-
Schaltkupplung für die auf einer Welle lose drehbaren Zahnräder eines
Zahnräderwechselgetriebes für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Schaltkupplung
für die auf einer Welle lose drehbaren Zahnräder eines Zahnräderwechselgetriebes
für Kraftfahrzeuge mit einer konischen Scheibe und einem Gegenkonus, deren Querschnitte
von der Kreisfläche abweichen, wobei der Gegenkonus in eine Leerlaufstellung, in
eine Synchronisierstellung und in eine formschlüssige Kupplungsstellung verschiebbar
ist.
-
Es sind Kupplungen bekannt, bei denen eine am Rand kegelförmig abgedrehte
Scheibe, die auf einem Wellenende befestigt ist, gegen einen gleichfalls konisch
ausgebildeten Hohlkörper gepreßt und hierdurch bei Drehung der einen Welle mitgenommen
wird. Derartige Kupplungen wirken in der Weise, daß die Reibung als Kraftübertragungsmittel
benutzt wird. Die beiden Wellenenden stehen sich dabei koaxial gegenüber, und der
eine Teil der Kupplung ist auf der zugehörigen .Welle axial verschiebbar angeordnet.
Derartige Kupplungen sind vorteilhaft, wenn die beiden Wellen während des Betriebes
gekuppelt werden sollen. Sie werden deshalb häufig im Automobilbau verwendet. Diese
Kupplungen benötigen aber einen relativ großen Anpreßdruck, da lediglich hierdurch
eine genügend große Reibung erzielt werden kann; die zur Übertragung des eingeleiteten
Drehmomentes erforderlich ist. Die Reibung kann zwar durch Veränderung des Kegelwinkels
des Konus und durch die Wahl von Reibflächen großer Oberflächenrauhgkeit vergrößert
werden, jedoch sind herfür gewisse Grenzen gesetzt. Werden derartige Kupplungen
in Schaltgetrieben, insbesondere bei Zahnräderwechselgetrieben, verwendet, müssen
die Schaltorgane sehr kräftig ausgebildet sein und erfordern dementsprechend auch
eine relativ große Kraft zum Schalten beim Übergang von der einen in die andere
Schaltstellung.
-
Die Erfindung dient dazu, die zum Schalten der Kupplung notwendige
Kraft und den Anpreßdruck möglichst zu verringern oder gar in der Einschaltstellung
ohne äußeren Anpreßdruck auszukommen.
-
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß auf der Welle und
auf der Innenseite des Gegenkonus radiale Verzahnungen mit mindestens einer achsparallelen
Fläche für die Leerlaufatellung und mit mindestens einer abgeschrägten Fläche für
die Synchronisier- und die Kupplungsstellung angebracht sind.
-
Diese Anordnung dient dem Zweck, die Schaltgabel von der Verstellkraft
und dem Anpreßdruck an den feststehenden Kupplungsteil zu entlasten, der zur Übertragung
des Drehmomentes erforderlich ist. Die Drehmomentübertragung zwischen , dem verschiebbaren
Kupplungsteil und der Welle wird so vorgenommen, daß der Anpreßdruck für die Kupplungsteile
gegeneinander innerhalb des Getriebes selbst kompensiert wird.. Hierzu werden -
wie oben gesagt - die einzelnen Zähne der Innenverzahnung sowohl wie die der Welle
an ihren Enden so abgeschrägt, daß sie bei Verdrehung eine Kraftkomponente in Richtung
auf die feststehenden Kupplungsteile hervorrufen. Dadurch werden bei der Drehbewegung
die beweglichen Kupplungsteile an die in Achsrichtung unverschieblichen gepreßt.
-
Bei einer nur einseitig ausgebildeten Kupplung wird die Schrägverzahnung
jeweils nur an einer Seite vorgesehen, so daß die abgeschrägten Flächen an der Wellenverzahnung
an der Seite vorgesehen sind, an der sich auch der Gegenkonus befindet. Am verschiebbaren
Kupplungsteil sind die schrägen Flächen aber an der entgegengesetzten Seite angeordnet.
Bei einem Doppelkanus jedoch sind sowohl an der Wellen- wie auch an der Kupplungsteilverzahnung
beidseitig die Endflächen abgeschrägt.
-
Um den Doppelkonus in einer ausgeschalteten Mittelstellung, d. h.
im Leerlauf, auch ohne Schaltkräfte halten zu können, ist es erforderlich, daß zwischen
den abgeschrägten Flächen noch die obengenannten, parallel zur Achsrichtung verlaufenden
Zahnflanken verbleiben, die für den Doppelkonus keine Bewegungskomponente in Achsrichtung
hervorrufen.
-
Die die Konusflächen bildenden Teile der Kupplung werden zweckmäßig
so ausgebildet, daß die konische Scheibe und der Gegenkonus von mehreren einander
gleichen Kegeltei:lflächen begrenzt sind, deren Achsen außerhalb der Achse der konischen
Scheibe und des Gegenkonus liegen und die in abgerundeter Form ineinander übergehen.
Vorteilhaft werden die abgeschrägten
Flächen so ausgebildet, daß
sie unter einem Winkel von 45° zueinander verlaufen.
-
Bei einer Schaltkupplung mit einem zwei Gegenkonen aufweisenden Doppelkonus
werden in besonderer Ausgestaltung der Erfindung die radialen Verzahnungen, in der
Mitte des Doppelkonus angeordnet.
-
Die Erfindung sei an Handeines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in Fig.1 einen Schnitt längs zur Achse durch ein mit der erfindungsgemäßen
Kupplung versehenes Zahnradwechselgetriebe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die konischen
Kupplungsflächen bei eingeschalteter Kupplung nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig.
3 einen Querschnitt III-III in Fig. 1 durch die Welle mit festste ender Verzahnung
und den Kupplungsteil mit axial verschieblicher Verzahnung, Fig. 4 einen in der
Zeichenebene ausgebreiteten kreisförmigen Schnitt IV-IV in Fig. 1 durch die Verzahnung
von Welle und Kupplungsteil.
-
Durch die Welle 1 und die Zahnräder 2 und 3 soll ein Drehmoment auf
die lose auf einer zweiten Welle 4 angeordneten Zahnräder 5 und 6 übertragen werden.
Die Zahnräder 5 und 6 sind jeweils mit den Kupplungsteilen 7 und 8 fest verbunden.
Diese Kupplungsaußenteile 7 und 8 laufen lose auf der Welle 4 in Nadellagern 9 und
10 um, sind aber an einer seitlichen Verschiebung durch entsprechende Wellenbunde
und End- und Abstandshülsen gehindert. De Konusflächen der Kupplungsteile sind Mantelteilflächen
eines Kegels. Der Konusfläche 11 des Außenkupplungsteiles 8 steht die Konusfläche
13 des inneren Doppelkonus 14 gegenüber, die hinsichtlich der Form und Ausbildung
der Konusfläche 11 entsprechend ausgebildet ist. Der Doppelkonusteil 14 weist auf
der anderen Seite ebenfalls .einen Konus 15 auf, der der Konusfläche 16 gegenübersteht
und die in ihrer Ausbildung einander angepaßt sind. Der Doppelkonus 14 weist eine
Innenverzahnung 20 auf, mit der er in eine auf der Welle 4 vorgesehene Gegenverzahnung
21 eingreift. Er kann demgemäß auf der Welle verschoben, aber ihr gegenüber nicht
verdreht werden. Der Doppelkonus ist als Schaltmuffe ausgebildet und besitzt zwischen
den beiden Konusflächen 13 und 15 eine Schaltnut 17. In diese Schaltnut greift eine
Schaltklaue 18 des Schaltgliedes 19 ein, durch welche die Schaltmuffe entweder mit
dem einen oder anderen Kupplungsteil? oder 8 irr Verbindung gebracht und in dieser
Stellung zur Übertragung des Drehmomentes entweder vom Zahnrad 2 über die Teile
5, 7 und 14 oder vom Zahrad 3 über die Teile 6, 8 und 14 auf die Welle 4 verwendet
wird.
-
Ein Schnitt quer zur Achse durch die Konusflächen 15 und. 16 an der
Stelle II-II würde ein der Fig. 2 ähnliches Bild ergeben. Es ist jedoch nicht erforderlich,
daß die Neigung oder sonstige Größenverhältnisse der beiden Konusteile auf dem als
Schaltmuffe ausgebildeten Doppelkonus 14 gleiche Abmessungen haben.
-
Der in Fig. 3 dargestellte Schnitt gibt sowohl die Innenverzahnung
am verschiebbaren Doppelkonus 14 wie auch die Verzahnung der feststehenden Welle
4 wieder, die miteinander im Eingriff stehen. Sowohl die Zähne 20 des Konus wie
auch die Zähne 21 auf der Welle sind an ihren Enden so abgeschrägt, daß sie unter
einem Winkel von etwa 45° zueinander verlaufende Flächen bilden. Dies wird deutlich
durch einen kreisförmigen Schnitt längs der Linie IV-IV, der in Fig. 4 in die Zeichenebene
ausgebreitet dargestellt ist. Die in diesem Schnitt dargestellten Zahnflächen weisen
den gleichen Querschnitt auf. Die Doppelkonusinnenverzahnung 20 ist in der durch
Pfeil angegebenen Längsrichtung zur Wellenachse 4 verschiebbar, während die Zähne
21 auf der Welle 4 feststehend sind. Die Figur zeigt die Wellen- und Nabenzähne
in einer Stellung, in der sie sich in der Freilaufstellung befinden, d. h., hierbei
wird kein Drehmoment vom einen zum anderen Kupplungsteil übertragen. Die achsparallelen
Flächen der Innenzähne des Doppelkonus 14 wie auch der Außenzähne der Welle 4 liegen
einander gegenüber. Wird die Nabenverzahnung 20 nach rechts oder links verschoben,
dann legen sich bei Verschiebung nach der einen Seite die schrägen Flächen 22 der
Zähne 20 der Nabe an die schrägen Flächen 23 der Zähne 21 der Welle oder bei Verschiebung
in der anderen Richtung die schrägen Flächen 24 der Nabe 20 an die schrägen Flächen
25 der Welle 21 an. Bei Verdrehung der Welle bzw. der Nabe wird jeweils eine Kraftkomponente
in Richtung auf den dem losen gegenüberliegenden feststehenden Konusteil ausgeübt,
wodurch die beiden konischen Flächen fest gegeneinandergepreßt werden.