Besch fei urig Gebiet der Erfindting

Die Erfindung betrifft eine Schiebemuffe eines Gangräder echseigetrsebes eines Kraftfahrzeugs mit einer innenverzalinung, die Eingriffszähne zum Eingriff in Gegen verzahnungen und Anschlagzähne als zwei unterschied Ische Zahnarte aufweist, wobei die Änschlagzähne einen Äxialanschlag für einen Kup I u ngskö rpe r b i Sd e n .

Hintergrund der Erfindyng Derartige Schiebemuffen sind in der Regel als uppiungsefemenie in Synchro- nisäereinrichfungen von Hand oder automatisiert geschalteter Kraftfahrzeuggetriebe eingesetzt. Sie verbinden eine Getneheweläe verdrehfesi mif einem auf der Gefriebeweile drehbar gelagerten Gangrad, Dabei ist die Schiebemuffe konzentrisch zur Getriebewelie und drehfest auf einem ebenfalls drehfest mit der Getriebeweile verbundenen Synehronkörper angeordnet, in Längsrichfung der Getriebewelie verschiebbar sowie mit einem Gangrad kuppelbar.

Schiebemuffe gäbt es in den verschiedenen .Äusführungsfofmen. Sie weisen an ihrer ti h. innen ^' weisende Verzahnung auf, die in eine Gegenverzahnung des Synchronkörpers und im geschaltete Zustand in eine Verzahnung des Gangrads eingreift. Am Äußenumfang der Schiebemuffe ist eine zumeist als sine ut ausgebildete Führung für eine Schalfgafoel vorgesehen. Mit der Schaltgabel wird die Schiebemuffe: in Längsrichtung der Getrie-- beweiie auf dem Synchronkörper verschoben, bis sie an. da Zahnrad gekup- peit oder wieder zurück in ihre Meufralsteliung bewegt ist.

Beim - uppeiyorgang des Gangrads mit der Schiebemuffe müssen die in der egei unterschiedlichen Drehzahlen der Welle und des Gangrads : unächst aneinander angeglichen werden, damit die Verzahnungen der Schieberauffe und des Ga g rads möglichst, ohne Widerstand, geräuscharm und beschädigungsfrei ineinander geschoben werden können. Zur Angleichung der Drehzahlen sind ein oder mehrere Synchronringe vorgesehen, weiche mit der Weile bzw. mit der Schsebernuffe verdrehbar geführt sind. Sie haben zu diesen Bauteilen gegenüber Jedoch einen gewissen Spielraum in Umfangsrichtung. Während des Ausgleichens der Drehzahlen ist der Synchronring relativ zur Schiebemuffe um den ihm möglichen Winkelversatz verdreht, wodurch seine Sperrverzahnung ein weiteres axiales Vorschieben der Schiebern üffe so lange bio- ckieri bis sich die Drehzahlen der Schiebemuff und des Gangrads angeglichen haben. Damit in der Neutraisteil ng kein permanentes Änsynchronisie- rungen durch Erschütterungen oder ungewollte Axial beweg ungen der Schi©- ^• bemuffe erfolgen, ist die Schiebemuffe am Synehronkörper mittenzentriert gehalten. Die Halterung erfolgt zumeist durch mehrere Rastnuten in der Verzah- nung, in denen Rasteiemente vorspannbar sind. Die Rastelemente sind häufig als Druckstück ausgebildet und können den Vorsynchronisationspmzess einleiten,. Durch die Vorspannung nimmt bei einer Schaltbewegung des Fahrers zunächst die Schaltgabei die Schiebemuffe samt der Druckstücke mit. Nachdem der Synchronisationsvorgang abgeschlossen ist, kan die Schiebemuffe .axial weiter verschoben werden, und die Rastelemente können aus ihre Rast- ausnehmungen ausrasten. Die Tragfähigkeit der Zähne mit den Rastnuten ist allerdings reduziert. In einer anderen Variante wechselwirke Vorsynehronisati- onseSemente mit (weiteren} Nuten, so dass die Tragfähigkeit {weiter} reduziert wird.

Die axiale Verschiebung der Schiebemuffe in Richtung des Gangrads möss in der Regel begrenzt werden, um ein Dauerbelastung des Synehronrings zu vermeiden. Ein irn Stand der Teohnsk verwendetes Begrenzungsmiftel ist beispielsweise: eine zusätzlich Scheibe hinter dem: Synchronring. Ein derartige Scheibe erhöht allerdings da Gewicht und in u erwünschter Weise die axiale Baulänge, Zur Lösung dieses Problems wird in der EP 1 231 396 A1 vorgeschlagen, zwischen den Zähnen der Schiebemuffe einen Anschlag anzuordnen, weicher die axiale Bewegung der Schiebemuffe begrenzt. Nachteilig an dieser a sic vorteilhaften Lösung ist, dass Im Bereich der Zahnspitzen sehr hohe Belastungen auftreten, wobei diese angestoßen und beschädigt werden können. Dies führt zunächst zu einem omförtveriust, kann: bei starker Beschädigung aber auch die Funktion der Schaitvorrichtung beeinträchtigen. Die Tragfähigkeit dieser Zabnf!anken ist ebenfalls reduziert.

DE 1.0 2007 030 507 Ä1 lehrt die Anordnung von Anschlägen auf den Sehie-- bemuffenzähnen. Die Fertigung dieser Anschläge aus den Schiebern uff en in Umformtechnik ist nicht immer prozesssieher möglich, da die Steifigkeit des Anschlags relativ gering ist. Die Durchstellung verändert zudem die Ausgestaltung der Zahnflanke, so dass diese nicht mehr in Gänze tragend ist,

DE 10 2005 054 743 AI und DE 10 2004 051 421 Ä1 zeigen Schiebemuffen, deren RiegeSnutzähne einen zu den Stirnseiten abfallenden Verlauf aufweisen und an deren Ende Vorsprünge als Veriiersicherurig für das aste!ement angeordnet sind, Beidseits der Riegelnut ist ein durch deren Herstellung entstandener Wateriaiaufwurf angeordnet, der ein AnscNiagfunktion Obernehmen kann. DE 102 29 911 AI zeigt eine Schiebemuffe, deren Eingriffszähne im Bereich der Schwalbenschwanzverbindung der Verzahnungsstreifehenden verkürzt sind, um im Betrieb den Formschiuss nicht zu überlasten.

Äyfgabe der Erfmdürrg

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schiebemuffe zu schaffen, die eine hohe Tragfähigkeit aufweist und dennoch einfach hersteilbar ist. usammenfassurig der Erfindung

Erfindüngsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schsebemuffe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Schiebemuffe weist Eingriffszäh*" ¹ © mit einem konstant hohen Zahndach auf, die der Drehmomentübertragung dienen. Weitere Zähne, die Ansehlag- zahne, welche di Nuten für ein Vorsynchronisationselement oder als Teil einer Miitenzentrierung aufweisen, bilde Äxialansohiäge für die Schiebemuffe. Sie sind höher ausgebildet als die Eingriffszähne und stehen im Vergleich zu diesen daher radial nach Innen weiter vor. Damit können die Schiebemuffe im synchronisierten Zustand axial so weit verschobe werden, bis die Anschlag- Zähne gegen den Ringkörper eines Gegenbauteils wie des Gangrads oder ei- nes mit dem Gangrad verbundenen Kupplungskörpers anschlagen. Vorzugsweise schlagen die Änschlagzähne mit ihrer gesamten Stirnfläche, die radial über die Höhe der Eingriffszähne hinausgeht, an dem Geganbautei! an.

Weist die Schiebemuffe beispielsweise drei Rastnuten und drei Axialahschläge Je Sehaitrichtung auf, ist eine von den Eingriffszähnen abweichende Zahnges- täitung nicht für sechs öder mehr verschiedene Zähne erforderlich, sondern lediglich für drei. Die Summe der FSankenfiäche, die zur Momentenubertragung nutzbar ist, ist damit vergrößert, so dass die Schiebemuffe bei gleichem Bauraumbedarf und gleichem Gewicht ein höheres Drehmoment übertragen kann.

In einer Ausgestaltung nehmen die Anschlagzähne: nicht an der Drehmoment- Übertragung teil Dadurch kann ihnen eine individualisierte Form gegeben werden, die die Integration weiterer Funktionen ermöglicht Beispieisweise können die Änschiagzähne blockartig oder asymmetrisch geformt sein und somit eine mechanische Verbausicherung bilden, die eine dreh winke! korrekte tylontage der Schiebemuffe erzwingt. Dadurch kann auf separate Mittel ^" zur drehsicheren Montage wie Fasen, unterschiedliche Radien, Einstich öder separat: anzubringende, optische Kennzeichnungen verzichtet werden. in einer Variante der Erfindung weisen die Änschlagzähne Nuten für Vorsyn- chrönisationseiemente: auf. In einer anderen Variante der Erfindung weisen die Anschläge Nuten zur Miftenzenfrierung auf. In beiden Fallen Ist die Anzahl der Eingriffszähne erhöht. Es sind zwei, drei oder mehr Äns^hiagzähne über den Umfang der Sehfebe- rnuffe angeordnet. Die Änschlagzähhe sind vorzugsweise in etwa gleichem Winkelabstan voneinander angeordnet. Beim Einlegen ^' eines Ganges erfolgt dadurch eine gieichmäß>ige Belastung der Schiebemuffe.

Eine leichte asymmetrisGhe Anordnung der Änschlagzähhe in Umfahgsrichtung kann als Positionierhiife: vorgesehen sein, damit die Schiebemuffe nur mit genau einer Stirnseite auf dem Synehronkörper verbaubar ist. Dies kan bei- spielsweise durch eine Anordnung der Änschlagzähne realisiert sein, die im Vergleich zur geometrisch gleic beabstandeten Anordnung der Anschlagzähne einen der Anschlagzähne um einen Zahn versetzt.

Die Gestalt der Anschiagzähne kan unabhängig von der der Eingriffszahn gewählt werden. So können die Anschiagzähne schmaler ausfallen, um aus dem ©rundband des Verzahnungsstreifens einen mögliehst hohen Zahn zu formen. In einer anderen Ausbildung, auch wenn der Ansehlagzah besonders hoch ausgebildet werden soit^ kann dieser auch breiter als die Eingriffszahne gestaltet seih, so dass dennoch eine Herstellung der Verzahnung in Kaltum- formtechnik aus Blech möglich ist.

Aus dem gleichen: Grunde kann das Zahndach der Anschlagzähne gegenüber dem der Eihgriffszähne verkürzt sein.. in einer nächsten Ausgestaltung sind die Anschiagzähne: von dem axialen Schiebemuffenrand beabsiandet. Der Anschlägzahn kan somit stirnseitig mit dem Ringkörper eines Kuppiungskörpers einen Anschlag bilden, wobei der Kup lungskörper oder das zugehörige Garsgrad nicht weiter angepasst werden müssen.

In einer ^■ vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind alle Zähne spanlos her- „gestellt Eine aufwändige Zerspanen entfällt somit; gegebenenfalls kann auch auf spanende Nacharbeit verziehtet werden. Weiterhin ist es nicht erforderlich, zusätzliches Material für die Anschläge einzubringen.

Vorzugsweise sind die Anschläge zusammen mit der Verzahnung hergestellt. Insbesondere wen die Verzahnung in einem spanlosen Herstelltingsprozess gefeälägt wird, kann die gleich Fertigungsmaschine verwendet werden, so dass kein erneutes Ausrichten der Kup^lungsverzahsiüng erforderlich ist,

Zusammenfassend kann durch die Integration der Axiaianschläge in Zähne mit Nute die Anzahl der tragenden Flanken erhöht werden. Ebenfalls möglich ist eine Reduktion der fuerschr ittsmmimierenden Äusformungen am Synchron- körjjer.

Kur e Beschreibung der Figuren

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand eines Ausfüh ngsbeispiels dargestellt. Es zeigen :

Fig, 1 eine Schiebemuffe mit Nuten aufweisenden Axialanschtagen im

Querschnitt und

Fig. 2 die Schiebemuff nach Figur 1 im Längsschnitt und

Fig. 3 eine Synchronisiereinrie tung: im Querschnitt,

Ausführliche Beschreibung der Figuren in Figur 3 ist mi 1 eine Welle eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge bezeichnet, auf welcher zwei Gangräder 2 und 3 frei drehba gelagert sind. Zw- sehen diesen beiden Gahgrädern 2 und 3 ist eine Syhchronlsiereinrielitung 4 angeordnet übe welche wahlweise eines der beiden Gangräder £' oder 3 an die Welle kuppeiba ist.: Auf dies Welse wird das Schaltgetriebe in unter- schiedlict e Übersetzungsstufen geschaltet. Die Synehronisiereinrichtung 4 weist einen Synchronkdrper 5 auf, der drehfest in eine Verzahnung 6 der Welte 1 eingreift. Weiterhin ist der Synchronkörper 5 an seinem äußeren Umfang mit einer Äußenverzahnung 7 versehen, in welche Zähne 8 einer Innenverzahnung einer Schiebemuffe 9 eingreifen. Im Synchronkörper 5 ist vvefter in ein Druckstuck 10 mit einer Druckfeder 11 geführt das ein kugelförmiges, in Längsrichtung über das Druckstück 10 vorstehendes Rastelement 12 aufnimmt. Das kugelförmige Rastelement 12 ragt dabei aus dem Synchronkörper 5 bis etwa zum Kopfkreis der Atißehverzahnung 7 vor. In der euträSsteliung der Synehronisservorrichiung 4, in der keine der beiden möglichen Gaiigsiüfen geschaltet ist und sich somit die beiden öangräder 2 und 3 gegenüber der Welte 1 drehen, greift das Rastelement 12 i eine innenverzah- nung 8 der Schiebern uff e 9 ausgebildete Rastnut 13 ein. Beiderseits des Druckstücks 10 sind Synohronringe 14 und 15 angeordnet, die außen eine Sperrverzahnung 16 bzw. 17 und innen eine Reibfläche 18 bzw. 19 aufweisen. Gleätfiäche 18 und 19 der Synchronringe 14 und 15 wirken mit entsprechend ausgebildeten Reibflächen 20 und 21 zusammen, weiche am Gangrad 3 sowie an einem drehfest mit dem Ga grad 2 verbundeneii Kupplungs- körper 22 ausgebildet sind .

Während eines Schaltvorgangs wird bei einer entsprechenden Sperrsynchroni- sierung über das Drückstück 10 zunächst während des Ansynchronisierens eine axiale Kraft auf den jeweiligen Synehronring 14 oder 15 ausgeübt, so dass dieser über seine Reibfläche 18 oder 19 von der entsprechenden Reibfläch 20 oder 2 mitgenommen und gegenüber dem Synchrönkörper 5 um einen bestimmten Winkel verdreht wird. In dieser Lage sperrt die Sperrverzahnung 18 eine weitere: Verschiebung der Sc ieberriuffe 9. Diese Sperrw rkung wird erst dan aufgehoben , wenn Gleichlauf zwischen dem jeweiligen Gangrad 2 bzw..3 und der Welle ^' 1 erzielt ist, in diesem oment wird die Innenverzabnyng 8 der Schiebemuff 9 durch die Sperrte zahnung 16:, 17 hindurch bewegt und gelangt schließlich: in Eingriff mit einer Kuppelverzahnung 23 bzw. 24.. Die Figuren 1 und 2 zeigen die ertindungsgemäSe Schiebemuffe 9 mit Zähnen 8 und 2ahnz schenräumen 33, welche aus Bandmaterial hergestellt sind. Bei der Herstellung wird in das Bahdmateriai dazu zunächst die Verzahnung 6 eingebracht Dieses Verzahnungsband 34 wird sodann gebogen und durch eine Haltevorhchtung zusammengehalten. Radial aaSe liegend weist die Schiehe- muffe 9 zwei Ringe 37, 38 auf, welche eine Nut 39 für den Eingriff einer Schalt- gabel bilden und mit dem Verzahn ungsband 34 verschweißt sein können. In di Zahnzwischenräume 33 greifen, sofern ein Gang geschaltet ist, Kuppiungszäh- ne 26 der Kuppelverzahnung 23 bzw. 24 ein,

Die Innenverzahnung 6 der Schlebemuffe 9 weist Änschlagzähne 25 auf, die Im Vergleich zu den anderen Eingriffszähnen 26 axial verkürzt sind. Sie sind höher ausgebildet und weisen in ihrem Zahndach eine Nut 13 als mittenzentrierendes Funktionselement auf. Drei Änschiagzähne 25 sind gleichmäßig a Umfang der Schäehemuffe 9 angeordnet. Zur Verdeutlichung des Unterschiedes zum Stand der Technik ist ein Riegelnufzahn 36 eingezeichnet, de im Bereich seiner Nut eine f^ateriaiverdrängun 42 in Umfangsrichtung aufweist. Dadurch müssen benachbarte Zahne entfallen. Durch die Verlagerung der Nut 39 in den Anschiagzahn 25 kann dieser Bereich mit normalen Eingriffszähnen 26 aufge- füllt werden. Aufgrund der axialen Verkürzung und der Erhöhung kann die Nut 13 In den Anschlagzahn 25 ohne Auswirkungen auf die benachbarten Zähne 26 eingebracht werden. Die Anzahl der tragenden Flanken der Zähne 8 ist damit erhöht.

Bezugsza h ©n \ ist§

1 Welte

2 Gangraci

3 Gangrad

4 Sync ronsslereänric tung

5 Synchronkörper

8 Verzahnung

7 Außen Verzahnung

8 Zahn

9 Schiebemuffe

10 Drucksiück

1 Druckfeder

12 Rastelement

13 Nut

4 Synchron ing

15 Synchron ring

16 Sperrverzahnung

17 Sperrverzahnung

18 Reibfläche von ^' 14

19 Reibfläche von 5

20 Reibfläche

21 Reibfläche

22 Küpplungskör ^' per

23 Ku p pS u n g s verza h nu n g

24 KuppSungsverzah n u ng

25 Anschlagzahn

26 Eingriffszahn

32 Zahnkopf

33 Zahnzwischenraum

34 Ve rzah n u ngs a nd

35 Ausnshniünq Riegel nuizahn Ring

Ring

Nut Materia! Verdrängung Füllbereich