DE4439133A1

DE4439133A1 - Schiebekeil

Info

Publication number: DE4439133A1
Application number: DE4439133A
Authority: DE
Inventors: Kyung-Ryong Oh
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2014-11-03
Also published as: DE4439133B4; JPH07279983A; US5664655A; KR0174392B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Schiebekeile bzw. Keilwellen und im spezielleren auf die Ver besserung von Schiebekeilen bzw. Keilwellen, die für mechani sche Vorrichtungen zur Kraftübertragung/-Abschaltung durch Reibscheiben eingesetzt werden, wie zum Beispiel bei der Kupplung in einem Automatikgetriebe für schweres Baugerät und dgl.

Ähnlich wie Federn bzw. Keile werden Schiebekeile bzw. Keil wellen zur Verbindung einer Welle mit einer entsprechenden Ausnehmung zur Kraftübertragung eingesetzt. Der Schiebekeil umfaßt Zähne, welche aus der Welle gefräst sind, und die der Paßfeder entsprechen, so daß ein größeres Drehmoment übertra gen werden kann, als durch Paßfedern, die im allgemeinen für Getriebewellen in Maschinenwerkzeugen und Automobilen einge setzt werden.

Im allgemeinen werden Schiebekeile, abhängig von ihrer Geome trie, nach zwei Arten klassifiziert; einer ist ein gradseiti ger Schiebekeil und der andere ist ein Evolventen-Schiebe keil. In speziellen Anwendungsfällen werden ferner auch gerundete Keile verwendet.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist der geradseitige Keil Zähne auf, deren beide Ränder parallel sind. Beim Involute- bzw. Evol ventenkeil liegen die zahnförmigen Seiten in einer Involute- bzw. Evolventenkurve vor. Bei dem Evolventen-Schiebekeil kann, verglichen mit dem gradseitigen Schiebekeil, die Genau igkeit des Zahnprofiles und des Ineinandergreifens einfacher verbessert werden. Die Drehbewegung kann daher weich übertra gen werden. Wenn sich die Welle dreht, führt die Ausführung der Evolventen-Schiebekeile zu einer automatischen Zentrie rung. Weiterhin liegt die Stärke der Fußhöhe sehr hoch und es ist keine Nut am Zahnfuß notwendig, so daß die Kraftübertra gungsfähigkeit sehr hoch liegt.

In Fig. 3 wird eine detaillierte Beschreibung eines Keiles gegeben, der in mechanischen Vorrichtungen zur Kraft übertragung/-Abschaltung benutzt wird, wobei Reibscheiben eingesetzt werden, wie zum Beispiel bei der Kupplung eines Automatikgetriebes.

Fig. 3 zeigt die Kupplung eines wie oben beschriebenen Ge triebes, in dem eine Vielzahl von Reibscheiben 103 mit regel mäßigen Abständen auf dem äußeren Umfang eines Scheibenträ gers 102, der mit einem ringförmigen Großrad 101 verbunden ist, angeordnet sind. Weiterhin ist eine Vielzahl von Reaktionsscheiben 105 mit gleichmäßigen Abständen vorgesehen, wobei diese radial zwischen die Reibscheiben 103 geschoben sind. Die Reaktionsscheiben 105 sind elastisch mit einem bestimmten Druck bezüglich des Gehäuses 104 vorgespannt und werden mit Hilfe eines beweglichen Teiles 106, das durch Versorgung mit unter Druck stehendem Öl bewegbar ist, mit den Reibscheiben 103 zusammengebracht, so daß es zum Einsatz der Kupplung kommt.

Dementsprechend wird die Kupplung gelöst, wenn das bewegliche Teil 106 aufgrund des Ausbleibens der Versorgung mit unter Druck stehendem Öl sowie durch eine elastische Kraft in seine Ausgangsposition zurückkehrt, wodurch der Abstand zwischen den Reibscheiben 103 und den Reaktionsscheiben 105 größer wird. Bei dieser Art des Getriebes, wenn die Kupplung im Ein satz ist, wird die Rotation des ringförmigen Großrades bezüg lich des Gehäuses 104 durch den Scheibenträger 102, die Reib scheiben 103 sowie die Reaktionsscheiben 105 begrenzt; ist die Kupplung jedoch getrennt, so rotiert das ringförmige Großrad 105 völlig frei.

In der Kupplung eines Automatikgetriebes ist weiterhin ein äußerer Schiebekeil an dem äußeren Umfang der Reibscheiben 103 angelegt, der in einen inneren Schiebekeil, welcher ent lang des inneren Umfanges des Gehäuses 104 angelegt ist, ein greift.

Herkömmlicherweise wurden für diese äußeren und inneren Schiebekeile die gradseitigen Schiebekeile, gezeigt in den Fig. 1 und 2, sowie die Evolventen-Schiebekeile einge setzt. Für die Herstellung des Schiebekeiles innerhalb des Gehäuses 104 ist im Falle des gradseitigen und des Evolventen-Schiebekeiles ein großer Zeitaufwand notwendig, wenn ein Verzahnungsfräser eingesetzt wird, da ein relativ großes Objekt, wie zum Beispiel das Gehäuse 104, einen festen Schiebekeil (d. h. den inneren Schiebekeil) der Reibscheibe 103 trägt, wobei außerdem die Arbeitsbedingungen schlecht sind.

Unter der Vorgabe Herstellungszeit und Herstellungskosten zu reduzieren, wurde der abgerundete Schiebekeil, wie in Fig. 4 gezeigt, vorgeschlagen. In diesem Fall, der in Fig. 5A ge zeigt ist, hat der innere Schiebekeil, welcher an dem Gehäuse 104 eingeformt ist, die Form einer halbkreisförmigen Nut, mit einem Radius R, und ein entsprechender äußerer Schiebekeil, der an der Reibscheibe 103 angeformt ist, hat die Form eines halbkreisförmigen Höckers mit einem Radius R-a, der kleiner als der Radius R ist, um den Abstand all (siehe Fig. 5A und 5B) zu sichern. Dieser Abstand ist notwendig, da die Reibscheibe 103 nicht nur in Kontakt mit dem Schiebekeil an dem Gehäuse 104 kommt, sondern beim Einsatz/Trennen der Kupplung ebenfalls in Gleitkontakt mit dem Gehäuse 104 selbst tritt.

Bei einem solchen abgerundeten Schiebekeil entsteht jedoch ein unerwünschter Punktkontakt, wie in Fig. 5C gezeigt, wenn die Schiebekeile ineinandergreifen. Insbesondere da der in nere Schiebekeil an dem Gehäuse 104 die Form einer halbkreis förmigen Nut mit dem Radius R hat, und der entsprechende äußere Schiebekeil auf der Reibscheibe 103 die Form eines halbkreisförmigen Höckers mit einem Radius R-a hat, besitzen die zwei Schiebekeile unterschiedliche Bögen, so daß ein lo kaler Überdruck an dem Kontaktpunkt auftreten kann, wenn die Schiebekeile ineinandergreifen.

Zudem kann in den Fällen, wo ein abgerundeter Schiebekeil in der Kupplung eingesetzt wird, die die Gangwechselfunktion in der Kraftübertragungsvorrichtung übernimmt, ein fataler Defekt, wie zum Beispiel die Beschädigung des Zahnfußes auftreten, da die Gleitbewegung auftritt, wenn die Schiebekeile ineinandergreifen, wodurch dieser nicht anwendbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schiebekeil vorzusehen, der einen einfachen Aufbau und gute Haltbarkeit aufweist, der aber ebenso für die Kupplung einer Kraftübertragungsvorrichtung geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa tentanspruches 1 gelöst, wobei sich zweckmäßige Ausführungs formen der Erfindung aus den Unteransprüchen ergeben.

Ausgehend von der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine besondere Schiebekeilform vorgesehen, die billig her stellbar ist, und die in der Kupplung einer Kraftübertra gungsvorrichtung einsetzbar ist, in welcher Gleiten auftritt, wenn die Schiebekeile ineinandergreifen, und die in der Lage ist, eine lokale Druckkonzentration beim Einsatz des Kontak tes zu vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung ist ein Schiebekeil vorgesehen, der einen inneren Schiebekeil und einen äußeren Schiebekeil, der mit dem inne ren Schiebekeil ineinandergreift, besitzt, wobei der innere Schiebekeil die Form einer halbkreisförmigen Nut mit einem bestimmten Radius hat, und das der äußere Schiebekeil so geformt ist, daß seine beiden Seiten über eine bestimmte Strecke denselben Bogen aufweisen wie derjenige des inneren Schiebekeils, wobei der Abstand zwischen den beiden Seiten des äußeren Schiebekeiles kleiner ist als der Abstand zwi schen den beiden Seiten des inneren Schiebekeils.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung ist ein Schiebekeil vorgesehen, der für eine Kraftüber tragungsvorrichtung eingesetzt wird, und der einen äußeren Schiebekeil umfaßt, der entlang eines äußeren Umfanges einer Kupplungsscheibe angeordnet ist sowie einen entsprechenden inneren Schiebekeil, der entlang eines inneren Umfanges eines Gehäuses angeordnet ist, wobei der äußere Schiebekeil in dem inneren Schiebekeil gleitet, wenn die Kupplung eingesetzt wird, wobei der innere Schiebekeil die Form einer halbkreis förmigen Nut mit einem bestimmten Radius hat, und wobei der äußere Schiebekeil eine solche Form hat, daß seine beiden Seiten über eine bestimmte Länge denselben Bogen aufweisen, wie derjenige des inneren Schiebekeiles und wobei der Abstand zwischen den beiden Seiten des äußeren Schiebekeiles kleiner ist als der Abstand zwischen den beiden Seiten des inneren Schiebekeiles.

Da der Schiebekeil gemäß der vorliegenden Erfindung im Kon taktbereich denselben Bogen hat, wenn der innere und der äußere Schiebekeil ineinandergreifen, vergrößert sich der Kontaktbereich und die unerwünschte lokale Druckkonzentration wird vermieden.

Im folgenden werden im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines geradseitigen Schiebekeils;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Hauptteiles ei nes inneren und äußeren gradseitigen Schiebe keiles;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Kupplung eines automatischen Getriebes;

Fig. 4 die schematische Ansicht eines bestimmten Teiles eines abgerundeten Schiebekeiles;

Fig. 5A eine schematische Ansicht der detaillierten Form eines inneren und äußeren abgerundeten Schiebekeiles;

Fig. 5B und 5C schematische Ansichten des Zustandes der Schiebekeile jeweils vor und nach dem Einsatz der abgerundeten Schiebekeile aus Fig. 5A;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Schiebekeiles gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7A eine schematische Ansicht der detaillierten Form eines inneren und äußeren Schiebekeiles gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 7B und 7C schematische Ansichten des Zustandes der Schiebekeile jeweils vor und nach dem Einsatz der Schiebekeile nach Fig. 7A.

Die Fig. 6 und 7A zeigen einen Schiebekeil gemäß der vor liegenden Erfindung, der einen äußeren Schiebekeil 2 umfaßt, der an dem äußeren Umfang einer Kupplungsscheibe 1 angeordnet ist sowie einen entsprechenden inneren Schiebekeil 4, der an dem inneren Umfang eines Gehäuses 3 angeordnet ist.

Der innere Schiebekeil 4 hat die Form einer halbkreisförmigen Nut, die einen Radius R hat, und der äußere Schiebekeil 2 be sitzt zwei Seiten, die denselben Bogenradius R wie der innere Schiebekeil 4 aufweisen. Ein Abstand 11 zwischen den beiden Seiten des äußeren Schiebeteiles 2 ist kleiner als der Ab stand 12 zwischen den beiden Seiten des inneren Schiebekei les 4, so daß ein Abstand zwischen beiden gesichert ist.

Es wird angenommen, daß ein virtueller halbkreisförmiger Höc ker C1 auf der Kupplungsscheibe 1 mit demselben Bogen wie der des inneren Schiebekeiles 4 ein Zentrum O hat, und das ein virtueller Kreis C2, welcher durch den Mittelpunkt O geht, von einem Mittelpunkt C der Kupplungsscheibe 1 gezeichnet wird. Sodann werden zwei Punkte P1 und P2 auf dem virtuellen Kreis C2 festgelegt, die um einen Winkel A° vom Ursprung O abweichen, woraufhin zwei Bögen A1 und A2 gezeichnet werden, deren Mittelpunkt auf P1 und P2 liegt und die den Radius R schneiden. Die Bögen A1 und A2 entsprechen den Seitenteilen des inneren Schiebekeiles. Im oberen Bereich des äußeren Schiebekeiles 2 ist eine Ebene 5 ausgebildet, um ein unge wolltes Zusammentreffen mit dem inneren Schiebekeil 4 beim Eingreifen der Schiebekeile zu vermeiden.

Wenn der innere Schiebekeil 4 und der äußere Schiebekeil 2 getrennt werden, wird der Abstand 2A° wie in Fig. 7B gesi chert. Wenn dahingegen die Schiebekeile ineinandergreifen, kommt der äußere Schiebekeil 2 in Kontakt mit dem inneren Schiebekeil 4, wie in Fig. 7C gezeigt. Hier ist die Bogen form des inneren Schiebekeiles 4 dieselbe wie die Bogenform der beiden Kanten des äußeren Schiebekeiles 2, der in Kontakt mit dem inneren Schiebekeil 4 steht, so daß der Kontaktbe reich den gesamten Bereich der Seiten des äußeren Schiebekei les 2 umfaßt. Da der Kontaktbereich vergrößert wird, wird auf diese Weise die lokale Druckkonzentration, aufgrund des Punktkontaktes in der konventionellen Vorrichtung, vermieden und der Druckkontakt wird verteilt.

Wie oben dargelegt wurde, verteilt der Schiebekeil gemäß der vorliegenden Erfindung den Druckkontakt auf der Oberfläche, wenn die Schiebekeile ineinandergreifen, so daß die Schiebe keile nicht beschädigt werden und ihre Haltbarkeit verbessert wird. Weiterhin kann dasselbe Herstellungswerkzeug (Fräswerk zeug) eingesetzt werden, da der äußere und der innere Schie bekeil denselben Bogen aufweisen, wodurch die Herstellungsko sten reduziert werden. Die Herstellungskosten und die Her stellungszeit werden außerdem drastisch reduziert, da die Schiebekeilform sehr einfach ist.

Claims

1. Schiebekeil, mit einem inneren Schiebekeil und einem äußeren Schiebekeil, der mit dem inneren Schiebekeil ineinandergreift, dadurch gekennzeichnet, daß der in nere Schiebekeil die Form einer halbkreisförmigen Nut mit einem vorbestimmten Radius hat;
daß der äußere Schiebekeil eine solche Form hat, daß seine beiden Seiten über eine bestimmte Länge denselben Bogen aufweisen wie derjenige des inneren Schiebekei les; und daß
ein Abstand zwischen den beiden Seiten des äußeren Schiebekeiles kleiner ist als der Abstand zwischen den beiden Seiten des inneren Schiebekeiles.

2. Schiebekeil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des äußeren Schiebekeiles ein ebener Abschnitt mit einer vorbestimmten Länge ausge formt ist.

3. Schiebekeil für eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einem äußeren Schiebekeil, der an einem äußeren Um fang einer Kupplungsplatte ausgebildet ist, und mit ei nem entsprechenden inneren Schiebekeil, der an dem in neren Umfang eines Gehäuses angeordnet ist, wobei der äußere Schiebekeil in dem inneren Schiebekeil gleitet, wenn die Kupplung im Einsatz ist, dadurch gekennzeich net, daß der innere Schiebekeil die Form einer halb kreisförmigen Nut mit einem vorbestimmten Radius hat;
der äußere Schiebekeil eine solche Form hat, daß seine beiden Seiten über eine vorbestimmte Länge denselben Bogen aufweisen wie derjenige des inneren Schiebekei les; und
daß ein Abstand zwischen den beiden Seiten des äußeren Schiebekeiles kleiner ist als der Abstand zwischen den beiden Seiten des inneren Schiebekeiles.