DE19933468B4

DE19933468B4 - Gear with a running gear and a clutch gear and method for producing the same

Info

Publication number: DE19933468B4
Application number: DE1999133468
Authority: DE
Inventors: Karl Jauch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2019-07-17
Also published as: DE19933468A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltzahnrad mit einem Zahnradkörper (60), einer Kupplungsverzahnung (90) und einer Laufverzahnung (30). In jedem Zahn der Zähne (31) der Laufverzahnung (30) ist jeweils ein Zahn (91) der Kupplungsverzahnung (90) integriert, derart, daß die Breite (B) des Zahnradkörpers (60) im Bereich der Laufverzahnung (30) und der Kupplungsverzahnung (90) in axialer Richtung der Breite der Laufverzahnung (30) plus der Breite der Kupplungsverzahnung (90) entspricht, und daß der Außendurchmesser (da) der Zähne (91) der Kupplungsverzahnung (90) größer ist als der Fußdurchmesser (df) der Zähne (31) der Laufverzahnung.The invention relates to a shift gear with a gear body (60), a coupling toothing (90) and a running gear (30). In each tooth of the teeth (31) of the running toothing (30) is in each case a tooth (91) of the coupling toothing (90) integrated, such that the width (B) of the gear body (60) in the region of the running toothing (30) and the coupling toothing (90) in the axial direction corresponds to the width of the running gear (30) plus the width of the coupling teeth (90), and that the outer diameter (da) of the teeth (91) of the coupling teeth (90) is greater than the foot diameter (df) of the teeth (31) the running teeth.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltzahnrad mit einer Laufverzahnung und einer Kupplungsverzahnung und ein Verfahren zur Herstellung desselben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a shift gear with a running gear and a clutch gear and a method for producing the same according to the preamble of claim 1.

Derartige Zahnräder sind bekannt. Beispielsweise ist in den 3a, b der US-PS 4,938,089 ein Schaltzahnrad beschrieben, das an einem ersten Körperbereich eine Laufverzahnung und an einem weiteren Körperbereich eine Kupplungsverzahnung aufweist. Das dort in der 3a dargestellte Schaltzahnrad wird dadurch hergestellt, daß zunächst die beiden Körperbereiche durch Schmieden hergestellt werden. Anschließend wird die Kupplungsverzahnung und die Laufverzahnung meist spanabhebend hergestellt. Zwischen den Zähnen der Kupplungsverzahnung und dem ersten Körper ist ein Abstand erforderlich, der dazu dient, daß ein Schneidewerkzeug die dem ersten Körper zugewandten Endbereiche der Zähne der Kupplungsverzahnung schneiden kann. Die Laufverzahnung und die Kupplungsverzahnung sind so gestaltet, daß der Außendurchmesser der Kupplungsverzahnung kleiner ist als der Fußdurchmesser der Laufverzahnung. Diese Anordnung erlaubt eine Hartbearbeitung, beispielsweise durch Schleifen.Such gears are known. For example, in the 3a , b the U.S. Patent 4,938,089 a shift gear described which has a running gear at a first body portion and at a further body portion a coupling teeth. That in there 3a shown switching gear is produced by first the two body areas are made by forging. Subsequently, the coupling teeth and the running gear is usually made by machining. Between the teeth of the coupling teeth and the first body, a distance is required, which serves that a cutting tool can cut the first body facing end portions of the teeth of the coupling teeth. The running gear and the coupling teeth are designed so that the outer diameter of the coupling teeth is smaller than the base diameter of the running gear. This arrangement allows a hard machining, for example by grinding.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Schaltzahnrades besteht darin, daß die Laufverzahnung und die Kupplungsverzahnung an getrennten Körpern erzeugt werden, die nachfolgend beispielsweise über eine Mitnahmeverzahnung miteinander verbunden werden. Ist die Mitnahmever zahnung großmodulig, so reicht eine Steckverbindung zwischen den Körpern aus. Ist dagegen die Mitnahmeverzahnung kleinmodulig, muß wegen der Gefahr von Passungsrost-Bildung der Körper mit der Laufverzahnung zusätzlich verstemmt werden. Hierzu müssen beide Körper induktiv angelassen werden. Es ist ferner auch bekannt, die beiden genannten Körper für die Laufverzahnung und die Kupplungsverzahnung durch Verschweißen, beispielsweise Elektronen- oder Laserschweißen, miteinander zu verbinden. Hierbei sind jedoch gegebenenfalls Aufwendungen durch Beseitigen der Einsatzschicht vor dem Schweißprozess zu berücksichtigen. Diese Ausführungen erfolgen beispielsweise dann, wenn der Außendurchmesser der Kupplungsverzahnung größer als der Kopfdurchmesser der Laufverzahnung ist und im Weich- bzw. Hartzustand wirtschaftliche Herstellungsverfahren einzusetzen sind.One Another known method for producing a switching gear is that the Running teeth and the coupling teeth generated on separate bodies are the following, for example, via a driving teeth with each other get connected. Is the Mitnahmever gearing large modulus, then a plug connection is sufficient between the bodies out. If, however, the driving teeth small modulus, must because the risk of fretting formation of the body with the running teeth additionally be caulked. To do this both bodies be inductively annealed. It is also known, the two called body for the Running teeth and the coupling teeth by welding, for example Electron or laser welding, to connect with each other. However, this may be expenses by removing the insert layer before the welding process to take into account. These designs take place, for example, when the outer diameter of the coupling teeth greater than the head diameter of the running gear is in the soft or hard state economical production methods are to be used.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schaltzahnrad zu schaffen, das vergleichsweise kostengünstig und auch relativ einfach herstellbar ist und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaltzahnrades anzugeben.The Object of the present invention is a switching gear to create that relatively inexpensive and relatively easy to produce is and a method for producing such a switching gear specify.

Diese Aufgabe wird durch ein Schaltzahnrad mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Das Herstellungsverfahren weist die Merkmale des Patentanspruches 10 auf.These Task is achieved by a switching gear with the features of claim 1 solved. The Manufacturing method has the features of claim 10 on.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß das erfindungsgemäße Schaltzahnrad keinen separaten Körper bzw. Körperbereich für die Kupplungsverzahnung aufweist und daher kostengünstiger und unproblematischer herstellbar ist als die eingangs genannten bekannten Schaltzahnräder. Dies liegt insbesondere daran, daß wegen der Integrierung der Zähne der Kupplungsverzahnung in die Zähne der Laufverzah nung eine problematische Verbindungstechnik zur Verbindung eines Körpers für die Laufverzahnung mit einem Körper für die Kupplungsverzahnung entbehrlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Schaltrad kann der Außendurchmesser der Kupplungsverzahnung größer ausfallen als der Fußdurchmesser der Laufverzahnung, wodurch Auslegungsvorteile der Verzahnung erzielbar sind.Of the significant advantage is that the switching gear according to the invention no separate body or body area for the Has coupling teeth and therefore less expensive and less problematic can be produced as the above-mentioned known switching gears. This is in particular because of that the integration of the teeth the coupling teeth in the teeth the Laufverzah tion a problematic connection technology for connection of a body for the Running gear with a body for the Clutch toothing is dispensable. In the ratchet wheel according to the invention can the outer diameter the coupling teeth are larger as the foot diameter the running toothing, whereby Auslegungsvorteile the teeth achievable are.

Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Schaltzahnrad durch Schmieden des gesamten Radkörpers inklusive der Laufverzahnung und der Kupplungsverzahnung hergestellt werden. Es ist jedoch auch denkbar, die Laufverzahnung durch Fräsen, vorzugsweise Walzfräsen, und die Kupplungsverzahnung durch Schmieden oder Materialabtragung herzustellen. Dies bedeutet, daß wegen der genannten integrierten Bauweise unterschiedliche Herstellungsverfahren flexibel anwendbar sind. Als Abtragungsverfahren eignen sich spanabhebende Verfahren, Funkenerosion oder elektrochemische Verfahren besonders gut. Bei einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die einzelnen Zähne der Kupplungsverzahnung Anschläge für eine Schiebemuffe auf.advantageously, can the shift gear according to the invention by forging the entire wheel body including the running gear and the coupling teeth are produced. It is, however conceivable, the running gear by milling, preferably milling, and To produce the coupling teeth by forging or material removal. This means that because of the aforementioned integrated design different manufacturing processes are flexibly applicable. As removal methods are suitable Process, spark erosion or electrochemical processes especially Good. In a particular embodiment of the present invention show the individual teeth the coupling teeth stops for a sliding sleeve on.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:in the The following are the invention and its embodiments related closer with the figures explained. Show it:

1 eine Darstellung zur Erläuterung der Funktion von Schaltzahnrädern; 1 a representation for explaining the function of shift gears;

2 einen Schnitt durch ein Schaltzahnrad gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 a section through a shift gear according to the present invention;

3 in schematischer Darstellung einen Zahn der Laufverzahnung mit einem integrierten Zahn der Kupplungsverzahnung; 3 a schematic representation of a tooth of the running gear with an integrated tooth of the coupling teeth;

4 eine Ansicht von oben auf die Ausführungsform der 3, wobei die Laufverzahnung als Schrägverzahnung ausgebildet ist und 4 a view from above of the embodiment of 3 , wherein the running gear is formed as a helical toothing and

5 eine Skizze zur Erläuterung verschiedener Weiterbildungen der Erfindung. 5 a sketch for explaining various developments of the invention.

Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teilbereich eines Schaltgetriebes, wobei auf einer Getriebewelle 1 eine Verzahnung 2 angeordnet ist, die in die Laufverzahnung 3 eines bekannten Schaltzahnrades 4 eingreift, das auf einer weiteren Getriebewelle 5 angeordnet ist. Die Laufverzahnung 3 befindet sich auf einem Körperteil 6 des Schaltzahnrades 4. Auf einem Ansatz 7 desselben befindet sich ein Kupplungskörper 8 des Schaltzahnrades 4, an dem die Kupplungsverzahnung 9 angeordnet ist. Die Körperteile 6 und 8 sind über eine Mitnahmeverzahnung 11 aneinander befestigt. Zur Übertragung der Drehung der Getriebewelle 1 auf die Getriebewelle 5 wird eine U-förmige Schiebemuffe 10 in axialer Richtung so verschoben, daß ihre Verzahnung 12 in die Kupplungsverzahnung 9 eingreift. Dadurch erfolgt eine Drehmomentübertragung von der Welle 1 über das Rad 4 auf die Welle 5.The 1 shows a section through a portion of a gearbox, wherein on a transmission shaft 1 a gearing 2 is arranged in the running gear 3 a known switching gear 4 engages that on another transmission shaft 5 is arranged. The running gear 3 is on a body part 6 of the shift gear 4 , On an approach 7 the same is a coupling body 8th of the shift gear 4 at which the coupling teeth 9 is arranged. The body parts 6 and 8th are via a driving toothing 11 attached to each other. To transmit the rotation of the gear shaft 1 on the gear shaft 5 becomes a U-shaped sliding sleeve 10 shifted in the axial direction so that their teeth 12 in the coupling teeth 9 intervenes. This results in a torque transmission from the shaft 1 over the wheel 4 on the wave 5 ,

Gemäß 2 weist das vorliegende Schaltzahnrad 40 nur einen einzigen Zahnradkörper 60 auf, dessen axiale Breite B so bemessen ist, daß sie der Breite der Laufverzahnung 30 plus der Breite der Kupplungsverzahnung 90 entspricht.According to 2 indicates the present shift gear 40 only a single gear body 60 on, whose axial width B is dimensioned so that they are the width of the running gear 30 plus the width of the coupling teeth 90 equivalent.

In dem Zahnradkörper 60 wird in einem Verfahrensschritt auf der gesamten Breite B die Laufverzahnung 30 und die Kupplungsverzahnung 90 beispielsweise durch Schmieden hergestellt. Das ist in der unteren Hälfte der 2 dargestellt. Alternativ wird in den einzelnen Zähnen 31 durch Schmieden oder beispielsweise durch eine spanabhebende Technik jeweils ein Zahn 91 der Kupplungsverzahnung 90 hergestellt, wobei es von Bedeutung ist, daß der Außendurchmesser da der Kupplungsverzahnung größer ist als der Fußdurchmesser df der Laufverzahnung 30. Das ist in der oberen Hälfte der 2 dargestellt.In the gear body 60 becomes in one step on the entire width B, the running gear 30 and the coupling teeth 90 for example, produced by forging. That's in the lower half of the 2 shown. Alternatively, in the individual teeth 31 by forging or for example by a cutting technique one tooth at a time 91 the coupling teeth 90 made, it is important that the outer diameter of the coupling teeth is greater than the foot diameter df of the running gear 30 , That's in the upper half of the 2 shown.

Besonders bevorzugt werden die Laufverzahnung 30 und die Kupplungsverzahnung 90 in ein und derselben Schmiedeoperation gleichzeitig hergestellt, wobei ein spezielles Schmiedewerkzeug in radialer Richtung von aussen an den Zahnradkörper 60 herangeführt wird.Particularly preferred are the running teeth 30 and the coupling teeth 90 made in one and the same forging operation simultaneously, with a special forging tool in the radial direction from the outside to the gear body 60 is introduced.

In der 3 ist perspektivisch ein in einem Zahn 31 der Laufverzahnung 30 integrierter Zahn 91 der Kupplungsverzahnung 90 dargestellt. Bei Laufverzahnung 30 der 3 kann es sich um eine Geradverzahnung oder um eine Schrägverzahnung handeln. Die 4 zeigt eine Ansicht von oben auf ein Schaltzahnrad mit einer Schrägverzahnung 30'.In the 3 is in perspective a in a tooth 31 the running gear 30 integrated tooth 91 the coupling teeth 90 shown. With running teeth 30 of the 3 it may be a spur or a helical gearing. The 4 shows a top view of a switching gear with a helical toothing 30 ' ,

Die einzelnen Zähne 91 der Kupplungsverzahnung 90 weisen vorzugsweise in an sich bekannter Weise an ihrer der Laufverzahnung 30 abgewandten Seite schräge Flächen 92 auf, die zu einer Vorderkante 93 spitz zulaufen, so daß ein Einführen der Verzahnung 12 der Schiebemuffe 10 in die Kupplungsverzahnung 90 erleichtert wird, weil die schrägen Flächen 92 als Einfahrschrägen dienen. Alternativ zu den schrägen Flächen 92 sind auch andere Zahnformen verwendbar, wie beispielsweise runde Kanten oder asymmetrisch zueinander geneigte Flächen.The individual teeth 91 the coupling teeth 90 have preferably in a conventional manner at its the running gear 30 opposite side sloping surfaces 92 on, leading to a leading edge 93 tapering so that an insertion of the teeth 12 the sliding sleeve 10 in the coupling teeth 90 relieved, because the sloping surfaces 92 serve as Einfahrschrägen. Alternative to the sloping surfaces 92 Other tooth shapes are also usable, such as round edges or asymmetrically inclined surfaces.

In der 4 ist dargestellt, daß die einzelnen Zähne 91 der Kupplungsverzahnung 90 ohne Hinterlegung ausgeführt sein können, was bedeutet, daß ihre Seitenflächen 94 parallel zur Achse des Schaltzahnrades 40 verlaufen. Das ist als gestrichelte Linie in 4 dargestellt. Die Zähne können jedoch auch eine Hinterlegung besitzen, d. h. daß die Seitenflächen 94' in Richtung zur Laufverzahnung 30 geringfügig zur Werkstückachse hin schräg aufeinander zu verlaufen, so daß beim richtigen Eingreifen der Verzahnung 12 der Schiebemuffe 10 in die Kupplungsverzahnung 90 und einer Relativverdrehung zwischen der Kupplungsverzahnung 90 und der Verzahnung 12 der Schiebemuffe 10 die einzelnen Zähne 91 der Kupplungsverzahnung 90 an der genannten Hinterlegung verriegelt werden bzw. verhaken, so daß ein axiales Herausgleiten der Verzahnung 12 der Schiebemuffe 10 aus der Kupplungsverzahnung 90 nicht möglich ist.In the 4 is shown that the individual teeth 91 the coupling teeth 90 can be executed without deposit, which means that their side surfaces 94 parallel to the axis of the switching gear 40 run. This is as a dashed line in 4 shown. However, the teeth may also have a deposit, ie that the side surfaces 94 ' towards the running gear 30 slightly obliquely to the workpiece axis towards each other, so that the correct intervention of the teeth 12 the sliding sleeve 10 in the coupling teeth 90 and a relative rotation between the coupling teeth 90 and the gearing 12 the sliding sleeve 10 the individual teeth 91 the coupling teeth 90 be locked or hooked on said deposit, so that an axial sliding out of the teeth 12 the sliding sleeve 10 from the coupling teeth 90 not possible.

Die 5 zeigt, daß die schrägen Flächen 92 unterschiedliche Neigungen aufweisen können. Die Vorderkante 93 und die Kante 96 beschreiben eine Fläche 92, deren Ebene senkrecht zur Längsachse des Schaltzahnrades verläuft. Die Bezugszeichen 93' und 96' beschreiben dagegen eine Fläche 92, deren Ebenen schräg zur genannten Längsachse verlaufen.The 5 shows that the sloping surfaces 92 may have different inclinations. The leading edge 93 and the edge 96 describe a surface 92 whose plane is perpendicular to the longitudinal axis of the shift gear. The reference numerals 93 ' and 96 ' describe a surface 92 whose planes are oblique to said longitudinal axis.

Gemäß den 3, 4 und 5 kann an den Zähnen 91 der Kupplungsverzahnung 90 jeweils ein Anschlag 95 vorgesehen sein, an dem beim Einrücken der Schiebemuffe 10 jeweils eine plane Fläche der Schiebemuffe 10 anschlägt, um die Schiebemuffe 10 in eine definierte Einrückposition zu brin gen. Gemäß 3 kann der Anschlag 95 ein an der der Laufverzahnung 30 zugewandten Seite nach oben über den Zahn 91 vorstehendes Anschlagteil sein. Es ist auch denkbar, die Anschläge 95 auch im Bereich wenigstens einer der Seitenwände 94 bzw. 94' der Zähne 91 vorzusehen, so daß sie in der Umfangsrichtung über die genannten Seitenwände vorstehen.According to the 3 . 4 and 5 Can on the teeth 91 the coupling teeth 90 one stop each 95 be provided, on which when engaging the sliding sleeve 10 each a flat surface of the sliding sleeve 10 strikes the sliding sleeve 10 in a defined engagement position brin conditions. According to 3 can the stop 95 one at the of the running toothing 30 facing side up over the tooth 91 be projecting stop member. It is also conceivable the attacks 95 also in the area of at least one of the side walls 94 respectively. 94 ' the teeth 91 provided so that they protrude in the circumferential direction over said side walls.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Zähne 31 der Laufverzahnung 30 sowie die Zähne 91 der Kupplungsverzahnung 90 jeweils verschiedene Formen aufweisen können, die dem Fachmann bekannt sind.It should be noted that the teeth 31 the running gear 30 as well as the teeth 91 the coupling teeth 90 may each have different shapes, which are known in the art.

11: Getriebewellegear shaft
22: Verzahnunggearing
33: Laufverzahnungrunning gear
44: Schaltzahnradshift gear
55: Getriebewellegear shaft
66: Körperteilbody part
77: Ansatzapproach
88th: Kupplungskörperclutch body
99: Kupplungsverzahnungcoupling teeth
1010: Schiebemuffesliding sleeve
1111: Mitnahmeverzahnungengaging gears
1212: Verzahnunggearing
3030: Laufverzahnungrunning gear
30'30 ': Schrägverzahnunghelical teeth
3131: Zahntooth
4040: Schaltzahnradshift gear
6060: Zahnradkörpergear body
9090: Kupplungsverzahnungcoupling teeth
9191: Zahntooth
9292: Seitenflächeside surface
93, 93'93 93 ': Vorderkanteleading edge
94, 94'94 94 ': Seitenflächeside surface
9595: Anschlagattack
96, 96'96 96 ': Kanteedge
BB: Breitewidth
dathere: Außendurchmesserouter diameter
dfdf: FußdurchmesserBase diameter

Claims

Switching gear with a gear body ( 60 ), a coupling toothing ( 90 ) and a running gear ( 30 ), characterized in that in each tooth of the teeth ( 31 ) of the running toothing ( 30 ) one tooth each ( 91 ) of the coupling toothing ( 90 ) is integrated, such that the width (B) of the gear body ( 60 ) in the area of the running toothing ( 30 ) and the coupling teeth ( 90 ) in the axial direction of the width of the running toothing ( 30 ) plus the width of the coupling teeth ( 90 ), and that the outer diameter (da) of the teeth ( 91 ) of the coupling toothing ( 90 ) is greater than the foot diameter (df) of the teeth ( 31 ) of the running teeth.

Gearshift gear according to claim 1, characterized in that the running toothing ( 30 ) is a spur toothing.

Gearshift gear according to claim 1, characterized in that the running toothing ( 30 ' ) is a helical toothing.

Gear selector according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the toothed ne 91 ) of the coupling toothing ( 90 ) at her the running gear ( 30 ) facing away from oblique surfaces ( 92 ), which are pointed to a leading edge ( 93 ).

Gearshift gear according to one of claims 1 to 4, characterized in that the side surfaces ( 94 ) the teeth ( 91 ) of the coupling toothing ( 90 ) each extend in the axial direction.

Gearshift gear according to one of claims 1 to 4, characterized in that the side surfaces ( 94 ' ) the teeth ( 91 ) of the coupling toothing ( 90 ) in the direction of the running toothing ( 30 ) obliquely to each other to form a deposit.

Gearshift gear according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the teeth ( 31 ) of the running toothing ( 30 ) at least one stop ( 95 ) is provided for limiting the axial movement of the sliding sleeve.

Gear selector according to claim 7, characterized in that the stop ( 95 ) on the side of the running gear ( 30 ) is radially outwardly extending stop member.

Gear selector according to claim 7, characterized in that the stop ( 95 ) on the side of the running gear ( 30 ) in the circumferential direction over at least one side surface ( 94 . 94 ' ) of a tooth ( 91 ) of the coupling toothing ( 90 ) extending stop part is.

Method for producing a gearwheel with a gear body ( 60 ), a running gear ( 30 ) and a coupling toothing ( 90 ), characterized in that on the gear body ( 60 ) whose width (B) is dimensioned to match the width of the running gear ( 30 ) plus the width of the coupling teeth ( 90 ) corresponds in the axial direction, in a first method step, the running toothing ( 30 ) over the width (B), and that in a second process step in a partial region of the running toothing ( 30 ) the coupling toothing ( 91 ), wherein the outer diameter (da) of the coupling toothing ( 90 ) is greater than the foot diameter (df) of the running gear ( 30 ).

Method according to claim 10, characterized in that the running toothing ( 30 ) is produced by a milling, forging or pushing operation.

Method according to claim 10 or 11, characterized in that the coupling toothing ( 90 ) is produced by a material-removing operation.

Method according to claim 12, characterized in that the coupling toothing ( 90 ) is produced by spark erosion or by electrochemical erosion.

Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the coupling toothing ( 90 ) is produced by a forging operation.

Method according to claim 10, characterized in that the running toothing ( 30 ) and the coupling teeth ( 90 ) are produced by one and the same forging operation.