DE4319135A1 - Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Zahnräderwechselgetriebe dieser Art (DE 37 28 903 C1) ist die Verzahnung an der Schaltschiebemuffe zur drehfesten und axial verschiebbaren Führung auf dem Schaltmuf­ fenträger zusätzlich als Kupplungsverzahnung verwendet, wobei die entsprechende Verzahnung am Schaltmuffenträger und die Kupp­ lungsverzahnung am Zahnrad im wesentlichen auf demselben Radius zur Drehachse der Getriebewelle liegen.

Um bei eingelegtem Gang ein axiales Lösen der Kupplungsverzah­ nungen - das sogenannte Gangspringen - zu vermeiden, weisen die Zähne der Kupplungsverzahnungen jeweils durch axialen Hinter­ schnitt gebildete Sicherungsflächen und korrespondierende Gegen­ flächen auf, die unter einem bestimmten Schrägungswinkel gegenüber einer normalen Geradverzahnung verlaufen und nur durch entsprechend aufwendige Fertigungsverfahren hergestellt werden können, obwohl die Kupplungsverzahnung und die Verzahnung zur Führung am Schaltmuffenträger als eine einzige Verzahnung ausgebildet sind, um eine Fertigung in einem Arbeitsgang zu ermöglichen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentli­ chen darin, bei einem Zahnräderwechselgetriebe eine flächig tra­ gende Kupplungsverzahnung zu schaffen, die axial nicht hinter­ schnitten ist und ein sicheres Ganghalten über die gesamte tra­ gende Länge ermöglicht.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen des Zahn­ räderwechselgetriebes nach der Erfindung zum Gegenstand.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung sind die Kupplungsverzahnungen von Schaltschiebemuffe und Zahnrad geradverzahnt und ohne Hinterlegung. An der Schaltschiebemuffe sind die Kupplungsverzahnung einerseits und die Verzahnung zur Führung auf dem Schaltmuffenträger wirkungsmäßig voneinander entkoppelt, z. B. in Umfangsrichtung oder radial gegeneinander versetzt. Zur Gangsicherung wirken die zu dem Zahnrad entgegengesetzt an der Verzahnung der Schaltschiebemuffe liegende Sicherungsfläche und die an dem zum Zahnrad benachbart liegenden Ende der Verzahnung am Schaltmuffenträger vorgesehene Gegenfläche zusammen. Die Wirkstelle Schaltschiebemuffe - Schaltmuffenträger weist eine im drehmomentübertragenden Bereich wirksamen, beidseitig geringfügig von der geraden Flanke abweichenden Schrägungswinkel auf, der jedoch weder an der Schaltschiebemuffe noch am Schaltmuffenträger axial hinterschnitten ist. Die Gangsicherungswirkung entsteht dort durch eine axiale Kraft auf die Schaltschiebemuffe infolge des übertragenen Drehmomentes. Diese Kraft drückt das Zahnrad in der von der Schaltschiebemuffe weg weisenden Axialrichtung gegen einen Anlaufbund an der Getriebewelle, ohne daß hierbei eine Differenzdrehzahl zwischen Zahnrad und Getriebewelle auftritt.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung lassen sich die axial abformbaren, in erster Linie durch spanlose Ferti­ gungsverfahren wie Sintern, Pressen und Schmieden herstellbaren Kupplungsverzahnungen einerseits und der Verzahnungen zum Führen der Schaltschiebemuffe auf dem Schaltmuffenträger einschließlich der Sicherungsflächen und Gegenflächen extrem kostengünstig fer­ tigen. Dies ist vor allem durch den Fortfall der Hinterlegung erreicht. Durch die ermöglichte Abformbarkeit und Erzeugung aller Geometriekomponenten in einem einzigen Fertigungsschritt lassen sich die bisher für jede Geometrie erforderlichen Einzelfertigungsschritte zusammenfassen. Die "stumpfen" Zähne der Verzahnung an der Schaltschiebemuffe zum Führen auf dem Schaltmuffenträger lassen sich dabei im Zusammenwirken mit der entsprechenden Geometrie am Zahnrad sehr vorteilhaft als präziser und stabiler Begrenzungsanschlag für den Schaltweg verwenden.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung in einer die Drehachse einer Getriebewelle enthaltenden Ebene,

Fig. 2 die Kupplungsverzahnungen als Einzelheit des Zahnräder­ wechselgetriebes von Fig. 1 in Abwicklung, und

Fig. 3 die Verzahnungen zur Führung der Schaltschiebemuffe auf dem Schaltmuffenträger als Einzelheit des Zahnräderwech­ selgetriebes von Fig. 1 in Abwicklung.

Auf einem Abschnitt einer im Durchmesser mehrfach abgestuften Getriebewelle 4 eines Zahnräderwechselgetriebes ist ein ringför­ miger Schaltmuffenträger 7 bewegungsfest zur Getriebewelle 4 und konzentrisch zu deren Drehachse 6-6 angeordnet. Eine ringförmige Schaltschiebemuffe 8 ist ebenfalls konzentrisch zur Drehachse 6- 6 auf der Getriebewelle 4 angeordnet. Die Schaltschiebemuffe 8 weist an ihrem Innenumfang eine innere axiale Keilnuten-Verzah­ nung 14 auf, die in eine äußere Keilnuten-Verzahnung 13 am Außenumfang des Schaltmuffenträgers 7 eingreift. Die Schaltschiebemuffe 8 ist durch die Verzahnungen 13 und 14 dreh­ fest und axial verschiebbar auf dem Schaltmuffenträger 7 ge­ führt. Der mittlere Radius der Verzahnungen 13 und 14 zur Drehachse 6-6 ist mit der Bezugszahl 16 angegeben.

Auf einem in den Richtungen der Drehachse 6-6 durch den Schalt­ muffenträger 7 einerseits und einen radialen Bund 25 der Getrie­ bewelle 4 andererseits begrenzten Abschnitt der Getriebewelle 4 ist ein Zahnrad 5 drehbar und axial unverschiebbar gelagert, welches auf seiner der Schaltschiebemuffe 8 zugekehrten Stirn­ seite eine axiale Keilnuten-Verzahnung, die sogenannte Kupp­ lungsverzahnung 10, aufweist. Die Schaltschiebemuffe 8 weist auf ihrer dem Zahnrad 5 zugekehrten Stirnseite eine korrespondie­ rende Kupplungsverzahnung 9 auf, welche durch Axialverschiebung in die Kupplungsverzahnung 10 formschlüssig einfahrbar ist. Der mittlere Radius der Kupplungsverzahnungen 9 und 10 zur Drehachse 6-6 ist mit der Bezugszahl 15 angegeben.

Um die Kupplungsverzahnungen 9 und 10 an einer gegenüber den Verzahnungen 13 und 14 zur Führung der Schaltschiebemuffe 8 auf dem Schaltmuffenträger 7 räumlich getrennten Stelle anzuordnen, ist der Radius 15 größer als der Radius 16 ausgelegt.

Die Zahnflanken 19 der Kupplungsverzahnung 9 wie auch die Zahn­ flanken 20 der Kupplungsverzahnung 10 liegen jeweils in einer zur Drehachse 6-6 parallelen Ebene, d. h., die Kupplungsverzah­ nungen 9, 10 sind geradverzahnt und hinterschneidungsfrei.

Die Zähne 23 der Verzahnung 14 der Schaltschiebemuffe 8 sind in den Richtungen der Drehachse 6-6 durch je eine in einer Radiale­ bene liegende Stirnfläche 17 und 18 begrenzt. Jeder Zahn 23 weist eine der mit dem Bezugspfeil 26 (Fig. 3) definierten Dreh­ richtung des Zahnrades 5 relativ zur Getriebewelle 4 zugeordnete Sicherungsfläche 11 auf, welche in einer zur Drehachse 6-6 der Getriebewelle 4 geneigten Ebene liegt und an dem dem Zahnrad 5 entgegengesetzten Ende 18 des Zahnes 23 ausgebildet ist. Jeder der Zähne 24 der Verzahnung 13 des Schaltmuffenträgers 7 weist an seinem dem Zahnrad 5 zugekehrten Ende eine zu der Sicherungs­ fläche 11 korrespondierende Gegenfläche 12 auf, welche ebenfalls in einer zur Drehachse 6-6 geneigten Ebene liegt. Wenn gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Schaltzustand die Kupplungsverzahnungen 9 und 10 von Schaltschiebemuffe 8 und Zahnrad 5 in gegenseitigem Eingriff stehen und am Zahnrad 5 ein Drehmoment mit dem Drehsinn 26 auftritt, gelangen die jeweilige Sicherungsfläche 11 der Verzahnung 14 der Schaltschiebemuffe 8 an der korrespondierenden Gegenfläche 12 der Verzahnung 13 des Schaltmuffenträgers 7 in Anlage, so daß ein Lösen der Kupplungsverzahnung 9 in der durch den Pfeil 27 definierten Axialrichtung der Drehachse 6-6 aus der Kupplungsverzahnung 10 aufgrund der Neigung der Sicherungsfläche 11 und der Gegenfläche 12 verhindert ist, wobei diese Neigung dazu führt, daß die Verzahnung 14 der Schaltschiebemuffe 8 mit ihren Stirnflächen 17 in der entgegengesetzten Axialrichtung ge­ gen eine Anschlagfläche 28 am Zahnrad 5 zur Begrenzung des axia­ len Schaltweges der Schaltschiebemuffe 8 unter dem Einfluß des übertragenen Drehmomentes gedrückt und in Anlage gehalten wird.

Um eine entsprechende Axialsicherung für die beiden Kupplungs­ verzahnungen 9 und 10 zu erhalten, wenn das Drehmoment am Zahn­ rad 5 in der zur Drehrichtung 26 entgegengesetzten Drehrichtung wirksam ist, weisen die Verzahnung 14 der Schaltschiebemuffe 8 jeweils eine entsprechende Sicherungsfläche 11a und die Verzah­ nung 13 des Schaltmuffenträgers 7 jeweils eine entsprechende Ge­ genfläche 12a auf. Dabei sind die verschiedenen Drehrichtungen zugeordneten Sicherungsflächen 11 und 11a an jedem Zahn 23 sym­ metrisch zu einer die Drehachse 6-6 enthaltenden Zahnmittelebene 21-21 ausgebildet. Folgerichtig sind auch die Gegenflächen 12 und 12a, die verschiedenen Drehrichtungen zugehörig sind, an je­ dem Zahn 24 symmetrisch zu einer die Drehachse 6-6 enthaltenden Zahnmittelebene 22-22 ausgebildet.

Schaltmuffenträger 7 und Schaltschiebemuffe 8 sind Teile einer Wechselschaltkupplung, welche zum fakultativen Ankuppeln eines zweiten Zahnrades 29 an die Getriebewelle 4 verwendet ist. Das Zahnrad 29 ist auf einem an die zum Zahnrad 5 entgegengesetzte Stirnseite des Schaltmuffenträgers 7 angrenzenden Abschnitt der Getriebewelle 4 drehbar und axial unverschiebbar gelagert.

Schaltschiebemuffe 8 und Zahnrad 29 weisen in entsprechender Weise korrespondierende Kupplungsverzahnungen 9 und 10 auf, die in genau der gleichen Weise gegen axiales Lösen gesichert sind wie die korrespondierenden Kupplungsverzahnungen 9 und 10 von Schaltschiebemuffe 8 und Zahnrad 5. Dabei weist das Zahnrad 29 eine entsprechende Anschlagfläche 28 für die axiale Begrenzung des Schaltweges der Schaltschiebemuffe 8 auf, an der die Stirn­ flächen 18 der Verzahnung 14 in Anlage gehalten werden, wenn die Kupplungsverzahnungen 9 und 10 von Schaltschiebemuffe 8 und Zahnrad 29 in gegenseitigem Eingriff stehen und am Zahnrad 29 ein Drehmoment in einer der beiden Drehrichtungen wirksam ist.

Die entsprechenden Sicherungsflächen sind dann an dem die Stirn­ fläche 17 aufweisenden Ende des jeweiligen Zahnes 23 der Ver­ zahnung 14 symmetrisch zur Zahnmittelebene 21-21 ausgebildet. Folgerichtig liegen die zugehörigen Gegenflächen jeweils an dem dem Zahnrad 29 zugekehrten Ende des Zahnes 24 symmetrisch zur Zahnmittelebene 22-22.

Claims (5)

1. Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem auf ei­ ner Getriebewelle in Bezug auf deren Drehachse drehbar und axial unverschiebbar angeordneten Zahnrad und einem relativ zur Ge­ triebewelle bewegungsfest und konzentrisch zur Drehachse der Ge­ triebewelle angeordneten ringförmigen Schaltmuffenträger, und bei dem eine konzentrisch zur Drehachse der Getriebewelle ange­ ordnete ringförmige Schaltschiebemuffe durch korrespondierende Verzahnungen drehfest und axial verschiebbar auf dem Schaltmuf­ fenträger geführt ist und eine axiale Kupplungsverzahnung auf­ weist, die unter Axialverschiebung der Schaltschiebemuffe in ei­ ne korrespondierende axiale Kupplungsverzahnung des Zahnrades einführbar ist, und bei dem die Schaltschiebemuffe mit wenig­ stens einer Sicherungsfläche versehen ist, die in einer zur Drehachse geneigten Ebene liegt und an einer korrespondierenden Gegenfläche, die an einem der in den Richtungen der Drehachse der Getriebewelle im wesentlichen unbeweglich festgelegten Ge­ triebeteile ausgebildet ist, in Anlage gelangt, wenn die beiden Kupplungsverzahnungen in gegenseitigem Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsfläche (11) und die korrespondierende Gegen­ fläche (12) an der jeweiligen Verzahnung (13 oder 14) zur Füh­ rung der Schaltschiebemuffe (8) auf dem Schaltmuffenträger (7) ausgebildet sind, daß die Kupplungsverzahnung (9) der Schalt­ schiebemuffe (8) gegenüber der Verzahnung (14) der Schaltschie­ bemuffe (8) zur Führung auf dem Schaltmuffenträger (7) an einer räumlich versetzten Stelle (Radius 15 ≠ Radius 16) liegt und die Sicherungsfläche (11) an dem zum Zahnrad (5) entgegengesetzten Ende (18) der Verzahnung (14) der Schaltschiebemuffe (8) ausge­ bildet ist.

2. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (14) der Schaltschiebemuffe (8) zur Führung auf dem Schaltmuffenträger (7) in der auf das Zahnrad (5) wei­ senden Richtung der Drehachse (6-6) der Getriebewelle (4) durch eine in einer Radialebene liegende Stirnfläche (17) begrenzt ist.

3. Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (19 und 20) der Kupplungsverzahnungen (9 und 10) parallel zur Drehachse (6-6) ihres Getriebeteiles (Zahnrad 5 oder Schaltschiebemuffe 8) verlaufen.

4. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsverzahnungen (9 und 10) auf einem größeren Ra­ dius (15 < 16) zur Drehachse (6-6) der Getriebewelle (4) ange­ ordnet sind als die Verzahnungen (13 und 14) zur Führung der Schaltschiebemuffe (8) auf dem Schaltmuffenträger (7).

5. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschiebemuffe (8) zwei jeweils einer der beiden Drehrichtungen zugehörige Sicherungsflächen (11 und 11a) und der Schaltmuffenträger (7) korrespondierende Gegenflächen (12 und 12a) aufweisen, welche symmetrisch zu einer die Drehachse (6-6) der Getriebewelle (4) enthaltenden Zahnmittelebene (21-21 oder 22-22) eines Zahnes (23 oder 24) der Verzahnung (14 oder 13) zur Führung der Schaltschiebemuffe (8) auf dem Schaltmuffenträger (7) ausgebildet sind.