißoptimierten
Belag beschichtet ist. Der Belag kann je nach Ausgestaltung des
Synchronisierungsringes radial nach innen weisend oder nach außen weisend
auf dem Ringkörper
angeordnet sein. Konzentrisch den Ringkörper an seinem einen Ende umgebend
befindet sich der äußere Verzahnungsbereich.
Die Oberfläche
des Belages stellt die Lagerfläche
des Synchronisierungsringes dar.
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Als
Belag werden beispielsweise solche eingesetzt, die durch Flammsprit zen
oder Streusintern aufgebracht werden. Neben diesen Belägen werden auch
organische Beläge
eingesetzt, die auf den Ringkörper
des Synchronisierungsringes aufgebracht werden. Bei einem Einsatz
von organischen Belägen können solche
verwendet werden, die bereits in ihrem ausgehärteten Zustand auf den Ringkörper des Synchronisierungsringes
aufgebracht werden, oder es können
solche verwendet werden, die im nicht ausgehärteten Zustand auf den Ringkörper des
Synchronisierungsringes aufgebracht und erst anschließend ausgehärtet werden.
Die organischen Beläge werden
typischerweise als kegelstumpfförmige
Ringabschnitte vorgefertigt und anschließend auf die Oberfläche des
Ringkörpers
des Synchronisierungsringes aufgebracht, d.h. je nach Ausgestaltung
des Synchronisierungsringes entweder auf die nach außen weisende
Seite oder die Innenseite des Ringkörpers. Bereits ausgehärtete organische
Beläge
werden mittels eines Klebers auf der Oberfläche des Ringkörpers des
Synchronisierungsringes befestigt. Bei nicht ausgehärteten organischen
Belägen
macht man sich die duktilen Eigenschaften bei der Aushärtung dieses
Materials unter Temperatureinfluss zu nutze, um den Belag mit dem
Grundkörper
zu verbinden.
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Bei
Verwendung eines nicht ausgehärteten organischen
Belages ist es notwendig, einen in radialer Richtung zur Oberfläche des
Ringkörpers
hin gerichteten Druck unter gleichzeitiger Erwärmung des Belages auszuüben, um
den Belag auszuhärten
und diesen in gegebenenfalls vorhandene Oberflächenunebenheiten der Ringkörperoberfläche einzupressen.
Hierzu bedient man sich entsprechend konisch ausgebildeter Werkzeuge,
beispielsweise eines Dornwerkzeuges bei einem innen liegenden Belag. Synchronisierungsringe
weisen mitunter einen nach innen vorspringenden flanschartigen Bodenringkörper an
dem dem äußeren Verzahnungsbereich
gegenüberliegenden
Ende des Ringkörpers
auf, an dem der Belag grenzt. Bei solchen Synchronisierungsringen
ist zumindest mit den derzeitig eingesetzten Werkzeugen ein Aushärten eines
organischen Belages unter bestimmungsgeäßer Ausbildung der Lagerfläche nicht
möglich,
da der radiale Anpressdruck durch axiales Bewegen des konischen Werkzeuges
gegenüber
dem Ringkörper
erzeugt wird. Dieses ist jedoch bei solchen Synchronisierungringen
mit einem nach innen vorspringenden Bodenringkörper nicht möglich. Letztendlich
gilt dieses auch für
die Bestückung
des Ringkörpers
eines Synchronisierungsringes mit einem ausgehärteten organischen Ringkörperbelag,
auf den zur Verbesserung der Klebeverbindung ebenfalls ein radialer
Druck beim Klebvorgang ausgeübt
wird. Aufgrund der schwierigen werkzeugtechnischen Bestückung des die
Beläge
tragenden Ringkörpers
des Synchronisierungsringes, werden diese vielfach manuell bestückt.
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Ausgehend
von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher
die Aufgabe zugrunde, einen Synchronisierungsring vorzuschlagen, dessen
Ringkörper
mit einem organischen Belag in seinem ausgehärteten Zustand und insbesondere auch
in seinem nicht ausgehärteten
Zustand beschichtet werden kann und diese Beschichtung vor allem
auch dann maschinell vorgenommen werden kann, wenn die zu beschichtende
Fläche
des Ringkörpers
an seinem einen Ende durch einen in radialer Richtung vorspringenden
Ringkörper
begrenzt ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
eingangs genannten, gattungsgemäßen Synchronisierungsring
gelöst,
bei dem die Lagerfläche durch
wenigstens zwei, in Drehrichtung der Mantelfläche der Lagerfläche voneinander
beabstandete Belagsegmente gebildet ist.
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Bei
diesem Synchronisierungsring ist der reibungs- und/oder verschleißoptimierte
Belag durch mehrere einzelne Belagsegmente gebildet. Die Belagsegmente
selbst sind voneinander in Drehrichtung der Mantelfläche der
Lagerfläche
beabstandet. Die eigentliche Lagerfläche dieses Synchronisierungsringes
wird durch die von dem Ringkörper
wegweisende Oberfläche
der einzelnen Belagsegmente gebildet. Der Belag ist mithin in Umfangsrichtung
nicht durchgehend. Die durch die einzelnen Belagsegmente gebildeten
Lagerflächenabschnitte
verbindende Mantelfläche
stellt bei diesem Synchronisierungsring die Lagerfläche dar.
Durch den Einsatz mehrerer einzelner Belagsegmente ist es ohne weiteres
möglich,
diese in Richtung zu den die einzelnen Belagsegmente tragenden Ringkörperabschnitten
ausschließlich
unter Ausübung
einer radialen Werkzeugbewegung anzupressen. Hierzu kann zur Erstellung
beispielsweise eines innen liegenden Belages ein Spreizwerkzeug
mit einer der Anzahl der Belagsegmente entsprechenden Anzahl an
Spreizarmen dienen, wobei auf jedem Spreizarm ein Belagsegment bis
zu seiner Verbindung mit dem gewünschten
Abschnitt des Ringkörpers
des Synchronisierungsringes fixiert ist. Beim Spreizen der Spreizarme
werden die einzelnen Belagsegmente an die vorgesehenen Oberflächenabschnitte
des Ringkörpers
an gepresst, ohne dass die Belagoberfläche störende Wülste entstehen. Gleiches gilt
für das
Aufbringen eines Außenbelages, wobei
in einem solchen Fall das Werkzeug die Belagsegmente innenseitig
trägt und
zur Ausübung
eines auf die äußere Oberfläche des
Ringkörpers
des Synchronisierungsringes wirkenden nach innen gerichteten radialen
Druck ausübt.
Bei einem solchen Synchronisierungsring ist es insbesondere möglich, ohne weiteres
organische Belagsegmente in ihrem noch nicht ausgehärteten Zustand
einzusetzen und die gewünschte
Verpressung durch Temperatureinfluss durchzuführen, was regelmäßig zu einer
Reduzierung der Dicke des Belages gegenüber der Dicke in seinem nicht
ausgehärteten
Zustand führt.
Da es bei diesem Synchronisierungsring möglich ist, den Belag mit Hilfe
der vorbeschriebenen Werkzeuge aufzubringen, bei denen allein eine
radiale Bewegung ausgeübt
wird, können
die Belagsegmente in radialer Richtung an einem flanschartigen Bodenringkörper bei
einen innen liegenden Belag oder an dem äußeren Verzahnungsring bei einem
außen
liegenden Belag unmittelbar in axialer Richtung angrenzen. Durch
die Beabstandung der einzelnen Belagsegmente hinterlassen etwa bei
einem innen liegenden Belag die Spreizarmzwischenräume keine
Abdrücke
oder Unebenheiten auf den die Lagerfläche ausbildenden Oberflächen der
einzelnen Belagsegmente.
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Zur
Vereinfachung der Handhabung wird man den Synchronisierungsring
mit 3, 4 oder 5 Belagsegmenten ausrüsten, auch wenn grundsätzlich das
Vorsehen einer größeren Belagsegmentanzahl möglich ist.
Die einzelnen Belagsegmente sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
sämtlich gleich
lang. Gleiches gilt für
die Belagzwischenräume.
Zweckmäßigerweise
ist der Anteil des Umfanges der Mantelfläche der Lagerfläche, der
durch die Belagsegmente gebildet wird, größer als der durch die Belagsegmentzwischenräume eingenommene
Anteil.
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Zum
Schutze der in Drehrichtung der Lagerfläche weisenden Kanten der Belagsegmente
sind diese gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung von der wirksamen Lagerfläche beabstandet.
Dieses kann beispielsweise durch eine von der Mantelfläche der
Lagerfläche
wegweisende Krümmung
der Endabschnitte der Belagsegmente realisiert sein. Zu diesem Zweck
ist der Sitz der Belagsegmente am Ringkörper des Synchronisierungsringes
entsprechend ausgebildet. Möglich
ist ebenfalls eine Ausgestaltung, bei der die in Drehrichtung weisenden
Kanten der einzelnen Belagsegmente eine Fase oder eine konische
Verjüngung
im Bereich des in diese Richtung weisenden Endabschnittes aufweisen.
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Von
Vorteil ist, wenn die einzelnen Belagsegmente formschlüssig in
Drehrichtung des Synchronisierungsringes in einem Sitz, etwa einer
Vertiefung des Ringkörpers
gehalten sind.
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Der
Grundkörper
des Synchronisierungsringes mit seinem mit den Belagsegmenten zu
beschichtenden Ringkörper
kann aus einem Blechzuschnitt (vorzugsweise Stahlblech) durch Umformen oder
durch einen Schmiedeprozess oder Sinterprozess hergestellt sein,
wobei man in letzterem Fall bevorzugt Messing zum Herstellen des
Synchronisierungsringes einsetzt.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1a, 1b:
Einen Synchronisierungsring gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
in einem Querschnitt (1a) und in einem parallel zur Längsachse
verlaufenden Längsschnitt
(1b) und
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2a, 2b:
einen Synchronisierungsring gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
in einem Querschnitt (2a) und in einem parallel zur Längsachse
verlaufenden Längsschnitt
(2b).
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Ein
Synchronisierungsring 1 umfasst einen äußeren Verzahnungsbereich 2 und
einen daran angeformten, sich von dem Verzahnungsbereich 2 wegerstreckenden,
konisch verjüngten
Ringkörper 3.
An dem dem Verzahnungsbereich 2 in Richtung der Erstreckung
der Längsachse
des Synchronisierungsringes 1 gegenüberliegenden Ende des Ringkörpers 3 ist
ein nach innen vorspringender, flanschartiger Bodenringkörper 4 angeordnet.
Der Synchronisierungsring 1 ist aus einem Stahlblechzuschnitt
durch Umformen in seine in den 1a, 1b gezeigte Form
gebracht worden.
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Der
Ringkörper 3 dient
zum Tragen eines reibungs- und/oder verschleiß optimierten Belages, und zwar
an seiner nach innen weisenden Oberfläche. Die durch den Belag gebildete
Lagerfläche
ist aus einzelnen Belagsegmenten 5, 5', 5" zusammengesetzt,
wobei die Lagerfläche
durch die die nach innen weisenden Oberflächen der Belagsegmente 5, 5', 5" verbindende
Mantelfläche
gebildet ist. Die Belagsegmente 5, 5', 5" sind voneinander
durch belagsegmentfreie Abschnitte des Ringkörpers 3 voneinander beabstandet.
Die einzelnen Belagsegmente 5, 5', 5" sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in Umfangsrichtung jeweils gleich lang. Gleiches gilt für die Belagsegmentzwischenräume. Jedem
Belagsegment 5, 5', 5" ist ein Sitz
als Vertiefung der inneren Oberfläche 6 des Ringkörpers 3 zugeordnet.
Die dem Belagsegment 5 zugeordnete Vertiefung ist in 1 mit
den Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Die Vertiefung 7 – gleiches
gilt für
die Sitze der Belagsegmente 5', 5" – ist dergestalt konzipiert,
dass die Dicke des Belagsegmentes 5 in radialer Richtung über der inneren
Oberfläche 6 des
Ringkörpers 3 hervorsteht, so
dass der Durchmesser der die nach innen weisenden Oberfläche der
Belagsegmente 5, 5', 5" verbindende
Mantelfläche – der Lagerfläche – kleiner
ist als der Durchmesser der die inneren Oberflächenabschnitte 6 verbindenden
Mantelfläche.
Im Bereich der in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung des Synchronisierungsringes 1 weisenden
Endabschnitte 8, 8' sind
die Belagsegmente 5, 5', 5" von der die Lagerfläche bildenden
Mantelfläche
der Belagsegmente 5, 5', 5" nach außen weisend gekrümmt.
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Die
nach innen weisende Oberfläche 9 der Belagsegmente 5, 5', 5" ist im Bereich
der Endabschnitte 8, 8' in Höhe der inneren Oberfläche 6 des
Ringkörpers 3 angeordnet.
Dadurch sind die Belagsegmente 5, 5', 5" in Umdrehungsrichtung des Synchronisierungsringes 1 gesehen
formschlüssig
in ihrem durch die Vertiefungen 7 gebildeten Sitz gehalten.
Gleichfalls ist es möglich,
die Endabschnitte 8, 8' mit ihrer nach innen weisenden
Oberfläche
gegenüber
der inneren Oberfläche 6 des
Ringkörpers 3 mit einer
solchen Krümmung
zu versehen, dass die Oberfläche 9 gegenüber der
inneren Oberfläche 6 des
Ringkörpers 3 nach
außen
hin versetzt angeordnet ist.
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Die
Tiefe der Belagsegmente 5, 5', 5" erstreckt sich, wie aus 1b ersichtlich,
bis an den Bodenringkörper 4 heran,
so dass die Belagsegmente 5, 5', 5" in axialer Richtung formschlüssig durch den
Bodenringkörper 4 fixiert
sind.
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Bei
den Belagsegmenten 5, 5', 5" handelt es sich um streifenförmige Segmente
aus einem organischen Belagmaterial. Die Belagsegmente 5, 5', 5" sind als streifenförmige Elemente
vor ihrer Aushärtung
in die jeweilige Vertiefung 7 des Ringkörpers 3 mittels einen
Spreizwerkzeuges eingesetzt worden. Das zu diesem Zweck verwendete
Spreizwerkzeug verfügt über drei
beheizbare Spreizarme, durch die die darauf zunächst fixierten Belagsegmente 5, 5', 5" in ihre jeweilige
Vertiefung 7 eingebracht werden. Durch anschließendes Beheizen
der Spreizarme und durch gleichzeitiges Spreizen der Spreizarme
wird auf die Belagsegmente 5, 5', 5" ein in radialer Richtung wirkender
Druck ausgeübt,
mit dem die zunächst
unausgehärteten
Belagsegmente 5, 5', 5" auf die nach
innen weisende Oberfläche
der Vertiefungen 7 gepresst werden. Die duktilen Eigenschaften der
Belagsegmente 5, 5', 5" beim Vorgang
des Aushärtens
werden auch genutzt, um eine exakte Konzentrizität zwischen der nach innen weisenden
Oberfläche 9 der
Belagsegmente 5, 5', 5" – der Lagerfläche – und dem äußeren Verzahnungsbereich 2 herzustellen.
Dieses erfolgt durch Fixieren des Synchronisierungsringes 1,
einem bezüglich
der Fixierung exaktes axiales Einfahren des Spreizwerkzeuges und
einem gleichmäßen Spreizen
der Spreizarme. Auf diese Weise kann gleichzeitig mit dem Aushärten der
Belagsegmente 5, 5', 5" ein Exzentrizitätsausgleich
erfolgen. Auf dem zum Bestücken
der Vertiefungen 7 des Ringkörpers 3 mit den Belagsegmenten 5, 5', 5" verwendeten
Spreizwerkzeug sitzen die Belagsegmente 5, 5', 5" am vorderen
Ende, welches seinerseits an den Vorsprüngen des Bodenringkörpers 4 anstößt. Somit
dient der Bodenringkörper 4 neben
der ihm zugedachten Funktion auch zur exakten Positionierung der
Belagsegmente 5, 5', 5" in Längsrichtung
nach Art eines Anschlages für
das verwendete Werkzeug.
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2a, 2b zeigen
einen weiteren Synchronisierungsring 10, der grundsätzlich aufgebaut ist
wie der Synchronisierungsring 1. Bei dem Synchronisierungsring 10 handelt
es sich um einen geschmiedeten Körper,
so dass bei dem Bestücken
seines Ringkörpers 11 mit
den Belagsegmenten 12, 12', 12" bezüglich des vorbeschriebenen
Exzentrizitätsausgleiches
eine größere Bedeutung
zukommen kann als bei dem durch Umformen hergestellten Synchronisierungsring 1.
Im Gegensatz zu dem Synchronisierungsring 1 weist der Synchronisierungsring 10 keinen
Bodenringkörper
auf.
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Die
Erfindung lässt
sich gleichermaßen
bei geschmiedeten Synchronisierungsringen verwirklichen, die ausgebildet
sind wie der Synchronisierungsring 10 und einen Bodenringkörper aufweisen, wie
dieser zu dem Synchronisierungsring 1 der 1a, 1b beschrieben
ist.
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- 1
- Synchronisierungsring
- 2
- Verzahnungsbereich
- 3
- Ringkörper
- 4
- Bodenringkörper
- 5,
5', 5"
- Belagsegment
- 6
- innere
Oberfläche
Ringkörper
- 7
- Vertiefung
- 8,
8'
- Endabschnitt
- 9
- Oberfläche Belagsegment
- 10
- Synchronisierungsring
- 11
- Ringkörper
- 12,
12', 12"
- Belagsegment