DE1199143B

DE1199143B - Hauptkupplung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1199143B
Application number: DED36790A
Authority: DE
Inventors: Werner Altmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1957-01-17
Filing date: 1957-01-17
Publication date: 1965-08-19

Description

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 sowie mit einem Gleichlaufring an einer der beiden Kupplungshälften, wobei die axial verschiebbare zweite Kupplungshälfte mit der sie tragenden Welle über Neigungsflächen und achsparallele Flächen verbunden ist.
Es ist eine Synchronisierkupplung der vorstehend erwähnten Art bekannt, bei der der zum Reibungsschluß und zum Halten in der Eingriffsstellung erforderliche Axialschub selbsttätig aus dem Drehmoment mittels schräg gestellter Gleitflächen erzeugt wird. Als Hauptkupplung für Kraftfahrzeuge ist die bekannte Kupplung nicht brauchbar, weil sie unter Last nicht willkürlich ausgeschaltet werden kann.
Außerdem ist auch noch eine Kupplung bekannt, bei welcher die axial verschiebbare Kupplungshälfte auf einer Muffe gelagert ist, die auf einem festen hülsenförmigen Gehäuseansatz axial verschiebbar gelagert ist. Bei dieser Kupplung handelt es sich jedoch um eine übliche Reibscheibenkupplung, die nicht synchronisiert ist und daher auch keinen Gleichlaufring aufweist. Dasselbe gilt auch für eine bekannte Kupplung mit einer in Eingriffsrichtung wirkenden und selbsttätig drehzahlabhängig regelbaren Federspannung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die kraftschlüssige Hauptkupplung der eingangs genannten Art mit einer vor dem Eingriff erfolgenden Synchronisierung als von der Fliehkraft abhängige Kupplung auszubilden. Dadurch soll ein selbsttätiges Arbeiten der Kupplung erreicht werden, so daß der Fahrer weitgehend entlastet wird. Außerdem sollen Schaltstöße vermieden werden.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe bei einer Kupplung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die axial verschiebbare zweite Kupplungshälfte drehbar auf einer Muffe gelagert ist, die in bekannter Weise auf einem festen Gehäuseansatz axial verschiebbar ist und die in und/oder entgegen der Eingriffsrichtung unter der Wirkung von gegebenenfalls einstellbaren Federspannungen steht, wobei die entgegen der Eingriffsrichtung wirkende Feder--, spannung in bekannter Weise selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl regelbar ist.
Ferner ist es vorteilhaft, die erste Kupplungshälfte mit radialen Ausnehmungen oder Führungen zu versehen, in denen nach innen vorgespannte Wälz- ; körper, z. B. Kugeln, angeordnet sind, denen an der zweiten Kupplungshälfte eine Auflauffläche zugeordnet ist, die kegelstumpfförmig und gegebenenfalls axial einstellbar ausgebildet ist derart, daß beim Ausweichen der Kugeln nach innen die zweite Kupplungshälfte außer Eingriff gebracht wird.
Man kann die in dieser Weise ausgebildete fliehkraftabhängige Kupplung auch noch als Dreh-Schwingungsdämpfer ausbilden. Hierfür besteht nach der Erfindung die erste Kupplungshälfte aus zwei im wesentlichen scheibenförmigen Teilen, die federnd miteinander verbunden sind, wobei eines der scheibenartigen Teile das andere mit einem zylinderartigen Rand am äußeren Umfang übergreift. Am inneren Umfang des überstehenden Randes sind Taschen zum Eingriff von Kugeln vorgesehen, die unter Federspannung in radialen Ausnehmungen des anderen scheibenartigen Teiles angeordnet sind.
Eine baulich besonders geeignete Ausführung ergibt sich, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung sowohl die zum Zusammenwirken mit der zweiten Kupplungshälfte bestimmten als auch die zum Zusammenwirken mit dem anderen Teil der ersten Kupplungshälfte bestimmten Wälzkörper, z. B. Kugeln, in demselben Teil der ersten Kupplungshälfte über gemeinsame Federn zusammengefaßt sind, so daß in jeder radialen Ausnehmung oder Führung je zwei Wälzkörper und eine dazwischenliegende Feder angeordnet sind.
Der Gleichlaufring ist bei einer Ausführungsform nach der Erfindung als ein an sich bekannter, radial federnder, geschlitzter Ring mit einer konischen Reibfläche ausgebildet und mit radialem Spiel an der zweiten Kupplungshälfte geführt. Eine andere Möglichkeit liegt darin, ihn als in sich geschlossenen Ring mit einer konischen Reibfläche auszubilden und mit axialem Spiel unter der Spannung mehrerer geichmäßig auf den Umfang verteilter Haarnadelfedern -an der zweiten Kupplungshälfte zu führen.
In beiden Fällen kann er in bekannter Weise zur Umfangs- oder Achsrichtung geneigte Flächen, z. B. besondere Auflaufnocken oder in an sich bekannter Weise über den ganzen Umfang in sich geschlossene Kurvenbahnen aufweisen, welche aus fertigungstechnischen Gründen sinusförmig ausgebildet sind, deren entsprechende Gegenflächen an der den Ring tragenden Kupplungshälfte angeordnet sind.
In der Zeichnung ist die Erfindung im einzelnen an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 und 2 Axialschnitte durch zwei verschiedene Bauarten einer Hauptkupplung, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig.l. F i g. 5 den Gleichlaufring nach F i g. 1 teilweise in der Ansicht und F i g. 6 die Übertragungsnocken in anderer Ausführungsform entsprechend der Darstellung in F i g. 3.
In F i g. 1 und 2 sind gleich aufgebaute Kupplungen mit zwei verschiedenen Gleichlaufringen dargestellt. Die Kupplung besteht bei beiden AusfÜhrungen aus einer axial unbeweglichen ersten Kupplungshälfte 6, die von der Antriebswelle 7 angetrieben wird. In der Antriebswelle '7 ist auf einem Kugellager 8 die Abtriebswelle 9 gelagert. Die axial unbewegliche erste Kupplungshälfte 6 besteht aus den beiden scheibenartigen Teilen 10 und 11, die nach Art eines Drehschwingungsdämpfers federnd miteinander verbunden sind. Der mit der Antriebswelle 7 verbundene Teil 10 übergreift mit einem zylinderartigen Rand 12 den anderen Teil 11. Im inneren Umfang des Randes 12 sind nach F i g. 4 Taschen 13 angeordnet, in welche Kugeln 14 eingreifen, die über Federn 15 in radialen Bohrungen 16 des anderen Teiles 11 gelagert und durch Federn 15 radial nach außen vorgespannt sind. Die Bohrungen 16 können auch durch Führungen ersetzt werden. In den gleichen Ausnehmungen 16 sind innen weitere Kugeln 17 angeordnet, die sich auf der gleichen Feder 15 abstützen.
Auf einem hülsenförmigen Gehäuseansatz 18 ist eine axial verschiebbare Schaltmuffe 19 gelagert, die über ein Kugellager 20 die axial bewegbare zweite Kupplungshälfte 21 trägt. Die DrehmomentübertragunC von ihr auf die Abtriebswelle 9 erfolgt über ineinandergreifende, radiale Zapfen 22 und 23 (F i g. 3), die abwechselnd an der Kupplungshälfte 21 und an einem Gegenstück 24 angeordnet sind, das fest mit der Abtriebswelle 9 verbunden ist. Die Zapfen 22 und 23 weisen achsparallele Flächen 25 auf, an die sich Flächen 26 und 27 anschließen, welche zur Kupplungsachse geneigt sind. Die Neigung der beiden Flächen 26 und 27 ist verschieden, urd zwar derart. daß an die achsparallelen Flächen 25 sich zunächst die Flächen 26 mit der geringeren und -an diese wiederum die Flächen 27 mit der größeren Neigung anschließen. In der dargestellten ausgekuppelten Stellung liegen die Zapfen 22 und 23 mit den achsparallelen Flächen 25 aneinander an.
Die axial bewegbare zweite Kupplungshälfte 21 ist am äußeren Umfang mit einem Gleichlaufring 28 versehen, der nach F i g. 1 als federnder, geschlitzter Ring mit einer konischen Reibfläche 29 ausgebildet ist. Er ist mit dem Ansatz 30 in der zweiten Kupplungshälfte 21 mit radialem Spiel nach innen geführt. Am anderen Teil 11 der axial unbeweglichen ersten Küpplungshälfte 6 befindet sich eine konische Eingriffsfläche 31 von gleicher Neigung, die mit dem Gleichlaufring 28 zusammenwirkt.
Nach F i g. 5 befinden sich am Gleichlaufring 28 ein oder mehr besondere Auflaufnocken 32, die die nach außen gerichtete Eigenelastizität des Gleichlaufringes verstärken sollen, damit eine sichere Sperrwirkung erzielt wird. Es können auch andere ausgebildete Auflaufflächen vorgesehen sein, z. B. kann es genügen, die Enden des geschlitzten Ringes abzuschrägen und entsprechend abgeschrägte Haltezapfen vorzusehen.
Nach F i g. 2 ist ein in sich geschlossener Gleichlaufring 33 vorgesehen, der gleichfalls mit einer konischen Reibfläche 29 versehen ist. Er ist durch mehrere, gleichmäßig am Umfang verteilte Haarnadelfedern 34 mit der ihn tragenden zweiten Kupplungsfläche 21 derart federnd verbunden, daß er in Richtung auf die Eingriffsfläche 31 an der ersten Kupplungshälfte 6 bewegt wird. Eine Sicherung 35 begrenzt diese Beweglichkeit. Der in sich geschlossene Gleichlaufring 33 ist mit axial wirkenden Sperr-flächen 36 versehen, die am ganzen Umfang zu in sich geschlossenen, sinusförmigen oder anders geformten Kurvenbahnen zusammengefaßt sind. An der Kupplungshälfte 2-1 befindet sich die entsprechende sinusförmige Gegenbahn 37.
Den inneren Kugeln 17 am anderen Teil 11 der axial unbeweglichen ersten Kupplungshälfte 6 ist bei beiden Ausführungen ein konischer Ring 38 an der axial bewegbaren zweiten Kupplungshälfte 21 zugeordnet. Wenn infolge der Federspannung die Kugeln 17 nach innen ausweichen, so wird die axial bewegbare zweite Kupplungshälfte 21 nach rechts, d. h. entgegen der Eingriffsrichtung, bewegt. Der andere Teil 11 der axial unbeweglichen ersten Kupplungshälfte 6 ist über ein Kugellager 39 an einem Widerlager 40 abgestützt, das auf der Abtriebswelle 9 oder dem Gegenstück 24 axial unverschiebbar und drehfest befestigt ist. Eine Feder 41 drückt die Schaltmuffe 19 und damit die zweite Kupplungshälfte 21 stets in Eingriffsrichtung.
Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: In der dargestellten Stellung nach F i g. 1 und 2 ist die Kupplung ausgerückt. Das Einrücken kann ap_ sich auch von Hand, soll aber hier automatisch erfolgen. Beim automatischen Einkuppeln wird durch Gasgeben die axial unbewegliche erste Kupplungshälfte 6 so weit beschleunigt, daß die Kugeln 17 durch die Fliehkraft entgegen den Federn 15 nach außen gedrückt werden. Dadurch wird die Auflauffläche 38 freigegeben, und die verhältnismäßig schwache Feder 41 schiebt die Schaltmuffe 19 und damit die axial bewegbare zweite Kupplungshälfte 21 in Eingriffsrichtung. Damit kommt der Gleichlaufring 28 bzw. 33 mit seiner Reibfläche 29 zur Anlage an der Eingriffsfläche 31 des scheibenartigen Teiles 11 der axial unbeweglichen ersten Kupplungshälfte 6. Dabei sind die Zapfen 22 und 23 von den achsparallelen Flächen 25 abgeglitten und liegen, wie in F i g. 3 gestrichelt dargestellt, mit den Flächen 26 geringerer Neigung aneinander an.
Da zwischen beiden Kupplungshälften 6 und 21 ein Drehzahlunterschied besteht, wird der Gleichlaufring 28 bzw. 33 in der Drehrichtung der ersten Kupplungshälfte 6 reibungsschlüssig mitgenommen, und das Drehmoment erzeugt infolge der geneigten Flächen 26 eine axiale Komponente an der zweiten Kupplungshälfte 21, die letztere in Eingriffsrichtung zu bewegen sucht und damit wieder den Reibungsschluß verstärkt. Die nach außen gerichtete Eigenelastizität des Gleichlaufringes 28 verhindert jedoch eine weitere Bewegung der zweiten Kupplungshälfte 21 in Einkuppelrichtung. Die Eigenelastizität des Gleichlaufringes 28 wird noch dadurch unterstützt, daß die an ihm vorgesehenen Auflaufflächen 32 auf entsprechende Gegenflächen an der Kupplungshälfte 21 auflaufen und infolgedessen ein radiales Zusammendrücken des Ringes 28 verhindern.
Bei dem Gleichlaufring 33 nach F i g. 2, der in sich geschlossen ist, wird die gleiche sperrende Wirkung dadurch erreicht, daß unter dem Einfluß der Reibung der Gleichlaufring so weit gegenüber der Kupplungshälfte 21 verdreht wird, bis die Sinuskurvenbahnen 36 und 37 jeweils mit ihren Erhebungen aneinander anliegen und damit verhindern, daß der Gleichlaufring 33 gegenüber der Kupplungshälfte 21 in Auskuppelrichtung zurücktritt. Die Neigung der übertragungsflächen 26 und der Auflaufflächen 32 bzw. der Sinuskurvenbahnen 36 und 37 ist so auf die Neigung der Eingriffsflächen 29 und 31 abgestimmt, daß kein Kraftschluß erfolgen kann.
Der Reibungsschluß in diesem Zustand hält so lange an, bis zwischen beiden Kupplungshälften 6 und 21 gleiche Drehzahlen herrschen. Ist dieser Zustand erreicht, dann kann infolge Wegfallens der Relativbewegung der Gleichlaufring 28 durch den Druck der Feder 41 und den Schub der Nocken 22 und 23 radial zusammengedrückt werden und nach innen zurücktreten. Der Gleichlaufring 33 gleitet auf der Sinuskurvenbahn 37 der zweiten Kupplungshälfte 21 so lange, bis die Erhebungen des einen Teiles in die Vertiefungen des anderen Teiles passen und tritt dadurch ihr gegenüber in Auskuppelrichtung zurück.
Dadurch wird erreicht, daß die zweite Kupplungshälfte 21 nunmehr weiter in Einkuppelrichtung bewegt werden kann, so daß die Zapfen 22 und 23 in die strichpunktiert dargestellte Stellung der F i g. 3 gelangen können, d. h., Zapfen 22 und 23 liegen nunmehr mit den steiler geneigten Flächen 27 aneinander an. Die so durch das Drehmoment erzeugte starke Axialkomponente preßt die Eingriffsflächen 31 und 29 kraftschlüssig aufeinander, und der Kupplungseingriff ist vollzogen. Der Vorgang läuft selbsttätig ab.
In eingekuppeltem Zustand wirken die beiden scheibenartigen Teile 10 und 11 der axial unbewegbaren ersten Kupplungshälfte 6 als Drehschwingungsdämpfer zusammen. Unterschreitet die Drehzahl jetzt einen bestimmten Wert, dann werden durch die Federn 15 die inneren Kugeln 17 nach innen gedrückt. Sie laufen dabei auf den konischen Ring 38 auf und drücken die zweite Kupplungshälfte 21 wieder außer Eingriff. Wird die Drehzahl des Antriebsmotors jetzt erhöht, dann bewegt die Fliehkraft die Kugeln 17 wieder nach außen und die Feder 41 bewegt über die Schaltmuffe 19 die Kupplungshälfte 21 wieder in Eingriffsrichtung.
F i g. 6 zeigt eine andere Ausbildung der Zapfen 22 der zweiten Kupplungshälfte 21 und der Zapfen 23 am Gegenstück. Beide sind als Zapfen mit halbrundem Querschnitt ausgebildet, in die die achsparallelen Flächen 25 eingearbeitet sind. Es kann auch nur ein Zapfen so ausgebildet sein und mit einem Zapfen nach Art der F i g. 3 zusammenarbeiten.

Claims

Patentansprüche: 1. Hauptkupplung für Kraftfahrzeuge mit einer auf einer ersten Welle fest angeordneten ersten Kupplungshälfte und einer auf einer zweiten Weile axial verschiebbaren zweiten Kupplungshälfte sowie mit einem Gleichlaufring an einer der beiden Kupplungshälften, wobei die axial verschiebbare zweite Kupplungshälfte mit der sie tragenden Welle über Neigungsflächen und achsparallele Flächen verbunden ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die axial verschiebbare zweite Kupplungshälfte (21) drehbar auf einer Muffe (19) gelagert ist, die in bekannter Weise auf einem festen Gehäuseansatz (18) axial verschiebbar ist und die in undloder entgegen der Eingriffsrichtung unter der Wirkung von gegebenenfalls einstellbaren Federspannungen steht, wobei die entgegen der Eingriffsrichtung wirkende Federspannung in bekannter Weise selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl regelbar ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungshälfte (6) aus zwei scheibenförmigen Teilen (10 und 11) besteht, die zur Drehschwingungsdämpfung federnd miteinander verbunden sind, wobei der äußere scheibenartige Teil (10) den inneren (11) mit einem zylinderartigen Rand (12) am äußeren Umfang übergreift und am inneren Umfang des zylinderartigen Randes Taschen (13) vorgesehen sind zum Eingriff von Kugeln (14), die unter Federspannung in radialen Ausnehmungen (16) des anderen scheibenartigen Teiles (11) angeordnet sind.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den radialen Ausnehmungen (16) der ersten Kupplungshälfte (6) außerdem nach innen vorgespannte Kugeln (17) angeordnet sind, denen eine Auflauffläche (38) an der zweiten Kupplungshälfte (21) zugeordnet ist, die kegelstumpfförmig und gegebenenfalls axial einstellbar ausgebildet ist derart, daß beim Ausweichen der Kugeln nach innen die zweite Kupplungshälfte (21) außer Eingriff gebracht wird.
4. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zusammenwirken mit der zweiten Kupplungshälfte (21) bestimmten Kugeln (17) und die zum Zusammenwirken mit dem äußeren Teil (10) der ersten Kupplungshälfte (6) bestimmten Kugeln (14) in dem inneren Teil (11) der ersten Kupplungshälfte über gemeinsame Federn (15) derart zusammengefaßt sind, daß in jeder radialen Ausnehmung (16) je zwei Kugeln (14 und 17) und eine dazwischenliegende Feder (15) angeordnet sind.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingriffsfläche (31) an dem die Kugeln (14 und 17) aufnehmenden inneren Teil (11) der ersten Kupplungshälfte (6) angeordnet und konisch ausgebildet ist und die gleiche Kegelneigung aufweist wie ein zugleich als Eingriffsfläche an der zweiten Kupplungshälfte (21) dienender Gleichlaufring (28 bzw. 33).
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufring (28) in an sich bekannter Weise als ein radial federnder, geschlitzter Ring mit einer konischen Reibfläche (29) ausgebildet und mit radialem Spiel an der zweiten Kupplungshälfte (21) geführt ist (F i g. 1).
7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufring (33) als in sich geschlossener Ring mit einer konischen Reibfläche (29) ausgebildet und mit axialem Spiel unter der Spannung mehrerer gleichmäßig auf den Umfang verteilter Haarnadelfedern (34) an der zweiten Kupplungshälfte (21) geführt ist (F i g. 2). B. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufring (28 bzw. 33) in bekannter Weise zur Umfangs- oder Achsrichtung geneigte Auflaufflächen (32) oder über den ganzen Umfang in gleichfalls bekannter Weise in sich geschlossene, sinusförmige Kurvenbahnen (36, 37) aufweist, deren entsprechende Gegenflächen an der den Ring tragenden zweiten Kupplungshälfte (21) angeordnet sind. (F i g. 5). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 430 562, 540 295, 664 336, 912 640, 960 780; österreichische Patentschrift Nr. 133 194.