WO2012052234A1 - Formschlüssiges schaltelement - Google Patents

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WO2012052234A1
WO2012052234A1 PCT/EP2011/066182 EP2011066182W WO2012052234A1 WO 2012052234 A1 WO2012052234 A1 WO 2012052234A1 EP 2011066182 W EP2011066182 W EP 2011066182W WO 2012052234 A1 WO2012052234 A1 WO 2012052234A1
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WO
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profile
sliding sleeve
flanks
idler gear
switching element
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PCT/EP2011/066182
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Manuel Goetz
Christian Sibla
Detlef Baasch
Matthias Arzner
Johannes Winkler
Steffen Bertsch
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16D11/08—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially
    • F16D11/10—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially with clutching members movable only axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D2011/002—Clutches in which the members have interengaging parts using an external and axially slidable sleeve for coupling the teeth of both coupling components together
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D2011/008—Clutches in which the members have interengaging parts characterised by the form of the teeth forming the inter-engaging parts; Details of shape or structure of these teeth

Definitions

  • the present invention relates to a positive switching element for switching at least one gear ratio for a transmission of a vehicle according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • a tooth-on-tooth position can be resolved by applying a torque to the jaw switching element.
  • the applied torque serves to overcome the friction as a result of the frontal tooth-on-tooth contact in order to allow a relative movement and a subsequent sensing of the sliding sleeve.
  • This results in the problem that at too high torque unwanted high acceleration occurs and thus the meshing process can not be performed because of excessive differential speeds.
  • the present invention is based on the object to propose a form-fitting switching element, with the occurrence of a tooth-on-tooth position when meshing is reliably prevented.
  • a positive switching element for a transmission such as for a manual transmission and for a partially or fully automated transmission
  • the switching element comprises at least one axially displaceable on a shaft but rotatably connected sliding sleeve or the like, preferably from a non-switched neutral position or from another, for example switched position in at least one further switched position is axially displaceable, in which a loose wheel with the shaft rotatably connected to switch a translation stage via corresponding profile contours, teeth or the like.
  • the profile contours z. B. may be formed as a radial toothing, spur gear or the like.
  • the number of profile flanks of the sliding sleeve and the idler gear is different, and that at least one profile flank of the idler gear or the sliding sleeve, depending on which profile contour more teeth or profile flanks, in the axial direction is made resilient or resilient.
  • the smaller number of profile flanks can be completely achieved with a tooth-on-tooth position or with a profile on flank position due to the sprung profile flanks already be at least partially Schemespurt in the axial direction.
  • rotation takes place between the sliding sleeve and the idler gear in a tooth-on-gap position or profile flange-on-gap position, so that the tooth-on-tooth position is resolved without a unintentional upward rotation of one of the coupling halves of the switching element occurs.
  • the switching element designed, for example, as a claw switching element is then also converted into a form-fitting configuration.
  • a tooth-on-gap position can be ensured.
  • the proposed switching element regardless of whether a tooth-on-tooth position or a tooth-on-Lückegna is present positively connected. Immediately after the switching element has been moved to its switched position, load can be applied to and transferred from the switching element, so that the meshing operation can be completed quickly and completely avoided the disadvantages of a known jaw switching element in a tooth-on-tooth position become.
  • the respective non-sprung profile contour has a smaller number of profile flanks or teeth.
  • the smaller number of profile flanks or teeth and provided on the loose-wheel side coupling part the larger number of profile edges or teeth, wherein the loose-wheel-side profile edges spring-loaded or resilient in the axial direction or elastic are formed.
  • the tooth-on-tooth contact on the axial end side is released by the applied torque and the resultant relative movement if the applied torque is greater than the friction torque resulting from the end-side profile edge contact. Since the axially displaced or sprung profile flanks of the idler gear spring back to their original position, the relative movement between the idler gear and the sliding sleeve is limited until a tooth-on-gap position exists between the profile contour of the idler gear and the sliding sleeve. Thereafter, the switching element can be completely switched by the sliding sleeve is moved axially in its switched position for tracking the profile contours.
  • an elastic member made of metal, plastic or the like is used to allow axial compliance and guidance of the individual profile edges.
  • a spring plate with the profile flanks associated spring tabs or the like can be provided.
  • the resilient member is formed as a profile contour, for example, the idler gear, wherein the spring tabs are designed to be axially elastic and relatively stiff in the circumferential direction for torque transmission.
  • the suspension of the profile contour if on the one hand the required elasticity and on the other hand, the required rigidity are ensured with the selected design.
  • Figure 1 is a sectional view of a positive switching element
  • Figure 2 is a developed in the drawing plane schematic side view of a loose wheel and a sliding sleeve of the switching element in a neutral position
  • FIG. 2A shows a schematic side view of a loose wheel and a sliding sleeve of the switching element in an axial intermediate position, which is developed into the plane of the drawing;
  • FIG. 2B shows a schematic side view of a loose wheel and a sliding sleeve of the shifting element in the axial intermediate position with partly infeed profile contour unwound in the plane of the drawing;
  • Figure 3 is a plan view of a spring plate for alternative embodiment of a springing of the profile contour of the idler gear
  • FIG. 3A shows a side view of the spring plate according to FIG. 3.
  • a positive switching element for a transmission of a vehicle is shown by way of example, wherein the invention is not limited to a specific embodiment of the positive switching element.
  • the switching element can be used in a manual transmission or in a partially or fully automated transmission, in particular a dual-clutch transmission to realize the insertion of gears or the switching of Gangradpresen.
  • the switching element or the switching claw comprises at least one on a shaft 1 axially displaceable, but non-rotatably connected sliding sleeve 2, which is actuated by a Heidelbergaktorik not shown.
  • a shaft-fixed claw outer toothing 3 is provided, which is constantly engaged with a claw internal toothing of a sliding sleeve side coupling part formed profile contour 4 of the sliding sleeve 2, wherein the sliding sleeve 2 from a neutral position A or a non-switched position axially via an intermediate position C. in a switched position B can be moved to a To shift translation stage.
  • the sliding sleeve 2 in the neutral position A and in the switched position B side by side is schematically indicated, wherein the direction of movement from the neutral position A is displayed in the switched position B by an arrow.
  • a loose wheel 5 is shown, which is rotatably supported by a bearing 6 on the shaft 1.
  • the idler gear 5 is provided with an integrally formed coupling part, which extends axially in the direction of the sliding sleeve 2.
  • the coupling part has as a profile contour 7 of the idler gear 5 a freewheel-claw external teeth, which is selected such that in the switched position B, the profile contour 4 of the sliding sleeve 2 at least partially axially overlaps with the profile contour 7 of the idler gear 5, so that the sliding sleeve. 2 realized in the switched position B, a rotationally fixed connection between the idler gear 5 and the shaft 1.
  • profile contours 4 and 7 radial toothings are used by way of example, it also being possible to use spur gear toothings without further ado.
  • FIG. 1 also shows a section line l-1 to which the side views developed in the plane shown in FIGS. 2, 2A and 2B are related.
  • the switching element according to the invention is in the neutral position A and in Figures 2A and 2B, the axial intermediate position C is shown, in which the sliding sleeve 2 is axially between the neutral position A and the switched position B. From the intermediate position C, the sliding sleeve 2 can be moved by further axial displacement in the direction of the idler gear 5 in the switched position B.
  • the idler gear 5 of the switching element comprises a toothing or profile contour 7, the teeth or profile flanks 8 are each supported by an elastic member or spring element 9 in the axial direction sprung or sprung, so that upon contact with the teeth or profile flanks 10 of the toothing or the profile contour 4 of the sliding sleeve 2 an axial evasive movement is made possible by corresponding retraction of the profile flanks 8.
  • the Switching provided that for Einspur silk a different number of teeth or a different profile edge number in the profile contours 4 and 7 is present.
  • the profile contour 4 of the sliding sleeve-side coupling half has only half the number of profile flanks 10, so that each intermediate space 13 between profile flanks 10 of the sliding sleeve 2 is available for every two profile flanks 8 of the loose-wheel-side profile contour 7 stand.
  • a pre-alignment of the profile contours to be engaged with each other 4, 7 of the sliding sleeve 2 and the idler gear 5 are made possible.
  • FIGS. 2, 2A and 2B illustrate the sequence and mode of operation of the switching element according to the invention for dissolving a tooth-on-tooth position in three steps.
  • the switching element or the sliding sleeve 2 is in the neutral position A, which is shown in FIG.
  • the neutral position A with the shaft 1 rotatably connected profile contour 4 of the sliding sleeve 2 is not with the profile contour 7 of the idler gear 5 in contact.
  • the axial length of the profile flanks 10 of the sliding sleeve 2 is selected accordingly.
  • the sliding sleeve 2 from the neutral position A in the intermediate position C moves axially, as indicated in Figure 2A by an arrow 15, meet all the profile flanks 10 each in the illustrated tooth-on-tooth position associated profile edge 8 of the idler gear 5. It becomes due to the tooth-on-tooth position the sprung profile edge 8 of the idler gear 5 in the axial direction, ie pushed back in the direction of the idler gear 5, which is indicated by the arrows 16 in Figure 2A.
  • the axially resilient spring elements 9 of the profile flank 8 are dimensioned such that in the compressed state of the profile flanks 8, an axial overlap between the profile flanks 10 of the sliding sleeve 2 and the non-deflected profile flanks 8 of the idler gear 5 is given.
  • the Einspurvorgang can be terminated by the sliding sleeve 2 is moved axially from the intermediate position C in the switched position B.
  • the sliding sleeve 2 is moved axially from the intermediate position C in the switched position B.
  • FIG 3 an alternative embodiment for the springing of the profile edges 8 of the idler wheel 5 is shown, in which the springing is carried out by an approximately circular or annular formed spring plate 1 1.
  • the spring plate 1 1 has a plurality of distributed over the inner circumference arranged spring tabs 12.
  • the spring tabs 12 are at a predetermined angle to the ground plane of the spring plate 1 1 and therefore provide in the axial direction a predetermined suspension or elasticity, so that in the installed state, the associated profile edge 8 of the idler gear 5 a corresponding axial spring travel having.
  • the spring tabs 12 themselves serve as toothing or profile flanks 8, it is provided that the spring tabs 12 are designed to be yielding in the axial direction and stiff in the circumferential direction.
  • the transmission is first switched load-free and designed the previous gear and the synchronous speed produced on the switching element before the start of the opposition process.
  • Either the switching operation can be successfully completed by corresponding Einspuren or there is a tooth-on-tooth position.
  • the sprung profile flanks 8 now yield in the case of the switching element according to the invention, and a full axial overlap of the profile contours 4 and 7 is already produced, so that immediately thereafter the full load torque is achieved can be applied to the switching element according to the invention, whereby it comes to a defined rotation of the switching element in the tooth-on-Lückegna and the foundedrfitten profile edges 8 jump back to their original positions.
  • the full load of the proposed switching element can be transmitted even before the end of the switching process, whereby the switching operation is carried out in no time.

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Abstract

Es wird ein formschlüssiges Schaltelement zum Schalten zumindest einer Übersetzungsstufe für ein Getriebe eines Fahrzeuges mit zumindest einer auf einer Welle (1) axialverschiebbaren aber drehfest verbundenen Schiebemuffe (2) vorgeschlagen, die aus einer nicht geschalteten Neutralposition (A) in zumindest eine geschaltete Position (B) axial verschiebbar ist, in der ein Losrad (5) mit der Welle (1) drehfest zum Schalten einer Übersetzungsstufe über korrespondierende Profilkonturen (4, 7) verbunden ist, wobei die Anzahl der Profilflanken (10) der Profilkontur(4) der Schiebemuffe (2) und die Anzahl der Profilflanken (8) der Profilkontur(7) des Losrades (5) verschieden sind und wobei die Profilkontur (4, 7) der Schiebemuffe (2) oder des Losrades (5) zumindest eine in axialer Richtung angefederte Profilflanke (8, 10) aufweist, sodass als Einspurhilfe eine Vorausrichtung der miteinander in Eingriff zu bringenden Profilkonturen (4, 7) der Schiebemuffe (2) und des Losrades (5) möglich ist.

Description

Formschlüssiqes Schaltelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein formschlüssiges Schaltelement zum Schalten zumindest einer Übersetzungsstufe für ein Getriebe eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik ist es bekannt, dass bei Automatikgetrieben, insbesondere bei automatisierten Handschaltgetrieben und Doppelkupplungsgetrieben das Einlegen von Gangstufen mittels eines Klauenschaltelements formschlüssig über eine Klauenverzahnung erfolgt. Insbesondere bei nicht angespitzten Zähnen der Klauenverzahnung kann es beim Schalten zu einer unerwünschten Zahn-auf- Zahnstellung kommen.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 101 22 450 A1 ist ein Schaltgetriebe für ein Motorrad bekannt, bei dem über eine Steuereinrichtung die Position einer Zahn-auf-Lückestellung bei den schaltbaren Klauenkupplungen aus der Position der Getriebewellen unter Berücksichtigung der Untersetzungsverhältnisse der einzelnen Gangstufen berechnet wird und ein Zeitpunkt zur Einrückfreigabe bestimmt wird. In nachteiliger weise ist für die Vorausberechnung eine hohe Anforderung bezüglich der Genauigkeit der Erfassung der Relativpositionen erforderlich, sodass kostenintensive Sensoreinrichtungen unbedingt erforderlich sind.
Es ist auch bekannt, dass sich eine Zahn-auf-Zahnstellung durch Anlegen eines Drehmomentes an dem Klauenschaltelement auflösen kann. Das angelegte Drehmoment dient dabei zur Überwindung der Reibung infolge des stirnseitigen Zahn-auf-Zahnkontaktes, um eine Relativbewegung und ein anschließendes Einspu- ren der Schiebemuffe zu ermöglichen. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass bei zu hohem Drehmoment eine ungewollte Hochbeschleunigung auftritt und damit der Einspurvorgang wegen zu hoher Differenzdrehzahlen nicht durchgeführt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein formschlüssiges Schaltelement vorzuschlagen, mit dem ein Auftreten einer Zahn-auf-Zahnstellung beim Einspuren sicher verhindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Demnach wird ein formschlüssiges Schaltelement für ein Getriebe, wie zum Beispiel für ein Handschaltgetriebe sowie für ein teil- oder vollautomatisiertes Getriebe vorgeschlagen, wobei das Schaltelement zumindest eine auf einer Welle axial verschiebbare aber drehfest verbundene Schiebemuffe oder dergleichen umfasst, die vorzugsweise aus einer nicht geschalteten Neutralposition oder auch aus einer anderen zum Beispiel geschalteten Position in zumindest eine weitere geschaltete Position axial verschiebbar ist, in der ein Losrad mit der Welle drehfest zum Schalten einer Übersetzungsstufe über korrespondierende Profilkonturen, Verzahnungen oder dergleichen verbunden ist. Die Profilkonturen können z. B. als Radialverzahnung, Stirnradverzahnung oder dergleichen ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Anzahl der Profilflanken der Schiebemuffe und des Losrades verschieden ist, und dass zumindest eine Profilflanke des Losrades oder der Schiebemuffe, je nach dem welche Profilkontur mehr Zähne beziehungsweise Profilflanken aufweist, in axialer Richtung nachgiebig beziehungsweise federnd ausgeführt ist.
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement die Anzahl der vorgesehenen Profilflanken der Profilkonturen der beiden Kupplungshälften nicht identisch ist, kann bei einer Zahn-auf-Zahnstellung beziehungsweise bei einer Prof il- flanken-auf-Profilflankenstellung aufgrund der eingefederten Profilflanken komplett die geringere Anzahl von Profilflanken schon in axialer Hinsicht zumindest teilweise eingespurt werden. Bei einem anschließenden Aufbringen eines Drehmomentes zum Überwindung der stirnseitigen Reibung erfolgt eine Verdrehung zwischen der Schiebemuffe und dem Losrad in eine Zahn-auf-Lückestellung beziehungsweise Profilflan- ken-auf-Lückestellung, so dass die Zahn-auf-Zahnstellung aufgelöst wird, ohne dass ein ungewolltes Hochdrehen einer der Kupplungshälften des Schaltelementes auftritt. Dabei wird dann auch das zum Beispiel als Klauenschaltelement ausgeführte Schaltelement in eine formschlüssig geschaltete Konfiguration überführt. Insgesamt kann bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement zum vollständigen Einspuren für die in Eingriff zu bringenden Profilkonturen eine Zahn-auf-Lückestellung sichergestellt werden.
In vorteilhafter Weise kann das vorgeschlagene Schaltelement unabhängig davon, ob eine Zahn-auf-Zahnstellung oder eine Zahn-auf-Lückestellung vorliegt formschlüssig geschaltet werden. Sofort nachdem das Schaltelement in seine geschaltete Position bewegt worden ist, kann Last auf das Schaltelement aufgebracht werden und von diesem übertragen werden, so dass der Einspurvorgang möglich schnell beendet werden kann und die Nachteile bei einem bekannten Klauenschaltelement bei einer Zahn-auf-Zahnstellung vollständig vermieden werden.
Im Rahmen einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jeweils die nicht angefederte Profilkontur eine geringere Anzahl von Profilflanken beziehungsweise Zähnen aufweist. Vorzugsweise kann an der nicht angefederten Profilkontur nur die halbe Anzahl der Profilflanken der angefederten Profilkontur vorgesehen sein, so dass jedem Zwischenraum beziehungsweise Lückenraum der nicht angefederten Profilkontur jeweils zwei Profilflanken der angefederten Profilkontur zugeordnet sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass bei dem schiebemuffenseitigen Kupplungsteil die geringere Anzahl der Profilflanken beziehungsweise der Zähne und an dem losradseitigen Kupplungsteil die größere Anzahl von Profilflanken beziehungsweise von Zähnen vorgesehen sind, wobei die losradseitigen Profilflanken angefedert beziehungsweise in axialer Richtung nachgiebig oder elastisch ausgebildet sind.
Auf diese Weise treffen bei einer Zahn-auf-Zahnstellung beziehungsweise Profilflanken-auf-Profilflankenstellung in einer axialen Zwischenposition zwischen der Neutralposition und der geschalteten Position des Schaltelements die Profilflanken der Schaltmuffe beziehungsweise Schiebemuffe auf die Profilflanken der angefeder- ten losradseitigen Profilkontur, wobei die angefederten Profilflanken aufgrund der Axialbewegung des Schiebemuffe gegen die Federkraft zurückgeschoben werden, so dass sämtliche Profilflanken der Schiebemuffe in eine axiale Überdeckung beziehungsweise Überlappung mit der Profilkontur des Losrades kommen. Wenn nun eine Last auf das Schaltelement gegeben wird, löst sich der Zahn-auf-Zahnkontakt an der axialen Stirnseite durch das aufgebrachte Drehmoment und die dadurch resultierende Relativbewegung auf, wenn das aufgebrachte Drehmoment größer als das aus dem stirnseitigen Profilflankenkontakt resultierende Reibmoment ist. Da die axial verschobenen beziehungsweise eingefederten Profilflanken des Losrades in ihre Ausgangslage zurückspringen, wird die Relativbewegung zwischen dem Losrad und der Schiebemuffe begrenzt, bis eine Zahn-auf-Lückestellung zwischen der Profilkontur des Losrades und der Schiebemuffe vorliegt. Danach kann das Schaltelement komplett geschaltet werden, indem die Schiebemuffe axial in ihre geschaltete Position zum Einspuren der Profilkonturen verschoben wird.
Es ist gemäß einer nächsten Weiterbildung möglich, dass zur Federung der Profilflanken zum Beispiel des Losrades ein elastisches Bauteil aus Metall, Kunststoff oder dergleichen verwendet wird, um eine axiale Nachgiebigkeit und Führung der einzelnen Profilflanken zu ermöglichen. Vorzugsweise kann ein Federblech mit den Profilflanken zugeordneten Federlaschen oder dergleichen vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, dass das federelastische Bauteil als Profilkontur zum Beispiel des Losrades ausgebildet ist, wobei die Federlaschen zum einen axial elastisch und in Umfangsrichtung zur Drehmomentübertragung relativ steif ausgeführt sind. Es sind auch andere konstruktive Ausgestaltungen denkbar, um die Federung der Profilkontur zu realisieren, wenn zum einen die geforderte Elastizität und zum anderen die geforderte Steifigkeit mit der gewählten Ausgestaltung gewährleistet sind.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen, welche mögliche Ausführungsvarianten exemplarisch darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine geschnittene Ansicht eines formschlüssigen Schaltelementes; Figur 2 eine in die Zeichnungsebene abgewickelte schematische Seitenansicht eines Losrades und einer Schiebemuffe des Schaltelements in einer Neutralposition;
Figur 2A eine in die Zeichnungsebene abgewickelte schematische Seitenansicht eines Losrades und einer Schiebemuffe des Schaltelements in einer axialen Zwischenposition;
Figur 2B eine in die Zeichnungsebene abgewickelte schematische Seitenansicht eines Losrades und einer Schiebemuffe des Schaltelements in der axialen Zwischenposition mit teilweise eingespurter Profilkontur;
Figur 3 eine Draufsicht auf ein Federblech zur alternativen Ausgestaltung einer Anfederung der Profilkontur des Losrades; und
Figur 3A eine Seitenansicht des Federbleches gemäß Figur 3.
In Figur 1 ist exemplarisch ein formschlüssiges Schaltelement für ein Getriebe eines Fahrzeuges gezeigt, wobei die Erfindung nicht auf eine spezielle Ausführung des formschlüssigen Schaltelements beschränkt ist. Beispielsweise kann das Schaltelement in einem Handschaltgetriebe oder auch in einem teil- oder vollautomatisierten Getriebe, insbesondere einem Doppelkupplungsgetriebe eingesetzt werden, um das Einlegen von Gängen beziehungsweise das Schalten von Gangradpaaren zu realisieren.
Das Schaltelement beziehungsweise die Schaltklaue umfasst zumindest eine auf einer Welle 1 axial verschiebbare, aber drehfest verbundene Schiebemuffe 2, die von einer nicht weiter dargestellten Schaltaktorik betätigt wird. An der Welle 1 ist eine wellenfeste Klauenaußenverzahnung 3 vorgesehen, die mit einer als Klaueninnen- verzahnung eines schiebemuffeseitigen Kupplungsteiles ausgebildeten Profilkontur 4 der Schiebemuffe 2 ständig in Eingriff steht, wobei die Schiebemuffe 2 von einer Neutralposition A beziehungsweise einer nicht geschalteten Position axial über eine Zwischenposition C in eine geschaltete Position B verschoben werden kann, um eine Übersetzungsstufe zu schalten. In Figur 1 ist die Schiebemuffe 2 in der Neutralposition A und in der geschalteten Position B nebeneinander schematisch angedeutet, wobei durch einen Pfeil die Bewegungsrichtung von der Neutralposition A in die geschaltete Position B angezeigt wird.
Auf der Welle 1 ist ein Losrad 5 dargestellt, welches über eine Lagerung 6 drehbar auf der Welle 1 gelagert ist. Das Losrad 5 ist mit einem angeformten Kupplungsteil versehen, welches sich axial in Richtung der Schiebemuffe 2 erstreckt. Das Kupplungsteil weist als Profilkontur 7 des Losrades 5 eine losradfeste Klauenaußen- verzahnung auf, die derart gewählt ist, dass in der geschalteten Position B die Profilkontur 4 der Schiebemuffe 2 zumindest teilweise mit der Profilkontur 7 des Losrades 5 axial überlappt, so dass die Schiebemuffe 2 in der geschalteten Position B eine drehfeste Verbindung zwischen dem Losrad 5 und der Welle 1 realisiert. Als Profilkonturen 4 und 7 werden exemplarisch Radialverzahnungen verwendet, wobei auch ohne weiteres Stirnradverzahnungen eingesetzt werden können.
In Figur 1 ist ferner eine Schnittlinie l-l angegeben, auf die die in den Figuren 2, 2A und 2B dargestellten in die Ebene abgewickelten Seitenansichten bezogen sind. In Figur 2 befindet sich das erfindungsgemäße Schaltelement in der Neutralstellung A und in den Figuren 2A und 2B ist die axiale Zwischenstellung C dargestellt, in der sich die Schiebemuffe 2 axial zwischen der Neutralposition A und der geschalteten Position B befindet. Aus der Zwischenposition C kann die Schiebemuffe 2 durch weiteres axiales Verschieben in Richtung des Losrades 5 in die geschaltete Position B bewegt werden.
Wie insbesondere aus den Figuren 2, 2A und 2B ersichtlich ist, umfasst das Losrad 5 des erfindungsgemäßen Schaltelements eine Verzahnung beziehungsweise Profilkontur 7, dessen Zähne beziehungsweise Profilflanken 8 jeweils über ein elastisches Bauteil beziehungsweise Federelement 9 in axialer Richtung eingefedert beziehungsweise gefedert gelagert sind, so dass bei einem Kontakt mit den Zähnen beziehungsweise Profilflanken 10 der Verzahnung beziehungsweise der Profilkontur 4 der Schiebemuffe 2 eine axiale Ausweichbewegung durch entsprechendes Zurückweichen der Profilflanken 8 ermöglicht wird. Ferner ist erfindungsgemäß bei dem Schaltelement vorgesehen, dass zur Einspurhilfe eine unterschiedliche Zähnezahl beziehungsweise eine unterschiedliche Profilflankenzahl bei den Profilkonturen 4 und 7 vorliegt.
Wie aus den Figuren 2, 2A und 2B ersichtlich ist, weist die Profilkontur 4 der schiebemuffenseitigen Kupplungshälfte nur die halbe Anzahl an Profilflanken 10 auf, so dass jeder Zwischenraum 13 zwischen Profilflanken 10 der Schiebemuffe 2 für jeweils zwei Profilflanken 8 der losradseitigen Profilkontur 7 zur Verfügung stehen. Somit kann eine Vor-Ausrichtung der miteinander in Eingriff zu bringenden Profilkonturen 4, 7 der Schiebemuffe 2 und des Losrades 5 ermöglicht werden.
In den Figuren 2, 2A und 2B ist der Ablauf und die Funktionsweise bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement zum Auflösen einer Zahn-auf-Zahnstellung in drei Schritten dargestellt. In einem ersten Schritt befindet sich das Schaltelement beziehungsweise die Schiebemuffe 2 in der Neutralposition A, die in Figur 2 dargestellt ist. In der Neutralposition A steht die mit der Welle 1 drehfest verbundene Profilkontur 4 der Schiebemuffe 2 nicht mit der Profilkontur 7 des Losrades 5 in Kontakt. Dazu ist die axiale Länge der Profilflanken 10 der Schiebemuffe 2 entsprechend gewählt.
Wird nun die Schiebemuffe 2 aus der Neutralposition A in die Zwischenposition C axial bewegt, wie in Figur 2A durch ein Pfeil 15 angedeutet, treffen sämtliche Profilflanken 10 jeweils auf eine in der dargestellten Zahn-auf-Zahnstellung zugeordnete Profilflanke 8 des Losrades 5. Dabei wird aufgrund der Zahn-auf-Zahnstellung die angefederte Profilflanke 8 des Losrades 5 in axialer Richtung, also in Richtung des Losrades 5 zurückgeschoben, welches durch die Pfeile 16 in Figur 2A angedeutet ist. Die axial federnden Federelemente 9 der Profilflanke 8 sind so dimensioniert, dass im eingefederten Zustand der Profilflanken 8 eine axiale Überlappung zwischen den Profilflanken 10 der Schiebemuffe 2 und den nicht eingefederten Profilflanken 8 des Losrades 5 gegeben ist.
Durch eine Relativbewegung (Drehpfeil 17 bzw. Pfeile 18 in Figur 2B) zwischen dem Losrad 5 und der Schiebemuffe 2 wird die Zahn-auf-Zahnstellung zwischen den Profilflanken 10 der Schiebemuffe und den zugeordneten eingefederten Profilflanken 8 des Losrades 5 aufgelöst, indem die Profilflanken 10 auf die jeweils benachbarte nicht eingefederte Profilflanke 8 des Losrades 5 treffen und in die Lücke bzw. in den Zwischenraum 14 der benachbarten Profilflanken 8 des Losrades 5 gleiten. In diesem Zustand befinden sich die Profilkonturen 4 und 7 der Schiebemuffe 2 und des Losrades 5 in einer Zahn-auf-Lückestellung, wobei die axial eingefederten Profilflanken 8 in ihre axialen Ausgangslagen zurückspringen, wie dies in Figur 2B durch einen Pfeil 19 angedeutet ist. Nun kann der Einspurvorgang beendet werden, indem die Schiebemuffe 2 aus der Zwischenstellung C in die geschaltete Position B axial bewegt wird. Hierbei befinden sich immer zwei benachbarte Profilflanken 8 des Losrades 5 in einem Zwischenraum 13 zwischen benachbarten Profilflanken 10 der Schiebemuffe 2.
In Figur 3 ist eine alternative Ausführung für die Anfederung der Profilflanken 8 des Losrades 5 gezeigt, bei der die Anfederung durch ein etwa kreisförmig beziehungsweise ringförmig ausgebildetes Federblech 1 1 ausgeführt ist. Das Federblech 1 1 weist mehrere über den Innenumfang verteilt angeordnete Federlaschen 12 auf. Insbesondere aus Figur 3A ist ersichtlich, dass die Federlaschen 12 in einem vorbestimmten Winkel zur Grundebene des Federbleches 1 1 stehen und bieten deshalb in axialer Richtung eine vorbestimmte Federung beziehungsweise Elastizität, so dass im eingebauten Zustand die zugeordnete Profilflanke 8 des Losrades 5 einen entsprechenden axialen Federweg aufweist. Sollten die Federlaschen 12 selbst als Verzahnung beziehungsweise Profilflanken 8 dienen, ist vorgesehen, dass die Federlaschen 12 in axialer Richtung nachgiebig und in Umfangsrichtung steif ausgeführt sind.
Bei einem Schaltvorgang zum Beispiel bei einem automatisierten Handschaltgetriebe wird vor Beginn des Einspruchvorganges das Getriebe zunächst lastfrei geschaltet und der vorherige Gang ausgelegt und die Synchrondrehzahl am Schaltelement hergestellt. Entweder der Schaltvorgang kann erfolgreich durch entsprechendes Einspuren abgeschlossen werden oder es tritt eine Zahn-auf-Zahnstellung auf. In dieser Stellung weichen nun bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement die angefederten Profilflanken 8 zurück und dabei wird schon eine volle axiale Überdeckung der Profilkonturen 4 und 7 hergestellt, so dass danach sofort das volle Lastmoment bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement angelegt werden kann, wodurch es zu einer definierten Verdrehung des Schaltelementes in die Zahn-auf-Lückestellung kommt und die zurückgedrängten Profilflanken 8 in ihre Ausgangslagen zurückspringen. Damit kann schon vor Beendigung des Schaltvorganges die volle Last vom vorgeschlagenen Schaltelement übertragen werden, wodurch der Schaltvorgang in kürzester Zeit durchgeführt wird.
Bezuqszeichen
1 Welle
2 Schiebemuffe
3 Klauenaußenverzahnung der Welle
4 Profilkontur der Schiebemuffe
5 Losrad
6 Lagerung des Losrades
7 Profilkontur des Losrades
8 Profilflanke des Losrades
9 Federelement
10 Profilflanke der Schiebemuffe
1 1 Federblech
12 Federlaschen
13 Zwischenraum zwischen Profilflanken der Schiebemuffe
14 Zwischenraum zwischen Profilflanken des Losrades
15 Pfeil
16 Pfeil
17 Drehpfeil
18 Pfeil
19 Pfeil
A Neutralposition
B geschaltete Position
C Zwischenposition

Claims

Patentansprüche
1 . Formschlüssiges Schaltelement zum Schalten zumindest einer Übersetzungsstufe für ein Getriebe eines Fahrzeuges, mit zumindest einer auf einer Welle (1 ) axialverschiebbaren aber drehfest verbundenen Schiebemuffe (2), die aus einer nicht geschalteten Neutralposition (A) in zumindest eine geschaltete Position (B) axial verschiebbar ist, in der ein Losrad (5) mit der Welle (1 ) drehfest zum Schalten einer Übersetzungsstufe über korrespondierende Profilkonturen (4, 7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Profilflanken (10) der Profilkontur(4) der Schiebemuffe (2) und die Anzahl der Profilflanken (8) der Profilkontur(7) des Losrades (5) verschieden sind und dass die Profilkontur (4, 7) der Schiebemuffe (2) oder des Losrades (5) zumindest eine in axialer Richtung angefederte Profilflanke (8, 10) aufweist, sodass als Einspurhilfe eine Vorausrichtung der miteinander in Eingriff zu bringenden Profilkonturen (4, 7) der Schiebemuffe (2) und des Losrades (5) möglich ist.
2. Formschlüssiges Schaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der nicht angefederten Profilflanken (8, 10) geringer als die Anzahl der angefederten Profilflanken (8, 10) ist.
3. Formschlüssiges Schaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Profilflanken (8) des Losrades (5) doppelt so groß als die Anzahl der Profilflanken (10) der Schiebemuffe (2) ist.
4. Formschlüssiges Schaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zwischenposition (C) der Schiebemuffe (2) zwischen der Neutralposition (A) und der geschalteten Position (B) bei einer Zahn-auf-Zahnstellung ein stirnseitiger Kontakt nur zwischen den Profilflanken (10) der Schiebmuffe (2) und den zugeordneten gegen die Federkraft eines Federelements (9) zurückgeschobenen Profilflanken (8) des Losrades (5) vorliegt, wobei die restlichen Profilflanken (8) des Losrades (5) jeweils einem Zwischenraum (13) zwischen benachbarten Profilflanken (10) der Schiebemuffe (2) zugeordnet sind.
5. Formschlüssiges Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilflanken (10) der Schiebemuffe (2) in der Zwischenposition (C) durch eine Relativdrehbewegung zwischen der Schiebemuffe (2) und dem Losrad (5) in einen Zwischenraum (14) zwischen benachbarten Profilflanken (8) der Profilkontur (7) des Losrades (5) einspurbar sind.
6. Formschlüssiges Schaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilflanken (8) des Losrades (5) über ein Federblech (1 1 ) mit den Profilflanken (8) zugeordneten Federlaschen (12) angefedert sind.
7. Formschlüssiges Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Profilkontur (7) des Losrades (5) ein Federblech (1 1 ) mit Federlaschen (12) als Profilflanken (8) des Losrades (5) ausgebildet ist, wobei die Federlaschen (12) axial elastisch und in Umfangsrichtung zur Drehmomentübertragung steif ausgeführt sind.
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