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Die Erfindung betrifft eine Schaltmuffe für eine Sperrsynchronisationseinheit eines Schaltgetriebes, mit einer Innenverzahnung bestehend aus mehreren Schaltmuffenzähnen, welche sich bezüglich einer Schaltmuffenachse in axialer Richtung erstrecken und jeweils an einem axialen Ende eine Stirnseitengeometrie aufweisen. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaltmuffe.
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Im Betrieb von Schaltgetrieben mit Sperrsynchronisationseinheit können beim Schaltvorgang störende Kratzgeräusche auftreten. Besonders häufig kommen diese Kratzgeräusche bei niedrigen Umgebungstemperaturen sowie beim Einlegen eines höheren Gangs vor, weshalb dieses bekannte Phänomen im Stand der Technik auch als „Hochschaltkratzen” bezeichnet wird.
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Eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Schaltmuffe und dem Gangrad wird dabei in einer Synchronisierungsphase des Schaltvorgangs zwar erreicht, geht aber dann in der Durchschaltphase des Schaltvorgangs aufgrund von Bremseinwirkungen wieder verloren. Beispielsweise stellt das sogenannte Planschmoment, welches beim Eintauchen rotierender Zahnräder in insbesondere kaltes, zähes Öl entsteht, eine solche Bremseinwirkung dar. Infolge derartiger Bremseinwirkungen erfolgt das Einspuren der Schaltmuffenverzahnung in die Kupplungsverzahnung des Gangrads bei einer Differenzdrehzahl, wodurch es zu einem hörbaren Kratzgeräusch und gegebenenfalls auch zu einem Schlag am Handschalthebel kommt.
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Die
DE 196 46 850 C1 beschreibt eine Sperrsynchronisationseinheit eines Schaltgetriebes mit gattungsgemäßer Schaltmuffe. Um das Phänomen des Hochschaltkratzens zu beseitigen, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, die Verzahnung der Schaltmuffe in erste und zweite Kupplungszähne aufzuteilen. welche sich durch unterschiedlich geformte Schrägflächen an ihren Stirnenden unterscheiden. Die Schrägflächen der ersten Kupplungszähne werden dabei ausschließlich als Sperrflächen verwendet und kommen ausschließlich mit der jeweils zugehörigen Sperrfläche des Synchronrings in Anlage, wohingegen die Schrägflächen der zweiten Kupplungszähne ausschließlich zum Einfädeln der Verzahnung der Schaltmuffe in die Kupplungsverzahnung des Gangrads verwendet werden. Die unterschiedlichen ersten und zweiten Kupplungszähne der Schaltmuffe sind dabei in Umfangsrichtung gruppenweise zusammengefasst, wobei jede Gruppe aus mehreren benachbarten ersten Kupplungszähnen oder aus mehreren benachbarten zweiten Kupplungszähnen besteht.
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Mit einer solchen Schaltmuffenkonstruktion lassen sich die oben angesprochenen Kratzgeräusche beseitigen oder zumindest minimieren. Die Herstellung einer derartigen Schaltmuffe ist jedoch aufwendig und teuer, da die erwähnten Schrägflächen in der Regel nur teilweise durch ein bevorzugtes, einfaches Wälzfräsverfahren hergestellt werden können. Zur Herstellung der anderen Schrägflächen wird üblicherweise ein sogenanntes Taktverfahren verwendet, bei dem jeder betreffende Kupplungszahn durch das Fräswerkzeug einzeln angefahren werden muss.
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Aufgabe der Erfindung ist folglich die Schaffung einer Schaltmuffe, welche zum einen mit geringen Aufwand herstellbar ist und zum anderen bei Sperrsynchronisationseinheiten von Schaltgetrieben die oben erwähnten, unerwünschten Kratzgeräusche während des Schaltvorgangs verhindert oder zumindest minimiert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltmuffe der eingangs genannten Art, bei der mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Schaltmuffenzähne identische Stirnseitengeometrien aufweisen. Die unterschiedlichen Stirnseitengeometrien ermöglichen analog zum Stand der Technik die Ausbildung von Sperrflächen, die im eingebauten Zustand der Schaltmuffe ausschließlich mit zugeordneten Sperrflächen eines Synchronrings der Sperrsynchronisationseinheit in Anlage gebracht werden können, sowie von Einspurflächen, die im eingebauten Zustand der Schaltmuffe ausschließlich mit einer zugeordneten Einspurfläche eines Kupplungskörpers der Sperrsynchronisationseinheit in Anlage gebracht werden können. Da die Schaltmuffenzähne mit identischen Stirnseitengeometrien erfindungsgemäß jedoch gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, lässt sich die Schaltmuffe mit erheblich geringerem Aufwand, herstellen, insbesondere in einem sogenannten Wälzfräsverfahren.
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„Gleichmäßig verteilt” bedeutet dabei, dass die unterschiedlichen Geometrien einem bestimmten Muster folgen, das sich im einfachsten Fall als 1-2-1-2 darstellt. In diesem Fall haben jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte Schaltmuffenzähne unterschiedliche Stirnseitengeometrien. Es sind aber auch andere Geometrien möglich, beispielsweise im Muster 1-1-2-1-1-2 oder auch 1-1-1-2-1-1-1-2. Anders ausgedrückt kann jede Abfolge der unterschiedlichen Geometrien verwendet werden, die durch Wälzfräsen erzielt werden kann.
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In Bezug auf „benachbarte” sowie „gleichmäßig über den Umfang verteilte” Schaltmuffenzähne wird explizit darauf hingewiesen, dass sich diese Begriffe auf eine vollständig mit Schaltmuffenzähnen besetzte, gleichmäßige Zahnteilung der Schaltmuffe bezieht. Einzelne Schaltmuffenzähne, die in konkreten Ausführungsformen aus funktionalen Gründen fehlen, beispielsweise zur Sicherstellung einer korrekten Montage, werden in diesem Zusammenhang als vorhandener Schaltmuffenzahn mit passend wählbarer Stirnseitengeometrie angesehen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in Umfangsrichtung gesehen die Stirnseitengeometrie jedes zweiten Schaltmuffenzahns identisch.
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Die Erfindung umfasst auch eine Sperrsynchronisationseinheit eines Schaltgetriebes, umfassend eine oben beschriebene Schaltmuffe, einen Synchronring mit einer Sperrverzahnung, die mit der Innenverzahnung der Schaltmuffe über einander zugeordnete Sperrflächen zusammenwirken kann, und einen Kupplungskörper mit einer Kupplungsverzahnung, die mit der Innenverzahnung der Schaltmuffe über einander zugeordnete Einspurflächen zusammenwirken kann, wobei eine Zahnteilung der Sperrverzahnung des Synchronrings doppelt so groß ist wie eine Zahnteilung der Innenverzahnung der Schaltmuffe.
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Vorzugsweise sind die Sperrzähne des Synchronrings gleichmäßig über den Umfang verteilt, so dass die oben beschriebene, vorteilhafte Konstruktion der Schaltmuffe auch eine einfache Konstruktion des Synchronrings ermöglicht. Infolge der gleichmäßigen Sperrzahnverteilung über den Umfang lässt sich der Synchronring nämlich mit vergleichsweise geringem Aufwand einfach herstellen.
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Die Erfindung umfasst schließlich auch ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltmuffe für eine Sperrsynchronisationseinheit mit folgenden Schritten: Zunächst wird ein Schaltmuffenrohling bereitgestellt, der eine Innenverzahnung bestehend aus mehreren Schaltmuffenzähnen aufweist, welche sich bezüglich einer Schaltmuffenachse in axialer Richtung erstrecken, wobei jeweils gleichmäßig über den Umfang verteilte erste Schaltmuffenzähne und zweite Schaltmuffenzähne definiert sind. Dann wird eine Stirnseitengeometrie an einem axialen Ende der ersten Schaltmuffenzähne in einem wälzenden Verfahren bearbeitet, wobei ein Werkzeug jeden der ersten Schaltmuffenzähne identisch bearbeitet. Anschließend wird das Werkzeug verstellt, und eine Stirnseitengeometrie an einem axialen Ende der zweiten Schaltmuffenzähne wird in einem wälzenden Verfahren bearbeitet, wobei das Werkzeug jeden der zweiten Schaltmuffenzähne identisch bearbeitet.
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„Verstellen des Werkzeugs” bedeutet nicht, dass die verschiedenen Bearbeitungsschritte sequentiell erfolgen müssen; sie können auch parallel erfolgen.
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Dieses Verfahren ermöglicht eine vereinfachte Herstellung einer Schaltmuffe für eine Sperrsynchronisationseinheit eines Schaltgetriebes, welche im eingebauten Zustand eine unerwünschte Geräuschentwicklung beim Schaltvorgang verhindert oder zumindest minimiert. Die Stirnseitengeometrie der Schaltmuffenzähne lässt sich dabei vorteilhaft in einem wälzenden Verfahren bearbeiten, wobei die Übersetzung zwischen Schaltmuffe und Werkzeug lediglich so einzustellen ist, dass das Werkzeug zunächst jeden übernächsten ersten Schaltmuffenzahn identisch bearbeitet. Anschließend wird das Werkzeug auf die gewünschte Geometrie der „übersprungenen Zähne” eingestellt, um die zweiten Schaltmuffenzähne zu bearbeiten. Die Übersetzung zwischen Schaltmuffe und Werkzeug wird wieder wie bei der Bearbeitung der ersten Schaltmuffenzähne gewählt, nämlich so, dass das Werkzeug jeden übernächsten zweiten Schaltmuffenzahn bearbeitet.
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Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Weitere Einzelheiten werden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen schematischen Teilschnitt durch ein Schaltgetriebe mit einer erfindungsgemäßen Sperrsynchronisationseinheit und einer erfindungsgemäßen Schaltmuffe;
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2 eine axiale Ansicht einer erfindungsgemäßen Schaltmuffe;
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3 eine axiale Ansicht eines Synchronrings einer erfindungsgemäßen Sperrsynchronisationseinheit;
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4 eine axiale Ansicht eines Kupplungskörpers einer erfindungsgemäßen Sperrsynchronisationseinheit;
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5 einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der erfindungsgemäßen Sperrsynchronisationseinheit in einer Sperrstellung;
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6 einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der erfindungsgemäßen Sperrsynchronisationseinheit in einer alternativen Sperrstellung;
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7 einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der erfindungsgemäßen Sperrsynchronisationseinheit in einer Einspurstellung; und
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8 einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der erfindungsgemäßen Sperrsynchronisationseinheit in einer alternativen Einspurstellung.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltgetriebes 10 mit einer Sperrsynchronisationseinheit 12 und einem Gangrad 14, wobei das Gangrad 14 drehfest mit einem Kupplungskörper 16 der Sperrsynchronisationseinheit 12 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform, in welcher der Kupplungskörper eine scheibenartige Form hat, wird er auch als Kupplungsscheibe bezeichnet. Der Kupplungskörper 16 ist wiederum drehfest mit einem separaten Reibring 18 verbunden. In alternativen Ausführungsvarianten des Schaltgetriebes 10 können der Kupplungskörper 16 und/oder der Reibring 18 selbstverständlich auch einstückig mit dem Gangrad 14 oder einteilig ausgebildet sein.
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Die Sperrsynchronisationseinheit 12 umfasst außer dem Kupplungskörper 16 und dem Reibring 18 einen Synchronkörper 20, der auf einer (nicht gezeigten) Welle des Schaltgetriebes 10 drehfest angebracht ist, eine Schaltmuffe 22, die relativ zum Synchronkörper 20 drehfest, aber axial verschieblich angeordnet ist, einen Synchronring 24 zur Kopplung des Synchronkörpers 20 mit dem Gangrad 14 des Schaltgetriebes 10 über eine Reibverbindung, sowie eine Vorsynchroneinheit 26, die an der Schaltmuffe 22 angreift und bei einer Axialverschiebung der Schaltmuffe 22 den Synchronring 24 axial beaufschlagt.
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Die Funktionsweise derartiger Schaltgetriebe 10 mit Sperrsynchronisierung, beispielsweise nach dem System Borg-Warner, ist aus dem Stand der Technik bekannt, so dass im folgenden nur kurz darauf eingegangen wird. Bei Sperrsynchronisierungen ist ein Synchronring 24 mit Sperrverzahnung 28 vorgesehen, wobei die Sperrverzahnung 28 vor einer Drehzahlsynchronisierung zwischen Synchronkörper 20 und Gangrad 14 eine Axialverschiebung der drehfest mit dem Synchronkörper 20 verbundenen Schaltmuffe 22 auf eine Kupplungsverzahnung 30 des Kupplungskörpers 16 verhindert. Eine drehfeste Kopplung des Synchronkörpers 20 über die Schaltmuffe 22 mit dem Kupplungskörper 16 bzw. dem Gangrad 14 kann somit erst nach einer Angleichung der Drehzahlen erfolgen.
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Nachfolgend wird auf die konstruktiven Besonderheiten der Schaltmuffe 22 der Sperrsynchronisationseinheit 12 eingegangen, welche zum einen die oben erwähnten, unerwünschten Kratzgeräusche beim Schaltvorgang des Schaltgetriebes 10 verhindern oder minimieren sowie zum anderen eine besonders einfache Fertigung der Sperrsynchronisationseinheit 12 ermöglichen.
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Die 2 zeigt eine axiale Ansicht der Schaltmuffe 22 für die Sperrsynchronisationseinheit 12 des Schaltgetriebes 10, mit einer Innenverzahnung 32, bestehend aus mehreren Schaltmuffenzähnen 34, 36, welche sich bezüglich einer Schaltmuffenachse A in axialer Richtung erstrecken und jeweils an einem axialen Ende 38 eine Stirnseitengeometrie aufweisen, wobei jeweils zwei in Umfangsrichtung 40 benachbarte Schaltmuffenzähne 34, 36 unterschiedliche Stirnseitengeometrien aufweisen und mehrere in Umfangsrichtung 40 gleichmäßig verteilte Schaltmuffenzähne 34, 36 identische Stirnseitengeometrien aufweisen.
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Bei genauer Betrachtung der Schaltmuffenzähne 34, 36 ist zu sehen, dass in 2 genau zwei unterschiedliche Stirnseitengeometrien vorgesehen sind. Ferner ist in Umfangsrichtung 40 gesehen die Stirnseitengeometrie jedes zweiten Schaltmuffenzahns 34, 36 identisch.
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Mit anderen Worten sind über den Umfang gleichmäßig verteilt erste Schaltmuffenzähne 34 mit einer ersten Stirnseitengeometrie und zweite Schaltmuffenzähne 36 mit einer von der ersten Stirnseitengeometrie unterschiedlichen zweiten Stirnseitengeometrie vorhanden, wobei sich erste und zweite Schaltmuffenzähne 34, 36 in Umfangsrichtung 40 abwechseln. Abgesehen von der Stirnseitengeometrie können die ersten und die zweiten Schaltmuffenzähne 34, 36 identisch ausgeführt sein.
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In konkreten Ausführungsformen vorhandene Fehlstellen, an denen Schaltmuffenzähne 34, 36 aus funktionalen Gründen weggelassen wurden, werden in diesem Zusammenhang nicht betrachtet, d. h. die fehlenden Schaltmuffenzähne 34, 36 werden als vorhandene Schaltmuffenzähne 34, 36 mit passend wählbarer Stirnseitengeometrie angesehen. Gemäß 2 fehlen beispielsweise drei zweite Schaltmuffenzähne 36, um an diesen Stellen für eine korrekte Montage der einzelnen Bauteile sorgen zu können.
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Auf die unterschiedlichen Stirnseitengeometrien der ersten Schaltmuffenzähne 34 und zweiten Schaltmuffenzähne 36, welche in 2 bereits andeutungsweise erkennbar sind, wird später anhand der 5 bis 8 noch genauer eingegangen.
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Die in 2 gezeigte Schaltmuffe 22 lässt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen. Das Herstellungsverfahren umfasst dabei folgende Schritte:
Es wird ein sogenannter Schaltmuffenrohling bereitgestellt, mit einer Innenverzahnung 32 bestehend aus mehreren Schaltmuffenzähnen 34, 36, welche sich bezüglich der Schaltmuffenachse A in axialer Richtung erstrecken. Zum Zwecke der weiteren Bearbeitung werden an der Innenverzahnung 32 erste Schaltmuffenzähne 34 und zweite Schaltmuffenzähne 36 definiert, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Insbesondere wechseln sich die ersten Schaltmuffenzähne 34 und die zweiten Schaltmuffenzähne 36 in Umfangsrichtung 40 ab. Wie bereits oben erwähnt, werden in dieser Betrachtung vorhandene Fehlstellen 42 so angesehen, als ob der fehlende Schaltmuffenzahn 34, 36 (mit jeweils passender Stirnseitengeometrie) vorhanden wäre und eine gleichmäßige Zahnteilung ohne Fehlzähne vorläge. Im Sinne des vorteilhaften Herstellungsverfahrens unterbrechen nämlich die Fehlstellen 42 das regelmäßige Muster bzw. die Gleichverteilung der ersten bzw. zweiten Schaltmuffenzähne 34, 36 nicht, weil im Bereich der Fehlstellen 42 alle Schritte zur Bearbeitung der ersten oder zweiten Schaltmuffenzähne 34, 36 durchgeführt werden können. Da der jeweilige Schaltmuffenzahn 34, 36 fehlt, greift das Bearbeitungswerkzeug zwar ins Leere und der Schaltmuffenrohling wird an dieser Stelle nicht bearbeitet, die gleichmäßige Taktung bzw. Übersetzung des Herstellungsverfahrens kann jedoch erhalten bleiben.
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Im nächsten Verfahrensschritt wird die Stirnseitengeometrie am axialen Ende 38 der ersten Schaltmuffenzähne 34 in einem wälzenden Verfahren bearbeitet, wobei ein Werkzeug jeden der ersten Schaltmuffenzähne 34 identisch bearbeitet. Aufgrund der gleichmäßigen Verteilung identischer Stirnseitengeometrien über den Umfang der Schaltmuffe 22 ist der Schaltmuffenrohling hervorragend für die Bearbeitung in einem Wälzverfahren mit konstanter Übersetzung geeignet.
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Anschließend wird das Werkzeug verstellt, sodass im Folgenden eine hinsichtlich der Stirnseitengeometrie geänderte Bearbeitung des Schaltmuffenrohlings erfolgen kann.
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Schließlich wird die Stirnseitengeometrie am axialen Ende 38 der zweiten Schaltmuffenzähne 36 in einem wälzenden Verfahren bearbeitet, wobei das Werkzeug jeden der zweiten Schaltmuffenzähne 36 identisch bearbeitet. Die Übersetzung zwischen der Schaltmuffe 22 und dem Werkzeug wird genau wie bei der Bearbeitung der ersten Schaltmuffenzähne 34 so gewählt, dass sich die Schaltmuffe 22 bzw. das Werkzeug zwischen zwei Bearbeitungsschritten um jeweils zwei Schaltmuffenzähne 34, 36 in Umfangsrichtung 40 weiter dreht.
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Das verwendete Werkzeug ist insbesondere ein Fräswerkzeug, welches in den Verfahrensschritten, in denen die Schaltmuffenzähne 34, 36 bearbeitet werden, Schrägflächen 44, 46, 48, 50 an den axialen Enden 38 der ersten bzw. zweiten Schaltmuffenzähne 34, 36 einfräst. Der in diesen Verfahrensschritten jeweils enthaltene Fräsvorgang erstreckt sich dabei über mehrere Umdrehungen der Schaltmuffe 22 bzw. des Fräswerkzeugs in Umfangsrichtung 40 bei gleichzeitigem Axialvorschub. Dadurch wird eine gewünschte Schrägfläche 44, 46, 48, 50 der Stirnseitengeometrie der ersten bzw. zweiten Schaltmuffenzähne 34, 36 schrittweise hergestellt.
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Beim Verstellen des Werkzeugs wird beispielsweise ein Fräswinkel des Werkzeugs so verstellt, dass die Schrägflächen 44, 46 der ersten Schaltmuffenzähne 34 letztlich einen anderen Neigungswinkel α relativ zur Schaltmuffenachse A aufweisen als die Schrägflächen 48, 50 der zweiten Schaltmuffenzähne 36. Allerdings können die Neigungswinkel der Schrägflächen 44, 46 und 48 auch gleich ausgeführt sein. Wenn die Flächen 44 und 48 mit demselben Winkel ausgeführt sind, kann die Fläche 48 sowohl als Sperrfläche mit dem Synchronring in Kontakt kommen als auch beim Einspuren mit der Verzahnung des Kupplungskörpers. Anders ausgedrückt: die Fläche 48 kann auf die Fläche 44' treffen.
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Die erfindungsgemäße Sperrsynchronisationseinheit 12 des Schaltgetriebes 10 umfasst außer der Schaltmuffe 22 gemäß 2 noch den Synchronring 24 gemäß 3 und den Kupplungskörper 16 gemäß 4.
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Der Synchronring 24 ist dabei mit der Sperrverzahnung 28 versehen, welche mit der Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 22 über einander zugeordnete Sperrflächen 46, 46', 48, 48' zusammenwirken kann (siehe auch 5 und 6). Der Kupplungskörper 16 ist mit der Kupplungsverzahnung 30 versehen, welche mit der Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 22 über einander zugeordnete Einspurflächen 44, 44'; 50, 50' zusammenwirken kann (siehe auch 7 und 8).
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Damit der Synchronring 24 vor einer Drehzahlsynchronisierung die Axialbewegung der Schaltmuffe 22 ausschließlich über die dafür vorgesehenen Sperrflächen 46, 48 der Schaltmuffe 22 blockiert, sind die Sperrzähne 52 der Sperrverzahnung 28 lediglich zwischen einander zugewandten Sperrflächen 46, 48 der Schaltmuffenzähne 34, 36 vorgesehen. Dies bedeutet, dass die Zahnteilung der Sperrverzahnung 28 des Synchronrings 24 genau doppelt so groß ist wie die Zahnteilung der Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 22. Mit anderen Worten weist die Sperrverzahnung 28 des Synchronrings 24 nur etwa halb so viele Sperrzähne 52 auf, wie die Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 22 Schaltmuffenzähne 34, 36. Werden einzelne Fehlzähne an den Fehlstellen 42 der Innenverzahnung 32 mitgezählt, weist die Innenverzahnung 32 exakt doppelt so viele Schaltmuffenzähne 34, 36 auf wie die Sperrverzahnung 28 Sperrzähne 52.
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Wie in 3 gut zu erkennen ist, sind die Sperrzähne 52 des Synchronrings 24 gleichmäßig über den Umfang verteilt. Es können aber auch in der Sperrverzahnung des Synchronrings Zähne ausgespart werden, um z. B. Anschlagstücke, die in der Schaltmuffe angeordnet sind, passieren zu lassen.
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Im Unterschied zur Sperrverzahnung 28 des Synchronrings 24 entspricht die Zahnteilung der Kupplungsverzahnung 30 des Kupplungskörpers 16 der Zahnteilung der Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 22. Dies bedeutet, dass der Kupplungskörper 16 etwa genauso viele Kupplungszähne 54 umfasst, wie die Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 22 Schaltmuffenzähne 34, 36 aufweist. Werden die Fehlzähne der Innenverzahnung 32 mitgezählt, ist die Anzahl der Schaltmuffenzähne 34, 36 mit der Anzahl der Kupplungszähne 54 identisch. Aus Fertigungsgründen können aber auch Zähne im Kupplungskörper ausgespart werden. In einer durchgeschalteten (nicht gezeigten) Stellung, d. h. bei geschaltetem Gang, muss das volle Drehmoment von der Schaltmuffe 22 auf den Kupplungskörper 16 übertragen werden. Bei gleicher Zahnteilung der Schaltmuffe 22 und des Kupplungskörpers 16 gemäß den 2 und 4 stehen hierfür in vorteilhafter Weise alle Schaltmuffenzähne 34, 36 bzw. Kupplungszähne 54 zur Verfügung.
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Die 5 bis 8 zeigen Ausschnitte einer Abwicklung der Sperrsynchronisationseinheit 12 in verschiedenen Schaltstellungen.
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Dabei wird deutlich, dass jede Stirnseitengeometrie der Schaltmuffenzähne 34, 36 eine erste Schrägfläche 46, 48 und eine zur ersten Schrägfläche 46, 48 geneigte zweite Schrägfläche 44, 50 umfasst, wobei die Schrägflächen 44, 46, 48, 50 jeweils in einer zur Schaltmuffenachse A geneigten Zahnebene liegen. Die ersten Schrägflächen 46 der ersten Schaltmuffenzähne 34 weisen einen Neigungswinkel α1, die zweiten Schrägflächen 44 der ersten Schaltmuffenzähne 34 einen Neigungswinkel α2, die ersten Schrägflächen 48 der zweiten Schaltmuffenzähne 36 einen Neigungswinkel α3, und die zweiten Schrägflächen 50 der zweiten Schaltmuffenzähne 36 einen Neigungswinkel α4 auf.
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Die ersten Schrägflächen 46, 48 sind Sperrflächen, die im eingebauten Zustand der Schaltmuffe 22 ausschließlich mit einer zugeordneten Sperrfläche 46', 48' eines Sperrzahns 52 des Synchronrings 24 in Anlage gebracht werden kann (vgl. 5 bis 8). Die zugeordnete Sperrfläche 46', 48' der Sperrzähne 52 des Synchronrings 24 erstrecken sich dabei im Wesentlichen parallel zu den Sperrflächen 46, 48 des Schaltmuffenzahns 34, 36.
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Die ersten Schrägflächen 46, 48 benachbarter Schaltmuffenzähne 34, 36 sind einander zugewandt und um jeweils denselben Winkelbetrag relativ zur Schaltmuffenachse A geneigt.
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In den 5 und 6 sind Sperrstellungen beim Schalten in einen höheren bzw. niedrigeren Gang dargestellt. In diesen Sperrstellungen sind die Drehzahlen des Synchronkörpers 20 und des Gangrads 14 noch nicht synchronisiert, sodass der Synchronring 24 eine axiale Verschiebung der Schaltmuffe 22 in Richtung zum Gangrad 14 über seine Sperrzähne 52 blockiert.
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Die 7 und 8 zeigen Einspurstellungen der Sperrsynchronisationseinheit 12 beim Schalten in einen höheren bzw. niedrigeren Gang. Die Einspurstellungen treten unmittelbar nach dem Synchronisieren beim Einfädeln der Innenverzahnung 32 in die Kupplungsverzahnung 30 auf. In diesen Stellungen sollen unerwünschte Kratzgeräusche vermieden werden. Dies wurde durch eine geeignete Ausbildung der Stirnseitengeometrie der Schaltmuffenzähne 34, 36 erreicht.
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Die zweite Schrägfläche 44, 50 der Schaltmuffenzähne 34, 36 ist nämlich als Einspurfläche 44, 50 ausgebildet und kann im eingebauten Zustand der Schaltmuffe 22 ausschließlich mit einer zugeordneten Einspurfläche 44', 50' der Kupplungszähne 54 des Kupplungskörpers 16 in Anlage gebracht werden (vgl. 5 bis 8).
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Die zweiten Schrägflächen 44, 50 benachbarter Schaltmuffenzähne 34, 36 sind dabei einander zugewandt und um unterschiedliche Winkelbeträge relativ zur Schaltmuffenachse A geneigt.
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Aus den 5 bis 8 wird deutlich, dass die Schaltmuffe 22 keine Sperrzähne und Einspurzähne aufweist, sondern dass jeder Schaltmuffenzahn 34, 36 sowohl eine Sperrfunktion als auch eine Einspurfunktion übernimmt. Die mit unterschiedlichen Stirnseitengeometrien ausgebildeten ersten und zweiten Schaltmuffenzähne 34, 36 sind (unter Vernachlässigung der Fehlstellen 42) über den Umfang abwechselnd und gleichverteilt angeordnet. Dies führt nicht nur zu den oben erwähnten Fertigungsvorteilen, sondern auch zu einer, über den Umfang gesehen, sehr homogenen Kraftübertragung in der Sperr- und Einspurstellung (vgl. 5 bis 8).
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Um sicherzustellen, dass die zugeordneten Sperrflächen 46, 46', 48, 48' ausschließlich in der Sperrstellung (5 und 6) und die einander zugeordneten Einspurflächen 44, 44', 50, 50' ausschließlich in der Einspurstellung in Anlage kommen, und dass die Kratzgeräusche insbesondere beim Schalten in einen höheren Gang zuverlässig verhindert oder wenigstens minimiert werden, liegen im dargestellten Ausführungsbeispiel alle axialen Enden 38 der Schaltmuffenzähne 34 mit einer ersten Stirnseitengeometrie in einer ersten Radialebene E1 und alle axialen Enden 38 der Schaltmuffenzähne 36 mit einer zweiten Stirnseitengeometrie in einer von der ersten Radialebene E1 beabstandeten zweiten Radialebene E2 (vgl. insbesondere 6). Dabei können die Schaltmuffenzähne an den beiden Stirnseiten der Schaltmuffe unterschiedliche Geometrien besitzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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