DE102008061967A1 - Synchronizing device for motor vehicle gear, has outer synchronizing ring with outer ring friction surface, where inner synchronizing ring is provided with inner ring friction surface - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit zumindest einem Synchronring und einem Gegenkonus.The The invention relates to a synchronizer of a motor vehicle transmission with at least one synchronizer ring and a countercone.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Synchronisiervorrichtungen in Gangräderwechselgetrieben von Fahrzeugen dienen zum Anpassen unterschiedlicher Drehzahlen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle beim Schalten. Im gattungsbildenden Stand der Technik ist in einer Synchronisiervorrichtung ein äußerer Synchronring formschlüssig mit einem Muffenträger verbunden und greift beispielsweise über Mitnehmernasen, die an seiner im Durchmesser kleineren Seite ausgebildet sind, in Aussparungen eines inneren Synchronrings. Synchronringe sind in der Regel sind konisch ausgebildete Reibringe mit Reibflächen an ihren Innenmantelflächen und/oder ihren Außenmantelflächen. Während des Synchronisiervorganges stehen die Reibflächen der Synchronringe miteinander reib schlüssig in Verbindung. Derartige Synchronisiervorrichtungen bestehen aus vielen Einzelteilen.synchronizers in Gangräderwechselgetrieben of vehicles are used for Adjusting different speeds of a transmission input shaft and a transmission output shaft when shifting. In the generic The prior art is external in a synchronizer Synchronous ring form-fitting with a sleeve carrier connected and accesses, for example via driving lugs, which are formed on its smaller in diameter side, in Recesses of an inner synchronizer ring. Synchronous rings are in usually conical friction rings with friction surfaces on their inner circumferential surfaces and / or their outer circumferential surfaces. During the synchronization process are the friction surfaces the synchronizer rings frictionally engaged with each other. Such synchronizing devices consist of many individual parts.
In der Massenfertigung hat es sich als geeignet erwiesen, Synchronringe umformtechnisch herzustellen. Die Gestaltung derartiger Synchronringe ist an sich zufriedenstellend, sie erfordert umformtechnisch jedoch immer noch einen relativ hohen Aufwand und hohe Werkzeugkosten. Der Aufwand entsteht durch zusätzliche Arbeitsschritte nach dem Formen des Napfes für den Synchronring, bei denen aus dem Boden des Napfes die Anschläge bzw. Mitnehmer umgelegt werden müssen. Viele Reibbeläge, beispielsweise aus Sintermaterial, sind zudem spröde und können nicht beliebig verformt werden.In mass production, it has proved to be suitable synchronizer rings to produce forming technology. The design of such synchronizer rings is in itself satisfactory, but it requires forming technology still a relatively high effort and high tooling costs. The effort is created by additional steps after forming the cup for the synchronizer ring, where off the bottom of the cup, the attacks or drivers transferred Need to become. Many friction linings, for example made of sintered material, are also brittle and can not be deformed arbitrarily.
Nachteilig ist weiterhin, dass sich die Anforderungen an das Material der Mitnehmer des Synchronringes mit den Anforderungen an das Reibverhalten der konischen Reibfläche teilweise widersprechen. Die Anschläge müssen über die gesamte Lebensdauer des Getriebes möglichst starr und verschleißfest ausgebildet sein. An den Reib- bzw. Gegenreibflächen einer Synchronisierung sind jedoch bevorzugt unterschiedliche Werkstoffpaarungen einzusetzen, um beispielsweise konstante Reibwerte über die gesamte Lebensdauer bei gleichzeitig hoher Reibleistung zu gewährleisten.adversely It continues to be that the requirements for the material of the driver of the synchronizer ring with the requirements of the friction behavior of partially contradictory conical friction surface. The attacks need over the life of the transmission designed as rigid and wear-resistant be. At the friction or counter friction surfaces of a synchronization however, preference is given to using different material pairings, for example, constant friction coefficients over the entire To ensure service life at the same time high friction.
In
der
Nachteilig an einer derartigen Anordnung ist, dass ein derartiger Reibring keinen definierten Zustand zwischen dem Synchronring und dem Gegenkonus einnimmt. Er wird nicht geführt und kann sich in Axialrichtung aus dem Synchronisationspaket verschieben. Unter ungünstigen Bedingungen ist sogar ein Verkanten möglich.adversely to such an arrangement is that such a friction ring no defined state between the synchronizer ring and the counter cone occupies. He is not guided and can be in the axial direction move out of the synchronization packet. Under unfavorable Conditions even tilting is possible.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine leicht zu fertigende Synchronisiereinrichtung mit einem Reibring zu schaffen, bei der die Schleppmomente reduziert sind, die leicht herzustellen ist und bei der ein Verkanten vermieden wird.The The object of the invention is therefore to provide an easy-to-manufacture synchronizer with a friction ring that reduces the drag torque which is easy to manufacture and avoids jamming becomes.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Reibfläche zwischen dem Reibring und dem Außensynchronring und die Reibfläche zwischen dem Reibring und dem Innensynchronring als Gegenkonus in einem spitzen Winkel zueinander stehen. Der Reibring besitzt dazu die Form des Mantelabschnitts eines Kreiskegelstumpfes, wobei der äußere begrenzende Kegel und der innere begrenzende Kegel nicht parallele Mantelflächen aufweisen.According to the invention this object by means of the characterizing part of claim 1 solved by the fact that the friction surface between the Friction ring and the outer synchronizer ring and the friction surface between the friction ring and the inner synchronizer ring as a counter cone in at an acute angle to each other. The friction ring has to the shape of the shell portion of a circular truncated cone, wherein the outer delimiting cones and the inner delimiting cone not parallel Have lateral surfaces.
Der Reibring ist zwischen dem Synchronring und dem Gegenkonus gehalten, wobei diese die Anbindung an die übrigen Getriebebauteile übernehmen. Er ist im ungeschalteten Zustand zwischen dem Synchronring und dem Gegenkonus in Umfangsrichtung lose in das System eingesetzt und ist zunächst frei beweglich. Sobald die Synchronisiereinrichtung jedoch rotiert, also bei fahrendem Fahrzeug, läuft der Reibring nicht mehr schwimmend und damit undefiniert im Ringpaket, sondern es tritt ein Selbstklemmungseffekt aufgrund der unterschiedlich geneigten Reibflächen ein. Dies hat zur Folge, dass sich der Reibring auf einem Synchronring, in der Regel wird dies der Innensynchronring sein, festsetzt. Dadurch ist sicher gestellt, dass der Reibring im Fahrbetrieb nicht zunächst an dem einen Synchronring reibt, um dann zum anderen zu wandern und Momente zu übertragen und Schleppverluste zu generieren.Of the Friction ring is held between the synchronizer ring and the counter cone, these take over the connection to the other transmission components. He is in the unswitched state between the synchronizer ring and the Counter cone in the circumferential direction loosely inserted into the system and is initially free to move. Once the synchronizer, however rotates, so while the vehicle is running, the friction ring no longer floating and thus undefined in the ring package, but There is a self-clamping effect due to the different inclined friction surfaces. This has the consequence that the friction ring on a synchronizer ring, usually this will be the Be internal synchronizer, fixed. This ensures that that the friction ring when driving not first on the rubbing a synchronizer ring, then walking to the other and moments to transfer and to generate drag losses.
Bei einem Schaltvorgang wird der Reibring zwischen dem Synchronring, auf dem er ruht, und dem mit einer Differenzdrehzahl laufenden Gegenkonus verspannt. Aufgrund der relativ festen Verbindung wird zunächst die meiste Reibarbeit an der Reibfläche des Reibrings mit dem Außensynchronring geleistet. In der Regel ist der Reibring aus einem Reibmaterial ausgebildet, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Innensynchronring. Bei fortgesetzter Reibung am Außensynchronring wird der Reibring seinen Durchmesser minimal vergrößern und sich somit vom Innensynchronring soweit lösen, dass er auch an diesem reiben kann. Die zweite Reibschicht arbeitet mit und entlastet die Außenreibschicht teilweise von der Reibarbeit.During a switching process, the friction ring clamped between the synchronizer ring on which it rests, and the running at a differential speed counter cone. Due to the relatively strong connection, most of the friction work is initially done on the friction surface of the friction ring with the outer synchronizer ring. As a rule, the friction ring is formed from a friction material which has a larger thermal expansion coefficient than the inner synchronizer ring. With continued friction on the outer synchronizer ring of the friction ring will increase its diameter minimally and thus solve the inner synchronizer ring so far that he can also rub on this. The second friction layer works with and relieves the Außenreibschicht partially from the friction work.
Solange ein Drehzahlunterschied zwischen Synchronring und Gegenkonus besteht, baut der Reibring Reibung auf. Sobald der Gleichlauf erreicht ist, werden das Gangrad und der Muffenkörper in der Regel formschlüssig verbunden, und die Synchronisiereinrichtung kühlt aufgrund der nun fehlenden Reibung wieder ab. Dadurch setzt sich der Reibring wieder auf dem Innensynchronring fest.So long there is a speed difference between synchronizer ring and countercone, the friction ring builds up friction. Once the synchronization is achieved, the gear wheel and the sleeve body are usually form-fitting connected, and the synchronizer cools due the now missing friction again. This sets the friction ring again stuck on the inner synchronizer ring.
Analog zu dem beschriebenen System ist es je nach Werkstoffwahl und Wahl der Winkel der Innen- und Außendurchmesser des Reibrings auch ein Festsetzen des Reibrings auf dem Außensynchronring erreichbar.Analogous to the system described it depends on the choice of material and choice the angle of the inner and outer diameter of the friction ring also a setting of the friction ring on the outer synchronizer ring reachable.
Für die Realisierung dieses Systems wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine Reibfläche des Reibrings im für Synchronringe typischen Bereich von 7° bis 11° zur Rotationsachse geneigt sein. Die andere Reibfläche des Reibrings weist einen Winkel auf, der kleiner als 5° ist. Die Neigungen der einzelnen Reibflächen des Reibrings bedingen, dass die zugehörigen Gegenreibflächen der Synchronringe den gleichen Winkel aufweisen.For the realization of this system is in a preferred embodiment a friction surface of the friction ring in for synchronizer rings typical range of 7 ° to 11 ° to the axis of rotation be inclined. The other friction surface of the friction ring has an angle that is less than 5 °. The inclinations the individual friction surfaces of the friction ring condition that the associated counter friction surfaces of the synchronizer rings have the same angle.
Es hat sich herausgestellt, dass ein guter Selbsthemmungseffekt bereits bei einer Winkeldifferenz von etwa 2° eintreten kann. Es ist aber nicht unbedingt erforderlich, durch die Wahl der Winkel eine Selbsthemmung zu erreichen. Vielmehr kann auch bei Winkelpaaren, die noch nicht zu einer Selbsthemmung führen, zumindest sichergestellt werden, dass der Reibring im unbelasteten Normalzustand lediglich an einem Synchronring anliegt. Er wird dann zwar nicht drehfest auf dem Synchronring ruhen, sondern sich in Bezug auf diesen ggf. bewegen, allerdings wird er nur an diesem einen Synchronring reiben. Somit werden die tribologischen Eigenschaften des Systems auch bei diesen Geometrien verbessert und Reibmomentschwankungen minimiert.It it has been proven that a good self-locking effect already can occur at an angular difference of about 2 °. It but is not necessarily required by the choice of angles to achieve a self-locking. Rather, even with angle pairs, which does not lead to self-inhibition, at least ensure that the friction ring in the unloaded normal condition only applied to a synchronizer ring. He will not be then rotatably rest on the synchronizer ring, but in relation to this if necessary move, however, he will only on this one synchronizer ring rub. Thus, the tribological properties of the system improved even with these geometries and friction torque fluctuations minimized.
Beim Einlegen eines Ganges werden die Reibkonen axial aufeinander geschoben. Dabei wird auch der Reibring axial mit verschoben. Damit er nicht zu weit auf den Synchronring, auf dem er durch Selbsthemmung anliegt, verschiebbar ist, kann in einer Ausgestaltung die axiale Verschiebbarkeit des Reibrings durch ein Sicherungsmittel begrenzt sein. Auch ein axiales Auswandern kann damit unterbunden werden. Das Sicherungsmittel ist vorzugsweise als ein umlaufender Bord ausgebildet. Ein Bord ist besonders einfach herzustellen und ermöglichst zugleich eine möglichst große Anlauffläche, um den Reibring zu halten. In besonders bevorzugter Weise ist er mit dem Reibring ausgebildet.At the Inserting a gear, the Reibkonen be pushed axially towards each other. In this case, the friction ring is moved axially with. He does not too far on the synchronizer ring on which it rests by self-locking, is displaceable, in one embodiment, the axial displaceability the friction ring be limited by a securing means. Also a Axial emigration can be prevented. The securing means is preferably formed as a peripheral board. A board is particularly easy to produce and allows at the same time the largest possible contact surface to to hold the friction ring. In a particularly preferred manner he is with formed the friction ring.
In einer Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Reibring die Form des Mantelabschnitts eines Kreiskegelstumpfes und ist vollständig aus Reibmaterial ausgebildet. Aufgrund seiner einfachen geometrischen Form ist ein derartiger Reibring besonders einfach und damit kostengünstig herzustellen. Insbesondere werden spanabhebende Verfahren, welche mit einem Materialabtrag verbunden sind, vermieden, so dass auch die Verwendung teuerer Materialien wie Messing oder Karbon wirtschaftlich ist. Der Reibring kann aus aber auch aus Kunststoff, Sintermaterial und insbesondere auch aus schlecht verbindbaren Materialien bestehen.In According to one embodiment of the invention, the friction ring has the form of the shell portion of a circular truncated cone and is complete made of friction material. Because of its simple geometric Form such a friction ring is particularly simple and therefore inexpensive manufacture. In particular, machining methods, which with a material removal, avoided, so that the Use of expensive materials such as brass or carbon economically is. The friction ring can also be made of plastic, sintered material and in particular also consist of poorly bondable materials.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass der Reibring homogen aus einem Material ausgebildet ist. In einer Variante besitzt der Reibring innenseitig und außenseitig unterschiedliche Reibbeläge aus unterschiedlichen Materialien nach gewünschter Reibwertpaarung. Ferner ist es möglich, dass er einen Kernbereich, beispielsweise einen Stahlring, aufweist, der selbst nicht reibt. In einer Variante der Erfindung ist der Reibring aus Thermoplast, aus Duroplast oder Kautschuk ausgebildet, wobei diese Materialien zusätzliche Reibungsmodifikatoren zur Erhöhung des Reibwerts und zur Steigerung der Verschleißfestigkeit beinhalten können.The The invention is not limited to that of the friction ring is formed homogeneously from a material. Owned in a variant the friction ring inside and outside different Friction linings made of different materials according to the desired Reibwertpaarung. Furthermore, it is possible for him to have a core area, For example, a steel ring, which does not rub itself. In a variant of the invention, the friction ring is made of thermoplastic, made of thermoset or rubber, these materials additional friction modifiers to increase the coefficient of friction and to increase the wear resistance may include.
Der Reibring kann eine glatte Oberflächenstruktur aufweisen, oder es können zur besseren Schmiermittelabfuhr Nuten am Reibring oder an seinem Reibpartner eingebracht sein.Of the Friction ring can have a smooth surface structure, or it can for better removal of lubricant grooves on Friction ring or introduced at its friction partner.
Die Einzelteile Synchronring und Reibring sind mit unterschiedlichen Fertigungsverfahren herstellbar. Eine getrennte Fertigung lässt den Einsatz unterschiedlicher Materialstärken zu.The Items Synchronizer ring and friction ring are with different Manufacturing process can be produced. A separate production leaves the use of different material thicknesses.
Zusammenfassend ermöglicht es die Erfindung somit, dass der Synchronring, der Reibring und der Gegenkonus einfach herzustellen sind und die Schleppverluste in der Synchronisiereinrichtung vermindert werden.In summary Thus, the invention makes it possible that the synchronizer ring, the friction ring and the counter cone are easy to make and the drag losses be reduced in the synchronizer.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to drawings. Show it:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings
Aus
Zur
Synchronisation ist eine Axialverschiebung der Schiebemuffe
Mit
dem Anstieg der axialen Verschiebekraft und dem damit verbundenen
voll wirksamen Reibmoment erfolgt eine Angleichung der Drehzahlen
zwischen der Schiebemuffe
Sowohl
der Außensynchronring
- 11
- Synchronisiereinrichtungsynchronizer
- 22
- Zwischenraumgap
- 33
- Kupplungskörperclutch body
- 44
- Gegenkonuscounter-cone
- 55
- Muffenträgersleeve carrier
- 66
- Verzahnunggearing
- 77
- Schiebemuffesliding sleeve
- 88th
- AußensynchronringOuter synchronizer ring
- 99
- Reibflächefriction surface
- 1010
- Sperrverzahnunglocking teeth
- 1111
- Dachwinkelroof angle
- 1212
- Kupplungsverzahnungcoupling teeth
- 1313
- Reibringfriction ring
- 1414
- InnensynchronringInterior synchronizer ring
- 1515
- Mitnehmertakeaway
- 1616
- Innenverzahnunginternal gearing
- 1717
- AußenringreibflächeAußenringreibfläche
- 1818
- erste Reibflächefirst friction surface
- 1919
- zweite Reibflächesecond friction surface
- 2020
- InnenringreibflächeInnenringreibfläche
- 2121
- Rotationsachseaxis of rotation
- 2222
- Flankeflank
- 2323
- Flankeflank
- 2424
- Freiraumfree space
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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