<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung zum drehfesten Verbinden zweier um eine Dreh- achse drehbar angeordneter Bauteile, mit einen ersten axial ortsfesten Kupplungsteil, das stirnsei- tig erste Klauen aufweist, und mit einem zweiten Kupplungsteil, das stirnseitig zu den ersten Klau- en gerichtete zweite Klauen aufweist, und dass zwischen einer Einkuppelposition, in der die ersten und zweiten Klauen miteinander in Eingriff sind, und einer Auskuppelposition, in der die ersten und zweiten Klauen ausser Eingriff sind, entlang der Drehachse verstellbar ist
Aus der DE 28 01 135 C3 ist eine Drehmomentbegrenzungskupplung, die eine schaltbare Klauenkupplung umfasst, bekannt Die Klauenkupplung umfasst zwei drehbar angeordnete Kupp- lungsteile, die zueinandergerichtete gegengleiche Mitnahmeklauen aufweisen.
In einer Drehmo- mentübertragungsposition greifen die Mitnahmeklauen ineinander ein. Bei einer Überschreitung eines bestimmten Drehmoments wird ein Kupplungsteil in eine Freilaufposition überführt, in der die Mitnahmeklauen ausser Eingriff sind. Um die Kupplung wieder in die Drehmomentübertragungspo- sition zu überführen, ist ein Schaltstift vorgesehen, der axial verschiebbar in einer parallel zur Drehachse angeordneten Bohrung in einer Mitnahmeklaue eines Kupplungsteils sitzt. Ein An- schlagnocken, der drehfest mit dem anderen Kupplungsteil verbunden ist, drückt beim Wiederein- schaltvorgang den Schaltstift in eine gegenüberliegende Lücke zwischen zwei Mitnahmeklauen.
Somit wird zunächst das Drehmoment über den Schaltstift ubertragen. Im weiteren Verlauf des Schaltvorgangs gleiten die Mitnahmeklauen über Fasen aufeinander ab, bis sie vollständig mitein- ander in Eingriff sind. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, dass das Drehmoment beim Einschaltvor- gang zunächst nur vom Schaltstift übertragen wird. Im weiteren Verlauf des Einschaltvorgangs übertragen die Mitnahmeklauen das Drehmoment, während sie noch nicht mit der gesamten Höhe in Eingriff sind. Dies führt zu einer hohen Beanspruchung der Klauenkupplung. Die Klaue mit der Bohrung für den Schaltstift ist zudem im Querschnitt geschwächt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Klauenkupplung zu schaffen, bei der die Belastungen der Klauen beim Einschalten verringert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass einem der beiden Kupplungsteile stirnseitig eine ringförmige Stützfläche koaxial zur Drehachse zugeordnet ist, gegen die sich min- destens ein Nocken, der dem anderen der beiden Kupplungsteile zugeordnet ist, stirnseitig gleitend abstützen kann, wobei die ersten und die zweiten Klauen ausser Eingriff sind, und dass eine Vertie- fung vorgesehen ist, die sich uber einen Teil des Umfangs der Stützfläche erstreckt und in die der Nocken axial einrückbar ist und somit ein Verstellen des zweiten Kupplungsteils in die Einkuppel- position zulässt, wobei in der Einkuppelposition des zweiten Kupplungsteils der Nocken, in Um- fangsrichtung betrachtet, in keiner der beiden Drehrichtungen zu einem Ende der Vertiefung in Anlage ist.
Weist das eine Kupplungsteil eine Stützfläche mit genau einer Vertiefung auf, die, in Umfangs- nchtung betrachtet, in etwa so lang ist, wie eine Lücke zwischen zwei aufeinander folgenden Klauen, und weist das andere Kupplungsteil genau einen Nocken auf, so lässt sich das zweite Kupplungsteil nur bei einer Paarungszuordnung der ersten und zweiten Klauen zueinander in die Einkuppelposition überführen. Wird das zweite Kupplungsteil bei einer anderen Paarungszuord- nung der ersten und zweiten Klauen zueinander verstellt, so gleitet der Nocken zunächst auf der Stützflache ab und hält die ersten und zweiten Klauen ausser Eingriff, bis der Nocken die Vertiefung erreicht hat, in diese einrückt und somit ein Verstellen des zweiten Kupplungsteiles in die Einkup- pelposition zulässt.
Ein Schaltfehler, bei dem die Kanten der Klauen aufeinandertreffen und aufein- ander abgleiten, ohne dass die Klauen in Eingriff kommen, ist somit nur noch bei einer Paarungs- ordnung der ersten und zweiten Klauen zueinander möglich. Die Wahrscheinlichkeit für einen Schaltfehler ist somit deutlich reduziert.
Um zu verhindern, dass die Klauen Drehmomente übertragen, bevor sie vollständig miteinander in Eingriff sind, ist vorzugsweise vorgesehen, dass, in Umfangsrichtung betrachtet, die ersten und zweiten Klauen kurzer sind als die Lücken, die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Klauen gebildet sind. Kommen die Klauen jeweils, in Umfangsrichtung betrachtet, am Anfang einer Lücke miteinander in Eingriff, was immer dann der Fall ist, wenn der Nocken in die Vertiefung eingeruckt ist, nachdem er auf der Stützfläche abgeglitten ist, können die Klauen, bevor sie eine Drehmo- mentübertragungsposition erreicht haben, tiefer in Eingriff kommen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Vertiefung durch einen Ringnutabschnitt gebildet ist und dass der Nocken durch einen zylindrischen Bolzen oder Stift dargestellt ist, der in
<Desc/Clms Page number 2>
einer Sacklochbohrung des jeweiligen Kupplungsteils sitzt.
Um Fehlschaltungen auch bei den Paarungszuordnungen der ersten und zweiten Klauen zu vermeiden, bei denen ein Einkuppeln der Klauenkupplung ermöglicht ist, ist ein Teil der Vertiefung ausgehend von zumindest einem Ende durch eine Abdeckung abgedeckt. In der Einkuppelposition des zweiten Kupplungsteils ist die Abdeckung dabei vom Nocken gegen eine Federkraft die Vertie- fung wenigstens teilweise freigebend verstellbar Bei den Paarungszuordnungen der ersten und zweiten Klauen zueinander, bei denen ein Verstellen des zweiten Kupplungsteils in die Einkuppel- position ermöglicht werden soll, wird somit ein Einkuppeln der Klauenkupplung dann vermieden, wenn die beiden Kupplungsteile eine Winkelstellung zueinandern eingenommen haben, bei der eine Fehlschaltung zu erwarten ist.
Hierbei stösst beim Verstellen des zweiten Kupplungsteils der
Nocken stirnseitig zunächst auf die Abdeckung, gleitet auf diese ab bis zur Stützfläche und gleitet über diese weiter ab, bis er die Vertiefung erreicht und in diese einrückt. Bevor die Klauen eine Drehmomentübertragungsposition erreicht haben, stösst der Nocken umfangsseitig gegen die Abdeckung und verstellt diese gegen eine Federkraft, die die Vertiefung wenigstens teilweise frei- geben, bis die Klauen die Drehmomentübertragungsposition erreicht haben. Nach dem Auskuppeln der Klauenkupplung und somit dem Ausrücken des Nockens aus der Vertiefung, wird die Abdek- kung durch die Federkraft zurück in die Ausgangsstellung überführt.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung durch die Zeichnungen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Zahnradgetriebe mit einer erfindungsgemässen Klauenkupplung, im Längsschnitt,
Fig. 2 eine Ansicht eines ersten Kupplungsteils mit einer Stützflache und einer Vertiefung,
Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Kupplungsteils mit einem Nocken und
Fig. 4 eine Ansicht eines ersten Kupplungsteils mit einer Stützfläche, einer Vertiefung und einer Abdeckung.
Fig. 1 zeigt ein Zahnradgetriebe, in welcher eine erfindungsgemässe Klauenkupplung 1 ange- ordnet ist, mit einem ersten Kupplungsteil 2, das einem Zahnrad 8 zugeordnet ist, und einem zweiten Kupplungsteil 3, das einer Schaltmuffe 10 zugeordnet ist. Das Zahnrad ist axial ortsfest und drehbar auf einer Welle 4 gelagert, die über Wälzlager 5,6 im Getnebegehäuse 7 gelagert ist.
Um hydrodynamisches Gleiten des Zahnrades 8 um die Welle 4 zu ermoglichen, ist auf dem Um- fang der Welle 4 im Bereich des Zahnrades 8 eine spiralförmige Schmiernut 9 vorgesehen. Axial stützt sich das Zahnrad 8 gegen eine Stützscheibe 32 ab. Die Schaltmuffe 10 ist über eine Keilver- zahnung 14 axial verschiebbar drehfest mit der Welle 4 verbunden. Über eine Schaltgabel 11, die in eine Umfangsnut 13 der Schaltmuffe 10 eingreift, ist die Schaltmuffe 10 betätigbar. Hierzu ist achsparallel zur Welle 4 eine Schaltwelle 12 vorgesehen, die mit der Schaltgabel 11 verbunden ist und durch abgedichtete Bohrungen 33,34 in dem Getriebegehäuse aus diesem herausführt. Mit dem zweiten Kupplungsteil 3 wird die Schaltmuffe 10 von einer Feder 15 gegen einen Flansch 16 der Schaltmuffe 10 und gegen eine Scheibe 17 abstützt und in Richtung zum zweiten Kupplungs- teil 3 beaufschlagt.
Die Scheibe 17 ist hierbei auf die Welle 4 aufgeschoben und stützt sich axial gegen einen Sicherungsring 18 ab, der in einer Umfangsnut 19 der Welle 4 sitzt. Die Kupplungstei- le 2,3 weisen sich zugewandte erste 20 und zweite Klauen 21 auf. Um ein Einkuppeln der Klauen- kupplung nur bei bestimmten Winkelstellungen der beiden Kupplungsteile 2,3 zueinander zu ermöglichen, ist im ersten Kupplungsteil 2 eine Vertiefung 23 vorgesehen, die sich über einen Teil einer ringförmigen Stützfläche 28 erstreckt. Das zweite Kupplungsteil 3 weist einen Nocken 22 in Form eines zylindrischen Bolzens auf, der in einer Sacklochbohrung 36 sitzt und aus dieser her- ausragt. Die Sacklochbohrung 36 ist parallel zur Drehachse X-X und im gleichen Abstand von dieser wie die Vertiefung 23 angeordnet.
Die Stirnfläche 35 des Nockens 22 ragt axial über die Stirnflächen 37 der zweiten Klauen 21 heraus, wobei die Stirnseiten 38 der ersten Klauen 20 plan mit der Stützfläche 28 abschliessen. Beim Verstellen des zweiten Kupplungsteils 3, um diese in die Einkuppelposition zu überführen, kann die Stirnseite 35 somit auf der Stützfläche 28 abgleiten, ohne dass die ersten 20 und die zweiten Klauen 21 in Eingriff kommen. Erst beim Einrücken des Nockens 22 in die Vertiefung 23 wird ein vollständiges Ineinandergreifen der ersten 20 und zweiten Klauen 21 ermöglicht.
Fig. 2 zeigt ein erstes Kupplungsteil 2 gemass Figur 1. Die ersten Klauen 20 weisen jeweils drehmomentübertragende Flanken 30,31 auf, die jeweils zur Stirnfläche 38 einer ersten Klaue 20
<Desc/Clms Page number 3>
schräg zulaufen, so dass sich die ersten Klauen 20 zur Stirnflache 38 hin keilförmig verjüngen Zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden ersten Klauen 20 sind erste Lücken 24 gebildet, die, in Umfangsrichtung betrachtet, länger sind als die ersten Klauen 20. Die Stützfläche ist koaxial zur Drehachse innerhalb der ersten Klauen 20 angeordnet. Über einen Teil des Umfangs der Stützfla- che 28 ist die Vertiefung 23 in Form eines Ringnutabschnitts vorgesehen. Die Vertiefung 23 ist, in Umfangsrichtung betrachtet, länger als eine erste Lücke 24.
Dabei liegen die Enden 25,26 der Vertiefung jeweils im Bereich einer ersten Klaue 20
Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines zweiten Kupplungsteils 3 gemäss Figur 1. Die zweiten Klauen 21 mit den drehmomentübertragenden Flanken 39,40 und die zwischen jeweils zwei aufeinanderfol- genden zweiten Klauen 21 gebildeten zweiten Lücken 27 sind entsprechend den ersten Klauen und ersten Lücken gemäss Figur 2 ausgebildet. Der Nocken 22 ist in etwa winkelgleich zu einer zweiten Klaue 21 angeordnet.
Die Winkelposition des Nockens 22 zu den zweiten Klauen 21 und die Winkelposition und Län- ge der Vertiefung 23 zu den ersten Klauen ist derart bemessen, dass im eingekuppelten Zustand der Nocken 22 in keiner der beiden möglichen Drehrichtungen zu einem Ende 25,26 der Vertie- fung 23 in Anlage ist. Somit wird vermieden, dass über den Nocken 22 und einem Ende 25,26 der Vertiefung 23 Drehmomente ubertragen werden.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines ersten Kupplungsteils 2' mit einer Abdeckung 29. Die Bauteile, die mit Bauteilen gemäss Figur 2 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und bei Figur 2 beschrieben. Die Abdeckung 29 verdeckt einen Teil der Vertiefung 23' ausgehend von dem Ende 25' und hat die Form eines Hebels, der um ein Gelenk 41, das auf der Stützfläche 28' ange- ordnet ist, drehbar gelagert ist. Dabei schliesst die Abdeckung 29 bündig mit der Stützfläche 28' ab Im Bereich der Vertiefung 23' besitzt die Abdeckung eine Anschlagfläche 42, gegen die der Nocken 22 des zweiten Kupplungsteils 3 anschlagen kann, wobei aufgrund einer schrägen Anord- nung der Anschlagfläche 42 die Abdeckung 29 in einer Aussparung 43 gedrückt wird.
Beim Aus- rücken des Nockens 22 wird die Abdeckung 29 über eine hier nicht dargestellte Feder in die Aus- gangsstellung zurückgedrückt.
PATENTANSPRÜCHE:
1 Schaltbare Klauenkupplung (1), welche um eine Drehachse (X-X) angeordnet ist, mit einem ersten axial ortsfesten Kupplungsteil (2), das stirnseitig erste Klauen (20) auf- weist, und mit einem zweiten Kupplungsteil (3), das stirnseitig zu den ersten Klauen (20) gerich- tete zweite Klauen (21) aufweist und das zwischen einer Einkuppelposition, in der die ers- ten (20) und zweiten Klauen (21) miteinander in Eingriff sind, und einer Auskuppelposition, in der die ersten (20) und zweiten Klauen (21) ausser Eingriff sind, entlang der Drehachse (X-X) verstellbar ist, mit einer ringförmigen Stützfläche (28), die einem der beiden Kupplungsteile (2,3) stirnsei- tig koaxial zur Drehachse (X-X) zugeordnet ist, gegen die sich mindestens ein Nocken (22), der dem anderen der beiden Kupplungsteile (2,3) zugeordnet ist, stirnseitig gleitend abstützen kann,
wobei die ersten (20) und zweiten Klauen (21) ausser Eingriff sind, und mit einer Vertiefung (23), die sich über einen Teil des Umfangs der Stützfläche (28) erstreckt und in die der Nocken (22) axial einrückbar ist und somit ein Verstellen des zwei- ten Kupplungsteils (3) in die Einkuppelposition zulässt, wobei in der Einkuppelposition des zweiten Kupplungsteils (3) der Nocken (22), in Umfangsrichtung betrachtet, in keiner der beiden Drehrichtungen zu einem Ende (25,26) der Vertiefung (23) in Anlage ist.