DE3803845A1 - Klauenschaltkupplung in einem stufenwechselgetriebe - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Klauenschaltkupplung in einem Stufenwechselgetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solche Klauenschaltkupplungen sind z. B. als Doppelklauenschaltkupplungen für Synchron- wie auch für Klauengetriebe allgemein bekannt (Prospekt und Typenblatt F 1/43 WH 8 57 007; F 43 239/RT 3326-1184).

Bei Klauenschaltkupplungen für die tieferen Gänge ist der Durchmesser der Zahnräder größer als der Durchmesser der Schiebemuffe, so daß die axiale Begrenzung der Schiebemuffe beim Verschieben nach dem Ineinandergreifen der Kuppelzähne von der Schiebemuffe und dem Kupplungskörper direkt am Zahnrad erfolgt. Diese Lösung ist einfach und billig, weil kein zusätzlicher Aufwand für den Anschlag nötig ist.

Bei Klauenschaltkupplungen für die höheren Gänge überragt die Kuppelverzahnung des Kupplungskörpers jedoch die Laufverzahnung des Zahnrades, so daß dieses als Anschlag für die Schiebemuffe nicht zur Verfügung steht. Bei solchen Klauenschaltkupplungen ist es bekannt z. B. dreimal am Umfang der Schiebemuffe jeweils eine Zahnlücke zwischen zwei Kuppelzähnen nicht auszuführen, so daß jeweils ein in Umfangsrichtung gesehen sehr dicker Zahn stehen bleibt, der von zwei Zähnen der Kuppelverzahnung und der sonst üblichen Zahnlücke gebildet wird. An beiden Stirnseiten muß dann die Zahnlänge der Kuppelverzahnung vom Kupplungskörper freigefräst werden, damit ein Anschlag für die angespitzten Kuppelzähne des Kupplungskörpers entsteht. Bei hohen Anforderungen ist in die Anschlagfläche noch eine stirnseitige Kerbe eingearbeitet, die in der Fasson den angespitzten Kuppelzähnen entspricht, weil ja jeweils ein Kuppelzahn des Kupplungskörpers an jedem der z. B. dreimal vorgesehenen Anschläge zur Anlage kommt.

Dies ist eine sehr aufwendige und teure Lösung, und infolge der Begrenzung der axialen Verschiebung über nur drei Zähne schlägt sich die Verzahnung ein, und es entstehen noch zusätzlich Funktionsprobleme.

Es ist weiter bekannt, an allen Zähnen der Kuppelverzahnung des Kupplungskörpers Anschläge in Richtung der Zahnhöhe und an dem Ende vorzusehen, daß dem Zahnrad zugekehrt ist, damit wird jedoch die Baulänge des Getriebes vergrößert, weil die Kuppelzähne infolge der notwendigen Übertragbarkeit um die Breite der Anschläge verlängert werden müssen. Darüber hinaus ist die Bruchgefahr infolge der relativ scharfkantigen abgesetzten Anschläge durch die entstehende Kerbwirkung sehr hoch. Und schließlich ist es bekannt, die Zähne der Kuppelverzahnung an der Schiebemuffe in der Länge der Kuppelverzahnung des Kupplungskörpers in der Höhe zu reduzieren, so daß der mittlere hohe Zahnbereich am Kupplungskörper, also unterhalb des Grundkreises der Verzahnung anschlägt, wenn die Schiebemuffe axial verschoben und der Muffenträger über die Schiebemuffe mit dem Kupplungskörper des Zahnrades formschlüssig gekoppelt ist. Durch die Reduzierung der Zahnhöhe wird die Übertragungsfähigkeit der Kuppelverzahnung stark reduziert.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Klauenschaltkupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 weiterzuentwickeln, so daß infolge eines Anschlages im Bereich der Kuppelverzahnung von Schiebemuffe und Kupplungskörper zur Begrenzung der axialen Verschiebung die Baulänge des Getriebes sich nicht vergrößert, die Übertragungsfähigkeit nicht gemindert wird, die Standfestigkeit sich erhöht und damit der Verschleiß und die Bruchgefahr verringert und die Herstellkosten gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen vom Anspruch 1 erfüllt.

Infolge der Anordnung der Anschläge an den Zahnflanken der Kuppelzähne vom Kupplungskörper ist es möglich, diese Kuppelzähne im Bereich des Anschlags zu verstärken und die Kuppelverzahnung in der Schiebemuffe zu vereinfachen, weil keine Anschläge mehr eingearbeitet werden müssen.

Da an jedem Zahn zwei Anschläge angeordnet sind, wird die Anschlagfläche erheblich erhöht und damit der Verschleiß beim Anschlag verringert.

Das Zusammenwirken der Anspitzung der Kuppelzähne von der Schiebemuffe mit den im gleichen Winkel angeordneten Anschlagflächen, die nahe dem Ende der Kuppelverzahnung vom Kupplungskörper zum Zahnrad hin angeordnet sind, verlängert die Baulänge des Getriebes nicht, weil die Anschlagbreite und die Länge der Anspitzung in etwa gleich ist, so daß bei der Anlage der Anspitzung an den beiden Anschlägen die abgerundete Spitze selbst in der Ebene vom Zahnende liegt.

Infolge der günstigen Zahnform und der Gleichmäßigkeit aller Zähne, die sich durch die Anordnung der Anschläge im Bereich der Zahnflanken ergibt, ist eine spanlose Herstellung z. B. durch Feinschmieden der Kuppelverzahnung vom Kupplungskörper relativ kostengünstig möglich.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Doppel-Klauenschaltkupplung mit im Durchmesser größeren Kuppelzähnen an der Schiebemuffe und am Kupplungskörper gegenüber den zu kuppelnden Zahnrädern im Schnittbild;

Fig. 2 eine schematische Darstellung im Bereich der Kuppelzähne von Schiebemuffe und Kupplungskörper als Ausschnitt.

In der Doppelschaltkupplung und in Verbindung mit einer Sperrsynchronisierung - Synchronring 8 - ist auf einer Welle 1 ein Muffenträger 2 z. B. über eine Mitnahmeverzahnung 11, 21 drehfest und durch Anschlag an einem Bund 12 der Welle 1 und über einen Seegering 13 axial fest angeordnet. Über Kuppelverzahnungen 22, 31 am Muffenträger 2 und an der Schiebemuffe 3 ist diese drehfest und axial verschiebbar auf dem Muffenträger gelagert und wird z. B. über federbelastete Kugeln 23, die jeweils in Vertiefungen oder in einer Rille 33, die sich in der Schiebemuffe 3 befinden, in der Mittelstellung gehalten. Auf der Welle 1 sind noch Zahnräder 5 axial fest aber drehbar gelagert, die über Kupplungskörper 4 und Kuppelverzahnungen 41, 31, 22 mit dem Muffenträger 2 und damit mit der Welle 1 trieblich verbunden werden können. Das zweite Zahnrad 6 der Doppelschaltkupplung ist an eine zweite Welle 7 - z. B. der Eingangswelle des Getriebes - angeformt, so daß über die Schiebemuffe 3 und den Kupplungskörper 4, der diesem Zahnrad 6 zugeordnet ist, beide Wellen 1, 7 verbindbar sind. Das zweite Zahnrad 6 kann auch in gleicher Weise und auf der gleichen Welle wie das bereits beschriebene Zahnrad 5 gelagert sein.

In Fig. 2 sind je zwei Kuppelzähne 41 von einem Kupplungskörper 4 und ein Kuppelzahn 31 von der Schiebemuffe 3 dargestellt, um die Ausführung und Funktion zu erläutern. Die Kuppelzähne 31, 41 beider Bauteile sind in bekannter Weise zur besseren axialen Fixierung zueinander in der gekuppelten Stellung leicht konisch gehalten. Die Kuppelzähne 31 der Schiebemuffe 3 sind als Innenverzahnung und die Kuppelzähne 41 vom Kupplungskörper 4 als Außenverzahnung völlig gleich also wie dargestellt am Umfang verteilt. Alle Kuppelzähne 31 der Schiebemuffe 3 haben noch eine Anspitzung 32, wobei der Winkel α etwa 115° beträgt. Die Anspitzung kann besonders bei Klauenschaltkupplungen in Verbindung mit Sperrsynchronisiereinrichtungen - Synchronring 8 - auch asymmetrisch angeordnet sein. An den Zahnflanken 43 sind beidseitig noch Anschläge 42 so angeordnet, daß die axiale Verschiebung der Schiebemuffe 3 über die Flächen 34 der Anspitzung 32 der Schiebemuffe 3 und die Flächen 47 der Anschläge 42 vom Kupplungskörper 4 begrenzt wird. Die Anschläge 42 sind dabei im Bereich des Zahnradendes 45 der Kuppelzähne 41 vom Kupplungskörper 4 so angeordnet, daß die meist abgerundete Spitze der Anspitzung 32 von den Kuppelzähnen 31 der Schiebemuffe 3 beim Anschlag der Schiebemuffe in der Ebene der Zahnenden 45 liegt. Die axiale Erstreckung der Anschläge und der Winkel, unter dem die Flächen 47 der Anschläge 42 geneigt sind, wird also von der Form und dem Winkel α der Anspitzung 32 von der Kuppelverzahnung der Schiebemuffe 3 bestimmt. Die Zahnbreite 48 im Bereich der Anschläge 42 wird durch das wirtschaftliche Herstellverfahren der Verzahnung 41 bestimmt und sollte so bemessen sein, daß die Anspitzung 32 der Schiebemuffe 3 beidseitig wenigstens eine 1 mm breite Anlage hat. Infolge der Gleichmäßigkeit der Kuppelverzahnung 41 in Verbindung mit den Anschlägen 42 und deren Anordnung an den Zahnflanken 43 der Kuppelzähne 41 ist eine spanlose Herstellung vorrangig im Feinschmiedeverfahren möglich.

Die Klauenschaltkupplung in Verbindung mit den Anschlägen 42 für die Schiebemuffe 3 wirkt wie folgt:

Bei einer Gangschaltung wird die Schiebemuffe 3 über einen nicht dargestellten Gleitstein, der in der Führungsbahn 35 der Schiebemuffe 3 gelagert ist, aus der gezeichneten Neutrallage, z. B. nach rechts, verschoben. Besteht zwischen der Welle 1 und dem Zahnrad 5 eine Drehzahldifferenz, wird diese axiale Verschiebung durch die Sperrzähne 81 begrenzt. Dabei kommt eine Fläche 34 der Anspitzung 32 von je einem Kuppelzahn 31 der Schiebemuffe 3 an einer Sperrfläche 82 der Sperrzähne 81 zur Anlage. Erst nach Abschluß der Synchronisierung, also bei Gleichlauf von Welle 1 und Zahnrad 5 ist es möglich, die Schiebemuffe 3 axial weiter zu bewegen, so daß die Zähne 31 der Schiebemuffe mit den Flächen 34 der Anspitzung 32 an den Flächen 47 der Anschläge 42 zur Anlage kommen. Infolge der besonderen Gestaltung der Kuppelzähne 31 und 41 von der Schiebemuffe 3 und dem Kupplungskörper 4 verbleibt die Schiebemuffe in dieser Stellung selbsthemmend.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Doppelklauenschaltkupplung begrenzt, sondern es ist auch möglich, daß die Schiebemuffe nur einseitig für die triebliche Kopplung von nur einem Zahnrad mit einem Kupplungskörper zur Anwendung kommt, und weiter ist es möglich, daß die Klauenschaltkupplung auch ohne Sperrsynchronisierung, also ohne Synchronisierring 8 und Sperrzähnen 81, zur Anwendung gelangt.

• Bezugszeichen:  1 Welle
  11 Mitnahmeverzahnung
  12 Bund
  13 Seegering
   2 Muffenträger
  21 Mitnahmeverzahnung
  22 Kuppelverzahnung
  23 Kugel
   3 Schiebemuffe
  31 Kuppelverzahnung (Innenverzahnung)
  32 Anspitzung
  33 Rille (Vertiefung)
  34 Flächen der Anspitzung
  35 Führungsbahn
   4 Kupplungskörper
  41 Kuppelverzahnung (Außenverzahnung)
  42 Anschläge
  43 Zahnflanke
  44 Zahnlücken
  45 Zahnende
  46 Anspitzung
  47 Fläche der Anschläge
  48 Zahnbreite
   5 Zahnrad
   6 Zahnrad
   7 zweite Welle
   8 Synchronring
  81 Sperrzähne
  82 Sperrflächen

Claims (7)

1. Klauenschaltkupplung in Stufenwechselgetrieben mit einem auf einer Welle (1) dreh- und axialfest gelagerten Muffenträger (2) auf dem drehfest und axial verschiebbar eine Schiebemuffe (3) angeordnet ist, die mit ihrer nach innen gerichteten Kuppelverzahnung (31) in der gekuppelten Stellung in einer nach außen gerichtete Kuppelverzahnung (41) eines Kupplungskörpers (4) eingreift, der mit einem auf der Welle (1) axial fest aber drehbar gelagerten Zahnrad (5) oder mit einem auf einer zweiten Welle (7) fest angeordneten oder an diese angeformten Zahnrad (6) fest verbunden ist, wobei im Bereich der Kuppelverzahnungen (31, 41) zur Begrenzung der axialen Verschiebung der Schiebemuffe (3) Anschläge (42) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anschläge (42) an den Zahnflanken (43) der Kuppelverzahnung (41) des Kupplungskörpers (4) angeordnet sind.

2. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Zahn der Kuppelverzahnung (41) des Kupplungskörpers (4) zwei Anschläge (42) angeordnet sind.

3. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (47) der Anschläge (42) von zwei benachbarten Kuppelzähnen (41), die in einer Zahnlücke (44) angeordnet sind, einen Winkel (α) einschließen, der dem Winkel (α) der Anspitzung (32) an den Kuppelzähnen (31) der Schiebemuffe (3) entspricht.

4. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anspitzung (32) der Kuppelzähne (31) der Schiebemuffe (3) ca. 115° beträgt.

5. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (47) der Anschläge (42) an den Kuppelzähnen (41) des Kupplungskörpers (4) im Bereich des Zahnendes (45), das dem Zahnrad (5) benachbart so angeordnet ist, daß der Kuppelzahn (31) der Schiebemuffe (3) mit der Spitze seiner Anspitzung (32) in der gekuppelten Stellung etwa in der Ebene dieses Zahnendes (45) liegt.

6. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelzähne (41) des Kupplungskörpers (4) einschließlich der Anspitzung (46) und der Anschläge (42) spanlos hergestellt werden.

7. Klauenschaltkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelzähne (41) im Feinschmiedeverfahren hergestellt werden.