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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe mit zumindest einer Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 744 940 ist ein gattungsgemäßes Getriebe mit zumindest einer Welle bekannt, auf der eine, eine erste Außenverzahnung aufweisende Führungsmuffe drehfest und zumindest ein, eine zweite Außenverzahnung aufweisendes Losrad drehbar angeordnet sind. Darüber hinaus ist zumindest eine in Axialrichtung der Welle verschiebbare und eine Innenverzahnung aufweisende Schiebemuffe vorgesehen, wobei die Schiebemuffe und die Führungsmuffe in der Art einer Klauenkupplung ausgebildet sind.
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Aus der
DE 1 500 326 ist ebenfalls eine Klauenkupplung für ein Getriebe der gattungsgemäßen Art bekannt. Um hierbei eine verbesserte Sicherung gegen ein ungewolltes Ausrücken der eingekuppelten Kupplungsteile gewährleisten zu können, wirken in drehmomentübertragender Eingriffsstellung nur die Zahnflankenkanten der Zähne der Schiebemuffe mit jeweils den rampenförmig angeschrägten Abschnitten der Ausnehmung in einer Flanke einer Außenverzahnung eines Losrades zusammen. Die einer relativen Ausrückbewegung der gekuppelten Zahnungen entgegenwirkende Kraft ist dabei also stets zwangsläufig wirksam, sofern während der drehmomentübertragenden Anlage der miteinander in Eingriff stehenden Komponenten ungewollte äußere Kräfte auftreten.
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Schließlich sind aus der
US 2,070,140 ein weiteres Getriebe bzw. eine weitere Kupplungsanordnung für ein Fahrzeuggetriebe bekannt, bei der durch eine bestimmte Form eines Zahnflankenbereiches einer Schiebemuffe und einer zugehörigen Führungsmuffe ein Formschluss zwischen der Schiebemuffe und der Führungsmuffe erreicht wird. Hierbei ist die Führungsmuffe in einem Überdeckungsbereich mit der Schiebemuffe entsprechend geformt.
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Je nach Konstruktion kann bei herkömmlichen Getrieben bei einem gegebenen Drehmoment eine Reibkraft auftreten, die die Schiebemuffe zum Losrad hinzieht oder auch vom Losrad wegdrückt. Wird beispielsweise die Schiebemuffe stark vom Losrad weggedrückt, kann es zu einem sogenannten „Gangspringer”, das heißt einem ungewollten Gangauslegen kommen. Übliche Gegenmaßnahmen hierfür sind zum Beispiel Hinterschnitte oder die Erhöhung von Rastierungs-Haltekräften, wobei diese unter Umständen negative Auswirkungen auf die Schaltqualität haben können.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Getriebe der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine Verringerung von Eingriffsstörungen zwischen einer Führungsmuffe und einer Schiebemuffe auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine drehmomentübertragende Verzahnung zwischen einer Führungsmuffe und einer zugehörigen Schiebemuffe in einem Getriebe, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, derart auszubilden, dass zwischen den jeweiligen Verzahnungen der Führungsmuffe und der Schiebemuffe in eingekuppelter Stellung ein lediglich punktförmiger Kontakt besteht. Dies wird beispielsweise erreicht durch eine Doppel-Breitenballigkeit der einzelnen Flanken der Zähne einer ersten Außenverzahnung der Führungsmuffe. Der punktförmige Kontakt erhöht dabei einen Verkippungs-Freiheitsgrad zwischen der Führungsmuffe und der zugehörigen Schiebemuffe deutlich, wodurch auch eine resultierende axiale Reibkraft, die im ungünstigsten Falle zu einem sogenannten „Gangspringer” führen könnte, betragsmäßig stark reduziert werden kann. Gleichzeitig können durch den erfindungsgemäßen punktförmigen Kontakt zwischen der Führungsmuffe und der Schiebemuffe Hinterschnitte standardmäßig klein gehalten werden. Der beispielsweise durch die Doppel-Breitenballigkeit erzielte punktförmige Kontakt zwischen der ersten Außenverzahnung der Führungsmuffe und der korrespondierenden Innenverzahnung der Schiebemuffe, kann dabei kostengünstig hergestellt werden, beispielsweise durch eine entsprechende Variation einer radialen Zustellung (Profilverschiebung) eines Schleif- oder Fräswerkzeuges entlang eines axialen Weges über die Breite der Führungsmuffe. Generell sind dabei die Führungsmuffe und die Schiebemuffe Bestandteil eines Getriebes, welches zusätzlich zumindest eine Welle aufweist, auf der die die erste Außenverzahnung aufweisende Führungsmuffe drehfest und zumindest ein, eine zweite Außenverzahnung aufweisendes Kupplungselement, das mit einem Losrad drehfest verbindbar ist, angeordnet sind. Zusätzlich angeordnet auf dieser Welle ist die in Axialrichtung der Welle verschiebbare und die entsprechende Innenverzahnung aufweisende Schiebemuffe, wobei diese zwischen einer ausgekuppelten Stellung, in der die Innenverzahnung und die zweite Außenverzahnung nicht in Wirkverbindung stehen und einer eingekuppelten Stellung, in der die Innenverzahnung mit der zweiten Außenverzahnung kämmt, verstellbar ist. Zur Realisierung des erfindungsgemäßen punktförmigen Kontaktes zwischen der Innenverzahnung der Schiebemuffe und der ersten Außenverzahnung der Führungsmuffe, ist vorzugsweise die erste Außenverzahnung derart ausgebildet, beispielsweise mittels einer Doppel-Breitenballigkeit versehen, da sich zwischen diesen beiden genannten Verzahnungen in eingekuppelter Stellung der erfindungsgemäße lediglich punktförmige Kontakt bildet. Selbstverständlich kann dabei eine entsprechende Ausbildung auch lediglich an der Innenverzahnung der Schiebemuffe oder an beiden Verzahnungen vorgesehen sein. Generell bewirkt dabei die Doppelbreiten-Balligkeit, dass ein Zahnflankenbereich der Führungsmuffe im Überdeckungsbereich zwischen der Schiebemuffe und der Führungsmuffe konvex ausgebildet ist, wodurch die Kontaktzone zwischen der Schiebemuffe und der Führungsmuffe bei eingelegtem Gang in der Mitte des Überdeckungsbereichs vorliegt. Die Innenverzahnung der Schiebemuffe kann dabei im Überdeckungsbereich mit der Führungsmuffe unverändert bleiben, das heißt beispielsweise dass die Flanken der Zähne der Innenverzahnung der Schiebemuffe innerhalb der Kontaktzone, das heißt innerhalb des Überdeckungsbereichs mit der Führungsmuffe, gerade bzw. senkrecht ausgebildet sein können. Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Verzahnung kann insbesondere ein axiales Wegwandern der Schiebemuffe und verbunden damit ein sogenannter „Gangspringer” verhindert werden, bei welchem die Verbindung zwischen dem Losrad und der Welle nicht mehr vorliegen würde und dadurch eine Drehmomentübertragung von der Welle auf das Losrad unterbleibt. Die Änderung der Verzahnung in die Richtung des lediglich punktförmigen Kontakts lässt sich dabei fertigungstechnisch einfach und zugleich kostengünstig erreichen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist die erste Außenverzahnung der Führungsmuffe mehrere Zähne mit jeweils einer Schub- und einer Zugflanke auf, wobei zumindest die Schubflanken zwei konvexe Wölbungen besitzen. Diese beiden konvexen Wölbungen werden in vorliegendem Dokument auch als Doppel- oder Doppelbreiten-Balligkeit bezeichnet, wobei die beiden konvexen Wölbungen in der Ansicht beispielsweise die Form einer Sinuswelle aufweisen können. Jeweils axial stirnseitig sind dabei die Flanken zurückgenommen ausgebildet, wodurch in den dadurch freiwerdenden Bereichen ein Bewegungsraum für die unter Umständen taumelnde Schiebemuffe erzeugt werden kann. Eine Verzwängung zwischen der Schiebemuffe und der Führungsmuffe kann dadurch reduziert werden. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass die erfindungsgemäße gewölbte Geometrie separat entweder nur auf der Zugflanke oder auf der Schubflanke angebracht ist, wobei auch denkbar ist, dass auf der Zug- und auf der Schubflanke der ersten Außenverzahnung der Führungsmuffe Wölbungen vorgesehen sind, die einen punktförmigen Kontakt zur Innenverzahnung der Schiebemuffe bewirken. Die Wölbungen auf der Zug- und auf der Schubflanke eines jeden Zahnes der ersten Außenverzahnung der Führungsmuffe können dabei gleich oder aber auch unterschiedlich ausgebildet sein. Zugleich kann mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Flanken der ersten Außenverzahnung der Führungsmuffe und des damit erreichbaren, lediglich punktförmigen Kontaktes zur Schiebemuffe eine deutliche Verringerung akustischer Auffälligkeiten, insbesondere im Niedriglast- und im Niedrigdrehzahlbereich erreicht werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 Bestandteile eines erfindungsgemäßen Getriebes in einer Explosionsdarstellung,
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2 eine Ansicht auf eine Führungsmuffe,
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3 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Getriebe im Bereich der Führungsmuffe,
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4 eine mögliche, erfindungsgemäße erfindungsgemäße Ausführungsform einer ersten Außenverzahnung der Führungsmuffe,
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5a–c unterschiedlich ausgebildete erste Verzahnungen der Führungsmuffe im Kontaktbereich mit einer Innenverzahnung einer Schiebemuffe.
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Entsprechend den 1 und 3, weist ein erfindungsgemäßes Getriebe 1 zumindest eine Welle 2 auf, auf der eine, eine erste Außenverzahnung 3 aufweisende Führungsmuffe 4 drehfest angeordnet ist. Ebenfalls auf der Welle 2 angeordnet ist ein, eine zweite Außenverzahnung 5 aufweisendes Kupplungselement 7. Die zweite Außenverzahnung 5 kann auch direkt am Losrad 6 angeordnet sein. Darüber hinaus besitzt das erfindungsgemäße Getriebe 1 eine, in Axialrichtung der Welle 2 verschiebbare und eine Innenverzahnung 8 aufweisende Schiebemuffe 9, wobei die Schiebemuffe 9 zwischen einer ausgekuppelten Stellung, in der die Innenverzahnung 8 und die zweite Außenverzahnung 5 nicht in Wirkverbindung stehen und einer eingekuppelten Stellung, in welcher die Innenverzahnung 8 mit der zweiten Außenverzahnung 5 kämmt, verstellbar ist. Gemäß der 3 ist dabei die ausgekuppelte Stellung gezeichnet. Erfindungsgemäß sind/ist nun die Innenverzahnung 8 und/oder die erste Außenverzahnung 3 der Führungsmuffe 4 derart ausgebildet, dass zwischen diesen in eingekuppelter Stellung ein lediglich punktförmiger Kontakt 15 besteht (vgl. insbesondere die 4 und 5).
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Führungsmuffe 4 ist in der Ansicht in 2 dargestellt, wobei die erste Außenverzahnung 3 der Führungsmuffe 4 mehrere Zähne 10 mit jeweils einer Schubflanke 11 und einer nicht näher bezeichneten, gegenüberliegenden Zugflanke aufweist. Betrachtet man dabei die 4 und 5, so kann man erkennen, dass zumindest die Schubflanke 11 zwei konvexe Wölbungen 12 und 12' aufweist, die zusammen mit der Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 den lediglich punktförmigen Kontakt 15 bewirken, was insbesondere in den 4 und 5 klar erkennbar ist. Vorzugsweise sind darüber hinaus die Flanken der Zähne 10, insbesondere deren Schubflanken 11, in Axialrichtung gesehen jeweils endseitig 13.1 und in der Mitte 13.2 zurückgenommen (vgl. 5a) und weisen dadurch einen in Axialrichtung wellenartigen Verlauf auf. In den zurückgenommenen und dadurch freien Bereichen 13.1 und 13.2 entsteht nun ein Bewegungsraum für die unter Umständen taumelnde Schiebemuffe 9, wodurch eine Verzwängung zwischen der Schiebemuffe 9 und der Führungsmuffe 4 reduziert werden kann. Der wellenartige Verlauf kann dabei im Wesentlichen einer Sinuswelle entsprechen, wie dies beispielsweise gemäß der 5a dargestellt ist. Alternativ ist auch vorstellbar, dass der wellenartige Verlauf im Bereich der konvexen Wölbungen 12, 12' und/oder in Axialrichtung gesehen dazwischen, Knicke aufweist und dadurch den gemäß der 5b dargestellten Verlauf besitzt. Die Wölbungen 12, 12' gemäß der 5b sind dabei selbstverständlich ebenfalls derart gezeichnet, dass zwischen diesen, das heißt zwischen der Führungsmuffe 4 und der Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 ein lediglich punktförmiger Kontakt 15 entsteht. Als ebenfalls gleichwertig anzusehende Variante ist die Darstellung gemäß der 5c, bei welcher der mittige Bereich 13.2 konkav ausgebildet ist.
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Die Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 weist ebenfalls mehrere Zähne 10' auf, die mit jeweils einer ebenen Schubflanke 11' und einer ebenfalls ebenen Zugflanke ausgestattet sind. Darüber hinaus kann die Zug- und/oder die Schubflanke 11' der Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 Aussparungen 14 aufweisen, insbesondere keilförmige Aussparungen, welche gemäß der Erfindung standardmäßig klein gehalten werden können, da die erfindungsgemäß ausgebildete Führungsmuffe 4 die auf die Schiebemuffe 9 wirkenden Axialkräfte deutlich reduziert. Je nach Konstruktion kann bei gegebenem Drehmoment die axiale Reibkraft die Schiebemuffe 9 zum Losrad 6 hinziehen oder auch von diesem wegdrücken. Wird beispielsweise die Schiebemuffe 9 stark vom Losrad 6 weggedrückt, kann es zum sogenannten Gangspringen kommen, insbesondere zum unerwünschten Auskuppeln eines eingelegten Gangs.
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Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Führungsmuffe 4 mit einer Doppel-Breitenballigkeit, hervorgerufen durch die zumindest zwei konvexen Wölbungen 12 und 12', kann ein punktueller Kontakt 15 zwischen der Führungsmuffe 4 und der Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 gewährleistet werden, wodurch einerseits die auf die Schiebemuffe 9 wirkende resultierende Axialkraft betragsmäßig stark absinkt und andererseits ein Verkippungs-Freiheitsgrad zwischen der Führungsmuffe 4 und der Schiebemuffe 9 deutlich erhöht werden kann. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Führungsmuffen 4 ist dabei fertigungstechnisch einfach und zugleich kostengünstig durch eine entsprechende Einstellung eines Schleif- oder Fräswerkzeuges realisierbar. Gleichzeitig kann mit der erfindungsgemäßen Führungsmuffe 4 eine Verringerung akustischer Auffälligkeiten insbesondere im Niedriglast- und Niedrigdrehzahlbereich erreicht werden. Die konvexen Wölbungen 12, 12' können dabei entweder nur auf der Zug- oder auf der Schubflanke 11 der Führungsmuffe 4 angeordnet sein, oder aber auf beiden Flanken, wobei bei einem Vorsehen auf beiden Flanken die Doppel-Breitballigkeit unterschiedlich oder gleich ausgestaltet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 744940 [0002]
- DE 1500326 [0003]
- US 2070140 [0004]
