-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Kupplungskörpers an einem Zahnrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Anordnung eines Kupplungskörpers an einem Zahnrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8, sowie einen Kupplungskörper für ein Zahnrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
-
Eine solche Anordnung sowie ein solcher Kupplungskörper sind beispielsweise aus der
DE 10 2009 043 367 A1 sowie der
DE 10 2008 019 247 A1 als bekannt zu entnehmen. Hierbei ist jeweils ein Getriebe eines Kraftwagens vorgesehen, bei dem der Kupplungskörper und das Zahnrad über jeweilige Verzahnungen drehfest miteinander verbunden sind.
-
Dabei ist eine Verzahnung am Kupplungskörpers als erstem Getriebeelement und eine Verzahnung am Zahnrad als zweitem Getriebeelement vorgesehen. Die Verzahnungen stellen eine Formschlussverbindung dar, über die die Getriebeelemente drehfest miteinander verbunden sind.
-
Ferner offenbart die
DE 100 36 088 A1 ein Kupplungselement einer Kupplungseinheit, das an einem ringförmigen ersten Abschnitt für einen formschlüssigen Eingriff eines weiteren Kupplungselements außen ein Zahnprofil aufweist und bei dem der erste Abschnitt aus mindestens zwei Scheiben gebildet ist. Dabei liegen die Scheiben zumindest abschnittsweise stirnseitig aneinander an und sind aneinander befestigt.
-
Aus der
DE 20 2006 008 636 U1 ist ein Blech-Synchronring einer Synchronisiereinrichtung für Schaltgetriebe bekannt. Der Blech-Synchronring umfasst einen Ringkörper, eine Außenverzahnung an einem ersten axialen Ende des Ringkörpers sowie eine Anlagefläche für eine Ringfeder und/oder ein Sperrstück der Synchronisiereinrichtung. Ferner ist zumindest eine Index-Nocke vorgesehen, die sich vom ersten axialen Ende zum zweiten axialen Ende erstreckt, wobei die Anlagefläche an der Index-Nocke angeordnet ist.
-
Der
DE 32 25 364 A1 ist ein Synchronring für eine Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes als bekannt zu entnehmen. Der Synchronring besteht aus einem ringförmigen Nabenkörper sowie einem ringförmigen Scheibenkörper. Der Scheibenkörper weist an seiner dem Nabenkörper zugewandten Stirnseite in festgelegtem Abstand zu Zähnen eines Zahnkranzes stehende Vorsprünge auf, die in Ausnehmungen am Außenumfang des Nabenkörpers so eingreifen, dass sie die beiden Körper zueinander in radialer und Umfangsrichtung fixieren.
-
Diese bekannten Anordnungen sowie Kupplungskörper, welche üblicherweise auch als Synchronringe oder Gleichlaufringe sowie als Kupplungsscheiben bezeichnet werden, werden insbesondere im Bereich von Fahrzeugschaltgetrieben verwendet.
-
Die Kupplungskörper sind beispielsweise als tiefgezogene Blechteile ausgebildet, wobei sie herkömmlicher Weise in einem aufwändigen Mehrstufenwerkzeug gefertigt werden. Die Hubzahl bei dieser Fertigung ist durch die Tiefziehstufe auf eine relativ geringe Anzahl begrenzt. Dies führt zu hohen Kosten.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung sowie einen Kupplungskörper der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass diese eine einfachere und kostengünstigere Herstellung ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch einen Kupplungskörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Zur Realisierung einer einfacheren und kostengünstigeren Herstellung ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung wenigstens ein Abstandshalteelement vorgesehen, mittels welchem die Verzahnung des Kupplungskörpers von einer dem Kupplungskörper zugewandten Stirnseite des Zahnrads in axialer Richtung beabstandet ist. Dadurch ist es möglich, den Kupplungskörper in einem einstufigen Feinschneidprozess statt in einem mehrstufigen Feinschneid-Tiefziehprozess sowie mit wesentlich größeren Hubzahlen beispielsweise im Bereich von 24 bis 30 Hüben pro Minute herzustellen. Ferner können die Kosten für Werkzeuge zur Herstellung des Kupplungskörpers dadurch in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Ein weiterer Vorteil ist es, dass der Kupplungskörper mit einem nur sehr geringen Materialeinsatz hergestellt werden kann, da der Kupplungskörper der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer nur sehr geringen Wanddicke herstellbar ist.
-
Im Rahmen des Feinschneidprozesses zum Herstellen des Kupplungskörpers wird ein Feinschneidwerkzeug verwendet, durch welches vorzugsweise mittels Durchstellung das – vorteilhafter Weise einstückig mit dem Kupplungskörper ausgebildete – Abstandshalteelement hergestellt wird.
-
Die Verzahnung des Kupplungskörpers ist vorzugsweise an einer innenumfangsseitigen Mantelfläche des Kupplungskörpers vorgesehen, während die Verzahnung des Zahnrads vorzugsweise an einer korrespondierenden, außenumfangsseitigen Mantelfläche des Zahnrads vorgesehen ist. Die Verzahnung des Zahnrads wird beispielsweise durch einen Wälzstoßprozess hergestellt. Dabei ist in axialer Richtung zwischen der Verzahnung des Zahnrads und der Stirnseite des Zahnrads ein verzahnungsfreier und somit nicht tragender Abstand vorgesehen, welcher als Auslauf für das Werkzeug zum Durchführen des Wälzstoßprozesses fungiert.
-
Der Abstand ist mittels des Abstandshalteelements überbrückt. Dadurch kann auf einen durch Tiefziehen herzustellenden Bund des Kupplungskörpers verzichtet werden, so dass der Kupplungskörper einfacher und kostengünstiger herzustellen ist.
-
Das Abstandshalteelement sorgt durch die Überbrückung des Abstands, welcher auch ein Freistich sein kann, für eine in axialer Richtung ausreichend lange, tragende Zahnflanke, so dass auch hohe Drehmomente zwischen dem Zahnrad und dem Kupplungskörper übertragen werden können.
-
Das vorzugsweise mittels Durchstellung ausgebildete Abstandshalteelement ist beispielsweise zapfenförmig oder zumindest im Wesentlichen zylinderförmig mit einem im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt ausgebildet.
-
Zur Erfindung gehört auch eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art, bei welcher zur Realisierung einer besonders einfachen und kostengünstigen Herstellung erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Formschlussverbindung wenigstens ein erstes, sich in axialer Richtung erstreckendes und an einer ersten Stirnseite eines der Getriebeelemente vorgesehenes Formschlusselement umfasst, welches zumindest teilweise in wenigstens ein zweites, sich in axialer Richtung erstreckendes und an einer der ersten Stirnseite zugewandten, zweiten Stirnseite des anderen Getriebeelements vorgesehenes Formschlusselement der Formschlussverbindung eingreift. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
-
Somit kann auf die Herstellung einer Verzahnung, insbesondere einer Steckverzahnung, zum formschlüssigen Verbinden der Getriebeelemente verzichtet werden. Darüber hinaus führt dies zu einem besonders geringen Bauraumbedarf in axialer Richtung.
-
Zur Erfindung gehört weiterhin ein Kupplungskörper für ein Zahnrad eines Kraftwagengetriebes, welcher mit dem Zahnrad über jeweilige Verzahnungen drehfest verbindbar ist. Zur Realisierung einer einfacheren und kostengünstigeren Herstellung des Kupplungskörpers weist dieser erfindungsgemäß wenigstens ein Abstandshalteelement auf, mittels welchem die Verzahnung des Kupplungskörpers von einer dem Kupplungskörper zugewandten Stirnseite des Zahnrads in axialer Richtung beabstandbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnungen sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kupplungskörpers anzusehen und umgekehrt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
-
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Längsschnittansicht einer Anordnung eines Kupplungskörpers an einem Zahnrad für ein Getriebe eines Kraftwagens, bei welcher eine Verzahnung des Kupplungskörpers mittels eines Abstandshalteelements in axialer Richtung von einer dem Kupplungskörper zugewandten Stirnseite des Zahnrads beabstandet ist;
-
2 ausschnittsweise eine vergrößerte Darstellung der Längsschnittansicht gemäß 1;
-
3 eine schematische Vorderansicht des Kupplungskörpers gemäß 1 und 2;
-
4 eine schematische Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform des Kupplungskörpers gemäß 3;
-
5 eine schematische Längsschnittansicht der Anordnung eines Kupplungskörpers gemäß 4 an einem Zahnrad;
-
6 ausschnittsweise eine vergrößerte Darstellung der Anordnung gemäß 5;
-
7 eine schematische Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform des Kupplungskörpers gemäß 3;
-
8 eine schematische Längsschnittansicht der Anordnung eines Kupplungskörpers gemäß 7 an einem Zahnrad;
-
9 ausschnittsweise eine vergrößerte Darstellung der Längsschnittansicht gemäß 8;
-
10 eine schematische Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines Kupplungskörpers zur Anordnung an einem Zahnrad für ein Getriebe eines Kraftwagens;
-
11 eine schematische Längsschnittansicht der Anordnung eines Kupplungskörpers gemäß 10 an einem Zahnrad; und
-
12 ausschnittsweise eine vergrößerte Darstellung der Längsschnittansicht gemäß 11;
-
1 bis 3 zeigen eine Anordnung 10 eines Kupplungskörpers 12 an einem Zahnrad 14 für ein Getriebe eines beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Das Zahnrad 14 kann dabei auch als Gangrad bezeichnet werden.
-
Wie insbesondere 1 und 2 zu entnehmen ist, sind der Kupplungskörper 12 und das Zahnrad 14 über jeweilige Verzahnungen 16, 18 drehfest miteinander verbunden. Dadurch können in Umfangsrichtung des Zahnrads 14 und des Kupplungskörpers 12 Drehmomente zwischen diesen übertragen werden.
-
Bei der Verzahnung 16 des Kupplungskörpers 12 handelt es sich um eine Innenverzahnung, welche an einer innenumfangsseitigen Mantelfläche 20 des Kupplungskörpers 12 vorgesehen ist.
-
Bei der Verzahnung 18 des Zahnrads 14 handelt es sich um eine Außenverzahnung, welche an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 22 des Zahnrads 14 vorgesehen ist. Die außenumfangsseitige Mantelfläche 22 ist dabei durch einen Bund 24 des Zahnrads 14 gebildet, auf welchen der Kupplungskörpers 12 bei der Anordnung 10 aufgesteckt ist.
-
Der Kupplungskörper 12 und das Zahnrad 14 sind über eine durch die Verzahnungen 16, 18 gebildete Steckverzahnung drehfest miteinander verbunden. Die Steckverzahnung ist eine Welle-Naben-Verbindung, bei welcher der Kupplungskörper 12 als Nabenteil und der Bund 24 des Zahnrads 14 als Wellenteil fungiert.
-
Die Verzahnung 18 des Zahnrads 14 wird beispielsweise durch einen Wälzstoßprozess hergestellt. Dabei ist in axialer Richtung zwischen der Verzahnung 18 und einer sich in axialer Richtung an die Verzahnung 18 anschließenden und in axialer Richtung dem Kupplungskörper 12 zugewandten Stirnseite 26 des Zahnrads 14 ein Abstand 28 vorgesehen, welcher als Auslauf für ein den Wälzstoßprozess durchführendes Werkzeug dient. Der Abstand 28 kann beispielsweise durch einen Freistich gebildet sein. Im Abstand 28 ist keine Verzahnung vorgesehen, so dass der Abstand 28 verzahnungsfrei ist und nicht trägt.
-
Um nun in axialer Richtung ausreichend lange, tragende Zahnflanken der Verzahnungen 16, 18 zu realisieren, ohne den Kupplungskörper 12 mit einer in axialer Richtung verlaufenden, unerwünscht großen Dicke auszubilden, sind – wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist – Abstandshalteelemente 30 vorgesehen, mittels welchen die Verzahnung 16 des Kupplungskörpers 12 in axialer Richtung von der Stirnseite 26 beabstandet ist. Die Abstandshalteelemente 30 bilden dabei bezüglich einer in axialer Richtung dem Zahnrad 14 zugewandten Stirnseite 32 des Kupplungskörpers 12 jeweilige Vorsprünge, welche in axialer Richtung von der Stirnseite 32 abstehen und über welche der Kupplungskörper 12 an der Stirnseite 26 des Zahnrads 14 abgestützt bzw. abstützbar ist.
-
Mit anderen Worten sind an die Abstandshalteelemente 30 anschließende Bereiche des Kupplungskörpers 12, insbesondere dessen Stirnseite 32, mittels der Abstandshalteelemente 30 in axialer Richtung von der Stirnseite 26 beabstandet. Die Abstandshalteelemente 30 sind vorliegend einstückig mit dem Kupplungskörper 12 ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Abstandshalteelemente 30 durch jeweilige Wandungen bzw. Wandungsbereiche des Kupplungskörpers 12 gebildet. Die Abstandshalteelemente 30 sind mittels Durchstellung in den Kupplungskörper 12 eingebracht. So ist es möglich, den Kupplungskörper 12 in einem einstufigen Feinschneidprozess mit sehr hohen Hubzahlen statt in einem mehrstufigen Feinschneid-Tiefziehprozess herzustellen.
-
Bei den Abstandshalteelementen 30 handelt es sich vorliegend um Zapfen, welche im Wesentlichen zylinderförmig mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet sind. Wie insbesondere 3 zu entnehmen ist, sind die Abstandshalteelemente 30 in Umfangsrichtung des Kupplungskörpers 12 im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Abstandshalteelemente 30 weisen beispielsweise eine jeweilige Tiefe von 1 mm auf bzw. sind von der Stirnseite 32 um 1 mm erhaben. Vorliegend weisen die Abstandshalteelemente 30 beispielsweise einen Durchmesser von 5 bis 6 mm auf. Die Form und Position der Abstandshalteelemente relativ zum übrigen Kupplungskörper 12 kann variieren und von den in 1 bis 3 gezeigten Positionen abweichen. Beispielsweise können die Abstandshalteelemente 30 zumindest im Wesentlichen konisch ausgebildet sein. Damit lässt sich ein Verklemmen beim Durchstellen, beispielsweise mittels eines Stempels, zu verhindern.
-
4 bis 6 zeigen eine alternative Ausführungsform der Anordnung 10, bei welcher der Kupplungskörper 12 ein in Umfangsrichtung vollständig umlaufendes Abstandshalteelement 30 aufweist, welches mittels Durchstellung hergestellt ist und mittels welchem die Verzahnung 16 des Kupplungskörpers 12 von der Stirnseite 26 beabstandet ist. Die Durchstellung kann dabei 1 mm tief sein und einen Durchmesser D von beispielsweise 67 mm aufweisen.
-
Wie 1 bis 6 zu entnehmen ist, ist dabei die Verzahnung 16 des Kupplungskörpers 12 unter Ausbildung eines Luftspalts zwischen der Verzahnung 16 und der Stirnseite 26 mittels des Abstandshalteelements 30 bzw. mittels der Abstandshalteelemente 30 in axialer Richtung von der Stirnseite 26 beabstandet. Die Abstandshalteelemente 30 sind bezogen auf die Umfangsrichtung jeweils zumindest im Wesentlichen mittig zwischen Fenstern 34 des Kupplungskörpers 12 angeordnet. Die Fenster 34 verringern das Gewicht des Kupplungskörpers 12.
-
7 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Anordnung 10 gemäß 1 bis 3. Wie aus 7 ersichtlich ist, können die Abstandshalteelemente 30 auch einen unrunden Querschnitt aufweisen. Vorliegend ist der Querschnitt der Abstandshalteelemente im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet. Die Abstandshalteelemente 30 sind bezogen auf die Umfangsrichtung jeweils zumindest im Wesentlichen mittig zwischen Fenstern 34 des Kupplungskörpers 12 angeordnet.
-
10 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform der Anordnung 10, bei welcher der Kupplungskörper 12 als erstes Getriebeelement an dem Zahnrad 14 als zweitem Getriebeelement über Formschlussverbindungen 36 drehfest miteinander verbunden sind. Von den Formschlussverbindungen 36 ist in 11 und 12 eine der Formschlussverbindungen 36 erkennbar. In 11 und 12 ist dabei ein Bereich B hervorgehoben, der in 12 gegenüber 11 vergrößert dargestellt ist.
-
Die jeweilige Formschlussverbindung 36 umfasst ein erstes, sich in axialer Richtung erstreckendes und an der Stirnseite 32 des Kupplungskörpers 12 vorgesehenes Formschlusselement 38, welches vorliegend durch Durchstellung ausgebildet ist.
-
Die jeweilige Formschlussverbindung 36 umfasst ein mit dem ersten Formschlusselement 38 korrespondierendes, zweites Formschlusselement 40, welches durch eine Bohrung des Zahnrads 14 gebildet ist. Dabei erstreckt sich auch das zweite Formschlusselement 40 (die Bohrung) in axialer Richtung und ist an der der Stirnseite 32 zugewandten Stirnseite 26 des Zahnrads vorgesehen. Um die drehfeste Verbindung des Kupplungskörpers 12 mit dem Zahnrad 14 zu realisieren, greift das jeweilige, erste Formschlusselement 38 in das jeweilige, zweite Formschlusselement zumindest teilweise ein, wobei die jeweiligen Formschlusselemente 38, 40 auf einem Umfang zu einer Drehachse, um die der Kupplungskörper 12 und das Zahnrad 14 drehbar sind, gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
-
Hierbei weist die Anordnung 10 einen besonders geringen Bauraumbedarf in axialer Richtung auf. Zudem kann auf die Herstellung jeweiliger Verzahnungen, beispielsweise durch Wälzstollen, verzichtet werden. Es wird lediglich die jeweilige, axiale Bohrung (zweites Formschlusselement 40) bei einer Drehoperation des Zahnrads 14 in die Stirnseite 26 eingebracht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Anordnung
- 12
- Kupplungskörper
- 14
- Zahnrad
- 16
- Verzahnung
- 18
- Verzahnung
- 20
- innenumfangsseitige Mantelfläche
- 22
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 24
- Bund
- 26
- Stirnseite
- 28
- Abstand
- 30
- Abstandshalteelement
- 32
- Stirnseite
- 33
- Rückseite
- 34
- Fenster
- 36
- Formschlussverbindung
- 38
- erstes Formschlusselement
- 40
- zweites Formschlusselement
- B
- Bereich
- D
- Durchmesser
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009043367 A1 [0002]
- DE 102008019247 A1 [0002]
- DE 10036088 A1 [0004]
- DE 202006008636 U1 [0005]
- DE 3225364 A1 [0006]
