DE2031654A1

DE2031654A1 - Drehmomentubertragende Verbindung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE2031654A1
Application number: DE19702031654
Authority: DE
Inventors: James Morrison Letchworth Hertfordshire Laing (Grossbritannien)
Original assignee: Borg Warner Ltd , Letchworth, Hert fordshire (Großbritannien)
Priority date: 1969-07-10
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1971-01-14
Also published as: ES381677A1; US3631947A; DE2031654C3; DE2031654B2; BR7020475D0; NL7010222A; YU34735B; ZA703946B; CS166728B2; GB1212630A; SE359151B; FR2056896A1; PL70774B1; YU170170A; SU382308A3; FR2056896B1; BE753328A

Description

LOUIS & LOHRENTZ

PATENTANWÄLTE

8500 NUR NBERQ

KESSLERPLATZ 1

11 059/60

BORG-frARNER LIMITED, Letchworth, Hertfordshire (England)

Drehmomentübertragende Verbindung und Verfahren zur Herstellung derselben.

Die Erfindung, betrifft eine drehmomentübertragende Verbindung, insbesondere eine Getriebestufe mit zwei zusammenwirkenden Getriebeelementen, die jeweils ein Ringelement tragen, das

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einen sich axial erstreckenden zylindrischen Fortsatz aufweist und das mit dem Ringelement des anderen Getriebeelements eine drehsteife Koppelung herstellt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer derartigen drehsteifen Verbindung.

Drehmomentübertragende Verbindungen zwischen zwei rotierenden Teilen werden gewöhnlich durch Anordnung eines Keiles an einem Teil und einer entsprechenden Keilnut an dem anderen Teil oder durch eine Kerbverzahnung an beiden Teilen hergestellt. Gewöhnlich wird der Verwendung von Kerbverzahnungen der Vorzug gegeben, da diese Verbindungsart weniger anfällig ist. Die Kerbverzahnung wird normalerweise auf einem gegossenen oder

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geschmiedeten Rohteil gefräst oder geräumt. Daraus ergibt sich, dass die Herstellung einer Kerbverzahnungsverbindung einen erheblichen Kostenaufwand erfordert·

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine drehmomentsteife Verbindung und ein Verfahren zu deren Herstellung vorzuschlagen, die erheblich einfacher und billiger ist. Das erfindungsgemässe Verfahren löst diese Aufgabe bei einer Verbindung der eingangs genannten Art durch folgende Schritte:

a) Ausbildung einer Reihe von axial verlaufenden zahnartigen Eindrückungen im zylindrischen Portsatz des einen Ringelementes;

b) Ausbildung einer entsprechenden Reihe von Eindrückungen im zylindrischen Fortsatz des zweiten Ringelements;

c) Zusammenfügen der beiden Ringelemente, wobei sich die entsprechenden Eindrückungen übereinanderschieben.

Vorzugsweise besitzen die zahnartigen Eindrückungen an dem zweiten Ringelement eine Zahntiefe, die grosser ist als die verwendete Blechdicke.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich eine robuste Konstruktion.mit erheblich geringeren Herstellungskosten erzeugen, als dies mit dem bekannten Verfahren zur Herstellung drehsteifer Verbindungen der Fall ist. Die aahnartigen Eindruckungen werden vorzugsweise in einem kombinierten 'Zieh;-'.

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und Schervorgang erzeugt. Durch das Abscheren des Bleches ist es möglich, die Zahntiefe der Eindrückungen grosser zu halten als die Blechdicke. ·

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich insbesondere auf die Herstellung einer Getriebestufe, wie sie beispielsweise in automatischen Getrieben eingesetzt wird-, anwenden. Eine solche Getriebestufe besitzt gewöhnlich zwei zusammenwirkende Getriebeelemente, die jeweils ein Ringeleraent tragen, das einen sich axial erstreckenden zylindrischen Fortsatz aufweist und das'mit dem Ringelement des anderen Getriebeelementes eine drehsteif.e Koppelung hrstellt. Erfindungsgemäss ist eine solche getriebliche Stufe dadurch verbessert, dass die Ringelemente aus Blech gefertigt sind und in ihrem zylindrischen Portsatz axial verlaufende zahnartige Eindrückungen aufweisen, die nach Art einer Keilverzahnung in gegenseitigem Eingriff stehen. ·

Bei einer derartigen Konstruktion kann weiterhin eine Reihe von Öffnungen in einem der Blech-Ringelemente um dessen Umfang geschaffen sein, die mit einem nicht rotierenden Teil in Eingriff stehen können und damit für das ganze Getriebe als Parkbremse dienen. .

Weitere Vorteile und Merlanale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie

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- 4 aus weiteren Unteransprüchen. Es zeigen

Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch ein automatisches Getriebe unter Verwendung der erfindungsgemässen Verbindung;

Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Figur 3 durch den mittleren Planetenradträger in dem Getriebe gemäss Figur 1;

Figur 3 eine Stirnansicht des in Figur 2 gezeigten Planetenrad trägers ; ·

Figur 4 eine Stirnansicht des zweiten Blech-Ringmetallelementes in der erfindungsgemässen Verbindung, die in der Konstruktion gemäss Figur 1 zum Einsatz kommt;

Figur 5 einen Schnitt durch das Ringelement gemäss Figur 4," wie dieses mit einer Abtriebswelle des Getriebes gemäss Figur 1 verbunden ist und

Figur 6 eine schematische und vergrösserte Querschnittsdarstellung einer Blockier- und Bremsanordnung in dem Getriebe gemäsa Figur 1.

In Figur 1 ist ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Getriebe gezeigt, in dem die Grundsätze der vorliegenden Erfindung Anwendung finden. Dieses Getriebe umfasst eine Antriebswelle 12 und eine erste und zweite Kupplung C1 bzw. C2. Die Abtriebstrommel der ersten Kupplung 01 treibt das Sonnenrad eines Planetenradsatzes X über eine \ielle 14. Der Abtrieb der zweiten Kupplung 02 wirkt auf eine Welle 16 , die das Sonnenrad

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weiterer Planetenrädersätze Y und Z beaufschlagt. Die Welle 1~ ist hohl und liegt konzentrisch und koaxial zur Welle 14, so dass diese teilweise innerhalb der Hohlwelle 16 verläuft. .

Eine Abtriebswelle 18 des Getriebes ist mit einem Planetenradträger 20 des Planetenradsatzes X verschweisst.. Eine Bremse B3 ist vorgesehen, um wahlweise und bei Bedarf die Abtriebstrommel der zweiten Kupplung C2 und damit das Sonnenrad der Planetenradsäize.Y und Z zu blockieren·. Eine weitere Bremse B4 blockiert·bei ihrem Einsatz den Planetenradträger-22 des Planetenradsatzes Z. Das Hohlrad, mit dem der Planetenradsatz X zusammenwirkt, steht über eine Einweg- oder Spreizkupplung J? mit dem Getriebegehäuse in Verbindung. Mi^&em Hohlrad des Radsatzes X ist ausserdem noch eine weitere Bremse B5 verbunden. ·

Auf der Abtriebswelle 18 ist ein Drehzahlregler G angeordnet, der zusammen mit einer Ventilanordnung H die Betätigung der verschiedenen Bremsen und Kupplungen steuert. Die Konstruktion und Wirkungsweise, der einzelnen Bremsen und Kupplungen stellen keinen^vTeil der vorliegenden Erfindung dar, so dass die Erläuterung weiterer Details an dieser Stelle nicht erforderlich ist.

In Figur 2 ist das Aussen- oder Hohlrad 24 des Radsatzes Z dargestellt. Dieses Getriebeelement ist noch in Figur 1 ersichtlieh. Mit dem Hohlrad 24 ist ein Blech- und Planeten-

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radträger 26 für denRadsatz Y verbunden, beispielsweise verschweisst. Ebenso ist, beispielsweise durch Schweissung, an dem Hohlrad 24 ein napfförmig ausgebildetes Ringelement 28 aus Blech befestigt, das einen axial verlaufenden Fortsatz 30 mit ebenfalls, axial verlaufenden Eindrüekungen 32 besitzt. Diese erstrecken sich ausgehend von der freien Kante 34 des Ringeletnents 28 lediglich über einen Teil der Gesamtlänge des Fortsatzes 30. Zwischen den Eindrückungen und in dem Bereich, in dem keine Eindrückungen vorhanden sind, sind eine Anzahl von Öffnungen 36 vorgesehen.

Die Eindrückungen .32 werden in einem kombinierten Scher- und Ziehgang hergestellt, in der Weise, dass durch den Schervorgang eine scharfe Kante 31 am inneren Ende jeder Eindrückung 32 gebildet wird. Aufgrund des Scherens lässt sich die Zahntiefe, die in Figur 3 mit D angegeben ist, grosser halten als die Blechdicke d. Die dadurch erzieltegrössere Zahntiefe ermöglicht die Übertragung grösserer Drehmomente als bei kleiner Zahntiefe.

An dem Planetenradträger 26 ist ein aus Blech gefertigtes Abstandselement 38 angeschweisst,* das axial verlaufende Lappen 39 besitzt. Diese Lappen 39 tragen eine durch Sehweissung befestigte Trägerplatte 40. Sowohl das Abstandselement 38 als auch der Planetenradträger 26 weisen vier Öffnungen auf, von denen jede eine Achse 41 für eines der Planetenräder 42 aufnimmt. Die Achse 41 wird dadurch an Ort und Stelle

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gehalten, dass sowohl das Abstandselement 40 als auch der Planetenradträger 26 in der Nähe jeder Achse 41 verformt wird. Diese Art der Fixierung ist hinreichend bekannt und bracht hier nicht näher erläutert zu werden. Die Zahnräder 42 laufen auf Nadellagern 43 und sind in axialer Richtung vn dem Tragelement 58 und der Trägerplatte 40 durch dazwischen gelegte Lagerscheiben 44 getrennt. .

Aus der Figur 1 lässt sich entnehmen, dass die Eindrückungen 32 auf dem Ringelement 28 eine drehsteife oder drehmomentübertragende Verbindung mit ähnlichen Eindrückungen 46 auf einem ebenfalls napfförmigen Ringelement 48 herstellen. Weitere Einzelheiten dieses Ringelementes 48 sind aus den Figuren 4 und 5 zu entnehmen. Das Ringelement 48 besitzt einen radialen Teil 50 und einen axialen Fortsatz 52, der die Eindrückungen 46 trägt. Auch die Eindrückungen 46 im Ringelement 48 sind wie bereits die Eindrückungen 32 im Ringelement 26. in einem kombinierten Zieh- und Schergang an einem Blech-Rohteil hergestellt.

Mit der radialen Wand 50 ist, z.B. durch Schweissen, ein Abstandselement 54 verbunden, das sich axial erstreckende Lappen 56 trägt, die in sich in Umfangsrichtung erstreckende Schlitze 57 in Randnähe einer Scheibe 58 eingreifen. Die Scheibe 58 ist wiederum, z.B. durch Elektronenstrahlschweissung, mit der Abtriebswelle 18 verbunden. In der Scheibe 58, dem" sAbstandeelement 54 und der radialen Wand 50 sind wieder mit-,

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einander fluchtende Löcher 60 vorgesehen, welche die Achsen von Planetenrädern in gleicher V/eise aufnehmen, wie dies bereits im Zusammenhang mit den Planetenrädern 42 des Radsatzes Y erläutert worden ist. Diese Planetenräder bilden den Planetenradsatz des Umlaufgetriebes X.

Die freie Kante 62 des Ringelementes 4-8 ist vollkommen innerhalb des Fortsatzes 30 des Ringelementes 28 angeordnet, wobei die beiden Ringelemente 28 und 48 mit ihren Fortsätzen zueinander liegen; Das Übereinandergreifen der kerbverzahnungsähnlichen Eindrückungen 32 und 46 gewährleistet eine Drehmomentübertragung zwischen den Ringelementen 28 und 40.

Wie bereits vorstehend angedeutet, ist am Ringelement 28 eine Reihe von Öffnungen 36 in gegenseitigem Abstand auf dem Umfang vorgesehen. Die Figur 6 zeigt nun eine Park-Verrastung für das Getriebe. Diese besteht im wesentlichen aus einem Hebel 64» der um einen am Getriebegehäuse 68 befestigten Zapfen 66 verschwenkbar ist. Der Hebel 64 wird normalerweise, wie Figur 6 zeigt, z.B. durch eine Torsionsschraubenfeder 70 in eine dem Gegenuhrzeigersinn entsprechende Schwenkrichtung gedrückt. Auf seiner Oberseite weist der'Efebel 64 einen Vorsprung 72 auf, dessen Grosse etwa der Hälfte des Durchmessers der im Ringelement 28 ausgebildeten Öffnungen 36 entspricht. In der Nähe seines freien Endes besitzt der Hebel 64 dnrüberhinaus eine Kurvenfläche 74» die mit einem entsprechenden kegelförmigen, jedoch nicht gezeigten Kurvenelement in Ein-

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griff steht, das mit dem Schalthebel des Getriebes gekoppelt ist. Wenn durch diesen Schalthebel die Parkstellung des Getriebes gewählt wird, greift das nicht dargestellte Kurvenelement in die Kurvenfläche 74 ein_f dreht den Hebel 64 in Uhrzeigerrichtung (vgl'. Figur 6) um den Zapfen 66 gegen die Wirkung der feder 70 und setzt den Vorsprung 72 in eine der Öffnungen 36 ein. Dies bewirkt die Blockierung des Ringelementes 28, damit auch des Ringelemehtes 48 und der Abtriebswelle 18 des Getriebes.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die einzelnen Schaltzustände des Getriebes und gibt an, welche Kupplungen und Bremsen in den einzelnen Schaltzuständen im Eingriff stehen.

B3 B4 B5 ' X

x ■■...■'■■■

	01	C
1. Gang	X
2. Gang	X
3. Gang	■ X
4. Gang	X	X
Rückwärtsgang		■ χ

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Claims

Patent- (Schutz-)Ansprüche

fiJ Drehsteife Verbindung, insbesondere Getriebestufe, mit . zwei zusammenwirkenden Getriebeelementen, die jeweils ein Ringelement tragen, das einen sich axial erstreckenden zylindrischen'Portsatz aufweist und das mit dem Ringelement des anderen Getriebeelementes eine drehsteife Koppelung herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemehte (28, 48) aus Blech gefertigt sind uni in ihrem zylindrischen Fortsatz (30, 52) axial verlaufende, zahnartige Eindrückungen· (32, 46) aufweisen, die nach Art einer Keilverzahnung in gegenseitigem Eingriff stehen.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zahnartigen Eindrückungen (32) des einen Ringelementes (28) lediglich Über einen Teil der axialen länge dessen Fortsatzes (30) ausgehend von dessen freier Kante verlaufen und dass in dem nicht von den Eindrückungen (32) erfassten Bereich des.Fortsatzes (30) und zwischen den Eindrückungen (32) auf dem Umfang verteilte Öffnungen (36) vorgesehen sind, in die ein als Park-Verrastung wirkendes stationäres Element (72) eingreift.
3.. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeidinet, dass das als Park-Verrastung wirkende Element ein Vorsprung (72) an einem Hebel (64) ist, der an das Getriebegehäuse

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-.11 angelenkt ist. .
4. Verbindung, insbesondere Getriebestufe, mit einer Anzahl von Planetenradsätzen, die die Getriebeelemente umfassen, welche zwischen sich eine drehmomentübertragende Verbindung herstellen und von denen eines mit der Abtriebswelle des Getriebes gekoppelt ist, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ringelement (48) der Planetenradträger eines der Planetenradsätze ist und mit der Abtriebswelle (18) verbunden ist.
5» Verbindung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet _t dass mit der Abtriebswelle (18) eine Scheibe (58)verbunden ist, •die in Umfangsrichtung verlaufende randnahe Schlitze (57) aufweist und dass in die Schlitze (57) axial verlaufende Lappen (56) an.einem Abstandselement (54) eingreifen, welche mit dem Ringelement.(48) verbunden ist. .
6. Verbindung, insbesondere Getriebestufe, mit zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordneten Getriebeelementen, mit denen Jeweils ein Ringelement verbunden ist und die miteinander drehsteif gekoppelt sind, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (28, 48) aus Blech bestehen und eines (28) auf seinem Umfang verteilt eine Reihe von öffnungen (36) aufweist, in welche ein stationäres Element als Park-

, Verrastung eingreift.

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7. Verfahren zur Erzeugung einer drehsteifen Ver&ndung zwischen zwei sich aufeinander abstützenden, aus Blech bestehenden Ringelementen mit zylindrischen Fortsätzen, insbesondere für automatische Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte

a) Ausbildung einer Reihe von axial verlaufenden zahnartigen Eindrüokungen (46) im zylindrischen Fortsatz (52) des einen Ringelementes (48);.

b) Ausbildung einor entsprechenden Reihe von Eindrückungen (32) im zylindrischen Fortsatz (30) des zweiten Ringelementes (28) und

c) Zusammenfügen der beiden Ringelemente (28, 48) wobei

sich die entsprechenden Eindrückungen (32, 46) übereinanderschieben. . . ■ '
8. · Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

die zahnartigen Eindrückungen (32) im zveLten Ringelement (28) eine·Zahntiefe (D) aufweisen, die grosser aln die Blechdicke (d) ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindrückungen (32, 46) der "Ringelemente (28, 48) in einem kombinierten Zieh- und Sohervorgang hergestellt werden. .

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10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Umfang des zylindrischen Fortsatzes (30) des zweiten Ringelementes (28) verteilte Öffnungen (36) ausgearbeitet werden.

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