DE102005061481A1

DE102005061481A1 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102005061481A1
Application number: DE102005061481A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Folk (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, z. B. einen Riemen- oder Kettentrieb, mit einem Grundkörper (1), der an einem Maschinengehäuse, insbesondere an einer Brennkraftmaschine, befestigbar ist, mit einem Spannrollenarm (4), der an dem Grundkörper (1) drehbar gelagert ist, mit einer einerseits ortsfest abgestützten Feder, die andererseits den Spannrollenarm (4) im Sinne einer Verlagerung der Spannrolle in Richtung auf den Zugmitteltrieb vorspannt, und mit einem Reibelement (2, 3), insbesondere mit zwei Reibflächen und/oder einem Reibbelag, wobei die Reibflächen mit dem Grundkörper (1) und dem Spannrollenarm (4) direkt oder mittels eines Bauteils verbunden sind, wobei die Feder (Druckfeder 12) mit einem Mitnehmerelement (5) in Wirkverbindung steht, das Mitnehmerelement (5) an dem Grundkörper (1) oder dem Spannrollenarm (4) drehbar gelagert ist und wobei das Mitnehmerelement (5) mit dem Spannrollenarm (4) in Drehverbindung steht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Schalten von Gangstufen eines Schaltgetriebes mit mindestens einem Gangrad, dessen Kupplungsverzahnung Kupplungszähne, Zahnspitzen und Zahnflanken aufweist, wobei eine Schiebemuffe aus einer neutralen Stellung in Richtung des Gangrads verschiebbar ist und Zähne zum Eingriff mit den Kupplungszähnen (aufweist, wobei zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Zähnen ein oder mehrere Anschläge angeordnet sind.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Schiebemuffen sind in der Regel als Kupplungselemente in Synchronisiereinrichtungen von Hand geschalteter Kraftfahrzeuggetriebe eingesetzt. Sie verbinden eine Getriebewelle verdrehfest mit einem auf der Getriebewelle drehbar gelagerten Gangrad. Dabei ist die Schiebemuffe konzentrisch zur Getriebewelle und drehfest auf einem ebenfalls drehfest mit der Getriebewelle verbundenen Synchronkörper angeordnet, in Längsrichtung der Getriebewelle verschiebbar sowie mit einem Gangrad kuppelbar.

Schiebemuffen gibt es in den verschiedensten Ausführungsformen. Zumeist weisen sie an ihrer Innenmantelfläche eine nach innen weisende Verzahnung auf, die in eine Gegenverzahnung des Synchronkörpers und im geschalteten Zustand in eine Verzahnung des Gangrads eingreift. Am Außenumfang der Schiebemuffe ist eine zumeist als Nut ausgebildete Führung für eine Schaltgabel vorgesehen. Mit der Schaltgabel wird die Schiebemuffe in Längsrichtung der Getriebewelle auf dem Synchronkörper verschoben, bis sie an das Zahnrad gekuppelt oder wieder zurück in ihre Neutralstellung bewegt ist.

Beim Kuppelvorgang von Gangrad und Schiebemuffe müssen die in der Regel unterschiedlichen Drehzahlen von Welle und Gangrad zunächst aneinander angeglichen werden, damit die Verzahnungen von Schiebemuffe und Gangrad möglichst ohne Widerstand, geräuscharm und beschädigungsfrei ineinander geschoben werden können. Dieser Angleichung der Drehzahlen dient der Synchronring, welcher mit der Welle bzw. mit der Schiebemuffe verdrehbar geführt ist, diesen gegenüber jedoch einen gewissen Spielraum in Umfangsrichtung hat. Während des Ausgleichens der Drehzahlen ist der Synchronring relativ zur Schiebemuffe um den ihm möglichen Winkelversatz verdreht, wodurch seine Sperrverzahnung ein weiteres axiales Vorschieben der Schiebemuffe so lange blockiert, bis sich die Drehzahlen von Schiebemuffe und Gangrad angeglichen haben.

Die axiale Verschiebung der Schiebemuffe in Richtung des Gangrads muss in der Regel begrenzt werden, um eine Dauerbelastung des Synchronrings zu vermeiden. Ein im Stand der Technik verwendetes Begrenzungsmittel ist beispielsweise die Anordnung einer zusätzlichen Scheibe hinter dem Synchronring. Ein derartige Scheibe erhöht allerdings das Gewicht und in unerwünschter Weise die axiale Baulänge. Zur Lösung dieses Problems wird in der EP 1 231 396 A1 vorgeschlagen, zwischen den Zähnen der Schiebemuffe einen Anschlag anzuordnen, welcher die axiale Bewegung der Schiebemuffe begrenzt. Nachteilig an dieser an sich vorteilhaften Lösung ist, dass im Bereich der Zahnspitzen sehr hohe Belastungen auftreten, wobei diese angestoßen und be schädigt werden können. Dies führt zunächst zu einem Komfortverlust, kann bei starker Beschädigung aber auch die Funktion der Schaltvorrichtung beeinträchtigen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Schaltvorrichtung zu schaffen, bei der der vorstehend benannte Nachteil beseitigt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass im geschalteten Zustand die Zahnflanken zumindest teilweise formschlüssig mit den Anschlägen verbunden sind, wobei die Zahnspitzen im geschalteten Zustand von den Anschlägen beabstandet sind. Bei Einlegen des Ganges greifen die Kupplungszähne in die Verzahnung der Schiebemuffe ein, wobei die axiale Bewegung durch den Anschlag begrenzt wird. Dabei wirkt der Anschlag nicht auf die Zahnspitzen, sondern ausschließlich auf die Zahnflanken. Eine Überlastung im Zahnspitzenbereich ist damit ausgeschlossen, da sich die Kupplungszähne flächig an dem Anschlag mit ihren Zahnflanken abstützen können.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verbinden die Anschläge mindestens zwei Zähne miteinander und sind mit nach axial außen gerichteten Ausnehmungen versehen. In diese Ausnehmungen erstrecken sich die Zahnspitzen im geschalteten Zustand. Die Ausnehmungen können als Öffnungen ausgebildet sein, welche eine kreissegmentartige Form aufweisen oder U-förmig sind. Der Anschlag kann sowohl einteilig mit den Zähnen als auch als separates Bauteil zum Einsetzen hergestellt sein.

Insbesondere bei Verwendung von U-förmigen Öffnungen ist es vorteilhaft, die Zahnspitzen abgerundet auszubilden. Dabei sind die Zahnspitzen vorteilhafterweise nicht komplementär zur Öffnung ausgebildet, sondern mit einer stärkeren Krümmung versehen als der Bogen der Öffnung. Dadurch wird auch bei der abgerundeten Form eine Abstützung über einen zu kleinen Bereich vermieden.

In einer weiteren Variante der Erfindung sind die Zähne der Schiebemuffe oder die Anschläge aus Blech hergestellt. Insbesondere Blechzähne profitieren von der Erfindung, da die Materialstärke der Zähne im Vergleich zu spanend hergestellten Zähnen geringer ist und diese somit nur erheblich geringere Kräfte aufnehmen können. Bei spanlos hergestellten Schiebemuffen lassen sich in besonders vorteilhafter Weise Ausnehmungen bzw. Öffnungen bereits während des Fertigungsverfahrens durch Kaltumformen einbringen. Damit entfällt ein aufwendiges Nachbearbeiten der Schiebemuffe. Dabei hat es sich als besonders kostengünstig erwiesen, die Anschläge mittels eines Scher- oder Prägevorgangs herzustellen.

Eine weitere Variante sieht vor, den Anschlag mit V-förmigen Wandbereichen auszubilden, wobei der Öffnungswinkel dem der Zahnflanken der Kupplungszähne angepasst ist, so dass sich im geschalteten Zustand die Zahnflanken der Kupplungszähne an den Wandbereichen abstützen. Im Bereich der Zahnspitze sind die Kupplungszähne abgerundet ausgebildet, so dass ein Formschluss nur über die Zahnflanken erfolgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:
1 einen Längsschnitt eines Teils einer Synchronisiervorrichtung,
2 schematisch einen Schnitt einer Abrollung eines Teils von einer ersten Ausführungsform der Schiebemuffe mit eingreifenden Kupplungszähnen,
3 einen Schnitt entsprechend 2 einer zweiten Ausführungsform der Schiebemuffe und
4 einen Schnitt entsprechend 3 einer dritten Ausführungsform einer Schiebemuffe.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist mit 1 eine Welle eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge bezeichnet, auf welcher zwei Gangräder 2 und 3 frei drehbar gelagert sind. Zwischen diesen beiden Gangrädern 2 und 3 ist eine Synchronisiereinrichtung 4 angeordnet, über welche wahlweise eines der beiden Gangräder 2 oder 3 an die Welle kuppelbar ist. Auf diese Weise wird das Schaltgetriebe in unterschiedliche Übersetzungsstufen geschaltet.
Die Synchronisiereinrichtung 4 weist einen Synchronkörper 5 auf, der drehfest in eine Verzahnung 6 der Welle 1 eingreift. Weiterhin ist der Synchronkörper 5 an seinem äußeren Umfang mit einer Außenverzahnung 7 versehen, in welche Zähne 8 einer Innenverzahnung einer Schiebemuffe eingreifen. Im Synchronkörper 5 ist weiterhin ein Druckstück 10 mit einer Druckfeder 11 geführt, das ein kugelförmiges, in Längsrichtung über das Druckstück 10 vorstehendes Rastelement 12 aufnimmt. Das kugelförmige Rastelement 12 ragt dabei aus dem Synchronkörper 5 bis etwa zum Kopfkreis der Außenverzahnung 7 vor. In der Neutralstellung der Synchronisiervorrichtung 4, in der keine der beiden möglichen Gangstufen geschaltet ist und sich somit die beiden Gangräder 2 und 3 gegenüber der Welle 1 drehen, greift das Rastelement 12 in eine Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 ausgebildete Riegelnut 13 ein.
Beiderseits des Druckstücks 10 sind Synchronringe 14 und 15 angeordnet, die außen eine Sperrverzahnung 16 bzw. 17 und innen eine Reibfläche 18 bzw. 19 aufweisen. Gleitflächen 18 und 19 der Synchronringe 14 und 15 wirken mit entsprechend ausgebildeten Reibflächen 20 und 21 zusammen, welche am Gangrad 3 sowie an einem drehfest mit dem Gangrad 2 verbundenen Kupplungsring 22 ausgebildet sind.
Während eines Schaltvorgangs wird bei einer entsprechenden Sperrsynchronisierung über das Druckstück 10 zunächst während des Ansynchronisierens eine axiale Kraft auf den jeweiligen Synchronring 14 oder 15 ausgeübt, so dass dieser über seine Reibfläche 18 oder 19 von der entsprechenden Reibfläche 20 oder 21 mitgenommen und gegenüber dem Synchronkörper 5 um einen bestimmten Winkel verdreht wird. In dieser Lage sperrt die Sperrverzahnung 16 eine weitere Verschiebung der Schiebemuffe 9. Diese Sperrwirkung wird erst dann aufgehoben, wenn Gleichlauf zwischen dem jeweiligen Gangrad 2 bzw. 3 und der Welle 1 erzielt ist. In diesem Moment wird die Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 durch die Sperrverzahnung 16, 17 hindurch bewegt und gelangt schließlich in Eingriff mit einer Kuppelverzahnung 23 bzw. 24.
2, 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Schiebemuffe 9 mit Zähnen 8, wobei mehrere Zähne 8 durch einen Anschlag 30 miteinander verbunden sind. Im Anschlag 30 sind Zahnzwischenräume 33 zwischen den Zähnen 8 vorhanden ausgebildet, die zum einen durch die Zähne selbst und zum anderen durch Wandbereiche 34, 35 des Anschlags 30 begrenzt werden. In die Zahnzwischenräume 33 greifen im geschalteten Zustand die Kupplungszähne 26 ein, welche Zahnflanken 28, 29 und jeweils eine Zahnspitze 27 aufweisen. Die Zahnflanken 28, 29 der Kupplungszähne 26 sind im geschalteten Zustand mit Wandbereichen 34, 35 des Anschlags 30 formschlüssig verbunden, während die jeweilige Zahnspitze 27 zum Anschlag 30 beabstandet angeordnet ist.
2 zeigt einen Anschlag 30, wobei in den Wandbereichen 34, 35 eine Ausnehmung 31 vorgesehen ist. Diese ist bezüglich der Zähne symmetrisch angeordnet. Die Ausnehmung 31 besitzt eine U-förmige Form, wobei die Öffnung 32 nach axial außen weist. Im geschalteten Zustand greifen die Zahnspitzen 27 in die Öffnung 32 ein, ohne jedoch in der Ausnehmung 31 am Anschlag 30 anzuliegen. In gleicher Weise weist die Ausnehmung 31 gemäß 3 eine kreissegmentartige Öffnung 32 auf. Besonders einfach herzustellen ist eine Schaltvorrichtung gemäß 4, wonach der Anschlag 30 der Schiebemuffe aus Blech hergestellt ist. Die Ausnehmung 31 ist als trichterförmige Öffnung 32 nach axial außen weisend ausgebildet, wobei sie mit geringem Aufwand durch Materialverdrängung hergestellt werden kann.

1: Welle
2: Gangrad
3: Gangrad
4: Synchronisiereinrichtung
5: Synchronkörper
6: Verzahnung
7: Außenverzahnung
8: Zähne
9: Schiebemuffe
10: Druckstück
11: Druckfeder
12: Rastelement
13: Riegelnut
14: Synchronring
15: Synchronring
16: Sperrverzahnung
17: Sperrverzahnung
18: Reibfläche von 14
19: Reibfläche von 15
20: Reibfläche
21: Reibfläche
22: Kupplungsring
23: Kupplungsverzahnung
24: Kupplungsverzahnung
25: nicht belegt
26: Kupplungszähne
27: Zahnspitzen
28: Zahnflanken
29: Zahnflanken
30: Anschlag
31: Ausnehmung
32: Öffnung
33: Zahnzwischenraum
34: Wandbereich
35: Wandbereich

Claims

Vorrichtung (1) zum Schalten von Gangstufen eines Schaltgetriebes mit mindestens einem Gangrad (2, 3), dessen Kupplungsverzahnung (25) Kupplungszähne (26), Zahnspitzen (27) und Zahnflanken (28, 29) aufweist, wobei eine Schiebemuffe (9) aus einer neutralen Stellung in Richtung des Gangrads (2, 3) verschiebbar ist und Zähne (8) zum Eingriff mit den Kupplungszähnen (26) aufweist, wobei zwischen wenigstens zwei aufeinander folgenden Zähnen (8', 8'') ein oder mehrere Anschläge (30) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im geschalteten Zustand der Vorrichtung (1) die Zahnflanken (28, 29) zumindest teilweise formschlüssig an den Anschlägen (30) angreifen sind und dass gleichzeitig die Zahnspitzen (27) zu den Anschlägen (30) beabstandet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (30) mit Ausnehmungen (31) versehen sind, in welche sich die Zahnspitzen (27) im geschalteten Zustand erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (31) U-förmig mit einer Öffnung (32) axial nach außen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnspitzen (27) abgerundet ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (8) der Schiebemuffe (9) und/oder die Kupplungszähne (26) aus Blech hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (30) der Schiebemuffe (9) aus Blech ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (30) mittels eines Scher-/Prägevorgangs hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (30) einteilig mit zumindest zwei Zähnen (8) ausgebildet ist.