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Die Erfindung betrifft eine Schaltverzahnung für ein Fahrzeuggetriebe aufweisend ein Schaltrad, einen Schaltmuffenträger und eine axial verschiebbare Schaltmuffe, wobei das Schaltrad und die Schaltmuffe jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen, die miteinander durch verschieben der Schaltmuffe in oder außer Eingriff bringbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise mit wenigstens einer Bremse und/oder wenigstens einer Kupplung.
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Aus der
DE 102 44 023 A1 ist ein Getriebe bekannt, insbesondere Automatgetriebe, mit mehreren Schaltelementen und mehreren über die Schaltelemente in einem Leistungsfluss schaltbaren Zahnrädern, wobei zur Einstellung einer Übersetzung jeweils wenigstens eines der Schaltelemente geschlossen ist, bei dem die Schaltelemente, welche bei Hochschaltungen zugeschaltet werden, als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind, und die Schaltelemente, welche bei Hochschaltungen jeweils nur ein abzuschaltendes Schaltelement darstellen, als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, um ein Getriebe zur Verfügung zu stellen, das wenig Bauraumbedarf aufweist und kostengünstig herzustellen ist. Der
DE 102 44 023 A1 zufolge ist wenigstens eines der formschlüssigen Schaltelemente als Klauenkupplung ausgeführt.
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Aus der
DE 10 2009 028 518 A1 ist eine Klauenkupplung bekannt zur Drehkopplung zweier drehbar gelagerter Bauteile, mit zwei zueinander koaxialen, jeweils mit Klauen besetzten Kupplungselementen, die durch axiale Verstellung eines ersten der Kupplungselemente gegenüber dem axial festen zweiten Kupplungselement in und außer Kupplungseingriff bringbar sind, wobei die jeweils zusammenwirkenden Flanken der Klauen in axialer Richtung so geneigt sind, dass bei Übertragung eines Antriebsdrehmomentes axiale, die Kupplungselemente auseinanderspreizende Kräfte erzeugt werden, und umfassend einen mit dem verstellbaren Kupplungselement antriebsverbundenen Stellantrieb, bei dem der Stellantrieb einerseits und das axial feste zweite Kupplungselement andererseits sich jeweils gegenüber einem beiden Kupplungselementen gemeinsamen Bauteil in entgegengesetzten Richtungen axial abstützen, um eine Klauenkupplung zu schaffen, bei der die bei Übertragung eines Drehmomentes entstehenden axialen Spreizkräfte innerhalb der eigentlichen Kupplung aufgenommen werden, so dass diese nicht in die die Kupplung umgebende Struktur, beispielsweise das Kupplungsgehäuse geleitet werden müssen.
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Aus der
DE 10 2011 075 775 A1 ist eine Anordnung bekannt zur Schaltung eines Getriebes, umfassend ein erstes und ein zweites Getriebeteil, eine axial verschiebbare Schaltmuffe, wobei die Schaltmuffe und das zweite Getriebeteil jeweils Mitnahmeverzahnungen aufweisen und miteinander in Eingriff bring bar sind, bei der die Mitnahmeverzahnung als Beveloidverzahnung ausgebildet ist, um einen Schaltvorgang auch bei größeren Differenzdrehzahlen zu ermöglichen. Der
DE 10 2011 075 775 A1 zufolge weist die Beveloidverzahnung ein Zahnprofil auf, dessen Zahndicke sich über der Zahnbreite ändert, wobei die Zahndickenänderung durch wählbare Flankenschrägungswinkel bestimmt wird. Es weisen entweder nur eine Zahnflanke oder beide Zahnflanken der Beveloidverzahnung einen Flankenschrägungswinkel auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Schaltverzahnung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll eine Schaltverzahnung für einen Einsatz ohne Synchronisierungseinrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere soll eine Schaltverzahnung für einen Einspuren unter Drehzahldifferenz bereitgestellt werden. Insbesondere soll ein Flankenverschleiß reduziert sein. Insbesondere soll eine Hochverzahnung verwendbar sein. Insbesondere soll eine Fußtragfähigkeit erhöht sein. Insbesondere soll eine Reduktion einer Flankentragfähigkeit vermieden sein. Insbesondere soll eine Schaltverzahnung für einen eingeschränkten radialen Bauraum bereitgestellt werden. Insbesondere soll bei einer Hochverzahnung eine Spitzenbildung vermieden sein. Insbesondere soll eine Zahnfußdicke erhöht sein. Insbesondere soll ein Biegehebelarm verkürzt sein. Insbesondere soll eine Zahnfußspannung verringert sein. Insbesondere soll eine Flächenpressung verringert sein. Insbesondere soll eine radiale Überdeckung vergrößert sein. Insbesondere soll ein Eingriffswinkel verringert sein. Insbesondere soll eine ausreichende Kopfdicke an einer Hochverzahnung gewährleistet sein. Insbesondere sollen sowohl eine gute Fußtragfähigkeit als auch eine gute Flankentragfähigkeit gegeben sein.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Schaltverzahnung für ein Fahrzeuggetriebe aufweisend ein Schaltrad, einen Schaltmuffenträger und eine axial verschiebbare Schaltmuffe, wobei das Schaltrad und die Schaltmuffe jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen, die miteinander durch verschieben der Schaltmuffe in oder außer Eingriff bringbar sind, bei der die Mitnahmeverzahnungen jeweils asymmetrische Zahnprofile aufweisen.
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Das Schaltrad kann ein Losrad sein. Das Schaltrad kann drehbar an einer Welle angeordnet sein. Das Schaltrad kann mit der Welle drehfest verbindbar sein. Der Schaltmuffenträger kann mit der Welle fest verbunden sein. Die Schaltmuffe kann mit dem Schaltmuffenträger drehfest verbunden sein. Die Schaltmuffe kann relativ zu dem Schaltrad und zu dem Schaltmuffenträger axial verschiebbar sein. Der Schaltmuffenträger und die Schaltmuffe jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen. Die Mitnahmeverzahnung des Schaltmuffenträgers kann der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads entsprechen. Das Schaltrad und/oder der Schaltmuffenträger können eine Stirnverzahnung aufweisen. Die Schaltmuffe kann mithilfe eines Aktuators verschiebbar sein. Korrespondierende Mitnahmeverzahnungen können geometrisch komplementär korrespondieren. Der Schaltmuffenträger und die Schaltmuffe können zum drehfesten Verbinden und/oder Lösen des Schaltrads von/mit der Welle dienen. Die Schaltverzahnung kann eine Geradverzahnung sein. Die Schaltverzahnung kann eine Schrägverzahnung sein.
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Die Mitnahmeverzahnungen können jeweils Zähne aufweisen. Die Zähne können jeweils ein Zahnprofil aufweisen. Ein Zahnprofil ist ein Profil eines Zahns in einer Stirnebene des Schaltrads, des Schaltmuffenträgers und/oder der Schaltmuffe und/oder in einer zu einer Stirnebene parallelen Ebene. Die Zähne können jeweils eine Profilmittellinie aufweisen. Die Zähne können jeweils bezüglich der Profilmittellinie asymmetrisch sein.
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Die Zähne der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads können jeweils eine Lastflanke und eine Rückflanke aufweisen und die Lastflanken können einen größeren Eingriffswinkel als die Rückflanken aufweisen. Leistungsflussrichtungsbedingt können die Flanken der Zähne regelmäßig unterschiedlich hoch belastet sein. Die Lastflanken können die regelmäßig höher belasteten Flanken sein. Die Rückflanke können die regelmäßig geringer belasteten Flanken sein. Die Lastflanken können einen um ca. 5° bis ca. 15°, insbesondere einen um ca. 10°, größeren Eingriffswinkel als die Rückflanken aufweisen. Die Lastflanken können einen Eingriffswinkel von ca. 23° bis ca. 33°, insbesondere von ca. 28°, und die Rückflanken einen Eingriffswinkel von ca. 13° bis ca. 23°, insbesondere von ca. 18°, aufweisen.
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Die Zähne der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads können jeweils eine Lastflanke und eine Rückflanke und an den Lastflanken jeweils einen größeren Fußrundungsradius als an den Rückflanken aufweisen. Die Zähne der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads können an den Lastflanken jeweils einen um ca. 35 % bis ca. 45 %, insbesondere einen um ca. 40 %, größeren Fußrundungsradius als an den Rückflanken aufweisen.
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Die Mitnahmeverzahnungen können jeweils als Evolventenverzahnung ausgebildet sein. Die Mitnahmeverzahnung des Schaltrads kann eine Außenverzahnung und die Mitnahmeverzahnung der Schaltmuffe kann eine Innenverzahnung sein. Die Schaltverzahnung kann zum Schalten von Übersetzungsstufen in einem Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise dienen.
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Außerdem erfolgt die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe mit einem Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise mit wenigstens einer Bremse und/oder wenigstens einer Kupplung, bei dem die wenigstens eine Bremse und/oder die wenigstens eine Kupplung eine derartige Schaltverzahnung aufweist. Das Stufenautomatikgetriebe kann wenigstens eine formschlüssig schaltbare Bremse und/oder Kupplung aufweisen.
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Das Stufenautomatikgetriebe kann ein PKW-Getriebe sein. Das Stufenautomatikgetriebe kann ein Getriebe mit neun Übersetzungsstufen für Vorwärtsfahrt sein. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einsatz in Fahrzeugen mit quer eingebauter Brennkraftmaschine dienen. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einsatz in Fahrzeugen mit Frontantrieb dienen. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einsatz in Fahrzeugen mit Allradantrieb dienen. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einbau quer zur Fahrtrichtung dienen.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Dem-zufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Die erfindungsgemäße Schaltverzahnung ist für einen Einsatz ohne Synchronisierungseinrichtung und/oder für einen Einspuren unter Drehzahldifferenz geeignet. Ein Flankenverschleiß ist reduziert. Die erfindungsgemäße Schaltverzahnung ist als Hochverzahnung verwendbar. Eine Fußtragfähigkeit ist erhöht. Eine Reduktion einer Flankentragfähigkeit ist vermieden. Die erfindungsgemäße Schaltverzahnung ist für einen eingeschränkten radialen Bauraum verwendbar. Bei einer Hochverzahnung ist eine Spitzenbildung vermieden. Eine Zahnfußdicke ist erhöht. Ein Biegehebelarm ist verkürzt. Eine Zahnfußspannung ist verringert. Eine Flächenpressung ist verringert. Eine radiale Überdeckung ist vergrößert. Ein Eingriffswinkel ist verringert. Eine ausreichende Kopfdicke an einer Hochverzahnung ist gewährleistet. Es sind sowohl eine gute Fußtragfähigkeit als auch eine gute Flankentragfähigkeit gegeben.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 eine Schaltverzahnung mit symmetrischen Zahnprofilen gemäß dem Stand der Technik und
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2 eine Schaltverzahnung mit asymmetrischen Zahnprofilen.
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1 zeigt eine Schaltverzahnung 1 mit symmetrischen Zahnprofilen gemäß dem Stand der Technik. Die Schaltverzahnung 1 weist ein Schaltrad 2 und eine Schaltmuffe 3 auf. Das Schaltrad 2 weist eine Außenverzahnung mit Zähnen 4 auf. Die Schaltmuffe 3 weist eine Innenverzahnung mit Zähnen 5 auf. Die Außenverzahnung des Schaltrads 2 und die Innenverzahnung der Schaltmuffe 3 korrespondieren miteinander geometrisch komplementär.
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Die Zähne 4 des Schaltrads 2 weisen jeweils eine Rechtsflanke 6 und eine Linksflanke 7 auf. Zwischen den Zähne 4 des Schaltrads 2 sind jeweils Lücken mit einem Zahngrund angeordnet. Die Zähne 4 weisen am Zahngrund jeweils an der Rechtsflanke 6 einen Fußrundungsradius 8 und an der Linksflanke 7 einen Fußrundungsradius 9 auf.
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Die Zähne 4 des Schaltrads 2 weisen jeweils eine Symmetrieachse 10 auf. Die Zähne 4 des Schaltrads 2 weisen jeweils ein zur Symmetrieachse 10 symmetrisches Profil auf. Die Rechtsflanke 6 und die Linksflanke 7 weisen jeweils denselben Eingriffswinkel auf. Der Fußrundungsradius 8 an der Rechtsflanke 6 entspricht dem Fußrundungsradius 9 an der Linksflanke 7. Damit entsprechen eine Flankentragfähigkeit und eine Fußtragfähigkeit an der Rechtsflanke 6 einer Flankentragfähigkeit und eine Fußtragfähigkeit an der Linksflanke 7.
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2 zeigt eine Schaltverzahnung 11 mit asymmetrischen Zahnprofilen. Die Schaltverzahnung 11 dient zum Schalten von Übersetzungsstufen in einem Stufenautomatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Stufenautomatikgetriebe weist zur Darstellung der Übersetzungsstufen Planetenradsätze auf. Das Stufenautomatikgetriebe weist zum Schalten der Übersetzungsstufen Bremsen und Kupplungen auf, die formschlüssig schaltbar sind. Die Schaltverzahnung 11 gehört zu einer formschlüssig schaltbaren Bremse und Kupplung des Stufenautomatikgetriebes. Die Schaltverzahnung 11 ist eine Evolventenverzahnung. Die Schaltverzahnung 11 ist eine Geradverzahnung. Die Schaltverzahnung 11 ist eine Stirnverzahnung.
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Die Schaltverzahnung 11 weist ein Schaltrad 12, einen Schaltmuffenträger und eine Schaltmuffe 13 auf. Das Schaltrad 12 ist als Losrad drehbar an einer Welle angeordnet und mit der Welle mithilfe der Schaltmuffe 13 und des Schaltmuffenträgers drehfest verbindbar. Der Schaltmuffenträger ist mit der Welle fest verbunden sein. Die Schaltmuffe 13 ist ihrerseits mit dem Schaltmuffenträger drehfest verbunden. Die Schaltmuffe 13 und der Schaltmuffenträger weisen jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen auf, die einerseits eine Mitnahme in Umfangsrichtung und andererseits ein axiales Verschieben der Schaltmuffe 13 ermöglichen. Die Schaltmuffe 13 ist mithilfe eines Aktuators relativ zu dem Schaltrad 12 und zu dem Schaltmuffenträger axial verschiebbar.
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Die Schaltmuffe 13 und das Schaltrad 12 weisen jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen auf. Durch axiales Verschieben der Schaltmuffe 13 können die Mitnahmeverzahnungen Schaltmuffe 13 und des Schaltrads 12 ein- bzw. ausspuren. In eingespurten Schaltzustand erfolgt eine Mitnahme des Schaltrads 12 in Umfangsrichtung und das Schaltrad 12 ist mit der Welle drehfest verbunden. In ausgespurten Schaltzustand ist das Schaltrad 12 ist von der Welle entkoppelt.
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Das Schaltrad 12 weist eine Außenverzahnung mit Zähnen 14 auf. Die Schaltmuffe 13 weist eine Innenverzahnung mit Zähnen 15 auf. Die Außenverzahnung des Schaltrads 12 und die Innenverzahnung der Schaltmuffe 13 korrespondieren miteinander geometrisch komplementär. Die Zähne 14 des Schaltrads 12 weisen jeweils eine Lastflanke 16 und eine Rückflanke 17 auf. Bei einem mechanischen Leistungsfluss von einer Brennkraftmaschine hin zu antreibbaren Fahrzeugrädern ist die Lastflanke 16 höher belastet als die Rückflanke 17.
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Die Zähne 14 des Schaltrads 12 weisen jeweils eine Mittelachse 18 auf. Die Zähne 14 des Schaltrads 12 weisen jeweils ein zur Mittelachse 18 asymmetrisches Profil auf. Die Zähne 14 weisen jeweils an der Lastflanke 16 einen größeren Eingriffswinkel und an der Rückflanke 17 einen kleineren Eingriffswinkel auf. Beispielsweise beträgt der Eingriffswinkel an der Lastflanke 16 28° und der Eingriffswinkel an der Rückflanke 17 18°. Zwischen den Zähne 14 des Schaltrads 12 sind jeweils Lücken mit einem Zahngrund angeordnet. Die Zähne 14 weisen am Zahngrund jeweils an der Lastflanke 16 einen größeren Fußrundungsradius 19 und an der Rückflanke 17 einen kleineren Fußrundungsradius 20 auf. Beispielsweise ist der Fußrundungsradius 19 an der Lastflanke 16 um 40 % größer als der Fußrundungsradius 20 an der Rückflanke 17.
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Damit ist eine Fußtragfähigkeit an der Lastflanke 16 erhöht und an der Rückflanke 17 reduziert. Die Fußtragfähigkeit ist entsprechend einer Belastung der Flanken 16, 17 erhöht bzw. reduziert. Beispielsweise ist die Lastflanke 16 um ca. 30 % höher belastet als die Rückflanke 17 und die Lastflanke 16 weist eine um ca. 30 % höhere Fußtragfähigkeit auf als die Rückflanke 17. Eine Flankentragfähigkeit an der Lastflanke 16 und an der Rückflanke 17 ist vergleichbar, da diese von dem Eingriffswinkel unabhängig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltverzahnung
- 2
- Schaltrad
- 3
- Schaltmuffe
- 4
- Zahn
- 5
- Zahn
- 6
- Rechtsflanke
- 7
- Linksflanke
- 8
- Fußrundungsradius
- 9
- Fußrundungsradius
- 10
- Symmetrieachse
- 11
- Schaltverzahnung
- 12
- Schaltrad
- 13
- Schaltmuffe
- 14
- Zahn
- 15
- Zahn
- 16
- Lastflanke
- 17
- Rückflanke
- 18
- Mittelachse
- 19
- Fußrundungsradius
- 20
- Fußrundungsradius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10244023 A1 [0002, 0002]
- DE 102009028518 A1 [0003]
- DE 102011075775 A1 [0004, 0004]
