DE2337725A1

DE2337725A1 - Mehrgangnabe mit von der schaltstellung des antriebes unbeeinflusster bremsfunktion und mit schraegflaechen versehener schaltkupplung

Info

Publication number: DE2337725A1
Application number: DE19732337725
Authority: DE
Inventors: Ewald Eisend; Josef Floesser; Erich Hild; Reinhard Kessler; Karlheinz Loeffler; Karl-Heinz Schmidt; Horst Schulz; Werner Steuer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1973-07-25
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE2337725C2; US3937309A; JPS5640071B2; JPS5043361A; GB1468949A

Description

PICHTEL & SACHS AQ., Schweinfurt /Wain ^ //25 Patent- und Gebrauehsmusterhilfsanmeldung

Mehrgangnabe mit von der Schaltstellung des Antriebes unbeeinflußter Bremsfunktion und mit Sohrägflächen versehener Schaltkupplung

Die Erfindung betrifft eine Mehrgangnabe mit einer Nabenachse, darauf drehbar gelagerten Teilen, nämlich Antreiber und Nabenhülse, einem Planetengetriebe zwischen Antreiber und Nabenhülse, sohaltbaren Kupplungseinrichtungen zwischen Antreiber und Planetengetriebe b«w. zwischen Planetengetriebe und Nabenhülse, wobei mindestens eine dieser Kupplungseinrichtungen in der Art einer Klauen- bsw. Zahnkupplung ausgebildet int, diese Kupplung axial unverschiebbare und axial verschiebbare Eingriffszonen aufweist, wobei eine erste verschiebbare Eingriffszone mit einer Schalteinrichtung gekoppelt ist und Schrägflächen an den Eingriffszonen vorgesehen sind, die abhängig von auftretenden Umfangskraften eine Beeinflussung des Eingriffszustandes der Kupplung bewirken.

Bei Mehrgangübersetzungsnaben, bei denen dureh Schaltkupplungen verschiedene Getriebeteile zwecks Gangumsehaltung mit dem Antreiber verbunden werden können, ist es bekannt, zwischen zwei Schaltstellungen für diese Kupplungsmittel eine Leerlaufsteilung vorzusehen, da die Kupplungsmittel ohne Sehlupf arbeiten und damit ein gleichzeitiger Eingriff in verschiedenen Schaltstellungen vermieden werden muß* Es hat sich nun gezeigt, daß dabei unter Umständen die Kupplungsmittel durch irgendeinen Zufall in der Leerlaufstellung festgehalten werden können, wodurch dann die Nabe nicht bremsfähig ist.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles sind verschiedene Vorschläge bekannt geworden, die durch ein zusätzliches Klinkenpaar auf dem Antreiber die Bremsbewegung auf jeden Fall über das Hohlrad

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des Planetengetriebes leiten, unter Umgehung der Kupplungsmittel, bei denen eine Leerlaufstellung auftreten kann (DT-AS 1 425 839, DT-OS 1 946 871). Diese Lösungen sind im Aufbau umständlich, da eine Ausrückeinrichtung für die zu umgehenden Schaltmittel in der Gangstellung notwendig ist, in der diese Schaltmittel eine Verbindung zwischen Antreiber und Planetenradträger, d. h., einem anderen Teil des Getriebes, herstellen, über das nicht unmittelbar die Bremskräfte geleitet werden.

Es wurde ferner bei einer Mehrgangnabe vorgeschlagen, die Kupplungsmittel zwischen Antreiber und Getriebe in der Leerlaufstellung instabil auszubilden, d. h., daß diese Kupplungsmittel ohne Einwirkung von außen in eine benachbarte Schaltstellung übergehen. Durch diese vorgeschlagene Ausgestaltung einer Mehrgangnabe wird vermieden, daß eine fehlende Bremsbereitschaft in der Leerlaufsteilung sich im Betrieb nachteilig auswirken kann. Bei dieser Lösung ist eine Haupt- und Hilfskupplung vorgesehen.

Der Erfindung liegt u. a. nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Mehrgangnabe eine ständige Bremsbereitschaft völlig unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung zu erreichen, bei möglichst geringem Bauaufwand.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Schrägflächen an den Eingriffszonen sich nur über einen Teil der Länge mindestens einer Eingriffszone erstrecken, wie an sich bekannt eine zweite, gegen eine Rückstellkraft verschiebbare Eingriffszone vorgesehen ist und die Eingriffszone größer als der axiale Abstand einer unverschiebbaren Eingriffszone von der zweiten verschiebbaren Eingriffszone im Ruhezustand ist. Durch diese Ausgestaltung der Mehrgangnabe kann insbesondere eine ständige Bremsbereitschaft erreicht werden, was hinsichtlich der Fahrsicherheit von besonderer Bedeutung ist.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung hinsichtlich eines geringen Bauaufwandes besteht darin, daß die Sehrägflachen an der

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ersten verschiebbaren Eingriffszone angeordnet sind.

Dabei ist es möglich, daß diese Schrägflächen an der unverschiebbaren Eingriffszone vorgesehen sind.

Ebenso ist es denkbar, daß die Schrägfläehen an der zweiten verschiebbaren Eingriffszone vorgesehen eind.

Für eine zuverlässige Betriebsweise ist es zweckmäßig» wenn die Schrägflächen in Umfangerichtung von der Längs-Mitte!ebene aus gesehen in Bremsrichtung vorgesehen sind.

Es ist aber ebenso gut möglich, daß die Schrägflächen in Umfangsriohtung von der Längs-Mittelebene aus gesehen in Antriebsrichtung vorgesehen sind.

Eine gedrängte Bauform läßt sich dadurch erzielen, daß die unverschiebbare Eingriffszone, wie an sich bekannt, an einem Teil des Planetengetriebes vorgesehen ist.

Ebenso ist es möglieh, daß die erste verschiebbare Eingriffszone an einer zwischen Antreiber und Planetengetriebe sich erstreckenden Kupplungshulse vorgesehen ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zweite verschiebbare Eingriff βzone an einem Teil des Planetengetriebes, aber unabhängig von der unverschiebbaren Eingriffszone, vorgesehen ist.

Dabei besteht ein weiteres zweckmäßiges Merkmal der Erfindung darin, daß die unverschiebbare und die zweite verschiebbare Eingriffszone axial unmittelbar aneinandergrenzen und der Verschiebeweg der zweiten Eingriffezone aus der Ruhelage gleich eder größer als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone ist.

Dabei sieht die Erfindung in vorteilhafter Weise vor, daß axial

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«wischen der unverschiebbaren und der zweiten verschiebbaren Eingriffssone ein Abstand vorgesehen ist, der kleiner als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffssone ist und daß dieser Abstand xusüglieh des möglichen Versehlebeweges der zweiten Eingriffsxone aus der Ruhelage gleich oder größer als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffs«one ist.

Für den Betrieb der erflndungsgemäßen Mehrgangnabe kann es günstig sein, wenn die SchrXgfläehcnanordnung an den jeweiligen Eingriffsionen in bezug auf ihre Lings -Mit telebenen symetrisch ist.

Ebenso kann es sweekmäßig sein» dafi die Schrägfllchen an der ersten verschiebbaren Eingriffsxone symmetrisch su einer sur Nabenachse senkrechten Ebene sind.

Schließlich sieht ein swcekmäßiges Merknal der Erfindung vor, daß die Schrägfliehen an jeweils swel sich ergänsenden Eingriffs ionen in besug auf bestimmte, senkrecht iur Nabenachse liegende Ebenen bei bestimmter relativer Winkelstellung lueinander symmetrisch sind.

Die Zeichnungen seigen ein AuifOhrungsbelsplel der Erfindung mit mehreren er findings gemäß ausgebildeten Getriebe-Elementen in Einieldarsteilung, sowie weitere AusfuhrungimBgllehkeiten von Schrägfläehen an den Kupplungsmitteln im Rahmen der Erfindung, lediglich in schematicher Darstellung. Ea stellen im einseinen dar:

Fig. 1 eine Mehrgangabersetiungmabe mit drei dingen In der Schaltstellung Schnellgang im LIngischnitt,

Fig. 2 den Planetenradträger des Nabengetriebes mit Sehrftgflachen in Ansicht»

Fig. 3 den Planetenradtrlger gemlA Flg. 2 im Llngssohnltt, Fig. H eine Kupplungsbvehse in Ansicht, Fig. 5 die Kupplungsbuchse gern!» Flg. H im Längsschnitt,

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das Hohlrad des Planetengetriebes mit zusätzlicher Mitnehmerversahnung in Ansicht,

Fig. 7 das Hohlrad gemäß Pig. 6 im Längsschnitt mit Abdeckring zur Kupplungsverzahnung,

Fig. 8-17 schematiseh Ausgestaltungsformen der Schrägflächen an verschiedenen Kupplungselementen, jeweils in den drei Schaltstellungen der Qetriebenabe
Schnellgang * Fig. ... A,
Ungünstigste Schaltstellung ■ Fiß. ... B, Normalgang « Fig. .·. C,

Fig. 8 dabei die Ausführungsform der in den Figuren 1-7 dargestellten Nabe mit beiderseitigen Schrägflächen am Planetenradträger,

Fig. 9 eine andere günstige Ausführungsform mit beiderseitigen Schrägflächen an den Mitnehmerarmen der Kupplungsbuchse,

Fig. 10 Sehrägflächen beiderseitig am Planetenradträger und an den Mitnehmerarmen,

Fig. 11 Sehrägflächen beiderseitig an den Mitnehmerarmen und an den Eingriffselementen am Hohlrad, Fig. 12 Sehrägflächen beiderseitig, um 90° gedreht, nur an den Mitnehmerarmen,

Fig. 13 Sehrägflächen einseitig am Planetenradträger und an den Mitnehmerarmen,

Fig. 14 Schrägfläohen einseitig sowohl am Planetenradträger als auch an den Mitnehmerarmen, um 90° gedreht. Fig. 15 Sehrägflächen einseitig und mit geringerer Ausdehnung am Planetenradträger 3owie beidseitig an den Mitnehmerarmen, um 90° gedreht.

Fig. 16 Schrägflächen einseitig an den Mitnehmerarmen und einseitig mn den Kupplungselementen des Hohlrades, Fig. 17 Schrägflächen beiderseitig an den Mitnehmerarmen und einseitig mit geringerer Erstreckung an den Kupplungselementen des Hohlrades.

Die in den Figuren 1 bis 7 dargestellte Nabe ist eine Dreigang-

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nabe mit Rücktrittbremse. Die Nabe weist einen Antreiber 1 auf mit einem Kettenzahnkranz 2. Der Antreiber 1 ist über ein Kugellager auf einer Nabenachse 3 gelagert, und dient seinerseits als Innenring eines Kugellagers, auf dem eine Nabenhülse M gelagert iat. Diese Nsbenhülse H ist axial andererseits auf einem Pestkonus 5 gelagert. In Inneren der Nabenhülse k befindet sich ein Planetengetriebe, Kupplungsmittel zwischen diesem Planetengetriebe und der Nabenhülse, sowie eine durch Rückwärtstreten au betätigende Bremse.

Die Erfindung befaßt sich im wesentlichen mit der Ausgestaltung der Kupplungemittel zwischen Antreiber und Planetengetriebe sowie damit zusammenhängend verschiedener Elemente des Planetengetriebes selbst. Die Kupplungsmittel zwischen Planetengetriebe und Nabenhülse sowie die Rücktrittbremse werden demgegenüber weniger ausführlich erläutert.

Das Planetengetriebe besteht aus dem Hohlrad 6, dem Planetenradträger 7 mit eingesetzten Planetenradach3en 8 sowie darauf frei drehbar gelagerten Planetenrädern 9. Das zugehörige Sonnenrad 10 ist auf der Nabenachse 3 drehfest, während da· Hohlrad 6 in der Nabenhülse 4 lose drehbar angeordnet ist. Ebenso ist auch der Planetenradtrager 7 auf der Nabenachse 3 lose drehbar, jedoch axial festgelegt angebracht.

Die Kupplungsmittel zwischen dem Antreiber 1 und dem Planetenradträger 7 bzw. dem Hohlrad 6 des Planetengetriebes bestehen im wesentlichen aus der Kupplungsbuchse 11, die antreiberseitig eine außen vorgesehene Mitnahmeverzahnung 12 und getriebeseitig einen Kranz von radialen, gleichmäßig verteilten Mitnehmerarmen 13 aufweist. Diese Kupplungsbuchse 11 ist einerseits drehbar auf der Nabenachse 3 angeordnet und andererseits auf dieser axial verschiebbar mittels eines Schubklotaes 11 und einer in der hohl gebohrten Nabenachse zentralen Zugstange 15 mit nach außen geführter Kette. Duroh Verschiebung des Schubklotze» I* über die Zugstange 15 können wahlweise die Schaltstellungen ά·η hier vor-

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gesehenen Dreigang-Übersetsungsgetriebes eingestellt werden, nämlich Sohnellgang, Normalgang und Berggang.

Die Kupplungsbuehse 11 steht dabei s.tändig mit ihrer Auftenversahnung 12 in Eingriff mit einer Innenverzahnung 16 des Antreibers 1, die eine de« Verschiebeweg der Kupplungsbuehse 11 entspreohende axiale Länge aufweist. Andererseits kann die Kupplungsbuohse 11 mit ihren Mitnehmerarmen 13 wechselweise mit dem Planetenradtrttger 7 oder dem Hohlrad 6 in drehfeste Verbindung gebraeht werden. Dasu sind am in Fig. 1 bsw. 3 rechten Ende des Planetenradträgers 7 axial gerichtete Nuten 17 über den Umfang ▼erteilt und passend sum Eingriff seitens der Mitnehmerarme 13 vorgesehen, «wischen denen VorsprOnge 18 in Art einer Klauenkupplung axial herausragen· Diese VorsprOnge 18 seigen an der Spitse allseitige Scfcrlgfllchen, wie Insbesondere die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, besonders grofi sind dabei die beideraeitigen Schrägen jedes Vorsprunges 18 in Umfangerichtung. Das mit der Kupplungsbuchse 11 wechselweise kuppelbare Hohlrad 6 weist in seinem in den Figuren 1, 6 und 7 rechten Randteil sternförmige Aussparungen 19 Auf, passend mit entsprechendem Spiel su den radialen Mitnehmerarmen 13 der Kupplungsbuehse 11. Wie Fig. 1 und insbesondere die Fig. 7 erkennen ItAt, ist das Hohlrad 6 seitlich alt einem Obergreifenden Abdeekring 33 versehen, wodurch die Kupplungsaussparungen 19 in Fig. 7 nach rechts, d. h., vom Planetenradtrager abgewendet, verschlossen sind. Auf diesen Abdeekring 33 des Hohlrades 6 wirkt eine koaxiale Druckfeder 21, die sich mm Antreiber 1 abstOtst und derart das Hohlrad 6 in Fig. 1 nach links sum Anschlag baw. axialen Eingriff mit seiner Innenverzahnung 22 in einen mit entsprechender AuÄenversahnung versehenen Sperrkllnkentrlger-Ring 23» der seinerseits auf dem buchsenfSrmigen Lageransats 2k des Flanetenradtrigers 7 drehbar angeordnet 1st, bringt. Die sugehOrigen Sperrklinken 25 des Ringes 23 greifen im Antriebssinn in eine Xnnenversahnung 26 der MabenhOlse k ein.

Axial neben dem Sperrklinkentrlger 23 ist auf dem Lageransat« 2k

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ein Bremskonus 27 angeordnet, der über ein rechtsgängiges Flachgewinde 28 mit den Planetenradtrager 7 in Verbindung steht. Dieser Bremskonus 27 trägt seinerseits drehfest Sperrklinken 29, die in die bereits erwähnte Innenverzahnung 26 der Nabenhülse M, ebenfalls im Antriebssinn, eingreifen. Der Bremskonus 27 ragt teilweise in einen konzentrischen Bremsmantel 30 hinein. Bei Verschiebung des Bremskonus 27 axial nach links durch das erwähnte Flachgewinde bei Rückwärtsdrehen vom Antreiber her wird der Bremsmantel 30, welcher am Festkonus 5 drehfest angeordnet ist, aufgespreizt und von innen gegen die Nabenhülse H gedrückt, wodurch letztere abgebremst wird.

Die dargestellte Mehrgangnabe, welche eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Srfindungsgedankens zeigt, befindet sich in der Schaltstellung "Schnellgang". Der Drehmomentenfluß geht dabei vom Antreiber 1 mit Kettenrad 2 über die Innenverzahnung 16 auf die Außenverzahnung 12 der Kupplungsbuchse 11, die unter Wirkung einer Druckfeder 31 ganz nach links geschoben ist und mit den Mitnehmerarmen 13 gegen die Nuten 17 als Eingriff szone des Planetenradtragers 7 eingreift. Dieser treibt über die Planetenräder 9, die am festen Sonnenrad 10 abrollen, das Hohlrad 6 an, welches dadurch mit größerer Drehzahl als der Antreiber umläuft. Der mit dem Hohlrad 6 in dieser Schaltstellung über eine Kupplung 32 axial verbundene Sperrklinkenträger 23 läuft mit gleicher Drehzahl um, die darauf befindlichen Sperrklinken 25 treiben die Nabenhülse H mit gegenüber dem Antreiber 1 höherer Drehzahl (« Schnellgang) an. - Der auf dem Bremskonus 27 befindliche Sperrklinkensatz 29* welcher ebenfalls in das Innengesperre 26 der Nabenhülse k eingreift, und mit dem Bremskonus umläuft, wird bei vorstehend geschildertem Drehmomentenfluß überholt.

Bei Betätigung der Bremse durch Rückwärtsdrehen des Antreibers bleibt der Drehmomentenfluß bis zu dem nunmehr umgekehrt drehenden Planetenradträger 7 der gleiche, die Sperrklinken 25, ebenso die Sperrklinken 29, laufen in der Nichteingriffsdrehrichtung

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unter der Innenverzahnung 26 um. Dabei wird zugleich der Bremskonus 27 auf dem Lageransatz 24 Über das Flachgewinde 28 nach links verschoben und spreizt den Bremsmantel 30 innerhalb der Nabenhülse 4 auf.

Zur Wahl der Schaltstellung "Normalgang" der Mehrgangnabe wird mittels der Handsteuerungselemente IM, 15 die Kupplungsbuchse 11, die eine erste verschiebbare Eingriffszone bildet, in Pig. I axial soweit nach rechts gegen die Kraft der Feder 31 verschoben, daß die Nitnehmerarrae 13 völlig aus den Nuten 17 des axial festen Planetenradträgers 7» der seinerseits eine unverschiebbare EingriffsBone bildet, herausgleiten und dafür in die etwa sternförmig angeordneten Aussparungen 19 des HöhIradeβ 6 gebracht werden. In dieser Schaltstellung bleibt das Hohlrad 6 axial unverschoben. Aufgrund der Möglichkeit, das Hohlrad 6 gegen die Kraft der Feder 21 axial zu verschieben, bildet das Hohlrad eine sweite verschiebbare Eingriffszone im System der Kupplungseinrichtungen gemäß der Erfindung. Um das axiale Einschieben der Mitnehmerarme 13 der Kupplungsbuchse 11 bei der axialen Verschiebung zu erleichtern, sind, wie insbesondere die Figuren * und 6 erkennen lassen, an der Kupplungsbuchse 11 lediglich drei Mitnehmerarme, am Hohlrad 6 demgegenüber neun etwas breitere Kupplungsausschnitte 19 sternförmig vorgesehen. Die vorerwähnte Verschiebung der Kupplungsbuchse 11 erfolgt bis zum Anschlag der Mitnehmerarme 13 von links an den Abdeckring 3 3 am Hohlrad 6, welches seinerseits dabei aber in der in Fig. 1 erkennbaren Position zum Getriebe selbst verbleibt. Mit dieser axialen Verschiebung der Kupplungsbuchse 11 wird die unmittelbare Verbindung derselben mit dem Planetenradträger 7 getrennt, die Mitnehmerarme 13 sind völlig aus dem Bereich der axialen Vorsprünge 18 des Planetenradträgers 7 gerückt. Der Drehmomentenfluß geht nunmehr vom Antreiber 1 über die Verzahnungen 16 und 12 auf die Kupplungsbüchse 11, von dieser über die Mitnehmerarme 13 auf die Mitnehmeraussparungen 19 im Hohlrad 6, welches seinerseits axial unverändert stehengeblieben

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ist und aufgrund des aufrecht erhaltenen axialen Eingriffs mit dem 3perrklinkentrager 23 die darauf befindlichen Sperrklinken 25 mit der Drehzahl des Antreibers antreibt, wodurch dann die Nabenhülse 4 nunmehr im Normalgang getrieben wird. Zugleich werden über das Hohlrad 6 die Planetenräder 9 angetrieben, welche am festen Sonnenrad 10 abrollend,den Planetenradtrager 7 antreiben. Die auf diesem angeordneten weiteren Sperrklinken 29 laufen entsprechend der Drehiahl des Planetenradtragers 7 langsamer um und werden von der Nabenhülse 4 überholt.

Wenn bei dieser Schalteteilung"Normalgang"durch Rückwärtstreten gebremst werden soll, wird bei unveränderter Kupplung«verbindung nunmehr der bereits erwähnte Planetenradtrager 7 von (ton Planetenrädern 9 rückwärtsgedreht, wodurch Ober das Flachgewinde 28 jetzt der Bremskonus 27 axial nach links bewegt wird und in der bereits beschriebenen Weise eine Bremsung der Nabenhülse 4 erfolgt. Das beim Vorwärtstreten wirksame Sperrklinkensystem 25 wird vom Hohlrad 6 gegen seine Eingriffsrichtung gedreht, ebenso die Sperrklinken 29, die damit ebenfalls außer Eingriff mit der Nabenhülse 4 kommen.

Zur Sehaltstellung "Berggang" wird über die Sehaltcugelemente 1* und 15 die Kupplungsbuchse 11 gegen die Druckfeder 31 in Fig. 1 ganz nach rechts gesogen bis cum Anschlag gegen den Antreiber 1. Dabei wird durch die Kupplungsbuchse 11, welche in der vorherigen Schaltstellung Normalgang mit den Kupplungearmen 13 bereits völlig in die entsprechenden Aussparungen 19 des Hohlrades 6 eingefahren und an dessen Abdeckring 33 zur Anlage kam, nunmehr auch das Hohlrad 6 selbst gegen die Druckfeder 21 bis «ur Anlage am Antreiber 1 axial nach rechts verschoben. Dadurch wird die bisher bestehende axiale Kupplungsverbindung des Hohlrades 6 mit dem Sperrklinkenträger 23 über dessen Kupplungsaiwat« 32 gelöst, in Richtung des Drehmomentenflusses zur Nabenhülse Hhin stehen mit dem Hohlrad 6 nur noch die Planetenräder 9 in Eingriff. Der DrehmomentenfluA geht nun vom Antreiber 1 Ober die

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Kupplungsbuchse 11 mit den Mitnehmerarmen 13 auf die Mitnehmeraussparungen 19 des Hohlrades 6, welches über die Planetenräder 9 nur den Planetenradträger 7 mit verminderter Drehzahl antreibt, der seinerseits über die Sperrklinken 29 auf dem Bremskonus 27 mit zwischengeschaltetem Kupplungsgewinde 28 die Nabenhülse k antreibt. Die Sperrklinken 25 stehen nicht in Eingriff und werden überholt.

Beim Bremsvorgang kehrt sich die Drehrichtung um, wodurch bei unveränderter Drehraomentenübertragung das Flachgewinde 28 auf der Lagerbuchse 2k des Planetenradträgers 7 nunmehr den Bremskonus 27 axial nach links verschiebt und dadurch den Bremsmantel 30 zur Bremsung der Nabenhülse k aufspreizt.

Wie vorstehend geschildert, bleibt bei Umschaltung vom Normalgang auf den Berggang und entsprechend auch umgekehrt die formschlüssige Verbindung zwischen Antreiber und Kupplungsbuchse und Planetenradträger über das Hohlrad ständig erhalten, eowohl beim Fahrantrieb als auch beim Bremsen. Im Umschaltbereich vom Schnellgang zum Normalgang ist dieser ständige Formschluß jedoch nicht gegeben, um gleichzeitigen Eingriff der Kupplungsbuchse 11 mit dem Planetenradträger 7 und gleichzeitig auch mit dem Hohlrad 6, der zu Funktionsstörungen führen könnte, zu vermeiden. Um nun dennoch unbeeinflußt von diesen beiden Schaltstellungen eine ständige Bremsbereitschaft der Mehrgangnabe zu erhalten, sind in demjenigen Schaltbereich, in welchem, wie vorstehend erläutert, übergangsweise kein Formschluß besteht, axial wirkende Schrägflächen an mindestens einem Kupplungselement vorgesehen. Die zum übergang in eine benachbarte Schaltstellung nötige Axialverschiebung der Kupplungselemente wird mittels der erfindungsgemäß ausgestalteten Schrägflächen während des BremeVorganges durch relative Drehbewegung der Kupplungsmittel zueinander bewirkt.

Von den zahlreichen Möglichkeiten, Schrägflächen an Kupplungselementen vorzusehen, wird zunächst eine besonders günstige Ausführungsform anhand der vorstehend geschilderten Mehrgang-

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nabe gemäß Fig. 1 bis 7 beschrieben. Weitere vorteilhafte AusfiUirungsmögliehkeiten derartiger ο ehrt .^flächen werden anschließend anhand weiterer Figuren 3chematisch gezeigt.

Die seheitiati sehen Darstellungen, beginnend nit der Figuren gruppe 8Λ bis 8C, gründen sich auf eine Einzelheit (X) im Bereich der Kupplungselemente ?lanetenradtr?.ger mit JQauenkupplungselementen 17 bzw. 18 und ISa (axial unverschiebbare Eingriffszone), Kupplungsbuchse (erste axial verschiebbare Kingriffszone) und Hohlrad (zweite axial verschiebbare Tsingriffszone). In den scheraatischen Darstellungen sind die Kupplungselemente nur nit den zum Eingriff gelangenden Teilen wiedergegeben. Die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen sind entsprechend auch bei der 3chern,atischen Darstellung der erfindungsgemäß ausgestalteten Kupplungselenente in den Figuren 8A bis 8C verwendet. Fig. 8A zeigt dabei die Schnellgang3tellung der Schaltnabe gen*\ß Fig. 1, Fig. 8b eine Zwischenschaltstellung und Fig. 8C die Mormalschalt3tellung.

Der Planetenradträger 7 nimmt in der einen hier gezeigten Nut 17 einen Mitnehmerarm 13 der koaxialen Kupplungsbuchse 11 auf. Deutlich ist dabei die Ausgestaltung dieser Aufnahmenut zu erkennen, die mit den axialen Vorsprüngen 18 eine axial feste Eingriffszone bildet. An den Vorsprttngen 18 sind beiderseitig in Unfangsrichtung Schrägfl-tchen l8a vorgesehen, zweckmäßig unter einem V/inkel von etwa 45° zur Verschiebeachse der Kupplungsbuchse. Diese Schrägflächen erstrecken sich im Ausführungsbeispiel jedoch nur über einen Teil der LSnge der gesamten Eingriffszone, die sich hier vom Nutgrund 17 über die Schrägflächen 18a bis zur rechtsgelegenen Außenkante der Vorsprünge 18 erstreckt. Zweckmäßig sind die Mitnehmerarme 13 in ihrer axialen Breite etwas geringer bemessen als die axiale Erstreckung der Schrägflächen 18a. Axial neben dem Planetenradträger 7 mit den Nuten 17 i3t das Hohlrad 6 mit dem Abdeckring 33 schematisch dargestellt. Vom Hohlrad sind die Mitnahme-

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aussparungen 19 und die dazwischen stehengebliebenen radialen Vorsprünge 20 zu erkennen. Das Hohlrad G₃ 33 bildet hier eine zweite, gegen eine Rückstellkraft (Feder 21) verschiebbare Eingriffszone. Ferner ist zu erkennen, daß die Eingriffszone,, gebildet durch die Nuten 17 bzw. Vorsprünge 18 nit SchrSgflachen 18a am Planetenradträger größer ist als ihr axialer Abstand von dem Hohlrad 6, 33 im hier gezeigten Ruhezustand dieser zvreiten verschiebbaren Eingriffszone.

Fig. 8b stellt eine Schaltstellung des PlanetenradtrSgers 7 mit Nuten 17 und der Kupplungsbuchse 11 sowie des Hohlrades 6, 33 im Zeitpunkt des ümschaltena zwischen Schnell- und N ο mal gang dar. Die Kupplungsbttcb.se 11 mit den Mitnehmerarmen 13 ist weder im Planetenradträger noch im Hohlrad im Eingriff. Wie diese Fig. 8b erkennen läßt, liegt eine sehr ungünstige Schaltstellung vor, sowohl zur Bremsfunktion als auch zur Antriebsfunktion. In dieser Schaltstellung werden die erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägflächen 18a wirksam, indem die Mitnehmerarme 13 infolge der Drehung der Kupplungsbuchse 11 seitens des Antreibers 1 von der in der Figur obengelegenen Schrägfläche abgewiesen und zum Hohlrad hin-gedrängt werden. Letzteres läuft aufgrund der Kupplung über die Planetenräder mit größerer Geschwindigkeit als der Planetenradträger bzw. der Mitnehmerarm und so kann der Mitnehmerarm 13 in die nächste Mitnehmeraussparung 19 am Hohlrad 6 hineinglsiten, wodurch nach*kurzer Zeit anstelle der vorherigen ungünstigen Schaltstellung nunmehr eine sichere drehfeste Schaltstellung im Normalgang erreicht wird. (Fig. 8C) In dieeer schematischen Figur 8 ist, wie auch in den übrigen Figuren 9 bis 17, jeweils die Antriebsrichtung der Kupplungsbuchse in der Figur nach oben gerichtet, während dementsprechend die Bremsrichtung nach unten geht. In den erwähnten Figuren ist der Betriebszustand antreibend dargestellt.

Wach Erreichen der form3chlüssigen Kupplungsverbindung ist die Druckfeder 31 auf der ichse 3 außerstande, diese vorstehend geschilderte Formschlußkupplung zu trennen, bis de_r Antreiber

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wieder entlastet wird. Entsprechend wird bei Rückwärtsbewegen des Antreibers eine Formschlußkupplung zwecks Einleiten der Bremsung bewirkt aufgrund der in beide Richtungen, nämlich Antriebs- bzw. Bremsrichtung weisenden Schrägflachen l8a beiderseitig des Nutgrundes 19 im Planetenradträger 7. Das besagt, daß beim Rückwärtstreten ohne weiteres Zutun auch aus der geschilderten und aufgezeigten ungünstigen Schaltstellung heraus ein Bremsvorgang zuverlässig eingeleitet wird.

In der Fig. 9A bis 9 C und den folgenden ist bei der schematischen Darstellung der Kupplungselemente, die analog dem bereits beschriebenen Beispiel nach Fig. 8 angeordnet sind, jeder Bauteil jeweils mit einer um den Zahlenwert 100 erhöhten Bezugsziffer versehen.

Die Figuren 9A bis 9C zeigen eine weitere sehr günstige Form für die Ausgestaltung der Mitnehmernuten 117 im Planetenradträger 107, der Mitnehmerarme 113 an der Kupplungsbuchse 111 sowie des Hohlrades 106/133 mit den Mitnehmerausschnitten 119. Hier in Fig. 9 ist die Nut 117 parallelwandlg auf der gesamten Tiefe, während Schrägflächen ausschließlich beiderseitig an den Mitnehmerarmen 113 der Kupplungsbuchse 111 vorgesehen sind. Die Funktion dieser Ausführungeform ist die gleiche,wie bei der Figur 8a bis 8C geschildert, d. h., die beiderseitig vorgesehenen Schrägflächen 113a am Mitnehmerarn 113 sind in beiden Drehrichtungen des Antreibers wirksam. Auch in diesem Beispiel erstrecken sich die Schrägflächen 113a nur über einen Teil der Länge einer Eingriffszone und sind dabei symmetrisch zu einer Längs-Mittelebene dieser Eingriffszone. Die Eingriffszone selbst ist größer al3 der axiale Abstand einer unverschiebbaren Eingriffszone von der zweiten verschiebbaren Eingriffezone im Ruhezustand.

Fig. 1OA bis IOC zeigt eine Ausführungsform der Kupplungselemente, bei welcher die zur Erzielung der von der Schaltstellung

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des Antriebes unbeeinflußten Bremsfunktion vorgesehenen Sehrägflachen 213a bzw. 2l8a sowohl an den Mitnehmerarmen 213 als auch an den Mitnehmervorsprüngen 217 des Planetenradträgers 207 angebracht sind. Diese Schrägflächen sind gleichfalls in beiden Drehrichtungen des Antriebs wirksam, d. h., für den Brems- und den AntriebeVorgang. Auch hier sind die Schrägflächen in bezug auf die Längs-Mittelebene symmetrisch vorgesehen. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entspricht der bereits bei Fig. 8A bis 8C geschilderten.

Pig. HA bis HC zeigt eine Ausführungsform der Kupplungselemente mit an mehreren Elementen vorgesehenen Schrägflächen. Einerseits sind solche Schrägflächen 313a an den Mitnehmerannen 313 einer Kupplungsbuchse 311, und andererseits an den radialen Mitnehmervorsprüngen 320 des Hohlrades 306, jeweils um etwa 45° geneigt gegen die Längs-Mittelachse und nur auf einem Teil der axialen Ausdehnung der Eingriffszone, vorgesehen. Die Mitnehmernuten 317 im Planetenradträger 307 sind geradflankig ausgebildet. Im Ruhezustand des Hohlrades 306 als zweiter verschiebbarer Eingriffszone grenzt dieses unmittelbar an die unverschiebbare Kingriffszone 307, 317 an. Bei Erreichen der ungünstigsten Schaltstellung (Fig. HB) verschiebt sich infolge der Wirkung der aufeinandertreffenden Schrägflächen das Hohlrad 306 entsprechend der Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone axial nach rechts, bis der Mitnehmerarm 313 in die nächste, von den Mitnehmervorsprüngen des Hohlrades gebildete Lücke 319 einfallen kann. Nachdem dieser stabile Kupplungszustand erreicht wird, kann sich unter der Wirkung der zwischenzeitlich gespannten koaxialen Druckfeder das Hohlrad 306 wieder in die Buhelage nach links verschieben (Fig. HC).

Fig. 12A bis 12C zeigt eine Ausftthrungsform mit lediglich an den Mitnehmerarmen 413 einer Kupplungsbuchse 411 vorgesehenen Schrägflächen 4l3a, die dabei in bezug auf eine zur Nabenachee senkrecht stehende Ebene symmetrisch ausgebildet sind. Mittels dieser in axialer Richtung beiderseitig vorgesehenen Schräg-

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flachen 413 läßt sich auch aus der in Pig· 121- gezeigten ungünstigsten Schaltstellung heraus zuverlässig ein Eingriff in das Eohlrad erreichen (Pig. 12C)₄ indem durch die bei dem Antriebs Vorgang bzw. Bremsvorgang bewirkte relative Drehbewegung der Rohlradkupplungselemente hier ein Eingriff der Mitnehmerarme 413 in die nächste Kupplungsaussparung des Hohlradea erreicht wird. Aus dieser mit nur geringem Kupplungsspiel und einem zusätzlichen kleinen Verdrehweg erreichten sicheren Schaltstellung ist dann der Bremsvorgang zuverlässig durchführbar.

Fic. 13A bis 13C zeigt eine Ausführungsform, bei welcher Schräpfläehen 518a einseitig einerseits in Antriebsrichtung am Planetenradträger 507 und andererseits Schrägflächen 52Oa einseitig in Bremsrichtung an den radialen Mitnehmerarmen 520 des Hohlrades 506 als zwei sich ergänzende Eingriffszonen vorgesehen sind, derart, daß die Schrägflächen in bezug auf bestimmte, senkrecht zur Nabenachse liegende Ebenen dann zueinander symmetrisch sind, wenn die beiden Kupplungselemente, nämlich der Planetenradtrager 507 und das Hohlrad 5O6, eine bestimmte relative Winkelstellung zueinander einnehmen. Die dazwischenliegende Kupplungsbuchse 511 hat hier im Querschnitt rechtwinklige Mitnehmerarme 513. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist entsprechend der bereits geschilderten Ausführungsform nach Fig. 12.

bis l4C stellt eine Ausführungsform schematisch dar, bei welcher einseitige Schrägflächen 6l8a am Planetenradträger 607 sowie Schrägflächen 613a einseitig am Mitnehmerarm 613 der Kupplungsbuchse 611 vorgesehen sind. Die Schrägflächen 6l8a sind ebenso wie die Flächen 6l3a in Antriebsrichtung gerichtet. Die radialen Mitnehmer 620 des Hohlrades 6O6 weisen hier rechteckigen Querschnitt auf. Auch in dieser Ausführungsform wird durch das Zusammenwirken der einseitig vorgesehenen Schrägflächen auch aus der ungünstigsten Schaltstellung (Fig. 14B) heraus ein zuverlässiger Fingriff der Mitnehmerarme 613 im Hohlrad 606 erzielt, wodurch unmittelbar die Bremsfunktion der Nabe ge-

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sichert ist.

Pig. 15A bis ISC eeigt eine weitere Ausführungsform mit erfindungsgemäß vorgesehenen Schrägflächen an den Kupplungselementen» wobei am Planetenradträger 707 in Antriebβrichtung einseitige Schrägflächen 7l8a und an den Mitnehmerarmen 713 axial beiderseitige Schrägflftohen 713a vorgesehen sind. Die radialen Mitnehmer-Yorsprünge 720 des Hohlrades 706 haben rechteckige Gestalt. Mittels dieser für eich in der Ausdehnung geringer bemessenen Schrägflachen 713a bzw. 718a 1st es auch in dieser Ausführung möglich, auch aus einer ungünstigen Schaltetellung (Fig. 15B) den Mitnehmer 713 d·** Kupplungsbuchse 711 in einer Aufnahmeaussparung 719 des Hohlrades 706 sum Eingreifen ru bringen, wodureh die Bremsbereit schaft der Nabe hergestellt wird. Die in ihrer Ausdehnung gering besessenen jeweiligen Schrägflächen ergänzen sich dabei in der Abweiswirkung, wodureh auch hier das Hohlrad 7O6 aus der Ruhelage axial nach rechts vorübergehend verschoben wird.

Pig. 16A bis 16C «eigt eine weitere Aus^estaltungsform der Erfindung, bei welcher die Schrägfläehen 8l3a einseitig in Antriebsrichtung an den Mitnehmerarmen 813 der Kupplungsbuchse 8II vorgesehen sind, während die Mitnehmernuten 817 im Planetenradtrager 807 rechtwinklige Gestalt haben. Dafür sind jedoch die Mitnehmervorsprünge 820 des Hohlrades 806 mit der Bremsrichtung entsprechenden Schrägfläehen 82Oa versehen. Diese Schrägfläehen 8l3a bEw. 82Oa bewirken im Zusammenwirken auch aus einer sehr ungünstigen Sehaltstellung (Fig. 16b) heraus die Herstellung einer luverlässigen Kupplungsverbindung gemäß Fig. 16C, wobei das Hohlrad 8Ο6 swischenseitlich axial verschoben wurde bis su der Gewinnung der Eingriffestellung gemäß Fig. 16C. Wie die Figuren erkennen lassen, ist am Mitnehmerarm 813 die Schrägflache 8l3a nur einseitig vorgesehen, dementsprechend ist die damit susamaenwirkende Sehrägflache 82Oa am Hohlrad 806 verhältnismäßig groß ausgebildet,

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Pig. 17A bis 17c teigt nun eine letste Ausftthrungsform τοη erfindungsgemäßen Schrägflfichen an den Kupplungselenenten einer Mehrganggetriebenabe, bei welcher die am Planetenradträger vorgesehene Schrägfläche 9l8A verhältnismäßig gering in ihrer Auedehnung ist. Ebenso von geringer Ausdehnung sind die axial beiderseitigen Schrägflächen 913a üb Mitnehmerarm 913 der Kupplungsbuchse 911* An den radialen Mitnehnerarmen 920 des Hohlrades 906 sind ebenfalls in ihrer Ausdehnung gering besessene Schrägflächen 92Oa in Bremsrichtung wirkend angebracht. Auch mit dieser Ausführungsform von Schrägflächen an allen drei beteiligten Kupplungselementen des Systems läßt sieh aus einer sehr ungünstigen Sehaltstellung (Fig. 17B) heraus bei seitweiligem axialen Verschieben des Hohlrades 906 eine euverlässige Kupplungsstellung gemäß Fig. 17C erreichen, wodurch der Bremsvorgang gesichert ist.

23. 7. 73

TIPP-3 Schu/Bb-

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Claims

Mehrgangnabe mit von der Schaltstellung des Antriebes unbeeinflußter Bremsfunktion und mit SehrSgflachen versehener Schaltkupplung.

Patentansprüche

i. Mehrgangnabe mit einer Nabenachse, darauf drehbar gelagerten /feilen, nämlich Antreiber und Nabenhülse, einem Planetengetriebe zwischen Antreiber und Nabenhülse, schaltbaren Kupplungseinrichtungen zwischen Antreiber und Planetengetriebe bzw· zwischen Planetengetriebe und Nabenhülse, wobei mindestens eine dieser Kupplungseinrichtungen in der Art einer Klauenbzw. Zahnkupplung ausgebildet ist, diese Kupplung axial unverschiebbare una axial verschiebbare Eingriffszonen aufweist, wobei eine erste verschiebbare Eingriffszone mit einer Schalteinrichtung gekoppelt ist und Schrägflächen an den Eingrlffszonen vorgesehen sind, ctie abhängig von auftretenden Umfangskräften eine Beeinflussung des Eingriffszustandes der Kupplung bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen sich nur über einen Teil der Länge mindestens einer Eingriffezone erstrecken, wie an sich bekannt eine zweite, gegen eine Rückstellkraft verschiebbare Eingriffszone vorgesehen ist und die Kingriffszone größer als der axiale Abstand einer unversjchiebbaren Lingriffszone von der zweiten verschiebbaren Eingriff szone in Ruhezustand ist.

2· Mehrgangnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Schrägflächen, wie an sich bekannt, an der ersten verschiebbaren Eingriffszone angeordnet sind.

3. Iiehrgangnabe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen, wie an sich bekannt, an der unverschiebbaren Eingriffszone vorgesehen sind.

4. Hehrgangnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen an
der zweiten verschiebbaren Eingriffszone vorgesehen sind»

5. Hehrgangnabe nach einein oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen, wie
an sich bekannt, in Umfangsrichtung von der Längsmittelebene aus gesehen in Bremerichtung vorgesehen sind,

6. Mehrgangnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen in umfangsrichtung von der Längsmittelebene aus gesehen in Antriebsrichtung vorgesehen sind.

7. Mehrgangnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unverschiebbare Eingriffszone, wie an sich bekannt, an einem Teil des Planetengetriebes vorgesehen ist»

8. Mehrgangnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An-

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sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die erste verschiebbare Eingriffszone an einer zwischen Antreiber und Planetengetriebe sich erstreckenden Kupplungshülse vorgesehen ist.

9. Mehrgangnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenxizeichnet, daß die zweite verschiebbare Eingriffszone, wie an sich bekannt, an einem Teil des Planetengetriebes, aber unabhängig von der unverschiebbaren Eingriffszone, vorgesehen ist.

10. Mehrgangnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unverschiebbare und die zweite verschiebbare Kingriffszone axial unmittelbar aneinandergrenzen und der Verschiebeweg der zweiten Eingriffszone aus der Ruhelage gleich oder größer als die Länge der ersten verschiebbaren tingriffszone ist.

11. Mehrgangnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen der unverschiebbaren und der zweiten verschiebbaren Eingriffszone ein Abstand vorgesehen ist, der kleiner als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone ist und daß dieser Abstand zuzüglich des möglichen Verschiebeweges der zweiten Eingriffszone aus der Ruhelage gleich oder größer als die Länge der ersten verschiebbaren Eingriffszone ist.

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12. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächenanordnung an den jeweiligen Eingriffszonen in bezug auf ihre Längsmittelebenen symmetrisch ist.

13. Mehrgang-Übersetzungsnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen an der ersten verschiebbaren Eingriffszone symmetrisch zu einer zur Nabenachse senkrechten Ebene sind.

14. Mehrgang-übersetzungsnabe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen an jeweils zwei sich ergänzenden Eingriffszonen in bezug auf bestimmte, senkrecht zur Nabenachse liegende Ebenen bei bestimmter relativer Winkelstellung zueinander symmetrisch sind.

9. 5. 72
LP Pa/Bb-

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