DE20118907U1 - Parksperre und Wälzlageraußenring für eine solche - Google Patents

Parksperre und Wälzlageraußenring für eine solche

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Description

Parksperre und Wälzlageraußenring für eine solche
Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 eine Parksperre und gemäß Patentanspruch 6 einen Wälzlageraußenring für eine Parksperre.
Die DE 199 10 576 Al zeigt bereits eine Parksperre für ein Vorgelegegetriebe eines Kraftfahrzeuges. Die Getriebewelle ist gegenüber einem Getriebegehäuse mittels der Parksperre festlegbar. Dazu ist koaxial auf der Getriebewelle eine drehfest mit dieser verbundene Schaltmuffe angeordnet, welche in Eingriff mit einem drehfest gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützten verzahnten Ring festlegbar ist. Die Getriebewelle ist gegenüber dem Getriebegehäuse mittels eines Kegelrollenlagers gelagert.
Ferner ist aus der US 5,651,435 ein gattungsfremdes Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, welches eine Rückwärtsgang-Abbremseinrichtung aufweist. Mit dieser ist eine Getriebewelle reibschlüssig gegenüber einem Konusring festlegbar, welcher drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Parksperre 0 für Vorgelegegetriebe zu schaffen.
Ein Vorteil der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 und 6 ist der, das lediglich ein Bauteil benötigt wird, welches zum einen die Funktion einer Drehmomentabstutzung der Getriebewelle gegenüber dem Getriebegehäuse zur Herstellung einer Parksperre erfüllt. Zum anderen wird das Bauteil für die Lagerung der Getriebewelle innerhalb des Getriebegehäuses genutzt.
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Gemäß einem weiteren Vorteil der Erfindung ist lediglich ein Bauteil zu härten. Dies führt zu weiteren Kosteneinsparungen, wobei in vorteilhafter Weise sowohl die Wälzlagerung, als auch die Parksperre, welche beispielsweise beim Parken am Berg hohen Kräften ausgesetzt ist, verschleißfest ist. Insbesondere beim Einrücken der Parksperre kann es nicht zur Verformung der Verzahnung mit entsprechendem Nachteil für den Verzahnungseingriff kommen. Besonders vorteilhaft ist ein Einsatzhärtung, welche als eine von vielen möglichen Formen der Oberflächenhärtung die Vorteile der hohen Verschleissfestigkeit mit dem Vorteil eines zähen Verhaltens verbindet. Ein solches zähes Verhalten ist beispielsweise beim schlagartigen Einrücken der Parksperre vorteilhaft.
Die formschlüssig drehfeste Verbindung zwischen dem Lageraußenring und dem Getriebegehäuse verhindert in vorteilhafter Weise Relativbewegungen zwischen dem Wälzlageraußenring und dem Getriebegehäuse.
Patenanspruch 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein unerwünscht selbsttätiges Ausrücken der Parksperre mit Sicherheit ausgeschlossen wird. Durch die Verwendung einer Verriegelung wird die besonders vorteilhafte Verwendung einer Verzahnung an der getraebegehäuseinneren Stirnseite erst möglich gemacht. So bleibt die Parksperre auch beim Parken am Berg mit Sicherheit eingerückt, auch werden die in dieser Situation vorhanden hohen Kräfte bestrebt sind, die Parksperre zu lösen. Diese besagten hohen Kräfte bilden sich infolge des Winkels an einer Stirnverzahnung zwischen den einzelnen Bauteilen der Parksperre, d.h. zwischen einem axialverschieblichen Körper, wie beispielsweise einer Schaltmuffe und
- dem Wälzlageraußenring.
Andererseits ermöglichen die besagten hohen Kräfte in vorteilhafter Weise ein leichtes Lösen der Parksperre auch unter Last.
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Patenanspruch 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher zum einen eine gewünschte Lagervorspannung der Getriebewelle erreicht wird und zum anderen die Sicherung des Wälzlageraußenringes lediglich in Drehrichtung erfolgen muss, da eine Sicherung des Wälzlageraußenringes gegen Verschiebung in die auf den anderen Wälzlageraußenring weisende Richtung infolge einer x-Anordnung nicht möglich ist.
Patenanspruch 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher beispielsweise im Vergleich zu einer Verzahnung am Außenumfang des Wälzlageraußenringes ein Lösen der Parksperre auch beim Parken am Berg, d.h. unter Last, mit geringen Kräften möglich ist.
Patentanspruch 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher durch mehrere Stifte eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit des Wälzlageraußenringes auf das Getriebegehäuse erzielt wird. Die Verwendung von mehreren Stiften ist ohne fertigungsbedingte Toleranzprobleme möglich, da die Verwendung von Leichtmetallguss für das Getriebegehäuse in Grenzen ein Fließen des Werkstoffes zulässt. Somit ergibt sich bei der erstmaligen Belastung der Parksperre eine gleichmäßige Verteilung des Drehmomentes auf die einzelnen Stifte.
Patentanspruch 7 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wälzlageringes nach Patenanspruch 6, bei welcher zum einen eine Lagervorspannung der Getriebewelle erreicht wird und zum anderen die Sicherung des Wälzlageraußenringes lediglich in Drehrichtung erfolgen muss, da eine Sicherung des Wälzlageraußenringes gegen Verschiebung in die auf den anderen Wälzlageraußenring weisende Richtung infolge einer x-Anordnung nicht möglich ist. Ferner weist die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7 den Vorteil auf, dass im Vergleich zu einer Verzahnung am Außenumfang des
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Wälzlageraußenringes ein Lösen der Parksperre auch beim Parken am Berg, d.h. unter Last, mit geringen Kräften möglich ist.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus dem übrigen Unteranspruch, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher beschrieben.
0 Dabei zeigen:
Fig. 1 in geschnittener Darstellung einen Teilbereich eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einer Formschlusskupplung in einer Neutralstellung, wobei die Formschlusskupplung eine Verriegelung aufweist und
Fig. 2 die Verriegelung aus Fig. 1 in einem Detail.
0 Fig. 1 zeigt einen Teilbereich eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einer Formschlusskupplung 1 in einer Neutralstellung. In der Neutralstellung sind sowohl ein erstes dem Rückwärtsgang „R" zugeordnetes Losrad 2, als auch ein getriebegehäusefester, der Parksperre „P" zugeordneter Festlegungsring 3, von der Getriebewelle 4 abgekoppelt bzw. relativ drehbar zu dieser. Die Getriebewelle 4 ist mit Hilfe von zwei in x-Anordnung zueinander stehenden und vorgespannten Kegelrollenlagern drehbar in einem Getriebegehäuse 24 aus Aluminiumgusslegierung gelagert, wobei in der Zeichnung nur das eine Kegelrollenlager 480 ersichtlich ist. Der Festlegungsring 3 bildet den Wälzlageraußenring des in der Zeichnung ersichtlichen Kegelrollenlagers 480. Bei der x-Anordnung weist ein Wälzlageraußenring einen sich zur Gehäuseinnenseite öffnenden Winkel auf, so dass die an dem Wälzlageraußenring wirkende Axialkraftkomponente den Wälzlageraußenring ständig gegen eine Axialanlagefläche 28 des Getriebegehäuses 24 drückt. Zur drehfesten Festlegung gegen das Getriebegehäuse 24 weist der
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Festlegungsring 3 sechs umfangsmäßig gleichmäßig verteilte Stifte 25 auf. Diese Stifte 25 sind parallel zur Getriebewelle 4 ausgerichtet und mit Spielpassungen einerseits in Bohrungen des Festlegungsringes 3 und andererseits in fluchtenden Bohrungen des Getriebegehäuses 24 aufgenommen.
Axial zwischen dem Losrad 2 und dem Festlegungsring 3 ist die mittels einer nicht näher dargestellten Schaltgabel schaltbare Formschlusskupplung 1 angeordnet, wobei diese Formschlusskupplung 1 u.a.
Verriegelungswälzkörper 5 welche als handelsübliche Wälzlagerkugeln ausgestaltet sind, - einen Wälzkörperträger 6 mit einer Innenverzahnung 12 und einer Stirnverzahnung 21,
- eine dem Losrad 2 zugeordnete Schaltverzahnung 7 und eine dem Festlegungsring 3 zugeordnete Gehäuseverzahnung 8 und einen Synchronkörper 9 mit einer Außenverzahnung 11 umfasst.
Dabei ist die Gehäuseverzahnung 8 unmittelbar an einer Stirnseite des Wälzlageraußenringes bzw. Festlegungsringes 3 eingearbeitet. Die Einarbeitung der Gehäuseverzahnung 8 erfolgt zeitlich vor einer Einsatzhärtung, welche zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit an der Verzahnung und an einer Lauffläche 27 für Kegelrollen 26 notwendig ist.
Koaxial zur Getriebewelle 4 des Kraftfahrzeuggetriebes mit einer getriebeinternen Parksperre „P" sind in bekannter Weise eine Vielzahl von nicht näher dargestellten Losrädern mittels Wälzlagern drehbar angeordnet, wobei beispielhaft nur das dem Rückwärtsgang „R" zugeordnete Losrad 2 dargestellt ist. Der Synchronkörper 9 ist mittels einer WeHe-Nabe-Verzahnung 10 in Umfangsrichtung drehfest mit der Getriebewelle 4 verbunden. Ferner ist der Synchronkörper 9 am Umfang mit der sich in axialer Richtung erstreckenden Außenverzahnung 11 versehen, in welcher die Innenverzahnung 12 des Wälzkörperträgers 6 eingreift, so dass eine drehfeste aber axialverschiebliche
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Verbindung hergestellt ist. Der Wälzkörperträger 6 ist radial innerhalb einer Schiebemuffe 13 angeordnet, die eine konzentrische Umfangsnut 14 aufweist, in die eine nicht näher dargestellte Axialkräfte/-verschiebungen einleitende Schaltgabel in üblicher Weise eingreift.
Fig. 2 zeigt, dass in den Wälzkörperträger 6 mehrere gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, sich radial erstreckende Bohrungen eingebracht sind, die in einer Ebene senkrecht zu einer Getriebewellenachse 15 der Kraftfahrzeuggetriebewelle 4 liegen. In diesen Bohrungen von denen in der Zeichnung nur eine ersichtlich ist, ist jeweils einer der Verriegelungswälzkörper 5 geführt angeordnet. In der in der Zeichnung dargestellten Neutralstellung der Formschlusskupplung 1 ragen die Verriegelungswälzkörper 5 radial über den Schaltkörperträger 6 hinaus. Die Schiebemuffe 13 weist auf deren Innenseite eine Ringnut auf, die auf deren dem Festlegungsring 3 zugewandter Seite offen sind. In diese Ringnut tauchen die über eine äußere Mantelfläche 16 des Wälzkörperträgers 6 hinausragenden Verriegelungswälzkörper 5 ein. Dabei liegen die 05 Verriegelungswälzkörper 5 an der Schiebemuffe 13 im Bereich einer geschrägten Ringnutwandung, d.h. einer Ringnutschräge 17, der Ringnut an.
Die Schiebemuffe 13 stützt sich axial über einen Absatz 2 9 an dem Wälzkörperträger 6 in die auf das Losrad 2 weisende Richtung - d.h. nach links - ab. Somit ist die Getriebewelle 4 und das Losrad 2 mittels der Formschlusskupplung 1 drehfest koppelbar, ohne dass die Verriegelungswälzkörper 5 verriegeln.
Dem Zahn der Außenverzahnung 11, auf dem der Verriegelungswälzkörper 5 aufliegt, schließt sich über eine Kante 18 eine Schräge 19 an, die in eine radiale Vertiefung führt.
0 Der Wälzkörperträger 6 ist mit der Stirnverzahnung 21 versehen, welche mit der gehäusefest verschraubten Gehäuseverzahnung
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korrespondiert. Dazu bilden die Stirnverzahnung 21 und die Gehäuseverzahnung 8 eine Stirn-Verzahnungspaarung.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Formschlusskupplung für den Fall dargestellt, dass aus der Neutralstellung heraus die Parksperre „P" eingelegt wird. Dabei wird die Funktionsweise vereinfacht anhand des einen in der Zeichnung dargestellten Verriegelungswälzkörpers 5 erläutert.
Zum formschlüssigen Kuppeln bzw. zum Einlegen der Parksperre „P" wird die nicht näher dargestellte Schaltgabel nach rechts verschoben. Die sich axial an der Schaltgabel abstützende Schiebemuffe 6 wird demzufolge ebenfalls nach rechts verschoben. Dabei wird infolge der Abstützung des Verriegelungswälzkörpers 5 an der Ringnutschräge 17 der Wälzkörperträger 6 ebenfalls nach rechts verschoben. Sobald die im Detail Fig. 2 näher ersichtliche Kante 18 von einer Kugelmittelebene 22 des Verriegelungswälzkörpers 5 überschritten ist, wird der Verriegelungswälzkörper 5 radial nach innen verschoben. Bei dieser Verschiebung nach innen wirken Reaktionskräfte gegen den Verriegelungswälzkörper sowohl
an der Ringnutschräge 17 der Ringnut, als auch - an einem rechten Bohrungswandungsbereich 30 des Wälzkörperträgers 6.
Abhängig von dem Winkel der Ringnutschräge 17 bzw. der Schräge 19 beginnt der Trägerkörper 6, hinter der Verschiebung der Schiebemuffe 13 zum Teil zurückzubleiben. Ab dem Erreichen einer Verriegelungsstellung des Wälzkörperträgers 6, bei der dieser unter die radiale Innenringflache 31 der Schiebemuffe getaucht ist, findet nur noch eine geringfügige Verschiebung der Schiebemuffe 13 bis zu einer Schiebemuffenendstellung statt. In dieser Schiebemuffenendstellung kommt die Schiebemuffe 13 mit der Ringnutschrägen 17 zum Anliegen an einer parallel korrespondierenden Schräge 32 des Wälzkörperträgers 6.
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Die Anlage der Stirnverzahnung 21 an der Gehauseverzahnung ist mit einer hohen Kraft aus dem statischen Drehmoment verbunden, wie diese beispielsweise beim Parken im Gefälle auftreten. Die Zahnflanken sind mit einer Zahnschräge ausgeführt, die größer als ein selbsthemmender Winkel ist, so dass ein Verklemmen infolge der Abstützung des hohen statischen Drehmomentes mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Eine infolge der Kraft aus dem statischen Drehmoment bzw. der Zahnschräge ständig bei eingerückter Parksperre „P" wirkende Axialreaktionskraft, die abhängig von dem Reibwert zwischen den Zahnflanken ist, führt infolge der Verriegelung nicht zum Ausrücken der Formschlusskupplung 1. Ein Ausrücken der Formschlusskupplung 1 ist nicht möglich, da der Verriegelungswälzkörper 5 - durch einen Winkels der Schräge bedingt - in radialer Richtung eine Normalkraft in die Schiebemuffe 13 einleitet. Diese Normalkraft vermag die Schiebemuffe 13 nicht in axialer Richtung zu verschieben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Verriegelung der Formschlusskupplung in einer eingerückten Stellung ausschließlich eine Kugel vorgesehen. Ferner sind in weiteren Ausgestaltungen beliebige Anzahlen von Verriegelungswälzkörpern der Verriegelung zugeordnet, wobei diese zur Verhinderung von Kippbewegungen der drei Bauteile - Synchronkörper,
- Wälzkörperträger und
Schiebemuffe
umfangsmäßig symmetrisch bzw. bei gerader Anzahl diametral zueinander angeordnet sind.
90 In alternativen Ausgestaltungen kann in der besagten Schiebemuffenendstellung statt der gezeigten Anlage der beiden Schrägen auch die Stirnverzahnung zur Anlage an den Zahnflanken der Gehäuseverzahnung kommen. Ferner kann die Anlage durch den Anschlag von Kopf- und Fußkreisebenen der Stirnverzahnung/Gehäuseverzahnung erfolgen.
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Statt der gezeigten Stirn-Verzahnungspaarung, welche von der Stirnverzahnung und der Gehäuseverzahnung gebildet wird, kann auch eine Kronenradverzahnung Anwendung finden. Ferner kann jede weitere Stirn-Verzahnungspaarung Anwendung finden. Firmenspezifische Bezeichnungen solcher Stirn-Verzahnungspaarungen lauten: Hirth-Verzahnung, Gleason-Verzahnung (TM) oder Cyclopaloid-Verzahnung.
Die Verriegelungswälzkörper können beispielsweise auch als Zylinderrollen oder tonnenförmig ausgestaltet sein.
Anstelle der Kegelrollenlager können auch beliebige andere Wälzlager und insbesondere Schrägwälzlager - wie beispielsweise Schrägkugellager - Anwendung finden.
Der Festlegungsring/Wälzlageraußenring kann mir beliebigen Verfahren - insbesondere Oberflächenhärtungen - gehärtet sein.
Das Getriebegehäuse kann aus beliebigen Werkstoffen bestehen. Als Leichtmetalllegierung bieten sich neben den Aluminiumgusslegierungen insbesondere Magnesiumgusslegierungen an.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung werden anstatt Schaltgabeln Schaltschwingen verwendet.
In weiteren Ausgestaltungen sind anstatt der Ringnut innenseitig der Schiebemuffe mehrere Nuten angeordnet, die sich parallel zur Getriebewellenachse erstrecken. In eine Nut ragt jeweils ein Verriegelungswälzkörper, wenn sich die Formschlusskupplung in der Neutralstellung befindet.
In weiteren Ausgestaltungen wird die Parksperre mit einer anderen, als der dem Rückwärtsgang, zugeordneten Schaltgabel betätigt. U.a. abhängig von der Art der Schaltaktuatorik kann
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die Parksperre von einem ausschließlich dieser zugeordnetem Stellglied ein-/ausrückbar sein.
Mittel zur formschlüssigen Drehmomentübertagung des Festlegungsringes auf ein Getriebegehäuse können neben den gezeigten sechs Stiften auch Verschraubungen, Verzahnungen, Poligonprofile etc. sein. Ferner ist jede andere beliebige Anzahl von Stiften möglich. Bereits ein Stift kann ausreichend sein.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.
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Claims (8)

1. Parksperre (P) für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mittels welcher eine gegenüber einem Getriebegehäuse (24) wälzgelagerte Getriebewelle (4) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wälzlageraußenring (Festlegungsring 3) formschlüssig drehfest mit dem Getriebegehäuse (24) verbunden ist, und dass ein drehfest mit der Getriebewelle (4) koppelbarer axialverschieblicher Körper (Wälzkörperträger 6) formschlüssig drehfest gegenüber dem Wälzlageraußenring (Festlegungsring 3) festlegbar ist.
2. Parksperre nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Verriegelung aufweist, welche in einem eingerückten Zustand der Parksperre (P) verriegelt ist, wobei der Wälzlageraußenring (Festlegungsring 3) zur drehfesten und formschlüssigen Verbindung mit dem axialverschieblichen Körper (Wälzkörperträger 6) auf der getriebegehäuseinneren Stirnseite eine Verzahnung (Gehäuseverzahnung 8) aufweist.
3. Parksperre nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlageraußenring (Festlegungsring 3) einer Wälzlagerpaarung zugehörig ist, welche die Getriebewelle (4) in x-Anordnung lagert, wobei der Wälzlageraußenring (Festlegungsring 3) zur drehfesten und formschlüssigen Verbindung mit dem axialverschieblichen Körper (Wälzkörperträger 6) eine Verzahnung (Gehäuseverzahnung 8) aufweist, welche auf der Innenseite der x-Anordnung angeordnet ist.
4. Parksperre nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Verzahnung (Gehäuseverzahnung 8) auf der Innenseite der x-Anordnung stirnseitig angeordnet ist.
5. Parksperre nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur formschlüssigen und drehfesten Verbindung des Wälzlageraußenringes (Festlegungsring 3) mit dem Getriebegehäuse (24) eine mehrere Stifte (25) umfassende Stiftverbindung vorgesehen ist, wobei das Getriebegehäuse (24) ein Leichtmetallgussteil (Aluminiumgusslegierung) ist.
6. Wälzlageraußenring, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zum einen Mittel zur formschlüssigen Drehmomentübertagung auf ein Getriebegehäuse (24) aufweist und zum anderen eine Verzahnung (Gehäuseverzahnung 8) aufweist, welche in Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung (Stirnverzahnung 21) bringbar ist.
7. Wälzlageraußenring nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Wälzlageraußenring (Festlegungsring 3) einem Schrägwälzlager (Kegelrollenlager 480) zugehörig ist, welches mit einem zweiten Schrägwälzlager eine x-Anordnung zur Lagerung einer gegen das Getriebegehäuse (24) festlegbaren Getriebewelle (4) bildet, wobei die besagte Verzahnung (Gehäuseverzahnung 8) des Wälzlageraußenringes (Festlegungsring 3) bezüglich der x-Anordnung auf dessen innenseitiger Stirnseite angeordnet ist.
8. Wälzlageraußenring 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur formschlüssigen Drehmomentübertagung auf ein Getriebegehäuse (24) eine Stiftverbindung ist.
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