DE4491682C2

DE4491682C2 - Eingriffsvorrichtung in einem Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE4491682C2
Application number: DE4491682A
Authority: DE
Inventors: Grzegorz Janiszewski
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: US5626213A; SE9300913D0; SE9300913L; AU6388394A; WO1994021935A1; DE4491682T1; SE501051C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingriffsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eingriffsvorrichtungen dieses Typs werden im allgemeinen in modernen Motorfahrzeuggetrieben verwendet. Die einwärts geneigten Flächenabschnitte der Zahnflanken sind dafür ausgelegt, die Eingriffskraft der Schaltmuffe zu vergrößern, d. h. ein eingegriffenes Zahnräderwerk am "Herausspringen" aufgrund dessen, daß die Schaltmuffe aus seiner Eingriffsposition unter hoher Drehmomentlast und während Lastwechsel verschoben wird, zu hindern. Die einwärts geneigte Fläche der Zahnflanke verursacht die Kraft, die auf die Flanke in der Rotationsrichtung wirkt, um eine Kraftkomponente zu haben, die in der Eingriffsrichtung der Schaltmuffe wirkt, wobei die Größe der Kraftkomponente von dem Winkel des geneigten Flächenabschnitts relativ zu dem Rest der Flankenfläche abhängt.

Ein Ergebnis davon, daß die Eingriffszähne der Schaltmuffe und des freien Zahnräderwerkes, das mit Zahnflanken ausgestattet ist, wobei dessen äußere Endabschnitte nach innen geneigt sind, ist, daß dort, abhängig von dem Neigungswinkel, ein gewisser Betrag an Spiel zwischen den Eingriffszähnen des Eingriffskragens und dem freien Zahnräderwerk sein muss. Dieses Spiel verursacht ein Nachschwingen in dem Getriebe und in modernen Getrieben beträgt dieses Nachschwingen ca. 50% des gesamten Nachschwingens im Getriebe.

Im allgemeinen wird, je kleiner das Spiel zwischen den Zähnen der Schaltmuffe und des freien Zahnräderwerkes ist, desto kleiner das Risiko für ein Lösen des Zahnräderwerks bei Lastwechsel. Bei der modernen Serienproduktion von Getrieben würden die meisten Einheiten ohne jegliches Risiko des Lösens arbeiten, selbst mit einem sehr kleinen Neigungswinkel (zwischen 1 und 2°) und demzufolge mit sehr kleinem Spiel, aber es ist unvermeidbar, daß für eine kleine Anzahl von Getrieben die Variation innerhalb der Toleranzen derart sein wird, daß dort trotz des kleinen Neigungswinkels des Flankenabschnittes ein großes Nachschwingen in dem Getriebe sein wird, was das Risiko des Lösens des Zahnräderwerks erhöht. Um volle Sicherheit durch unerwünschte Variation innerhalb der Toleranzen in neuen Getrieben und in Getrieben mit Nachschwingen, das durch Verschleiß verursacht wird, zu erzielen, werden die Zähne der Schaltmuffe und des freien Zahnräderwerkes mit Flächenabschnitten hergestellt, deren Neigungswinkel zwischen 3° und 4° ist. Jedoch ist die Konsequenz davon, daß das Nachschwingen in den meisten Getrieben größer sein wird als es tatsächlich sein muss.

Die DE 37 01 536 A1 beschreibt eine Synchronisiereinrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf der Außenverzahnung einer Kupplungsnabe über ihre Innenverzahnung verschiebbaren Schaltmuffe, deren Enden unter Mitwirkung von Sperrsynchronringen mit an benachbarten freilaufenden Zahnrädern vorgesehenen Kupplungszähnen in Eingriff bringbar sind. Dabei sind an den Enden der Kupplungszähne der Schaltmuffe an den Seitenflanken Ausnehmungen vorgesehen, die mit den Seitenflanken der Kupplungszähne der Zahnräder zusammenwirken, wobei die Schaltmuffe Eine Gruppe von Haltezähnen aufweist, die an beiden Seitenflanken Ausnehmungen aufweisen, und wobei eine Gruppe von Führungszähnen an einander gegenüberliegenden Seitenflanken keine Ausnehmungen aufweisen und wobei diese Führungszähne in ihrer Breite um einen vorgegebenen Betrag verringert und die mit ihnen zusammenwirkenden Sperrzähne des Sperrsynchronringes an ihren entsprechenden Seiten in ihrer Breite vergrößert sind.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Eingriffsmechanismus der eingangs genannten Art vorzusehen, der die zwei offensichtlich nicht kompatiblen Eigenschaften des kleinen Nachschwingens und der großen Sicherheit gegen Getriebeherausspringen kombiniert.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der zweite Flächenabschnitt kann einen Neigungswinkel zwischen 1 und 3° aufweisen, was adäquate Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Lösen des Zahnräderwerks in den meisten Fällen bietet. Der Neigungswinkel dieses Flächenabschnitts bestimmt das erforderliche Spiel, das klein sein wird. Der erste Flächenabschnitt kann einen Neigungswinkel von zwischen 3 und 4° haben, der volle Sicherheit in den oben beschriebenen unglücklichen Fällen bietet, da die Schaltmuffe gefasst und durch das Zusammenwirken zwischen seinem ersten Flächenabschnitt, der um einen größeren Winkel geneigt ist und den geneigten Flächenabschnitt des Eingriffszahnes des freien Zahnräderwerkes, blockiert wird, wenn er aufgrund von ungenügender Eingriffskraft gegen die Löseposition verschoben wird.

Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter mit Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Beispiele erklärt, wo

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Eingriffsvorrichtung gemäß der Erfindung in ihrer Löseposition (obere Hälfte) und in in einer Eingriffsposition (untere Hälfte) zeigt und

Fig. 2 vergrößerte Ansichten der Zähne der

und Fig. 3 Eingriffsvorrichtung in verschiedenen Eingriffspositionen sind.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Welle in einem Fahrzeuggetriebe (nicht detaillierter hier gezeigt). Ein erstes Zahnräderwerk 2 und ein zweites Zahnräderwerk 3 sind drehbar auf der Welle montiert. Jedes Zahnräderwerk 2, 3 ist einstückig mit einem Zahnkranz 4, der Eingriffszähne 5 aufweist, und einem Synchronisationskonus 6, der mit einem Synchronisationsring 7 zusammenarbeitet, hergestellt. Eine Schaltmuffe 8, die in einer konventionellen Weise montiert ist, ist nicht drehbar, aber auf der Eingriffsnabe 9 axial verschiebbar, die drehfest an der Welle 1 angebracht ist und äußere Zähne 10 aufweist, die mit inneren Zähnen 11 der Schaltmuffe 8 in Eingriff stehen. Die Nabe 9 ist mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten radialen Bohrungen hergestellt, von denen jede eine Feder 12 und eine Kugel 13 aufnimmt. Gewisse Eingriffszähne 11 des Eingriffskragens 8 haben eine zentrale Vertiefung 14, in welche die Kugel 13 in der neutralen Position des Eingriffskragens 8 eingreift, um den Kragen 8 in einer neutralen Position zu zentrieren. Andere Zähne 11 der Schaltmuffe 8 haben ein Paar von Vertiefungen an ihren Enden, in die Kugeln 13 in jeder Eingriffsposition eingreifen und die dafür ausgelegt sind, die Schaltmuffe 8 gegen die Eingriffsposition zu belasten.

Fig. 2 und 3 zeigen in einem größeren Maßstab einen Eingriffszahn 5 des Zahnkranzes 4 eines Zahnräderwerkes 2, 3 und einen Eingriffszahn 11 der Schaltmuffe 8. Die Eingriffszähne 5 haben einen spitzen Endabschnitt 20 und gegenüberliegende Flanken 21, die nach innen entgegen der Längsachse 19 des Zahnes unter einem Winkel α, der zwischen 3 und 4° sein kann, geneigt sind. Die Zähne 11 der Schaltmuffe 8 haben auch spitze Endabschnitte 22 und gegenüberliegende Flankenflächenabschnitte 23, die an dem Endabschnitt angrenzen und die eine Neigung aufweisen, die mit der Neigung der Flanke 21 korrespondiert, d. h. sie bilden einen Winkel von zwischen 3 und 4° mit der Längsachse 24 des Zahnes. Die Zähne 11 der Schaltmuffe 8 haben eine Stufe 25 zwischen dem Flächenabschnitt 23 und einem zusätzlichen Flankenflächenabschnitt 26, der über eine zusätzliche Stufe 27 mit Zahnflanken 28 verbunden ist, die parallel zu der Längsachse 24 sind. Der Flächenabschnitt 26 hat eine kleinere Neigung als der Flächenabschnitt 23. Zum Beispiel kann sein Neigungswinkel β zwischen 1 und 3° sein.

Fig. 2 zeigt die Zahnseite des Zahnräderwerkes 2, 3 und jeweils die Zähne 5 und 11 der Schaltmuffe 8 in normalem Eingriff. Die gestrichelte Linie d-e zeigt die Berührungslinie zwischen der Kantenlinie d-e des Zahnes 5 und des Flächenabschnitts 26 von kleinerer Zahnneigung. In dieser Position wird ein minimales Nachschwingen erzielt. Falls der Winkel β nicht ausreichend sein sollte, um die Schaltmuffe 8 in Eingriffsposition in Fig. 2 zu halten, zum Beispiel aufgrund einer unglücklichen Variation bei den Toleranzen in dem Getriebe, werden sich die Zähne 5 und 11 zu der in Fig. 3 (siehe f-g) gezeigten Position wegbewegen, in der der größere Winkel α der Flächen 21, 23 genügend Eingriffskraft garantiert. Während Lastwechsel wird das Zusammenwirken zwischen den federbeaufschlagten Kugeln 13 und den Vertiefungen an den Enden der Eingriffszähne die Schaltmuffe 8 zu der Eingriffsposition d-e zurückbewegen.

Claims

1. Eingriffsvorrichtung zum Verriegeln eines Zahnräderwerkes mit einer Welle oder zum Lösen des Zahnräderwerkes von der Welle, wobei das Zahnräderwerk (2, 3) frei drehbar auf der Welle (1) innerhalb eines Schaltgetriebes angeordnet ist, welche Vorrichtung eine Schaltmuffe (8) aufweist, die nicht drehbar, aber axial relativ zur Welle (1) verschiebbar ist und mit Eingriffszähnen (11) versehen ist, sowie einen Zahnkranz (4) aufweist, der mit dem Zahnräderwerk (2, 3) verbunden ist und der mit korrespondierenden eingreifenden Zähnen (5) ausgestattet ist, wobei die Zähne (5; 11) spitze Endabschnitte (20; 22) und gegenüberliegende Flanken (21; 23) aufweisen, von denen die Flanke (23) an den Eingriffszähnen (11) beabstandet vom spitzen Endabschnitt (22) eine erste Stufe (25) aufweist, wodurch ein erster Flächenabschnitt (23) gebildet ist, der vom spitzen Endabschnitt (22) zur Stufe (25) geneigt verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnflanken (28) der Schaltmuffe (8) mit einer zweiten Stufe (27) ausgestattet sind, die von der ersten Stufe (25) beabstandet ist, so dass ein zweiter Flächenabschnitt (26) gebildet ist, der von der ersten Stufe (25) zur zweiten Stufe (27) hin geneigt verläuft, wobei der Neigungswinkel (β) des zweiten Flächenabschnitts (26) zu einer Ebene parallel zur angrenzenden Zahnflanke (28) kleiner ist als der entsprechende Winkel (α) des ersten Flächenabschnitts (23).

2. Eingriffsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) des ersten Flächenabschnitts (23) etwa zweimal die Größe des Winkels (β) des zweiten Flächenabschnitts (26) hat.

3. Eingriffsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) des ersten Flächenabschnitts zwischen 3 und 4° ist, und daß der Winkel (β) des zweiten Flächenabschnitts (26) zwischen 1 und 3° ist.

4. Eingriffsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Flächenabschnitt (26) eine größere Ausdehnung in der Längsrichtung des Zahnes (11) aufweist als der erste Flächenabschnitt (23).