DE1500326B1 - Klauenkupplung - Google Patents

Description

zosischen Patentschrift 1036 472 bekannten Klauenkupplung vor. Auch hier findet im Falle einer unbeabsichtigten oder beabsichtigten Ausrückbewegung zunächst eine relative Axialverschiebung zwischen den beiden nuteinander im Eingriff stehenden drehmomentübertragenden Gliedern statt, bevor eine entgegenwirkende Kraft erzeugt wird, wenn man von der Reibungskraft absieht, die zwischen den in gegenseitiger Flächenberührung stehenden Zahnflankenabschnitten wirkt, jedoch oft für die Verhinderung einer unbeabsichtigten Außereingriffbewegung nicht ausreicht, wie die Erfahrung gezeigt hat. Auch bei dieser bekannten Klauenkupplung kann es zu ungleichmäßigem Tragen der Zähne zumindest während einer langen Einlaufzeit kommen. ^

Aus der USA.-Patentschrift 2070140 ist des weiteren eine Klauenkupplung bekanntgeworden, bei welcher eine einer relativen Ausrückbewegung der gekuppelten Glieder entgegenwirkende Kraft nicht erst nach Zurücklegung eines bestimmten Verschiebeweges erzeugt wird, vielmehr bereits bei Beginn einer relativen Ausrückbewegung vorhanden ist. Doch weist auch diese bekannte Klauenkupplung Nachteile auf. Ein Nachteil dieser Kupplung besteht ßen Klauenkupplung besonders groß. Infolgedessen ergibt sich an den lmienförmigen Ubertragungssteilen eine besonders schnelle gegenseitige Abnutzung und Ausbildung von Einarbeitungsstellen. Mit zunehmen-

der Abnutzung, d.h. stärker werdender Ausarbeitung, wird der einer Ausrückbewegung entgegenwirkende Rampenflächenabschnitt zum Ausnehmungsende' hin steiler, so daß der erstrebte Effekt noch verstärkt wird.

ο Infolge der auf Grund der linienförmigen Berührung und der mit dieser einhergehenden großen Flächenpressung auftretenden schnellen Abnutzung an den Zahnkanten, die infolge von Herstellungsungenauigkeiten über das Sollmaß hinausgehen, kommen bereits nach kürzester Betriebsdauer weitere Zähne zum Eingriff bzw. zum Tragen, wobei sich der Vorgang wiederholt, so daß bereits nach kurzer Betriebszeit eine gleichmäßig verteilte Drehmomentübertragung vorliegt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können die Ausnehmungen an den Zahnflanken des zweiten Gliedes durchgehend gekrümmt sein.

Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispiclcn unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter

beispielsweise darin, daß infolge der komplizierten 25 erläutert. Es zeigt

Ausbildung der Zähne bzw. Zahnflanken die Her- Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht einer eine Klau-

steilung außerordentlich teuer ist, ohne daß tin annä- enkupplung aufweisenden Kraftübertragungseinrich-

hernd gleichmäßiges Tragen gewährleistet ist. Dies - - ■ hegt unter anderem daran, daß auch bei dieser beKupplung

kannten Kupplung ein Fläche-zu-Fläche-Kontakt zwischen den Zahnflanken vorgesehen ist, bei dem die weiter oben beschriebenen Mangel grundsätzlich nicht zu verhindern sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Klauenkupplungen zu verbessern, d. h. insbesondere eine Klauenkupplung zu schaffen, die eine noch weiter verbesserte Sicherung gegen ungewollte Ausrückbewegungen der eingekuppelten Kupplungsteile gewährleistet, ohne daß es zu stoßartigen Beanspruchungen kommt, und die selbst bei relativ großen Herstellungstoleranzen infolge schnell erreichbarer gleichmäßiger Belastung der Zähne die erstrebte günstige gleichmäßige Übertragung des Drehmomentes ermöglicht, wobei die angestrebten Effekte mit fortschreitender betrieblicher Abnutzung der Arbeitsflächen zusammenwirkender Zähne keine Einbuße erleiden, sondern sogar noch verstärkt werden sollen.

Als Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß in drehmomentübertragender Eingriffsstellung nur die Zahnflankenkanten der Zähne des ersten Gliedes jeweils mit den rampenförmig ansteigenden Abschnitten der Ausnehmung in einer Flanke der entsprechenden Zähne des zweiten Gliedes zusammenwirken.

Die einer relativen Ausrückbewegung der gekuppelten Glieder entgegenwirkende Kraft ist also zwangläufig stets wirksam, wenn während der drchmomentübertragendcn Anlage der miteinander im Eingriff stehenden Glieder ungewollte äußere Kräfte auftreten, die beispielsweise die Schaltmuffe der Klauenkupplung in Axialrichtung auszurücken suchen. Da das gesamte Drehmoment zumindest bei

55 tung für ein Motorfahrzeug mit teilweise aufgeschnittenem Gehäuse,

Fig. 2 eine vergrößerte, geschnittene Teilansicht der Einrichtung nach Fig. 1 gemäß der gestrichelten Kreislinie 2, wobei die Klauenkupplung entkuppelt ist,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung, wobei jedoch die Klauenkupplung eingekuppelt ist,

F i g. 4 eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform eines zweiten verzahnten Gliedes, dessen Zahnflanken mit in Axialrichtung rampenförmig ansteigenden Ausnehmungen versehen sind,

F i g. 5 eine vergrößerte schematische Teilschnittdarstellung einer eingekuppelten Klauenkupplung in selbstzentrierter Drehmomentübertragungsstellung,

F i g. 5 a einen Schnitt durch die Klauenkupplung gemäß F i g. 3 nach der Schnittlinie 5 a-5 a,

F i g. 6 eine vergrößerte Darstellung der Zahnclcmente gemäß F i g. 5 nach Einlauf der Klauenkupplung und

Fig.7 einen Teilschnitt durch die Zahnelemente einer Variante der Klauenkupplung.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen eine in einem Gehäuse 10 angeordnete Kraftübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Welle 11, auf der ein Zahnrad 12 drehfest angeordnet ist. Außerdem befindet sich auf der Welle 11 ein ebenfalls als Zahnrad ausgebildetes erstes verzahntes Glied 13. Das auf der Welle 11 befestigte Zahnrad 12 treibt ein axial verschiebbar angeordnetes zweites verzahntes Glied 20 an, so daß das Glied 20 nach erfolgter axialer Verschiebung durch innere Kupplungszähne 23 mit äußeren Kupplungszähnen 16 des dem Zahnrad 12 axial benachbarten ersten Gliedes 13 in Eingriff zu bringen ist, welches drehbar auf der Welle 11 sitzt. Die Verzahnung der beiden Glieder 13, 20 ist im wesentlichen gleich ausgebildet. Die Welle 11, das Zahnrad 12, das erste verzahnte Glied 13 und das

einer neuen Kupplung linienförmig über die quer zur

Axialrichtung der Kupplung verlaufenden Zahnflan-

kenkanten der Zähne des ersten Gliedes erfolgt, sind zweite verzahnte Glied 20 sind koaxial angeordnet.

die solchen ungewollten Ausrückkräften entgegenge- Die betriebliche Verbindung des Zahnrades 12 mit

richteten Kraftkomponenten bei der erfindungsgeniä- dem ersten verzahnten Glied 13 über das axial ver-

5 6

schiebbare zweite verzahnte Glied 20 wird weiter un- handen ist. In der eingependelten Betriebsstellung

ten noch beschrieben. (F i g. 5) ist auch zwischen dem freien Endabschnitt

Das axial verschiebbare zweite verzahnte Glied 20 des Zahnes 23 des zweiten Gliedes 20 und der Körist mit einer Umfangsnut 21 versehen (Fig. 1), um perwandung des ersten Gliedes 13 ein Zwischenraum das Zahnrad 12 mit dem ersten verzahnten Glied 13 5 vorhanden. Auf Grund der gegebenen Kräfteverhältkuppeln und entkuppeln zu können. Hierfür ist eine nisse stellen sich die Zähne 23 im Verhältnis zu den Verschiebegabel 22 vorgesehen, welche in die Um- Zähnen 16 in der in F i g. 5 dargestellten Weise mitfangsnut 21 greift. Das zweite verzahnte Glied 20 ist tig zu der Ausnehmung 25 ein, da die Kräfte, welche ringförmig ausgebildet. Seine Innenverzahnung die Zähne 23 in die axiale Mittellage bewegen, (Zähne 23) steht in ständigem Eingriff mit Außen- io grundsätzlich größer sind als die Kräfte, die das zähnen 15 des Zahnrades 12, während die Innenver- zweite verzahnte Glied 20 bzw. die Zähne 23 veranzahnung mit den Außenzähnen 16 des ersten ver- lassen, über die gezeichnete Mittellage hinauszuwanzahnten Gliedes 13 lediglich wahlweise in Eingriff dem.

oder außer Eingriff zu bringen ist. Dieser ständige Die Zähne 16 des ersten verzahnten Gliedes 13 bzw. wahlweise Eingriff ist aus den F i g. 2 und 3 er- 15 weisen quer zur Axialrichtung der Kupplung verlaukennbar, In der in F i g. 3 dargestellten Stellung ist fende Zahnflankenkanten 30 und 31 auf, die so das zweite verzahnte Glied 20 aus der in F i g. 2 dar- scharfkantig belassen werden, wie sie sich auf Grund gestellten Außer-Eingriff-Stellung nach links in eine ihrer maschinellen Herstellung ergeben. Die scharfen In-Eingriff-Stellung verschoben, wobei der linke Teil Zahnflankenkanten 30, 31 stehen daher jeweils mit der Innenverzahnung des zweiten Gliedes 20 mit den 20 den in Axialrichtung rampenförmig ansteigenden Zähnen 16 des ersten verzahnten Gliedes 13 kämmt, Wandungen 25 a, 25 b des betreffenden Zahnes 23 ohne dabei außer Eingriff mit den äußeren Zähnen im wesentlichen in linienförmiger Berührung. Wenn 15 des Zahnrades 12 zu kommen. In der in F i g. 3 vorstehend oder nachfolgend von »im wesentlichen gezeigten Stellung drehen sich mithin das Zahnrad linienförmiger« Berührung die Rede ist, so soll dieses 12, das erste Glied 13 und das zweite Glied 20 zu- 35 zum Ausdruck bringen, daß die geometrische Berühsammen mit der Welle 11. Die einander gegenüber- rungsform bei fortschreitender gegenseitiger Abnutliegenden Endabschnitte der Zähne 16 des ersten zung der miteinander im Eingriff stehenden gezahn-Gliedes 13 sowie der Zähne 23 des zweiten Gliedes ten Glieder durch entsprechende Vergrößerung der 20 sind an der Stelle 17 bzw. 18 (F i g. 2) konisch zu- Kontaktstellen nicht mehr exakt linienförmig vergespitzt ausgebildet, um den Eingriff bzw. die Ver- 30 bleibt.

Schiebung zu erleichtern. Ein zur Unterstützung einer In der Zeichnung sind die Neigungswinkel der

ungehemmten Verschiebung in üblicher Weise be- Ausnehmungen 25, 27 zur Zahnachse übertrieben

nutzter bekannter Synchronisierungsring ist der bes- groß dargestellt, um die Verhältnisse besser veran-

seren Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. schaulichen zu können. Die tatsächliche Tiefe der

In den Zahnflanken der Zähne 23 sind Ausneh- 35 Ausnehmungen 25, 27 beträgt bei dem dargestellten

mungen 25 und 27 vorgesehen, wie aus den F i g. 4 Ausführungsbeispiel nur 0,26 bis 0,28 mm. Um die

bis 6 erkennbar ist. Da alle Zähne 23 die gleiche geo- rampenförmig ausgebildeten Abschnitte der Ausneh-

metrische Form aufweisen, sind sie im folgenden nur mungen 25, 27 für die Zahnflankenkanten 30, 31 der

an einem Zahn beschrieben. Kupplungszähne 16 des ersten verzahnten Gliedes 13

Die Ausnehmung 25 bzw. 27 erstreckt sich nur 40 zu schaffen, geht daher die Ausnehmung 25, 27 jeüber einen Teil der Gesamtlänge eines Zahnes der weiis über die Zahnflankenkanten 30, 31 hinaus, wie Zähne 23 des zweiten verzahnten Gliedes 20 und ist dieses beispielsweise aus F i g. 5 erkennbar ist.
jeweils langer als ein Zahn 16 des ersten Gliedes 13. F i g. 6 zeigt die Verhältnisse nach einer bestimm-Die Ausnehmung 25 bzw. 27 endet kurz vor dem zu- ten Betriebszeit und entsprechender Abnutzung, Zugespitzten Ende 18 des Zahnes 23, so daß von die- 45 bei diese Darstellung selbstverständlich ebenfalls sem Ende der Ausnehmung 25 bzw. 27 bis zu dem übertrieben dargestellt ist.

zugespitzten Ende 18 ein gerader Abschnitt verbleibt Es sei noch darauf hingewiesen, daß im Falle einer (s. F i g. 5 und 6). Statt dessen kann in anderer Aus- kurvenförmig gekrümmten Ausnehmung (F i g. 5) die bildung die Ausnehmung 25 jedoch auch bis an das Krümmung so gewählt wird, daß die vorstehend bezugespitzte Ende 18 des Zahnes 23 herangeführt sein 50 schriebene Haltewirkung gegen ein unbeabsichtigtes und dort eine scharfe Eckkante bilden, wobei dann Ausrücken der gekuppelten Glieder 13, 20 gesichert die Zahnquerschnittsdicke an der Stelle 26 auf die ist, ohne daß die einer Ausrückbewegung entgegennormale oder eaie reduzierte Größe gebracht werden wirkende Kraft so groß wird, daß sie sich bei gewollkann. Die Zähne 16 des ersten Gliedes 13 liegen bei ter Entkupplung ungünstig auf die Betätigung der der dargestellten Ausbildung mithin im Bereich der 55 Klauenkupplung auswirkt. Im Falle des Auftretens Ausnehmungen 25 bzw. 27, wenn das zweite ver- ungewollter Ausrückkräfte »klettern« die Zähne 16 zahnte Glied 20 mit dem ersten verzahnten Glied im des ersten verzahnten Gliedes 13 so weit an der Aus-Eingriff ist, wobei die Berührflanke von der Preh- nehmung hoch, bis die progressiv ansteigende Widerrichtung des zweiten Gliedes 20 abhängt, so daß die Standskraft mit der ungewollt auftretenden Ausrück-Zähne 16 des ersten verzahnten Gliedes 13 entweder 60 kraft im Gleichgewicht steht.

mit den Ausnehmungen 25 oder aber mit den Aus- F i g. 7 zeigt eine Ausführung einer Klauenkuppnehmungen 27 in den Zähnen 23 des zweiten ver- lung, bei welcher der den Zähnen 16 des ersten verzahnten Gliedes 20 zusammenwirken. Bei der in zahnten Gliedes 13 entsprechende Zahn 39 an der F i g. 5 durch einen Pfeil eingezeichneten Drehrich- Stelle 38 besonders stark abgeschrägt ist Derartige tung liegt der Zahn 16 des ersten Gliedes 13 in der 65 Zähne 39 werden besonders gut in der Ausnehmung Ausnehmung 25, während zwischen der Ausneh- des Zahnes 23 zentriert und es ergibt sieb eine antmung 27 auf der anderen Seite des Zahnes 23 und sprechend gute Haltewirkung der Zähne 39 in den dem nachfolgenden Zahn 16 ein Zwischenraum vor- Ausnehmungen der Zähne 23. Die Berührung zwi-

sehen dem Zahn 39 und dem Zahn 23 erfolgt jeweils an zwei Stellen 39 c, wobei zur Erzielung der Selbstzentrierung selbstverständlich eine Berührung mit einem anderen Körper verhindert werden muß, so daß ein hinreichend großer Zwischenraum zwischen

der Spitze 23 d und der Wandung des dem ι Glied 13 (z.B. Fig.2, 3) entsprechenden Gli< gewährleistet sein muß. Entsprechendes gilt s verständlich zur Erzielung einer »frei schwinden« Lagerung der Zähne 23 für die andere Seite

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

J09510,

Claims (1)

1 2

■ Klauenkupplungen zu verhindern. - So ist aus der

Patentansprüche: deutschen Patentschrift 744949 eine axial ausrück

bare Zahnkupplung bekanntgeworden, bei welcher

1. Klauenkupplung mit einem ersten verzahn- die Zähne des ersten verzahnten Gliedes an ihrem ten Glied, dessen quer zur Axialrichtung der 5 freien kopfseitigen Endabschnitt mit Vorsprüngen Kupplung verlaufende Zahnflankenkanten versehen sind und bei der die Zahnflanken des zweischarfkantig ausgebildet sind, und mit einem ten Gliedes im Bereich der Vorsprünge der Zähne zweiten verzahnten Glied, dessen Zahnflanken des ersten Gliedes mit Ausnehmungen versehen sind. mit in Axialrichtung rampenförmig ansteigenden Die Vorsprünge weisen quer zur Axialrichtung der Ausnehmungen versehen sind und bei der eines io Kupplung verlaufende scharfe Kanten auf, während der beiden verzahnten Glieder zur Übertragung die Ausnehmungen im axialen Querschnitt kreisboeines Drehmomentes aus einer entkuppelten Stel- genförmig~gekrümmt ausgebildet sind. Während der lung in eine gekuppelte Stellung axial verschieb- Drehmomentübertragung stehen die Vorsprünge der bar ist, wobei während der relativen Ausrückbe- Zähne des ersten verzahnten Gliedes im Abstand zu wegung jeweils zwischen einer scharfen Zahn- 15 der jeweiligen Außenfläche einer zugeordneten Ausflankenkante des ersten Gliedes und einem ram- nehmung, da die Übertragung des Drehmomentes penförmig ausgebildeten Abschnitt einer Ausneh- nicht im Bereich der Vorsprünge bzw. Ausnehmunmung in einer Zahnflanke des zweiten Gliedes gen, sondern im Bereich der nicht mit Vorsprüngen eine der Ausrückbewegung entgegenwirkende bzw. Ausnehmungen versehenen Abschnitte der Kraft erzeugt wird, dadurch gekenn- 20 Zahnflanken in gegenseitiger flächiger Anlage erzeichnet, daß in drehmomentübertragender folgt. Kommt es bei dieser bekannten Klauenkupp-Eingriffsstellung (Fig. 3,5) nur die Zahnflanken- lung zu einer relativen axialen Ausrückbewegung, so kanten (30, 31) des ersten Gliedes (13) jeweils kommt jeweils eine quer zur Axialrichtung der mit den rampenförmig ansteigenden Abschnitten Kupplung verlaufende Kante eines Vorsprungs in (25 a, 2Sb) der Ausnehmung (25 bzw. 27) in 25 Verlaufe der Ausrückbewegung in Berührung mit der einer Flanke der entsprechenden Zähne (23) des Außenseite einer Ausnehmung, so daß die unbeabzweiten Gliedes (20) zusammenwirken. sichtigte Ausriickbewegung durch die dabei erzeugte.

2. Klauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch der Ausrückbewegung entgegenwirkende Kraft vergekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (25 bzw. hindert wird.

27) an den Zahnflanken des zweiten Gliedes (20) 30 Bei dieser bekannten Klauenkupplung bedarf es durchgehend gekrümmt sind. einer Axialverschiebung zwischen den beiden ver

zahnten Gliedern, bevor eine der Ausriickbewegung entgegenwirkende Kraft erzeugt wird und wirksam

werden kann. Aus diesem Grunde kann es bei dieser

35 bekannten Klauenkupplung bei verhältnismäßig schneller axialer Relativbewegung zu Stoßen kommen, die tunlichst vermieden werden sollten.

Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung mit Bei dieser bekannten Kupplung ist außerdem die

einem ersten verzahnten Glied, dessen quer zur Belastung der Zähne ständig oder zumindest über Axialrichtung der Kupplung verlaufende Zahnflan- 40 eine sehr lange Betriebsdauer ungleichmäßig, wenn kenkanten scharfkantig ausgebildet sind, und mit nicht mit sehr engen Herstellungstoleranzen gearbeieinem zweiten verzahnten Glied, dessen Zahnflanken tet wird, was jedoch mit entsprechenden Kosten mit in Axialrichtung rampenförmig ansteigenden verbunden ist. Dieses ungleichmäßige Tragen er-Ausnehmungen versehen sind und bei der eines der gibt sich auf Grund des oben beschriebenen beiden verzahnten Glieder zur Übertragung eines 45 Fläche-zu-Fläche-Kontaktes zwischen jeweils zwei Drehmomentes aus einer entkuppelten Stellung in einander zugeordneten Zähnen der beiden verzahneine gekuppelte Stellung axial verschiebbar ist, wobei ten Glieder. Erhebt sich nämlich beispielsweise die während der Ausrückbewegung jeweils zwischen Zahnflanke eines Zahnes auf Grund ungenauer Beareiner scharfen Zahnflankenkante des ersten Gliedes beitung beachtlich mehr über die Symmetrieachse und einem rampenförmig ausgebildeten Abschnitt 50 des Zahnes als es bei den anderen Zähnen der Fall einer Ausnehmung in einer Zahnflanke des zweiten ist, so kommt es möglicherweise lediglich zum EinGliedes eine der Ausrückbewegung entgegenwir- griff und damit zum Tragen zwischen diesem betrefkende Kraft erzeugt wird. fenden Zahn und dem ihm zugeordneten Zahn des

Es ist bekannt, daß zwei miteinander im Eingriff anderen Gliedes, während die übrigen Zähne prakstehende verzahnte Glieder einer Klauenkupplung in 55 tisch außer Eingriff sind. Infolge der bestimmten Betriebszuständen v.ährend der Übertra- Fläciie-zu-Fläche-Berührung wird dieser ungünstige gung eines Drehmomentes außer Eingriff kommen Betriebszustand erst nach längerer Betriebszeit auf können. Eine solche Tendenz ist beispielsweise bei Grund auftretenden Verschleißes abgebaut, was Kraftfahrzeuggetrieben zu beobachten. Dabei können zwangsläufig zu einer Übertragungsunwucht führt. In aber nicht nur betriebliche Schwierigkeiten austreten, 60 besonders ungünstigen Fällen kann es dabei zu einer eine solche ungewollte Entkupplung kann darüber Beschädigung des betreffenden Zahnes und sogar zu hinaus außerordentlich große Gefahren entstehen dessen Bruch kommen, da die auf den Zahn einwirlassen. Dieses ist beispielsweise dann der Fall, wenn kenden Kräfte so groß werden können, daß die zuein Motorfahrzeug auf einer Straße mit starkem Ge- lässige Beanspruchung, beispielsweise die Biegebeanfälle gefahren wird, wobei der Motor bekanntlich mit 65 spruchung im Zahnfuß, überschritten wird, bevor zur Bremsung herangezogen wird. überhaupt weitere Zähne bzw. Zahnpaare in gegen-

Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht seitigen Eingriff gelangen,
worden, um ein ungewolltes Entkuppeln derartiger Ähnliche Verhältnisse liegen bei der aus der fran-