DE10163828A1

DE10163828A1 - Synchronizing device for transmissions, in particular motor vehicle transmissions

Info

Publication number: DE10163828A1
Application number: DE2001163828
Authority: DE
Inventors: Josef Schwuger
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-07-03
Also published as: WO2003056200A1; EP1456549A1; BR0207468A; AU2002358628A1

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.

Description

Field of the Invention

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 Synchronaußenring. mit je einem der zu synchronisierenden Bauteile drehfest verbunden ist. Synchronizing device for transmissions, in particular motor vehicle transmissions, with a clutch body with a clutch disc and a cone ring has at least one friction surface, and with a synchronous outer ring a counter friction surface, the clutch body and the Synchronous outer ring. is rotatably connected to one of the components to be synchronized.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Es ist bekannt, DE-198 53 894 A1, einen Synchronaußenring aus mehreren Teilen zu fertigen, wobei ein Scheibenkörper und ein Ringkörper, der auf seiner Innenmantelfläche mit einer Reibfläche versehen ist, getrennt hergestellt und aneinander befestigt sind. It is known, DE-198 53 894 A1, a synchronous outer ring from several To manufacture parts, with a disc body and a ring body that on its inner surface is provided with a friction surface, manufactured separately and are attached to each other.

Dieses Dokument enthält keine Angaben über die Werkstoffe der Teile des Synchronaußenringes. This document contains no information about the materials of the parts of the Synchronous outer ring.

Gerade aber die Werkstoffauswahl ist für die Gesamtbetrachtung der Synchronisiervorrichtung von großer Bedeutung. But the choice of materials is the most important for the overall view Synchronizer of great importance.

Es ist weiterhin bekannt, DE-16 52 862 einen Synchronaußenring mittels eines Schmiedeverfahrens herzustellen, bei dem vorgeschlagen wird, zwei Werkstoffteile, die in radialer Richtung umeinander herum angeordnet sind, aneinander zu befestigen. Dabei wird vorgeschlagen, den Außenbereich aus Bronze und den Innenbereich aus einem weichen Stahl zu fertigen. Ein derartiger Synchronaußenring hat den Nachteil, dass dadurch die Verzahnung des Synchronaußenringes 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. It is also known from DE-16 52 862 a synchronous outer ring by means of a To produce a forging process that proposes two Material parts that are arranged around each other in the radial direction to attach to each other. It is proposed that the exterior be made of bronze and to make the interior from a soft steel. Such one The outer synchronizer ring has the disadvantage that the toothing of the Synchronous outer ring is made of bronze. But especially with modern car / Truck gearboxes are the gear components of extreme loads exposed because of fast switching operations, especially in the case of automated ones Manual transmissions are required.

Um konstante Reibwerte über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten, ist es darüber hinaus vorteilhaft, an den Reib- beziehungsweise Gegenreibflächen unterschiedliche Werkstoffpaarungen einzusetzen. To ensure constant coefficients of friction over the entire service life, it is also advantageous on the friction or counter friction surfaces use different material combinations.

Object of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Synchronisiervorrichtung vorzuschlagen, 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 unterschiedliche Werkstoffpaarung eingesetzt ist, die einen möglichst konstanten Reibwert über die Gesamtlebensdauer gewährleistet. The object of the invention is therefore a synchronizing device to propose in which the toothing area of the coupling body and the Synchronous outer ring are made of a high strength material and one in the area of the friction surfaces, preferably different material pairing is used, which is as constant as possible Coefficient of friction guaranteed over the entire service life.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

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. The object of the invention is achieved in that the clutch disc made of steel and the friction surface of the cone ring made of brass. The synchronous outer ring is then advantageously made of steel.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Reibfläche mit dem Konusring und der Konusring mit der Kupplungsscheibe starr miteinander verbunden, so dass sich ein einheitliches Bauteil hoher Festigkeit und hoher Formgenauigkeit ergibt. In a preferred embodiment of the invention, the friction surface with the Cone ring and the cone ring with the clutch disc rigidly together connected, so that a single component of high strength and high Shape accuracy results.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Konusring vollständig aus Messing hergestellt sein. According to a further proposal of the invention, the cone ring can be completely be made of brass.

Der Konusring und die Kupplungsscheibe können verschiedenartig miteinander verbunden sein. Zum einen ist es möglich, den Konusring mit der Kupplungsscheibe mittels Formschluss aneinander zu befestigen, wobei je nach Formgebung, 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. The cone ring and the clutch disc can be different with each other be connected. On the one hand, it is possible to connect the cone ring with the To attach the clutch disc to each other by positive locking, depending on Shaping, an additional embossing an increased hold and increased strength offers. But it is also possible to use the friction surface made of brass the steel cone ring or the brass one Weld the cone ring to the steel clutch disc.

In vorteilhafter Weise ist die Kupplungsscheibe durch Stanzen und/oder Prägen 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. 16MnCr5 zur Anwendung kommen. Advantageously, the clutch disc by punching and / or Embossing made from a steel material weldable with brass. The Stamping and / or embossing is a particularly inexpensive manufacturing option for disc-like bodies, where a high degree of shape accuracy is also achieved. As a material for such steel, z. B. 16MnCr5 for use come.

Der vollständig aus Messing hergestellte Konusring kann aus einem Gussrohling, einem Schmiederohling oder auch aus Messingblech durch Umformen und/oder durch eine spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Auf diese Weise bietet sich auch für den Konusring ein günstiges Herstellungsverfahren an. The cone ring made entirely of brass can be made from one Cast blank, a forged blank or also from sheet brass by forming and / or produced by machining. On this is also a good option for the cone ring Manufacturing process.

Von wesentlicher Bedeutung ist ferner, dass für die Herstellung der Reibfläche oder für die Herstellung des vollständigen Konusringes eine schweißbare Messinglegierung zur Anwendung kommt, die vorzugsweise 50% bis 70% Kupfer enthält. It is also essential that for the manufacture of the friction surface or a weldable one for the production of the complete cone ring Brass alloy is used, which is preferably 50% to 70% copper contains.

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; CuZn31Si; CuZn39Pb1Al-C-GM. A good weldable copper alloy consists of 55% to 60% copper, 30% up to 45% zinc, the rest lead, aluminum, manganese, iron and tin. Appropriate Alloy designations are: CuZnAl1; CuZn15; CuZn37; CuZn31Si; CuZn39Pb1Al-C-GM.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Schweißungen der Kupferlegierungen mit dem Stahl mittels eines Widerstandsschweißverfahrens, vorzugsweise mittels Punktschweißen, Pressstumpfschweißen, Rollnahtschweißen, Buckelschweißen, Mittelfrequenz- Widerstandsschweißen oder Kondensator-Impulsschweißen, vorzunehmen. In a further embodiment of the invention it is proposed that Welding the copper alloys with the steel by means of a Resistance welding process, preferably by means of spot welding, Butt welding, roller seam welding, projection welding, medium frequency Resistance welding or condenser pulse welding.

Bei der Punkt- und Rollnahtschweißung wird der Strom punktförmig beziehungsweise entlang einer Nahtstelle über eine Rolle zugeführt. In spot and roller seam welding, the current becomes point-like or fed along a seam over a roll.

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. With projection welding there are elevations on the surfaces to be welded (Hump) is provided, through which the current then preferably flows, so that the Welding begins at these points.

Das Mittelfrequenz-Widerstandsschweißen sieht Mittelfrequenzsysteme mit Invertern vor, die eine Zwischenfrequenz von circa 1000 Hertz aufweisen. The medium frequency resistance welding also sees medium frequency systems Inverters that have an intermediate frequency of approximately 1000 Hertz.

Bei dem Kondensator-Impulsschweißen wird über ein Kondensator ein sehr kurzfristig fließender Strom aufgebracht, der ein sehr werkstoffschonendes Schweißen gewährleistet. In the case of capacitor pulse welding, a capacitor is used short-term flowing current applied, which is a very gentle on the material Welding guaranteed.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Schweißungen nicht nur durch die vorgenannten Schweißverfahren, sondern auch durch Reibschweißen erfolgen können, wobei beim Reibschweißen die Schweißenergie durch Reibung, Druck, Temperatur und Umformung erzeugt wird. It should be noted that the welds are not only caused by the aforementioned welding process, but also done by friction welding can, with friction welding the welding energy due to friction, Pressure, temperature and deformation is generated.

Brief description of the drawing

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. To further explain the invention reference is made to the drawing in an embodiment of the invention is shown in simplified form.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch die ringförmig aufgebaute Synchronisiervorrichtung, bei der die Bauteile in vergrößertem Maßstab dargestellt sind. Fig. 1 shows a partial section through the ring-shaped synchronizer, in which the components are shown on an enlarged scale.

Detailed description of the drawing

In Fig. 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 dargestellt, 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 16MnCr5, 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 können. In Fig. 1, 1 denotes a clutch disc, which is shown only in its inner region. The outer area in which the toothing is arranged, which in turn can be coupled to a counter toothing via a shift sleeve, is not visible. The clutch disc is also, not shown, connected to a gear, so that a power flow between the gear, the clutch disc and the sliding sleeve can be established. The clutch disc is preferably made of steel, for example 16MnCr5. A cone ring, which is made of a brass alloy, is firmly connected to the clutch disc 1 . As symbolized by the weld seams 3 , the conical ring is welded to the clutch disc 1 , whereby, apart from a normal weld seam, the welding methods described in the present patent application can be used.

Mit 4 ist ein Synchronaußenring bezeichnet, der ebenfalls nur teilweise dargestellt ist. Der Synchronaußenring 4 hat ebenfalls eine Verzahnung, die mit der Schiebemuffe in Wirkverbindung gebracht werden kann. 4 with a synchronous outer ring is designated, which is also only partially shown. The synchronous outer ring 4 also has a toothing which can be brought into operative connection with the sliding sleeve.

Der Synchronaußenring 4 ist ebenfalls aus einem Stahlwerkstoff hergestellt und weist eine zur äußeren Reibfläche 4 des Konusringes 2 zugeordnete Gegenreibfläche 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 Doppelkonussynchronisiervorrichtung, 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
The synchronous outer ring 4 is also made of a steel material and has a counter-friction surface 7 assigned to the outer friction surface 4 of the conical ring 2 . Within the cone ring 2 , a synchronous inner ring is provided, which is designated 8. The synchronous inner ring 8 has on its outer circumference a friction surface 9 corresponding to the inner friction surface 5 . Characterized in that the synchronous inner ring 8 with the synchronizing outer ring 6 is rotatably connected - projection 10 on the synchronizing outer ring 6 and corresponding recess on the synchronizing inner ring 8 - results in a Doppelkonussynchronisiervorrichtung that provides increased frictional available. LIST OF REFERENCES 1 clutch plate
2 cone ring
3 weld seam
4 outer friction surface on the cone ring
5 inner friction surface on the cone ring
6 synchronous outer ring
7 counter friction surface
8 synchronous inner ring
9 corresponding friction surface on the synchronizer inner ring
10 head start

Claims

1. Synchronizing device for transmissions, in particular motor vehicle transmissions, with a clutch body having a clutch disc ( 1 ) and a cone ring ( 2 ) with at least one friction surface ( 4 ) and with a synchronous outer ring ( 6 ) with a counter friction surface ( 7 ), the clutch body and the synchronous outer ring ( 6 ) is rotatably connected to one of the components to be synchronized, characterized in that the clutch disc ( 1 ) is made of steel and the friction surface ( 4 ) of the cone ring ( 2 ) is made of brass.

2. Synchronizing device according to claim 1, characterized in that the synchronous outer ring ( 6 ) is made of steel.

3. Synchronizing device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the friction surface ( 4 ) with the cone ring ( 2 ) and the cone ring ( 2 ) with the clutch disc ( 1 ) are rigidly connected.

4. Synchronizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the cone ring ( 2 ) is made entirely of brass.

5. Synchronizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the clutch disc ( 1 ) is produced by stamping and / or stamping from a steel material which can be welded with brass.

6. Synchronizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the cone ring ( 2 ) made entirely of brass is produced from a cast blank, forged blank or from sheet brass by shaping or by machining.

7. Synchronizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the conical ring ( 2 ) is connected to the clutch disc ( 1 ) by means of positive locking and additional stamping.

8. Synchronizing device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the friction surface ( 4 or 5 ) made of brass with the steel cone ring ( 2 ) or the cone ring ( 2 ) made of brass welded to the clutch disc ( 1 ) made of steel are.

9. Synchronizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the brass material is a weldable brass alloy with preferably 50% to 70% copper.

10. Synchronizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the welding by means of a Resistance welding process, preferably by means of spot welding, Butt welding, roller seam welding, projection welding, medium frequency Resistance welding or capacitor pulse welding is carried out.

11. Synchronizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the welding by means of a Friction welding process takes place.