Kupplungs-Verzahnung Die Erfindung betrifft eine Kupplungs-Verzah- nung einer schaltbaren Klauenkupplung.
Bekannt sind Wellenkupplungen mit einer Ver zahnung mit Keilzähnen, deren Flanken radial nach der Wellenmitte zusammenlaufen und bei welcher die Zahnscheitel und der Zahnlückengrund je auf Kegelmänteln liegen, die gleichachsig mit den Kupp lungswellen sind. Sind die beiden Kupplungshälften zusammengeschoben, so liegen die Keilflächen beider Verzahnungen satt aufeinander.
Die bekannte Zahnkupplung ist für feste Wellen kupplungen und zur Übertragung eines möglichst hohen Kupplungsmoments bestimmt. Für Schalt kupplungen dagegen sind die Eingriffsverhältnisse beim Ein- und Auskuppeln massgebend. Insbesondere sind für Klauenkupplungen mit grosser Schaltfolge Verzahnungen notwendig, die möglichst geringe Ab nutzung erfahren.
Nach der Erfindung sind formschlüssige Schalt kupplungen mit einer Verzahnung versehen, bei der je zwei, jeweils miteinander in Eingriff tretende Kopfflanken Linienberührung aufweisen. Dies wird bei der vorliegenden Verzahnung, bei welcher der Grund aller Zahnlücken jedes Zahnkranzes auf einem zur Kupplungsachse gleichachsigen Kegelmantel liegt, dadurch erreicht, dass mindestens der äussere längere Teil der Flanken des aussenseits der gemeinsamen Teilkreisebene der voll eingerückten Verzahnung liegenden Zahnkopfprofils einen längs der Zahnbreite gleichbleibenden Krümmungsverlauf aufweist, und dass das Zahnprofil und der Winkel des erwähnten Kegelmantels so bemessen sind,
dass die Zahnköpfe beider Kupplungsteile auf parallelen Flächen liegende Linien enthalten, längs welchen zwischen den jeweils miteinander in Eingriff tretenden Kopfflanken Linien berührung vorhanden ist. Dadurch, dass zwischen je zwei, jeweils miteinander in Eingriff tretenden Zähnen Linienberührung auftritt, wird ein Ausbrechen oder Ecken der Zähne bei der Berührung verhindert. Während die Zähne in oder ausser Eingriff treten, berühren sich die gekrümmten Kopfflanken zweier Zähne längs einer Linie.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Zähne bogenförmig, beispielsweise nach einer zykli schen Kurve gekrümmt. Dadurch kann die Verzah nung mit einem Messerkopf nach dem Verfahren der ununterbrochenen Teilung hergestellt, werden. In an sich bekannter Weise lassen sich die Zahnflanken ballig schneiden, beispielsweise in drei Abschnitten, die drei zyklischen Kurven mit verschiedenem Mo mentanzentrum angehören.
Die Zeichnung betrifft Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung.
Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt zwei Kupp lungshälften kurz vor dem Eingriff. .
Fig. 2 zeigt das radial äusserste Zahnprofil der beiden Zahnkränze.
Fig. 3 zeigt einige Zähne einer Kupplungshälfte in perspektivischer Darstellung.
Fig. 4 zeigt einen einzelnen Zahn in einer andern Ausführung.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch zwei zusammen gehörige Kupplungshälften 1 und 2. Jeder Zahnkranz hat die Breite b. Die Stirnkante der Zähne ist mit 3 und 4 bezeichnet. Der Grund aller Lücken jedes Zahnkranzes liegt auf einem Kegel 6 bzw. 7 mit dem Spitzenwinkel 180-2a. Die Spitze jedes der beiden Kegel fällt mit dem Mittelpunkt 0 der Teilkreise in der Ebene 5 bzw. 5' zusammen. Bei vollständigem Eingriff der beiden Kupplungshälften fallen die bei den Mittelpunkte 0 zusammen. Die beiden Kegel sind gleichachsig zur Kupplungs- bzw. Wellenachse, und bei voll eingerückter Kupplung fallen die beiden Ebenen 5 und 5' zusammen.
Fig.2 zeigt das äussere (radial äusserste) Profil der Zähne einer Kupplungshälfte, längs der Kontur schraffiert dargestellt. Das Profil der in vollem Ein griff dargestellten Gegenzähne ist unschraffiert. Die strichpunktierte Linie stellt den äussern (radial äusser sten) Teilkreis<I>T</I> dar, auf welcher die Zahnteilung<I>t</I> gemessen wird.
Mindestens der äussere längere Teil der Flanken des axial aussenseits der Teilkreisebene liegenden Zahnkopfprofils von der Höhe h, hat über die ganze Zahnbreite den gleichen Krümmungsverlauf; dieses Profil wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum grössere Teil durch zwei Kreisbögen vom Radius r gebildet,. die sich in dem Scheitel S bzw. S' des Zahnprofils schneiden. Der Zahnscheitel bildet hier eine Kante. Er kann aber auch abgerundet oder abge= flacht sein.
Die Zähne sind mit Profilstählen herstell- bar, welche die Zahnlücke schneiden. Die Form eines Stahls ist in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet.
Eine Verzahnung mit einem spitzigen Profil ihrer Zähne ist besonders für elektromagnetisch betätigte Klauenkupplungen mit Klauen aus magnetischem Werkstoff günstig, da sich am Zahnkopf keine starken Pole ausbilden können, welche bei flachem Zahnkopf das Bestreben hätten, die beiden Kupplungshälften in die Stellung Zahn auf Zahn zu ziehen und so den Eingriff verhindern würden.
Das bogenförmige Zahnkopfprofil schliesst tan- gential an den geraden Teil des Zahnprofils an. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel liegt der An- seblusspunkt, auf dem geraden Zahnflankenteil ge messen, um den Betrag alz vom Teilkreis entfernt. Dadurch liegen die beiden Zahnflanken bei vollem Eingriff längs einer ebenen Fläche von der Breite a und der grössere Länge gleich der Breite b des Zahnes. aufeinander.
Beim Ausser-Eingriff-Treten der beiden Flanken wird diese gemeinsame Berührungsfläche zu einer gemeinsamen Berührungslinie am Zahnkopf. Nach der Linienberührung der beiden zueinander parallelen Zahnscheitel treten die Zähne ausser Ein griff.
Fig. 3 zeigt einige Zähne einer Kupplungshälfte in perspektivischer Darstellung. Gebogene strichpunk- tierte Linien deuten den äussern und den innern Teil kreis an, deren gemeinsamer Mittelpunkt mit 0 be zeichnet ist. Der Zahnlückengrund aller Zähne liegt auf einem Kegelmantel, dessen Spitze ebenfalls in 0 liegt. Der Kegelwinkel beträgt 180 =2 (siehe auch Fig. 1).- Ein Teil des Profils des Gegenzahnes mit dem Scheitel S' ist strichpunktiert eingezeichnet. Die Scheitel S und S' liegen in zwei zur gemeinsamen Teilkreisebene parallelen Ebenen in Abstande h von der Teilkreisebene, wobei h die Höhe des Zahn kopfes ist.
In einer besonderen Ausführungsform können die Seheitel beider Kupplungsverzahnungen auch auf zu einander parallelen Kegelmänteln liegen.
Wenn die Grössen a und a und die Neigung ss der geraden Profilteile der Zahnflanken gegeben sind, kann der Radius r des Zahnprofils bestimmt werden, für welchen sich zur Teilkreisebene parallele Zahn kopfscheitel ergeben. In diesem Falle stellen die Scheitellinien diejenigen Linien dar, längs welchen beim Eingriffsbeginn eine Linienberührung zwischen je zwei Zahnflanken auftritt.
Die Scheitel der Zähne können auch abgerundet oder abgeflacht sein. Dann enthält jede Zahnflanke in der Nähe des Zahnscheitels eine zur gemeinsamen Teilfläche parallele und die Kupplungsachse schnei dende Linie, welche die gemeinsame Berührungslinie zweier jeweils miteinander in Eingriff tretender Zahn flanken darstellt.
Fig. 4 zeigt ein-solches Ausführungsbeispiel eines Kupplungszahnes mit einer in der Nähe des abge rundeten bzw. abgeflachten Zahnscheitels S liegenden Flankenlinie f bzw. f', welche im Abstand h' von der den Teilkreis T enthaltenden Ebene liegt. Die Flan kenlinie schneidet die Kupplungsachse K im Abstand <I>h'</I> vom Mittelpunkt 0 des Teilkreises<I>T.</I>
Bei gleicher Höhe h des Zahnkopfes wie im Aus führungsbeispiel nach Fig. 3 ist<I>h'</I> kleiner als<I>h.</I> Die Flanken des nicht gezeichneten Gegenzahnes ent halten dann je eine zur Linie f bzw.<B>f</B> parallele Linie, welche am Beginn bzw. am Ende des Ein griffs beider Zähne mit der entsprechenden Flanken linie des gezeichneten Zahnes zur Deckung kommt.
Der Zahnkopf kann abgerundet oder bis zu den Linien f und f' abgeflacht sein.
Für den Fall, dass die Zahnflanken längsballig sind, soll jeweils zwischen diesen Linienberührung längs des mittleren Teils der Zahnscheitel auftreten.
Coupling toothing The invention relates to a coupling toothing of a switchable dog clutch.
Shaft couplings with a toothing with spline teeth are known, the flanks of which converge radially towards the center of the shaft and in which the tooth apex and the tooth gap base are each on conical shells that are coaxial with the coupling waves. If the two coupling halves are pushed together, the wedge surfaces of both toothings lie close to one another.
The well-known tooth coupling is intended for fixed shaft couplings and for transmitting the highest possible coupling torque. For clutches, on the other hand, the engagement conditions when engaging and disengaging the clutch are decisive. In particular, gears are necessary for claw clutches with a large switching sequence that experience the least possible wear.
According to the invention, form-fitting switching clutches are provided with a toothing, in which two head flanks each engaging with one another have line contact. This is achieved with the present toothing, in which the base of all tooth gaps of each toothed ring lies on a conical surface coaxial with the coupling axis, in that at least the outer longer part of the flanks of the tooth tip profile lying outside the common pitch circle plane of the fully engaged toothing has a constant length along the tooth width Has the course of curvature, and that the tooth profile and the angle of the mentioned cone jacket are dimensioned so
that the tooth tips of both coupling parts contain lines lying on parallel surfaces, along which lines are in contact between the respective interengaging head flanks. The fact that line contact occurs between every two teeth engaging with one another prevents the teeth from breaking out or corners when they come into contact. As the teeth engage or disengage, the curved head flanks of two teeth touch along a line.
In a particular embodiment, the teeth are arcuate, for example curved according to a cyclical curve. As a result, the toothing can be produced with a cutter head using the uninterrupted division method. In a manner known per se, the tooth flanks can be cut crowned, for example in three sections that belong to three cyclic curves with different Mo mentanzentrum.
The drawing relates to exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
Fig. 1 shows in a longitudinal section two coupling halves shortly before the engagement. .
Fig. 2 shows the radially outermost tooth profile of the two ring gears.
Fig. 3 shows some teeth of a coupling half in perspective.
Fig. 4 shows a single tooth in a different embodiment.
Fig. 1 is a longitudinal section through two associated coupling halves 1 and 2. Each ring gear has the width b. The front edge of the teeth is labeled 3 and 4. The base of all the gaps in each ring gear lies on a cone 6 or 7 with the point angle 180-2a. The tip of each of the two cones coincides with the center 0 of the partial circles in the plane 5 or 5 '. When the two coupling halves are fully engaged, those at center points 0 coincide. The two cones are coaxial with the clutch or shaft axis, and when the clutch is fully engaged, the two planes 5 and 5 'coincide.
Fig. 2 shows the outer (radially outermost) profile of the teeth of a coupling half, shown hatched along the contour. The profile of the opposing teeth shown in full A handle is not hatched. The dash-dotted line represents the outer (radially outermost) pitch circle <I> T </I> on which the tooth pitch <I> t </I> is measured.
At least the outer, longer part of the flanks of the tooth tip profile, axially outside the pitch circle plane, of height h, has the same curvature over the entire tooth width; In the present exemplary embodiment, this profile is largely formed by two arcs of radius r. which intersect in the apex S or S 'of the tooth profile. The top of the tooth forms an edge here. But it can also be rounded or flattened.
The teeth can be produced with profile steels that cut the tooth gap. The shape of a steel is indicated by dash-dotted lines in the drawing.
A toothing with a pointed profile of its teeth is particularly favorable for electromagnetically operated claw clutches with claws made of magnetic material, since no strong poles can develop on the tooth head which, with a flat tooth head, would tend to pull the two coupling halves into the tooth on tooth position and thus prevent the intervention.
The arched tooth head profile tangentially adjoins the straight part of the tooth profile. In the example shown in FIG. 1, the connection point, measured on the straight tooth flank part, lies away from the pitch circle by the amount alz. As a result, when fully engaged, the two tooth flanks lie along a flat surface of width a and the greater length equal to width b of the tooth. on each other.
When the two flanks disengage, this common contact surface becomes a common contact line on the tooth tip. After the line contact of the two parallel tooth apices, the teeth come out of a grip.
Fig. 3 shows some teeth of a coupling half in perspective. Curved dash-dotted lines indicate the outer and inner partial circles, the common center of which is marked with 0. The tooth gap base of all teeth lies on a conical surface, the tip of which is also in 0. The cone angle is 180 = 2 (see also Fig. 1). Part of the profile of the opposing tooth with the apex S 'is shown in dash-dotted lines. The vertices S and S 'lie in two planes parallel to the common pitch circle plane at a distance h from the pitch circle plane, where h is the height of the tooth head.
In a particular embodiment, the Seheitel of the two coupling teeth can also lie on conical shells parallel to one another.
If the sizes a and a and the inclination ss of the straight profile parts of the tooth flanks are given, the radius r of the tooth profile can be determined for which the tooth crests parallel to the pitch circle plane result. In this case, the apex lines represent those lines along which line contact occurs between two tooth flanks at the start of the engagement.
The tops of the teeth can also be rounded or flattened. Then each tooth flank in the vicinity of the tooth apex contains a line parallel to the common partial surface and the coupling axis cutting line, which represents the common line of contact between two tooth flanks that come into engagement with one another.
Fig. 4 shows such an embodiment of a coupling tooth with a near the rounded or flattened tooth apex S lying flank line f or f ', which is at a distance h' from the T containing the pitch circle plane. The flank line intersects the coupling axis K at a distance <I> h '</I> from the center 0 of the pitch circle <I> T. </I>
With the same height h of the tooth tip as in the exemplary embodiment according to FIG. 3, <I> h '</I> is smaller than <I> h. </I> The flanks of the opposing tooth (not shown) then each contain one to the line f or . <B> f </B> parallel line, which at the beginning or at the end of the engagement of both teeth with the corresponding flank line of the drawn tooth coincides.
The tooth tip can be rounded or flattened to the lines f and f '.
In the event that the tooth flanks are longitudinally crowned, line contact between these should occur along the middle part of the tooth apex.