DE102016220306B3

DE102016220306B3 - Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016220306B3
Application number: DE102016220306.1A
Authority: DE
Inventors: Jens Paschen; Karen Bley
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem auf einer Getriebewelle angeordneten Schaltelement, mit dem zumindest ein auf der Getriebewelle axial unverschiebbar angeordnetes Loszahnrad (5, 7) mit der Getriebewelle kuppelbar ist, welches Schaltelement eine drehfest sowie axial verschiebbar auf der Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe (9) aufweist, an deren Außenumfang eine umlaufende Ringnut (13) ausgebildet ist, in die zumindest ein an einer Schaltgabel (15) ausgebildetes Schaltsegment (23, 24, 25) einragt, wobei bei einer Axialverstellung der Schaltgabel (15) eine Seitenflanke des Schaltsegments (23, 24, 25) der Schaltgabel (15) an einer Reib-Eingriffsstelle gegen eine Nutseitenwand (27) der Ringnut (13) der Schaltmuffe (9) gedrückt wird, und zwar unter axialer Verschiebung der Schaltmuffe (9) sowie unter Kupplung des Loszahnradelements (5, 7) mit der Getriebewelle. Erfindungsgemäß weist die Schaltgabel (15) zumindest einen radial verlaufenden Schmiermittelkanal (29) auf, der am Außenumfang (31) und am Innenumfang (33) der Schaltgabel (15) mündet. Über den Schmiermittelkanal (29) ist die Reib-Eingriffstelle mit Schmiermittel versorgbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In einer solchen Getriebeanordnung kann eine Getriebewelle ein Loszahnrad tragen, das unter Bildung einer Zahnradebene mit einem Festzahnrad kämmt. Die Getriebewelle kann axial angrenzend an das Loszahnrad eine Schalteinrichtung aufweisen. Bei einem geschalteten Gang erfolgt eine Drehmomentübertragung von der Getriebewelle auf das Loszahnrad. Die Schalteinrichtung kann beispielhaft als eine Einfach- oder Doppelsynchronkupplung ausgeführt sein, die eine Schaltmuffe mit einer Innenverzahnung aufweist, über die die Schaltmuffe drehfest sowie axial verschiebbar mit einer Außenverzahnung eines drehfest sowie axial unverschiebbar auf der Getriebewelle angeordneten Synchronkörpers angeordnet ist. Für eine Drehmomentübertragung wird die Schaltmuffe mittels einer Schaltgabel aus ihrer Neutral-Stellung in eine Schalt-Stellung axial verstellt. Dadurch kommt die Innenverzahnung der Schaltmuffe in Zahneingriff mit einer Schaltverzahnung eines am Loszahnrad ausgebildeten Kupplungskörpers, wodurch die Drehmomentübertragung zwischen der Getriebewelle und dem Loszahnrad hergestellt ist. Die Schaltmuffe weist außenumfangsseitig eine umlaufende Ringnut auf, in die eine Schaltgabel eingreift, um die Schaltmuffe axial zu verschieben.
Aus der DE 102 30 785 A1 ist eine Getriebeanordnung mit einer solchen Schaltgabel bekannt. Diese weist einen T-förmigen Querschnitt mit einem Quersteg, der die Ringnut der Schaltmuffe mit Radialabstand überdeckt, und mit einer davon radial nach innen abragenden Radialrippe auf, die in die Ringnut der Schaltmuffe einragt. An der Radialrippe sind zum Beispiel durch Materialverdickung Schaltsegmente ausgebildet. Bei einer Axialverstellung der Schaltgabel werden die Schaltsegmente unter Bildung einer Reib-Eingriffsstelle gegen eine Nutseitenwand der Ringnut der Schaltmuffe gedrückt, wodurch sich die Schaltmuffe axial verschiebt und das Loszahnrad mit der Getriebewelle kuppelt.
In der DE 102 30 785 A1 sind im Bereich der radial nach innen abragenden Radialrippe der Schaltgabel seitliche, in der Axialrichtung offene Schmiernuten vorgesehen, um eine Schmierölversorgung der Reib-Eingriffsstelle zwischen dem Schaltsegment der Schaltgabel und der Nutseitenwand der Ringnut der Schaltmuffe zu gewährleisten. Gleiches gilt für die DE 2 127 363 A . Aus der JP 11118029 A ist bekannt, dass Schmieröl durch die Schiebemuffe von außerhalb der Schaltgabel bis unter die Schaltgabel zu fördern und dort gezielt vor den Schaltsegmenten (oder Schaltplatten) zu sammeln.
Durch die Rotation der Zahnräder in der Getriebeanordnung werden Öltropfen an die zu beölenden Stellen geschleudert. Das Schaltsegment ist bei hohen Verschleißbeanspruchungen aus verschleißfestem Material, zum Beispiel Messing oder Messingbeschichtung, verschleißfesten faserverstärkten Kunststoffen oder einer Molybdänbeschichtung, während die Schiebemuffennut eine hohe Oberflächengüte aufweist.
Zusätzliches Schmieröl an der Reibstelle ermöglicht einen geringeren Verschleiß des Schaltsegments und/oder die Wahl eines Alternativwerkstoffes des Schaltsegments.
Aus der FR 2 836 710 A1 ist eine gattungsgemäße Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Weitere Getriebeanordnungen sind aus der JP 2007-139 070 A , aus der JP 2014-95 448 A und aus der JP H10-299 876 A bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Getriebeanordnung bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik eine Verschleißbeanspruchung zwischen der Schaltgabel und der Schaltmuffe reduziert ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Erfindungsgemäß weist die Schaltgabel zumindest einen radial verlaufenden Schmiermittelkanal auf, der sowohl am Außenumfang als auch am Innenumfang der Schaltgabel mündet. Auf diese Weise kann über den Schmiermittelkanal die Beölung der Ringnut und damit der Reib-Eingriffsstelle zwischen dem Schaltsegment und einer Nutseitenwand der Ringnut der Schaltmuffe verbessert werden. Durch gezielte Beölung kann auch die Verschleißbeanspruchung zwischen dem Schaltsegment und der Schaltmuffe-Ringnut reduziert werden.
Auf diese Weise wird die Beölung der obigen Reib-Eingriffsstelle verbessert, wodurch sich der Verschleiß am Schaltsegment bei geringem technischen Zusatzaufwand reduzieren lässt. Dadurch können am Schaltsegment Materialien mit geringerer Verschleißfestigkeit verwendet werden sowie eine Schaltmuffe-Ringnut mit geringerer Oberflächengüte verwendet werden.
Mit der obigen Erfindung kann das im Fahrbetrieb auf den Außenumfang der Schaltgabel abtropfende, geschleuderte oder sich darauf niederschlagende Schmiermittel unter Schwerkraftwirkung durch den Schmiermittelkanal der Schaltgabel bis in die Ringnut der Schaltmuffe laufen.
In einer technischen Umsetzung kann die Schaltgabel zwei Gabelschenkel aufweisen, die von einem mit einer Schaltschiene verbundenen Schaltarm auseinandergabeln und die Schaltmuffe in etwa halbringförmig umgreifen. Zumindest einer der Gabelschenkel kann die Schaltmuffe in der Getriebehochrichtung oberseitig umgreifen. Bevorzugt kann der Schmiermittelkanal im oberseitigen Gabelschenkel angeordnet sein, um das Schmiermittel unter Schwerkraftwirkung durch den Schmiermittelkanal bis in die Schaltmuffen-Ringnut zu fördern.
Bevorzugt kann die Schaltgabel an ihrem Außenumfang eine Schmiermittel-Sammelkontur aufweisen, in der das auf den Außenumfang abtropfende oder geschleuderte Schmiermittel gesammelt wird und zur außenumfangsseitigen Schmiermittelkanal-Mündung geleitet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schmiermittel-Sammelkontur in etwa insbesondere topfförmig ausgebildet sein, und zwar mit zumindest einem Boden, in dem die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung positioniert ist, und einer den Boden umziehenden Seitenwand, die von einer außenumfangsseitigen Grundfläche der Schaltgabel radial nach außen abragt.
Bevorzugt ist der obige Boden der Schmiermittel-Sammelkontur nicht vollflächig in einer Horizontalebene angeordnet, sondern vielmehr zumindest teilweise unter Bildung einer Abfließfläche aus der Horizontalebene geneigt. Auf diese Weise kann das Schmiermittel entlang der Abfließfläche nach unten bis in die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung abfließen.
Der Schmiermittelkanal ist im Gegensatz zum obigen Stand der Technik nicht als eine in Axialrichtung seitlich offene Schmiermittel-Nut ausgeführt, sondern vielmehr mit einem geschlossenen Kanalquerschnitt realisiert. Der umfangsseitig geschlossene Schmiermittelkanal kann bevorzugt axial mittig das Vollmaterial der Schaltgabel durchsetzen.
Die Schaltgabel weist einen T-förmigen Querschnitt mit einem in der Axialrichtung breiten Quersteg, der die Ringnut der Schaltmuffe mit Radialabstand überdeckt, und eine davon nach radial innen abragende, axial schmale Radialrippe auf. Die Radialrippe ragt in die Ringnut der Schaltmuffe ein. Zudem ist an der Radialrippe das zumindest eine Schaltsegment ausgebildet, und zwar zum Beispiel durch Materialverdickung der Radialrippe in der Axialrichtung.
Bei der obigen Schaltgabel-Geometrie spannen der Quersteg und die Radialrippe zumindest einen Inneneckbereich auf, an dem der Quersteg in die Radialrippe übergeht. Der Durchmesser des Schmiermittelkanals ist derart groß ausgelegt, dass sich die innenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung am oben definierten Inneneckbereich befindet. In diesem Fall ist somit die Radialrippe nicht mit dem Schmiermittelkanal durchsetzt.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sind anhand der nachfolgenden Figuren erläutert.
Es zeigen:
1 in einer Vorderansicht eine Getriebeanordnung mit einer Getriebewelle, auf der eine Schalteinrichtung sowie beidseitig axial benachbarte Loszahnräder angeordnet sind;
2 eine Teilschnittansicht entlang der Schnittebene A-A aus der 1;
3 eine Teilschnittansicht entlang der Schnittebene B-B aus der 2; und
4 eine Schaltgabel in Alleinstellung.
In der 1 ist eine Getriebeanordnung mit einer Getriebewelle gezeigt, auf der als Schaltelement eine Doppelsynchronkupplung sowie beidseitig axial benachbart Loszahnräder 5, 7 angeordnet sind. Die Loszahnräder 5, 7 sind Bestandteil von Zahnradebenen, in denen das jeweilige Loszahnrad 5, 7 mit zum Beispiel einem Festzahnrad einer nicht gezeigten weiteren achsparallelen Getriebewelle in Zahneingriff sein kann. Das Schaltelement 3 weist in an sich bekannter Weise eine Schaltmuffe 9 mit einer Innenverzahnung auf, über die die Schaltmuffe 9 drehfest sowie axial verschiebbar in Zahneingriff mit einer Außenverzahnung eines auf der Getriebewelle befestigten Synchronkörpers angeordnet ist. Die Loszahnräder 5, 7 weisen jeweils Kupplungskörper mit Schaltverzahnungen 11 auf, die bei einer Axial-Verstellung der Schaltmuffe 9 in Zahneingriff mit der Innenverzahnung der Schaltmuffe 9 bringbar sind. Die Schaltmuffe 9 weist außenumfangsseitig eine umlaufende Ringnut 13 (2 oder 3) auf, in der Schaltgabel 15 eingreift, um die Schaltmuffe 9 axial zu verstellen. Die Schaltgabel 15 ist in der 2 oder 4 an einem angedeuteten Schaltarm 16 angebunden, der wiederum in Wirkverbindung mit einer Schaltschiene 18 (1) ist.
In der 1 ist die Schaltmuffe 9 in ihrer Neutral-Stellung gezeigt, in der keine Drehmomentübertragung zwischen der Getriebewelle und den Loszahnrädern 5, 7 erfolgt. Um eine Drehmomentübertragung von der Getriebewelle zu einem der Loszahnräder 5, 7 herzustellen, wird die Schaltmuffe 9 mit Hilfe der Schaltgabel 15 axial in eine Schalt-Stellung verstellt, in der die Innenverzahnung der Schaltmuffe 9 sowohl mit der Schaltverzahnung 11 eines der Loszahnräder 5, 7 als auch mit dem nicht gezeigten Synchronkörper der Getriebewelle 1 in Zahneingriff ist.
Wie aus der 2 oder 4 hervorgeht, weist die Schaltgabel 15 zwei von dem Schaltarm 16 abgabelnde Gabelschenkel 17 auf, die die Schaltmuffe 9 in etwa kreisförmig umgreifen. Die Schaltgabel 15 ist gemäß der 3 im Querschnitt T-förmig ausgeführt, und zwar mit einem in der Axialrichtung breiten Quersteg 19, der die Schaltmuffen-Ringnut 13 mit Radialabstand überdeckt, und mit einer davon nach radial innen abragenden, in der Axialrichtung schmalen Radialrippe 21, die gemäß der 3 in die Ringnut 13 der Schaltmuffe 9 einragt. An der Radialrippe 21 sind beispielhaft drei voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Schaltsegmente 23, 24, 25 (4) ausgebildet, und zwar zum Beispiel durch Materialverdickung der Radialrippe 21 in der Axialrichtung. Bei einer Axialverstellung der Schaltmuffe 9 werden die Seitenflanken der Schaltsegmente 23, 24, 25 an Reib-Eingriffsstellen gegen eine der Nutseitenwände 27 der Ringnut 13 gedrückt, wodurch die oben beschriebene Kupplung des jeweiligen Loszahnrads 5, 7 mit der Getriebewelle erfolgt.
Wie aus der 2 hervorgeht, weist der in der Getriebehochrichtung z obere Schaltgabelschenkel 17 einen radial verlaufenden Schmiermittelkanal 29 auf, der sowohl am Außenumfang 31 als auch am Innenumfang 33 (3) der Schaltgabel 15 mündet. Die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung 35 ist in den Figuren von einer topfförmigen Schmiermittel-Sammelkontur 37 umzogen, die einen radial nach außen von einer außenumfangsseitigen Grundfläche abragenden Ringsteg 41 und einen Boden 43 aufweist, in dem die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung 35 positioniert ist.
Bei der in der 3 gezeigten Schaltgabel-Geometrie spannen der Quersteg 19 und die Radialrippe 21 zwei Inneneckbereiche 26 auf, an denen der Quersteg 19 in die Radialrippe 21 übergeht. Der Durchmesser des Schmiermittelkanals 29 ist dabei derart groß ausgelegt, dass sich an jedem Inneneckbereich 26 eine innenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung 33 bildet. In diesem Fall ist somit die Radialrippe 21 nicht mit dem Schmiermittelkanal 29 durchsetzt.
Im Fahrbetrieb werden Schmiermittelteilchen gegen den Außenumfang 31 der Schaltgabel 15 geschleudert und in der Schmiermittel-Sammelkontur 37 gesammelt. Deren Boden 43 ist in der 2 nicht horizontal ausgerichtet, sondern vielmehr unter Bildung einer Abfließfläche aus der Horizontalebene geneigt, so dass das darin gesammelte Schmiermittel entlang dieser Abfließfläche in die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung 35 abfließt und radial nach innen gefördert wird. Das Schmiermittel tritt an den innenumfangsseitigen Schmiermittelkanal-Mündungen 33 aus, die an den Inneneckbereichen 26 positioniert sind. Im weiteren Verlauf fließt das Schmiermittel entlang der Seiten der Radialrippe 21 in Richtung auf den Nutgrund 49 der Ringnut 13 der Schaltmuffe 9. Bei einem Schaltvorgang ist somit zuverlässig gewährleistet, dass die Schaltsegmente 23, 24, 25 und die damit zusammenwirkenden Nutseitenwände 27 ausreichend mit Schmiermittel versorgt sind.

Claims

Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem auf einer Getriebewelle angeordneten Schaltelement, mit dem zumindest ein auf der Getriebewelle axial unverschiebbar angeordnetes Loszahnrad (5, 7) mit der Getriebewelle kuppelbar ist, welches Schaltelement eine drehfest sowie axial verschiebbar auf der Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe (9) aufweist, an deren Außenumfang eine umlaufende Ringnut (13) ausgebildet ist, in die zumindest ein an einer Schaltgabel (15) ausgebildetes Schaltsegment (23, 24, 25) einragt, wobei bei einer Axialverstellung der Schaltgabel (15) eine Seitenflanke des Schaltsegments (23, 24, 25) der Schaltgabel (15) unter Bildung einer Reib-Eingriffsstelle gegen eine Nutseitenwand (27) der Ringnut (13) der Schaltmuffe (9) gedrückt wird, und zwar unter axialer Verschiebung der Schaltmuffe (9) sowie unter Kupplung des Loszahnradelements (5, 7) mit der Getriebewelle, wobei die Schaltgabel (15) zumindest einen radial verlaufenden Schmiermittelkanal (29) aufweist, der am Außenumfang (31) und am Innenumfang (33) der Schaltgabel (15) mündet, und wobei über den Schmiermittelkanal (29) die Reib-Eingriffstelle mit Schmiermittel versorgbar ist, wobei die Schaltgabel (15) einen T-förmigen Querschnitt aufweist, und wobei die Schaltgabel im Querschnitt einen in Axialrichtung breiten Quersteg (19), der die Ringnut (13) der Schaltmuffe (9) mit Radialabstand überdeckt, und eine davon nach radial innen abragende, in der Axialrichtung schmale Radialrippe (21) aufweist, die in die Ringnut (13) der Schaltmuffe (9) einragt und an der das zumindest eine Schaltsegment (23, 24, 25) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Quersteg (19) und die Radialrippe (21) zumindest einen Inneneckbereich (26) aufspannen, an dem der Quersteg (19) in die Radialrippe (21) übergeht, und dass die innenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung (45) am Inneneckbereich (26) positioniert ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Außenumfang (31) betriebsbedingt geschleudertes, abtropfendes oder sich darauf niederschlagendes Schmiermittel unter Schwerkraftwirkung durch den Schmiermittelkanal (29) der Schaltgabel bis in die Ringnut (13) der Schaltmuffe (9) läuft und dort an den Nutseitenwänden (27) der Ringnut (13) verteilt wird.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (15) zwei Gabelschenkel (17) aufweist, die die Schaltmuffe (9) in etwa halbringförmig umgreifen, und dass zumindest einer der Gabelschenkel (17) die Schaltmuffe (9) in der Getriebehochrichtung (z) oberseitig umgreift, und dass der Schmiermittelkanal (29) im oberseitigen Gabelschenkel (17) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (15) an ihrem Außenumfang (31) eine Schmiermittel-Sammelkontur (37) aufweist, in der das auf den Außenumfang (31) geschleuderte, abtropfende oder sich darauf niederschlagende Schmiermittel gesammelt wird und zur außenumfangsseitigen Schmiermittelkanal-Mündung (35) geleitet wird.
Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittel-Sammelkontur (37) in etwa topfförmig ausgebildet ist und/oder mit einer zumindest teilweise die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung (35) umziehenden Seitenwand (41), die von einer außenumfangsseitigen Grundfläche der Schaltgabel (15) radial nach außen abragt, und mit einem Boden (43), in dem die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung (35) positioniert ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (43) der Schmiermittel-Sammelkontur (37) zumindest teilweise unter Bildung einer Abfließfläche aus einer Horizontalebene geneigt ist, und dass das Schmiermittel entlang der Abfließfläche in die außenumfangsseitige Schmiermittelkanal-Mündung (35) abfließt.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (29) einen geschlossenen Kanalquerschnitt aufweist, und/oder dass der Schmiermittelkanal (29) axial mittig das Vollmaterial der Schaltgabel (15) durchsetzt.