DE2537495A1 - Kupplungsnabe fuer ein getriebe - Google Patents

Description

Α. GRÜNECKER

OFL-INQ.

H. KINKELDEY

DR.-ING

W. STOCKMAIR

DR-ING-AoE(CAiTECHl

K. SCHUMANN

DB HER NAT-OPL-PHYS

P.H.JAKOB

DlPL-INCi

G. BEZOLD

CR FBI NAT. ■ OIPL-O&l

MÜNCHEN

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

22. August 1975 P 954-1-50/Hä

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA 1, Toyotacho, Toyota, Aichi, Japan

Kupplungsnabe für ein Getriebe

Die Erfindung "betrifft eine Kupplungsna"be für ein Kraftfahrzeuggetriebe und insbesondere eine Kupplungsnabe, die zur Verwendung in einem Synchrongetriebe oder einem Getriebe mit dauernd kämmenden Zahnrädern geeignet ist.

Synchrongetriebe kommen bei modernen Kraftfahrzeugen häufig zur Anwendung. Ein solches Getriebe ist mit einem Synchronisiermechanismus versehen, der den Eingriff einer verschiebbaren Muffe erleichtert, die sich koaxial auf und mit aner Welle dreht, die mit einem Zahnrad mit davon

6098 13/0284

TELEFON (oeS)22QB 62 TELEX OB-SQ 38Ο TELEGRAMME MONAPAT

abweichender Drehzahl verbunden werden soll-, wenn ein Schalthebel entsprechend betätigt wird. Dieser Synchronisiermechanismus wirkt in der Weise, daß die Muffe zum Zahnrad so verschoben wird, daß eine dazwischen erzeugte Reibkraft dazu ausgenutzt werden kann, die Umfangsgeschwindigkeit der Muffe gleich der Umfangsgeschwindigkeit des Zahnrades zu machen, damit der Zahneingriff zwischen der Muffe und dem Zahnrad erleichtert ist. Beispielsweise besteht ein solcher Synchronisiermechanismus bei einem Borg-Warner-Synchrongetriebe aus einer kerbverzahnten bzw. keilverzahnten Kupplungsnabe oder -scheibe, die sich zusammen mit einer Ausgangswelle drehen kann, einem Synchronring, der lose auf einem konischen Abschnitt eines angetriebenen Zahnrades montiert ist, und einer kerbverzahnten Schiebemuffe, die dazu dient, mit den Keilen des Zahnrades, dem Synchronring und der Kupplungs- · nabe in Eingriff zu treten. Die bei einem solchen Getriebe verwendete Kupplungsnabe wurde bisher durch Schmieden, Sintern oder dergleichen hergestellt, da sie einen komplizierten Aufbau hat. Die Herstellung der Kupplungsnabe in einem solchen Vorgang erfordert jedoch außer hohen Materialkosten zahlreiche Herstellungsschritte. Daher ist eine nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellte Kupplungsnabe ziemlich teuer.

Ferner hat sich ein Synchrongetriebe der beschriebenen Konstruktion unter Sicherheitsgesichtspunkten nicht immer als ausreichend zuverlässig erwiesen, da es zu zufälliger Selbstentkupplung der Schiebemuffe von den Zahnradkeilen während der Fahrt des Fahrzeugs kommen kann. Um das Auftreten einer solchen zufälligen Selbstentkupplung der Zahnräder zu vermeiden,sind bisher schon verschiedene Kupplungsnaben und Schiebemuffen mit Keilen vorgeschlagen worden, die mit kompliziert abgeschrägten Flächen oder

6098 13/0284

^- 253749S

Nuten versehen sind. Jedoch auch diese" Kupplungsnaben und Schiebemuffen haben den Nachteil, daß zusätzlich zu den Herstellungsschwierigkeiten ein kompliziertes Arbeitsverfahren erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Kupplungsnabe bzw. —scheibe zu schaffen, die die Nachteile herkönnnlicher, in Getrieben der angegebenen Art benutzter Kupplungsnaben vermeidet und sowohl leicht als auch billig ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Kupplungsnabe, die eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder verhindern kann und billig ist und mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Kupplungsnabe ist in den Patentansprüchen gekennze i ohnet.

Eine erfindungsgemäße Kupplungsnabe besteht aus einem Paar ringförmiger zylindrischer Elemente, die an ihren jeweiligen Stirnwänden axial miteinander ausgerichtet und. fest miteinander verbunden sind. Das ringförmige zylindrische Element wird durch Preßformen aus einem Metall-.blech hergestellt. Jedes"dieser Elemente hat an einem seiner Enden eine Stirnwand sowie zahlreiche Keile auf der gesamten inneren Umfangsflache und der gesamten äußeren Umfangsfläche , die in Axialrichtung verlaufen und auf der äußeren und inneren Umfangsfläche jedes Elementes während des Preßformens des Metallblechs in die ringförmige zylindrische Form versehen werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Kupplungsnabe gemäß oner ersten Ausführungsform ist der äußere Durchmesser an der

609813/0284

äußeren Umfangsflache jedes der Elemente des Paares ringförmiger zylindrischer Elemente, d.h. der an der radial äußeren Endfläche der äußeren Keile auf der äußeren Umfangsfläche jedes Elementes gemessene Durchmesser, über die gesamte axiale Länge des Elementes konstant. Eine solche Kupplungsnabe wird erhalten, indem die zwei Elemente an ihren jeweiligen Stirnwänden in solcher Anordnung miteinander fest verbunden werden, daß jeder der äußeren Keile auf der äußeren Umfangsfläche eines der Elemente auf äner geraden Linie mit dem entsprechenden Keil der äußeren Keile auf der äußeren Umfangsfläche des anderen Elementes ausgerichtet ist. Auf diese Weise verläuft "bei der auf "beschriebene Weise erzeugten Kupplungsnabe jeder der äußeren Keile auf der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsnabe geradelinig in Axialrichtung von einem Ende zum anderen Ende der Kupplungsnabe, wobei die Breite jedes dieser äußeren Keile über die gesamte axiale Länge der Kupplungsnabe konstant ist.

Eine erfindungsgemäße Kupplungsnabe gemäß einer zweigten Ausführungsform weist äußere und innere Keile auf der äußeren bzw. inneren Umfangsfläche auf und sieht von außen ganz allgemein ähnlich wie eine Tonne aus, bei der der äußere Durchmesser an den entgegengesetzten Enden kleiner als in der Längsmitte ist. Eine solche Kupplungsnabe wird auf folgende Weise erhalten. Jedes Element eines Paares ringförmiger zylindrischer Elemente, das die Kupplungsnabe bildet, hat eine solche Form, daß sein äußerer Durchmesser, d.h. der äußere Durchmesser an den radial äußeren Endflächen der äußeren Keile auf der äußeren Umfangsfläche des Elementes, an einem Ende am kleinsten und am anderen Ende am größten ist, wobei das Element lediglich eine Stirnwand an seinem Ende mit dem größten Durchmesser hat. Daher hat jedes Element äußerlich

609813/0284

ein kegelstumpfförmiges Aussehen mit geringer, axialer Schräge bzw. Neigung. Diese zwei Elemente werden an ihren Enden mit dem großen Durchmesser und der Stirnwand fest miteinander verbunden. Auf diese Weise wird eine Kupplungsnabe mit im wesentlichen tonnenförmigem Aussehen erhalten, bei der der äußere Durchmesser in der Längsmitte am größten und an den entgegengesetzten Enden am kleinsten ist. Die äußeren Keile auf der äußeren Umfangsflache jedes der Elementes haben über die gesamte iänge des axialen Elementes eine konstante Breite, und diese zwei Elemente werden an ihren jeweiligen Stirnwänden in solcher Anordnung fest miteinander verbunden, daß jeder der äußeren Keile eines der Elemente auf einer geraden Linie mit dem entsprechenden Keil der äußeren Keile des anderen Elementes ausgerichtet ist. Diese Kupplungsnabe mit tonnenähnlicher Außenform kann wirksam der Neigung zum Auftreten einer zufälligen Selbstentkupplung der Zahnräder entgegenwirken und hat den Vorteil, daß ihre Herstellungskosten beträchtlich niedriger als die herkömmlicher, geschmiedeter Kupplungsnaben sind, die wirksam die Tendenz zxim Auftreten zufälliger Selbstentkupplung der Zahnräder verhindern können.

Eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungsnabe wird dadurch erhalten, daß zwei ringförmige zylindrische Elemente an ihren jeweiligen Stirnwänden in solcher Anordnung fest miteinander verbunden werden, daß die äußeren Keile eines der Elemente nicht ganz mit den äußeren Keilen des anderen Elementes ausgerichtet sind. Bei einer solchen Kupplungsnabe sind die äußeren Keile in der Längsmittel der Kupplungsnabe etwas gegeneinander versetzt, so daß die äußeren Keile der zwei Elemente nicht auf der gleichen Geraden ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird eine Kraft, die eine zufällige

6098 13/0284

Selbstentkupplung der Zahnräder verhindern kann, zwischen den äußeren Keilen der Kupplungsnabe und den Zahnradkeilen des angetriebenen Zahnrades oder den Keilen der Schiebemuffe erzeugt, wenn die äußeren Keile der Kupplungsnabe über die Keile der Schiebemuffe in Verbindung mit den Zahnradkeilen des angetriebenen Zahnrades stehen. Auch diese Kupplungsnabe hat den Vorteil, daß ihre Herstellungskosten wesentlich niedriger als die einer herkömmlichen, geschmiedeten Kupplungsnabe sind, die eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder wirksam -verhindern kann.

Bei einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsnabe ist vorgesehen, daß die äußeren Keile eines Elementes des Paares ringförmiger zylindrischer Elemente, die an ihren geweiligen Stirnwänden fest miteinander verbunden sind, nicht auf Geraden mit den äußeren Keilen des anderen Elementes fluchten und daß der Außendurchmesser eines jeden Elementes von dem einen Ende, an dem sich die Stirnwand befindet, gleichmäßig zum anderen Ende ohne Stirnwand abnimmt,, so daß der Außendurchmesser jedes Elementes an der Verbindungsstelle am größten und am anderen Ende am kleinsten ist. Eine solche Kupplungsnabe kann eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder noch wirksamer als die Kupplungsnaben gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform verhindern.

Erfindungsgemäß wird somit eine Kupplungsnabe vorgeschlagen, die ein Paar ringförmiger zylindrischer Elemente umfaßt, die an ihren jeweiligen Stirnwänden miteinander verbunden sind, wobei jedes Element durch Preßformen aus einem Metallblech hergestellt worden ist und Keile auf seiner äußeren und seiner inneren Umfangsflache aufweist. Eine

6098 1 3/0284

solche Kupplungsnabe kann eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder in einem Getriebe wirksam verhindern und mit verminderten Kosten hergestellt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine Torderansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungsnabe;

Pig. 2 einen Axialschnitt gemäß II-II in Pig. 1;

Pig. 3 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsnabe;

Pig. 4 einen Axialschnitt einer dritten Ausführungsform der erindungsgemaßen Kupplungsnabe;

Pig. 5 einen Axialschnitt einer vierten Ausführungsforin der erfindungsgemäßen Kupplungsnabe;

Pig. 6 einen Längsschnitt durch Teile eines Borg-Warner-Synchrongetriebes, das mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsnabe ausgerüstet " ist;

Pig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung von

Teilen des in Pig. 6 dargestellten Synchrongetriebes, wobei bei diesem Synchrongetriebe die in Pig. 3 dargestellte Kupplungsnabe benutzt wird;

609813/0284

Fig. 8 eine vergrößerte, ausschnittsweise Schnittdarstellung gemäß VIII-YUI in Pig. 7, die zeigt, wie zwischen den Keilen der Kupplungsnabe und den Keilen der Schiebemuffe eine Kraft erzeugt wird, die eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder verhindern kann;

Pig. 9 " eine Fig. 8 ähnliche Darstellung, die zeigt, wie zwischen den Keilen der Kupplungsnabe und den Keilen der Schiebemuffe eine Kraft erzeugt wird, die eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder verhindern kann, wenn die in Fig. 4 dargestellte Kupplungsnabe bei dem in Fig. 6 dargestellten Synchrongetriebes verwendet wird;

Fig. 10 eine Fig. 8 ähnliche Darstellung, die zeigt, wie zwischen den Keilen der Kupplungsnabe und den Keilen der Schiebemuffe eine Kraft erzeugt wird, die eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder verhindern kann, wenn die in Fig. 5 dargestellte Kupplungsnabe bei dem in Fig. 6 dargestellten Synchrongetriebe benutzt wird; und

Fig. 11 eine Vorderansicht äner Ausführungsform der Kupplungsnabe mit einer darin montierten Keilfeder.

Im folgenden wird auf die Fig. 1 und 2 eingegangen, die eine erste Ausführungsform der Er&idung darstellen. Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Kupplungsnabe wird erhalten, indem ein ringförmiges zylindrisches Element 20 stirnseitig mit einem anderen

609813/0284

ringförmigen zylindrischen Element 20 unter Bildung eines Paares fest zusammengefügt wird (siehe Fig. 2). Zum festen Verbinden dieser zwei Elemente 20 miteinander können zahlreiche, verschiedene Verfahren angewendet werden, zu denen Schweißen und Nieten gehören. Jedes Element weist an seinem einen Ende eine Stirnwand 24 auf und ist mit äußeren Keilen 21, die in Axialrichtung auf der äußeren Umfangsfläehe verlaufen, und inneren Keilen 22 versehen, die in Axialrichtung auf der inneren Umfangsfläehe verlaufen. Ferner sind in der äußeren Umfangsfläehe und der Stirnwand 24 eines jeden Elementes 20 mehrere Schiebekeilnuten 23 in gleichen Abständen ausgebildet. Ferner sind am äußeren Umfang jedes Elementes nach innen umgebogene Abschnitte 25 der äußeren Keile 21 ausgebildet, wobei sich diese Abschnitte auf beiden Seiten der Schiebekeilnuten 23 erstrecken. Der umgebogene Abschnitt 25 ist in Radialrichtung des Elementes nach innen gebogen und dient zum Eingriff mit einer noch zu beschreibenden Keilfeder.

Jedem Element 20 wird die ringförmige zylindrische Form durch Tiefziehen eines Metallblechs in einer Presse gegeben, wobei die äußeren Keile 21, die inneren Keile 22 und die Stirnwand 24 bei· diesem Tiefziehvorgang ausgebildet werden. Die Breite dieser Keile ist über die gesamte axiale Länge jedes Elementes 20 konstant.

Ein Paar solcher ringförmiger zylindrischer Elemente 20 mit einer Stirnwand 24, die in der Regel durch einen Preßformvorgang ihre ringförmige zylindrische Form erhalten und mit den Keilen auf der inneren und der äußeren Umfangsfläehe versehen werden, wird an den jeweiligen Stirnwänden 24 fest verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Dadurch wird eine fertige Kupplungsnabe erhalten,

609813/0284

deren Konstruktion in den Pig. 1 und 2- dargestellt ist. Beim Verbinden der zwei in Fig. 2 dargestellten Elemente 20 gemäß der ersten Ausführungsform ist es notwendig,
diese zwei Elemente 20 in solcher Beziehung anzuordnen, daß die auf der äußeren Umfangsflache und der inneren
Umfangsflache eines der Elemente 20 ausgebildeten äußeren Keile 21 bzw. inneren Keile 22 auf geraden Linien mit
den entsprechenden Keilen auf der äußeren Umfangsflache bzw. der inneren Umfangsfläche des anderen Elementes
20 ausgerichtet sind.

Die auf diese Weise hergestellte Kupplungsnabe 10 wird
auf einer Ausgangswelle eines Synchrongetriebes so montiert, daß die inneren Keile 22 der Kupplungsnabe in Eingriff mit Keilen auf der äußeren Umfangsfläche der
Ausgangswelle stehen.

Die Materialkosten einer Kupplungsnabe der beschriebenen Konstruktion sind aufgrund der Tatsache, daß die Kupplungsnabe aus billigem Metallblech gefertigt wird, recht niedrig im Vergleich zu den Materialkosten herkömmlicher Kupplungsnaben. Ferner sind die Herstellungskosten einer solchen Kupplungsnabe wesentlich niedriger als die Herstellungskosten herkömmlicher Kupplungsnaben, da die Elemente,
die die Kupplungsnabe bilden, durch eine äußerst günstige Preßbearbeitung, die für Massenproduktion geeignet ist, in ihre Form gebracht werden. Ferner hat die erfindungsgemäße Kupplungsnabe geringes Gewicht, so daß sie daher den Vorteil hat, daß ihre träge Masse gering ist und
Leistungsverluste im Getriebe dadurch verhindert werden können.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei diese Ausführungsform eine teilweise

609813/0284

Abwandlung der in Fig. 2 dargestellten-Kupplungsna"be ist. Diese Abwandlungen dienen dazu, eine Kupplungsnabe zu schaffen, die auch wirksam eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder in einem Synchrongetriebe verhindern kann.

Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform werden die ringförmigen zylindrischen Elemente 30 der Kupplungsnabe durch Tiefziehen von Metallblech geformt, wie dies auch bei den in den Pig. 1 und 2 dargestellten Elementen 20 der Fall ist. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist jedoch der äußere Durchmesser am offenen Ende eines jedes Elementes 30 kleiner als der äußere Durchmesser am Ende mit der Stirnwand. Zwei solche Elemente

30 mit kegeIstumpfförmiger Form werden an ihren Enden mit dem größeren Durchmesser zu einer Kupplungsnabe 11, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, fest miteinander verbunden, wobei ihre geweiligen Stirnwände aneinander anliegen. Diese Kupplungsnabe 11 hat äußerlich im wesentlichen die Form einer Tonne, da der Außendurchmesser bei den in Radialrichtung äußeren Endflächen äußerer Keile

31 eines jeden Elementes 30 von einem Ende zum anderen Ende gleichmäßig abnimmt. Auch bei dieser Kupplungsnabe 11 ist die Breite der äußeren Keile 31 wie bei der in Fig. 2 dargestellten Kupplungsnabe 10 konstant. Die in Fig. 3 dargestellte Kupplungsnabe 11 zeichnet sich dadurch aus, daß das in Radialrichtung äußere Ende der äußeren Keile 31 bezüglich der Achse der Kupplungsnabe 11 geneigt ist. Wenn diese Kupplungsnabe 11 in ein Synchrongetriebe eingebaut ist, wird daher an den Eingriffsabschnitten zwischen den äußeren Keilen 31 der Kupplungsnabe 11 und den Keilen einer Schiebemuffe eine Kraft erzeugt, die versucht, einer Terschiebung der Schiebemuffe aus einer Keileingriffsstellung mit Zahnradkeilen entgegen-

60981.3/0284

zuwirken, wie dies noch unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert werden wird.

Bei den zuvor beschriebenen beiden Ausführungsforinen der Erfindung werden zur Bildung einer Kupplungsnabe zwei Elemente stirnseitig fest miteinander verbunden, die genau gleiche Form und Größe haben. Bei diesen zwei Ausführungsformen fluchten die äußeren Keile und die inneren Keile eines der Elemente notwendigerweise mit den entsprechenden Keilen des anderen Elementes.

Gemäß einer in Fig. 4 dargestellten, dritten Ausführungsform der Erfindung besteht eine Kuppüngsnabe 12 aus zwei ringförmigen zylindrischen Elementen 4OA und 4OB, die an ihren jeweiligen Stirnwänden in solcher Beziehung fest miteinander verbunden sind, daß äußere Keile 41A des Elementes 4OA nicht mit äußeren Keilen 41B des Elementes 4OB fluchten. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die äußeren Keile 41A und 41B dann nicht in Axialrichtung miteinander fluchten, wenn die zwei Elemente 4OA und 4OB stirnseitig so fest miteinander verbunden sind, daß innere Keile 42A des Elementes 4OA mit inneren Keilen 42B des Elementes 4OB ausgerichtet sind. Bei dieser Kupplungsnabe 12 besteht an der Verbindungsstelle der zwei Elemente 4OA und 4OB an der Stelle, an der die axiale Endfläche eines jeden der äußeren Keile 41A des Elementes 4OA mit der axialen Endfläche des entsprechenden Keiles der äußeren Keile 41B des Elementes 4OB verbunden ist, eine Versetzung. Diese Versetzung dient dazu, eine zufällige Selbstentkupplung einer Schiebemuffe aus der Keileingriffsstellung mit Zahnradkeilen in einem Synchrongetriebe zu verhindern.

Gemäß einer in Fig. 5 dargestellten, vierten Ausführungsform der Erfindung besteht eine Kupplungsnabe 13 aus

60981 3/0284

zwei ringförmigen zylindrischen Elementen 5OA und 50B, wobei bei jedem dieser Elemente der äußere Durchmesser am geschlossenen Ende größer als am offenen Ende ist, wie dies auch beim in Fig.. 3 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Bei dieser vierten Ausführungsform sind die äußeren Keile 51A und 51B des jeweiligen Elementes 5OA bzw. 5OB nicht miteinander ausgerichtet, wenn die zwei Elemente 5OA und 5OB an ihren jeweiligen Stirnwänden fest miteinander verbunden sind. Bei dieser Kupplungsnabe 13 besteht eine Versetzung an der Verbindungsstelle zwischen den äußeren Keilen 51A und 51B, wie dies auch bei der dritten, in Pig. 4 dargestellten Ausführungsform der Fall ist.

Fig. 6 zeigt ein Borg-Warner-Synchrongetriebe, bei dem eine der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Kupplungsnaben, beispielsweise die in Fig. 3 dargestellte Kupplungsnabe 11, eingebaut ist. Die inneren Keile 32 der Kupplungsnabe 11 stehen in Keileingriff mit äußeren Keilen einer Ausgangswelle 3. Die äußeren Keile 31 der Kupplungsnabe stehen in Eingriff mit inneren Keilen 4A einer Schiebemuffe 4, die in Axialrichtung verschoben werden kann. Ein angetriebenes Zahnrad 5 ist drehbar auf der Ausgangswelle 3 gelagert und auf einem Teil seines konischen Abschnitts 6 mit Zahnradkeilen 7 versehen. Ferner sitzt auf einem anderen Teil des konischen Abschnitts 6 des angetriebenen Zahnrades 5 ein Synchronring 9. Schiebekeile 14 sitzen in Axialrichtung yerschiebbar in den jeweiligen Schiebekeilnuten 23 (siehe Fig. 1) der Kupplungsnabe 11 und werden aufgrund der Kraft einer Keilfeder 8, die in der Kupplungsnabe 11 montiert ist, in entsprechende Nuten in der kerbverzahnten Innenseite der SchJäiemuffe gedruckt. - .

9813/0284

Bei dem Getriebe mit der erfindungsgemaßen Kupplungsnabe 11 erfolgt die Schubübertragung zwischen dem angetriebenen Zahnrad 5 und der Kupplungsnabe 11 anders als bei einem Getriebe mit einer herkömmlichen Kupplungsnabe. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Getriebe wird nämlich der Schub über eine Verlängerung an einem Ende des angetriebenen Zahnrades 5 und die Mitte der Stirnwand 24 zwischen den die Kupplungsnabe 11 bildenden Elementen 30 übertragen, wogegen bei einem Getriebe mit einer herkömmlich konstruierten Kupplungsnabe Schub über eine Stirnfläche des eigentlichen, inneren FabenabSchnitts der Kupplungsnabe und über die Stirnfläche des angetriebenen Zahnrades übertragen wird. Fig. 7. zeigt eine Schnitt darstellung -von Teilen des in Fig. 6 dargestellten Getriebes in vergrößertem Maßstab. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Schiebemuffe 4 zur Übertragung von Leistung mit der Kupplungsnabe 11, dem Synchronring 9 und dem angetriebenen Zahnrad 5 in Eingriff steht.

Die Funktion der in Fig. 3 dargestellten Kupplungsnabe wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert. Wie Fig. 8 zeigt, steht einer der Keile 4A der Schiebemuffe 4 auf einer seiner Seiten in Eingriff mit dem zugehörigen Zahnradkeil 7 und auf seiner anderen Seite in Eingriff mit dem zugehörigen äußeren Keil 31 eines der Elemente 30 der Kupplungsnabe 11. Eine auf den Zahnradkeil 7 des angetriebenen Zahnrades 5 übertragene Antriebskraft F wird zum Keil 4A der Schiebemuffe übertragen, wobei eine Reaktionskraft F¹ im Berührungsbereich zwischen dem Keil 4A der Schiebemuffe und dem zugehörigen äußeren Keil 31 eines der Elemente 30 der Kupplungsnabe 11 auftritt. Diese Reaktionskraft F' ist eine Komponente einer zur Seitenfläche des äußeren Keiles 31 der Kupplungsnabe 11 senkrechten Kraft fp und wirkt in zur Achse der

6098 13/0284

Kupplungsna"be 11 senkrechter Richtung.

Der äußere Durchmesser der Kupplungsnabe 11 ist an deren entgegengesetzten Enden kleiner als in ihrer Mitte, wie "bereits beschrieben wurde. Daher verläuft die in Berührung mit dem Keil 4A der Schiebemuffe stehende Pläche des äußeren Keils 31 der Kupplungsnabe 11 geneigt bezüglich der Achse der Kupplungsnabe 11. Daher wird im Berührungsbereich zwischen dem Keil 4A der Schiebemuffe und dem äußeren Keil 31 der Kupplungsnabe 11 eine durch den Pfeil f.. in Fig. 8 wiedergegebene Kraft erzeugt, die dazu beiträgt, eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder aufgrund einer Bewegung der Schiebemuffe 4 und somit aufgrund einer Bewegung des Keils 4A der Schiebemuffe aus der Keileingriffsstellung mit dem Zahnradkeil 7 zu verhindern. Der Ausdruck "SeIbstentkupplung der Zahnräder" wird hier wie üblich zur Beschreibung des Phänomens benutzt, -daß sich die Schiebemuffe 4 relativ zum angetriebenen Zahnrad 5 plötzlich nach links (in Pig. 8) bewegt und daß dadurch der Keileingriff zwischen den Keilen 4A der Schiebemuffe und den Zahnradkeilen 7 aufgehoben wird. Die durch den Pfeil f. in Pig. 8 wiedergegebene Kraft kann wirksam der Tendenz zu einer zufälligen Linksbewegung der Schiebemuffe 4 entgegenwirken, so daß daher durch Verwendung der Kupplungsnabe 11 mit der in Pig. 3 gezeigten Konstruktion wirksam das Auftreten einer zufälligen SeIbstentkupplung der Zahnräder im Getriebe verhindert werden kann.

Pig. 9 ist eine Pig. 8 ähnliche Darstellung und erläutert den Pail, daß die in Pig. 4 dargestellte Kupplungsnabe 12' in das in Pig. 6 dargestellte Getriebe eingebaut ist. Bei der in Pig. 4 dargestellten Kupplungsnabe 12 fluchten die äußeren Keile 41A und 41B der beiden Elemente 4OA und 4OB

609813/0284

an der Verbindungsstelle zwischen den Elementen 4OA und 4OB nicht miteinander, wie dies bereits beschrieben wurde, so daß daher eine in Pig. 9 mit dem Bezugszeichen 43 bezeichnete Versetzung in der Längsmitte der äußeren Keile 41A und 41B der Kupplungsnabe 12 besteht. In Fig. 9 ist einer der Keile 4A der Schiebemuffe in Eingriff mit dem zugehörigen Zahnradkeil 7 und dem zugehörigen Keil 41B des Elementes 40B der Kupplungsnabe 12 dargestellt. Wenn die Schiebemuffe 4 plötzlich eine Bewegung nach links in Fig. 9 beginnen sollte, so daß die Gefahr besteht, daß der Keil<4A der Schiebemuffe aus dem Keileingriff mit dem zugehörigen Zahnradkeil 7 gelöst wird, so wird eine solche Bewegung des Keiles 4A der Schiebemuffe von der axialen Endfläche des zugehörigen Keils 41A des anderen Elementes 40A der Kupplungsnabe verhindert, was zur Folge hat, daß eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder im Getriebe wirksam verhindert werden kann. Wenn die in Fig. 4 dargestellte Kupplungsnabe 12 bei dem in Fig. 6 dargestellten Getriebe benutzt wird, tritt in den Berührungsbereichen zwischen den Keilen der Kupplungsnabe und den Keilen der Schiebemuffe keine Kraft der anhand von Fig. 8 erläuterten Art auf, die dem Auftreten einer zufälligen Selbstentkupplung der Zahnräder entgegenwirkt; vielmehr wird eine Linksbewegung der Schiebemuffe 4 allein von der Versetzung 43 verhindert, die durch die nicht fluchtende Ausrichtung der Keile 41A und 41B der Kupplungsnabe in Umfangsrichtung der Kupplungsnabe 12 hervorgerufen wird. In diesem Fall wird die Linksbewegung der Schiebemuffe 4 dadurch verhindert, daß ein angeschrägter Endflächenabschnitt 4A jeder der Keile 4A der Schiebemuffe auf die zugehörige Versetzung 43 trifft. Da die axialen Endflächen der Keile 41A und 41B der Kupplungsnabe, die die Versetzung 43 an der Verbindungsstelle dazwischen bilden, während der Preßbearbeitungen abgerundet werden, tritt jedoch während einer Verschiebung der Schiebemuffe

6098 1 3/0284

"beim Gangwechsel keinerlei Widerstand auf.

Pig. 10 ist eine Fig. 8 ähnliche Darstellung, die den Fall zeigt, daß die in Fig. 5 dargestellte Kupplungsnabe 13 "bei dem in Fig. 6 dargestellten Getriefte eingebaut ist. Wie "bereits unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert wurde, nimmt der äußere Durchmesser der in Fig. dargestellten Kupplungsnabe 13 von deren Mitte zu deren entgegengesetzten Enden gleichmäßig ab. Diese Kupplungsnabe 13 weist äußere Keile 51A und 51B auf, die an ihrer Verbindungsstelle eine Versetzung 54 bilden. In Fig. 10 ist einer der Keile 4A der Schiebemuffe in Eingriff mit einem zugehörigen Keil 51B der Kupplungsnabe und einem zugehörigen Zahnradkeil 7 dargestellt. Selbst wenn die Schiebemuffe 4 plötzlich nach links in Fig. 10 verschoben wird und die Gefahr besteht, daß der Keil 4A der Schiebemuffe den Keileingriff mit dem zugehörigen Zahnradkeil 7 verliert, so wird eine solche Bewegung der Schiebemuffe 4 durch die Kombination aus einer Kraft f,, die auf die Seite des Keils 4A der Schiebemuffe wirkt, und aus der Versetzung 54 verhindert, die an der Verbindungsstelle zwischen den Keilen 51A und 51B der Kupplungsnabe besteht, was zur Folge hat, daß eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder im Getriebe zuverlässig verhindert werden kann. In den Fig. 8, 9 und 10 werden zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche Bezugszeichen benutzt, so daß daher die Kräfte f₂, F' und F in Verbindung mit den Fig. 9 und nicht besonders erläutert zu werden brauchen.

Aus der vorstehenden Beschreibung dürfte klar geworden sein, daß die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Konstruktionen der Kupplungsnaben den Vorteil aufweisen, daß sie wirksam und zuverlässig eine zufällige Selbstentkupplung der Zahnräder in einem Getriebe verhindern, wobei sie außerdem

6098 1-3/0284

den Vorteil der in Fig. 2 dargestellten Kupplungsnabenkonstruktion haben, die niedriges Gewicht hat und billig ist. .

Die erfindungsgemäße Kupplungsnabe hat folgenden, zusätzlichen Vorteil, der besonders günstig im Hinblick auf den Einbau in ein Borg-Warner-Synchrongetriebe ist.

Fig. 11 ist eine ausschnittsweise Darstellung, die den Zustand zeigt, in dem die Kupplungsnabe 11, die ein Beispiel für eine Ausführungsform der Erfindung ist, in ein Borg-Warner-Synchrongetriebe der in Fig. 6 dargestellten Art eingebaut ist. In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 4- die in Fig. 6 dargestellte Schiebemuffe, und das Bezugszeichen 14 bezeichnet mehrere Schiebekeile, die gegen die innere Umfangsfläche der Schiebemuffe 4 gedruckt werden. Diese Schiebekeile 14 sitzen in den einzelnen Schfebekeilnuten 23, die am Außenumfang und in der Stirnwand der erfindungsgemäßen Kupplungsnabe 11 ausgebildet sind und werden von einer gekrümmten Keilfeder 8 gegen die innere Umfangsfläche der Schiebemuffe 4 gedrückt. (In Fig. 11 werden die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Teile wie in den Fig. 1 und 6 benutzt.)

Die Keilfeder 8 drückt normalerweise die drei Schiebe.keile 14 relativ zur Achse der Ausgangswelle 3 in Radialrichtung nach außen, so daß diese Schiebekeile 14 gegen die innere Umfangsfläche der Schiebemuffe 4 gedrückt werden, wobei die Keilfeder 8 ihrerseits aufgrund ihrer eigenen Elastizität in Anlage an den drei Schiebekeilen 14 gehalten wird. An einem Ende der Keilfeder 8 ist ein Hakenabschnitt 8A ausgebildet, der in Eingriff mit einem radial nach innen umgebogenen Abschnitt 25 eines: der äußeren Keile 21 der Kupplungsnabe 11 treten kann, so daß die

6Ü98 1 3/0284

2537A95

Keilfeder 8 gegen eine Bewegung in Umfangsrichtung der Kupplungsnate 11 gesichert ist.

Herkömmliche Kupplungsnaoen wurden anders als die erfindungsgemäße Kupplungsnabe in der Regel durch Schmieden geformt. Daher war es erforderlich, eines solchen Hakenätschnitt an jedem Ende der Keilfeder auszubilden. Im Gegensatz zu einer solchen herkömmlichen Kupplungsnahe wird die erfindungsgemäße Kupplungsna"be durch Pressen aus einem Metallblech geformt. Daher ist es lediglich erforderlich, einen Hakenabschnitt an nur einem Ende der Keilfeder auszubilden, um sie in der Kupplungsnabe zuverlässig in ihrer Stellung zu sichern, so daß daher die Form und Konstruktion der Keilfeder im Vergleich zu einer herkömmlichen Keilfeder verhältnismäßig einfach ist.

Patentansprüche:

609ö13/0284

Claims (6)

1. Patentansprüche

   Kupplungsnabe mit Keilen auf ihrem äußeren Umfang für ein Getriefte mit einer Ausgangswelle, auf der die Kupplungsnabe sitzt, einem angetriebenen Zahnrad mit Zahnradkeilen, das auf der Ausgangswelle relativ zu dieser .drehbar montiert ist, und einer Schiebemuffe,die relativ zur Ausgangswelle in deren Axialrichtung verschiebbar ist und Keile aufweist, die mit den Keilen der Kupplungsnabe auf deren äußerem Umfang und ferner mit den Zahnradkeilen des angetriebenen Zahnrades in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Paar ringförmiger zylindrischer Elemente (20, 30, 40A, 40B, 5OA, 50B) aufgebaut ist, die eine Stirnwand (24) an ihrem Ende haben und an ihren jeweiligen Stirnwänden axial miteinander ausgerichtet fest miteinander verbunden sind, und daß die Elemente durch Preßformen aus einem Metallblech ihre Form erhalten haben und mit Keilen (21, 22, 31, 32, 41A, 41B, 42A, 42B, 51A, 51B, 52A, 52B) auf ihrer äußeren Umfangsfläche und ihrer inneren Umfangsflache versehen sind.
2. 2. Kupplungsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser jedes dieser Elemente (30, 5OA, 50B) am radial äußeren Ende der äußeren Keile (31, 51A, 51B) auf der äußeren Umfangsfläche der Elemente gleichmäßig von dem Ende mit der Stirnwand

   (24) zum anderen Ende ohne Stirnwand der Elemente abnimmt.
3. 3. Kupplungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennnzeichnet, daß die zwei Elemente (20, 30) des Paares

   < an ihren jeweiligen Stirnwänden (24) in solcher Beziehung fest miteinander verbunden sind, daß die äußeren Keile (21, 31) eines der Elemente auf geraden Linien mit den

   609813/0284

   entsprechenden Keilen des anderen Elementes ausgerichtet sind.
4. 4. Kupplungsnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Elemente (4OA, 4OB, 50A, 50B) eines Paares an ihren geweiligen Stirnwänden (24) in solcher Beziehung fest miteinander verbunden sind, daß die äußeren Keile (41A, 51A) eines der Elemente nicht auf geraden Linien mit den entsprechenden Keilen (41B, •51B) des anderen Elementes ausgerichtet "bzw. relativ zu diesen versetzt sind.
5. 5. Kupplungsnabe nach einem der Ansprüche 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnete Keilnuten (23) zur Aufnahme von Schiebekeilen (14) in der äußeren Umfangsflache jedes der Elemente (20, 30, 4OA, 4OB, 5OA, 50B) ausgebildet sind.
6. 6. Kupplungsnabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß radial nach innen gebogene Abschnitte (25), die in Eingriff mit einem Hakenabschnitt (8A) einer Keilfeder (8) treten können, an den äußeren Keilen ausgebildet sind und entlang den Keilnuten (23) verlaufen.

   6OÖÖ13/0284

   XL

   Leerseite