DE2006984C2 - Schaltbare reibungskupplung insbesondere fuer zahnradgetriebe - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Reibungskupplung, insbesondere für Zahnradgetriebe, mit einer auf der zu kuppelnden Welle axial verschiebbar gelagerten Schaltmuffe und mit mindestens einem axial verschiebbaren Reibring, der zu einer Kupplungshälfte gehört, der über Kupplungsreibflächen mit der anderen Kupplungshälfte zusammenwirkt und der sicli zum Erzeugen einer vom Drehmoment abhängigen Anpreßkraft mittels zur Rotationsebene geneigten Schrägflächen über Wälzkörper ίο an der zu kuppelnden Welle abstützt.

Reibungskupplungen der oben beschriebenen Art sind ii: mehreren Ausführungsformen bekanntgeworden. Sd gibt es Kupplungen, bei denen die auf die geneigten Schrägflächen auflaufenden Wälzkörper KtIgL^-In sind. Bei einer anderen bekannten Kupplung sind diese Wälzkörper Anpreßrollen, die auf Zapfen gelagert sind, welche radial Lm SchaltmulTenträger gehalten sind. Schließlich ist auch eine Schaltkupplung bekannt, bei der die Aufgabe der Wälzkörper cine radiale Verzahnung übernimmt, die zu axialen Ebenen abgeschrägte Flächen aufweisen.

Der Erfindung liegt als Aufgabe eine Kupplung zugrunde, die unter einer bestimmten, verhältnismäßig kleinen Last schaltbar, insbesondere ausschaltbar sein soll, ^o soll die Kupplung mit einer Servowirkung einschaltbar sein, d. h. bei einer kleinen ['iiiichallkni'¹ soll ein verhältnismäßig hohes Drehmoment übertragen werden können. Sie soll nur bei einem bestimmten, veriiältnisiiiäßig kleinen Drehmoment ausrückbar .sein. Andereneits soll sie sich im I.eelI.luf nicht selbsttätig ausschalten.

Die tier Erfindung /uurimdc liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schaltnuilfe und der Reibring mit mindestens zwei Zähnen und zugehörigen im wesentlichen in Umfang .richtung weisenden Nuten ineinandergreifen, wobei Zahn und Nut mit beim Ein- und Ausschalten aufeinandcrdrückeiulen Flächen versehen sind, von denen mindestens die bein. Ausschalten aufeiiiandcrdriickenden Flächen entgegen den geneigten Schrägllächen zur Uol.itionschene winklig gerichtet sind. Die Erfindung wäre an sich auch mit nur einem Zahn durchführbar: doch würde das d'J Gefahr des Verklemmens mil sich hringen. Die erundiingsgemüß geneigten Flächen unterstützen das Ablaufen der Wälzkörper von ihren Schriigfhichen.

Die Kupplung wird nach dor Erfindung dahingehend weiter ausgestaltet, daß die beim Einschalten aufunanderdrückemleii Flächen etwa parallel zu den 5<> beim Ausschalten aufeinanderdriiekenden Flächen angeordnet sind. Dadurch wird beim I inschaltvorgang die Κυϋχιιιμ /wischen Sclialtmulfe und Relining Vermindert. Die Neigung der beim Einschaltvorgang JHisammenwirkendcn Flächen üben eine zusätzliche Γι5 tangential Hilfskraft aus, die den Wäl/körpem das Auflaufen auf die ihnen zugeordneten Schriigllächeu erleichtert.

Die Erfindung wird vorteilhaft dahingehend weitergebildet, daß der d'w Nut bildende Steg und der Zahn rechtwinklig zur Roiationscbene einander critgegengcrichlele Anschlngflächcn aufweisen, die sich im ausgeschalteten Zustund der Kupplung aufeinanderlegen können. So wird eine Sperre für ein unbeabsichtigtes Einschalten der Kupplung gebildet, <>5 was bedeutungsvoll is(, wenn die Kupplung nach der Erfindung, wie spüler !»schrieben, als Doppelkupp-IiMii! ausgebildet ist.

Die Erfindung ist an Hand der Fig. 1 bis 5 erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 zeigt teils in Ansicht, teils im Schnitt ein Detail der Kupplung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt als Detail ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, die zwischen Schrägflächen liegenden Wälzkörper (Kugeln) betreffend.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 und stellt schematisch eine Schaltphase dar.

Fig. 5 stellt schematisch eine andere Schaltphase

In einer Doppelkupplung nach Fig. I Lst eine Welle 10 wahlweise mit Zahnrädern II, 12 zu verbinden, die drehbar auf der Welle gelagert und axial, z. B. mit Scheiben 13 und Federringen 14, gehalten sind. Zwischen den beiden Zahnrädern ist die Welle mit einem Bund versehen, der als Schaltmuffentrüger 15 dient. Der SchaltmufTenträger kann auch auf die Welle aufgesetzt und dort befestigt sein. Auf dem Schaltmuffenträger ist eine Schaltmufte 16 längsverschiebbar geführt. Sie ist auf dem SchaltmufTenträger mit nicht gezeichneten bekannten Mitteln gegen Drehung gesichert. Beiderseits des Schaltmuffenträgers ist je ein Reibring 17, 18 drehbar zentriert. Der Außendurchmesser der Ruibiinge entspricht dem Außendurchmesser des Schaltmuffenträgers. Die Reibringe sind mit Aussparungen 19 zur Aufnahme von sogenannten Außailamellen 20 versehen. Die Außenlamellen wirken mit sogenannten Innenlamellen 21 zusammen, die mit einer Innenverzahnung in eine entsprechende Außenverzahnung 22 der Zahnräder 11, 12 eingreifen. Die so gebildeten Lamellenpakete werden axial nach auße. von je einer End-.cheibe 23 abgestützt.

Der Reibring bzw. die Reibringe sind an der dem Muffenträger zugewendeten Stirnseite mit einer oder mehreren Einfräsungen ?A versehen, die in Umfangsrichtung zur einen Seite eine flache Schnigflächc 25 und zur anderen Seite eine steile Fläche 26 oder eine zur Stirnseite rechtwinklige Fläche aufweisen. Der Muffenträger ist gegenüber den genannten Ei'.ifrästmgen mit je einer Einfräsung 27 versehen, die ebenfalls eine fl.iche Schrägiläehe 28 und eine steile Fläche 29 aufweist. Während die eine Schriigfläche n'ch der einen Seite gerichtet ist, ist die andere Schrägfläche nach der anderen Seite gerichtet. In den beiden Einfräsungen und somit zwischen Reibring und Mulfenträger liegt jeweils eine Kugel 30. Wenn Reibring und Mulfenträger relativ gegeneinander verdreht werden, können die Kugeln 30 auf die flachen Schrägflächen, die so als Rampe dienen, auflaufen und dabei den Reibring oder die ReiBringe von dem Muifenlrägcr fortdriieken und dabei die vorher genannten Lamellen zusammenpressen. Dadurch werden die Zahnriidcr über die Lamellen, den betreifenden Reibring, die betreffenden Kugeln und den Mulfenträger mit der Welle gekuppelt. Der Reib' ring 17 wird oder die Reibringe 17, 18 werden mit einer oder mehreren haarnadelförmig gebogenen Rückholfedern 31 auf den Muffenlräger hingedrückt. Aus Gründen der Montage werden die Rückholfedern außen an dem Reibkörper oder an den Reibkörpern angeordnet. Zum Einhängen der Federn sind am Umfang der Reibringe Knaggen 32 vorgesehen. Die folgende Beschreibung der SchaltmufTe und ihr

Zusammenwirken mit den Reibringen bezieht sich auf das Beispiel einer Doppelkupplung. Die beschriebenen Teile sind ohne weiteres für eine einfache Kupplung zu vereinfachen. Die SchaltmulTe 16 besteht aus einem Muffenkörper 33, der außen am Umfang mit einer Ringnut 34 für eine nicht gezeichnete Schaltgabel versehen ist. Am inneren Umfang ist der Körper sthnseitig mit zwei nach der Mitte hin zusammenlaufenden schragen Flächen versehen, die erste Druckflächen 35, 36 (Fig. 4) genannt werden. Wenn die als Rampe für die Wälzkörper dienenden Sehrägdächen 25 der Reibkörper in eine bestimmte Umfangsrichtung, die Einfräsung 24 erweiternd (vertiefend), geneigt sind, dann verlaufen die ersten Druckflächen 35,36 in der gleichen Richtung zur Miltdebene (Rotationsebene) des MufTenkörpers zu-Siimmen. An den die ersten Druckflächen bildenden Teil des Mullenkörpers schließen sich Durchbrüche 37 an, die die Rückholfedern 31 aufnehmen. In einem axialen Abstand von den ersten Druckflächen 35, 36 sind am Muffenkörper Stege 38, 39 vorgesehen, die auf der den ersten Druckflächen zugekehrten Seite mit diesen parallele zweite Druckflächen 40,41 bilden. Der Muffenkörper und die Stege bilden so nach innen offene Nuten 42,43. Auf dem Umfang der Reibkörper sind Zähne 44, 45 vorgesehen, die auf der der Schaltmuffe zugekehrten Seite mit je einer sogenannten Gegendruckflache 46, 47 versehen sind, die in den vorher genannten ersten Druckflächen am Muffenkörper parallel liegen. Auf der anderen Seite ist der Zahn mit einer Gegenfläche 48, 49 versehen, tue parallel liegt zu der jeweils zugekehrten zweiten Druckfläche am Steg. In axialer Richtung sind die Nuten 42, 43 breiter als die Zähne 44, 45. Auf der ilem Steg zugewendeten Seite sind die Zähne mit :S5 einer Fläche 50,51 versehen, die mindestens etwa rechtwinklig zur Rotationsebene (Rotationsrichtung) gerichtet ist. Auf der den Zähnen zugekehrten Seite Bind die Stege 38, 39 mit einer Anschlagfläche 52, 53 versehen, die ebenfalls etwa rechtwinklig zur Rotationsebcne gerichtet ist. Im Muffenträgcr ist ein von einer Feder 55 belasteter Raststift 56 radial verschiebbar geführt.

In der Mitte des Muffenkörpers ist eine Rastbohrung 57 zum Arretieren der Schnitmuffe im ausge· \5 schalteten Zustand vorgesehen. An den Stirnseiten der Schaltmuffe befinden sich zwei nach der Seite ciTcne, d. h. also halbe, Rastbohrungen 58, 59 /.um Fixieren der beiden Einschaltzustände.

Die Wirkungsweise ist folgende: Fis sei angenom- 5c men, daß sich die Welle in Fig. I und 2 von oben über vorn nach unten dreht. Das entspricht einer Bewegung der Schaltmuffe in Richtung der Pfeile 54 in den F i g. 4 und 5. Fig. 5 zeigt die MuIFe und die Reibringe im ausgeschalteten Zustand. Die Reibringe werden von den Rückholfedern 31 gegen den Muffenträger 15 gedrückt, die Wälzkörper liegen in den tiefsten Punkten der Austragungen 25, wie es mit 30 λ in F i g. 2 gezeigt ist. Eine Relativbewegung zwischen der Schaltmuffe und den Reibringen wird durch die Flächen 50, Sl und Anschlngflächen 52, 53 der Zähne und Stege verhindert. Soll die linke Kupplung eingeschaltet werciui, dann wird die Schaltmulfe nach links verschoben (Fig. 4). Dabei bleibt die Sperre von Steg 39 und Znhn 45 auf der rechten Seite er halten, aber die Sperre wird auf der linken Seite aufgehoben. Gleichzeitig berührt die ersie Druck fläche 35 die GcgenrJruckflächc 46 und .diiebt den Reibring 18 etwas nach links. Dadurch wird ein Vorkuppeln erzielt, d. h, die in Berührung kommenden Innen- und Außenlamellen verdrehen den Reibring entgegen der Richtung des Pfeils 54 relativ zum Muffenkörper, dadurch läuft die Kugel 30 auf die Rampe der flachen Cchrägfliiche 25 und preßt die Lamellen zusammen, wodurch das Einkuppeln vollendet ist. Durch die Neigung der ersten Druckfläche wird ihre Reibung vermindert außerdem unterstützt sie die Relativbewegung, d. h. also das Auflaufen der Wälzkörper auf die Rampe 25.

Zum Ausschalten wird die Schaltmulfe nach rechts bewegt. Dabei stoßen die zweite Druckfläche 40 und die Gegenfläche 48 aufeinander, die Lamellen werden gelüftet, der Reibung 18 wird vom Muffcnträger über die Wälzkörper 25 mitgenommen und, unterstützt durch die Neigung der zweiten Druckfläche und der Gegenfläche sowie durch die Federn 31, laufen die Wälzkörper 30 -.on den Rampen 25, 28 herunter und legen sich wieder η den tiefsten Punkt der Ausfräsungen. Der Auskuppelvorgang ist beendet.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Einfräsungen 60, 61 für eine Kupplung mit Rechts- und Linkslauf. Die Einfräsungen weisen je zwei flache Schrägflächen 62, 63, 64, 65 auf, so daß die Wälzkörper 66 in beiden Drehrichtungen auf eine Rampe auflaufen können. Die Druckflächen sowie die Flächen und Gegenflächen werden dann spiegelbildlich verdoppelt.

Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß die flachen S>. hrägflächen an dem Reibring bzw. an den Reibringen und am Muffcnträger bezogen auf die Wälzkörper konkav gekrümmte Flächen sind. Das hat zwei Vorteile. Es kann ein Fingerfräser od. dgl. verwendet werden, dessen Rotationsachse rechtwinklig auf der steilen Fläche 26 bzw. 29 steht. Dadurch wird die Herstellung einfach. Zum anderen wird dadurch die Hertzsche Pressung vermindert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltbare Reibungskupplung, insbesondere für Zahnradgetriebe, mit einer auf der zu kuppelnden Welle axial verschiebbar gelagerten Schaltmulfe und mit mindestens einem axial verschiebbaren Reibring, der zu einer Kupplungshälfte gehört, der über Kiippliingsreibfläehen mit der anderen Kupplungsliälfte zusammenwirkt und der sich zum Erzeugen einer vom Drehmoment abhängigen Anprd.ik raft m'ttels zur Rotationsjhene geneigten Schrägflächen über Wälzkörper an der zu kuppelnden Welle abstützt, dadurch ge kenn /. e i e h η e t, dall die SchaltmulTe (16) und der Reibring (17, 18) mit mindestens zwei Zähnen (4Ji und zugehörigen im wesentlichen, in Umfangsrichtung weisenden Nuten (42) ineinandergreifen, wobei Zahn und Nut mit beim Ein- und Ausschalten aufeinandcrdrUckcndsn Flächen (35, 46, 40, 48) versehen sind, von denen mindestens die beim Ausschalten aufcinanderdriickeiulcn Flächen (40, 48) entgegen den geneigten Schrägflächen (25, 28) zur Rotationsebene winklig gerichtet sind.

2. Reibungskupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Einschalten aufeinanderdriickendcn Flächen (35,46) etwa parallel zu tlcri beim Ausschalten aufeinander diückendcii flächen (40, 48) angeordnet sind.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Nut (42) bildende Steg (38) und der Zahn (44) rechtwinklig zur Rotationsebene einander entgegengerichtete Anschlagfliichen (SO, 52) aufweisen, die sich im ausgeschalteten Zustand der Kupplung aufeinanderlegen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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