DE10316947B3

DE10316947B3 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE10316947B3
Application number: DE10316947A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Bühlmaier; Martin Dipl.-Ing. Schetter
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Burani Consulting Us LLC; Burani Consulting W Us LLC
Priority date: 2003-04-12
Filing date: 2003-04-12
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-04-13
Also published as: US20060037829A1; EP1613871A1; US7367437B2; WO2004090366A1; JP2006522902A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Schaltvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer auf einer ersten Welle (10) angeordneten Schiebemuffe (11), die mit zumindest einem korrespondierenden Kupplungskörper (12) in Wirkverbindung bringbar ist und durch zumindest einen Anschlag in ihrer Verschiebebewegung begrenzt ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass der Anschlag von einem Bauteil (13) gebildet ist, zu dem die Schiebemuffe (11) in ihrer Anschlagstellung (14) im Betrieb eine Relativbewegung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 38 03 845 A1 ist eine gattungsbildende Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt. Die Schaltvorrichtung umfasst eine auf einer Welle angeordnete Schiebemuffe, die mit korrespondierenden Kupplungskörpern in Wirkverbindung bringbar ist. Die Kupplungskörper weisen Kupplungsverzahnungen mit Anschlägen zur Begrenzung der Schiebemuffe in ihrer axialen Verschiebebewegung auf.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Gestaltungsspielraum einer gattungsgemäßen Schaltvorrichtung zu erhöhen und dadurch Bauraumeinsparungspotentiale zu erzielen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Nebenansprüchen und Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Schaltvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer auf einer ersten Welle angeordneten Schiebemuffe, die mit zumindest einem korrespondierenden Kupplungskörper in Wirkverbindung bringbar ist und durch zumindest einen Anschlag in ihrer Verschiebebewegung begrenzt ist.

Es wird vorgeschlagen, dass der Anschlag von einem Bauteil gebildet ist, zu dem die Schiebemuffe in ihrer Anschlagstel lung im Betrieb eine Relativbewegung aufweist. Der konstruktive Gestaltungsspielraum kann erhöht, zusätzliche Bauteile zur Bildung eines Anschlags können vermieden und Bauraumeinsparungspotentiale in radialer sowie in axialer Richtung können geschaffen werden. Ausnehmungen und/oder Erhöhungen an der Schiebemuffe und/oder an einem Gleichlaufkörper können vermieden, der Fertigungsaufwand kann reduziert und die Bauteilefestigkeit kann erhöht werden.

Das den Anschlag bildende Bauteil kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Bauteilen gebildet sein, wie beispielsweise von einem Gehäuseteil oder vorteilhaft von einem mit einer zweiten Welle gekoppelten Bauteil, wie insbesondere einem Gegenzahnrad zu einem zu schaltenden Zahnrad. Die erfindungsgemäße Lösung kann dadurch bei zahlreichen konventionellen Getrieben eingesetzt werden, und zwar stets besonders vorteilhaft, wenn bei einer Schaltvorrichtung ein mit einer Schiebemuffe zu schaltendes Zahnrad einen kleineren Durchmesser als die Schiebemuffe der Schaltvorrichtung aufweist.

Weist das den Anschlag bildende Bauteil wenigstens eine gesondert ausgebildete Anschlagfläche auf, können Taumelbewegungen in der Anschlagstellung zumindest weitgehend vermieden und der Verschleiß kann reduziert werden.

Ist die Anschlagfläche von einer angeformten Erhöhung gebildet, kann diese kostengünstig hergestellt und großflächige Nachbearbeitungen können vermieden werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass eine Anschlagfläche der Schiebemuffe in einem von Spitzen einer Schiebemuffenverzahnung abweichenden Bereich angeordnet ist. Ein Verschleiß der Spitzen durch die Relativbewegung der Schiebemuffe zu dem den Anschlag bildenden Bauteil kann vermieden werden. Dabei ist die Anschlagfläche vorteilhaft im radial äußeren Bereich der Spitzen, ausgehend von dem den An schlag bildenden Bauteil zur Schiebemuffe vor den Spitzen angeordnet.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schaltvorrichtung eine Rückstelleinheit umfasst, die die Schiebemuffe beim Betrieb aus ihrer Anschlagstellung in eine vom Anschlag beabstandete Endstellung führt. In der Endstellung kann dadurch mittels der Rückstelleinheit Reibung zwischen der Schiebemuffe und dem den Anschlag bildenden Bauteil verhindert und dadurch bedingte Geräusche und Schwingungsübertragungen können vermieden werden.

Weist die Rückstelleinheit eine in einem Rückstellvorgang eine Rückstellkraft erzeugende Anschrägung auf, kann die Rückstelleinheit besonders kostengünstig und platzsparend realisiert werden. Zusätzliche Bauteile, Montageaufwand und Kosten können eingespart werden, und zwar insbesondere wenn die Anschrägung an die Schiebemuffe angeformt ist, beispielsweise wenn diese vorteilhaft von einer Auslaufschräge einer Hinterlegung der Schiebemuffe gebildet ist. Grundsätzlich könnte jedoch die Rückstelleinheit auch durch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Feder-, Fliehkraft- und/oder auf magnetische Kräfte basierende Mechanismen gebildet sein.

Weist die Anschrägung einen Winkel kleiner/gleich 15° auf, kann eine vorteilhafte Rückstellkraft erzielt und zudem können ungewünschte Kräfte eines Synchronrings auf die Schiebemuffe sowie ungewünschte Schwingungen zumindest weitgehend vermieden werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung im Längsschnitt,
2 einen Ausschnitt einer Abwicklung nach einem Synchronisier- und Einspurvorgang mit einer in einer Anschlagstellung befindlichen Schiebemuffe,
3 einen vergrößerten Ausschnitt III aus 2,
4 einen dem Ausschnitt aus 2 entsprechenden Ausschnitt mit der in einer Endstellung befindlichen Schiebemuffe und
5 einen vergrößerten Ausschnitt V aus 4.
1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer auf einer Vorgelegewelle 10 verschiebbar angeordneten Schiebemuffe 11, die mit zwei korrespondierenden Kupplungskörpern 12, 12' in Wirkverbindung bringbar ist.
Die Schiebemuffe 11 ist über eine angeformte Innenverzahnung und über eine Außenverzahnung eines Gleichlaufkörpers 22 mit demselben drehfest verbunden, der wiederum über eine angeformte Innenverzahnung und über eine Verzahnung der Vorgelegewelle 10 drehfest mit derselben verbunden ist. Im Gleichlaufkörper 22 sind über den Umfang verteilt Druckstücke 23 mit Rastkugeln 24 angeordnet. In axialer Richtung schließen an den Gleichlaufkörper 22 Synchronringe 25, 25' an, die jeweils mit einem Reibkonus über jeweils einen Reibring 26, 26' mit einem entsprechenden Gegenkonus von jeweils einem mit den Kupplungskörpern 12, 12' drehfest verbundenen Konusring 27, 27' in Wirkverbindung gebracht werden können.
Der Kupplungskörper 12 ist mit einem Losrad 15 und der Kupplungskörper 12' ist mit einem Losrad 15' drehfest verbunden, wobei das Losrad 15 mit einem an ein Bauteil 13 einstückig angeformten ersten Gegenzahnrad und das Losrad 15' mit einem an das Bauteil 13 einstückig angeformten zweiten Gegenzahnrad kämmt. Das Bauteil 13 bildet einen Teil einer parallel zur Vorgelegewelle 10 angeordneten Hauptwelle.
Soll das Losrad 15 geschaltet werden, wird die Schiebemuffe 11 in Richtung zum Losrad 15 verschoben. Soll das Losrad 15' geschaltet werden, wird die Schiebemuffe 11 in Richtung zum Losrad 15' verschoben. Dabei ist die Schiebemuffe 11 in ihrer Verschiebebewegung jeweils durch einen Anschlag begrenzt. Erfindungsgemäß sind die Anschläge von dem Bauteil 13 gebildet, zu dem die Schiebemuffe 11 in ihrer Anschlagstellung 14, 14' im Betrieb eine Relativbewegung aufweist.
Das Bauteil 13 bzw. die einstückig an das Bauteil 13 angeformten Gegenzahnräder weisen jeweils in axialer Richtung zur Schiebemuffe 11 gesondert ausgebildete Anschlagflächen 16, 16' auf, die von angeformten, wulstförmigen Erhöhungen gebildet sind.
Die Schiebemuffe 11 weist an ihren in axialer Richtung weisenden Stirnflächen mit den Anschlagflächen 16, 16' korrespondierende Anschlagflächen 17, 17' auf, die radial außerhalb von Spitzen 18 einer Schiebemuffenverzahnung 19 angeordnet sind (1 und 2).
Bevor die Schiebemuffe 11 mit dem Kupplungskörper 12 oder 12' gekoppelt wird, werden die Schiebemuffe 11 und der entsprechende Kupplungskörper 12 bzw. 12' über den Synchronring 25 bzw. 25' in bekannter Weise auf die gleiche Drehzahl synchronisiert. Grundsätzlich sind anstatt einer Synchronisiervorrichtung mit Synchronringen auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Mechanismen denkbar, wie beispielsweise Klauen usw.
2 zeigt einen Ausschnitt einer Abwicklung der Schiebemuffenverzahnung 19 der Schiebemuffe 11, einer Synchronring verzahnung 30 des Synchronrings 25 und einer Kupplungsverzahnung 29 des Kupplungskörpers 12 nach einem Synchronisier- und Einspurvorgang. Die Schiebemuffe 11 befindet sich in einer dem Losrad 15 zugeordneten Anschlagstellung 14 und liegt mit ihrer Anschlagfläche 17, die ausgehend vom ersten Gegenzahnrad in Richtung der Schiebemuffe 11 vor den Spitzen 18, und zwar insbesondere vor den Spitzen 18 von Einspurzähnen der Schiebemuffenverzahnung 19 angeordnet ist, an der Anschlagfläche 16 des ersten Gegenzahnrads an. Ein direkter Kontakt zwischen den Spitzen 18 der Schiebemuffenverzahnung 19 und dem ersten Gegenzahnrad wird durch die korrespondierenden Anschlagflächen 16, 17 vermieden.
Durch eine Rückstelleinheit der Schaltvorrichtung wird die Schiebemuffe 11 aus ihrer Anschlagstellung 14 in eine vom Anschlag beabstandete Endstellung 20 geführt (2 und 3 sowie 4 und 5). Die Rückstelleinheit weist in einem Rückstellvorgang eine Rückstellkraft erzeugende Anschrägung 21 auf, wobei die Anschrägung 21 von einer an die Schiebemuffe 11 bzw. an Zähne der Schiebemuffenverzahnung 19 angeformten Auslaufschräge einer Hinterlegung 28 gebildet ist, die zu einer Betätigungsrichtung 31 der Schiebemuffe 11 einen Winkel α von ca. 5,5° aufweist. Die Anschrägung 21 ist sowohl an die Einspurzähne als auch an Sperrzähne der Schiebemuffenverzahnung 19 angeformt. Ferner weisen die Zähne der Schiebemuffe 11 sowohl in eine erste als auch in eine zweite Umfangsrichtung Hinterlegungen 28 und Anschrägungen 21 auf.
Die Hinterlegung 28, die von einer zur Betätigungsrichtung 31 einen Winkel von ca. 4° einschließenden Anschrägung gebildet ist und in Kombination mit einer Anschrägung der Kupplungsverzahnung 29 zur Erzeugung einer Hinterschneidung in der Endstellung 20 und damit zur Ganghaltung dient, ist gegenüber einer Standardverzahnung, welche bei einer vorliegenden Ausführung eine Länge von ca. 7 mm aufweisen würde, um ca. 20% bis 40% verkürzt ausgeführt und weist eine Länge X von ca. 5 mm auf.
Die Zähne, d.h. sowohl die Einspurzähne als auch die Sperrzähne der Schiebemuffenverzahnung 19, sind durch die Hinterlegung 28 und die sich direkt an die Hinterlegung 28 in axialer Richtung anschließende Anschrägung 21 V-förmig ausgebildet. In der Endstellung 20 liegt die Schiebemuffe 11 mit ihrer Hinterlegung 28 am Kupplungskörper 12 an und kommt mit ihrer zwischen der Anschrägung 21 und der Hinterlegung 28 angeordneten Vertiefung im Bereich einer an die Kupplungsverzahnung 29 angeformten, in Umfangsrichtung weisenden Kante zum Liegen, so dass sich in axialer Richtung ein Kräftegleichgewicht einstellt (5).
Ein Schaltablauf zum Schalten des Losrads 15' läuft entsprechend einem Schaltablauf zum Schalten des Losrads 15 ab und ist aufgrund dessen nicht erneut näher beschrieben.

10: Welle
11: Schiebemuffe
12: Kupplungskörper
13: Bauteil
14: Anschlagstellung
15: Zahnrad
16: Anschlagfläche
17: Anschlagfläche
18: Spitze
19: Schiebemuffenverzahnung
20: Endstellung
21: Anschrägung
22: Gleichlaufkörper
23: Druckstück
24: Rastkugel
25: Synchronring
26: Reibring
27: Konusring
28: Hinterlegung
29: Kupplungsverzahnung
30: Synchronringverzahnung
31: Betätigungsrichtung
α: Winkel
X: Länge

Claims

Schaltvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer auf einer ersten Welle (10) angeordneten Schiebemuffe (11), die mit zumindest einem korrespondierenden Kupplungskörper (12) in Wirkverbindung bringbar ist und durch zumindest einen Anschlag in ihrer Verschiebebewegung begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag von einem Bauteil (13) gebildet ist, zu dem die Schiebemuffe (11) in ihrer Anschlagstellung (14) im Betrieb eine Relativbewegung aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Anschlag bildende Bauteil (13) mit einer zweiten Welle gekoppelt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Anschlag bildende Bauteil (13) einstückig mit einem Gegenzahnrad ausgeführt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das den Anschlag bildende Bauteil (13) wenigstens eine gesondert ausgebildete Anschlagfläche (16) aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (16) von einer angeformten Erhöhung gebildet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anschlagfläche (17) der Schiebemuffe (11) in einem von Spitzen (18) einer Schiebemuffenverzahnung (19) abweichenden Bereich angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückstelleinheit, die die Schiebemuffe (11) beim Betrieb aus ihrer Anschlagstellung (14) in eine vom Anschlag beabstandete Endstellung (20) führt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinheit eine in einem Rückstellvorgang eine Rückstellkraft erzeugende Anschrägung (21) aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschrägung (21) an die Schiebemuffe (11) angeformt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschrägung (21) einen Winkel (α) kleiner/gleich 15° aufweist.
Schiebemuffe (11) für eine Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Gleichlaufkörper (22) für eine Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.