DE10310425B4

DE10310425B4 - Kupplungskörper

Info

Publication number: DE10310425B4
Application number: DE10310425.9A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. May Kristina; Dipl.-Ing. Langkamp Thomas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: WO2004081403A1; DE10310425A1

Abstract

Kupplungskörper (3, 4, 5, 6, 7), der zumindest aus einer ersten Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) und aus einer zweiten Scheibe (1, 11, 16, 21, 27) zusammengesetzt ist, wobei der Kupplungskörper (3, 4, 5, 6, 7) außen Zähne (8, 13, 18, 20, 24) aufweist, die umfangsseitig durch längs des Kupplungskörpers (3, 4, 5, 6, 7) verlaufende Lücken (9, 18a, 28) voneinander getrennt sind und die wenigstens in radialer Richtung aus dem Kupplungskörper (3, 4, 5, 6, 7) hervorstehen und wobei die erste Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) und die zweite Scheibe (1, 11, 16, 21, 27) zumindest abschnittsweise längs des Kupplungskörpers (3, 4, 5, 6, 7) stirnseitig aneinander liegen sowie aneinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) zumindest anteilig die Zähne (8, 13, 18, 20, 24) aufweist und dass die zweite Scheibe (1, 11, 16, 21, 27) sich längs des Kupplungskörpers an zumindest eine der Lücken (9, 18a, 28) anschließt und dabei die Lücke (9, 18a, 28) stirnseitig der ersten Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) wenigsten teilweise verdeckt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kupplungskörper, der zumindest aus einer ersten Scheibe und aus einer zweiten Scheibe zusammengesetzt ist, wobei der Kupplungskörper außen Zähne aufweist, die umfangsseitig durch längs des Kupplungskörpers verlaufene Lücken voneinander getrennt sind und die wenigstens in radialer Richtung aus dem Kupplungskörper hervorstehen, und wobei die erste Scheibe und die zweite Scheibe zumindest abschnittsweise längs des Kupplungskörpers, stirnseitig aneinander liegen sowie aneinander befestigt sind.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Kupplungskörper ist in DE 100 36 088 A1 beschrieben. Der Kupplungskörper ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und kann wahlweise einen Reibkonus aufweisen. Die zwei Scheiben liegen in einer Querebene des Kupplungskörpers zumindest abschnittsweise längs stirnseitig aneinander und sind dabei formschlüssig bzw. form-kraftschlüssig miteinander verbunden. Die Zähne einer Kupplungsverzahnung sind umfangsseitig durch längs des Kupplungskörpers verlaufende Zahnlücken voneinander getrennt. Die Basis eines jeden der Zähne ist an der radial nach innen gewandten Seite eines jeden Zahnes durch massives Material der Scheiben gebildet. Von der Basis aus stehen die Zähne wenigstens in radiale Richtung aus dem Kupplungskörper hervor. Stirnseitig sind die Zähne in einer Längsrichtung in der Regel ein- oder zweiseitig angeschrägt oder auch gewölbt ausgebildet. Oft stehen die. Zähne auch stirnseitig in eine der Längsrichtungen über den Kupplungskörper hinaus. An jeder der zwei Scheiben ist jeweils ein Anteil eines jeden der Zähne ausgebildet. Wenn die Scheiben an der Querebene miteinander verbunden sind, bilden die zueinander gehörenden sowie quer zueinander ausgerichteten Anteile jeweils einen Zahn. An den Zähnen sind auch Anschläge berücksichtigt, die als axiale Wegbegrenzung für eine in die Verzahnung eingreifende Gegenverzahnung, beispielsweise als Wegbegrenzung einer Schiebemuffe, vorgesehen sind. Diese Anschläge sind an einzelnen Zähnen oder den Zähnen der Verzahnung ausgebildet und stehen umfangsseitig der Zähne in Richtung des benachbarten Zahnes in die Zahnlücke hinein. Die Verzahnung ist durch die anteilige Ausbildung eines jeden Zahnes, mit oder ohne Berücksichtigung von den vorgenannten Anschlägen, da durch die Scheiben geteilt, einfacher herzustellen.
Häufig ist für die Anschläge an den Flanken der Zähne der Kupplungsverzahnung nicht ausreichend Bauraum vorgesehen, oder es gibt andere funktionelle Gründe, die Anschläge in den Zahnlücken nicht zulassen. Die Fachwelt hat deshalb bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Erfindung gemacht wurde, oft die Stirnseiten der längs auf die Kupplungskörper folgenden Gangräder als derartige Wegbegrenzungen vorgesehen. Häufig sind diese Anschläge an den Gangrädern und in der Synchronisiereinrichtung nur durch gesonderte konstruktive Maßnahmen zu realisieren. Mit diesen Maßnahmen soll verhindert werden, dass z. B. sich die Verzahnung der Gangräder und eine Schiebemuffe beim Aufeinandertreffen gegenseitig behindern.
Der Stand der Technik nach DE 100 36 088 A1 berücksichtigt auch nicht Kupplungskörper mit einer sogenannten Kurzverzahnung. Die Zähne der Kurzverzahnung sind, wie auch oben beschrieben, an der radial nach innen gewandten Seite des Zahnes an das Material des Kupplungskörpers zumindest teilweise angebunden. Bei diesen Verzahnungen ist die axiale Wegbegrenzung durch eine zu der radialen Anbindung zusätzliche, die Zahnlücken in eine der Längsrichtungen des Kupplungskörpers abschließende, Basis der Zähne gebildet.
Grundsätzlich ist es bekannt, Zahnräder in Differentialbauweise auszubilden. So zeigt GB 2 097 091 A eine Riemenscheibe, die ein erstes verzahntes Bauteil und ein axial daran anschließendes napfförmiges Bauteil aufweist. Nach GB 1 393 763 sind verzahnte Steuerscheiben für elektrische Schaltkreise bekannt, die Ausnehmungen aufweisen. Beide Scheiben eignen sich aufgrund ihres Aufbaus nicht als Kupplungskörper. DE 199 46 775 A1 offenbart ein Einzelzahngetriebe, dessen Zähne als Einzelteile in einem Hohlrad angeordnet sind. DD 260 554 A1 schlägt eine einteilige Kegelhülse mit einem Sicherungselement vor. Beide Zahnräder ermöglichen keine unaufwändige Integration von Anschlägen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kupplungskörper mit einfach herzustellenden Anschlägen zu schaffen.
Diese Aufgabe ist nach dem kennzeichnenden Teil des Gegenstandes 1 dadurch gelöst, dass wenigstens die erste Scheibe die Zähne aufweist und dass die zweite Scheibe sich längs des Kupplungskörpers an zumindest eine der Lücken der Verzahnung des Kupplungskörpers anschließt. Die zweite Scheibe verdeckt dabei eine oder mehrere Lücken stirnseitig der ersten Scheibe ganz oder wenigstens teilweise. Mit der sich der Verzahnung in Längsrichtung anschließenden Scheibe ist die Längsbewegung einer in die Kupplungsverzahnung eingreifenden Schiebemuffe begrenzt. Der flankenseitige Traganteil der miteinander verzahnten Zähne des Kupplungskörpers und der Innenverzahnung der Schiebemuffe ist durch eine derartige Anordnung nicht reduziert. Gesonderte konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen, die einen axialen Anschlag für die Schiebemuffe an der Anschlusskonstruktion des Kupplungskörpers, insbesondere am Gangrad vorsehen, sind mit der Erfindung vermieden. Eine Kurzverzahnung ist einfacher herzustellen, da die als Wegbegrenzung vorgesehene Basis der Verzahnung nunmehr separat zu den Zähnen zunächst mit der zweiten Scheibe hergestellt ist. Die Zähne der Kurzverzahnung an der ersten Scheibe sind einfacher zu formen.
Die zweite Scheibe ist, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, vorzugsweise eine ringförmige Lochscheibe. Die Lochscheibe ist zur Zahnscheibe vor dem Verbinden der Einzelteile zum Kupplungskörper einfach mittig zu zentrieren. Ein umfangsseitiges Ausrichten der Scheiben zueinander entfällt aufgrund der Symmetrie der Scheibe. Jede der Lücken der Verzahnung ist beim Einsatz einer derartigen Scheibe zumindest teilweise an der von den Dachschrägen der Zähne abgewandten Stirnseite des Kupplungskörpers verdeckt und somit mit einem Anschlag versehen. Denkbar ist auch der Einsatz einer nicht symmetrisch ausgebildeten Scheibe, die zumindest eine oder besser drei vorzugsweise gleichmäßig am Umfang zueinander beabstandete der Lücken verdeckt. Die in die Lücken eingreifenden Zähne einer Schiebemuffe oder die Schiebemuffe stirnseitig selbst, sind durch das Anschlagen an der Scheibe an weiteren Bewegungen in Richtung des Gangrades gestoppt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kupplungskörper eine in einer Querebene des Kupplungskörpers geteilte Verzahnung zumindest aus den Zähnen aufweist. Die Verzahnung ist anteilig an der zweiten Scheibe sowie an einer dritten Scheibe ausgebildet. Dabei ist jeweils ein Anteil zumindest einer Teilmenge eines jeden der Zähne der zweiten Scheibe zugeordnet. Der andere Anteil des durch die Querebene quer zur Längsrichtung des Kupplungskörpers geteilten Zahnes ist an der dritten Scheibe ausgebildet. Alternativ dazu ist die Verzahnung des Kupplungskörpers aus verschiedenen Zähnen und weiteren Verzahnungselementen gebildet, von denen ein Teil der zweiten Scheibe sowie ein Teil der dritten Scheibe zugeordnet ist.
Die zweite und die dritte Scheibe mit den Teilen der Verzahnung und ggf. mit weiteren Verzahnungselementen liegen an der Querebene stirnseitig aneinander und sind dort miteinander verbunden. Die Scheiben sind dabei vorzugsweise formschlüssig bzw. form-kraftschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Denkbar sind die in DE 100 36 088 A1 beschriebenen Verbindungsarten mittels Durchsetzfügen aber auch Kleben, Löten oder Schweißen. Die Scheiben sind wahlweise aus zueinander gleichem Werkstoff oder sich voneinander unterscheidenden Werkstoffen durch z. B. Stanzen und/oder Prägen hergestellt. Als Werkstoffe sind z. B. Stähle und Messing vorgesehen. Das Verbinden der Scheiben aus gleichem Werkstoff oder sich zueinander unterscheidenden Werkstoffen ist bevorzugt mit Widerstandsschweißverfahren, vorzugsweise Punktschweißen, Pressstumpfschweißen, Rollnahtschweißen, Buckelschweißen, Mittelfrequenz-Widerstandsschweißen oder Kondensator-Impulsschweißen vorgesehen. Denkbar ist auch der Einsatz des kostengünstigen Laser-Schweißverfahrens.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Scheibe eines erfindungsgemäßen Kupplungskörpers ohne Verzahnung,
2 eine Scheibe eines erfindungsgemäßen Kupplungskörpers mit Verzahnung,
3a, 3b einen erfindungsgemäßen Kupplungskörper aus den Scheiben nach 1 und 2 in Ausschnitten und verschiedenen Ansichten dargestellt,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungskörpers,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungskörpers mit einer schematischen Darstellung des Eingriffes einer Schiebemuffe,
6, 7 weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Kupplungskörpern.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausschnitt eines Kupplungskörpers 3 ist in verschiedenen Ansichten in den 3a und 3b dargestellt. Der Kupplungskörper 3 ist aus der Scheibe 2 nach 2 und der Scheibe 1 nach 1 zusammengesetzt. Die Scheibe 2 weist Zähne 8 einer Kupplungsverzahnung auf. Die Zähne 8 sind in Umfangsrichtung durch längs des Kupplungskörpers 3 verlaufende Lücken 9 voneinander getrennt. Die Lücken 9 sind für den Eingriff von Zähnen einer nicht weiter dargestellten Schiebemuffe vorgesehen und weisen an der von der Scheibe 1 weggewandten Stirnseite der Scheibe 2 Dachschrägen 8a auf. Die Flanken 8b der Zähne 8 sind leicht angeschrägt. Die Scheiben 1 und 2 sind kreisrunde Lochscheiben, wobei die Scheibe 1 einen Außendurchmesser D_A aufweist, der größer ist als der Fußkreisdurchmesser D_F der Verzahnung an der Scheibe 2, an dem die Zähne 8 an die Basis des Kupplungskörpers 2 angebunden sind. In der Scheibe 2 sind Taschen 10 für den Eingriff eines nicht dargestelten Synchronringes vorgesehen. Die Scheiben 1 und 2 liegen stirnseitig des Kupplungskörpers 3 aneinander und sind z. B. durch Kleben miteinander verbunden. Da der Durchmesser D_A größer ist als der Fußkreisdurchmesser D_F verschließt die Scheibe 1 längs des Kupplungskörpers 3 die Lücken 9 und bildet einen Anschlag bzw. eine Wegbegrenzung für die nicht dargestellten Zähne einer Schiebemuffe.
4 zeigt einen Kupplungskörper mit einer Scheibe 11 und einer Scheibe 12. Die Scheibe 12 ist eine Zahnscheibe mit Zähnen 13. Die Zähne 13 sind an der von der Scheibe 11 abgewandten Stirnseite 12a des Kupplungskörpers 12 mit Dachschrägen 13a versehen. Die Scheibe 11 liegt stirnseitig an der Scheibe 12 an und ist dabei durch Fügen mittels einen Presssitzes auf einem Ansatz 12b an der Scheibe 12 gesichert. Der Außendurchmesser D_A der Scheibe 11 ist größer als der Kopfkreisdurchmesser D_K der Verzahnung mit den Zähnen 13. Der Innendurchmesser D_I der Scheibe 11 ist kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung an der Scheibe 12. Die Scheibe 12 ist als stirnseitiger Anschlag für eine nicht dargestellte Schiebemuffe vorgesehen.
5 zeigt eine schematische Darstellung, nach der eine Schiebemuffe 14 in einen Kupplungskörper 5 eingreift. Radial nach innen gerichtete Zähne 14a der Schiebemuffe 14 sind dabei mit den Zähnen 18 einer Scheibe 15 verzahnt. Eine Scheibe 16 ist mit der Scheibe 15 mittels einer Schweißnaht 17 verschweißt. Die Scheibe 16 ist ein axialer Anschlag für die Schiebemuffe 14. Die Scheibe 16 verschließt die Lücken 18a zwischen den Zähnen 18 in Längsrichtung des Kupplungskörpers 5 zu einem nicht dargestellten Gangrad hin.
Der Kupplungskörper 6 nach 6 ist durch eine Scheibe 19 mit einer Verzahnung aus den Zähnen 20 sowie einer kreisrunden Lochscheibe 21 gebildet. Die den Anschlag bildende Lochscheibe 21 ist mit der Scheibe 19 durch Schweißpunkte 22 aus Widerstands- bzw. Reibschweißen verbunden.
Der Kupplungskörper 7 nach 7 weist eine in der Querebene 23 geteilte Verzahnung aus den Zähnen 24 auf. Jeder einzelne Zahn 24 ist dabei zunächst in einen Abschnitt 24a und einen Abschnitt 24b geteilt. Der Abschnitt 24a des Zahnes ist an einer Scheibe 25 ausgebildet, die einen Reibkonus 25a für einen Reibschluss mit einem nicht dargestellten Synchronring aufweist. Die Scheibe 25 ist aus Messing hergestellt. Der Abschnitt 24b jedes Zahnes 24 ist an einer Zahnscheibe 26 ausgebildet. Die Abschnitte 24a und 24b werden vor dem Verbinden der Scheiben 25 und 26 exakt zueinander ausgerichtet. Die Scheiben 25 und 26 sind vorzugsweise durch Schweißen miteinander verbunden. Eine dritte Scheibe 27 ist an der Scheibe 26 zentriert und schließt sich längs an die Lücken 28 der Verzahnung mit den Zähnen 24 als Anschlag an.
Bezugszeichenliste

1: Scheibe
2: Scheibe
3: Kupplungskörper
4: Kupplungskörper
5: Kupplungskörper
6: Kupplungskörper
7: Kupplungskörper
8: Zahn
8a: Dachschräge
8b: Flanke
9: Lücke
10: Tasche
11: Scheibe
12: Scheibe
12a: Stirnseite
12b: Ansatz
13: Zahn
13a: Dachschräge
13b: Lücke
14: Schiebemuffe
14a: Zahn
15: Scheibe
16: Scheibe
17: Schweißnaht
18: Zahn
18a: Lücke
19: Scheibe
20: Zahn
21: Lochscheibe
22: Schweißpunkt
23: Querebene
24: Zahn
24a: Abschnitt
24b: Abschnitt
25: Scheibe
25a: Reibkonus
26: Zahnscheibe
27: Scheibe
28: Lücke

Claims

Kupplungskörper (3, 4, 5, 6, 7), der zumindest aus einer ersten Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) und aus einer zweiten Scheibe (1, 11, 16, 21, 27) zusammengesetzt ist, wobei der Kupplungskörper (3, 4, 5, 6, 7) außen Zähne (8, 13, 18, 20, 24) aufweist, die umfangsseitig durch längs des Kupplungskörpers (3, 4, 5, 6, 7) verlaufende Lücken (9, 18a, 28) voneinander getrennt sind und die wenigstens in radialer Richtung aus dem Kupplungskörper (3, 4, 5, 6, 7) hervorstehen und wobei die erste Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) und die zweite Scheibe (1, 11, 16, 21, 27) zumindest abschnittsweise längs des Kupplungskörpers (3, 4, 5, 6, 7) stirnseitig aneinander liegen sowie aneinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) zumindest anteilig die Zähne (8, 13, 18, 20, 24) aufweist und dass die zweite Scheibe (1, 11, 16, 21, 27) sich längs des Kupplungskörpers an zumindest eine der Lücken (9, 18a, 28) anschließt und dabei die Lücke (9, 18a, 28) stirnseitig der ersten Scheibe (2, 12, 15, 19, 26) wenigsten teilweise verdeckt.
Kupplungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (1, 11, 16, 21, 27) im Querschnitt außen kreisrund ist.
Kupplungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (7) ein in einer Querebene (23) des Kupplungskörpers (7) geteilte Verzahnung aus zumindest den Zähnen (24) aufweist und dass die Zähne (24) anteilig an der zweiten Scheibe (26) sowie an einer dritten Scheibe (25) ausgebildet sind, wobei die zweite Scheibe (26) und die dritte Scheibe (25) an der Querebene (23) stirnseitig aneinander liegen sowie miteinander verbunden sind.
Kupplungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen der ersten Scheibe (2, 15, 19, 26) und der zweiten Scheibe (1, 16, 21, 27) wenigstens eine untrennbare stoffschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
Kupplungskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Schweißverbindung ist.
Kupplungskörper nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Scheiben (25, 26, 27) aus wenigstens einem sich von wenigstens einer der anderen der Scheiben (25, 26, 27) unterscheidenden Werkstoff gebildet ist.