DE1206672B - Automatic switching device for friction or claw clutches - Google Patents

Automatic switching device for friction or claw clutches

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DE1206672B DEH40589A DEH0040589A DE1206672B DE 1206672 B DE1206672 B DE 1206672B DE H40589 A DEH40589 A DE H40589A DE H0040589 A DEH0040589 A DE H0040589A DE 1206672 B DE1206672 B DE 1206672B
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Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
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Description

Selbsttätige Schalteinrichtung für Reibungs- oder Klauenkupplungen Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Schalteinrichtung für Reibungs- oder Klauenkupplungen, insbesondere für elektromagnetisch betätigte Reibungskupplungen in mehrgängigen Geschwindigkeitswechselgetrieben, mit einem im Kraftfuß in der treibenden oder getriebenen Kupplungshälfte angeordneten druckelektrischen Element.Automatic switching device for friction or claw clutches The invention relates to an automatic switching device for friction or claw clutches, especially for electromagnetically operated friction clutches in multi-speed speed change gears, with one in the power foot in the driving one or driven coupling half arranged pressure-electrical element.

Es sind selbsttätig schaltbare Kupplungen bekannt, deren Wirkung auf der Relativdrehzahl der treibenden und getriebenen Kupplungsteile, d. h. auf einem Freilaufeffekt beruhen. Diese Kupplungen sind, wenn sie beispielsweise auf dem Prinzip der Rollenfreiläufe beruhen, bezogen auf das zu übertragende Drehmoment sehr groß oder, wenn sie mit einem Steilgewinde und mit Kupplungslamellen arbeiten, sehr vielteilig, teuer und störanfällig, abgesehen davon, daß meist noch eine zusätzliche Einrückvorrichtung notwendig ist, um die Überholeinrichtung bei mehrgängigen Getrieben wirkungslos machen zu können. Diese Kupplungen haben ferner den Nachteil, daß sie zum Wirksamwerden einen bestimmten Winkelweg zurücklegen müssen, was ein stoßartiges Schalten zur Folge haben kann.There are automatically switchable clutches known, their effect on the relative speed of the driving and driven coupling parts, d. H. on one Based on free-running effect. These clutches are when they are for example on the principle the roller freewheels are based on the torque to be transmitted very large or, if you work with a high helix thread and with clutch plates, very multi-part, expensive and prone to failure, apart from the fact that usually an additional engagement device is necessary to make the overtaking device ineffective in multi-speed transmissions to be able to do. These couplings also have the disadvantage that they have to be effective have to cover a certain angular path, resulting in a jerky switching to the Can have a consequence.

Es sind auch Reibungskupplungen, beispielsweise elektromagnetisch betätigte Kupplungen, bekannt, die beim Auftreten einer überlastung gleiten und dabei ihren eigenen elektrischen Stromkreis ausschalten. Eine derartige Kupplung arbeitet mit einer druckelektrischen Vorrichtung, die beim überschreiten einer Druckgrenze in Tätigkeit tritt. Alle bekannten Einrichtungen dieser Art haben gemeinsam, daß sie beim Erreichen eines Maximalwertes eines Drehmoments wirksam werden.There are also friction clutches, for example electromagnetic actuated clutches, known that slide when an overload occurs and switch off their own electrical circuit. Such a coupling works with an electrical pressure device, which when a pressure limit is exceeded comes into action. All known institutions of this type have in common that they become effective when a maximum value of a torque is reached.

Zweck der Erfindung ist eine Schalteinrichtung, -die bei Geschwindigkeitswechselgetrieben den Gangwechsel ohne Unterbrechung der Zugkraft erleichtert, und zwar dadurch, daß sie dann wirksam wird, wenn die neu eingeschaltete Geschwindigkeitsstufe etwa das volle Drehmoment übernommen hat; sie soll aber andererseits ein stoßfreies Arbeiten gewährleisten. Außerdem soll, bezogen auf den Raum, das übertragbare Drehmoment erhöht werden.The purpose of the invention is a switching device, -the speed change gearboxes facilitates the gear change without interrupting the traction, namely that it takes effect when the newly activated speed level is around the has taken over full torque; On the other hand, it should work smoothly guarantee. In addition, based on the space, the transmittable torque increase.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung des druckelektrischen Elements zum Schalten der Kupplung bei einem Drehmoment annähernd gleich Null. Dadurch kann einerseits eine völlig stoßfreie Drehmomentübergabe und andererseits ein verlustfreies Schalten erreicht werden. Von besonderem Vorteil ist, daß die Schalteinrichtung selbsttätig von der Größe des übertragenden Drehmoments ausgehend gesteuert wird.The object on which the invention is based is achieved by Use of the pressure-electrical element for switching the clutch at a torque almost equal to zero. On the one hand, this enables a completely shock-free torque transfer and on the other hand, lossless switching can be achieved. Of particular advantage is that the switching device automatically depends on the size of the transmitted torque is controlled starting.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als druckelektrisches Element ein an sich bekanntes piezoelektrisches Element verwendet, das fast trägheitslos und sehr feinfühlig anspricht.According to an advantageous embodiment of the invention, as a pressure-electric Element uses a known piezoelectric element that has almost no inertia and responds very sensitively.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß schaltbare elektromagnetisch betätigte Kupplung mit einem piezoelektrischen Element, F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g.1, a F i g. 3 einen elektrischen Schaltplan zur Kupplung nach den F i g. 1 und 2.The F i g. 1 to 3 show an embodiment of the invention. It shows Fig. 1 shows a longitudinal section through an electromagnetic switchable according to the invention actuated clutch with a piezoelectric element, FIG. 2 shows a section along the line 2-2 in F i g.1, a F i g. 3 shows an electrical circuit diagram for the clutch according to the F i g. 1 and 2.

F i g. 1 und 2 stellen eine an sich bekannte elektromagnetisch betätigte Kupplung dar, die durch ein piezoelektrisches Element ergänzt ist. Es möge an-genommen sein, daß der an der Getriebewelle 10 eingeleitete und am Zahnrad 11 abgeleitete Leistungs-, fluß in Abhängigkeit bei einem Drehmoment annähernd gleich Null unterbrochen werden soll, um einer anderen eingeschalteten Kupplung das ganze Drehmoment zu übergeben. Die Getriebewelle 10 ist mit einer Verzahnung 12 versehen, auf der eine Ankerscheibe 13 verschiebbar gelagert ist. Auf der Getriebewelle 10 ist ferner eine Kupplungshälfte 14 drehbar, aber nicht axial verschiebbar angeordnet. Der Kupplungskörper, der als Elektromagnet ausgebildet ist, enthält eine Spule 15; die Strom über einen Schleifring 16 erhält. Der Kupplungskörper ist ferner mit Klauen 17 versehen; in die mit einer entsprechenden Verzahnung Außenlamellen 18 eingreifen. Zwischen den Außenlamellen greifen Innenlamellen 19 mit einer Innenverzahnung in die Verzahnung 12 der Getriebewelle ein. Neben der Spule 15 befindet sich in einem axial aus dem Kupplungskörper 14 herausragenden Schaltkörper 20 ein piezoelektrisches Element, das aus zwei metallischen Druckkörpern 21, 22, zwei Kristallen 23; 24 und einem metallischen Distanzstück 25 = best6ht. -Alle Einzelteile 21 bis 25 des Elements sind von einem Isolierkörper 26 umgeben. Das Distanzstück 25 ist an einem Schleifring 27 und die Druckstücke 21, 22 an Masse angeschlossen.' Die Druckstücke sind: mit Zapfen 28, 29 versähen, die durch Bohrungen. ;in Umfangsrichtung aus dem Schaltkörper 20 herausragen. Der Kupplungskörper trägt einen Ringflansch 30, auf dem drehbar, aber axial nicht verschiebbar eine Nabe 31 gelagert ist. Die Nabe 31 ist mit zwei Klauen 32, 33 ausgerüstet, die so den Schaltkörper 20 zwischen sich aufnehmen, daß die Zapfen 28, 29, der Druckkörper 21, -22 an den Innenflächen der-Klauen 32,33.-anliegen. An der Nabe 31 ist das Zahnrad 11 befestigt. ..F i g. 1 and 2 represent an electromagnetically actuated clutch, known per se, which is supplemented by a piezoelectric element. It may be taken Toggle that the introduced on the transmission shaft 10 and the gear 11 derived power, flow in dependence on a torque equal to approximately zero should be interrupted to a different switched clutch to transfer the entire torque. The gear shaft 10 is provided with a toothing 12 on which an armature disk 13 is slidably mounted. Furthermore, a coupling half 14 is arranged on the transmission shaft 10 so as to be rotatable but not axially displaceable. The coupling body, which is designed as an electromagnet, contains a coil 15; which receives electricity via a slip ring 16. The coupling body is also provided with claws 17; into which the outer disks 18 engage with a corresponding toothing. Between the outer disks, inner disks 19 engage with internal teeth in the teeth 12 of the transmission shaft. In addition to the coil 15, in a switching body 20 protruding axially from the coupling body 14, there is a piezoelectric element, which consists of two metallic pressure bodies 21, 22, two crystals 23; 24 and a metallic spacer 25 = made. All individual parts 21 to 25 of the element are surrounded by an insulating body 26. The spacer 25 is connected to a slip ring 27 and the pressure pieces 21, 22 to ground. The pressure pieces are: Provide with pins 28, 29, which through holes. ; protrude in the circumferential direction from the switch body 20. The coupling body carries an annular flange 30 on which a hub 31 is mounted rotatably but not axially. The hub 31 is equipped with two claws 32, 33, which accommodate the switching body 20 between them in such a way that the pins 28, 29, the pressure body 21, -22 rest on the inner surfaces of the claws 32, 33.-. The gear 11 is attached to the hub 31. ..

Die elektrische Schaltung ist in F i g. 3 gezeigt. An den positiven Pol einer Stromquelle ist mit Hilfe einer Leitung 35 ein Kontakt eines Schalters 36 angeschlossen, dessen anderer Kontakt über Leitungen 37, 38 an dem einen Ende der Magnetspule 15 liegt. Das andere Ende.' der .Spule ist mittels der Leitung 39, eventuell über Massemit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden. Zwischen dem positiven Pol und der Spule 15 sind mit Hilfe der Leitungen 40 und 41 die Kontakte eines Relais 42 parallel zu den Kontakten des Sehalters 36 .angeschlossen, dessen Spule 43 einerseits mit einer .Stromquelle 45 und äiidererseits mit der Anode einer Verstärkerröhre 44 verbunden ist; deren -Gitter an das Distanzstück 25 des piezoelektrischen Elements angeschlossen ist.The electrical circuit is shown in FIG. 3 shown. A contact of a switch 36 is connected to the positive pole of a power source with the aid of a line 35, the other contact of which is located at one end of the magnet coil 15 via lines 37, 38. The other end. ' The coil is connected to the negative pole of the power source by means of the line 39, possibly via ground. Between the positive pole and the coil 15, the contacts of a relay 42 are connected in parallel to the contacts of the holder 36 with the help of the lines 40 and 41, the coil 43 of which is connected on the one hand to a current source 45 and on the other hand to the anode of an amplifier tube 44 ; whose grid is connected to the spacer 25 of the piezoelectric element.

Die Wirkungsweise ist folgende: Bei geöffneter Kupplung sind die Kontakte des Sehalters 36 und des Relais 42 :geöffnet.- Zum Schließen -der Kupplung wird der Schalter -36 eingeschaltet und somit. die Spule 15, die einerseits mit .der Leitung 39 am negativen Pol liegt, über die Leitung 35, den Schalter 36 und den Leitungen 37; 38 mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden. Die Spule 15 erhält Strom, die Ankerscheibe 13 wird angezogen, die Lamellen. 18, 19 werden aneinandergedrückt. Die Kupplung ist eingeschaltet. Sie überträgt irgendein Drehmoment von der Getriebewelle 10 auf -das Zahnrad 11. Je nach Drehrichtung wird eine der Klauen 32 oder 33 auf den ihr zugeordneten Zapfen 28 oder 29_ gedrückt, z. B. die Klaue 32 auf den Zapfen 28. Die Kristalle 23, 24 werden entsprechend des übertragenen Drehmoments zwischen den Druckkörpern 21, 22 und dem Distanzstück 25 zusammengedrückt. Durch den Druck entsteht in bekannte- Weise :eine Spannung, die der Spule: 43 des Relais mitgeteilt wird. Der Relaisanker wird angezogen und der Stromkreis für die elektromagnetische Kupplung über die Leitung 40, die Kontakte des Relais 42, die Leitungen-41, 38, der Spule 15. und der Leitung 39 geschlossen. Der Schalter 36 kann nun wieder geöffnet werden.The mode of operation is as follows: When the clutch is open, the contacts are of Sehalters 36 and the relay 42: opened.- To close -the clutch is the switch -36 switched on and thus. the coil 15, on the one hand with .der Line 39 is on the negative pole, via line 35, the switch 36 and the Lines 37; 38 connected to the positive pole of the power source. The coil 15 receives Electricity, the armature disk 13 is attracted, the lamellas. 18, 19 are pressed together. The clutch is switched on. It transmits some kind of torque from the gear shaft 10 to -the gear 11. Depending on the direction of rotation, one of the claws 32 or 33 is open its associated pin 28 or 29_ pressed, z. B. the claw 32 on the pin 28. The crystals 23, 24 are according to the transmitted torque between the pressure bodies 21, 22 and the spacer 25 are compressed. Because of the pressure arises in a well-known way: a voltage communicated to the coil: 43 of the relay will. The relay armature is attracted and the circuit for the electromagnetic Coupling via line 40, the contacts of relay 42, lines 41, 38, the coil 15 and the line 39 closed. The switch 36 can now be opened again will.

übernimmt jetzt eine andere Kupplung die Kraftübertragung und sinkt dadurch das Drehmoment bis auf einen vorbestimmten Wert annähernd Null, so läßt die Umfangskraft auf den Zapfen 28 so weit nach, daß die Spannung nicht mehr ausreicht, die Kontakte des Relais 42, 43 zu halten. Das Relais öffnet, der die- Spule 15 enthaltende -Stromkreis wird unterbrochen und die Kupplung geöffnet, so daß die zugeschaltete Kupplung jetzt mit- dem vollen Drehmonient belastet wird. .Another clutch now takes over the power transmission and sinks thereby the torque up to a predetermined value approximately zero, so lets the circumferential force on the pin 28 so far that the tension is no longer sufficient, the contacts of the relay 42, 43 to hold. The relay opens, containing the coil 15 -Circuit is interrupted and the clutch is opened so that the connected The clutch is now loaded with the full torque. .

Statt einer Röhren-Verstärkerschaltung kann auch entsprechenderweise eine Tränsistorenschaltung verwendet werden. Auch kann statt einer einfachen Verstärkerschaltung eine bekannte -Kippschaltung Verwendung finden, um den Umschaltwert genauer zu bestimmen. Die zweite Stromquelle 45 ist nur schematisch zu werten. Sie kann auch von der mit »-I-, -« bezeichneten Hauptstromquelle abgeleitet werden.Instead of a tube amplifier circuit, it can also be used accordingly a transistor circuit can be used. Also, instead of a simple amplifier circuit a known flip-flop can be used to determine the switching value more precisely. The second current source 45 is only to be assessed schematically. You can also use the "-I-, -" designated main power source can be derived.

Als Werkstöff für die Kristalle können in an sich bekannter Weise Quarz, Turmalin,- Phosphate, Titanate, Tartrate u. ä. verwendet werden.As a material for the crystals can in a known manner Quartz, tourmaline, phosphates, titanates, tartrates and the like can be used.

Claims (2)

Patentansprüche: -1. Selbsttätige Schalteinrichtung für Reibungs-oder Klauenkupplungen, insbesondere für elektromagnetisch betätigte Reibungskupplungen in mehrgängigen Geschwindigkeitswechselgetrieben, mit einem im Kraftfluß in der treibenden oder getriebenen Kupplungshälfte angeordneten druckelektrischen Element; gekennzeichnet d u r c h die Verwendung des druckelektrischen Elements (24, 23) zum Schalten der Kupplung bei einem Drehmoment annähernd gleich Null. Claims: -1. Automatic switching device for friction or Claw clutches, in particular for electromagnetically operated friction clutches in multi-speed speed change gears, with one in the power flow in the driving or driven coupling half arranged pressure-electrical element; characterized by the use of the pressure-electrical element (24, 23) for switching the clutch at a torque approximately equal to zero. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als druckelektrisches Element ein an sich bekanntes piezoelektrisches Element (21, 22, _ 23, 24) dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 366 940, 561771, 616 717, 638 871, 938 226; britische Patentschrift Nr. 292126.2. Switching device according to claim 1, characterized in that an an known piezoelectric element (21, 22, _ 23, 24) is used. Considered Publications: German patents No. 366 940, 561771, 616 717, 638 871, 938 226; British Patent No. 292126.
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