DE102016221798A1

DE102016221798A1 - Flacher Endstop in Schiebemuffe

Info

Publication number: DE102016221798A1
Application number: DE102016221798.4A
Authority: DE
Inventors: Dennis Tonsen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2017-06-01
Also published as: WO2017088868A1; CN108350956B; CN108350956A

Abstract

Bei einer Schiebemuffe in einer Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes sind zur Begrenzung eines Schaltweges der Schiebemuffe Anschläge vorgesehen, die zwischen den Zähnen der Schiebemuffeninnenverzahnung angeordnet sind und eine Anschlaghöhe aufweisen, die kleiner ist, als eine Zahnhöhe der Schiebemuffeninnenverzahnung.

Description

Die Erfindung betrifft Endanschläge zur Begrenzung eines Schaltweges einer Schiebemuffe in einer Synchronisiereinrichtung eines Schaltgetriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Schiebemuffen sind in der Regel als Kupplungselemente in Synchronisiereinrichtungen von Kraftfahrzeuggetrieben eingesetzt. Sie verbinden eine Getriebewelle verdrehfest mit einem auf der Getriebewelle drehbar gelagerten Gangrad. Dabei ist die Schiebemuffe konzentrisch zur Getriebewelle drehfest auf einem ebenfalls drehfesten mit der Getriebewelle verbundenen Synchronträgerkörper angeordnet und in Längsrichtung der Getriebewelle in zwei Endstellungen verschiebbar, so wie mit einem Gangrad kuppelbar. Eine Schiebemuffe weist in der Regel ein Rastmittel für ein Arretierelement auf, wie es in DE 10 2011 103 780 A1 dargestellt ist.
Schiebemuffen weisen an ihrer Innenmantelfläche eine nach innen weisende Verzahnung auf, die in eine Gegenverzahnung des Synchronträgerkörpers und im geschalteten Zustand in eine Verzahnung des Gangrades eingreift.
Durch die DE 102 29 911 A1 ist eine Schiebemuffe mit einem aus einem Blechstreifen gefertigten Grundkörper bekannt, der in seinem Ausgangszustand zumindest einseitig profiliert oder verzahnt ist und dessen Enden nach einem kreisrunden Biegen aneinander befestigt sind.
Die DE 10 2007 030 507 A1 zeigt eine aus einem kreisrund gebogenen Verzahnungsband hergestellte Schiebemuffe mit einer Innenverzahnung, wobei mindestens ein Anschlag zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit der Schiebemuffe vorgesehen ist, der auf einem Zahn der Innenverzahnung der Schiebemuffe angeordnet ist.
Die DE 101 63 830 A1 zeigt eine Schiebemuffe mit einer Innenverzahnung, die aus einem kreisrund gebogenen Blechstreifen hergestellt ist und zur Begrenzung ihres axialen Schiebeweges mindestens einen der Höhe der Verzahnung entsprechenden Anschlag aufweist, der in einer Zahnlücke zwischen zwei Zähnen angeordnet ist. Derartige Anschläge sind schwierig aus dem Grundband der Schiebemuffe zu formen, da die Streckgrenze leicht erreicht wird und die Genauigkeit der die Anschläge umgebenden Zähne beeinflusst wird. Zudem wird eine aus einem abgelängten Blechstreifen hergestellte Schiebemuffe dadurch biegesteifer, so dass ein anschließendes Biegen zu einer Kreisform durch die hohen Anschläge deutlich erschwert ist. Eine Reduzierung der Anschlaghöhe scheidet aus, weil der Kupplungskörper dann nicht mehr gegen eine genügend große Anschlagsfläche anschlagen kann. Die Endstopfunktion würde beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Anschlag für eine Schiebemuffe zu schaffen, die einfach herstellbar ist und einen sicheren Endanschlag aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass die zwischen Zähnen der Innenverzahnung der Schiebemuffe angeordneten Anschläge eine geringere Höhe aufweisen, als die Zähne. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Biegesteifigkeit eines Blechstreifens, aus welchem die Schiebemuffe kreisrund gebogen wird, über den gesamten Biegeradius annähernd gleich steif auszubilden. Eine gleichmäßige Biegesteifigkeit verbessert die Qualität der Schiebemuffe und vereinfacht dessen Herstellungsprozess. Darüberhinaus wird das Kalibrierverhalten verbessert.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Biegesteifigkeit ist es besonders vorteilhaft, wenn die Anschläge eine Breite aufweisen die in etwa einer Zahndicke zuzüglich zweier Zahnlücken entspricht. Im Vergleich zu einem Endanschlag, dessen Höhe den übrigen Zähnen entspricht und der in einem Zahnzwischenraum angeordnet ist, wird die Anschlagfläche einer derartigen Anordnung sogar dann etwas vergrößert, wenn die Anschlaghöhe halbiert ist.
Die Anschläge sind in einer Ausführungsform gleichmäßig am Umfang der Innenverzahnung verteilt angeordnet, insbesondere sind jeweils drei Anschläge je zu schaltendem Gangrad vorgesehen, das bedeutet insgesamt sechs Anschläge für eine zwei Gangräder schaltbare Schiebemuffe.
Zur Vergrößerung der Gesamtanschlagfläche, können auch Gruppen von Anschlägen vorgesehen werden, welche derart angeordnet werden, dass eine Anschlaggruppe zwei Anschläge aufweist, die durch mindestens einen Zahn, vorzugsweise drei Zähne der Innenverzahnung getrennt sind.
Es ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass auch die Anschlaggruppen gleichmäßig am Umfang der Innenverzahnung verteilt angeordnet sind. Die Zähne der Schiebemuffe weisen an ihren den Gangrädern zugewandten Bereichen jeweils eine stirnseitige Dachverzahnung auf, die das Eingreifen der Zähne der Schiebemuffe in die Zähne der Kupplungsverzahnung erleichtert. In vorteilhafter Ausgestaltung weisen auch die Anschlagbereiche eine entsprechende Dachverzahnung auf, welche stirnseitig am Rand der Schiebemuffe angeordnet ist.
Im Idealfall ist eine Breite, Höhe und Tiefe der Anschläge so bemessen, dass eine Biegesteifigkeit der Schiebemuffe im Bereich der Anschläge der Biegesteifigkeit der Schiebemuffe im Bereich der Zähne entspricht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden beschrieben. Es zeigen
1 eine Synchronisiereinrichtung mit Schiebemuffe im Schnitt in schematischer Darstellung
2 eine Teilansicht der Schiebemuffe in perspektivischer Darstellung
3 einen Querschnitt durch die Schiebemuffe in einer Teilansicht
In 1 ist mit 1 eine Welle eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge bezeichnet, auf welcher zwei Gangräder 2 und 3 frei drehbar gelagert sind. Zwischen diesen beiden Gangrädern 2 und 3 ist eine Synchronisiereinrichtung 4 angeordnet, über welche wahlweise eines der beiden Gangräder 2 oder 3 an die Welle 1 kuppelbar ist. Auf diese Weise wird das Schaltgetriebe in unterschiedliche Übersetzungsstufen geschaltet.
Die Synchronisiereinrichtung 4 weist einen Synchronträgerkörper 5 auf, der drehfest in eine Verzahnung 6 der Welle 1 eingreift. Weiterhin ist der Synchronträgerkörper 5 an seinem äußeren Umfang mit einer Außenverzahnung 7 versehen, in welche Zähne 8 einer Innenverzahnung einer Schiebemuffe 9 eingreifen. Im Synchronträgerkörper 5 ist weiterhin ein Druckstück 10 mit einer Druckfeder 11 geführt, welcher ein kugelförmiges in Längsrichtung über das Druckstück 10 vorstehendes Rastelement 12 aufnimmt. Das kugelförmige Rastelement 12 ragt dabei aus dem Synchronträgerkörper 5 bis etwa zum Kopfkreis der Außenverzahnung 7 vor. In der Neutralstellung der Synchronisiereinrichtung 4, in der keine der beiden möglichen Gangstufen geschaltet ist und sich somit die beiden Gangräder 2 und 3 gegenüber der Welle 1 drehen, greift das Rastelement 12 in eine Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 ausgebildete Rasten 13 ein.
Beiderseits des Druckstücks 10 sind Synchronringe 14 und 15 angeordnet, die außen eine Sperrverzahnung 16 bzw. 17 und innen eine Reibfläche 18 bzw. 19 aufweisen. Gleitflächen 18 und 19 der Synchronringe 14 und 15 wirken mit entsprechend ausgebildeten Reibflächen 20 und 21 zusammen, welche an Gangrad 3 so wie an einem drehfest mit dem Gangrad 2 verbundenen Kupplungsring 22 ausgebildet sind. Während eines Schaltvorganges wird bei einer entsprechenden Sperrsynchronisierung über das Druckstück 10 zunächst während des Ansynchronisierens eine axiale Kraft auf den jeweiligen Synchronring 14 oder 15 ausgeübt, so dass dieser über seine Reibfläche 18 oder 19 von der entsprechenden Reibfläche 20 oder 21 mitgenommen und gegenüber dem Synchronträger 5 um einen bestimmten Winkel verdreht wird. In dieser Lage sperrt die Sperrverzahnung eine weitere Verschiebung der Schiebemuffe 9. Diese Sperrwirkung wird erst dann aufgehoben wenn Gleichlauf zwischen dem jeweiligen Gangrad 2 bzw. 3 und der Welle 1 erzielt ist. In diesem Moment wird die Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 durch die Sperrverzahnung 16, 17 hindurch bewegt und gelangt schließlich in Eingriff mit einer Kupplungsverzahnung 23 bzw. 24.
Die 2 und 3 zeigen eine Schiebemuffe 9 mit Zähnen 8, und Zahnlücken 33, welche aus Bandmaterial hergestellt ist. Bei der Herstellung wird in das Bandmaterial dazu zunächst die Verzahnung 6 eingebracht. Dieses Verzahnungsband 34 wird dann gebogen und die Enden miteinander fest verbunden. In die Zahnlücken 33 greifen, sofern ein Gang geschaltet ist, Zähne der Kupplungsverzahnung 23 bzw. 24 ein.
Zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit der Schiebemuffe 9 sind am Umfang der Verzahnung 8 der Schiebemuffe 9 gleichmäßig verteilt Anschläge 31 vorgesehen. Vorzugsweise jeweils drei Anschläge 31 je Schiebemuffe 9 und je Gangrad 2; 3.
Der Anschlag 31 ist zwischen zwei Zähnen 8 der Schiebemuffe 9 angeordnet und weist eine Höhe HA auf, die geringer ist, als eine Zahnhöhe HZ der Zähne 8, vorzugsweise entspricht die Anschlaghöhe HA der Hälfte der Zahnhöhe HZ (HA = 0,5 × HZ).
Der Anschlag 31 weist eine Breite B auf, die einer Zahndicke D zuzüglich der Weite von zwei Zahnlücken 33 entspricht. Ausgehend davon, dass eine Zahnlücke 33 genauso breit ist, wie eine Zahndicke D, beträgt die Breite B ein dreifaches der Dicke D (B = 3 × D).
Zur Vergrößerung der Anschlagfläche ist es vorgesehen, dass je Schiebemuffe 9 und je Gangrad 2; 3 eine Anschlaggruppe 34 bestehend aus jeweils zwei Anschlägen 31 vorgesehen ist. Hierbei sind die beiden Anschläge 31 durch mindestens ein Zahn 8, vorzugsweise drei Zähne 8 voneinander getrennt angeordnet.
Die Anschlaggruppen 34 sind entsprechend den Einzelanschlägen 31 gleichmäßig am Umfang der Schiebemuffe 9 verteilt angeordnet.
Eine Breite B, Höhe H und Tiefe T der Anschläge 31 ist idealerweise so bemessen, dass eine Biegesteifigkeit der Schiebemuffe 9 im Bereich der Anschläge 31 genauso groß ist, wie eine Biegesteifigkeit im Bereich der Zähne 8.
Die Anschläge 31, bzw. Anschlaggruppen 34 sind jeweils in einem Abstand a von einem Rand 38 der Schiebemuffe 9 beabstandet angeordnet.
Die Zähne 8 der Schiebemuffe 9 weisen den Gangrädern 2, 3 zugewandt, stirnseitig Dachverzahnungen 8a auf, die das Einspuren der Innenverzahnung 8 der Schiebemuffe 9 in die Kupplungsverzahnungen 23, 24 erleichtern. Die Dachverzahnung 8a reichen hierbei über die Zahnhöhe HZ bis unterhalb des Fußkreises 37 in den Körper der Schiebemuffe 9 hinein. Darüber hinaus sind im Bereich der Anschläge 31 auch Dachverzahnungen 31a vorgesehen, die im Körper der Schiebemuffe 9 angeordnet sind und sich bis zum Fußkreis 37 erstrecken.
Die Anschläge 31 weisen eine quaderförmige Form auf.
Bezugszeichenliste

1: Welle
2: Gangrad
3: Gangrad
4: Synchronisiereinrichtung
5: Synchronträgerkörper
6: Verzahnung
7: Außenverzahnung
8: Zähne
8a: Dachverzahnung (8)
9: Schiebemuffe
10: Druckstück
11: Druckfeder
12: Rastelement
13: Rastnut
14: Synchronring
15: Synchronring
16: Sperrverzahnung
17: Sperrverzahnung
18: Reibfläche (14)
19: Reibfläche (15)
20: Reibfläche (22)
21: Reibfläche (24)
22: Kupplungsring
23: Kupplungsverzahnung
24: Kupplungsverzahnung
31a: Dachverzahnung (31)
33: Zahnlücke
34: Anschlaggruppe
37: Fußkreis (8)
38: Rand (9)
D: Dicke (8)
B: Breite (31)
T: Tiefe (31)
HA: Anschlaghöhe (31)
HZ: Zahnhöhe (8)
a: Abstand (31; 34–38)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011103780 A1 [0002]
DE 10229911 A1 [0004]
DE 102007030507 A1 [0005]
DE 10163830 A1 [0006]

Claims

Schiebemuffe zum Schalten von Gangstufen eines Schaltgetriebes mit mindestens einem eine Kupplungsverzahnung aufweisenden Gangrad, wobei die Schiebemuffe aus einer neutralen Stellung in Richtung des Gangrades verschiebbar ist und eine Innenverzahnung zum Eingriff in die Kupplungsverzahnung, so wie Anschläge zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit der Schiebemuffe aufweist, wobei die Anschläge (31) in Zahnlücken (33) zwischen Zähnen (8) der Innenverzahnung der Schiebemuffe (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dassund die Anschläge (31) eine Anschlaghöhe (HA) aufweisen, die kleiner ist als eine Zahnhöhe (HZ) der Zähne (8) mit (HA < HZ).
Schiebemuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlaghöhe (HA) höchstens einhalb mal so groß ist wie die Zahnhöhe (HZ) mit (HA <= 0,5 HZ).
Schiebemuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (31) eine Anschlagbreite (B) aufweisen, die einer Zahndicke (D) und zwei Zahnlücken (33) entspricht.
Schiebemuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axial gerichtete Fläche der Anschläge (31) mindestens so groß ist wie die Axialfläche eines Zahnzwischenraums.
Schiebemuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlaggruppen (34) vorgesehen sind, die aus Anschlägen (31; 31) bestehen, die ihrerseits durch mindestens einen Zahn (8) voneinander getrennt angeordnet sind und dass die Anschlaggruppen (34) gleichmäßig am Umfang der Innenverzahnung (8) verteilt angeordnet sind.
Schiebemuffe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Zähne (8) zwischen den Anschlägen (31; 31) einer Anschlaggruppe (34) angeordnet sind.
Schiebemuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (9) für jedes zu schaltende Gangrad (2; 3) mindestens einen Anschlag (31) oder eine Anschlaggruppe (34) aufweist, die jeweils in einem Abstand (a) von einem Rand (38) der Schiebemuffe (9) und axial hintereinander angeordnet sind.
Schiebemuffe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich, der axial zwischen zwei Anschlägen (31) ist, in seiner Radialhöhe dem Grundband der Schiebemuffe entspricht.
Schiebemuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (8) stirnseitig eine Dachverzahnung (8a) aufweisen und dass im Bereich der Anschläge (31) ebenfalls eine Dachverzahnung (31a) vorgesehen ist.
Schiebemuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (B), Höhe (HA) und Tiefe (T) der Anschläge (31) so bemessen ist, dass eine Biegesteifigkeit der Schiebemuffe (9) im Bereich der Anschläge (31) oder Anschlaggruppen (34) der Biegesteifigkeit der Schiebemuffe (9) im Bereich der Zähne (8) entspricht.