WO2015022129A2 - Schaltverzahnung für ein fahrzeuggetriebe und stufenautomatikgetriebe in planetenradsatzbauweise - Google Patents

Schaltverzahnung für ein fahrzeuggetriebe und stufenautomatikgetriebe in planetenradsatzbauweise Download PDF

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WO2015022129A2 PCT/EP2014/065023 EP2014065023W WO2015022129A2 WO 2015022129 A2 WO2015022129 A2 WO 2015022129A2 EP 2014065023 W EP2014065023 W EP 2014065023W WO 2015022129 A2 WO2015022129 A2 WO 2015022129A2
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toothing
teeth
shift
ratchet wheel
shift sleeve
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16D11/14—Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D21/02—Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways
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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 invention relates to a shift toothing for a vehicle transmission having a ratchet wheel, a shift sleeve carrier and an axially movable shift sleeve, wherein the ratchet wheel and the shift sleeve each have corresponding driving teeth, which can be brought into or out of engagement by moving the shift sleeve.
  • the invention relates to a stepped automatic transmission in Planetenradsatzbauweise with at least one brake and / or at least one clutch.
  • a transmission is known, in particular automatic transmission, with a plurality of switching elements and a plurality of switching elements in a power flow switchable gears, wherein at least one of the switching elements is closed to set a translation, wherein the switching elements, which in upshifts be switched on, are designed as frictional switching elements, and the switching elements, which represent only one switching element to be switched off in upshifts, are designed as positive switching elements to provide a transmission available that has little space requirement and is inexpensive to manufacture.
  • at least one of the interlocking shift elements is designed as a dog clutch.
  • a dog clutch for rotational coupling of two rotatably mounted components, with two mutually coaxial, each with claws occupied coupling elements, which can be brought by axial adjustment of a first of the coupling elements against the axially fixed second coupling element in and out of coupling engagement wherein the respective cooperating flanks of the claws are inclined in the axial direction such that upon transmission of a drive torque, axial forces spreading apart the coupling elements are generated, and comprising an actuator drive-connected to the adjustable coupling element, wherein the actuator comprises, on the one hand, and the axially fixed second coupling element on the other hand axially support in each case opposite to a common coupling element in opposite directions to a claw To provide enkupplung, in which the resulting during transmission of a torque axial expansion forces are absorbed within the actual clutch, so that they do not have to be passed into the structure surrounding the clutch, such as the clutch housing.
  • the invention has for its object to structurally and / or functionally improve an aforementioned shift teeth.
  • a shift toothing for use without synchronization device should be provided.
  • flank wear should be reduced.
  • a high toothing should be usable.
  • a foot carrying capacity should be increased.
  • a reduction of a flank carrying capacity should be avoided.
  • a peak formation should be avoided in a high-toothing.
  • a Zahnfußdicke should be increased.
  • a Biegehebelarm should be shortened.
  • a Zahnfußdelta should be reduced.
  • a surface pressure should be reduced.
  • a radial overlap should be increased.
  • a pressure angle should be reduced.
  • a sufficient head thickness should be ensured at a high toothing.
  • both a good contourtragrich and a good flank carrying capacity should be given.
  • the ratchet wheel can be a loose wheel.
  • the ratchet wheel can be rotatably mounted on a shaft.
  • the ratchet wheel can be rotatably connected to the shaft.
  • the shift sleeve carrier can be firmly connected to the shaft.
  • the shift sleeve can be rotatably connected to the shift sleeve carrier.
  • the shift sleeve may be axially displaceable relative to the ratchet wheel and to the shift sleeve carrier.
  • the shift sleeve carrier and the shift sleeve each have corresponding driving teeth.
  • the driving teeth of the shift sleeve carrier may correspond to the driving teeth of the ratchet wheel.
  • the ratchet wheel and / or the shift sleeve carrier may have a spur toothing.
  • the shift sleeve can be displaced by means of an actuator.
  • Corresponding driving teeth can correspond geometrically complementary.
  • the shift sleeve carrier and the shift sleeve can serve for the rotationally fixed connection and / or release of the ratchet wheel from / to the shaft.
  • the shift teeth can be a straight toothing.
  • the shift toothing can be a helical toothing.
  • the driving teeth can each have teeth.
  • the teeth can each have a tooth profile.
  • a tooth profile is a profile of a tooth in a front plane of the ratchet wheel, the shift sleeve carrier and / or the shift sleeve and / or in a plane parallel to a frontal plane.
  • the teeth can each have a profile centerline.
  • the teeth may each be asymmetrical with respect to the profile centerline.
  • the teeth of the driving teeth of the ratchet wheel may each have a load flank and a trailing edge and the load flanks may have a larger pressure angle than the trailing edges.
  • the load flanks can be the regularly higher loaded flanks.
  • the trailing edge can be the regular be moderately low loaded flanks.
  • the load flanks may have a pressure angle greater than about 5 ° to about 15 °, in particular about 10 °, than the trailing edges.
  • the load flanks may have an engagement angle of about 23 ° to about 33 °, in particular of about 28 °, and the trailing edges an engagement angle of about 13 ° to about 23 °, in particular of about 18 °.
  • the teeth of the driving teeth of the ratchet can each have a load flank and a trailing edge and on the load flanks each have a larger summonrundungsradius than at the trailing edges.
  • the teeth of the driving toothing of the ratchet wheel may have on the load flanks one by about 35% to about 45%, in particular one by about 40%, larger fulfillingrundungsradius than at the trailing edges.
  • the driving teeth can each be designed as involute.
  • the driving teeth of the ratchet wheel can be an external toothing and the driving teeth of the sliding sleeve can be an internal toothing.
  • the shift toothing can be used to shift gear ratios in a stepped automatic transmission in Planetenradsatzbauweise.
  • a stepped automatic transmission in Planetenradsatzbauweise with at least one brake and / or at least one clutch, in which the at least one brake and / or the at least one clutch has such a shift toothing.
  • the stepped automatic transmission can have at least one positively engageable brake and / or clutch.
  • the stepped automatic transmission may be a passenger car transmission.
  • the stepped automatic transmission can be a transmission with nine gear ratios for forward travel.
  • the stepped automatic transmission can be used in vehicles with transversely mounted internal combustion engine.
  • the automatic transmission can be used in vehicles with front-wheel drive.
  • the automatic transmission can be used in four-wheel drive vehicles.
  • the stepped automatic transmission can be used for installation transversely to the direction of travel.
  • optional features of the invention are referred to as "may.” Accordingly, there is an embodiment of the invention each having the particular feature or features.
  • the shift toothing according to the invention is suitable for use without a synchronization device and / or for meshing under a speed difference. Flank wear is reduced.
  • the shift toothing according to the invention can be used as a high toothing.
  • a foot carrying capacity is increased.
  • a reduction of an edge carrying capacity is avoided.
  • the switching toothing according to the invention can be used for a limited radial space. In a high gear tip formation is avoided.
  • a tooth root thickness is increased.
  • a Biegehebelarm is shortened.
  • a Zahnfußdelta is reduced.
  • a surface pressure is reduced.
  • a radial coverage is increased.
  • An intervention angle is reduced.
  • a sufficient head thickness on a high toothing is guaranteed. There are both a good foot carrying ability and a good flank carrying capacity.
  • Fig. 1 is a switching toothing with symmetrical tooth profiles according to the
  • Fig. 2 is a switching toothing with asymmetrical tooth profiles.
  • Fig. 1 shows a switching toothing 1 with symmetrical tooth profiles according to the prior art.
  • the shift teeth 1 has a ratchet wheel 2 and a
  • the ratchet wheel 2 has an external toothing with teeth 4.
  • the shift sleeve 3 has an internal toothing with teeth 5.
  • the external teeth of the ratchet wheel 2 and the internal teeth of the sliding sleeve 3 correspond to each other geometrically complementary.
  • the teeth 4 of the ratchet wheel 2 each have a right flank 6 and a left flank 7. Between the teeth 4 of the ratchet wheel 2 each gaps are arranged with a tooth base.
  • the teeth 4 have on the tooth base in each case on the right flank 6 a solicitrundungsradius 8 and on the left flank 7 a therapeutically.
  • the teeth 4 of the ratchet wheel 2 each have an axis of symmetry 10.
  • the teeth 4 of the ratchet wheel 2 each have a symmetrical to the symmetry axis 10 profile.
  • the right flank 6 and the left flank 7 each have the same pressure angle.
  • the foot radius 8 on the right flank 6 corresponds to the foot radius 9 on the left flank.
  • Fig. 2 shows a switching teeth 1 1 with asymmetrical tooth profiles.
  • the shift toothing 1 1 is used for switching transmission stages in a stepped automatic transmission of a motor vehicle.
  • the stepped automatic transmission has planetary gear sets for displaying the gear ratios.
  • the stepped automatic transmission has to switch the gear ratios brakes and clutches, which are positively switchable.
  • the gearing 1 1 belongs to a form-locking switchable brake and clutch of the automatic transmission transmission.
  • the shift teeth 1 1 is an involute.
  • the shift teeth 1 1 is a spur toothing.
  • the shift teeth 1 1 is a spur toothing.
  • the shift teeth 1 1 has a ratchet wheel 12, a shift sleeve carrier and a shift sleeve 13.
  • the ratchet wheel 12 is rotatably mounted as a loose wheel on a shaft and rotatably connected to the shaft by means of the shift sleeve 13 and the shift sleeve carrier.
  • the shift sleeve carrier is firmly connected to the shaft.
  • the shift sleeve 13 is in turn rotatably connected to the shift sleeve carrier.
  • the shift sleeve 13 and the shift sleeve carrier each have corresponding driving teeth on the one hand allow entrainment in the circumferential direction and on the other hand, an axial displacement of the shift sleeve 13.
  • the shift sleeve 13 is axially displaceable by means of an actuator relative to the ratchet wheel 12 and to the shift sleeve carrier.
  • the shift sleeve 13 and the ratchet wheel 12 each have corresponding driving teeth.
  • the driving teeth shift sleeve 13 and the ratchet wheel 12 on or ausspuren.
  • the ratchet 12 In the switched-in switching state, the ratchet 12 is entrained in the circumferential direction and the ratchet wheel 12 is rotatably connected to the shaft. In sensed switching state, the ratchet wheel 12 is decoupled from the shaft.
  • the ratchet wheel 12 has an external toothing with teeth 14.
  • Shift sleeve 13 has an internal toothing with teeth 15.
  • the external teeth of the ratchet wheel 12 and the internal teeth of the shift sleeve 13 correspond to each other geometrically complementary.
  • the teeth 14 of the ratchet wheel 12 each have a load flank 1 6 and a trailing edge 17. In the case of a mechanical power flow from an internal combustion engine to drivable vehicle wheels, the load flank 1 6 is subjected to a higher load than the trailing flank 17.
  • the teeth 14 of the ratchet wheel 12 each have a central axis 18.
  • the teeth 14 of the ratchet wheel 12 each have an asymmetrical to the central axis 18 profile.
  • the teeth 14 each have on the load flank 1 6 a larger pressure angle and on the trailing edge 17 a smaller pressure angle.
  • the pressure angle on the load flank 16 is 28 ° and the pressure angle on the trailing flank 17 is 18 °.
  • Between the teeth 14 of the ratchet wheel 12 each gaps are arranged with a tooth base. The teeth 14 point to the tooth base respectively on the load flank
  • the foot radius of curvature 19 on the load flank 16 is 40% greater than the root radius 20 on the trailing flank 17.
  • the load flank 1 6 is loaded by about 30% higher than the trailing edge 17 and the load flank 1 6 has about 30% higher tonetragschein than the trailing edge 17.
  • a flank carrying capacity on the load flank 1 6 and on the trailing edge 17 is comparable, since this is independent of the pressure angle. Designation of gear teeth

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Abstract

Schaltverzahnung (11) für ein Fahrzeuggetriebe aufweisend ein Schaltrad (12), einen Schaltmuffenträger und eine axial verschiebbare Schaltmuffe (13), wobei das Schaltrad (12) und die Schaltmuffe (13) jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen, die miteinander durch verschieben der Schaltmuffe (13) in oder außer Eingriff bringbar sind, bei der die Mitnahmeverzahnungen jeweils asymmetrische Zahnprofile aufweisen, um die Schaltverzahnung (11) baulich und/oder funktional zu verbessern sowie Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise mit wenigstens einer Bremse und/oder wenigstens einer Kupplung, bei dem die wenigstens eine Bremse und/oder die wenigstens eine Kupplung eine derartige Schaltverzahnung aufweist.

Description

Schaltverzahnunq für ein Fahrzeuqqetriebe und
Stufenautomatikqetriebe in Planetenradsatzbauweise
Die Erfindung betrifft eine Schaltverzahnung für ein Fahrzeuggetriebe aufweisend ein Schaltrad, einen Schaltmuffenträger und eine axial verschiebbare Schaltmuffe, wobei das Schaltrad und die Schaltmuffe jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen, die miteinander durch verschieben der Schaltmuffe in oder außer Eingriff bringbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise mit wenigstens einer Bremse und/oder wenigstens einer Kupplung.
Aus der DE 102 44 023 A1 ist ein Getriebe bekannt, insbesondere Automatgetriebe, mit mehreren Schaltelementen und mehreren über die Schaltelemente in einem Leistungsfluss schaltbaren Zahnrädern, wobei zur Einstellung einer Übersetzung jeweils wenigstens eines der Schaltelemente geschlossen ist, bei dem die Schaltelemente, welche bei Hochschaltungen zugeschaltet werden, als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind, und die Schaltelemente, welche bei Hochschaltungen jeweils nur ein abzuschaltendes Schaltelement darstellen, als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, um ein Getriebe zur Verfügung zu stellen, das wenig Bauraumbedarf aufweist und kostengünstig herzustellen ist. Der DE 102 44 023 A1 zufolge ist wenigstens eines der formschlüssigen Schaltelemente als Klauenkupplung ausgeführt.
Aus der DE 10 2009 028 518 A1 ist eine Klauenkupplung bekannt zur Drehkopplung zweier drehbar gelagerter Bauteile, mit zwei zueinander koaxialen, jeweils mit Klauen besetzten Kupplungselementen, die durch axiale Verstellung eines ersten der Kupplungselemente gegenüber dem axial festen zweiten Kupplungselement in und außer Kupplungseingriff bringbar sind, wobei die jeweils zusammenwirkenden Flanken der Klauen in axialer Richtung so geneigt sind, dass bei Übertragung eines Antriebsdrehmomentes axiale, die Kupplungselemente auseinanderspreizende Kräfte erzeugt werden, und umfassend einen mit dem verstellbaren Kupplungselement antriebsverbundenen Stellantrieb, bei dem der Stellantrieb einerseits und das axial feste zweite Kupplungselement andererseits sich jeweils gegenüber einem beiden Kupplungselementen gemeinsamen Bauteil in entgegengesetzten Richtungen axial abstützen, um eine Klau- enkupplung zu schaffen, bei der die bei Übertragung eines Drehmomentes entstehenden axialen Spreizkräfte innerhalb der eigentlichen Kupplung aufgenommen werden, so dass diese nicht in die die Kupplung umgebende Struktur, beispielsweise das Kupplungsgehäuse geleitet werden müssen.
Aus der DE10 201 1 075 775 A1 ist eine Anordnung bekannt zur Schaltung eines Getriebes, umfassend ein erstes und ein zweites Getriebeteil, eine axial verschiebbare Schaltmuffe, wobei die Schaltmuffe und das zweite Getriebeteil jeweils Mitnahmeverzahnungen aufweisen und miteinander in Eingriff bring bar sind, bei der die Mitnahmeverzahnung als Beveloidverzahnung ausgebildet ist, um einen Schaltvorgang auch bei größeren Differenzdrehzahlen zu ermöglichen. Der DE10 201 1 075 775 A1 zufolge weist die Beveloidverzahnung ein Zahnprofil auf, dessen Zahndicke sich über der Zahnbreite ändert, wobei die Zahndickenänderung durch wählbare Flankenschrä- gungswinkel bestimmt wird. Es weisen entweder nur eine Zahnflanke oder beide Zahnflanken der Beveloidverzahnung einen Flankenschrägungswinkel auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Schaltverzahnung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll eine Schaltverzahnung für einen Einsatz ohne Synchronisierungseinrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere soll eine Schaltverzahnung für einen Einspuren unter Drehzahldifferenz bereitgestellt werden. Insbesondere soll ein Flankenverschleiß reduziert sein. Insbesondere soll eine Hochverzahnung verwendbar sein. Insbesondere soll eine Fußtragfähigkeit erhöht sein. Insbesondere soll eine Reduktion einer Flankentragfähigkeit vermieden sein. Insbesondere soll eine Schaltverzahnung für einen eingeschränkten radialen Bauraum bereitgestellt werden. Insbesondere soll bei einer Hochverzahnung eine Spitzenbildung vermieden sein. Insbesondere soll eine Zahnfußdicke erhöht sein. Insbesondere soll ein Biegehebelarm verkürzt sein. Insbesondere soll eine Zahnfußspannung verringert sein. Insbesondere soll eine Flächenpressung verringert sein. Insbesondere soll eine radiale Überdeckung vergrößert sein. Insbesondere soll ein Eingriffswinkel verringert sein. Insbesondere soll eine ausreichende Kopfdicke an einer Hochverzahnung gewährleistet sein. Insbesondere sollen sowohl eine gute Fußtragfähigkeit als auch eine gute Flankentragfähigkeit gegeben sein. Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Schaltverzahnung für ein Fahrzeuggetriebe aufweisend ein Schaltrad, einen Schaltmuffenträger und eine axial verschiebbare Schaltmuffe, wobei das Schaltrad und die Schaltmuffe jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen, die miteinander durch verschieben der Schaltmuffe in oder außer Eingriff bringbar sind, bei der die Mitnahmeverzahnungen jeweils asymmetrische Zahnprofile aufweisen.
Das Schaltrad kann ein Losrad sein. Das Schaltrad kann drehbar an einer Welle angeordnet sein. Das Schaltrad kann mit der Welle drehfest verbindbar sein. Der Schaltmuffenträger kann mit der Welle fest verbunden sein. Die Schaltmuffe kann mit dem Schaltmuffenträger drehfest verbunden sein. Die Schaltmuffe kann relativ zu dem Schaltrad und zu dem Schaltmuffenträger axial verschiebbar sein. Der Schaltmuffenträger und die Schaltmuffe jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen. Die Mitnahmeverzahnung des Schaltmuffenträgers kann der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads entsprechen. Das Schaltrad und/oder der Schaltmuffenträger können eine Stirnverzahnung aufweisen. Die Schaltmuffe kann mithilfe eines Aktuators verschiebbar sein. Korrespondierende Mitnahmeverzahnungen können geometrisch komplementär korrespondieren. Der Schaltmuffenträger und die Schaltmuffe können zum drehfesten Verbinden und/oder Lösen des Schaltrads von/mit der Welle dienen. Die Schaltverzahnung kann eine Geradverzahnung sein. Die Schaltverzahnung kann eine Schrägverzahnung sein.
Die Mitnahmeverzahnungen können jeweils Zähne aufweisen. Die Zähne können jeweils ein Zahnprofil aufweisen. Ein Zahnprofil ist ein Profil eines Zahns in einer Stirnebene des Schaltrads, des Schaltmuffenträgers und/oder der Schaltmuffe und/oder in einer zu einer Stirnebene parallelen Ebene. Die Zähne können jeweils eine Profilmittellinie aufweisen. Die Zähne können jeweils bezüglich der Profilmittellinie asymmetrisch sein.
Die Zähne der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads können jeweils eine Lastflanke und eine Rückflanke aufweisen und die Lastflanken können einen größeren Eingriffswinkel als die Rückflanken aufweisen. Leistungsflussrichtungsbedingt können die Flanken der Zähne regelmäßig unterschiedlich hoch belastet sein. Die Lastflanken können die regelmäßig höher belasteten Flanken sein. Die Rückflanke können die regel- mäßig geringer belasteten Flanken sein. Die Lastflanken können einen um ca. 5° bis ca. 15°, insbesondere einen um ca. 10°, größeren Eingriffswinkel als die Rückflanken aufweisen. Die Lastflanken können einen Eingriffswinkel von ca. 23° bis ca. 33°, insbesondere von ca. 28°, und die Rückflanken einen Eingriffswinkel von ca. 13° bis ca. 23°, insbesondere von ca. 18°, aufweisen.
Die Zähne der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads können jeweils eine Lastflanke und eine Rückflanke und an den Lastflanken jeweils einen größeren Fußrundungsradius als an den Rückflanken aufweisen. Die Zähne der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads können an den Lastflanken jeweils einen um ca. 35 % bis ca. 45 %, insbesondere einen um ca. 40 %, größeren Fußrundungsradius als an den Rückflanken aufweisen.
Die Mitnahmeverzahnungen können jeweils als Evolventenverzahnung ausgebildet sein. Die Mitnahmeverzahnung des Schaltrads kann eine Außenverzahnung und die Mitnahmeverzahnung der Schaltmuffe kann eine Innenverzahnung sein. Die Schaltverzahnung kann zum Schalten von Übersetzungsstufen in einem Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise dienen.
Außerdem erfolgt die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe mit einem Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise mit wenigstens einer Bremse und/oder wenigstens einer Kupplung, bei dem die wenigstens eine Bremse und/oder die wenigstens eine Kupplung eine derartige Schaltverzahnung aufweist. Das Stufenautomatikgetriebe kann wenigstens eine formschlüssig schaltbare Bremse und/oder Kupplung aufweisen.
Das Stufenautomatikgetriebe kann ein PKW-Getriebe sein. Das Stufenautomatikgetriebe kann ein Getriebe mit neun Übersetzungsstufen für Vorwärtsfahrt sein. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einsatz in Fahrzeugen mit quer eingebauter Brennkraftmaschine dienen. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einsatz in Fahrzeugen mit Frontantrieb dienen. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einsatz in Fahrzeugen mit Allradantrieb dienen. Das Stufenautomatikgetriebe kann zum Einbau quer zur Fahrtrichtung dienen. Mit„kann" sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Dem-zufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Die erfindungsgemäße Schaltverzahnung ist für einen Einsatz ohne Synchroni- sierungseinrichtung und/oder für einen Einspuren unter Drehzahldifferenz geeignet. Ein Flankenverschleiß ist reduziert. Die erfindungsgemäße Schaltverzahnung ist als Hochverzahnung verwendbar. Eine Fußtragfähigkeit ist erhöht. Eine Reduktion einer Flankentragfähigkeit ist vermieden. Die erfindungsgemäße Schaltverzahnung ist für einen eingeschränkten radialen Bauraum verwendbar. Bei einer Hochverzahnung ist eine Spitzenbildung vermieden. Eine Zahnfußdicke ist erhöht. Ein Biegehebelarm ist verkürzt. Eine Zahnfußspannung ist verringert. Eine Flächenpressung ist verringert. Eine radiale Überdeckung ist vergrößert. Ein Eingriffswinkel ist verringert. Eine ausreichende Kopfdicke an einer Hochverzahnung ist gewährleistet. Es sind sowohl eine gute Fußtragfähigkeit als auch eine gute Flankentragfähigkeit gegeben.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
Fig. 1 eine Schaltverzahnung mit symmetrischen Zahnprofilen gemäß dem
Stand der Technik und
Fig. 2 eine Schaltverzahnung mit asymmetrischen Zahnprofilen.
Fig. 1 zeigt eine Schaltverzahnung 1 mit symmetrischen Zahnprofilen gemäß dem Stand der Technik. Die Schaltverzahnung 1 weist ein Schaltrad 2 und eine
Schaltmuffe 3 auf. Das Schaltrad 2 weist eine Außenverzahnung mit Zähnen 4 auf. Die Schaltmuffe 3 weist eine Innenverzahnung mit Zähnen 5 auf. Die Außenverzahnung des Schaltrads 2 und die Innenverzahnung der Schaltmuffe 3 korrespondieren miteinander geometrisch komplementär. Die Zähne 4 des Schaltrads 2 weisen jeweils eine Rechtsflanke 6 und eine Linksflanke 7 auf. Zwischen den Zähne 4 des Schaltrads 2 sind jeweils Lücken mit einem Zahngrund angeordnet. Die Zähne 4 weisen am Zahngrund jeweils an der Rechtsflanke 6 einen Fußrundungsradius 8 und an der Linksflanke 7 einen Fußrundungsradius 9 auf.
Die Zähne 4 des Schaltrads 2 weisen jeweils eine Symmetrieachse 10 auf. Die Zähne 4 des Schaltrads 2 weisen jeweils ein zur Symmetrieachse 10 symmetrisches Profil auf. Die Rechtsflanke 6 und die Linksflanke 7 weisen jeweils denselben Eingriffswinkel auf. Der Fußrundungsradius 8 an der Rechtsflanke 6 entspricht dem Fußrundungsradius 9 an der Linksflanke 7. Damit entsprechen eine Flankentragfähigkeit und eine Fußtragfähigkeit an der Rechtsflanke 6 einer Flankentragfähigkeit und eine Fußtragfähigkeit an der Linksflanke 7.
Fig. 2 zeigt eine Schaltverzahnung 1 1 mit asymmetrischen Zahnprofilen. Die Schaltverzahnung 1 1 dient zum Schalten von Übersetzungsstufen in einem Stufenau- tomatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Stufenautomatikgetriebe weist zur Darstellung der Übersetzungsstufen Planetenradsätze auf. Das Stufenautomatikgetriebe weist zum Schalten der Übersetzungsstufen Bremsen und Kupplungen auf, die formschlüssig schaltbar sind. Die Schaltverzahnung 1 1 gehört zu einer formschlüssig schaltbaren Bremse und Kupplung des Stufenautomatikgetriebes. Die Schaltverzahnung 1 1 ist eine Evolventenverzahnung. Die Schaltverzahnung 1 1 ist eine Geradverzahnung. Die Schaltverzahnung 1 1 ist eine Stirnverzahnung.
Die Schaltverzahnung 1 1 weist ein Schaltrad 12, einen Schaltmuffenträger und eine Schaltmuffe 13 auf. Das Schaltrad 12 ist als Losrad drehbar an einer Welle angeordnet und mit der Welle mithilfe der Schaltmuffe 13 und des Schaltmuffenträgers drehfest verbindbar. Der Schaltmuffenträger ist mit der Welle fest verbunden sein. Die Schaltmuffe 13 ist ihrerseits mit dem Schaltmuffenträger drehfest verbunden. Die Schaltmuffe 13 und der Schaltmuffenträger weisen jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen auf, die einerseits eine Mitnahme in Umfangsrichtung und andererseits ein axiales Verschieben der Schaltmuffe 13 ermöglichen. Die Schaltmuffe 13 ist mithilfe eines Aktuators relativ zu dem Schaltrad 12 und zu dem Schaltmuffenträger axial verschiebbar. Die Schaltmuffe 13 und das Schaltrad 12 weisen jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen auf. Durch axiales Verschieben der Schaltmuffe 13 können die Mitnahmeverzahnungen Schaltmuffe 13 und des Schaltrads 12 ein- bzw. ausspuren. In eingespurten Schaltzustand erfolgt eine Mitnahme des Schaltrads 12 in Umfangsrich- tung und das Schaltrad 12 ist mit der Welle drehfest verbunden. In ausgespürten Schaltzustand ist das Schaltrad 12 ist von der Welle entkoppelt.
Das Schaltrad 12 weist eine Außenverzahnung mit Zähnen 14 auf. Die
Schaltmuffe 13 weist eine Innenverzahnung mit Zähnen 15 auf. Die Außenverzahnung des Schaltrads 12 und die Innenverzahnung der Schaltmuffe 13 korrespondieren miteinander geometrisch komplementär. Die Zähne 14 des Schaltrads 12 weisen jeweils eine Lastflanke 1 6 und eine Rückflanke 17 auf. Bei einem mechanischen Leistungsfluss von einer Brennkraftmaschine hin zu antreibbaren Fahrzeugrädern ist die Lastflanke 1 6 höher belastet als die Rückflanke 17.
Die Zähne 14 des Schaltrads 12 weisen jeweils eine Mittelachse 18 auf. Die Zähne 14 des Schaltrads 12 weisen jeweils ein zur Mittelachse 18 asymmetrisches Profil auf. Die Zähne 14 weisen jeweils an der Lastflanke 1 6 einen größeren Eingriffswinkel und an der Rückflanke 17 einen kleineren Eingriffswinkel auf. Beispielsweise beträgt der Eingriffswinkel an der Lastflanke 16 28° und der Eingriffswinkel an der Rückflanke 17 18°. Zwischen den Zähne 14 des Schaltrads 12 sind jeweils Lücken mit einem Zahngrund angeordnet. Die Zähne 14 weisen am Zahngrund jeweils an der Lastflanke
16 einen größeren Fußrundungsradius 19 und an der Rückflanke 17 einen kleineren Fußrundungsradius 20 auf. Beispielsweise ist der Fu ßrundungsradius 19 an der Lastflanke 1 6 um 40 % größer als der Fußrundungsradius 20 an der Rückflanke 17.
Damit ist eine Fußtragfähigkeit an der Lastflanke 16 erhöht und an der Rückflanke 17 reduziert. Die Fußtragfähigkeit ist entsprechend einer Belastung der Flanken 16,
17 erhöht bzw. reduziert. Beispielsweise ist die Lastflanke 1 6 um ca. 30 % höher belastet als die Rückflanke 17 und die Lastflanke 1 6 weist eine um ca. 30 % höhere Fußtragfähigkeit auf als die Rückflanke 17. Eine Flankentragfähigkeit an der Lastflanke 1 6 und an der Rückflanke 17 ist vergleichbar, da diese von dem Eingriffswinkel unabhängig ist. Bezuqszeichen Schaltverzahnung
Schaltrad
Schaltmuffe
Zahn
Zahn
Rechtsflanke
Linksflanke
Fußrundungsradius
Fußrundungsradius
Symmetrieachse Schaltverzahnung
Schaltrad
Schaltmuffe
Zahn
Zahn
Lastflanke
Rückflanke
Mittelachse
Fußrundungsradius
Fußrundungsradius

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltverzahnung (1 1 ) für ein Fahrzeuggetriebe aufweisend ein Schaltrad (12), einen Schaltmuffenträger und eine axial verschiebbare Schaltmuffe (13), wobei das Schaltrad (12) und die Schaltmuffe (13) jeweils korrespondierende Mitnahmeverzahnungen aufweisen, die miteinander durch verschieben der Schaltmuffe (13) in oder außer Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeverzahnungen jeweils asymmetrische Zahnprofile aufweisen.
2. Schaltverzahnung (1 1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (14) der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads (12) jeweils eine Lastflanke (1 6) und eine Rückflanke (17) aufweisen und die Lastflanken (16) einen größeren Eingriffswinkel als die Rückflanken aufweisen.
3. Schaltverzahnung (1 1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastflanken (1 6) einen um ca. 5° bis ca. 15°, insbesondere einen um ca. 10°, größeren Eingriffswinkel als die Rückflanken (17) aufweisen.
4. Schaltverzahnung (1 1 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastflanken (1 6) einen Eingriffswinkel von ca. 23° bis ca. 33°, insbesondere von ca. 28°, und die Rückflanken (17) einen Eingriffswinkel von ca. 13° bis ca. 23°, insbesondere von ca. 18°, aufweisen.
5. Schaltverzahnung (1 1 ) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (14) der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads (12) jeweils eine Lastflanke (1 6) und eine Rückflanke (17) und an den Lastflanken (1 6) jeweils einen größeren Fußrundungsradius (19) als an den Rückflanken (17) aufweisen.
6. Schaltverzahnung (1 1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der Mitnahmeverzahnung des Schaltrads (12) an den Lastflanken (1 6) jeweils einen um ca. 35 % bis ca. 45 %, insbesondere einen um ca. 40 %, größeren Fußrundungsradius (19) als an den Rückflanken (17) aufweisen.
7. Schaltverzahnung (1 1 ) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeverzahnungen jeweils als Evolventenverzahnung ausgebildet sind.
8. Schaltverzahnung (1 1 ) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeverzahnung des Schaltrads (12) eine Außenverzahnung und die Mitnahmeverzahnung der Schaltmuffe (13) eine Innenverzahnung ist.
9. Schaltverzahnung (1 1 ) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltverzahnung (1 1 ) zum Schalten von Übersetzungsstufen in einem Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise dient.
10. Stufenautomatikgetriebe in Planetenradsatzbauweise mit wenigstens einer Bremse und/oder wenigstens einer Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bremse und/oder die wenigstens eine Kupplung eine Schaltverzahnung (1 1 ) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüchen aufweist.
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