Kupplungskörper für eine Synchronisationsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Beschreibung Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kupplungskörper für eine Synchronisationsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper, einer am Außenumfang des Grundkörpers ausgebildeten Kupplungsverzahnung, sowie mit einem den Innenumfang des Grundkörpers umlaufenden, in Teilsegmente unterteilten Bund.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Synchronisationsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Hintergrund der Erfindung

Ein Kupplungskörper findet üblicherweise in einer Synchronisationsvorrichtung im Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs Anwendung, wobei die Synchronisationsvorrichtung der Angleichung unterschiedlicher Wellendrehzahlen zwischen einem zu schaltenden Losrad und einem auf einer Welle festsitzenden Schaltelement, einem sogenannten Synchronkörper, dient. Der Kupplungskörper ist dabei zwischen dem Losrad dem Synchronkörper angeordnet und dient der Übertragung von Drehmomenten von einer Schaltmuffe zum Losrad. Zur Drehzahlangleichung zwischen einem Losrad und einem Synchronkörper und somit zum Synchronisieren von Gangstufen, werden in einer Synchronisationsvorrichtung Synchronringe eingesetzt, die in der Regel als Reinbringe mit Reibflächen an der Innenmantelfläche oder der Außenmantelfläche ausgebildet sind. Je nachdem, wie viele Reibringe in der Synchronisationsvorrichtung eingesetzt werden, wird zwischen einer Einfach- oder Mehrfachsynchronisation unterschieden. Bei einer so genannten Einkonus-Synchronisation werden dabei mindestens ein Synchroninnenring und ein Synchronaußenring eingesetzt. Bei einer so genannten Mehrkonus-Synchronisation ist zudem ein zwischen dem Synchroninnenring und ein Synchronaußenring angeordneter Synchronzwischenring vorgesehen, der sowohl an seiner inneren Mantelfläche als auch an seiner äußeren Mantelfläche mit einer entsprechenden Reibfläche ausgebildet ist. Über die Reibflächen bilden die Synchronringe beim Schalten einen Reibschluss mit jeweils einer Reibfläche eines anderen Synchronringes, so dass sich die Drehzahlen der den jeweiligen Synchronringen zugeordneten Wellen angleichen.

Aus der EP 2 100 049 B1 sind ein Kupplungskörper einer Synchronisationsvor- richtung bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung offenbart. Der Kupplungskörper wird hierbei mit einem außenverzahnten Kupplungsabschnitt und einem Reibkonusabschnitt einteilig und im Wesentlichen durch Umformverfahren aus einem Stahlblech hergestellt. Weiterhin werden in den Kupplungsscheibenabschnitt fensterförmige Aussparungen eingebracht, um eine Eingriffsmöglichkeit für Halteelemente eines angrenzenden Synchronzwischenringes zu schaffen. Die fensterförmigen Aussparungen können über den Umfang des Kupplungskörpers gleich verteilt mehrfach angeordnet sein und rechteckförmig, quadratisch oder rund ausgeführt sein. Zwar ermöglicht ein Kupplungskörper gemäß der EP 2 100 049 B1 deine drehfeste Anordnung eines Synchronzwischenrings im Betrieb einer Synchronisationsvorrichtung. Allerdings kann die benötigte axiale Beabstandung zwischen dem Kupplungskörper und einem Synchronzwischenring nicht sicher gewährleistet werden.

Aufgabe der Erfindung Es ist demnach eine erste Aufgabe der Erfindung, einen Kupplungskörper für eine Synchronisationsvorrichtung anzugeben, der eine sichere axiale Positionierung eines Synchronrings ermöglicht. Eine zweite Aufgabe ist es, ein Verfahren zur anzugeben, mittels welchem ein Kupplungskörper einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kupplungskörper für eine Synchronisationsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper, einer am Außenumfang des Grundkörpers ausgebildeten Kupplungsverzahnung, sowie mit einem den Innenumfang des Grundkörpers umlaufenden, in Teilsegmente unterteilten Bund. Hierbei sind die Teilsegmente zur Festlegung der Axiallage eines Synchronzwischenrings der Synchronisationsvorrichtung an ihren jeweiligen Endabschnitten axial versetzt.

Die Erfindung berücksichtigt, dass für eine Synchronisierung in einem Kraft- fahrzeug die jeweiligen eingesetzten Bauteile exakt aufeinander abgestimmt sein müssen, um einen störungsfreien Schaltvorgang zu ermöglichen. Hierbei wird bei einer Mehrkonus-Synchronisation insbesondere ein Augenmerk auf die Positionierung eines Synchronzwischenrings gegenüber einem Kupplungskörper gelegt. Beim Einsatz eines Synchronzwischenrings als Teil einer Mehr- konus-Synchronisation muss zwischen dem Synchronzwischenring und dem Kupplungskörper eine sogenannte Verschleißreserve in Form eines Luftspalts vorhanden sein, so dass kein axialer Kontakt zwischen dem Grundkörper des Synchronzwischenrings und dem Grundkörper des Kupplungskörpers zustande kommt.

Die Sicherstellung der axialen Beabstandung der Bauteile voneinander, insbesondere durch an den Teilsegmenten des umlaufenden Bundes bereitgestellten Anlageflächen, ist jedoch aufgrund der Herstellung der Kupplungskörper problematisch. Die bislang eingesetzten Kupplungskörper werden gängigerweise aus einem Blech durch Stanzen und Umformen gefertigt. Aufgrund der Ausgangsblechdicke ist es hierbei nicht immer möglich, die gewünschte Position der benötigten Anlageflächen für einen Synchronzwischenring sicherzustel- len. Auch eine mögliche nachträgliche spanende Bearbeitung des Kupplungskörpers kann dies nicht sicherstellen und ist zudem mit einem hohem Fertigungsaufwand und Kosten verbunden.

Unter Berücksichtigung dessen erkennt die Erfindung, dass eine die benötigte axiale Beabstandung zwischen einem Synchronzwischenring und einem Kupplungskörper und dann gewährleistet werden kann, wenn die Endabschnitte der Teilsegmente des den Innenumfang des Kupplungskörpers umlaufenden Bunds axial versetzt sind. Durch den axialen Versatz werden Anlageflächen gebildet, die gegenüber den Teilsegmenten selbst axial versetzt sind. Die Anlageflächen an den jeweiligen Endabschnitten der Teilsegmente sind durch den axialen Versatz in axialer Richtung so verschoben, dass sie zur Anlage eines Synchronrings in Umfangs- richtung unter Einhaltung der notwendigen Verschleißreserve dienen. So kann die gewünschte Beabstandung des Synchronzwischenrings vom Kupplungskörper insbesondere in Mehrkonus-Synchronisationsvorrichtungen erreicht werden. Zusätzlich hierzu kann auch eine aufwändige Nachbearbeitung, wie beispielsweise eine spanende Nachbearbeitung der Teilsegmente entfallen. Durch die Endabschnitte der Teilsegmente bzw. durch den axialen Versatz der Endabschnitte werden pro Teilsegment vorzugsweis jeweils zwei Anlageflächen für die Anlage von Haltelementen, wie Mitnehmernasen oder Mitnehmerlappen eines Synchronzwischenrings bereitgestellt. Diese Halteelemente, die im eingebauten Zustand in die Bereiche zwischen den Teilsegmenten am Innenumfang des Grundkörpers des Kupplungskörpers eingreifen, liegen so an den Anlageflächen an. Hierdurch wird eine drehfeste Anordnung eines Synchronzwischenrings an einem Kupplungskörper im Betrieb einer Synchronisationsvorrichtung gewährleistet. Insbesondere kommen die Halteelemente derart an den jeweiligen Anlageflächen zur Anlage, dass die notwendige axiale Beabstandung unter Einhaltung der Verschleißreserve zwischen dem Kupplungskörper und dem Synchronzwischenring gegeben ist. Der Kupplungskörper ist im montierten Zustand insbesondere drehest mit dem Losrad, einem außenverzahnten Zahnrad, verbunden. Der Kupplungskörper kann beispielsweise formschlüssig oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines Schweißens an dem Losrad befestigt sein. Die Kupplungsverzahnung, bzw. die Schaltverzahnung am Außenumfang des Grundkörpers des Kupp- lungskörpers ist mit Dachwinkeln ausgebildet, die im eingebauten Zustand zum Synchronring hin gerichtet sind. Die Dachwinkel dienen dem Eingriff der Verzahnung einer Schiebemuffe während des Schaltvorgangs.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der axiale Versatz der Endabschnitte der Teilsegmente jeweils durch ein Umformen eingebracht. Beim Umformen wird das jeweilige Teilsegment unter Formänderung plastisch verformt, wobei sowohl Volumen, als auch die Masse und der Zusammenhalt des Werkstoffs erhalten bleiben. So können durch ein Umformen der Endabschnitte der Teilsegmente unter Einbringung jeweils eines axialen Versatzes die zur axialen Beabstandung von Synchronzwischenring und Kupplungskörper benötigten Anlagefläche in die Endabschnitte eingebracht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der axiale Versatz an den jeweiligen Endabschnitten der Teilsegmente durch ein Durchsetzen eingebracht wird. Das Durchsetzen ist ein Massivumformen, bei dem Formänderungen mit großer Verfestigung des Werkstoffs entstehen, die hohen Beanspruchungen standhalten können. Durch die Durchsetzungen werden die Anlageflächen an den Endabschnitten der Teilsegmente axial an die richtige Position geschoben. In Abhängigkeit der Ausgestaltung der Geometrie der Halteelemente eines Synchronzwischenrings können die Geometrie und die Position der jeweiligen Anlageflächen unterschiedlich sein, wobei die Geometrien am Kupplungskör- per und am Synchronzwischenring zweckmäßigerweise aufeinander abgestimmt werden.

Bevorzugt ist der axiale Versatz an den Endabschnitten der Teilsegmente je- weils durch eine Axialstufe gebildet. Durch die Einbringung von Axialstufen werden die Anlageflächen für einen Synchronzwischenring axial an die gewünschte Position geschoben und ermöglichen so die notwendige Beabstan- dung zwischen dem Kupplungskörper und einem Synchronzwischenring im eingebauten Zustand einer Synchronisationsvorrichtung.

Weiter bevorzugt sind die Endabschnitte der Teilsegmente jeweils in axialer Richtung abgewinkelt. Hierbei werden die Anlageflächen jeweils als schräge Durchsetzungen in den Endabschnitte der Teilsegmente des Bund bereitgestellt. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist der gewünschte axiale Abstand zwischen den Bauteilen im montierten Zustand zuverlässig gegeben.

Zweckmäßigerweise sind die Bereiche zwischen den Teilsegmente des Bunds als fensterförmige Aussparungen ausgebildet. Die Aussparungen stellen die entsprechend benötigte Eingriffsgeometrie für den Eingriff der Haltelemente oder Mitnehmernasen eines Synchronzwischenrings zum Formschluss des Kupplungskörpers mit dem Synchronzwischenring dar.

Vorzugsweise sind die Endabschnitte der Teilsegmente jeweils paarweise drehsymmetrisch am Innenumfang des Grundkörpers ausgebildet. Mit anderen Worten sind beispielsweise bei einer Ausbildung des umlaufend segmentierten Bunds mit drei Teilsegmenten diese bei einer Drehung des Kupplungskörpers um 120° ineinander überführbar. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht im verbauten Zustand des Kupplungskörpers eine sichere Anlage für einen zweckmäßigerweise ebenfalls mit drehsymmetrisch eingebrachten Halteelementen ausgebildeten Synchronzwischenring.

Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Synchronisationsvor- richtung eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Blech bereitgestellt wird, aus dem Blech ein im Wesentlichen ringförmiger Grundkörper gefertigt wird, eine Kupplungsverzahnung an den Außenumfang des Grundkörpers geformt wird und am Innenumfang des Grundkörpers ein Bund mit einer Anzahl von Teilsegmenten geformt wird. Schließlich werden die Teilsegmente zur Festlegung der Axiallage eines Synchronzwischenrings der Synchronisationsvorrichtung an ihren jeweiligen Endabschnitten durch ein Umformen axial versetzt.

Durch das Umformen und den damit verbundenen axialen Versatz der Endab- schnitte der Teilsegmente werden die zur Anlage für einen Synchronzwischenring benötigten Anlageflächen axial an die richtige Position geschoben und dienen so der Sicherstellung der gewünschten Axiallage eines Synchronzwischenrings im Einbauzustand in einer Synchronisationsvorrichtung. Eine Nachbearbeitung der Teilsegmente kann entfallen, was eine kostengünstige Herstellung des Kupplungskörpers begünstigt.

Zur Herstellung des Grundkörpers wird insbesondere ein Blech genutzt, aus welchem der Grundkörper herausgestanzt wird. Alternativ ist es auch möglich, ein Blechband zu verwenden, welches zu einem Ring geformt und schließlich an den Enden verschweißt wird. Die Außenverzahnung ebenso wie der umlaufend segmentierte Bund wird durch ein Umformen eingebracht.

Die bei der Herstellung des Kupplungskörpers bearbeiteten Endabschnitte der Teilsegmente stellen Anlageflächen für Haltelemente eines Synchronzwischen- rings zur Verfügung. Hierbei wird durch das axiale Versetzen der Endabschnitte die notwendige axiale Beabstandung unter Einhaltung der Verschleißreserve zwischen dem Kupplungskörper und dem Synchronzwischenring erreicht.

Vorzugsweise wird der jeweilige axiale Versatz an den Endabschnitten der Teilsegmente als eine Durchsetzung eingebracht, so dass die gewünschten Formänderungen unter Verfestigung der Endabschnitte der Teilsegmente umgesetzt werden. Zur Zentrierung eines Synchronzwischenrings im Einbauzustand werden die Endabschnitte der Teilsegmente jeweils paarweise drehsymmetrisch am Innenumfang des Grundkörpers axial versetzt. Bevorzugt wird an den Endabschnitten der Teilsegmente jeweils eine Axialstufe eingebracht, die eine Anlage eines Haltelements eines Synchronzwischenrings unter axialer Beabstandung des Synchronrings vom Kupplungskörper ermöglicht. Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Endabschnitte der Teilsegmente jeweils axialer Richtung abgewinkelt werden. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist eine Anlage eines Haltelements eines Synchronzwischenrings möglich, wobei die Halteelemente des Synchronrings entsprechend auf Endabschnitte der Teilsegmente des Kupplungskörpers abgestimmt sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für das Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Synchronisationsvorrichtung ergeben sich aus den auf den Kupplungskörper gerichteten Unteransprüchen. Die hierzu genannten Vorteile können entsprechend sinngemäß auf das Verfahren übertragen wer- den.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Kupplungskörper für eine Synchronisationsvorrichtung mit einem am Innenumfang seines Grundkörpers ausgebildeten segmentierten Bund in einer dreidimensionalen Darstellung, und

Fig. 2 einen Ausschnitt eines weiteren Kupplungskörpers für eine Synchronisationsvorrichtung mit einem am Innenumfang seines Grundkörpers ausgebildeten segmentierten Bund in einer zweidimensionalen Darstellung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Kupplungskörper 1 für eine Synchronisationsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Der Kupplungskörper 1 hat einen im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper 3, der durch das Ausstanzen aus einem Blech hergestellt ist. Am Außenumfang 5 des Grundkörpers 3 ist eine Kupplungsverzah- nung 7 ausgebildet, deren Zähne 9 Dachwinkel 1 1 aufweisen. Die Kupplungsverzahnung 7 ist an den Grundkörper 3 angeformt und dient im eingebauten Zustand des Kupplungskörpers dem Eingriff der Verzahnung einer Schiebemuffe während des Schaltvorgangs. Am Innenumfang 13 des Grundkörpers 3 ist ein umlaufender, in drei Teilsegmente 15 unterteilter Bund 17 ausgebildet. Die Teilsegmente 15 des Bunds 17 sind durch fensterförmige Aussparungen 19 voneinander beabstandet. Im eingebauten Zustand des Kupplungskörpers 1 greifen Haltelementen, wie Mitnehmernasen oder Mitnehmerlappen eines Synchronzwischenrings in die Aussparungen 19 ein, wodurch eine drehfeste Anordnung eines Synchronzwischenrings an dem Kupplungskörper 1 gewährleistet ist.

Zusätzlich kommen die Halteelemente des Synchronzwischenrings im eingebauten Zustand am Kupplungskörper 1 zur Anlage. Um hierbei die benötigte axiale Beabstandung zwischen den beiden Bauteilen zu gewährleisten, sind die Endabschnitten 21 der Teilsegmente 15 des Grundkörpers 3 axial versetzt. Durch diesen axialen Versatz 23 ist an jedem Endabschnitt 21 eine Anlagefläche 25 ausgebildet. Die Anlageflächen 25 werden durch sogenannte Axialstufen in den Endabschnitten 21 der Teilsegmente 15 in Form von Durchsetzungen 27 gebildet. Die Anlageflächen 25 dienen der Sicherung der Axiallage eines Synchronzwischenrings im Einbauzustand in einer Synchronisationsvorrichtung. Durch die durchsetzten Endabschnitten 21 der Teilsegmente 15 werden die Anlageflächen 25 an den jeweiligen Endabschnitten 21 in axialer Richtung so verschoben, dass sie zur Anlage eines Synchronzwischenrings in Umfangsrich- tung unter Einhaltung der notwendigen Verschleißreserve dienen. So kann die gewünschte Beabstandung des Synchronzwischenrings vom Kupplungskörper 1 insbesondere in Mehrkonus-Synchronisationssystemen erreicht werden. Zusätzlich hierzu kann auch eine aufwändige Nachbearbeitung, wie beispielsweise eine spanende Nachbearbeitung der Teilsegmente entfallen. Weiterhin sind die Endabschnitte21 der Teilsegmente 15 jeweils paarweise drehsymmetrisch am Innenumfang 13 des Grundkörpers 3 ausgebildet und bei einer Drehung des Kupplungskörpers 1 um 120° ineinander überführbar.

In Fig. 2 ist Ausschnitt eines weiteren Kupplungskörpers 31 für eine Synchroni- sationsvorrichtung gezeigt. Wie auch der Kupplungskörper 1 gemäß Fig. 1 hat Kupplungskörpers 31 einen im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper 33 mit einer an seinem Außenumfang ausgebildeten Kupplungsverzahnung für den Eingriff der Verzahnung einer Schiebemuffe während des Schaltvorgangs. Aufgrund der Darstellung ist die Kupplungsverzahnung vorliegend nicht gezeigt.

Am Innenumfang 35 des Grundkörpers 33 ist ein umlaufender Bund 37 ausgebildet, der in drei Teilsegmente 39 unterteilt ist. Die Teilsegmente 39 sind durch fensterförmige Aussparungen 41 voneinander beabstandet und dienen dem Eingriff von Haltelementen eines Synchronzwischenrings im eingebauten Zustand des Kupplungskörpers 31 .

Zusätzlich kommen die Halteelemente des Synchronzwischenrings im eingebauten Zustand am Kupplungskörper 31 zur Anlage. Zur axialen Beabstandung des Kupplungskörpers 31 von einem Synchronzwischenring sind die Teilseg- mente 39 an ihren jeweiligen Endabschnitten 43 der axial versetzt. Durch diesen axialen Versatz 45 ist auch am Kupplungskörper 31 an jedem Endabschnitt 43 eine Anlagefläche 47 ausgebildet. Im Unterschied zu den Anlageflächen 25 gemäß Fig. 1 sind die Anlageflächen 47 an den jeweiligen Endabschnitten 43 jeweils in axialer Richtung 48 abgewinkelt. Die Bereitstellung der Anlageflächen 47 erfolgt hierbei durch eine schräge Durchsetzung 49 der Endabschnitte 43, die ein axiales Verschieben der Anlageflächen 47 derart ermöglicht, dass sie zur Anlage eines Synchronzwischenrings unter Einhaltung des notwendigen axialen Abstands genutzt werden können. Auch hier kann eine Nachbearbeitung entfallen.

Wie auch in Fig. 1 sind die Endabschnitte 43 der Teilsegmente 39 jeweils paarweise drehsymmetrisch am Innenumfang 35 des Grundkörpers 33 ausgebildet und bei einer Drehung des Kupplungskörpers 1 um 120° ineinander ü- berführbar.

Bezugszeichenliste

1 Kupplungskörper

3 Grundkörper

5 Außenumfang

7 Kupplungsverzahnung

9 Zahn

1 1 Dachwinkel

13 Innenumfang

15 Teilsegment

17 Bund

19 Aussparung

21 Endabschnitt

23 axialer Versatz

25 Anlagefläche

27 Durchsetzung

31 Kupplungskörper

33 Grundkörper

35 Innenumfang

37 Bund

39 Teilsegment

41 Aussparung

43 Endabschnitt

45 axialer Versatz

47 Anlagefläche

48 Axialrichtung

49 Durchsetzung