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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen für eine Synchronisationseinrichtung eines Schaltgetriebes geeigneten Kupplungskörper. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kupplungskörpers.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Kupplungskörper einer Synchronisationseinrichtung für ein Schaltgetriebe ist zum Beispiel aus der
EP 2 100 049 B1 bekannt. Der Kupplungskörper umfasst einen Kupplungsscheibenabschnitt, an welchen ein Reibkonusabschnitt angeformt ist. Der Kupplungskörper ist zur drehfesten Verbindung mit einem Losrad eines Schaltgetriebes vorgesehen. Im Fall des aus der
EP 2 100 049 B1 bekannten Kupplungskörpers ist eine Reiboberfläche direkt durch eine metallische Oberfläche des Reibkonusabschnitts gebildet.
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In zahlreichen Anwendungsfällen werden in Synchronisationseinrichtungen Bauteile verwendet, auf die gesonderte Reibbeläge aufgebracht sind. Solche Reibbeläge können zum Beispiel als Streusinter-Reibbeläge ausgeführt sein. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die
DE 34 14 813 C1 verwiesen.
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Innerhalb von Synchronisationseinrichtungen sind Synchronringe von Kupplungskörpern, teilweise auch als Kupplungsringe bezeichnet, zu unterscheiden. Bei einem Kupplungskörper handelt es sich um ein drehfest mit einem Losrad eines Schaltgetriebes verbundenes Bauteil. Zur Herstellung von Kupplungskörpern mit Reibkonus kommen spanende, umformende und urformende Fertigungsverfahren in Betracht.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kupplungskörper einer Synchronisationseinrichtung eines Schaltgetriebes insbesondere in fertigungstechnischer Hinsicht gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kupplungskörper mit der Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine einen solchen Kupplungskörper umfassende Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 9, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers gemäß Anspruch 10. In Folgendem im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtungen und umgekehrt. Der Kupplungskörper ist verwendbar in einer Synchronisationseinrichtung, in welcher er drehfest mit einem Gangrad verbunden ist, welches drehbar auf einer Welle eines Schaltgetriebes gelagert ist.
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Der Kupplungskörper umfasst zwei Komponenten, nämlich einen metallischen Grundkörper und einen Reibbelag. Der metallische Grundkörper weist einen Kupplungsscheibenabschnitt mit einer Außenverzahnung und einen sich an diesen anschließenden, sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt auf, welcher ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Reibkonusabschnitt bezeichnet wird. Der gesamte Kupplungskörper ist ringförmig gestaltet, wobei der Kupplungsscheibenabschnitt und der Reibkonusabschnitt eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisen.
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Der Kupplungsscheibenabschnitt liegt in einer zur Symmetrieachse des Kupplungskörpers, das heißt zu Rotationsachse der Getriebewelle, normalen Ebene. Der ebenfalls durch den metallischen Grundkörper gebildete Reibkonusabschnitt weist nicht notwendigerweise eine konische Oberfläche auf. In jedem Fall ist jedoch eine konische Oberfläche, nämlich Reiboberfläche, durch den Reibbelag gebildet, welcher sich auf dem Reibkonusabschnitt befindet. Hierbei bedeckt der Reibbelag eine äußere Mantelfläche des Reibkonusabschnitts, welche einer inneren, zumindest näherungsweise zylindrischen Oberfläche des Grundkörpers gegenüberliegt. Die Geometrie der Reiboberfläche des Kupplungskörpers wird erst durch das Auftragen und gegebenenfalls Nachbearbeiten des Reibbelags, nicht bereits durch die Querschnittsgestaltung des Grundkörpers, bestimmt.
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Dies hat den Vorteil, dass die Geometrie des Grundkörpers unter fertigungstechnischen Aspekten optimierbar ist, während mit der Aufbringung des Reibbelags eine Doppelfunktion, nämlich zum einen die Herstellung definierter Reibeigenschaften und zum anderen die Erzeugung der endgültigen Profilierung der Reiboberfläche, erfüllt wird. Während die Innenoberfläche des Reibkonusabschnitts zumindest näherungsweise, vorzugsweise exakt, zylindrisch ist, kann die äußere Mantelfläche des Reibkonusabschnitts, auf welche der Reibbelag aufgetragen wird, entweder ebenfalls zylindrisch oder leicht konisch sein. Die metallische Innenoberfläche des Grundkörpers kann abweichend von einer durchgehend zylindrischen oder leicht konischen Form auch gestuft ausgebildet sein.
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In jedem Fall ist die Konizität der genannten Mantelfläche geringer ausgeprägt als die Konizität der Reiboberfläche. Dies bedeutet, dass die Mantelfläche einer zylindrischen Form näher als die Reiboberfläche ist. Sobald auf die genannte Mantelfläche des Grundkörpers der Reibbelag aufgetragen ist, wird diese auch als Grenzfläche bezeichnet.
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Der metallische Grundkörper kann in an sich bekannten Fertigungstechnologien durch spanende, umformende oder urformende Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise ist der Reibkonusabschnitt einstückig mit dem Kupplungsscheibenabschnitt verbunden. In einer besonders fertigungsfreundlichen Gestaltung entspricht die Erstreckung der zylindrischen Innenoberfläche des durch den metallischen Grundkörper gebildeten Reibkonusabschnitts in axialer Richtung des Kupplungskörpers der Erstreckung des gesamten metallischen Grundkörpers in derselben Richtung.
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Der Reibbelag auf dem Kupplungskörper kann beispielsweise als Streusinter-Reibbelag ausgebildet sein. Alternativ kann der Reibbelag zum Beispiel aus einem mit einem Bindemittel verfestigten Schüttgut gebildet sein. In beiden Fällen ist die Reiboberfläche vorzugsweise als einzige, geschlossene ringförmige Oberfläche ausgebildet. Die minimale Dicke des Reibbelags, welche an der dem Kupplungsscheibenabschnitt abgewandten Stirnseite des Reibkonusabschnitts zu messen ist, beträgt in bevorzugter Ausgestaltung mindestens 35% und höchstens 70% der maximalen Dicke des Reibbelags. Die Reiboberfläche ist nicht notwendigerweise exakt konisch. Beispielsweise ist auch eine leicht ballige Gestaltung der Reiboberfläche möglich.
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Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die funktionsrelevanten Maße des Kupplungskörpers erst durch das Aufbringen des Reibmaterials auf dem Grundkörper eingestellt werden. In allen Ausführungsformen beschreibt das aufgebrachte Reibmaterial in seiner endgültigen Form kein Rechteckprofil. Die endgültige Form kann je nach gewählter Fertigungstechnologie entweder bereits durch das Aufbringen des Reibbelags oder in einem späteren Schritt durch nachträgliche Bearbeitung der Reiboberfläche eingestellt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 in einer Schnittdarstellung einen Kupplungskörper für eine Synchronisationseinrichtung,
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2 in einer vereinfachten Darstellung ausschnittsweise eine Synchronisationseinrichtung mit einem Kupplungskörper.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Ein in 1 mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Kupplungskörper ist für die Verwendung in einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Kupplungskörpers 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
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Die mit der Rotationsachse einer in 1 nicht dargestellten Welle identische Symmetrieachse des Kupplungskörpers 1 ist mit A bezeichnet. Der Kupplungskörper 1 ist aus einem metallischen Grundkörper 2 und einem auf diesen aufgebrachten Reibbelag 3 aufgebaut. Der metallische Grundkörper 2 weist zwei einstückig miteinander verbundene Abschnitte 4, 5 auf, nämlich einen Kupplungsscheibenabschnitt 4 und einen Reibkonusabschnitt 5. Am Umfang des Kupplungsscheibenabschnitts 4 befindet sich eine Außenverzahnung 6, Vom Innenumfang des Kupplungsscheibenabschnitts 4 ausgehend erstreckt sich der Reibkonusabschnitt 5 in axialer Richtung, bezogen auf die Symmetrieachse A, wobei eine mit 7 bezeichnete Innenoberfläche des Reibkonusabschnitts 5 zylindrisch ist und sich über die gesamte in axialer Richtung gemessene Breite des Grundkörpers 2 sowie des gesamten Kupplungskörpers 1 erstreckt.
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Die Oberfläche des durch den metallischen Grundkörper 2 gebildeten Reibkonusabschnitts 5, auf welcher sich der Reibbelag 3 befindet, ist als Grenzfläche 8 bezeichnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der metallische Grundkörper 2 im Bereich des Reibkonusabschnitts 5 eine leicht konische Form auf. Der mit β bezeichnete Winkel, um welchen die auch als Mantelfläche oder Lauffläche bezeichnete Grenzfläche 8 gegenüber der Symmetrieachse A schräg gestellt ist, beträgt mehrere Grad. Abweichend hiervon könnte die Grenzfläche 8, ebenso wie die Innenfläche 7, auch zylindrisch sein. Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, in welchen die Innenfläche 7 nur annähernd zylindrisch ist, wobei die Konizität der Innenoberfläche 7 weniger stark ausgeprägt ist als die Konizität der Grenzfläche 8, das heißt die Innenoberfläche 7 einer zylindrische Fläche mehr ähnelt als die Grenzfläche 8.
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Im Vergleich der Innenoberfläche 7, der Grenzfläche 8, sowie der mit 9 bezeichneten, durch den Reibbelag 3 gebildeten Reiboberfläche ist in jedem Fall die Reiboberfläche 9 am ausgeprägtesten konisch. Der mit α bezeichnete Winkel, um welchen die Reiboberfläche 9 gegenüber der Symmetrieachse A schräg gestellt ist, ist insbesondere größer als der der Winkel β, um welchen die Grenzfläche 8 im selben Sinne schräg gestellt ist. Die Differenz zwischen dem Winkel α und dem Winkel β beträgt mindestens 0,5°.
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Die direkt im Anschluss an den Kupplungsscheibenabschnitt 4 zu messende maximale Dicke Dmax des Reibbelags 3 ist etwas geringer als die an der entsprechenden Stelle ebenfalls in radialer Richtung zu messende Dicke des Reibkonusabschnitts 5. Nahe der dem Kupplungsscheibenabschnitt 4 gegenüberliegenden Stirnseite des Kupplungskörpers 1 weist der Reibbelag 3 seine minimale, mit Dmin bezeichnete Dicke auf. Der Betrag der minimalen Dicke Dmin entspricht mindestens 35% und höchstens 70% des Betrags der maximalen Dicke Dmax des Reibbelags 3.
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Die 2 zeigt schematisiert die Einbausituation eines Kupplungskörpers 1, ähnlich wie in 1 dargestellt, in einer Synchronisationseinrichtung 10. Der Kupplungskörper 1 ist drehfest verbunden mit einem Gangrad 11, welches mittels eines Wälzlagers 12, nämlich Nadellagers, auf einer Welle 13, das heißt Getriebewelle, gelagert ist. Eine Verzahnung 14 des Gangrades 11 kämmt mit einem weiteren, nicht dargestellten Zahnrad des die Synchronisationseinrichtung 10 aufweisenden Schaltgetriebes.
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Der Reibbelag 3 des Kupplungskörpers 1 wirkt mit einem Synchronring 15 zusammen, welcher in einem auch als Muffelträger bezeichneten Synchronkörper 16 geführt ist. An seinem Außenumfang weist der Synchronring 15 eine Sperrverzahnung 17 auf. Diese wirkt zusammen mit einer Schiebemuffe 18, welche auf dem Synchronkörper 16 in Axialrichtung verschiebbar angeordnet ist. Der Synchronkörper 16 ist drehfest mit der Welle 13 verbunden. Durch Verschiebung der Schiebemuffe 18 zum Gangrad 11 hin ist dieses mit der Welle 13 kuppelbar. Die Synchronisationseinrichtung 10 nach 2 ist als Einkonus-Synchronisation ausgebildet.
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach 1 ist im Ausführungsbeispiel nach 2 die Innenoberfläche 7 des Kupplungskörpers 1 nur partiell zylindrisch ausgeführt. Außerdem ist in der Ausgestaltung nach 2 die Innenoberfläche 7 gestuft, wobei sie sich zum Synchronkörper 16 weisenden Seite sprunghaft verjüngt. Die Konturierung des Reibbelags 3 ist in beiden Ausführungsformen annähernd identisch.
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Dies gilt auch für einen weiteren Reibbelag 3, der (in der Anordnung nach 2 rechts vom Synchronkörper 16) nicht auf einem gesonderten Kupplungskörper 1, sondern unmittelbar auf einem Gangrad 11 angeordnet ist. In diesem Fall ist somit der Kupplungskörper 1 als integraler Bestandteil des Gangrades 11 liegt. Auch hierbei weist die Reiboberfläche 9 eine erst durch Aufbringen des Reibbelags 3 erzeugte, von der Form der Grenzfläche 8 abweichende Konturierung auf.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Symmetrieachse
- Dmax
- maximale Dicke
- Dmin
- minimale Dicke
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- 1
- Kupplungskörper
- 2
- Grundkörper
- 3
- Reibbelag
- 4
- Kupplungsscheibenabschnitt
- 5
- Reibkonusabschnitt
- 6
- Außenverzahnung
- 7
- Innenoberfläche
- 8
- Grenzfläche
- 9
- Reiboberfläche
- 10
- Synchronisationseinrichtung
- 11
- Gangrad
- 12
- Wälzlager
- 13
- Welle
- 14
- Verzahnung
- 15
- Synchronring
- 16
- Synchronkörper
- 17
- Sperrverzahnung
- 18
- Schiebemuffe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2100049 B1 [0002, 0002]
- DE 3414813 C1 [0003]
