AT4490U1 - Stirnklauenkupplung - Google Patents

Abstract

Eine Stirnklauenkupplung besteht aus zwei Kupplungshälften (1,2), wovon eine durch achsiale Verschiebung mit der anderen in Eingriff bringbar ist und wobei beide Kupplungshälften Stirnklauen (6,7) und dazwischen Klauenlücken (8) haben, deren Lückenweite (18) größer als die Breite (16) der Stirnklauen (6,7) ist, und welche Klauenlücken von den Flankenflächen (12,12) der Klauen (7,7) und einer dazwischenliegenden Bodenfläche (19;22) gebildet sind. Um Schläge und Lastwechselschwingungen beim Einkuppeln zu mildern, sind die Bodenflächen (19;22) der Klauenlücken (8) im Umfangsschnitt zur Umfangsrichtung um einen Winkel 20 geneigt, sodass sie zur tragenden Flankenfläche hin ansteigen.

Description

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  Die Erfindung handelt von einer Stimklauenkupplung, die aus zwei Kupp lungshälften besteht, wovon eine durch achsiale Verschiebung mit der an deren in Eingriff bringbar ist und wobei beide Kupplungshälften   Stimk au-   en und dazwischen Klauenlücken haben, die in Umfangsrichtung weitet als die Stirnklauen sind und von den Flankenflächen der Klauen und einer da zwischenliegenden Bodenfläche gebildet sind.       



  Derartige   Stirnklauenkupplungen   werden unter anderem verwendet in An- triebssträngen von Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Schaltgetrieben, ins- besondere in automatisch schaltbaren Getrieben, in Differentialsperren der als Kupplungen für das Zuschalten einer weiteren angetriebenen Achse.; Klauenkupplungen können nur entweder bei Synchronlauf der beiden Kupplungshälften oder bei begrenzten Drehzahldifferenzen geschaltet   \ /er-   den. Dabei kann es passieren, dass die beiden Kupplungshälften Klaue ge- gen Klaue stehen oder dass , wenn die Klauen der beiden Kupplungshälften dann voneinander abrutschen oder bei Herrschen einer Drehzahldifferenz, 

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 die Flankenflächen der Klauen der beiden Kupplungshälften aneinander schlagen.

   Bei solchen Kupplungen sind automatische Steuerungen vorgesehen, die es erlauben, innerhalb der Drehzahldifferenz-Grenzen zu bleiben. Es ist aber erwünscht, diese Grenzen weit zu halten. 



  Aus der DE 37 00 813 Al ist eine Klauenkupplung für automatisch schaltbare Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, aus der AT 401 091 eine Klauenkupplung für eine Differentialsperre oder Allradzuschaltung. Bei ersterer ist zur Erweiterung der Drehzahldifferenz-Grenzen die Erstreckung der Klauenlücken in Umfangsrichtung wesentlich grösser als die der Klauen (dort Fig. 3,4), um das sogenannte "Kupplungsratschen" zu verhindern. 



  Wenn eine solche Kupplung bei hoher Differenzdrehzahl geschaltet wird, stossen die jeweiligen Flanken mit einem harten Schlag aneinander, was die Lebensdauer der Kupplung und den Fahrkomfort schwer beeinträchtigt. Ein weiterer Nachteil der weiten Lücken ist, dass bei geringer Last oder gar bei Lastwechsel die Flanken nicht fest genug aneinander anliegen, sodass es innerhalb des Verdrehspieles zu Schwingungen kommt, was Kunpplugs klackern" bekannt ist. 



  Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemässe Kupplung dahin- gehend zu verbessern, dass sowohl der harte Schlag als auch Lastwechsel- schwingungen gemildert werden. Dazu sind erfindungsgemäss die Boden- flächen der Klauenlücken im Umfangsschnitt zur Umfangsrichtung um ei- nen Winkel geneigt, sodass sie zur tragenden Flankenfläche hin ansteigen. 



   Die Bodenflächen bilden somit Auflauframpen für die Klauen der anderen
Kupplungshälfte. Beim Einrücken mit Drehzahldifferenz trifft die Brust der
Klaue auf die tiefste Stelle der Bodenfläche, noch bevor ihre Flankenfläche die der Klaue der anderen Kupplungshälfte erreicht. Dadurch, dass der 

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 Neigungswinkel der Bodenfläche sehr spitz ist, führt das zu keinem Stoss; daraufhin wird dann die Brust der Klaue gegen die von der Betätigungsvor richtung ausgeübte achsiale Kraft über die geneigte Bodenfläche   geschc-   ben. Die dabei geleistete Reibungsarbeit übt eine synchronisierende une dämpfende Wirkung aus.

   Wenn dann die Flanken der ineinandergreifenden Klauen einander berühren, tritt kein fühlbarer Stoss mehr auf.   Ausserdem   werden durch die geringfügige Bewegung gegen die achsiale Einrückrich tung eventuelle Achsialspiele in der Betätigungsvorrichtung aufgenommen. 



  Soll die erfindungsgemässe Klauenkupplung bei Drehzahldifferenzen   in;   beiden Richtungen geschaltet werden, so besteht die Bodenfläche aus zwei Teilflächen, die jeweils um einen Winkel geneigt sind, sodass die   Bode-   fläche zu beiden anschliessenden Flankenflächen hin ansteigen. Es hat   sch        gezeigt, dass die erfindungsgemässe Wirkung optimal ist, wenn der   Winjkel   ungefähr gleich dem Reibungswinkel zwischen Klaue und Bodenfläche' ist. 



  Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar: 
Fig. 1: Einen Achsialschnitt durch eine erfindungsgemässe Kuppung, 
Fig. 2: Eine Stirnansicht einer Kupplungshälfte gemäss II-II, 
Fig. 3: Einen Umfangsschnitt gemäss   III-III   in Fig. 2, vergrössert. 



   In Fig. 1 ist die erste Kupplungshälfte mit 1 und die zweite Kupplungs- hälfte mit 2 bezeichnet. Beide sind beispielsweise mittels   Keilverzahnu-   gen 3,4 drehfest mit nicht dargestellten Wellen oder anderen   Triebwerks-   teilen verbunden, die zweite Kupplunghälfte 2 ist achsial verschiebbar. Da      zu ist sie mit einer Umfangsnut 5 für den Eingriff einer nicht dargestellten 
Schaltgabel versehen. Die zweite Kupplungshälfte 2 trägt eine Anzahl von 

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   Stirnklauen   6, die erste Kupplungshälfte 1 dieselbe Anzahl gleichartiger   Stirnklauen   7. Diese Stimklauen liegen in einer im wesentlichen achsnormalen Ebene, in der dargestellten Ausführung liegen sie auf einer sehr stumpfen Kegelfläche. 



  In Fig. 2, genau aber in Fig. 3 ist die erfindungsgemässe Form der Kupplungsteile genauer zur erkennen. Auf beiden Kupplungshälften ist die Form und Anzahl der Stimklauen 7 mit dazwischenliegenden Klauenlücken 8 naturgemäss gleich. Die Stirnklaue 7 wird von einer Brust 11und Flankenflächen 12 gebildet. Die Brust 11kann in einem der Neigung der Bodenflächen entsprechenden sehr stumpfen Winkel dachförmig sein, die Übergangszonen 15 gerundet. Die Stimklauen 6 der zweiten Kupplunghälfte sind von einer Brust 13 und Flankenflächen 14 gebildet. Mit 16 ist die Breite der Klauen in Umfangsrichtung bezeichnet. Die Lückenweite 18 zwischen den Stimklauen 7, 7' (Fig. 3) ist erheblich grösser als die Breite 16 der Klauen 6. Die Lücken zwischen den Flankenflächen 12, 12'werden von Bodenflächen 19, 22 gebildet, die an einer tiefsten Stelle 23 aneinander anschliessen. 



  Im Falle die Kupplung nur für Drehzahldifferenzen in einer Richtung verwendet wird, genügt eine der Bodenflächen. Die Bodenfläche 19 ist um einen Winkel 20 zur Umfangsrichtung (strichlierte Linie 21) geneigt. Dieser Winkel ist in der Grössenordnung des Reibungswinkels, der der Reibung zwischen der Brust 13 der Klaue 6 und der Bodenflächen 19 entspricht, al- so etwa zwischen 6  und 20 . Treten Drehzahldifferenzen in beiden Richtungen auf, ist auch die zweite Bodenfläche 22 geneigt, unter demselben oder einem abweichenden Winkel. 

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  Die Wirkung der erfindungsgemässen Kuppelteile vergegenwärtigt man sich anhand der Fig. 3. Wenn die zweite Kupplungshälfte 2 (in Fig. 3 die obere) sich schneller dreht als die erste Kupplungshälfte 1 (die   Drehzahl-   differenz ist durch den Pfeil 30 symbolisiert) und eingerückt wird, was durch den Pfeil 31angedeutet ist, wird die Stimklaue 6 zunächst über   die   Stirnklaue 7'hinweg und dann entlang der gestrichelt angedeuteten Bahn 32 die gezeigte Stellung erreichen. In dieser trifft sie etwas nach der tief- 
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 nente auf die geneigte Bodenfläche 19 auf. Sodann gleitet sie mit ihrer Brust 13 über die Bodenfläche 19, bis ihre Flankenfläche 14 an der   Flan-   kenfläche 12 der Stimklaue 7 anliegt.

   Während dieses Gleitens muss sie die Reibungskraft überwinden, die sich aus dem Reibungskoeffizienten und der in Richtung der   Einrückbewegung   (Pfeil   31)   wirkenden Anpresskraft   er-   gibt. Wenn die Brust 13 der Stimklauen 6,7 dachförmig ist, ist die Berüh- rungsfläche grösser und die Flächenpressung kleiner. Durch das Gleiten werden die verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten einander angegli chen, sodass die Berührung der beiden Flanken dann schliesslich nahezu stossfrei erfolgt. Wenn die Drehzahldifferenz 30 in der entgegenetzten Richtung herrscht, vollzieht sich dasselbe mit der anderen Bodenfläche 22.

Claims (3)

1. Ansprüche 1. Stimklauenkupplung bestehend aus zwei Kupplungshälften (1,2), wovon eine durch achsiale Verschiebung mit der anderen in Eingriff bringbar ist und wobei beide Kupplungshälften Stirnklauen (6,7) und dazwischen Klauenlücken (8) haben, deren Lückenweite (18) grösser als die Weite (16) der Stimklauen (6,7) ist, und welche Klauenlücken von den Flankenflächen (12,12') der Klauen (7.7') und einer dazwischenliegenden Bodenfläche (19; 22) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenflächen (19; 22) der Klauenlücken (8) im Umfangsschnitt zur Umfangsrichtung um einen Winkel 20 geneigt sind, sodass sie zur tragenden Flankenfläche hin ansteigen.
2. 2. Stimklauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche aus zwei Teilflächen (19,22) besteht, die jeweils um einen Winkel (20) geneigt sind, sodass die Bodenflächen (19,22) zu beiden anschliessenden Flankenflächen (12,12') hin ansteigen.
3. 3. Stimklauenkupplung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (20) ungefähr gleich dem Reibungswinkel zwischen Klaue und Bodenfläche ist.