DE19822647B4

DE19822647B4 - Drehmomentübertragungselement für eine Mehrgangnabe für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE19822647B4
Application number: DE1998122647
Authority: DE
Inventors: Helmut Pfister; Werner Steuer
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: DE19822647A1

Abstract

Hülse zur Übertragung von Drehmoment und zur Bildung von Kupplungsverbindungen zwischen Getriebeteilen, kurz: Schalthülse (1), in einer Mehrgangnabe für ein Fahrrad zur wechselweisen Koppelung eines Antreibers (2), einmal mit einem Planetenradträger (3) und ein anderes Mal mit einem Hohlrad (4) oder aber zur Bildung eines Leergangs durch Entkoppeln der Getriebeteile (1, 2, 3, 4),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalthülse (1) als einstückiges Teil aus einem über Notlaufeigenschaften verfügenden, gesinterten Materials hergestellt ist und die folgenden Funktionsmerkmale aufweist:
– einen inneren Zentrierbund (6) zur Zentrierung der Schalthülse (1) auf einer Achse (11)
– eine außen liegende Längsverzahnung (5) zur Längsverschiebbarkeit im Antreiber (2) und zur Zentrierung des Antreibers (2) über diese Längsverzahnung (5) und den Zentrierbund (6) auf der Achse (11)
– einen außen liegenden Bund (9) mit Kupplungsklauen (10) zur wechselseitigen Kopplung des Antreibers (2) mit dem Hohlrad (4) und dem Planetenradträger (3)...

Description

Die Erfindung betrifft eine Hülse zur Übertragung von Drehmoment und zur Bildung von Kupplungsverbindungen zwischen Getriebeteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 34 40 067 A ist gemäß 1 eine Dreigangnabe bekannt geworden, die zwischen einem Antreiber und entweder einem Planetenradträger oder einem Hohlrad ein Kupplungsrad aufweist, welches mittels seiner Längsverzahnung im Antreiber geführt ist, und je nach Schaltstellung diesen Antreiber entweder mit dem Planetenradträger oder mit dem Hohlrad kuppeln kann. Das Kupplungsrad ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einer mit einer außenliegenden Längsverzahnung versehenen Hülse, auf welcher eine sternförmige Scheibe befestigt ist, die mit ihren außenliegenden Klauen mit dem Planetenradträger in Verbindung zu bringen ist, während das Hohlrad mit dem Kupplungsrad über die außenliegende Längsverzahnung gekuppelt wird, wobei die Längsverzahnung durch einen Freistich unterbrochen ist, welcher dann mit der Verzahnung im Hohlrad übereinander liegt, wenn die Klauen der sternförmigen Scheibe mit dem Planetenradträger im Eingriff sind. Die zweiteilige Ausführung wurde deshalb gewählt, weil es nicht möglich war, eine derartige Vielzahl von Funktionsoberflächen in der Ausführung des Kupplungsrades aus Stahl zu schaffen, welche zueinander laufen und eine einwandfreie Funktion des Schaltgetriebes der Dreigangnabe garantieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, eine Schalthülse aus Sintermaterial zu fertigen, die neben dem Vorteil ihrer spanlosen Herstellbarkeit die folgenden Funktionsmerkmale aufweist: Zentrierung der Schalthülse mit einem Zentrierbund auf einer Achse; Anordnung einer Längsverzahnung am äußeren Umfang als Verbindung mit einer dazu passenden Längsverzahnung in einem Antreiber; Zentrierung des Antreibers über diese Längsverzahnung auf der Achse; Bildung einer Anlagefläche mit Hinterschnitt für eine axial wirkende Feder; Ausbildung sternförmiger Klauen nach radial außen zu Bildung einer Kupplung entweder mit dem Planetenradträger oder mit dem Hohlrad; Zentrierung des Hohlrades am radial äußeren Durchmesser auf der Achse; Bildung eines Anschlages der Schalthülse mit dem Hohlrad nach deren Kupplung durch eine Stufe am äußeren Durchmesser.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, eine Schalthülse aus Sintermaterial zu fertigen, die eine Oberfläche aufweist, die die vorgenannten Merkmale enthält und nach deren Sinterprozeß nicht mehr spanend bearbeitet zu werden braucht. Die Schalthülse weist eine außenliegende Längsverzahnung, nach radial außen weisende Klauen mit einem äußeren Zentrierdurchmesser, einen Absatz zur Mitnahme des Hohlrades am außenliegenden Durchmesser, einen inneren Zentrierbund zur Zentrierung auf der Achse, sowie eine mit Hinterschnitt versehene Stirnfläche versehene Kontur auf, die mit einer Axialfeder zusammenwirken kann und die Zentrierung der Federauflage garantiert.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schalthülse zu schaffen, die folgende Merkmale aufweist: Zentrierung der Schalthülse mit einem Zentrierbund auf einer Achse; Anordnung einer Längsverzahnung am äußeren Umfang als Verbindung mit einer dazu passenden Längsverzahnung in einem Antreiber; Zentrierung des Antreibers über diese Längsverzahnung auf der Achse; Bildung einer Anlagefläche mit Hinterschnitt für eine axial wirkende Feder; Ausbildung sternförmiger Klauen nach radial außen zu Bildung einer Kupplung entweder mit dem Planetenradträger oder mit dem Hohlrad; Zentrierung des Hohlrades am radial äußeren Durchmesser auf der Achse; Bildung eines Anschlages der Schalthülse mit dem Hohlrad nach deren Kupplung durch eine Stufe am äußeren Durchmesser. Aus Kostengründen soll auf eine spanende Bearbeitung verzichtet werden.

Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches beschrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine Schalthülse zur Übertragung von Drehmoment vom Antreiber zu entweder dem Planetenradträger oder dem Hohlrad wird anhand von mehreren Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Kupplungsrad gemäß dem Stand der Technik mit einer Hülse und einer sternförmigen Kupplungsscheibe;
2 das Kupplungsrad gemäß 1 in perspektivischer Ansicht;
3 eine Schalthülse mit den Funktionsmerkmalen des Kupplungsrades gemäß 1 als einteilige, gesinterte Ausführung;
4 die Schalthülse gemäß 3 in perspektivischer Darstellung;
5 die Schalthülse gemäß 1 in der Zusammenschau mit einem Antreiber, einem Planetenradträger und einem Hohlrad in auseinander geschobener Darstellung.
Die 1 und 2 zeigen ein Kupplungsrad gemäß dem herrschenden Stand der Technik aus Stahlmaterial, welches aus einer Hülse H und einer sternförmigen Scheibe S besteht. Die Hülse H wird mit einer inneren Zentrierung und einer außenliegenden Längsverzahnung spanlos im Fließpreßverfahren hergestellt, wobei die Längsverzahnung durch einen Freistich in zwei Partien geteilt wird, deren eine mit der Längsverzahnung im Inneren eines Antreibers 2 zusammenwirkt und deren andere zur Befestigung der sternförmigen Scheibe S dient. Die sternförmige Scheibe S ist mit Klauen versehen, die mit einem Planetenradträger 3 zusammenwirken. Mit einem Hohlrad 4 wirkt der neben der sternförmigen Scheibe S verbleibende Rest der Längsverzahnung zusammen, sofern das Kupplungsrad in Richtung Antreiber 2 geschoben wird, und zwar bis zum Anschlag der Scheibe S am Hohlrad 4.
Gemäß den 3 und 4 wird eine Schalthülse 1 dargestellt, die eine Längsverzahnung 5, einen Zentrierbund 6, eine erste Kontur 7, eine zweite Kontur 8 und einen Bund 9 mit Kupplungsklauen 10 aufweist. Die erste Kontur 7 schließt sich an den Zentrierbund 6 an und weist eine Stirnfläche 12 auf, die einen Hinterschnitt aufweisen kann, in welchen sich das Ende einer Spiralfeder einlegen läßt, wobei sich eine definierte Lage für das Ende der Spiralfeder ergibt. Die Kupplungsklauen 10 weisen an ihrem radial äußersten Ende einen größeren Durchmesser 14 und einen kleineren Durchmesser 15 auf, wobei die beiden Durchmesser durch eine Stufe 13 getrennt sind.
Gemäß 5 wird die Schalthülse 1 auf einer Achse 11 dargestellt, auf welcher sie mit dem Zentrierbund 6 zentriert ist. Die Längsverzahnung 5 der Schalthülse 1 wird in eine dazu passende Längsverzahnung im Antreiber 2 geschoben, wodurch eine Längsverschiebbarkeit der Schalthülse 1 gegenüber dem Antreiber 2 möglich ist, jedoch eine Verdrehung der beiden Teile gegeneinander unterbunden wird. Die so angetriebene Schalthülse 1 liegt mit ihrem größeren Durchmesser 14 der Kupplungsklauen 10 in einem Zentrierdurchmesser des Hohlrades 4, welches auf diese Weise nicht nur durch das von ihm umschlossene Planetengetriebe, sondern auch von dem größeren Durchmesser 14 zentriert wird. Das Hohlrad 4 weist Klauen auf, die mit den Kupplungsklauen 10 der Schalthülse 1 zusammenarbeiten können, sofern die Schalthülse 1 in Richtung Antreiber 2 geschoben wird. Die Kupplungsklauen 10 der Schalthülse 2 dringen in die Klauen des Hohlrades 4 soweit ein, bis die Stufe 13 gegen die innere Stirnfläche des Hohlrades 4 anläuft und auf diese Weise den Axialweg begrenzt. Die Mitnahme zwischen Antreiber 2 und Hohlrad 4 ist somit gesichert. Wird die Schalthülse 1 jedoch vom Antreiber 2 axial weg bewegt, so geraten die Kupplungsklauen 10 der Schalthülse 1 mit Klauen des Planetenradträgers 3 in Wirkverbindung, was zu einer drehfesten Kupplung des Antreibers 2 mit dem Planetenradträger 3 führt. Der Zentrierdurchmesser im Hohlrad 4 hat eine ausreichend große Länge, so daß in jeder Schaltlage der Schalthülse 1 das Hohlrad 4 auf den größeren Durchmesser 14 zentriert bleibt.
Was die Funktion der Bewegung der Schalthülse 1 betrifft, so wird diese durch einen Schubklotz 16 bewegt, der in der zweiten Kontur 8 angreift und die Schalthülse 1 in Richtung Antreiber 2 gegen die Federkraft einer hier nicht dargestellten Feder verschiebt. Das Ende dieser Feder liegt, wie schon erwähnt, an der Stirnfläche 12 mit Hinterschnitt an.
Eine Schalthülse 1 wird in der mit den vorgenannten Merkmalen ausgerüsteten Ausführung aus Sintermaterial hergestellt, wobei es dadurch möglich ist, diese werkzeugfallend mit ausreichend engen Toleranzen herzustellen, wobei spanende Bearbeitungen entfallen. Der Vorteil einer solchen Schalthülse 1 liegt außerdem in der Zusatzfunktion der Zentrierung des Hohlrades 4, wobei durch die Notlaufeigenschaften des mit Schmiermittel durchsetzten, gesinterten Materials der Schalthülse 1 die Lager- und Schalteigenschaften des Getriebes der Mehrgangnaben verbessert werden.

Claims

Hülse zur Übertragung von Drehmoment und zur Bildung von Kupplungsverbindungen zwischen Getriebeteilen, kurz: Schalthülse (1), in einer Mehrgangnabe für ein Fahrrad zur wechselweisen Koppelung eines Antreibers (2), einmal mit einem Planetenradträger (3) und ein anderes Mal mit einem Hohlrad (4) oder aber zur Bildung eines Leergangs durch Entkoppeln der Getriebeteile (1, 2, 3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (1) als einstückiges Teil aus einem über Notlaufeigenschaften verfügenden, gesinterten Materials hergestellt ist und die folgenden Funktionsmerkmale aufweist: – einen inneren Zentrierbund (6) zur Zentrierung der Schalthülse (1) auf einer Achse (11) – eine außen liegende Längsverzahnung (5) zur Längsverschiebbarkeit im Antreiber (2) und zur Zentrierung des Antreibers (2) über diese Längsverzahnung (5) und den Zentrierbund (6) auf der Achse (11) – einen außen liegenden Bund (9) mit Kupplungsklauen (10) zur wechselseitigen Kopplung des Antreibers (2) mit dem Hohlrad (4) und dem Planetenradträger (3) – einen größeren Durchmesser (14) zur Zentrierung des Hohlrades (4) über diesen größeren Durchmesser (14) und den Zentrierbund (6) auf der Achse (11).
Schalthülse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbund (6) mit stirnseitigen Konturen (7, 8) ausgestattet ist, wobei die Stirnfläche (12) der ersten Kontur (7) zur Aufnahme einer Feder eine ringförmig umlaufende axiale Nut aufweist.
Schalthülse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Kupplungsklauen (10) zwischen dem größeren Durchmesser (14) und einem kleineren Durchmesser (15) ein Stufe (13) angeordnet ist die als axialer Anschlag für die, in die Klauen des Hohlrades (4) eingreifenden, Kupplungsklauen (10) dient.
Schalthülse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (1) passgenau, ohne Nacharbeit im Sinterwerkzeug geformt wird.
Schalthülse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlaufeigenschaften der Schalthülse (1) gewährleistet sind, indem das gesinterte Material mit Schmiermitteln durchsetzt ist.