AT511596B1 - Synchronkörper - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper (3) für eine Getriebe-Synchronisationseinrichtung (1) eines Schaltgetriebes, umfassend einen Grundkörper (29), der eine radial äußere Umfangsfläche (30) und zwei axiale Stirnflächen (31, 32), die an die Umfangsfläche (30) anschließen, aufweist, wobei auf der Umfangsfläche (30) eine Außenverzahnung (19) mit radial nach außen weisenden Zähnen (33) angeordnet ist, die von zumindest einer Ausnehmung (21) unterbrochen ist, sowie mit einer Ringnut (25), die in einer der axialen Stirnflächen (32) und unterhalb der Außenverzahnung (19) angeordnet ist, wobei die Ringnut (25) ebenfalls durch die zumindest eine Ausnehmung (21) unterbrochen ist. An der axialen Stirnfläche (32) sind mehrere Segmente (34) angeordnet, die sich in radialer Richtung bis in den Bereich der Ringnut (25) und diese teilweise überdeckend erstrecken.

Description

s»terrekiiäsche5 psissiäÄt AT 511 596 B1 2013-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Synchronkörper für eine Getriebe-Synchronisationseinrichtung eines Schaltgetriebes, umfassend einen Grundkörper, der eine radial äußere Umfangsfläche und zwei axiale Stirnflächen, die an die Umfangsfläche anschließen, aufweist, wobei auf der Umfangsfläche eine Verzahnung mit radial nach außen weisenden Zähnen angeordnet ist, die von zumindest einer Ausnehmung unterbrochen ist, sowie mit einer Ringnut, die in einer der axialen Stirnflächen und unterhalb der Verzahnung angeordnet ist, wobei die Ringnut ebenfalls durch die zumindest eine Ausnehmung unterbrochen ist, sowie eine Getriebe-Synchronisationseinrichtung umfassend einen Synchronkörper mit Außensynchronisierung.

[0002] Eine derartige Synchronkupplung mit Außenkonussynchronisierung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere in Kraftfahrzeugen, ist aus der DE 10 2009 007 848 A1 bekannt. Diese umfasst ein auf einer Getriebewelle drehbar gelagertes Schaltzahnrad einer Gangstufe, einen auf der Getriebewelle befestigten Synchronkörper, der über eine axial verschiebbare Schaltmuffe mit einer Mitnehmerverzahnung über eine Schaltverzahnung mit dem Schaltzahnrad kuppelbar ist, wobei mittels eines Aussenkonus-Synchronringes mit einer radial innenliegenden Sperrverzahnung ein Gleichlauf zwischen der Getriebewelle und dem Schaltzahnrad herstellbar ist, indem der Synchronring mit seiner radial äußeren Reibfläche mit einem Innenkonus der Schaltmuffe zusammenwirkt. Die Schaltmuffe ist unmittelbar dem Schaltzahnrad benachbart auf einem eine Mitnehmerverzahnung tragenden Nabenabschnitt des Schaltzahnrades axial verschiebbar angeordnet. Der Innenkonus der Schaltmuffe wirkt auf der vom Schaltzahnrad abgewandt Seite mit dem Synchronring zusammen. Die im Kupplungszustand mit der Mitnehmerverzahnung der Schaltmuffe in Eingriff befindliche Schaltverzahnung ist auf dem axial anschließenden Synchronkörper ausgebildet.

[0003] Die DE 2 061 620 A1 beschreibt eine Sperr Synchronisierung für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe, wobei eine axial verschiebbare Schaltmuffe mit ebenfalls axial verschiebbaren und begrenzt drehbaren Synchronringen zusammenwirkt, die ihrerseits mittels Sperrfläche mit der Eingriffsverzahnung am Zahnrad Zusammenwirken, wobei die Synchronringe an dem sie tragenden Zahnradteil sowohl zentriert als auch in ihrer axialen Bewegungsmöglichkeit zur Schaltmuffe hin begrenzt sind.

[0004] Die DE 197 55 613 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung mit Aussenkonus-Synchronisierung für einen wahlweise schaltbaren Gang eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges mit einem Schaltrad, einem Synchronkörper und einer auf das Schaltrad aufschiebbaren und mit dem Synchronkörper über eine Verzahnung verbundenen Schiebemuffe, wobei zum Synchronisieren zwischen dem Schaltrad und der Schiebemuffe ein Synchronring mit einer vorbestimmten Anzahl von Lappen und auf dem Schaltrad eine Synchronfeder zum Ausüben einer Vorsynchronisierungskraft auf eine Innenfläche der Lappen angeordnet sind, und wobei die jeweiligen Innenflächen der Lappen koaxial parallel zu einer Längsachse des Synchronringes ausgebildet sind und ferner ein Rückhaltemittel für die Synchronfeder zum Halten der Synchronfeder auf dem Schaltrad sowie ein Mitnahmemittel für den Synchronring zum Halten des Synchronringes an der Schiebemuffe angeordnet sind.

[0005] Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, eine derartige Außensynchronisierung zu verbessern. Insbesondere ist es auch eine Teilaufgabe, die Herstellbarkeit des Synchronkörpers für eine derartige Außensynchronisierung mit einem pulvermetallurgischen Verfahren zu verbessern.

[0006] Diese Aufgabe der Erfindung wird jeweils eigenständig mit einem eingangs genannten Synchronkörper und mit der eingangs genannten Getriebe-Synchronisationseinrichtung gelöst, wobei bei dem Synchronkörper an der axialen Stirnfläche mehrere Segmente angeordnet sind, die sich in radialer Richtung bis in den Bereich der Ringnut und diese teilweise überdeckend erstrecken bzw. die Getriebe-Synchronisationseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Synchronkörper ausgestattet ist.

[0007] Von Vorteil ist dabei, dass durch die Segmente die Ringfeder, die üblicherweise in derar- 1 /15 istfirek«5chtt AT511 596B1 2013-01-15 tigen Getriebe-Synchronisationseinrichtung zur Indexierung am Beginn des Schaltvorganges eingesetzt wird, in axialer Richtung einen besseren Halt erfährt und somit besser vor dem Herausrutschen aus der Ringnut gesichert ist. Obwohl damit der Einbau der Ringfeder geringfügig problematischer ist, da die radial nach unten über die Ringnut teilweise vorstehenden Segmente durch eine höhere Vorspannung der Ringfeder überwunden werden müssen, ist in weiterer Folge aufgrund der Sicherung der Ringfeder die Handhabung dieser aus der Ringfeder und dem Synchronkörper bestehenden Baugruppe einfacher. Die Segmente können baulich einfach ausgestaltet werden, sodass die Herstellung des Synchronkörpers mit diesen Segmenten im Vergleich zu dem Synchronkörper aus dem Stand der Technik keine bzw. keine wesentlich höheren Kosten verursacht. Durch die Ausbildung der Sicherung bzw. des axialen Anschlages für die Ringfeder als Segmente wird zudem erreicht, dass diese Segmente sowohl in Hinblick auf die Größe als auch in Hinblick auf die Situierung auf dem Synchronkörper einfach angepasst werden können, sodass die weiteren baulichen Ausgestaltungen der Bauteile der Getriebe-Synchronisationseinrichtung besser berücksichtigt werden können.

[0008] Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Segmente in axialer Richtung zumindest teilweise über die Grundfläche vorspringend ausgebildet sind. Es kann damit einerseits die Festigkeit der Segmente bei mechanischer Beanspruchung verbessert werden, andererseits ist damit die Materialumformung während der Herstellung der Segmente, wenn diese sintertechnisch hergestellt werden, mit einem geringeren Kraftaufwand realisierbar, wodurch die Herstellung des Synchronkörpers vereinfacht werden kann.

[0009] Pro Ausnehmung kann zumindest ein Segment in Umfangsrichtung unmittelbar anschließend an die Ausnehmung angeordnet sein. Es wird damit die Kraftverstärkung durch die in der Ringnut aufgenommene Ringfeder verbessert, da eine zu große Axialverschiebung der Ringfeder durch den Synchronring, der an der Ringfeder im Bereich der Ausnehmung anliegt, im Bereich der Ausnehmung besser vermieden werden kann.

[0010] Vorzugsweise besteht der Grundköper des Synchronkörpers bzw. der Synchronkörper insgesamt aus einem Sinterwerkstoff, da damit die geometrischen Ausgestaltungen des Synchronkörpers im Vergleich zu einem Synchronkörper aus einem Vollmaterial, beispielsweise Stahl, einfacher herstellbar sind.

[0011] Besonders bevorzugt werden die Segmente einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet und durch Umformung des Grundkörpers bei gleichzeitiger Dichteerhöhung hergestellt. Einerseits wird damit die Herstellung des Synchronkörpers vereinfacht, indem die Segmente bereits während des Pressens des Sinterpulvers zum Grünling berücksichtigt werden, und andererseits wird durch das Sintern der Materialverbund zwischen den Segmenten und dem Grundkörper des Synchronkörpers verbessert, wodurch die mechanische Stabilität der Segmente verbessert werden kann. Letztere kann zudem verbessert werden, indem durch die Umformung im Bereich der Segmente eine Dichteerhöhung - im Vergleich zum Synchronkörper vor der Umformung -erreicht wird.

[0012] Vorzugsweise werden dabei die Segmente zumindest im Bereich der Oberfläche auf eine Dichte verdichtet, die zumindest 95 % der Volldichte des Werkstoffes des Grundkörpers beträgt, wodurch die mechanische Festigkeit der Segmente weiter verbessert werden kann.

[0013] Durch die Umformung werden die Segmente mit einer Hinterschneidung im Bereich der Ringnut ausgebildet. Um dabei eine Zerspanung beim Umformen besser vermeiden zu können, kann ein Übergangsbereich zwischen dem Grundkörper und den Segmenten in Bezug auf die axiale Stirnfläche vertieft ausgebildet sein.

[0014] Am Synchronkörper kann auf der Umfangsfläche zwischen der Ausnehmung und dem jeweils der Ausnehmung am nächsten gelegenen Zahn der Verzahnung zumindest eine Lasche angeordnet sein, die einen Axialanschlag für die Schiebemuffe bildet, wobei eine radiale Höhe der Lasche unter Ausbildung eines in Bezug auf die Verzahnung erhabenen Bereichs zumindest teilweise höher ist als eine Zahnhöhe der Zähne der Verzahnung in gleicher Richtung.

[0015] Bei dieser Ausgestaltung des Synchronkörpers mit der zumindest einen Lasche als 2/15

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Axialanschlag für die Schaltmuffe ist von Vorteil, dass diese Lasche(n) einfach mit Hilfe eines pulvermetallurgischen Verfahrens darstellbar ist (sind). Es kann damit auch erreicht werden, dass die Anschlagfläche relativ klein gehalten werden kann, wodurch die Verdrehung des Synchronringes während der Synchronisation der Drehgeschwindigkeiten beim Schaltvorgang erleichtert werden kann.

[0016] Gemäß einer anderen Ausführungsvariante des Synchronkörpers ist vorgesehen, dass die Laschen beidseitig der Ausnehmung angeordnet werden, womit eine Vergleichmäßigung der auf den Synchronkörper während der Synchronisation einwirkenden Kräfte erreicht werden kann.

[0017] Vorzugsweise erstreckt sich der erhabene Bereich der zumindest einen Lasche nur teilweise über eine Breite der Verzahnung in axialer Richtung wobei der restliche Teilbereich der Lasche einen Teilzahn der Verzahnung bildet. Es kann damit die Schaltgenauigkeit der Synchronisation, d.h. das Einspuren des Synchronringes während der Synchronisation, verbessert werden, indem dieser auch im Bereich der Lasche in die Verzahnung eingreift.

[0018] Besonders bevorzugt sind die Zähne, d.h. die Vollzähne, der Verzahnung in radialer Richtung stufenlos ausgebildet, wodurch die Herstellung des Synchronkörpers vereinfacht werden kann, indem insbesondere geometrisch einfachere und damit kostengünstigere Pressformen verwendet werden können. Es kann damit auch der Anteil an Ausschussproduktion infolge von Materialausbrüchen im Bereich der Verzahnung während des Entformens verringert werden.

[0019] Zur Verstärkung des Bereichs des Synchronkörpers um die Ausnehmung in Hinblick auf die mechanische Belastbarkeit kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Lasche in Umfangsrichtung unmittelbar an die zumindest eine Ausnehmung anschließend angeordnet ist.

[0020] Aus diesem Grund kann auch vorgesehen sein, dass eines der Segmente in radialer Richtung unterhalb der zumindest einen Lasche angeordnet ist.

[0021] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0022] Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung: [0023] Fig. 1 eine Synchronkupplung mit Außenkonussynchronisierung nach dem Stand der

Technik in Schrägansicht geschnitten; [0024] Fig. 2 die Synchronkupplung mit Außenkonussynchronisierung nach Fig. 1 in Explosi onsdarstellung; [0025] Fig. 3 [0026] Fig. 4 [0027] Fig. 5 [0028] Fig. 6 die Synchronkupplung mit Außenkonussynchronisierung nach Fig. 1 in einer weiteren Explosionsdarstellung; einen Synchronkörper nach der Erfindung in Axialansicht; den Synchronkörper nach Fig. 4 in Seitenansicht geschnitten; einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Synchronkörper nach Fig. 4 in Axialansicht; [0029] Fig. 7 eine schematische Darstellung der Herstellung von hinterschnittenen Segmenten.

[0030] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. 3/15

AT 511 596 B1 2013-01-15 [0031] Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 mit einer Außenkonussynchronisierung, d.h. eine Synchronkupplung, in verschiedenen Darstellungen, wie sie aus dem Stand der Technik, insbesondere der eingangs zitierten DE 10 2009 007 848 A1, bekannt ist. Derartige Getriebe-Synchronisationseinrichtungen 1 werden bekanntlich für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe (Schaltgetriebe) in Kraftfahrzeugen verwendet. Die Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 nach der Erfindung wird vorzugsweise für den Rückwärtsgang verwendet.

[0032] Die Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 umfasst im Wesentlichen ein Schaltzahnrad 2, einen Synchronkörper 3, einem Synchronring 4 und einer Schaltmuffe 5. Der Synchronkörper ist verdrehtest auf einer nicht dargestellten Welle anordenbar.

[0033] Das Schaltzahnrad 2 weist eine Außenverzahnung 6 auf, mit der ein entsprechendes Antriebsmoment übertragen werden kann. An dem Schaltzahnrad 2 ist ein axial sich erstreckender Nabenabschnitt 7 angeordnet bzw. einstückig angeformt, der an einem äußeren Umfang 8 eine Mitnehmerverzahnung 9 aufweist. Auf dieser Mitnehmerverzahnung 9 ist eine Innennabe 10 der Schaltmuffe 5 axial verschiebbar über eine korrespondierende Muffeninnenver-zahnung 11 geführt.

[0034] Die Schaltmuffe 5 weist eine äußere Ringnut 12 auf, in die bekanntlich eine Schaltgabel eingreifen kann. Weiter weist die Schaltmuffe 5 eine Innenkonusfläche 13 auf, die in einer Umfangsrichtung 14 umlaufend bzw. durchgehend ausgebildet ist. Die Innenkonusfläche 13 ist in einer Ringnut 15 ausgebildet, die auf einer dem Schaltzahnrad 2 abgewandten Seite 16 der Schiebemuffe 5 ausgebildet ist. Diese Innenkonusfläche 13 der Schaltmuffe 5 wirkt mit einer radial äußeren Reibkonusfläche 17 des Synchronringes 4 zusammen. Die Innenkonusfläche 13 und/oder die Reibkonusfläche 17 kann bzw. können mit entsprechenden, aus dem Stand der Technik bekannten Reibbelägen versehen sein.

[0035] Der Synchronring 4 weist eine radial innenliegende Sperrverzahnung 18 auf, die mit einer Außenverzahnung 19 des Synchronkörpers 3 zusammen wirkt. Die Sperrverzahnung 18 des Synchronringes 4 kann durch deren dachförmig abgeschrägte Zahnflanken auf die Außenverzahnung 19 des Synchronkörpers 3 bekanntlich nur aufgeschoben werden, wenn zwischen dem Synchronring 4 und der Schaltmuffe 5 beziehungsweise dem Schaltzahnrad 2 Gleichlauf vorliegt.

[0036] Der Synchronring 4 ist mit drei radial nach innen abragenden Mitnehmern 20 versehen, die mit Umfangsspiel in drei im Synchronkörper 3 eingearbeitete Ausnehmungen 21 einragen, wobei die Ausnehmungen 21 die Außenverzahnung 19 des Synchronkörpers 3 unterbrechen. In diesem Bereich ist auch keine Sperrverzahnung 18 am Synchronring 4 ausgebildet. Selbstverständlich können auch mehr als drei oder weniger als drei Ausnehmungen 21 am Synchronkörper 3 bzw. Mitnehmer 20 am Synchronring 4 ausgebildet sein, beispielsweise jeweils nur eine(r) o-der zwei, oder 4, etc.

[0037] Die Mitnehmer 20 weisen etwa axial ausgerichtete Abschnitte 22 auf, die in eine stirnseitig des Nabenabschnittes 7 eingebrachte Ringnut 23 einragen und eine radiale und auf das Schaltzahnrad 2 zu axiale Führung des Synchronringes 4 bilden.

[0038] Weiter ist der Synchronring 4 an einer offenen Ringfeder 24 geführt, die in einer Ringnut 25 des Synchronkörpers 2 gehalten ist und an schrägen Innenflächen 26 der Abschnitte 22 der Mitnehmer 20 anliegt. Die Ringfeder 24 dient in bekannterWeise dazu, den Synchronring 4 im nicht gekuppelten Zustand, d.h. der Neutralstellung in definierter, axialer Position zum Schaltzahnrad 2 beziehungsweise zur Schaltmuffe 5 zu halten. Die Abschnitte 22 können dazu auch kreisringabschnitt-förmige Absetzungen 27 bzw. Ausnehmungen zur Halterung bzw. Aufnahme der Ringfeder 24 aufweisen. Beim Schaltvorgang dient die Ringfeder 24 als erster Widerstand in axialer Richtung und bewirkt somit ein erstes Reibmoment zur Verstärkung der Schaltkraft (Vorsynchronisationskraft) an der Außensynchronisierung.

[0039] Zur Halterung der Ringfeder 24 kann diese einen axial abstehenden Endabschnitt aufweisen, der in eine Ausnehmung des Synchronkörpers 3 hineinragt, wie dies z.B. aus Fig. 2 ersichtlich ist. 4/15

ffiierrekN.vche; jB&HiteHSt AT 511 596 B1 2013-01-15 [0040] Die Außenverzahnung 19 des Synchronkörpers 3 ist des Weiteren mit radial überstehenden Anschlagflächen 28 versehen, die einen axialen Anschlag für die Schaltmuffe 5 im gekuppelten Zustand der Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 bilden. Die Außenverzahnung 19 ist mit anderen Worten als gestufte Verzahnung ausgeführt.

[0041] Das Schaltzahnrad 2 kann mit einem auf einer weiteren Getriebewelle (nicht dargestellt) mit einem Festzahnrad und einem Umkehrzahnrad eine Rückwärtsgang-stufe bilden, die über die Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 schaltbar ist.

[0042] In Hinblick auf die Funktion der Synchronkupplung 10 im Ablauf sei auf die Ausführungen im Stand der Technik verwiesen.

[0043] Die Fig. 4 bis 6 zeigen einen Synchronkörper 3 nach der Erfindung. Die Art und die bauliche Ausgestaltung der weiteren Bauteile der Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 können der zu den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführung einer Außensynchronisation entsprechen, sodass auf eine Wiederholung dieser Ausführungen verzichtet wird. Es sei daher auf voranstehende Ausführungen dazu verwiesen.

[0044] Der Synchronkörper 3 weist einen Grundkörper 29 auf, der eine radial äußere Umfangsfläche 30 und zwei axiale Stirnflächen 31, 32, die an die Umfangsfläche 30 anschließen, aufweist. Auf der Umfangsfläche 30 ist die Außenverzahnung 19 mit radial nach außen weisenden Zähnen 33 angeordnet bzw. ausgebildet. Die Außenverzahnung 19 ist von der zumindest einen Ausnehmung 21 in der Umfangs-richtung 14 unterbrochen. Weiter weist der Synchronkörper 3 die Ringnut 25 auf, die in der axialen Stirnfläche 32 ausgebildet ist. Diese axiale Stirnfläche 32 weist im eingebauten Zustand des Synchronkörpers 3 in Richtung auf den Synchronring 4 (Fig. 1). Die Ringnut 25 ist unterhalb der Außenverzahnung 19 angeordnet bzw. ausgebildet. Weiter wird die Ringnut 25 ebenfalls durch die zumindest eine Ausnehmung 21 unterbrochen.

[0045] Als Axialanschlag für die Ringfeder 24 (Fig. 1) sind an der axialen Stirnfläche mehrere Segmente 34 angeordnet bzw. ausgebildet. Diese Segmente 34 erstrecken sich in radialer Richtung bis in den Bereich der Ringnut 25, sodass diese teilweise durch die Segmente überdeckt wird, wie dies insbesondere aus der Schnittdarstellung in Fig. 5 ersichtlich ist. Ihren Ausgangspunkt haben die Segmente 34 unterhalb der Außenverzahnung 19.

[0046] Die Segmente 34 sind in Axialansicht auf die axiale Stirnfläche 32 annähernd rechteckförmig ausgebildet, insbesondere in Form eines Ausschnittes aus einem Kreisring.

[0047] Die Anzahl an Segmenten 34 die an der axialen Stirnfläche 32 angeordnet bzw. ausgebildet sind, kann zwischen 6 und 20, insbesondere 9 und 17, betragen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Synchronkörpers 3 sind 13 Segmente 34 vorgesehen, die sich auf die drei Teilbereiche zwischen den drei Ausnehmungen 21 aufteilen, wobei zwei Teilbereiche mit jeweils fünf Segmenten 34 und ein Teilbereich mit drei Segmenten 34 ausgebildet ist.

[0048] In radialer Richtung können die Segmente 34 eine Überdeckungshöhe 35 - in Bezug auf die Überdeckung der Ringnut 25 - aufweisen, die zwischen 1 % und 50 %, insbesondere zwischen 2 % und 45 %, einer Ringnuthöhe 36 entspricht. Von Vorteil ist es dabei, wenn diese Überdeckungshöhe 35 zumindest so groß ist, wie ein halber Durchmesser der Ringfeder 24 (Fig. 1) bzw. ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von einem halben Durchmesser der Ringfeder 24 und einer oberen Grenze von einem Durchmesser der Ringfeder 24.

[0049] Die Segmente 34 können plan mit der axialen Stirnfläche 32 ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Segmente 34 in axialer Richtung zumindest teilweise über die axiale Stirnfläche 32 vorspringend ausgebildet sind. Mit zumindest teilweise ist dabei gemeint, dass die Segmente 34 über einen Teil der Segmenthöhe in radialer Richtung plan mit der axialen Stirnfläche 32 und im restlichen Teil der Segmenthöhe über diese Stirnfläche 32 vorspringend ausgeführt sein können, wobei in diesem Fall es von Vorteil ist, wenn der vorspringende Teil bereits vor dem Beginn der Ringnut 25 - in radialer Richtung betrachtet - beginnt. Es besteht in einer Sonderausführung auch die Möglichkeit, dass eine vordere, nach außen weisende Segmentfläche 37 geneigt gegen die axiale Stirnfläche 32 mit einem Nei- 5/15 jfcteswkhisch« pifKKiawt AT511 596 B1 2013-01-15 gungswinkel in radialer Richtung verläuft, wobei die Neigung so ausgeführt sein kann, dass die Segmentdicke in axialer Richtung in Richtung auf die Ringnut 25 zunimmt, sodass also die Segmente an ihrem offenen Ende an dicksten sind, wie dies in Fig. 5 strichliert dargestellt ist, oder umgekehrt, wie dies ebenfalls in Fig. 5 strichliert dargestellt ist. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass die Segmente 34 in Bezug auf die axiale Stirnfläche 32 zumindest teilweise vertieft ausgebildet sind.

[0050] Durch die Ausbildung der Segmente 34 weist der Synchronkörper 3 im Bereich der Ringnut 25 also Hinterschneidungen auf.

[0051] Prinzipiell können die Segmente 34 beliebig über den Umfang verteilt im Bereich der Ringnut 25 angeordnet werden, wobei eine symmetrische Verteilung bevorzugt wird. Besonders bevorzugt wird allerdings eine Ausführungsform, bei der pro Ausnehmung 21 zumindest ein Segment 34 in Umfangsrichtung zumindest annähernd unmittelbar anschließend an die Ausnehmung 21 angeordnet ist, vorzugsweise beidseitig der Ausnehmung(en) 21 zumindest ein Segment 34, wie dies aus den Fig. 4 und 6 ersichtlich ist. Die restlichen Segmente 34 sind gleichmäßig zumindest innerhalb eines Teilbereichs zwischen zwei Ausnehmungen 21 verteilt angeordnet.

[0052] In der bevorzugten Ausführungsvariante ist der Grundkörper 29 bzw. der gesamte Synchronkörper 3 als Sinterbauteil aus einem Sinterwerkstoff ausgebildet. Als Sinterwerkstoff wird insbesondere ein Chrom-Pulver verwendet, das zwischen 0,05 und 2 Gew.-%, insbesondere 0,2 Gew.-% oder 1,8 Gew.-%, Kohlenstoff enthält. Gegebenenfalls können bis zu 1 Gew.-% Kupfer und/oder bis zu 2 Gew.-% Nickel zur Verbesserung der Festigkeit zulegiert sein. Es können damit gut härtbare Synchronkörper 3 hergestellt werden. Zudem können verzugsarme Wärmebehandlungsmethoden angewandt werden. Als Wärmebehandlung können die aus dem Stand der Technik bekannten Wärmebehandlungen durchgeführt werden. Es kann damit auf eine Nachbehandlung der Verzahnung(en) und der Segmente 34 (und der Laschen, wie diese im Folgenden noch beschrieben werden) des Synchronkörpers 3 nach dem Härten verzichtet werden, wodurch eine Reduktion der Herstellungskosten erreicht werden kann.

[0053] Neben dem genannten Werkstoff können aber auch andere, gegebenenfalls vorlegierte, Sinterpulver eingesetzt werden.

[0054] Das Herstellverfahren des Synchronkörpers an sich umfasst insbesondere die Schritte (vorzugsweise in dieser Reihenfolge) Pressen des Sinterpulvers zu einem Grünling, Sintern, Kalibrieren (womit mit dem genannten Werkstoff zumindest oberflächlich Dichten über 7,45 g/cm3 erreicht werden), Umformen der Segmente 34 und Finieren.

[0055] Wie soeben erwähnt werden die Segmente 34 bevorzugt einstückig mit dem Grundkörper 29 ausgebildet und durch Umformung des Grundkörpers 29, insbesondere bei gleichzeitiger Dichteerhöhung, hergestellt. Die Segmente 34 weisen nach der Umformung bevorzugt eine Dichte von zumindest 95 %, insbesondere zumindest 98 %, der Volldichte des Werkstoffes des Grundkörpers 29 zumindest in oberflächennahen Bereichen (Schichtdicke bis zu 100 pm) auf. In Fig. 7 ist dazu ein mögliches Umformwerkzeug 38 zur Ausbildung der Segmente 34 an dem Synchronkörper 3 dargestellt. Das Umformwerkzeug 38 weist einen dornförmigen Fortsatz 39 auf der an seinem Ende dem Querschnitt der Ringnut 25 angepasst ist, sodass das Umformwerkzeug 38 mit Spiel in die Ringnut 25 eintauchen kann. Im radialen Verlauf weist der Fortsatz 39 eine Querschnittsverjüngung 40 zur Aufnahme des bei der Umformung/Verstemmung verdrängten Materials auf, wodurch der hinterschnittene Teil der Segmente 34 hergestellt werden kann. Die Segmente 34 werden dabei einzeln hergestellt, sodass der Umformvorgang entsprechend der Anzahl der gewünschten Segmente 34 wiederholt werden muss. Ebenso ist eine Herstellung aller Segmente in einem Bearbeitungsschritt möglich. Durch eine Verdrehung des Umformwerkzeuges 38 in der Umfangsrichtung 14 (Fig. 5) des Synchronkörpers 3 kann das Umformwerkzeug aus dem Eingriff mit dem hergestellten Segment 34 gebracht und aus der Ringnut 25 entfernt werden. Prinzipiell sind aber auch andere geeignete Umformwerkzeuge zur Herstellung der Segmente 34 einsetzbar. 6/15 AT 511 596 B1 2013-01-15 [0056] Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass es zwar die bevorzugte Ausführungsvariante des Synchronkörpers 3 ist, die Segmente 34 einstückig mit diesem auszubilden, es aber auch möglich ist, die Segmente 34 einzeln herzustellen und mit dem Grundkörper 29 form-und/oder Stoff- und/oder kraftschlüssig zu verbinden.

[0057] Zur Ausbildung der Segmente 34 kann gegebenenfalls der Grundkörper 29 in diesem Bereich mit einem Übermaß hergestellt werden.

[0058] Für die Umformung und Ausbildung der Segmente 34 erweist es sich als Vorteil, wenn ein Übergangsbereich zwischen dem Grundkörper 29 und den Segmenten 34 in Bezug auf die axiale Stirnfläche 32 unter Ausbildung einer, insbesondere rillenförmigen, Ausnehmung 41 vertieft ausgebildet ist, wie dies insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich ist. Ein maximale Breite 42 der Ausnehmungen 41 kann zwischen 0,01mm und 2 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1mm, betragen. Die maximale Tiefe der Ausnehmungen 41 kann zwischen 0,01 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 mm, betragen.

[0059] Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Synchronkörpers 3 ist vorgesehen, dass auf der Umfangsfläche 30 zwischen der Ausnehmung 21 und dem jeweils der Ausnehmung 21 am nächsten gelegenen Zahn 33 der Außenverzahnung 19 zumindest eine Lasche 43 angeordnet ist, die einen Axialanschlag für die Schiebemuffe 5 (Fig. 1) während der Synchronisation bildet. Vorzugsweise sind beidseitig der Ausnehmung(en) 21 derartige Laschen 43 vorgesehen. Die Anordnung der Laschen kann alternativ oder zusätzlich zu den Segmenten 34 an dem Synchronkörper 3 vorgesehen sein.

[0060] Die Lasche(n) 43 weist/weisen eine radiale Höhe 44 über der Umfangsfläche 30 auf, die größer ist als eine Zahnhöhe 45 der Zähne 33 über der Umfangsfläche 30, wobei die maximale Höhe 44 natürlich so bemessen ist, dass der Synchronring 4 (Fig. 1) über die Lasche(n) 43 während der Synchronisation gleiten kann. Die Lasche(n) weisen also in Bezug auf die Außenverzahnung 19 zumindest teilweise einen erhabenen Bereich auf.

[0061] Wie weiter aus den Fig. 4 und 6 ersichtlich ist, ist die zumindest eine Lasche 43 bzw. sind die Laschen 43 beabstandet zum jeweils benachbarten Zahn 33 ausgebildet. Der Abstand kann dabei größer sein, als die Breite der Zahnlücken zwischen den Zähnen 33 der Außenverzahnung 19.

[0062] Die zumindest eine Lasche 43 weist vorzugsweise abgerundete Kanten - in axialer Richtung betrachtet - auf, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Ebenso kann ein Übergang zur Umfangsfläche 30 des Grundkörpers 29 des Synchronkörpers 3 gerundet ausgeführt sein.

[0063] In der bevorzugten Ausführungsform der Lasche(n) 43 erstreckt sich der erhabene Bereich mit der größeren radialen Höhe 44 nur über einen Teilbereich der Breite der Außenverzahnung 19 in axialer Richtung. Der andere Teilbereich der Lasche(n) 43 ist hinsichtlich des Querschnittes in Form eines Teilzahnes 46 ausgebildet, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist, wobei der Teilzahn 46 einen Teil der Verzahnung bilden kann. Die obigen Ausführungen zur Beab-standung der Laschen 43 zu dem jeweils benachbarten Zahn 33 sind in diesem Fall daher auf den ersten Vollzahn (in Hinblick auf den Querschnitt betrachtet) zu verstehen.

[0064] Durch die Ausbildung der Lasche(n) 43 ist es bevorzugt möglich, dass die (Voll)Zähne 33 der Außenverzahnung 19 zum Unterschied zum in Fig. 3 dargestellten Stand der Technik Synchronkörper 3 in radialer Richtung stufenlos ausgebildet sind, also keine Anschlagflächen für die Schiebemuffe aufweisen.

[0065] Wie insbesondere aus dem Detail der Fig. 6 ersichtlich ist die zumindest eine Lasche 43 in Umfangsrichtung 14 des Synchronkörpers 3 vorzugsweise unmittelbar an die zumindest eine Ausnehmung 21 anschließend angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform ist jeweils eine Lasche 43 auf jeder Seite der Ausnehmung(en) 21 angeordnet.

[0066] Es ist weiter bevorzugt, wenn in radialer Richtung unterhalb jeder Lasche 43 jeweils eines der Segmente 34 angeordnet ist.

[0067] Der Synchronkörper 3 kann weiter in radialer Richtung unterhalb der Segmente 34 einen 7/15 äsfcmichisch« pilBüiaidt AT511 596 B1 2013-01-15 sich in axialer Richtung erstreckenden nabenförmigen Aufsatz 47 auf dem Grundkörper 29 aufweisen.

[0068] In der bevorzugten Ausführungsvariante ist der Synchronkörper 3 zur Gänze einstückig ausgebildet.

[0069] Der Synchronkörper 3 kann als eine Kombination einer Synchronnabe mit einem Kupplungskörper, wie diese Bauteile aus dem Stand der Technik bekannt sind, betrachtet werden, wodurch eine kompaktere Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 realisierbar ist.

[0070] Insbesondere kann der Synchronkörper für den Rückwärtsgang z.B. eines Sechsgang-Handschaltgetriebes eingesetzt werden, wobei der Einsatz in anderen Getrieben nicht ausgeschlossen ist.

[0071] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Synchronkörpers 3 und der Getriebe-Synchronisationseinrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Getriebe- 36 Ringnuthöhe Synchronisationseinrichtung 37 Segmentfläche 2 Schaltzahnrad 38 Umformwerkzeug 3 Synchronkörper 39 Fortsatz 4 Synchronring 40 Querschnittsverjüngung 5 Schaltmuffe 41 Ausnehmung 6 Außenverzahnung 42 Breite 7 Nabenabschnitt 43 Lasche 8 Umfang 44 Höhe 9 Mitnehmerverzahnung 45 Zahnhöhe 10 Innennabe 46 Teilzahn 11 Muffeninnenverzahnung 47 Aufsatz 12 Ringnut 13 Innenkonusfläche 14 Umfangsrichtung 15 Ringnut 16 Seite 17 Reibkonusfläche 18 Sperrverzahnung 19 Außenverzahnung 20 Mitnehmer 21 Ausnehmung 22 Abschnitt 23 Ringnut 24 Ringfeder 25 Ringnut 26 Innenfläche 27 Absetzung 28 Anschlagfläche 29 Grundkörper 30 Umfangsfläche 31 Stirnfläche 32 Stirnfläche 33 Zahn 34 Segment 35 Überdeckungshöhe 8/15

Claims (14)

1. AT511 596B1 2013-01-15 Patentansprüche 1. Synchronkörper (3) für eine Getriebe-Synchronisationseinrichtung (1) eines Schaltgetriebes, umfassend einen Grundkörper (29), der eine radial äußere Umfangsfläche (30) und zwei axiale Stirnflächen (31, 32), die an die Umfangsfläche (30) anschließen, aufweist, wobei auf der Umfangsfläche (30) eine Außenverzahnung (19) mit radial nach außen weisenden Zähnen (33) angeordnet ist, die von zumindest einer Ausnehmung (21) unterbrochen ist, sowie mit einer Ringnut (25), die in einer der axialen Stirnflächen (32) und unterhalb der Außenverzahnung (19) angeordnet ist, wobei die Ringnut (25) ebenfalls durch die zumindest eine Ausnehmung (21) unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der axialen Stirnfläche (32) mehrere Segmente (34) angeordnet sind, die sich in radialer Richtung bis in den Bereich der Ringnut (25) und diese teilweise überdeckend erstrecken.
2. 2. Synchronkörper (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (34) in axialer Richtung zumindest teilweise über die axiale Stirnfläche (32) vorspringend ausgebildet sind.
3. 3. Synchronkörper (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Ausnehmung (21) zumindest ein Segment (34) in Umfangsrichtung (14) zumindest annähernd unmittelbar anschließend an die Ausnehmung (21) angeordnet ist.
4. 4. Synchronkörper (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundköper (29) aus einem Sinterwerkstoff besteht.
5. 5. Synchronkörper (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (34) einstückig mit dem Grundkörper (29) ausgebildet sind und durch Umformung des Grundkörpers (29) bei gleichzeitiger Dichteerhöhung hergestellt sind.
6. 6. Synchronkörper (3) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (34) zumindest im Bereich der Oberfläche, vorzugsweise zur Gänze im die Ringnut (25) überdeckenden Bereich, eine Dichte von zumindest 95 % der Volldichte des Werkstoffes des Grundkörpers (29) aufweisen.
7. 7. Synchronkörper (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich zwischen dem Grundkörper (29) und den Segmenten (34) in Bezug auf die axiale Stirnfläche (32) vertieft ausgebildet ist.
8. 8. Synchronkörper (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umfangsfläche (30) zwischen der Ausnehmung (21) und dem jeweils der Ausnehmung (21) am nächsten gelegenen Zahn (33) der Außenverzahnung (19) zumindest eine Lasche (43) angeordnet ist, die einen Axialanschlag für eine Schiebemuffe (5) bildet, wobei eine radiale Höhe (44) der Lasche (43) unter Ausbildung eines in Bezug auf die Außenverzahnung (19) erhabenen Bereichs zumindest teilweise höher ist als eine Zahnhöhe (45) der Zähne (33) der Außenverzahnung (19) in gleicher Richtung.
9. 9. Synchronkörper (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der Ausnehmung (21) Laschen (43) angeordnet sind.
10. 10. Synchronkörper (3) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erhabene Bereich der zumindest einen Lasche (43) sich nur teilweise über eine Breite der Außenverzahnung (19) in axialer Richtung erstreckt und dass der restliche Teilbereich der Lasche (43) einen Teilzahn (46) der Außenverzahnung (19) bildet.
11. 11. Synchronkörper (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (33) der Außenverzahnung (19) in radialer Richtung stufenlos ausgebildet sind.
12. 12. Synchronkörper (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lasche (43) in Umfangsrichtung (14) zumindest annähernd unmittelbar an die zumindest eine Ausnehmung (21) anschließend angeordnet ist. 9/15 Ρ»ίϊϊίΕ3ίΤ!ί AT511 596B1 2013-01-15
13. 13. Synchronkörper (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Segmente (34) in radialer Richtung unterhalb der zumindest einen Lasche (43) angeordnet ist.
14. 14. Getriebe-Synchronisationseinrichtung (1) umfassend einen Synchronkörper (3) mit Außensynchronisierung, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronkörper (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 10/15