-
Kraftschlüssige Schaltkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe
Die Erfindung bezieht sich auf eine kraftschlüssige Schaltkupplung, insbesondere
für Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe, mit einem achsfesten und einem axial verschiebbaren
Kupplungsteil sowie mit Reibflächen zum Herstellen des Gleichlaufes vor dem Kraftschluß,
deren eine an einem mit seinem Kupplungsteil begrenzt bewegbar verbundenen, geschlitzten,
federnden Reibring angeordnet ist, der in Abhängigkeit vom Drehmoment in eine das
weitere axiale Verschieben des verschiebbaren Kupplungsteils sperrende Stellung
und erst beim Gleichlauf in eine den Kraftschluß herstellende Stellung bewegbar
ist, wobei Schrägflächen in der Verbindung des axial verschiebbaren Kupplungsteils
mit seiner Welle den für den Gleichlauf und den Kraftschluß erforderlichen Axialschub
aus dem Drehmoment erzeugen.
-
Bei einer bekannten kraftschlüssigen Schaltkupplung werden zunächst
durch Federn vorgespannte Reibscheiben beider Kupplungsteile zur Anlage gebracht
und anschließend die Kraftschlußflächen eingerückt. Nachteilig ist dabei, daß der
Zeitpunkt des Einrückens nicht in Bezug steht zum Gleichlauf, d. h., es ist ein
Einrücken auch vor erzieltem Gleichlauf gegen der Federwiderstand möglich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.
Vor allem soll mit ihr ein einfacherer Aufbau der Schaltkupplung durch Zusammenfassung
der verschiedenen Reibflächen an den einzelnen Teilen erzielt werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei den eingangs
erwähnten kraftschlüssigen Schaltkupplungen die Reibfläche des Reibringes zum Herstellen
sowohl des Gleichlaufes als auch des Kraftschlusses dient.
-
Die Schaltkupplung der Erfindung vereinigt die Vorteile des Kraftschlusses
mit denjenigen einer Sperrsynchronisierung. Ferner ergibt sich eine Verbilligung
der Herstellung und eine Vereinfachung im Aufbau, weil für den Gleichlauf und den
Kraftschluß die gleichen Reibflächen vorgesehen sind.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes
und Fig. 2 bis 4 den Reibring und die Kraftschlußflächen sowie die Verbindung zwischen
der Nabe und der Welle in den drei schematisch dargestellten korrespondierenden
Stellungen: Neutral - Gleichlauf - Kraftschluß.
-
Nach Fig. 1 sind auf der Welle 5 eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes
zwei Zahnräder 6 und 7 lose drehbar gelagert. Beide Zahnräder stehen je mit einem
weiteren, nicht dargestellten Zahnrad auf einer Vor= gelegewelle in ständigem Eingriff.
Jedes Zahnradpaar bildet eine Übersetzung für einen Getriebegang. Zum Einschalten
eines Ganges muß wahlweise eines der Zahnräder, z. B. das Zahnrad 6, mit der Welle
5 drehfest verbunden werden. Zu diesem Zweck liegt zwischen den Zahnrädern 6 und
7 ein der Welle 5 gegenüber axial verschiebbarer Kupplungsteil 8.
-
Vor dem Schalten müssen jedoch beide Teile auf gleiche Drehzahl gebracht
werden. Dazu dient ein Reibring 10, der auf einem seitlichen Ansatz 9 des Zahnrades
6 gelagert und durch den Dorn 11 so abgestützt ist, daß er sich dem Zahnrad 6 gegenüber
nur um einen bestimmten geringen Betrag drehen kann. Gegen axiales Verschieben ist
der Reibring 10 durch die Scheibe 12 gesichert. Der Reibring 10 ist mit einem Ansatz
13 unter einem entsprechenden. Ansatz 14 am Zahnrad 6 unter Vorspannung eingesetzt.
Wenn er radial zusammengepreßt ist, stützt er sich am inneren Umfang auf der Außenfläche
17 des Ansatzes-9 ab.
-
Die äußere Reibfläche 15 des Reibringes 10 ist kegelstumpfförmig
ausgebildet. Sie liegt während der Gleichlaufphase an einer entsprechenden Reibfläche
16 des axial verschiebbaren Kupplungsteils 8 an. Sie ist außerdem für den kraftschlüssigen
Eingriff vorgesehen. Die Reibfläche 16 am axial verschiebbaren Kupplungsteil 8 ist
axial wesentlich breiter als die Reibfläche 15, z. B. etwa doppelt so breit.
-
Die Ausbildung am Zahnrad 7 ist entsprechend. Der Kupplungsteil 8
kann durch die Schaltgabel 18
nach beiden Richtungen hin axial verschoben
und dadurch wahlweise mit dem Zahnrad 6 oder dem Zahnrad 7 in wirksame Verbindung
gebracht werden. Er ist hülsenartig ausgebildet und mit der innen liegenden Reibfläche
16 versehen. Diese dient ebenfalls sowohl zum Erzielen des Gleichlaufes als auch
für den anschließenden Kraftschluß.
Die Verbindung des Kupplungsteils
$ mit der Welle 5 erfolgt über Schrägflächen, die in der Gleichlaufstellung des
Reibringes 10 und in der Kraftschlußstellung eine Neigung gegenüber der Achse aufweisen.
Den beiden genannten Stellungen sind Schrägflächen verschiedener Neigung zugeordnet.
Zweck dieser Neigungen ist das Erlangen axialer Komponenten aus dem Drehmoment.
Am Kupplungsteil 8 befinden sich radiale Stifte 19, die abwechselnd zwischen Stifte
20 der Welle 5 eingreifen. Beide Stifte haben achsparallele Anlageflächen 21 für
die neutrale Stellung.
-
Aus Fig. 2 bis 4 geht die Wirkungsweise der Schaltkupplung hervor.
Sie zeigen in der jeweils korrespondierenden Stellung die radialen Verbindungsstifte
zwischen dem Kupplungsteil 8 und der Welle 5 sowie die zusammenwirkenden Reibflächen
am Reibring 10 und am Kupplungsteil B.
-
Fig. 2 zeigt die Stellung »neutral«, d. h. die Stellung, in der keins
der Zahnräder 6 oder 7 mit der Welle 5 verbunden ist. Diese Stellung kann den Getriebeleerlauf
oder aber bedeuten, daß ein anderer Gang eingeschaltet ist. Dabei befindet sich
der Kupplungsteil 8 genau zwischen beiden Zahnrädern 6 und 7, so daß sich die Reibflächen
15 und 16 nicht berühren. Die Stifte 20 an der Welle 5 nehmen über die achsparallelen
Anlageflächen 21 die Stifte 19 und damit den Kupplungsteil 8 in der Drehrichtung
mit, wenn angenommen wird, daß sich das Fahrzeug bewegt.
-
Beim Gangwechsel soll der Kupplungsteil 8 nach links verschoben werden,
um das Zahnrad 6 mit der Welle 5 zu kuppeln. Bei der Linksverschiebung kommt zunächst
nach Fig. 3 die Reibfläche 16 des Kupplungsteils 8 mit- ihrem ersten Teil an der
Reibfläche 15 des Reibringes 10 zur Anlage. Gleichzeitig sind die Stifte 19 des
Kupplungsteils 8 von den achsparallelen Anlageflächen 21 abgeglitten und ruhen jetzt
mit ihren Kanten bzw. entsprechenden Schrägflächen auf den Flächen 22 der Stifte
20, die eine Neigung zur Achse aufweisen. Durch diese Schrägflächen 22 wird aus
dem Reibmoment ein axialer Schub erzeugt, der die Reibflächen 15 und 16 aneinanderpreßt,
der aber nicht für einen Kraftschluß an diesen Flächen ausreicht. Er reicht auch
nicht aus, um die Sperrwirkung des Reibringes 10 zu überwinden. Dieser wird nämlich
infolge der Reibung an den Reibflächen 15 und 16 aufgespreizt. Dieses Aufspreizen
kann noch durch besondere, nicht dargestellte Schrägflächen am Reibring verstärkt
werden. Dadurch und durch seine eventuell vorhandene radiale Vorspannung verhindert
der Reibring ein weiteres axiales Bewegen des Kupplungsteils 8 nach links, solange
ein Drehzahlunterschied besteht.
-
Erst wenn die gleiche Drehzahl zwischen dem Zahnrad 6 - d. h. also
dem Reibring 10 - und dem Kupplungsteil 8 herrscht, hört die Selbstverstärkung und
damit die Sperrwirkung des Reibringes 10 auf. Dieser wird nunmehr gegen seine eigene
Federwirkung zusammengedrückt, so daß der Kupplungsteil 8 bei weiter anhaltendem
Axialschub weiter nach links in die Stellung nach Fig. 4 übergehen kann. Dieser
Übergang erfolgt ohne Stoß und ohne namhafte Bewegung in der Umfangsrichtung.
-
In dieser Stellung kommt die Reibfläche 16 des Kupplungsteils 8 mit
ihrem zweiten Teil zur Anlage an der Reibfläche 15 des Reibringes. Dieser wird so
weit zusammengedrückt, bis er innen auf der Fläche 17 des Ansatzes 9 satt anliegt.
Gleichzeitig liegen die Stifte 19 auf den Schrägflächen 23 der Gegenstifte 20 der
Welle 5 an. Die Flächen 23 weisen eine stärkere Neigung auf als die vorgenannten
Flächen 22. Dadurch wird der Axialschub so weit verstärkt, daß er zum Kraftschluß
zwischen den beiden Reibflächen 15 und 16 ausreicht, weil der Reibring 10 nunmehr
innen starr abgestützt ist. Jedes beliebige Drehmoment kann jetzt sicher übertragen
werden.
-
Wie Fig. 2 bis 4 zeigen, sind nur die fingerartigen Stifte 20 der
Welle 5 mit zwei Schrägflächen 22 und 23 versehen, während die Stifte 19 am Kupplungsteil
e nur eine Schrägfläche, und zwar eine solche mit der stärkeren Neigung aufweisen.
Es ist möglich, die Stifte 19 in grundsätzlich gleicher Weise auszubilden wie die
Stifte 20.