DE3817767A1 - Drehfeste, axial verschiebbare anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem eine Innenverzahnung aufweisenden hülsenartigen Element und einem eine Außenverzahnung aufweisenden zylindrischen Element gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Anordnungen liegen beispielsweise bei Getriebeschaltein­ richtungen vor, bei denen eine hülsenartige Schiebemuffe mit einer axial ausgerichteten Innenverzahnung auf der Außenverzah­ nung eines zylindrischen Synchronkörpers verschiebbar geführt ist. Bei der Herstellung der hülsenartigen Schiebemuffe ent­ stehen beispielsweise durch Härtevorgänge Verzüge, die eine Ovalität der Schiebemuffe bewirken können. Wenn eine derartige, ovalverformte Schiebemuffe auf einem zylindrischen Synchronkörper gehalten werden soll, dann wird eine Führung nur an zwei diame­ tral gegenüberliegenden Punkten, und zwar am Scheitel der kleinen Halbachse der Ellipse erfolgen. Die während eines Schaltvorganges des Getriebes durchzuführende Verschiebung der Schiebemuffe gegenüber dem Synchronkörper ist also nicht eindeutig genug geführt und kann leicht ein Kippen der Schiebemuffe auf dem Synchronkörper verursachen, was wiederum das Schalten erschwert. Durch unterschiedlich große Ovalitäten erhält man zudem nicht genau definierte Spiele an den Führungsstellen.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht daher darin, eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine eindeutige und kippfreie Führung des hülsenartigen Elementes auf dem zylindrischen Ele­ ment möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale erreicht. Erfindungsgemäß wird also eine definierte Anpassung der Zahndurchmesser an drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Stellen derart vorgesehen, daß dort eine exakte Gleitführung des hülsenartigen Elementes auf dem zylindrischen Element unter Einhaltung defi­ nierter Spiele gesichert ist. Um bei einer derartigen Anordnung das zylindrische Element in dem während des Härtevorgangs mehr oder weniger stark oval verformten hülsenartigen Element führen zu können, muß aber an den übrigen Umfangsstellen zwischen den einander zugeordneten Zahnpaaren ein radiales Spiel vorge­ sehen sein, das zweckmäßigerweise größer als die maximale Ovali­ tät sein sollte. Auf diese Weise wird ein Zustand erreicht, bei dem das hülsenartige Element bei seiner axialen Verschiebung auf dem zylindrischen Element ohne die Gefahr des Kippens oder Klemmens geführt wird. Dabei wird unter anderem die Erkenntnis verwendet, daß ein Hüllkreis über die bei einer Dreipunktmessung erfaßten Umfangspunkte eines oval verformten hülsenartigen Elementes einen Durchmesser ergibt, der mit im Verhältnis zu den Fertigungstoleranzen relativ großer Genauigkeit dem Durch­ messer des hülsenartigen Elementes vor seiner Verformung ent­ spricht. Dies führt dann zu dem Ergebnis, daß bei der erfin­ dungsgemaßen Durchmesserzuordnung an drei um jeweils 120 ver­ setzten Stellen die Führungsgenauigkeit nicht mehr durch die Ovalität des hülsenartigen Elementes beeinflußt werden kann.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.

So können mit Vorteil an den Zentrierstellen die Durchmesser der Zahnfüße der Innenverzahnung und die der Zahnköpfe der Außenverzahnung im Sinne einer Gleitpassung einander angepaßt sein, wobei zweckmäßigerweise diese Durchmesseranpassung jeweils an einem oder mehreren, beispielsweise an zwei benachbarten Zähnen der Verzahnungen vorgenommen wird.

Ebenso wäre es aber auch möglich, die Durchmesser der Zahnköpfe der Innenverzahnung und der Zahnfüße der Außenverzahnung zur Gleitführung einander anzupassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeich­ nung zeigt in

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung aus einem mit einer Innenverzahnung versehenen hülsenar­ tigen Element und einem mit einer Außenver­ zahnung versehenen zylindrischen Element und

Fig. 2 und 3 schematische Darstelluengen des elliptisch verformten hülsenartigen Elementes zur Er­ läuterung der Dreipunktmessung.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein hülsenartiges Element, beispielsweise eine in einer Getriebeschalteinrichtung verwendete Schiebemuffe, bezeichnet, die eine Axialverzahnung als Innen­ verzahnung 3 aufweist. 2 stellt demgegenüber ein zylindrisches Element, beispielsweise einen Synchronkörper, dar, der an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung 4 aufweist, die der Innenver­ zahnung 3 des hülsenartigen Elementes 1 zugeordnet ist und mit dieser im Eingriff steht. Aufgrund des Eingriffs der Ver­ zahnungen 3, 4 ergibt sich eine drehfeste, aber axial verschieb­ bare Verbindung zwischen dem hülsenartigen Element 1 und dem zylindrischen Element 2. Das hülsenartige Element 1 erfährt je­ doch bei seiner Herstellung, insbesondere durch den im Anschluß an die Erzeugung der Innenverzahnung 3 erfolgenden Härteprozes­ ses, im allgemeinen eine mehr oder weniger große ovale Verfor­ mung. Um nun eine sichere und kippfreie Führung dieses hülsen­ artigen, oval verformten Elementes 1 auf dem zylindrischen Element 2 zu erhalten, was beispielsweise bei einer Getriebe­ schaltung erst einen leichtgängigen Schaltvorgang ermöglicht, wird eine Dreipunktführung vorgesehen. Dazu werden einander zugeordnete Durchmesser der Innenverzahnung 3 und der Außenver­ zahnung 4, beispielsweise die Durchmesser der Zahnfüße 6 der Innenverzahnung 3 und diejenigen der Zahnköpfe 7 der Außenver­ zahnung 4, in drei um jeweils 120° gegeneinander versetzten Umfangsbereichen, die in der Zeichnung durch die schraffierten Bereiche 5 a bis 5 c angedeutet sind, zur Bildung einer Gleitpas­ sung angepaßt. In den übrigen Umfangsbereichen wird zwischen den einander zugeordneten Durchmessern der Innenverzahnung 3 und der Außenverzahnung 4 ein ausreichend großes radiales Spiel vorgesehen. Dieses radiale Spiel sollte größer sein als die größte auftretende Ovalität des hülsenförmigen Elementes. Dabei kann die Führungs-Zentrierung an jeweils einem oder auch, wie in der Zeichnung angedeutet, an zwei oder mehreren unmittel­ bar nebeneinanderliegenden Zähnen der Verzahnungen 3, 4 vorgenom­ men werden.

Ausgangspunkt dieser Führungszentrierung ist dabei die Erkennt­ nis, daß bei einem oval, das heißt elliptisch, verformten Körper durch eine Dreipunktmessung an drei um jeweils 120° gegeneinander versetzten Umfangsstellen mit relativ großer Genauigkeit der Durchmesser des runden Ausgangskörpers erfaßt werden kann. Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Extremstellungen einer solchen Dreipunktmessung an einem elliptisch verformten Körper, dessen Außenkontur mit 10 angedeutet ist und wobei durch Dreipunktmes­ sungen an den Punkten 12 a, 12 b, 12 c bzw. 12 a′, 12 b′ und 12 c′ der Durchmesser eines mit 11 bzw. 11′ bezeichneten und mit unterbrochenen Linien dargestellten Hüllkreises erfaßt wird, der ausreichend genau der Form des unverformten, also kreis­ förmigen Ausgangskörpers entspricht. Gleichzeitig ergibt sich dabei, daß durch eine solche Dreipunktmessung unabhängig von dem Ort der Messung immer etwa der gleiche Hüllkreis ermittelt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Führungszentrierung des hülsenartigen Elementes 1 auf dem zylindrischen Element 2 wird nun diese Erkenntnis ausgenutzt, indem ein Zahndurchmesser der Innen­ verzahnung 3 des hülsenartigen Elementes 1, beispielsweise der Durchmesser der Zahnfüße 6, an drei um jeweils 120° gegen­ einander versetzten Umfangsstellen so festgelegt wird, daß er gegenüber dem zugeordneten Zahndurchmesser der Außenverzahnung 4 des zylindrischen Elementes 2, hier also dem Durchmesser der Zahnköpfe 7, ein radiales Spiel aufweist, das einer für eine Gleitführung vorgesehenen, relativ engen Spielpassung entspricht.

Die anderen einander zugeordneten Zahndurchmesser, so hier der Durchmesser der Zahnköpfe der Innenverzahnung 3 bzw. der Durchmesser der Zahnfüße der Außenverzahnung 4 und insbesondere auch der Durchmesser der Zahnfüße 6 der Innenverzahnung 3 und der Durchmesser der Zahnköpfe 7 der Außenverzahnung 4 in den die Zentrierstellen 5 a bis 5 c nicht enthaltenden Umfangsbereichen sind dagegen so festgelegt, daß ein ausreichend großes radiales Spiel, auch unter Berücksichtigung der Ovalität des hülsenartigen Elementes 1, verbleibt. Dieses relativ große radiale Spiel wird dabei durch entsprechend kleinere bzw. größere Festlegung wenigstens eines der einander zugeordneten Zahndurchmesser erreicht. Diese über den Umfang möglicherweise unterschiedliche Bemessung der Zahndurchmesser kann dabei mit Vorteil unmittelbar bei der Herstellung der Verzahnungen berücksichtigt werden; es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, eine Durchmesserver­ änderung durch entsprechenden Abtrag von einer mit über den Umfang konstantem Durchmesser versehenen Verzahnung nach deren Herstellung, zweckmäßigerweise aber vor deren Härtung, vorzu­ nehmen.

Wenn beispielsweise, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist, vorgesehen wäre, daß die Führung des hülsenartigen Elementes 1 auf dem zylindrischen Element 2 durch Gleitlagerung zwischen den Zahnköpfen 7 der Außenverzahnung 4 und den Zahnfüßen 6 der Innenverzahnung 3 erfolgen soll, dann würden bei der Her­ stellung der Verzahnung die Durchmesser dieser zur Führung vorge­ sehenen Zahnflächen an drei um jeweils 120° gegeneinander ver­ setzten Umfangsstellen - hier Zentrierstellen 5 a bis 5 c genannt - an beispielsweise jeweils zwei nebeneinanderliegenden Zahnpaaren so festgelegt, daß sie eine relativ enge Spielpassung zur Ge­ währung eines Gleitsitzes ergeben. In den anderen Umfangsbe­ reichen sind dagegen der Durchmesser der Zahnköpfe der Außen­ verzahnung und der Durchmesser der Zahnfüße der Innenverzahnung so bemessen, daß ein größeres radiales Spiel entsprechend einer relativ weiten Spielpassung entsteht. Auch die Durchmesser der übrigen Zahnflächen, hier also die Durchmesser der Zahnfüße der Außenverzahnung 4 und der Zahnköpfe der Innenverzahnung 3 sind so festgelegt, daß ein größeres radiales Spiel eingehal­ ten wird. Dieses radiale Spiel muß dabei größer sein als der Maximalwert der radialen Abweichung, die sich aufgrund einer in der Folge eines nach der Zahnherstellung durchgeführten Härtevorganges an dem hülsenartigen Element 1 ergibt.

Praktisch durchführen läßt sich dies, indem beispielsweise bei der Herstellung der Verzahnungen der Zahnfußdurchmesser der Innenverzahnung 3 an dem hülsenartigen Element 1 einen über den Umfang konstanten Durchmesser erhält, während der Zahnkopfdurchmesser der Außenverzahnung 4 an dem zylindrischen Element 2 einen veränderlichen Wert annimmt. So wird dieser Zahnkopfdurchmesser an drei um 120° gegeneinander versetzten Umfangsstellen und jeweils an einem oder mehreren, hier bei­ spielsweise an zwei, nebeneinanderliegenden Zähnen so groß sein, daß er mit dem Zahnfußdurchmesser der Innenverzahnung des hülsenartigen Teils 1 die oben angegebene relativ enge Spielpassung bildet. In den anderen Umfangsbereichen ist der Zahnkopfdurchmesser dagegen kleiner ausgeführt, und zwar um wenigstens so viel, wie die beim Härten auftretende maximale Ovalität des hülsenartigen Elementes 1 ausmacht.

Anstelle dieser Durchmesserzuordnung könnte aber auch der Zahn­ kopfdurchmesser der Außenverzahnung 4 des zylindrischen Elementes 2 über den Umfang konstant gewählt sein und dafür der Zahnfuß­ durchmesser der Innenverzahnung 3 des hülsenartigen Elementes 1 über den Umfang unterschiedlich bemessen sein.

Analog müßte verfahren werden, wenn die Führung des hülsenartigen Elementes 1 auf dem zylindrischen Element 2 durch Gleitlagerung zwischen den Zahnköpfen der Innenverzahnung 3 und den Zahnfüßen der Außenverzahnung 4 durchgeführt würde.

In allen diesen Fällen sind die miteinander im Eingriff befind­ lichen Verzahnungen so ausgestaltet, daß auch bei einer sich nach der Herstellung der Verzahnungen infolge des üblicherweise nachgeschalteten Härtevorganges ergebenden Ovalverformung des hülsenartigen Elementes eine exakte und kippfreie Führung bei der Axialverschiebung des hülsenartigen Elementes 1 auf dem zylindrischen Element 2 gesichert ist. Dabei gleitet dann das hülsenförmige Element 1 auf den an den drei Zentrierstellen vorgesehenen und als Führungsflächen bestimmten Zahnflächen, während in den übrigen Umfangs- und Durchmesserbereichen ein mehr oder weniger großes radiales Spiel eingehalten wird, das zumindest die durch den beim Härten auftretenden Verzug bewirk­ te Unrundheit ausgleicht. Die auf diese Weise erreichte exakte Führung des hülsenartigen Elementes 1 auf dem zylindrischen Element 2 ergibt sich dabei in allen Winkelstellungen des hülsen­ artigen Elements, da, wie oben bereits erläutert wurde, die hier durchgeführte Dreipunkt-Führungszentrierung unabhängig von der Lage der Ovalität des hülsenartigen Elementes bleibt.

Unter bestimmten Fertigungsbedingungen kann es aber auch vorteil­ haft sein, eine zunächst aufwendiger erscheinende Führungszen­ trierung vorzusehen. Hierbei können als Führungsflächen bei­ spielsweise wieder die Zahnköpfe der Außenverzahnung und die Zahnfüße der Innenverzahnung gewählt werden, deren unter Berück­ sichtigung einer Gleitpassung angepaßte Durchmesser an den drei über den Umfang verteilten Zentrierstellen aber kleiner festgelegt werden, als die entsprechenden Zahndurchmesser an den übrigen Umfangsstellen, wobei zwischen diesen Durchmessern noch ein ausreichend großes, die durch die Ovalität bedingte Unrundheit berücksichtigendes radiales Spiel eingeschlossen wird. Bei einer derartigen Führungszentrierung ist ein Zusammen­ bau der Elemente 1 und 2 aber nur in den drei durch die Lage der Zentrierstellen bestimmten und jeweils um 120° gegeneinander verdrehten Stellungen möglich.

Insgesamt gesehen läßt sich sagen, daß der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung darin besteht, daß infolge der erfindungsgemäßen Dreipunkt-Führungszentrierung eine exakte, kippfreie Führung für die Axialverschiebung der Bauteile zu­ einander möglich wird, so daß beispielsweise der durch die Verschiebung einer Schiebemuffe auf einem Synchronkörper be­ stimmte Schaltvorgang eines Schaltgetriebes hinsichtlich seiner Genauigkeit und damit hinsichtlich des Komforts wesentlich verbessert werden kann. Insbesondere können die durch die beim Härten auftretende ovale Verformung der Schiebemuffe bedingten Störeinflüsse weitgehend ausgeschaltet werden.

Claims (6)

1. Anordnung mit einem eine Innenverzahnung aufweisenden hülsen­ artigen Element und einem eine Außenverzahnung aufweisenden zylindrischen Element, wobei die Elemente durch Eingriff der Verzahnungen zueinander drehfest, aber axial verschieb­ bar gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß an drei im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang verteilten Stellen (Zentrierstellen 5 a-5 c) in Umfangsrichtung verlaufende, einander zugeordnete Zahnflächen der Innen- und Außenverzah­ nung (3, 4) als Führungsflächen vorgesehen sind, die ein­ ander im Durchmesser zur Bildung einer eine Gleitführung ermöglichenden Spielpassung angepaßt sind, und daß an den übrigen Stellen ein größeres radiales Spiel zwischen den Zahnflächen der Zahnpaare vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an den übrigen Stellen vorgesehene radiale Spiel größer bemessen ist als der Maximalwert der durch eine Ovalität des hülsenartigen Elementes (1) bedingten Abweichung von der Kreisform.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Führungsflächen vorgesehenen Zahnflächen an den Zahnfüßen (6) der Innenverzahnung (3) des hülsenartigen Elementes (1) und an den Zahnköpfen (7) der Außenverzah­ nung (4) des zylindrischen Elementes (2) gebildet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Führungsflächen vorgesehenen Zahnflächen an den Zahnköpfen der Innenverzahnung (3) des hülsenartigen Elementes (1) und an den Zahnfüßen der Außenverzahnung (4) des zylindrischen Elementes (2) gebildet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das größere radiale Spiel an den übrigen Stellen durch entsprechende Veränderung wenigstens eines Durchmessers der einander zugeordneten Zahnflächen gegenüber den die Führungsflächen enthaltenden Stellen gebildet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die als Führungsflächen vorgesehenen Zahnflächen an jeweils einem oder mehreren nebeneinanderliegenden Zahn­ paaren vorgesehen sind.