WO2000011367A1 - Synchronizing device for a gearbox - Google Patents

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WO2000011367A1
WO2000011367A1 PCT/EP1999/004535 EP9904535W WO0011367A1 WO 2000011367 A1 WO2000011367 A1 WO 2000011367A1 EP 9904535 W EP9904535 W EP 9904535W WO 0011367 A1 WO0011367 A1 WO 0011367A1
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WO
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synchronizing
ring
intermediate ring
synchronizing device
layer
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Application number
PCT/EP1999/004535
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German (de)
French (fr)
Inventor
Winfried Maier
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025—Synchro rings

Definitions

  • the invention relates to a synchronizing device for a manual transmission with at least one outer and one inner synchronizing ring and optionally an intermediate ring according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • a generic synchronization device is known from DE 31 22 522 AI.
  • the nitrided surface also has a high hardness and a high wear resistance. Furthermore, nitriding leaves an unhardened and therefore tough core, which ensures the strength of the respective component.
  • connection layers sulfur particles and other additives that reduce friction can no longer penetrate into the ⁇ 'connection layer or into the ⁇ connection layer, thereby ensuring a uniformly high synchronization torque.
  • connection layers only certain process parameters have to be changed during nitriding, so that this layer is formed without an additional process step. Post-processing of the corresponding connection layer is advantageously no longer necessary. This results in a very simple and inexpensive manufacture of the synchronization device.
  • FIG. 2 shows a plan view of an outer synchronizing ring of the synchronizing device from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a plan view of an inner synchronizing ring of the synchronizing device from FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a section along the line V-V from FIG. 4.
  • Fig. 1 shows a manual transmission, for example for use in m trucks or passenger cars, which is not shown in its entirety.
  • the manual transmission has a synchronizing device 1, a main shaft 2 and a gearwheel 3 attached to the main shaft 2.
  • gearwheels are attached to the main shaft 2, but since these are not relevant to the invention, they will not be used in the following described in more detail.
  • a countershaft which is common in manual transmissions, is also not shown in FIG. 1.
  • On the main shaft 2 there is, in addition to the gear 3, a synchronous body 4, which is connected to a sliding fork 5 via a sliding sleeve 6 and a pressure pin 7.
  • a synchronous body 4 which is connected to a sliding fork 5 via a sliding sleeve 6 and a pressure pin 7.
  • the outer synchronism 8 shown in greater detail in FIGS. 2 and 3 has a conical blade 11 on its inner diameter, whereas the inner synchronizer ring 10 shown in FIGS. 4 and 5 is provided with a conical surface 12 on its outer diameter.
  • the intermediate ring 9 arranged between the outer synchronizing ring 8 and the inner synchronizing ring 10 is completely conical, ie both its outside diameter and its inside diameter are designed as conical surfaces 13 and 14 and adapted to the conical surfaces 11 and 12 of the synchronizing rings 8 and 10.
  • the synchronizing device 1 is intended to transmit a force or a torque from the synchronizing body 4 to the gear wheel 3 via the outer synchronizing ring 8, the intermediate ring 9 and the inner synchronizing ring 10 by friction between the respective conical surfaces 11 to 14.
  • the intermediate ring 9 is first on both conical surfaces 13 and 14 provided with a friction layer known per se.
  • the process parameters to be set to form the ⁇ 'compound layer or ⁇ compound layer are the temperature in the nitriding furnace, the gas mixture within the nitriding furnace, consisting of ammonia, hydrogen and carbon dioxide, the time duration of the trier treatment, the prevailing in the nitriding furnace and the plasma required for plasma nitriding, which is controlled by current and voltage.
  • a constant coefficient of friction is constantly maintained for the conical surfaces 11 and 12, and a constant synchronizing torque can be transmitted by the synchronizing device 1.
  • the nitriding depth of the conical surfaces 11 and 12 is approximately 200 to 800 ⁇ m and the ⁇ ′ connection layer or ⁇ connection layer is approx. 1 to 20 ⁇ m, preferably approx. 10 ⁇ m thick.
  • the ⁇ 'compound layer is an iron-nitrogen compound with the chemical name Fe 4 N.
  • the ⁇ compound layer consists of the iron-nitrogen compound with the chemical name Fe 2 , 3 N.
  • the intermediate ring 9 can alternatively also be nitrided on its two conical surfaces 13 and 14 as described above by the plasma nitriding method, in which case, of course, the friction layer on the conical surfaces 11 and 12 of the synchronizing rings 8 and 10 is attached.
  • the principle of plasma nitriding also works with a simple cone synchronization without the intermediate ring 9 and in this case it is only necessary to use a cone to treat surface of one of the two synchronizing rings 8 and 10 by means of a plasma nitriding process.
  • the nitriding methods long-term gas nitriding or short-term gas nitriding can also be used.
  • the synchronization device 1 could also be designed for a single cone synchronization or for a three or multiple cone synchronization instead of for a Borg-Warner double cone synchronization.

Abstract

The invention relates to a synchronizing device for a gearbox, comprising at least one external and one internal synchronizer rings (8, 10) and optionally at least one intermediate ring (9). The synchronizer rings and the intermediate ring each have conical surfaces (7, 12) through which they are connected with each other at least indirectly. At least one of the synchronizer rings and/or the intermediate ring is made of a basic metal material. At least one of the synchronizer rings and/or the intermediate ring made of a basic metal material is nitride-hardened in such a way that a non-metallic η' connection layer and/or a non-metallic ε connection layer is formed on the conical surface of the synchronizer ring and/or on the conical surface of the intermediate ring by regulating the process parameters during nitrite hardening,.

Description

Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe Synchronizer for a manual transmission
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit wenigstens einem äußeren und einem inneren Gleichlaufring und gegebenenfalls einem Zwischenring nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a synchronizing device for a manual transmission with at least one outer and one inner synchronizing ring and optionally an intermediate ring according to the kind defined in the preamble of claim 1.
Aus der DE 31 22 522 AI ist eine gattungsgemäße Synchronisiereinrichtung bekannt.A generic synchronization device is known from DE 31 22 522 AI.
Auf einen der Reibpartner, nämlich entweder auf einen Gleichlaufring oder auf einen Synchronisierring, wird dabei ein Reibbelag aus einem nichtmetallischen, anorganischen Werkstoff aufgebracht, welcher die Reibungseigenschaften zwischen den Reibpartnern verbessern soll.A friction lining made of a non-metallic, inorganic material is applied to one of the friction partners, namely either to a synchronizing ring or to a synchronizing ring, which is intended to improve the friction properties between the friction partners.
Das Verfahren zur Herstellung dieser Synchronisiereinrichtung ist jedoch nachteiligerweise sehr teuer und der aufgebrachte Reibbelag muß entweder äußerst sorg- fältig aufgebracht werden oder nach dem Aufbringen nachbearbeitet werden. Dies führt zu komplizierten Fertigungsabläufen und darüber hinaus kann der Reibbelag bei der Nachbehandlung beschädigt werden.However, the method for producing this synchronizing device is disadvantageously very expensive and the applied friction lining must either be extremely careful. applied or post-processed after application. This leads to complicated production processes and, moreover, the friction lining can be damaged during the aftertreatment.
Ein weiteres Problem dieser bekannten Synchronisiereinrichtung ist, daß sich in der aufgebrachten Reibschicht reibwertreduzierende Partikel, wie z.B. Schwefelpartikel, welche im Getriebeöl enthalten sind, festsetzen können. Durch diese Schwefelpartikel wird der Reibwert zwischen den Reibpartnern verringert und somit das aufbringbare Synchronisiermoment bzw. die Synchronisierleistung des Schaltgetriebes herabgesetzt. Letztendlich kann dies zu schwerwiegenden Fehlfunktionen des Getriebes führen.Another problem with this known synchronizing device is that friction-reducing particles, such as e.g. Sulfur particles, which are contained in the gear oil, can settle. These sulfur particles reduce the coefficient of friction between the friction partners and thus reduce the synchronizing torque that can be applied or the synchronizing power of the manual transmission. Ultimately, this can lead to serious malfunctions in the transmission.
Zum weiteren Stand der Technik bei Synchronisiereinrichtungen für Schaltgetriebe wird auf die FR 15 21 621 und die JP 2-304220 A verwiesen.For further state of the art in synchronizing devices for manual transmissions, reference is made to FR 15 21 621 and JP 2-304220 A.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe zu schaffen, welche zwischen den Reibpartnern gleichbleibende Reibungsverhältnisse sicherstellt und welche gleichzeitig einfach und kostengünstig herzustellen ist.It is an object of the present invention to provide a synchronizing device for a manual transmission which ensures constant frictional relationships between the friction partners and which is simple and inexpensive to manufacture at the same time.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst .According to the invention this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.
Durch das erfindungsgemäße Nitrierhärten des aus dem metallischen Grundwerkstoff bestehenden Gleichlaufrings und/oder des Zwischenrings, durch welches sich an der Kegelfläche eine nichtmetallische γ' -Ver- bindungsschicht und/oder eine nichtmetallische ε-Ver- bindungsschicht ausbildet, ergibt sich für jeweils einen der Reibpartner eine äußere Reibfläche, weicheeinen konstant bleibenden Reibwert auf einem gewünsch-^- ten hohen Niveau besitzt. Die nitrierte Oberfläche weist dabei gleichzeitig eine hohe Härte und eine damit verbundene hohe Verschleißfestigkeit auf. Des weiteren verbleibt durch das Nitrierhärten ein ungehärteter und somit zäher Kern, der die Festigkeit des jeweiligen Bauteils gewährleistet.The inventive nitriding hardening of the synchronous ring consisting of the metallic base material and / or of the intermediate ring, by means of which a non-metallic γ ′ compound is formed on the conical surface. forms a bonding layer and / or a non-metallic ε-bonding layer, there is an external friction surface for each of the friction partners, which has a constant coefficient of friction at a desired high level. The nitrided surface also has a high hardness and a high wear resistance. Furthermore, nitriding leaves an unhardened and therefore tough core, which ensures the strength of the respective component.
Erfindungsgemäß können nunmehr Schwefelpartikel und andere reibwertreduzierende Additive nicht mehr in die γ' -Verbindungsschicht bzw. in die ε-Verbindungsschicht eindringen, wodurch ein gleichmäßig hohes Synchronisa- tionsmoment sichergestellt ist. Zur Ausbildung der genannten Verbindungsschichten sind lediglich bestimmte Prozeßparameter beim Nitrierhärten zu verändern, so daß sich diese Schicht ohne einen zusätzlichen Verfahrensschritt ausbildet. Eine Nachbearbeitung der entsprechenden Verbindungsschicht ist vorteilhafterweise nicht mehr notwendig. Es ergibt sich somit eine sehr einfache und kostengünstige Herstellung der Synchronisiereinrichtung .According to the invention, sulfur particles and other additives that reduce friction can no longer penetrate into the γ 'connection layer or into the ε connection layer, thereby ensuring a uniformly high synchronization torque. To form the named connection layers, only certain process parameters have to be changed during nitriding, so that this layer is formed without an additional process step. Post-processing of the corresponding connection layer is advantageously no longer necessary. This results in a very simple and inexpensive manufacture of the synchronization device.
Die γ' -Verbindungsschicht bzw. ε-Verbindungsschicht ist dabei fest mit dem Grundwerkstoff des Gleichlaufrings bzw. des Zwischenrings verbunden, da es sich nicht um eine aufgespritzte oder in anderer Form aufgebrachte Schicht handelt, sondern um eine durch Stoffumwandlung aus dem Grundwerkstoff des Bauteils hergestellte Schicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung pnnzipmaßig dargestellten Ausfuhrungsbeispiel.The γ 'connecting layer or ε connecting layer is firmly connected to the base material of the synchronous ring or the intermediate ring, since it is not a sprayed-on or applied in another form, but a layer made by converting the base material of the component Layer. Advantageous refinements and developments of the invention result from the subclaims and from the exemplary embodiment shown below in the drawing on the basis of the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Teils eines Schaltgetriebes mit einer erfin- dungsgemäßen Synchronisiereinrichtung;1 shows a highly schematic representation of part of a gearbox with a synchronizing device according to the invention;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen äußeren Gleichlaufring der Synchronisiereinrichtung aus Fig. 1;FIG. 2 shows a plan view of an outer synchronizing ring of the synchronizing device from FIG. 1;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus Fig. 2;Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen inneren Gleichlaufring der Synchronisiereinrichtung aus Fig. 1 ; undFIG. 4 shows a plan view of an inner synchronizing ring of the synchronizing device from FIG. 1; and
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V aus Fig. 4.5 shows a section along the line V-V from FIG. 4.
Fig. 1 zeigt e n Schaltgetriebe, beispielsweise zur Verwendung m Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen, welches m seiner Gesamtheit nicht dargestellt ist. Das Schaltgetriebe weist m an sich bekannter Weise eine Synchromsieremrichtung 1, eine Hauptwelle 2 und ein an der Hauptwelle 2 angebrachtes Zahnrad 3 auf. Selbstverständlich sind an der Hauptwelle 2 noch weitere Zahnrader angebracht, da diese jedoch nicht er- findungsrelevant sind, werden sie im folgenden nicht naher beschrieben. Auch eine bei Schaltgetrieben übliche Vorgelegewelle ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Auf der Hauptwelle 2 befindet sich außer dem Zahnrad 3 nocn ein Gleichlaufkorper 4, der mit einer Schiebegabel 5 ber eine Schiebemuffe 6 und einen Druckstift 7 verbunden ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die auf der Hauptwelle 2 sich befindlichen Bauteile auf der Vorgelegewelle anzubringen.Fig. 1 shows a manual transmission, for example for use in m trucks or passenger cars, which is not shown in its entirety. In a manner known per se, the manual transmission has a synchronizing device 1, a main shaft 2 and a gearwheel 3 attached to the main shaft 2. Of course, further gearwheels are attached to the main shaft 2, but since these are not relevant to the invention, they will not be used in the following described in more detail. A countershaft, which is common in manual transmissions, is also not shown in FIG. 1. On the main shaft 2 there is, in addition to the gear 3, a synchronous body 4, which is connected to a sliding fork 5 via a sliding sleeve 6 and a pressure pin 7. Of course, it is also possible to mount the components located on the main shaft 2 on the countershaft.
Der Gleichlaufkorper 4 ist mit dem Zahnrad 3 über die Synchronisiereinrichtung 1 verbunden. Hierzu besteht die Synchronisiereinrichtung 1 aus einem äußeren Gleichlaufring 8, einem Zwischenring 9 und einem inneren Gleichlaufnng 10, wobei der äußere Gleichlaufring 8 mit dem Gleichlaufkorper 4 und der innere Gleichlaufring 10 mit dem Zahnrad 3 verbunden ist. Dieser Aufbau der Synchronisiereinrichtung 1 ist an sich bekannt und wird auch als Borg-Warner-Doppelkonussyn- chronisierung bezeichnet. Da die Synchronisierung der einzelnen Zahnrader des Schaltgetriebes auch bei der vorliegenden Ausfuhrungsform der Synchronisiereinrichtung 1 gleich ablauft wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird auf diese Ablaufe im folgenden nicht naher eingegangen.The synchronous body 4 is connected to the gear 3 via the synchronizing device 1. For this purpose, the synchronization device 1 consists of an outer synchronizing ring 8, an intermediate ring 9 and an inner synchronizing 10, the outer synchronizing ring 8 being connected to the synchronizing body 4 and the inner synchronizing ring 10 being connected to the gear 3. This structure of the synchronization device 1 is known per se and is also referred to as Borg-Warner double-cone synchronization. Since the synchronization of the individual gearwheels of the manual transmission also takes place in the present embodiment of the synchronizing device 1 in the same way as is known from the prior art, these processes are not dealt with in more detail below.
Der m den Figuren 2 und 3 naher dargestellte äußere Gleichlaufnng 8 weist an seinem Innendurchmesser eine Kegelflacne 11 auf, wohingegen der m den Figuren 4 und 5 dargestellte innere Gleichlaufring 10 an seinem Außendurcnmesser mit einer Kegelflache 12 versehen ist. Der zwischen dem äußeren Gleichlaufring 8 und dem inneren Gleichlaufring 10 angeorαnete Zwischenring 9 ist vollständig kegelförmig ausgebildet, d.h. sowohl sein Außendurchmesser als aucn sein Innendurchmesser sind als Kegelflächen 13 und 14 ausgebildet und an die Kegelflächen 11 und 12 der Gleichlaufringe 8 und 10 angepaßt. Die Synchronisiereinrichtung 1 ist dafür vorgesehen, eine Kraft bzw. ein Drehmoment von dem Gleichlaufkörper 4 an das Zahnrad 3 über den äußeren Gleichlaufring 8, den Zwischenring 9 und den inneren Gleichlaufring 10 durch Reibung zwischen den jeweiligen Kegelflächen 11 bis 14 zu übertragen.The outer synchronism 8 shown in greater detail in FIGS. 2 and 3 has a conical blade 11 on its inner diameter, whereas the inner synchronizer ring 10 shown in FIGS. 4 and 5 is provided with a conical surface 12 on its outer diameter. The intermediate ring 9 arranged between the outer synchronizing ring 8 and the inner synchronizing ring 10 is completely conical, ie both its outside diameter and its inside diameter are designed as conical surfaces 13 and 14 and adapted to the conical surfaces 11 and 12 of the synchronizing rings 8 and 10. The synchronizing device 1 is intended to transmit a force or a torque from the synchronizing body 4 to the gear wheel 3 via the outer synchronizing ring 8, the intermediate ring 9 and the inner synchronizing ring 10 by friction between the respective conical surfaces 11 to 14.
Um den gewünschten Reibwert zwischen der Kegelfläche 13 am Außendurchmesser des Zwischenrings 9 und der Kegelfläche 11 am Innendurchmesser des äußeren Gleichlaufrings 8 und zwischen der Kegelfläche 14 des Zwischenrings 9 und der Kegelfläche 12 des inneren Gleichlaufrings 10 zu erreichen, ist zunächst der Zwischenring 9 an beiden Kegelflächen 13 und 14 mit einer an sich bekannten Reibschicht versehen.In order to achieve the desired coefficient of friction between the conical surface 13 on the outer diameter of the intermediate ring 9 and the conical surface 11 on the inner diameter of the outer synchronizing ring 8 and between the conical surface 14 of the intermediate ring 9 and the conical surface 12 of the inner synchronizing ring 10, the intermediate ring 9 is first on both conical surfaces 13 and 14 provided with a friction layer known per se.
Sowohl der äußere Gleichlaufring 8 als auch der innere Gleichlaufring 10 sind an ihren Kegelflächen 11 bzw. 12 nitriergehärtet. Dieses Nitrierhärten wird vorzugsweise durch ein Plasmanitrierverfahren durchgeführt, bei welchem die Prozeßparameter so eingestellt werden, daß sich an den Kegelflächen 11 und 12 nichtmetallische sogenannte γ' -Verbindungsschichten bzw. ε-Verbin- dungsschichten ausbilden. Hierzu werden der äußere Gleichlaufring 8 und der innere Gleichlaufring 10 in einen nicht dargestellten Nitrierofen eingelegt, in welchem eine Ammoniak-Atmosphäre vorherrscht. Die zur Ausbildung der γ' -Verbindungsschicht bzw. ε-Verbindungsschicht einzustellenden Prozeßparameter sind hierbei die Temperatur im Nitrierofen, das Gasgemisch innerhalb des Nitrierofens, bestehend aus Ammoniak, Wasserstoff und Kohlendioxid, die Zeitdauer der Ni- trierbehandlung, der in dem Nitrierofen herrschende Unterdrück sowie das beim Plasmanitrieren erforderliche Plasma, welches über Strom und Spannung gesteuert wird. So entsteht an den Kegelflächen 11 und 12 jeweils eine Schicht, die einerseits sehr hart und verschleißfest ist und in welche sich andererseits keine im Getriebeöl enthaltenen reibwertsenkenden Additive, wie z.B. Schwefelpartikel, einlagern können. Dadurch bleibt für die Kegelflächen 11 und 12 ständig ein konstanter Reibwert erhalten und es kann durch die Synchronisiereinrichtung 1 ein gleichbleibendes Synchronisiermoment übertragen werden.Both the outer synchronizing ring 8 and the inner synchronizing ring 10 are nitrided on their conical surfaces 11 and 12, respectively. This nitriding is preferably carried out by a plasma nitriding process, in which the process parameters are set so that non-metallic so-called γ 'compound layers or ε compound layers are formed on the conical surfaces 11 and 12. For this purpose, the outer synchronizing ring 8 and the inner synchronizing ring 10 are placed in a nitriding furnace, not shown, in which an ammonia atmosphere prevails. The process parameters to be set to form the γ 'compound layer or ε compound layer are the temperature in the nitriding furnace, the gas mixture within the nitriding furnace, consisting of ammonia, hydrogen and carbon dioxide, the time duration of the trier treatment, the prevailing in the nitriding furnace and the plasma required for plasma nitriding, which is controlled by current and voltage. This creates a layer on the conical surfaces 11 and 12, which on the one hand is very hard and wear-resistant and on the other hand no additives, such as sulfur particles, contained in the transmission oil, such as sulfur particles, can accumulate. As a result, a constant coefficient of friction is constantly maintained for the conical surfaces 11 and 12, and a constant synchronizing torque can be transmitted by the synchronizing device 1.
Die Nitriertiefe der Kegelflächen 11 und 12 beträgt etwa 200 bis 800 um und die γ' -Verbindungsschicht bzw. ε-Verbindungsschicht ist ca. 1 bis 20 μm, vorzugsweise ca. 10 μm stark. Bei der γ' -Verbindungsschicht handelt es sich um eine Eisen-Stickstoff-Verbindung mit der chemischen Bezeichnung Fe4N. Die ε-Verbindungsschicht besteht hingegen aus der Eisen-Stickstoff-Verbindung mit der chemischen Bezeichnung Fe2,3N.The nitriding depth of the conical surfaces 11 and 12 is approximately 200 to 800 μm and the γ ′ connection layer or ε connection layer is approx. 1 to 20 μm, preferably approx. 10 μm thick. The γ 'compound layer is an iron-nitrogen compound with the chemical name Fe 4 N. The ε compound layer, however, consists of the iron-nitrogen compound with the chemical name Fe 2 , 3 N.
Statt der Nitrierbehandlung des äußeren Gleichlaufrings 8 und des inneren Gleichlaufrings 10 kann alternativ auch der Zwischenring 9 an seinen beiden Kegelflächen 13 und 14 wie oben beschrieben durch das Plasmanitrierverfahren nitriergehärtet werden, wobei in diesem Fall selbstverständlich die Reibschicht an den Kegelflächen 11 und 12 der Gleichlaufringe 8 und 10 angebracht wird. Des weiteren funktioniert das Prinzip der Plasmanitrierhärtung auch bei einer Ein- fachkonussynchronisierung ohne den Zwischenring 9 und es ist in diesem Fall lediglich notwendig, eine Kegel- fläche eines der beiden Gleichlaufringe 8 bzw. 10 mittels eines Plasmanitrierverfahrens zu behandeln.Instead of the nitriding treatment of the outer synchronizing ring 8 and the inner synchronizing ring 10, the intermediate ring 9 can alternatively also be nitrided on its two conical surfaces 13 and 14 as described above by the plasma nitriding method, in which case, of course, the friction layer on the conical surfaces 11 and 12 of the synchronizing rings 8 and 10 is attached. Furthermore, the principle of plasma nitriding also works with a simple cone synchronization without the intermediate ring 9 and in this case it is only necessary to use a cone to treat surface of one of the two synchronizing rings 8 and 10 by means of a plasma nitriding process.
Der metallische Grundwerkstoff der Gleichlaufringe 8 und 10 bzw. des Zwischenrings 9 kann ein Sinterwerkstoff, ein Sinterschmiedewerkstoff oder auch ein härtbarer Stahl, wie z.B. 16MnCr5, 31CrMoV9 oder 34CrAlNi7, sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Gleichlaufringen 8 und 10 um Sinterteile. Bei diesen Sinterwerkstoffen ist es besonders vorteilhaft, Molybdän als Grundlegierungselement einzusetzen, wohingegen bei der Verwendung von Stahlwerkstoffen die Legierungsbestandteile Chrom, Molybdän, Aluminium und Mangan zu sehr guten Ergebnissen führen.The metallic base material of the synchronizing rings 8 and 10 or the intermediate ring 9 can be a sintered material, a sintered forging material or also a hardenable steel, such as e.g. 16MnCr5, 31CrMoV9 or 34CrAlNi7. In the present exemplary embodiment, the synchronizing rings 8 and 10 are sintered parts. With these sintered materials, it is particularly advantageous to use molybdenum as the basic alloy element, whereas when using steel materials, the alloy components chromium, molybdenum, aluminum and manganese lead to very good results.
Statt des Plasmanitrierens können eventuell auch die Nitrierverfahren Langzeitgasnitrieren oder Kurzzeit- gasnitrieren eingesetzt werden.Instead of plasma nitriding, the nitriding methods long-term gas nitriding or short-term gas nitriding can also be used.
Selbstverständlich könnte die Synchronisiereinrichtung 1 statt für eine Borg-Warner-Doppelkonussynchronisie- rung auch für eine Einfachkonussynchronisierung oder für eine Drei- bzw. Mehrfachkonussynchronisierung ausgeführt sein.Of course, the synchronization device 1 could also be designed for a single cone synchronization or for a three or multiple cone synchronization instead of for a Borg-Warner double cone synchronization.
Bei einer Einfachkonussynchronisierung gemäß dem System Borg-Warner wäre kein Zwischenring 9 vorgesehen, der äußere Gleichlaufring 8 wäre mit dem Zahnrad 3 einteilig ausgeführt und der innere Gleichlaufring 8 wäre mit dem Gleichlaufkörper 4 verbunden. An einem der beiden Gleichlaufringe 8 oder 10 wäre dann die γ' - Verbindungsschicht bzw. die ε-Verbindungsschicht und an dem anderen die Reibschicht vorgesehen. Bei einer weiteren denkbaren Einfachkonussynchronisierung könnte an der Schiebemuffe 6 die Kegelfläche 11. angebracht sein, wobei dann der innere Gleichlaufring 10 an dem Zahnrad 3 lose angebracht wäre. Die γ' - Verbindungsschicht bzw. die ε-Verbindungsschicht sowie die Reibschicht könnten dann an der Kegelfläche 11 der Schiebemuffe 6 oder an der Kegelfläche 12 des inneren Gleichlaufrings 10 angebracht sein.In a single-cone synchronization according to the Borg-Warner system, no intermediate ring 9 would be provided, the outer synchronizing ring 8 would be made in one piece with the gear 3 and the inner synchronizing ring 8 would be connected to the synchronizing body 4. The γ 'connection layer or the ε connection layer would then be provided on one of the two synchronizing rings 8 or 10 and the friction layer on the other. In another conceivable simple cone synchronization, the conical surface 11 could be attached to the sliding sleeve 6, the inner synchronizing ring 10 then being loosely attached to the gear 3. The γ 'connection layer or the ε connection layer and the friction layer could then be attached to the conical surface 11 of the sliding sleeve 6 or to the conical surface 12 of the inner synchronizing ring 10.
Bei einer Dreifachkonussynchronisierung wären zwei Zwischenringe 9 vorzusehen, wobei hier die γ' - Verbindungsschicht bzw. die ε-Verbindungsschicht sowie die Reibschicht im Sinne der oben genannten Ausführungsformen anzubringen wären. Bei einer Mehrfachkonussynchronisierung ist eine entsprechend höhere Anzahl an Zwischenringen 9 notwendig. In the case of a triple cone synchronization, two intermediate rings 9 would have to be provided, the γ ′ connection layer or the ε connection layer and the friction layer in the sense of the above-mentioned embodiments being to be attached here. In the case of multiple cone synchronization, a correspondingly higher number of intermediate rings 9 is necessary.

Claims

Patentansprüche claims
1. Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe, mit wenigstens einem äußeren und einem inneren Gleichlaufring und gegebenenfalls wenigstens einem Zwischenring, wobei die Gleichlaufringe und der Zwischenring jeweils Kegelflächen aufweisen, über welche sie wenigstens mittelbar miteinander in Verbindung stehen, und wobei wenigstens einer der Gleichlaufringe und/oder der Zwischenring aus einem metallischen Grundwerkstoff besteht, d a du r c h g e k e nn z e i c h n e t , daß wenigstens einer der des aus dem metallischen Grundwerkstoff bestehenden Gleichlaufringe (8,10) und/oder der Zwischenring (9) derart nitriergehärtet ist, daß durch Einstellen von Prozeßparametern beim Nitrierhärten sich an der Kegelfläche (11,12) des Gleichlaufrings (8,10) und/oder an der Kegelfläche (13,14) des Zwischenrings (9) eine nichtmetallische γ' -Verbindungsschicht und/oder eine nichtmetallische ε-Verbindungsschicht ausbildet.1. Synchronizing device for a manual transmission, with at least one outer and one inner synchronizing ring and optionally at least one intermediate ring, wherein the synchronizing rings and the intermediate ring each have conical surfaces via which they are at least indirectly connected to one another, and wherein at least one of the synchronizing rings and / or the intermediate ring consists of a metallic base material, since you rchgeke nn draws that at least one of the synchronizing rings (8, 10) and / or the intermediate ring (9) consisting of the metallic base material is nitrided so that by setting process parameters during nitriding forms a non-metallic γ 'compound layer and / or a non-metallic ε compound layer on the conical surface (11, 12) of the synchronous ring (8, 10) and / or on the conical surface (13, 14) of the intermediate ring (9).
2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die γ' -Verbindungsschicht aus Fe4N besteht.2. Synchronizing device according to claim 1, characterized in that the γ 'compound layer consists of Fe 4 N.
3. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a du r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die ε-Verbindungsschicht aus Fe2,3N besteht.3. Synchronizing device according to claim 1 or 2, since you r ch characterized in that the ε connection layer consists of Fe 2.3 N.
4. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der wenigstens eine Gleichlaufring (8,10) und/oder der Zwischenring (9) plasmanitriergehärtet ist.4. Synchronizing device according to claim 1, 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the at least one synchronizing ring (8,10) and / or the intermediate ring (9) is plasma nitrided.
5. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der metallische Grundwerkstoff des wenigstens einen Gleichlaufrings (8,10) und/oder des Zwischenrings (9) ein Sinterwerkstoff ist.5. Synchronizing device according to one of claims 1 to 4, so that the metallic base material of the at least one synchronizing ring (8, 10) and / or the intermediate ring (9) is a sintered material.
6. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der metallische Grundwerkstoff des wenigstens einen Gleichlaufrings (8,10) und/oder des Zwischenrings (9) ein Sinterschmiedewerkstoff ist.6. Synchronizing device according to one of claims 1 to 4, that the metal base material of the at least one synchronous ring (8, 10) and / or the intermediate ring (9) is a sintered forging material.
7. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der metallische Grundwerkstoff des wenigstens einen Gleichlaufrings (8,10) und/oder des Zwischenrings (9) ein härtbarer Stahl ist. 7. Synchronizing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metallic base material of the at least one synchronous ring (8, 10) and / or the intermediate ring (9) is a hardenable steel.
8. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nitriertiefe 200 bis 800 μm beträgt.8. Synchronizing device according to one of claims 1 to 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the nitriding depth is 200 to 800 microns.
9. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die γ' -Verbindungsschicht bzw. die ε-Verbindungsschicht 1 bis 20 μm, vorzugsweise ca. 10 μm dick ist.9. Synchronizing device according to one of claims 1 to 8, so that the γ 'connection layer or the ε connection layer is 1 to 20 μm, preferably about 10 μm thick.
10. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a du r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenring (9) zwischen dem inneren Gleichlaufring (10) und dem äußeren Gleichlaufring (8) angeordnet ist, wobei die Kegelflächen (13,14) des Zwischenrings (9) eine Reibschicht aufweisen, und wobei sich an beiden Gleichlaufringen (8,10) jeweils im äußeren Bereich an den Kegelflächen (11,12) die γ' - bzw. ε-Verbindungsschicht befindet.10. Synchronizer according to one of claims 1 to 9, since you r ch characterized in that the intermediate ring (9) between the inner synchronizing ring (10) and the outer synchronizing ring (8) is arranged, the conical surfaces (13, 14) of the intermediate ring (9) have a friction layer, and the γ 'or ε connecting layer is located on the two conical rings (8, 10) in the outer area on the conical surfaces (11, 12).
11. Synchronisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a du r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß der innere Gleichlaufring (10) oder der äußere Gleichlaufring (8) fest mit dem Zahnrad (3) verbunden ist, wobei an dem einen Gleichlaufring (8,10) die γ' - bzw. ε-Verbindungsschicht angebracht ist, und wobei an dem anderen Gleichlaufring (8,10) die Reibschicht angebracht ist. 11. Synchronizing device according to one of claims 1 to 9, since you r ch characterized in that the inner synchronizing ring (10) or the outer synchronizing ring (8) is fixedly connected to the gear (3), with one synchronizing ring (8, 10 ) the γ 'or ε connection layer is attached, and the friction layer being attached to the other synchronous ring (8, 10).
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