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Hauptkupplung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Hauptkupplung
für Kraftfahrzeuge mit einer auf einer ersten Welle fest angeordneten ersten Kupplungshälfte
und einer auf einer zweiten Welle axial verschiebbaren zweiten Kupplungshälfte,
der eine Konusfiäche zugeordnet ist, die an eine entsprechende Konusfläche der ersten
Kupplungshälfte zur Anlage gebracht werden kann, sowie einem Gleichlaufring an einer
der beiden Kupplungshälften.
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Ausrückbare Kupplungen der vorstehenden Art sind als Getriebeschaltkupplungen
an sich bekannt. Eine dieser Schaltkupplungen ist mit Formschlußteilen für den endgültigen
Eingriff versehen. Die bekannte Kupplung hat einen aufwendigen Aufbau und ist wegen
ihres formschlüssigen Eingriffes als Hauptkupplung nicht brauchbar. Außerdem muß
die volle Kraft zum Schalten am Schalthebel aufgebracht werden. Der Gleichlaufring
wirkt auch nicht als Sperre, so daß die Synchronisierung überdrückt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden
und eine den Belangen einer Hauptkupplung gerecht werdende Kupplung zu schaffen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Kupplungen der eingangs
erwähnten Art die axial verschiebbare Kupplungshälfte in an sich bekannter Weise
Nocken mit Neigungsfiächen trägt, die mit der Achse der zweiten Welle verschiedene
Winkel bilden und mit entsprechenden Nocken an der zweiten Welle in der Weise zusammenwirken,
daß bei eingerückter Kupplung die am stärksten geneigten Flächen aneinander anliegen.
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Die erfindungsgemäße Kupplung hat den Vorteil, daß auch bei Hauptkupplungen
in an sich bekannter Weise selbsttätig aus dem Drehmoment ein Axialschub in Eingriffsrichtung
bei gleichzeitiger Synchronisierung beider Kupplungshälften erzeugt wird, so daß
am Kupplungshebel nur geringe Kräfte aufzubringen sind. Dieser Axialschub wird in
zwei Stufen erzeugt, wobei erst die zweite Stufe zum endgültigen Kraftschluß ausreicht,
die erste dagegen nur zur Synchronisierung dient. Es sind zwar auch Kupplungen bekannt,
die durch Neigungsflächen einen Axialschub erzeugen, jedoch ist hierbei der eigentlichen
Hauptkupplung eine Hilfskupplung vorgeschaltet, was einen umständlichen Aufbau bedingt.
Ältere Vorschläge, die auf denselben Erfinder zurückgehen, betreffen nur die Ausgestaltung
von Synchronisierkupplungen bei Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben.
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Nach der Erfindung sind bei einer Ausführungsform die der zweiten
Welle zugeordneten, mit den Neigungsflächen versehenen Nocken an einem auf dieser
Welle festgelegten Gegenstück angeordnet, und dieses ist zur Aufnahme des an den.
Neigungsflächen auftretenden Axialschubes an der ersten Kupplungshälfte axial abgestützt.
Auf diese Weise bleibt der erzeugte Axialschub in sich geschlossen, und die an-und
abtreibende Welle werden durch ihn nicht beansprucht.
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Bei dieser Ausführungsform ist nach der Erfindung jeder Nocken außer
mit den Neigungsflächen noch mit achsparallelen Mitnahmeilächen für die ausgekuppelte
Stellung versehen. Es können übrigens auch an jedem Nocken die verschiedenen Neigungsflächen
durch eine einheitlich gekrümmte Fläche ersetzt sein.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung zeigen die in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele; es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Hauptkupplung
eines Kraftfahrzeugs, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 in Fig.
1
und Fig. 3 eine Einzelheit bei einer anderen Ausführungsform entsprechend
der Darstellung in Fig. 2. Nach Fig. 1 besteht die Hauptkupplung aus einer
axial unbeweglichen Kupplungshälfte 6, die von der Antriebswelle
7 angetrieben wird. In einem Kugellager 8 ist die Abtriebswelle
9 gelagert. Die axial unbewegliche Kupplungshälfte 6 besteht aus den
beiden scheibenartigen Teilen 10 und 11, die nach Art eines Drehschwingungsdämpfers
federnd miteinander verbunden sind. Der Teil 10 übergreift mit einem zylinderartigen
Rand 12 den Teil 11. An dem Teil 11 der axial unbeweglichen Kupplungshälfte
6 befindet sich eine konische Eingriffsfläche 13.
Auf
einem hülsenförmigen Gehäuseansatz 14 ist eine axial verschiebbare Schaltmuffe
15 gelagert, die mittels eines Kugellagers 16 die axial bewegbare
Kupplungshälfte 17 trägt. Die Drehmomentübertragung von dieser auf die Abtriebswelle
9 erfolgt über ineinandergreifende radiale Nocken 18 und
19 (Fig. 2), die abwechselnd an der bewegbaren zweiten Kupplungshälfte
17 und an einem Gegenstück 20 angeordnet sind, das axial unverschiebbar und
verdrehfest auf der Abtriebswelle 9 gelagert ist. Die Nocken 18 und
19 weisen achsparallele Flächen 21 auf, an die sich Flächen 22 und
23 anschließen, welche zur Kupplungsachse geneigt ausgebildet sind. Die Neigung
der beiden Flächen 22 und 23 ist verschieden, und zwar derart, daß an die
achsparallelen Flächen 21 sich zunächst die Flächen 22 mit der geringeren und an
diese wiederum die Flächen 23 mit der größeren Neigung anschließen. In der
in Fig. 2 dargestellten, ausgekuppelten Stellung liegen die Nocken 18 und
19 mit den achsparallelen Flächen 21 aneinander an.
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Die axial bewegbare zweite Kupplungshälfte 17 ist am äußeren
Umfang mit einem Gleichlaufring 24 versehen. Dieser Gleichlaufring 24 ist nach Fig.
1 als fedemder, geschlitzter Ring mit einer konischen Reibfläche
25 ausgebildet. Er ist mit dem Ansatz 26 in der Kupplungshälfte
17 mit radialem Spiel nach innen geführt. Am Gleichlaufring 24 befinden sich
innen ein oder mehr besondere Auflaufnocken, die die nach außen gerichtete Eigenelastizität
des Gleichlaufringes 24 verstärken sollen, damit eine sichere Sperrwirkung erzielt
wird. Es können auch anders ausgebildete Auflaufflächen vorgesehen sein, z. B. kann
es genügen, die Enden des geschlitzten Ringes 24 abzuschrägen und entsprechend abgeschrägte
Haltezapfen vorzusehen, Außerdem kann auch ein in sich geschlossener Gleichlaufring
24 verwendet werden.
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Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: In der dargestellten
Stellung nach Fig. 1 und 2 ist die Kupplung ausgerückt. Das Einrücken kann
von Hand oder automatisch erfolgen. Zum Einrücken von Hand wird die Schaltmuffe
15 durch einen nicht dargestellten Kupplungshebel entgegen der Spannung der
Federn 27 nach links bewegt. Damit bewegt sich auch die Kupplungshälfte
17 nach links so lange, bis der Gleichlaufring 24 mit seiner konischen Reibfläche
25
zur Anlage an der gleichfalls konischen Eingriffsfläche 13 des Teiles
11 der axial unbeweglichen Kupplungshälfte 6 kommt. Inzwischen sind
die Nocken 18 und 19 von den achsparaUelen Flächen 21 abgeglitten
und hegen, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, mit den Flächen 22 geringerer
Neigung aneinander an.
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Da zwischen beiden Kupplungshälften ein Drehzahlunterschied besteht,
wird der Gleichlaufring 24 in der Drehrichtung der Kupplungshälfte 6 reibungsschlüssig
mitgenommen, und das Reibmoment erzeugt infolge der geneigten Flächen 22 eine axiale
Komponente an der Kupplungshälfte 17, die diese in Eingriffsrichtung zu bewegen
sucht und damit wieder den Reibungsschluß verstärkt. Die nach außen gerichtete Eigenelastizität
des Gleichlaufringes 24 verhindert je-
doch eine weitere Bewegung der Kupplungshälfte
17
nach links. Die kuppelnde Wirkung des Gleichlaufringes 24 wird noch dadurch
unterstützt, daß die an ihm innen vorgesehenen Nocken infolge des Reibungsmomentes
auf die entsprechenden Gegenflächen an der Kupplungshälfte 17 auflaufen und
infolgedessen ein radiales Zusammendrücken des Ringes 24 verhindem. Die Neigung
der übertra,-ungsflächen 22 und der Auflaufnocken am Gleichlaufring 24 ist so auf
die Neigung der Eingriffsflächen 25 und 13 abgestimmt, daß kein Kraftschluß
erfolgen kann. Der Reibungsschluß in diesem Zustand hält so lange an, bis zwischen
beiden Kupplungshälften 6 und 17 gleiche Drehzahlen herrschen. Ist
dieser Zustand erreicht, dann kann infolge Wegfallens der Relativbewegung der Gleichlaufring
24 durch einen Druck am Kupplung#-hebel weiter radial zusammengedrückt werden. Dadurch
wird erreicht, daß die Kupplungshälfte 17 durch den Druck am Kupplungshebel
nuninehr weiter nach links bewegt werden kann, so daß die Nocken 18 und
19 in die strichpunktiert dargestellte Stellung der Fig. 2 gelangen können.
Die Nocken 18 und 19 liegen nunmehr mit den steiler geneigten Flächen
23 aneinander an. Die durch das Drehmoment erzeugte Axialkomponente ist nun
so stark, daß sie die Konusfläche 13 und 25 kraftschlüssig aufeinanderpreßt.
Der Kupplungseingriff ist vollzogen. Der Vorgang läuft nahezu selbsttätig ab. Die
Bewegung ist nur von Hand einzuleiten, und ein geringer Druck in Eingriffsrichtung
ist am Kupplungshebel eine Zeitlang aufrechtzuerhalten.
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Beim automatischen Einkuppeln wird durch Gasgeben die axial unbewegliche
Kupplungshälfte 6 so weit beschleunigt, bis die Kugeln 28 durch die
Fliehkraft entgegen dem Druck der Federn 27 nach außen gedrückt werden. Dadurch
wird die Auflauffläche 29
freigegeben, und die an sich schwache Feder
30 schiebt die Schaltmuffe 15 und damit die axial bewegbare Kupplungshälfte
17 in Eingriffsrichtung nach links. Sobald die Nocken 18 und
19 bis auf die geneigten Flächen 22 abgeglitten sind, beginnt - unabhängig
von der Federspannung 30 - der oben geschilderte Vorgang analog abzulaufen.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausbildung der Nocken 18
der
Kupplungshälfte 17 und der Nocken 19 am Gegenstück. Die Neigungsflächen
sind durch eine einheitliche gekrümmte Fläche 31 ersetzt. Beide Nocken sind
mit halbrundem Querschnitt ausgebildet, in die die achsparallelen Flächen 21 eingearbeitet
sind. Es kann auch nur ein Nocken in dieser Weise ausgebildet sein und mit einem
Nocken nach Art der Fig. 2 zusammenarbeiten.