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Selbstschaltende Synchronkupplung
Die Erfindung betrifft eine selbstschaltendeSynchronkupplung mit einem ersten Kupplungsklauen tragenden drehbaren Kupplungsglied, einem zweiten drehbaren Kupplungsglied und einem Kupplungsklauen tragenden Zwischenglied, welches relativ zum zweiten Kupplungsglied eine beschränkte Schraubenbewegung durchführen kann, um dadurch die Kupplungsklauen des Zwischengliedes mit den Kupplungsklauen des ersten Kupplungsgliedes in oder ausser Eingriff zu bringen, sowie mit einem Klinkentrieb, um diese Eingriffsbewegung einzuleiten, sobald das erste und das zweite Kupplungsglied eine relative Winkelbewegung geeigneter Richtung ausführen.
In manchen Fällen umfasst der Klinkentrieb Klinken, die entweder vom ersten Kupplungsglied oder vom Zwischenglied getragen werden, sowie einen Ring von Klinkenfangzähnen, der von dem jeweils andern dieser Glieder getragen wird. Es ist allgemeiner Gebrauch, die Kupplungszähne, die von dem andern dieser Glieder getragen werden, auch als Klinkenfangzähne zu verwenden, in welchem Falle die Kupplungs- bzw. Fangzähne die gebräuchliche nach innen abgeschrägte Form aufweisen, wobei ihre Stirnflächen auf einem Umfang liegen und die beiden Flanken jedes Zahns ähnlich und symmetrisch hinsichtlich einer Ebene ausgeführt sind, welche durch die Drehachse der Kupplung und das Zentrum des Zahns geht.
Im allgemeinen hat man, um das Rattern der Klinken über oder unter die Zähne bei grö- sseren relativen Drehungsgeschwindigkeiten zu erleichtern, die Klinken so angeordnet, dass sie nur mit einigen der Kupplungsklauen zusammenarbeiten ; diese Kupplungszähne, welche demnach auch als Klinkenfangzähne arbeiteten, wurden radial länger ausgeführt als die restlichen Kupplungsklauen.
Beispielsweise kann man jede zweite Kupplungsklaue radial länger als die übrigen Klauen ausführen, wenn zwei Paare von radial einander gegenüberliegenden Klinken verwendet werden und bei einer solchen Anordnung weisen die Klinkenpaare die richtige Steigung mit Bezug aufeinander auf, so dass, wenn die Enden des einen Paares mit den zugeordneten Flächen eines Paares von radial gegenüberliegenden längeren Fangzähnen zusammenarbeiten, die Spitzen des andern Paares eine Lage einnehmen, die in der Mitte zwischen den zusammenarbeitenden Flächen von benachbarten Paaren langer Zähne liegt. Anderseits kann auch jeder dritte Kupplungsklauenzahn radial länger sein als die dazwischenliegenden Zähne, wenn drei Paare von radial einander gegenüberliegenden Klinken verwendet werden, um aufeinanderfolgend mit diesen längeren Klauen in Eingriff zu geraten.
In allen diesen Fällen waren jedoch alle langen Klinkenzähne von ähnlicher und symmetrischer Form, wie dies auch hinsichtlich der radial kürzeren Zwischenzähne der Fall war. Nichtsdestoweniger ist das Rattern bei höheren Relativgeschwindigkeiten nicht so glatt wie dies wünschenswert wäre.
Die Klinkenzähne waren auch in jenen Fällen alle von ähnlicher Form, wie sie zusätzlich zu den Kupplungsklauen ausgeführt wurden, z. B. wo ein gesonderter Klinkenring mit besonders geformten Fangzähnen angewendet wurde, um. ein glatteres Rattern zu sichern, wobei Klinkenfangzähne angewendet werden, die in der Umfangsrichtung lange Flanken aufweisen, längs jener die Klinken gleiten, wenn sich die Kupplung im Freilaufzustand befindet und kurze Radialflanken, gegen welche eine oder beide Klinken eines diametral angeordneten Paares von solchen stossen, wenn die Relativdrehung der Kupplungsglieder umgekehrt wird.
In diesen Fällen sind die Klinkenzähne ähnlich gerichtet und in jedem von ihnen nimmt die lange Flanke eine Umfangslänge ein, die beträchtlich grösser ist als die entsprechende Umfangslänge der Kuppllmgsklauen gemäss frühérer Bauweise, mit auch als Klinkenfangzähne arbeitenden Kupplungsklauen.
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Die Verwendung zusätzlicher Ringe mit, wie vorhin angegeben, lange und kurze Flanken aufweisenden Klinken hat sich vom Standpunkt der Lärm- und Verschleissverminderung als wünschenswert herausgestellt, soferne mit dem Auftreten von lange währenden Ratterperioden bei grosser Geschwindigkeit gerechnet werden muss, doch ist es in manchen Fällen, einer Längsbeschränkung der Kupplung wegen, nicht möglich, gesonderte Klinkenringe anzuwenden und in diesem Falle müssen die Kupplungsklauen auch als Klinkenfangzähne dienen ; die symmetrische Form der Kupplungsklauen ist aber nicht am gunstigsten, um den mit ihnen zusammenwirkenden Klinken eine glatte Zusammenarbeit zu sichern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, in dieser Hinsicht eine Verbesserung zu schaffen, und erfindungsgemäss wird dazu von einer Kupplung der eingangs genannten Art ausgegangen wobei der Klinkentrieb Klinken aufweist, die von dem einen genannten ersten Kupplungsglied oder dem Zwischenglied, wogegen die Fangzähne des Klinkentriebes von dem jeweils andern dieser Glieder getragen werden und eine wiederkehrende Folge untereinander separierter Zähne bilden. Die Erfindung kennzeichnet sich bei dieser Bauweise dadurch, dass die Stirnflächen der genannten Fangzähne über mindestens einen Teil ihrer axialen Breite einer Fläche bestimmen, die, betrachtet in der einen Drehrichtung, einen progressiv zunehmenden Abstand vom Grundkreis dieser Zähne aufweist.
Die Erfindung kann auf Kupplungen angewendet werden, in denen die genannten Zähne innere Zähne sind, mit denen die Klinken radial aussen zusammenwirken, oder Aussenzähne, mit denen sie radial innen zusammenwirken.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben, in denen zeigen : Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine den Erfindungsgegenstand verwertende Kupplung, in der die Klinken mit inneren Kupplungsklauen zusammenarbeiten, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Teil der Fig. 2 in grösserem Massstab, Fig. 4 eine Ab- änderung der Kupplungszähne der in den Fig. 1-3 dargestellten Form im Massstab der Fig. 3, Fig. 5 eine Schnittansicht einer erfindungsgemässen Kupplung mit Klinken, die mit Aussenklauen zusammenarbeiten und schliesslich Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4.
Die in den Fig. 1-3 dargestellte Kupplung besitzt ein erstes Kupplungsglied 1, an welchem ein Ring 2 sitzt, welcher Innenklauen 3, 3'aufweist, welche auch als Klinkenfangzähne arbeiten. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bilden die Zähne 3, 3'eine wiederkehrende Folge von zwei Kupplungsklauen. Der eine Zahn 3'jeder Serie ist radial länger als der andere Zahn 3 und die Stirnflächen der beiden Klauen 3
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auch übertrieben und vergrössert, in Fig. 3 dargestellt wurde. Im Ergebnis bildet somit jede Folge von
Zähnen 3, 3'einen unterbrochenen längeren Fangzahn mit einer durch die Stirnflächen der beiden Zähne bestimmten langen und einer kurzen Flanke, welche durch jene Seite des radial längeren Zahnes 3'dar- gestellt ist, die vom radial kürzeren Zahn 3 entfernter ist.
Falls gewünscht, können die Stirnflächen jeder Folge von zwei Zähnen, anstatt gemäss Fig. 3 eine gekrümmte Fläche zu bilden, auch eine ebene Fläche bestimmen, wie dies die strichlierte Linie in
Fig. 4 zeigt.
Das zweite Kupplungsglied ist eine Welle 5 mit einer schematisch angedeuteten schraubenförmigen
Aussennutung 6 und auf dieser Welle ist das Zwischenglied 7 angeordnet, das eine Innennutung 8 auf- weist, die mit den Nuten 6 in Eingriff steht, so dass sich das Zwischenglied auf der Welle und relativ zu dieser nach einer Schraubenlinie bewegen kann, was von Anschlägen 9 und 10 begrenzt wird. Das Zwi- schenglied 7 weist einen Radialflansch 11 auf, der einen Ring von Kupplungsklauen 12 trägt und eine
Ringnut einschliesst, in welcher Klinken angeordnet sind, von denen eine mit 13 dargestellt ist. Es können beispielsweise vier Klinken vorhanden sein, welche diametral liegend in zwei Paaren angeordnet sind.
Die Klinken 13 sitzen auf Klinkenzapfen 14 und sind mit Steuerfedern 15 versehen. Bei Betrachtung der
Kupplung von links, weist die Nase der Klinke in Uhrzeigerrichtung, vgl. Fig. 2.
Fig. 1 zeigt die Kupplung in ausgerücktem Zustand, in dem das Zwischenglied 7 am Anschlag 10 anliegt und seine Kupplungszähne 12 ausser Eingriff hinsichtlich der Kupplungsklauen 3 und 3'stehen.
Angenommen die Welle 5 rotiere im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 2) hinsichtlich des Kupplungsgliedes l, so werden die Klinken 13 über die Zähne 3 und 3'rattern. Sobald die Richtung der Relativdrehung sich umzukehren trachtet, beispielsweise'als Folge einer Beschleunigung des Kupplungsgliedes 1 im Gegen- uhrzeigersinn, um die Welle 5 zu überholen, so wirkt eine Klinke (oder ein Paar'diametral gegenüber- liegender Klinken) mit der kurzen Flanke eines Klinkenfangzahnes zusammen, nämlich der Seite eines i langen Zahnes 3', wie dies in Fig.
2 dargestellt ist, und das Zwischenglied 7 wird schraubenförmig längs der Welle 5 verstellt, wodurch seine Kupplungsklauen 12 mit den Kupplungsklauen (bzw. Fangzähnen)
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3 und 3'in Eingriff kommen, wobei ein Überschreiten der voll eingerückten Lage durch den Anschlag 9 verhindert wird. Nach Umkehrung der Drehrichtung der Relativbewegung der Kupplungsteile 1 und 5 veranlasst die Zusammenarbeit der Kupplungsklauen das Zwischenglied 7 sich aus dem hinsichtlich des Kupplungsteils 1 bestehenden Klaueneingriff gegen den Anschlag 10 herauszubewegen, worauf die Klinken 12 ihre Ratterstellung wieder einnehmen.
Betrachtet man nun Fig. 5 und 6, so ist ersichtlich, dass mit dem ersten Kupplungsglied 1 ein Ring 2 verbunden ist, welcher innere Kupplungsklauen 3 und eine Ringnut aufweist, in welcher eine Mehrzahl von Klinken 13 untergebracht ist, welche auf Klinkenzapfen 14 sitzen und mit Steuerfedern 15 versehen sind. Das Zwischenglied 7 weist einen radialen Flansch 11 auf, an dessen Peripherie Kupplungszähne 12 und 12'gebildet sind. In'diesem Falle weisen die Spitzen der Klinken 13 bei Betrachtung von links der Fig. 5, in den Gegenuhrzeigersinn (vgl. Fig. 6).
Die auf dem Zwischenglied 7 vorgesehenen Aussenklauen 12, 12'wirken auch als Klinkenfangzähne, die mit den Klinken 13 zusammenwirken, welche vom ersten Kupplungsglied 1 getragen werden und sie sind, wie Fig. 6 erkennen lässt, so angeordnet, dass sich eine wiederkehrende Folge von je zwei Fangzähnen 12 und 12'ergibt. Der Zahn 12'jeder Folge ist radial länger als der Zahn 12 und die Stirnflächen der Zähne 12, 12'ergeben eine gekrümmte Fläche (in Fig. 6 strichliert angedeutet), welche vom Grundkreis der Zähne fortschreitend in Uhrzeigerrichtung zurücktritt, wie Fig. 6 zeigt. Wirkungsmässig bildet demnach jede Folge von zwei Fangzähnen bzw.
Kupplungsklauen 12, 12'einen verlängerten Fangzahn mit unterbrochener langer Flanke, welche durch die Stirnflächen der beiden Zähne gebildet wird und einer kurzen Flanke, welche durch jene Seite des radial längeren Zahnes 12'dargestellt wird, die vom kurzen Zahn 12 weiter entfernt ist. Auch in diesem Falle können die Stirnflächen der beiden zusammengehörigen Zähne, falls gewünscht, in einer Ebene liegen.
Die Wirkungsweise ist ähnlich jener Kupplung, welche in Verbindung mit den Fig. 1 - 3 beschrieben wurde. Solange die Welle 5 im Gegenuhrzeigersinn (gesehen von links in Fig. 5) schneller umläuft als das Kupplungsglied 1, rattern die Fangzähne 12 und 12'über die Klinken 13.
Sobald sich die relative Drehrichtung aber umzukehren beginnt, wie dies der Fall ist, wenn das Kupplungsglied 1 die Welle 5 überholt, wird eine Klinke 5 (oder ein Paar von diametral gegenüberliegenden Klinken) mit der kurzen Flanke eines Klinkenfangzahnes zusammenarbeiten, wie dies Fig. 6 zeigt, wodurch das Zwischenglied 7 schraubenförmig längs der Welle 5 aus der in Fig. 5 gezeichneten entkuppelten Stellung in die Eingriffstellung verschoben wird, in welcher die Kupplungszähne 12 und 12'sich hinsichtlich der Kupplungsklauen 3 in vollem Eingriff befinden. Bei Umkehrung der Richtung der Relativdrehung der Kupplungsglieder 1 und 5 rückt sich die Kupplung durch Bewegung des Zwischengliedes 7 nach rechts in Fig. 5 bis zum Anschlag 10 aus, worauf die Klinken 13 wieder ihre Ratterstellung einnehmen.
Nach einer andern nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung, arbeiten äussere Kupplungklauen des ersten Kupplungsgliedes mit nach einwärts gerichteten Klinken zusammen, welche das Zwischenglied trägt. Nach einer weiteren (ebenfalls nicht dargestellten) Ausführungsform'der Erfindung arbeiten Zwischenglieder mit nach aussen gerichteten Klinken zusammen, welche vom ersten Kupplungsglied getragen werden.
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