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Title:
SYNCHRONIZATION DEVICE FOR GEARBOXES, IN PARTICULAR MOTOR VEHICLE GEARBOXES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/056200
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a synchronization device for gearboxes, in particular motor vehicle gearboxes. Said device comprises a clutch body, which has a clutch disk (1) and a conical ring (2) with at least one friction surface (4) and a synchronous external ring (6) with a counter friction surface (7). According to the invention, the clutch body and the synchronous external ring (6) are each connected in a rotationally fixed manner to one respective component to be synchronized and the clutch disk (1) consists of steel and the friction surface (4) of the conical ring (2) of brass.

Inventors:
SCHWUGER JOSEF (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/013833
Publication Date:
July 10, 2003
Filing Date:
December 06, 2002
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
SCHWUGER JOSEF (DE)
International Classes:
F16D23/02; (IPC1-7): F16D23/02; F16D23/06
Foreign References:
US4951798A1990-08-28
DE19853896A12000-05-25
EP0792715A11997-09-03
US6224822B12001-05-01
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1 - 3 Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Synchronisiervorrichtung für Getriebe, insbesondere Kraftfahrzeug getriebe, mit einem Kupplungskörper, der eine Kupplungsscheibe (1) und einen Konusring (2) mit zumindest einer Reibfläche (4) aufweist und mit einem Synchronaußenring (6) mit einer Gegenreibfläche (7), wobei der Kupplungskörper und der Synchronaußenring (6) mit je einem der zu synchronisierenden Bauteile drehfest verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kupplungsscheibe (1) aus Stahl und die Reibfläche (4) des Konusrings (2) aus Messing hergestellt sind.
2. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronaußenring (6) aus Stahl hergestellt ist.
3. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (4) mit dem Konusring (2) und der Konusring (2) mit der Kupplungsscheibe (1) starr verbunden sind.
4. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusring (2) vollständig aus Mes sing hergestellt ist.
5. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (1) durch Stan zen und/oder Prägen aus einem mit Messing verschweißbaren Stahl werkstoff hergestellt ist.
6. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vollständig aus Messing herge stellte Konusring (2) aus einem Gussrohling, Schmiederohling oder aus Messingblech durch Umformen oder durch eine spanabhebende Bear beitung hergestellt ist.
7. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusring (2) mit der Kupp lungsscheibe (1) mittels Formschluss und zusätzlicher Verprägung ver bunden ist.
8. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (4 oder 5) aus Messing mit dem aus Stahl hergestellten Konusring (2) oder der Konusring (2) aus Mes sing mit der Kupplungsscheibe (1) aus Stahl verschweißt sind.
9. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messingwerkstoff eine schweißba re Messinglegierung mit vorzugsweise 50 % bis 70 % Kupfer ist.
10. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißung mittels eines Wider standsschweißverfahrens, vorzugsweise mittels Punktschweißen, Press stumpfschweißen, Rollnahtschweißen, Buckelschweißen, Mittelfrequenz Widerstandschweißen oder KondensatorImpulsschweißen erfolgt.
11. Synchronisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißung mittels eines Reib schweißverfahrens erfolgt.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Synchronisiervorrichtung für Getriebe, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebe Beschreibung Gebiet der Erfindung Synchronisiervorrichtung für Getriebe, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Kupplungskörper, der eine Kupplungsscheibe und einen Konusring mit zumindest einer Reibfläche aufweist, und mit einem Synchronaußenring mit einer Gegenreibfläche, wobei der Kupplungskörper und der Synchronaußen- ring mit je einem der zu synchronisierenden Bauteile drehfest verbunden ist.

Hintergrund der Erfindung Es ist bekannt, DE-198 53 894 A1, einen Synchronaußenring aus mehreren Teilen zu fertigen, wobei ein Scheibenkörper und ein Ringkörper, der auf sei- ner Innenmantelfläche mit einer Reibfläche versehen ist, getrennt hergestellt und aneinander befestigt sind.

Dieses Dokument enthält keine Angaben über die Werkstoffe der Teile des Synchronaußenringes.

Gerade aber die Werkstoffauswahl ist für die Gesamtbetrachtung der Synchro- nisiervorrichtung von großer Bedeutung.

Es ist weiterhin bekannt, DE-16 52 862 einen Synchronaußenring mittels eines Schmiedeverfahrens herzustellen, bei dem vorgeschlagen wird, zwei Werk-

stoffteile, die in radialer Richtung umeinander herum angeordnet sind, anein- ander zu befestigen. Dabei wird vorgeschlagen, den Außenbereich aus Bronze und den Innenbereich aus einem weichen Stahl zu fertigen. Ein derartiger Syn- chronaußenring hat den Nachteil, dass dadurch die Verzahnung des Syn- chronaußenringes aus Bronze hergestellt ist. Gerade aber bei modernen PKW- /LKW-Getrieben werden die Verzahnungskomponenten extremen Belastungen ausgesetzt, weil schnelle Schaltvorgänge, insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben, gefordert sind.

Um konstante Reibwerte über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten, ist es darüber hinaus vorteilhaft, an den Reib-beziehungsweise Gegenreibflächen unterschiedliche Werkstoffpaarungen einzusetzen.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Synchronisiervorrichtung vorzu- schlagen, bei der der Verzahnungsbereich des Kupplungskörpers und des Synchronaußenringes aus einem Werkstoff hoher Festigkeit hergestellt sind und bei der weiterhin im Bereich der Reibflächen eine, vorzugsweise unter- schiedliche Werkstoffpaarung eingesetzt ist, die einen möglichst konstanten Reibwert über die Gesamtlebensdauer gewährleistet.

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Kupplungsscheibe aus Stahl und die Reibfläche des Konusringes aus Messing hergestellt sind.

In vorteilhafter Weise ist dann der Synchronaußenring aus Stahl hergestellt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Reibfläche mit dem Konusring und der Konusring mit der Kupplungsscheibe starr miteinander ver- bunden, so dass sich ein einheitliches Bauteil hoher Festigkeit und hoher Formgenauigkeit ergibt.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Konusring vollständig aus Messing hergestellt sein.

Der Konusring und die Kupplungsscheibe können verschiedenartig miteinander verbunden sein. Zum einen ist es möglich, den Konusring mit der Kupplung- scheibe mittels Formschluss aneinander zu befestigen, wobei je nach Formge- bung, eine zusätzliche Verprägung einen erhöhten Halt und erhöhte Festigkeit bietet. Es ist aber auch möglich, die aus Messing hergestellte Reibfläche mit dem aus Stahl hergestellten Konusring oder den aus Messing hergestellten Konusring mit der Kupplungsscheibe aus Stahl zu verschweißen.

In vorteilhafter Weise ist die Kupplungsscheibe durch Stanzen und/oder Prä- gen aus einem mit Messing verschweißbaren Stahlwerkstoff hergestellt. Das Stanzen und/oder Prägen ist eine besonders günstige Herstellungsmöglichkeit für scheibenartige Körper, wobei auch eine hohe Formgenauigkeit erzielt wird.

Als Werkstoff für derartigen Stahl kann z. B. 16Mn Cr 5 zur Anwendung kom- men.

Der vollständig aus Messing hergestellte Konusring kann aus einem Gussroh- ling, einem Schmiederohling oder auch aus Messingblech durch Umformen und/oder durch eine spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Auf die- se Weise bietet sich auch für den Konusring ein günstiges Herstellungsverfah- ren an.

Von wesentlicher Bedeutung ist ferner, dass für die Herstellung der Reibfläche oder für die Herstellung des vollständigen Konusringes eine schweißbare Mes- singlegierung zur Anwendung kommt, die vorzugsweise 50 % bis 70 % Kupfer enthält.

Eine gut schweißbare Kupferlegierung besteht aus 55 % bis 60 % Kupfer, 30 % bis 45 % Zink, Rest Blei, Aluminium, Mangan, Eisen und Zinn. Entsprechende Legierungsbezeichnungen sind : CuZnAl1 ; CuZn15 ; CuZn37 ; CuZn31 Si ;

CuZn39Pb1 AI-C-GM.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Schweißun- gen der Kupferlegierungen mit dem Stahl mittels eines Wider- standsschweißverfahrens, vorzugsweise mittels Punktschweißen, Press- stumpfschweißen, Rollnahtschweißen, Buckelschweißen, Mittelfrequenz- Widerstandsschweißen oder Kondensator-Impulsschweißen, vorzunehmen.

Bei der Punkt-und Rollnahtschweißung wird der Strom punktförmig be- ziehungsweise entlang einer Nahtstelle über eine Rolle zugeführt.

Beim Buckelschweißen sind an den zu schweißenden Flächen Erhebungen (Buckel) vorgesehen, über die dann bevorzugt der Strom fließt, so dass die Verschweißung an diesen Stellen beginnt.

Das Mittelfrequenz-Widerstandsschweißen sieht Mittelfrequenzsysteme mit Invertern vor, die eine Zwischenfrequenz von circa 1000 Hertz aufweisen.

Bei dem Kondensator-Impulsschweißen wird über ein Kondensator ein sehr kurzfristig fließender Strom aufgebracht, der ein sehr werkstoffschonendes Schweißen gewährleistet.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Schweißungen nicht nur durch die vor- genannten Schweißverfahren, sondern auch durch Reibschweißen erfolgen können, wobei beim Reibschweißen die Schweißenergie durch Reibung, Druck, Temperatur und Umformung erzeugt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in

der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.

Figur 1 zeigt einen Teilschnitt durch die ringförmig aufgebaute Synchronisiervorrichtung, bei der die Bauteile in ver- größertem Maßstab dargestellt sind.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung In Figur 1 ist mit 1 eine Kupplungsscheibe bezeichnet, die nur in ihrem inneren Bereich dargestellt ist. Der äußere Bereich, in dem die Verzahnung angeordnet ist, die ihrerseits über eine Schaltmuffe mit einer Gegenverzahnung kuppelbar ist, ist nicht sichtbar. Die Kupplungsscheibe ist weiterhin, ebenfalls nicht dar- gestellt, mit einem Zahnrad verbunden, so dass ein Kraftfluss zwischen dem Zahnrad, der Kupplungsscheibe und der Schiebemuffe hergestellt werden kann. Die Kupplungsscheibe ist vorzugsweise aus Stahl, zum Beispiel 16 Mn Cr 5, hergestellt. Mit der Kupplungsscheibe 1 fest verbunden ist ein Konusring, der aus einer Messinglegierung hergestellt ist. Wie durch die Schweißnähte 3 symbolisiert wird, ist der Konusring mit der Kupplungsscheibe 1 verschweißt, wobei, abgesehen von einer normalen Schweißnaht, die in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Schweißverfahren angewandt werden kön- nen.

Mit 4 ist ein Synchronaußenring bezeichnet, der ebenfalls nur teilweise darge- stellt ist. Der Synchronaußenring 4 hat ebenfalls eine Verzahnung, die mit der Schiebemuffe in Wirkverbindung gebracht werden kann.

Der Synchronaußenring 4 ist ebenfalls aus einem Stahlwerkstoff hergestellt und weist eine zur äußeren Reibfläche 4 des Konusringes 2 zugeordnete Ge- genreibfläche 7 auf. Innerhalb des Konusringes 2 ist ein Synchroninnenring vorgesehen, der mit 8 bezeichnet ist. Der Synchroninnenring 8 hat auf seinem Außenumfang eine zur inneren Reibfläche 5 korrespondierende Reibfläche 9.

Dadurch, dass der Synchroninnenring 8 mit dem Synchronaußenring 6 drehfest verbunden ist-Vorsprung 10 am Synchronaußenring 6 und entsprechende Ausnehmung am Synchroninnenring 8-ergibt sich eine Doppelkonussynchro- nisiervorrichtung, die eine erhöhte Reibwirkung zur Verfügung stellt.

Bezugszeichenliste 1 Kupplungsscheibe 2 Konusring 3 Schweißnaht 4 äußere Reibfläche am Konusring 5 innere Reibfläche am Konusring 6 Synchronaußenring 7 Gegenreibfläche 8 Synchroninnenring 9 korrespondierende Reibfläche am Synchroninnenring 10 Vorsprung