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Reibungskupplung, insbesondere für Bootsgetriebe Die Erfindung bezieht
sich auf eine Reibungskupplung, insbesondere für Bootsgetriebe, mit einem auf einer
zu kuppelnden Welle ortsfest gelagerten Schaltmuffenträger und einem mit einer Schaltmuffe
axial verschiebbaren Reibring mit vorzugsweise kegeliger Reibfläche, der mit einer
an der anderen Kupplungshälfte angeordneten Reibfläche zusammenwirkt und der zur
Erzeugung der Anpreßkraft bei begrenzter Drehung auf der Welle an der der Reibfläche
gegenüberliegenden Stirnfläche mit Keilflächen versehen ist, die zu dieser Stirnfläche
in Hauptachsrichtung geneigt ausgebildet sind und sich an Gegenflächen am Schaltmuffenträger
abstützen.
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Bekannt ist eine Schaltkupplung für ein auf einer Welle lose drehbar
gelagertes Zahnrad, die aus einem Schaltmuffenträger und einem Reibring besteht,
wobei zur Erzeugung der Kupplungskraft bei begrenzter Drehung der axial verschiebbare
Reibring auf der der Reibfläche gegenüberliegenden Stirnfläche mit Keilflächen versehen
ist, die in dessen Stirnebene in Hauptachsrichtung geneigt ausgebildet sind. Ferner
ist es bei einer Reibscheibenanlaßkupplung bekannt, an einer Schwungscheibe einen
Rollenträger zu befestigen, auf dem auf eine Kurvenscheibe einwirkende Rollen angebracht
sind. Die beim Auflaufen der Rollen auf der Kurvenscheibe erzeugte Anpreßkraft wird
hierbei über verschiedene Bauteile und Druckfedern auf die Reibscheibe übertragen,
wobei die Kraft der stark bemessenen Druckfedern, die der Übertragung eines Moments
ständig entgegenwirkt, überwunden werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber eine Reibungskupplung zu
schaffen, bei der die Nachteile der vorbekannten Ausführungen vermieden sind, die
möglichst einfach im Aufbau und betriebssicher ist und zu deren Betätigung bei geringem
Leerlaufmoment nur kleine Schaltkräfte aufzubringen sind.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß mehrere in Ausnehmungen
des Schaltmuffenträgers von radial gerichteten, fest mit diesem verbundenen Achsen
gehaltene, an den Keilflächen des Reibringes in an sich bekannter Weise bei der
Relativdrehung auflaufende Anpreßrollen angeordnet sind, wobei radial gerichtete
Bohrungen im Schaltmuffenträger und in diese eingesetzte Federrasten vorgesehen
sind, die in Ausdrehungen der Schaltmuffe eingreifen.
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Die Reibungskupplung gemäß der Erfindung zeichnet sich vor allem durch
ihre Betriebssicherheit und den einfachen Aufbau aus. Der Reibring ist lediglich
mit der an dem mit dem Schaltmuffenträger zu kuppelnden Teil angeordneten Gegenreibfläche
in Verbindung zu bringen, um den Kupplungsvorgang einzuleiten. Die an dem Reibring
angebrachten Keilflächen arbeiten sodann mit den im Schaltmuffenträger gelagerten
Anpreßrollen zusammen und bewirken dabei, daß der Anstieg des übertragenen Drehmomentes
nach einer unendlichen geometrischen Reihe mit endlichem Höchstwert erfolgt. Auch
nach dem Einschalten wird die Kraft durch den Reibschluß übertragen, Kupplungsverzahnungen
od. dgl. sind somit nicht erforderlich.
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Da die Kupplungskräfte von dem übertragenen Drehmoment erzeugt werden,
ist das übertragbare Moment immer proportional dem Antriebsmoment und um einen bestimmten
Betrag größer als dieses.
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Die Schaltkraft, die bei der erfindungsgemäßen Reibungskupplung zur
Einleitung des Kupplungsvorganges aufgebracht werden muß, ist gegenüber den vergleichbaren
vorbekannten Ausführungen äußerst gering. Bei Versuchen waren nämlich bei 1500 U/min
lediglich 2 bis 3 kg an Schaltkraft erforderlich.
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Des weiteren können zur Verwendung der Kupplung in beiden Drehrichtungen
jeder Anpreßrolle zwei gegensinnig gerichtete Keilflächen im Reibring zugeordnet
sein.
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Zur Übertragung der über die Schaltmuffe eingeleiteten Kupplungskraft
ist zweckmäßigerweise jeder Reibring mit einem oder mehreren gleichmäßig am Umfang
verteilten radial gerichteten Zapfen zu versehen, die in einer oder mehreren umlaufenden
Nuten der Schaltmuffe geführt sind.
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Zur Fixierung der Schaltmuffe in den Schaltstellungen ist es ferner
vorteilhaft, daß die Federrasten über die Ausdrehungen bei eingerückter Kupplung
eine der Schaltkraft gleichgerichtete Axialkraft auf die Schaltmuffe ausüben.
Außerdem
kann zur Halterung des Reibringes der Schaltmuffenträger am Umfang verteilt weitere
Ausnehmungen aufweisen, in die jeweils zwei achsparallel übereinandergeschobene
und vorzugsweise ineinandergeführte Platten eingesetzt sind, die mit Ansätzen den
Reibring und/oder den Schaltmuffenträger umfassen und durch Federn gegeneinander
abgestützt sind.
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Bei Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Reibungskupplung
als Doppellcupplung ist es ferner vorteilhaft, einen weiteren spiegelgleichen und
spiegelbildlich angeordneten Reibring vorzusehen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Reibungskupplung sind
in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt F i
g. 1 einen Axialschnitt durch eine Kegelreibungskupplung, '-F i g. 2 einen Teilschnitt
nach der Linie 11-I1 der F i g. 1 bei geöffneter Kupplung, F i g. 3 einen Teilschnitt
nach F i g. 2 bei geschlossener Kupplung, F i g. 4 einen Axialschnitt durch eine
Doppelkonuskupplung, F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 4, F i
g. 6 einen Axialschnitt durch die Doppelkonuskupplung gemäß der Linie VI-VI der
F i g. 5, F i g. 7 einen weiteren Axialschnitt und F i g. 8 einen Teilschnitt nach
der Linie VIII-VIII der F i g. 7.
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Mit 1 ist in F i g.1 eine Welle bezeichnet, auf der ein Schaltmuffenträger
2 drehfest und über eine Büchse 4 ein Zahnrad 3 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad
3, das mit dem Schaltmuffenträger 2 kraftschlüssig kuppelbar ist, ist zu diesem
Zweck mit einer kegeligen Reibfläche 6 versehen, die mit der Reibfläche 24 eines
im Schaltmuffenträger 2 begrenzt drehbar gelagerten sowie axial verschiebbaren Reibringes
5 zusammenwirkt.
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Zur Erzeugung der- Kupplungskraft ist, wie den . F i g. 2 und 3 zu
entnehmen ist, der Reibring 5 mit mehreren, vorzugsweise am Umfang gleichmäßig verteilten
Ausnehmungen 11 versehen, deren Begrenzungsflächen als zu der der Reibfläche 24
abgewandten Stirnfläche 25 in Richtung der Achse 26 geneigte Keilflächen 12 und
12' ausgebildet sind. An den Keilflächen 12, 12' laufen. je nach Drehrichtung bei
einer Axialverschiebung des Reibringes 5 Rollen 10 auf, die in Ausnehmungen 8 des
Schaltmuffenträgers 2 auf Bolzen 9 drehbar gelagert sind.
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Auf dem Schaltmuffenträger 2 ist eine axial verschiebbare Schaltmuffe
7 gelagert, die über achsparallel übereinandergeschobene, in den Ausnehmungen 14
des Schaltmuffenträgers 2 eingesetzten Platten 15, 16 formschlüssig mit diesem verbunden
ist. Außerdem dienen die Platten 15, 16 zur Halterung des Reibringes 5. Durch die
in den Nuten 21, 22 der Platten 15, 16 eingesetzten Federn 23 wird nämlich der Reibring
5 über die Nasen 17,18 zum Schaltmuffenträger 2 hingezogen, so daß die Kupplung
durch Erschütterungen od. dgl. nicht selbsttätig ein-,rücken kann. Über -die in
die Nuten 21, 22 eingreifenden Ansätze 19, 20 sind die Platten 15, 16 auch ineinandergeführt.
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Wird die Schaltmuffe 7, die in der Neutralstellung durch eine, nicht
dargestellte, in die Ausnehmung 13 -eingreifende Federraste fixiert ist, nach links
verschoben, so wird zunächst durch einen oder mehrere, ebenfalls nicht dargestellte,
in die Schaltmuffe 7"eingreifende Ansätze der Reibring 5 mitgenommen. Dadurch laufen
die Rollen 10, wie es in F i g. 3 zu sehen ist, an den Keilflächen 12 des Reibringes
5 auf, so daß dieser mit seiner Reibfläche 24 an die Reib-Fläche 6 des mit dem Schaltmuffenträger
2 zu kuppelnden Zahnrades 3 angepreßt und somit eine kraftschlüssige Verbindung
hergestellt wird. Eine selbsttätige Verschiebung der Schaltmuffe 7 und eine damit
verbundene Unterbrechung des Kraftschlusses wird durch das Eingreifen der Federraste
in die Ausnehmung 13' verhindert.
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Als Kegelwinkel 2 - a ist dabei zweckmäßigerweise der durch die aneinanderreibenden
Materialien bestimmte günstigste Kegelwinkel zu wählen, während der Keilwinkel ß
der Keilflächen 12,12' ohne Schwierigkeit durch - die Bedingung tg ß - sinrx >,u
zu bestimmen ist.
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Die vorgeschlagene Maßnahme, zur Erzeugung der Kupplungskraft den
Reibring durch eine Relativdrehung als Keil zwischen eine- fest auf der treibenden
Welle angeordnete Rolle und .den zu kuppelnden Teil zu treiben, ist nicht nur bei
Kegelreibungskupplungen, sondern auch bei Kupplungen mit achssenkrechten Reibflächen
anwendbar. Bei derartigen Ausführungen ist zur Bestimmung des -Keilwinkels ß lediglich
die Bedingung tg ß >,u einzuhalten.
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Um ein Lösen der Kupplung unter Last zu vermeiden, ist des weiteren
die Bedingung
einzuhalten, wobei für ,un der Reibwert der Ruhe einzusetzen ist. Die Kupplungskraft
P, durch die der Reibring an die Reibfläche des zu kuppelnden Teiles angepreßt wird,
kann somit durch die Formel
bestimmt werden: Mit Mdm wird hierbei das Motormoment und mit r der mittlere Kegelradius
der zusammenwirkenden Reibfläche bezeichnet.
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In den F i g. 4 bis 8 ist eine erfindungsgemäße Reibungskupplung gezeigt,
die als Doppelkonuskupplung ausgebildet ist. Auf der Welle 41 sind hierbei die mit
dieser zu kuppelnden Zahnräder 42, 43 drehbar gelagert, die mit kegeligen Reibflächen
45, 46 versehen sind. Außerdem ist auf der Welle 41 wiederum ein Schaltmuffenträger
44 ortsfest angeordnet, in dessen gleichmäßig verteilten Ausnehmungen 50 auf Bolzen
51 gelagerte Rollen 52 eingesetzt sind: Des weiteren trägt der Schaltmuffenträger
44 eine axial verschiebbare Schaltmuffe 49 sowie die begrenzt drehbaren Reibringe
47, 48, die mit ihren Reibflächen 70, 71 mit den Reibflächen 45, 46 der Zahnräder
42, 43 zusammenwirken. Die Schaltmuffe 49 ist mit dem Schaltmuffenträger 44 lediglich
durch die in dessen Ausnehmungen 55 eingesetzte, übereinandergescho= bene und jeweils
durch eine Feder 58 gegeneinander abgestützte Platten 56, 57 formschlüssig verbunden,
die außerdem durch die Ansätze 75, 76 unerwünschte Eigenbewegungen der Reibringe
47, 48 verhindern.
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Zur Fixierung der Schaltmuffe 49 in den Schaltstellungen sind, wie
den F i g. 5 und 6 zu entnehmen ist, in radial gerichtete Bohrungen 59 des Schaltmuffenträgers
44 eingesetzte, durch Federn 61 belastete Kugeln GO vorgesehen, die in die den Schaltstellungen
zugeordneten Ausnehmungen 62; 63 und
63' einrasten. Die Ausnehmungen
63, 63' sind dabei derart ausgebildet, daß bei eingeschalteter Kupplung eine der
Schaltkraft gleichgerichtete Axialkraft erzeugt wird, um ein selbständiges Lösen
der Reibringe 47, 48 zu verhindern.
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Zur Axialverschiebung der Reibringe 47, 48 sind an diesen Ansätze
64 bzw. 65 angebracht, die in die in die Schaltmuffe 49 eingearbeiteten und in Umfangsrichtung
verlaufenden Nuten 66, 67 eingreifen. Um die Ansätze 64, 65 der Reibringe 47, 48
in die Nuten 66, 67 einführen zu können, sind in der Schaltmuffe 49 weitere Ausnehmungen
68 bzw. 69 vorgesehen.
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Wird, wie es in F i g. 7 dargestellt ist, die Schaltmuffe 49 nach
links verschoben, so wird der Reibring 47 durch die in den Nuten 66 geführten Ansätze
64 mitgenommen und mit seiner Reibfläche 70 an der Reibfläche 45 des Zahnrades 42
zur Anlage gebracht. Sobald eine Berührung mit der Reibfläche 45 eingetreten ist,
wird der Reibring 47 gegenüber dem Schaltmuffenträger in die in F i g. 8 gezeigte
Stellung gedreht. Bei dieser Relativdrehung laufen die Rollen 52 an den Keilflächen
53 des Reibringes 47 auf, die zu dessen Stirnfläche 72 in Richtung der Achse 74
geneigt ausgebildet sind. Der gleiche und spiegelbildlich angeordnete Reibring 48
ist analog mit den zu der Stirnfläche 73 geneigten Keilflächen 54 versehen.
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Durch das Auflaufen der Rollen 52 auf den Keilflächen 53 des Reibringes
47 wird die über die Schaltmuffe 49 eingeleitete Schaltkraft mit zunehmender Relativdrehung
mehr und mehr verstärkt, bis eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Zahnrad 42
hergestellt ist. Die Kugeln 60 rasten in die Ausnehmungen 63' ein und erzeugen durch
die Kraft der Feder 61 eine der Schaltkraft gleichgerichtete Axialkraft, so daß
ein selbständiges Lösen des Reibringes 47 verhindert wird.