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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 ersten Kupplungshälfte gehört und der iiber Kupplungsreibflächen mit einer
zweiten Kupplungshälfte zusammenwirkt und der sich zum Erzeugen der Anpreßkraft
mittels an der den Kupplungsflächen abgekehrten Stirnfläche angeordneten, zur Rotationsebene
geneigten ägflächen über Wälzkörper an der zu kuppelnden Welle abstützt.
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Es ist eine Reibungskupplung, insbesondere für Bootsgetriebe, bekã
it, bei der zum Erzeugen der Anpreßkraft an der der Reibfläche abgewendeten Seite
eines Reibringes Schrägflächen vorgesehen sind, die sich auf im Schaltmuffenträger
radial fest gelagerten Wälzkö»drn abwälzen können. Die mit der genannten Reibfläche
zusammenwirkende Gegenreibfläche ist auf der betreffenden Kupplungshälfte unnachgiebig
angeordnet (deutsche Auslegeschrift 1 261 360).
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Es ist auch eine Kupplung bekannt, bei der die Reibflächen mit einer
Tellerfeder aufeinandergedrückt werden. Die Kupplung wird gegen den Druck dieser
Feder ausgerückt. Es sind zwar auf Schrägflächen laufende Kugeln vorhanden, diese
dienen aber nicht zur Kraftverstärkung, sondern zum Umsetzen einer drehenden Schaltbewegung
in eine hin- und hergehende (schweizerische Patentschrift 398 205).
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Bekannt ist auch eine Überlastkupplung, bei der sich das übertragene
Drehmoment über ein von einer Feder belastetes LelIenpaket und über eine von der
gleichen Feder beaufschlagte mit zwischen Schrägflächen liegenden Kugeln arbeitende
Schnappkupplung verzweigt. Bei Überlastung rückt die Schnappkupplung aus. Die Kupplung
ist nicht willkürlich schaltbar; auch üben die Kugeln keine Servowirkung aus (deutsche
Patentschrift 1 146 377).
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Schließlich ist auch ein zahnradloses Differential bekannt, das,
,un-wesentlichen aus zwischen Schrägflächen liegenden Kugeln, Lamellenpaketen und
Drehanschlägen aufgebaut ist, wobei eine von Schrägflächen gesteuerte Vorrichtung
vorgesehen ist, um die Wirkung des Differentials von der Drehrichtung abhängig zu
machen. Das Differential stellt so eine Doppelkupplung dar, die nicht willkürlich
schaltbar ist (Zusatz 50 375 zur französischen Patentschrift 849 452).
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Aufgabe der Erfindung ist eine schaltbare Kupplung, die bei einer
kleinen Einschaltkraft ein verhältnismäßig hohes Drehmoment übertragen kann, die
also eine Servoxwirkung aufweist. Diese Kupplung soll aber nur ein vorbestimmtes
Drehmoment übertragen können, während der übersteigende Betrag, beispielsweise beim
Anfahren oder Umschalten zu eliminieren ist. So soll vermieden werden, daß Kupplungs-
oder Getriebeteile durch ein zu hohes Drehmoment oder durch Drehmomentspitzen überlastet
werden. Andererseits soll im ausgeschalteten Zustand keine restliche kraftschlüssige
Verbindung zwischen den Kupplungshälften, beispielsweise durch die Wirkung von Federn
oder einer anderen nachgiebigen Kraft, verbleiben.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß die Reibungskupplung als an sich bekannte federbelastete Sicherheitskupplung
ausgebildet ist und daß für den Weg der Feder zwei Anschläge angeordnet sind, von
denen der erste beim Überschreiten und der zweite bis zum Überschreiten des maximal
zulässigen Drehmoments wirksam ist.
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Eine einfache Bauweise ergibt eine solche Ausgestaltung der Erfindung,
daß der erste Anschlag in Umfangsrichtung wirkend angeordnet ist. In Umfangsrichtung
wirkende Anschläge sind, wie oben ausgeführt wurde, bekannt. Der an den Wälzkörpern
anliegende Reibring führt eine schraubende Bewegung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung
aus. Dadurch daß der Anschlag erfindungsgemäß in Umfangsrichtung wirkt, wird ein
Verklemmen der Wälzkörper oder des Reibring bei hohem Drehmoment verhindert. Außerdem
bietet diese Anordnung konstruktive Vorteile.
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Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 3 erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung nach der Erfindung, F i g. 2 einen
Querschnitt durch die Anschlageinrichtung nach der Erfindung, Fig.3 als Teilschnitt
die zwischen den Schrägflächen liegenden Wälzkörper.
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Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Doppelkupplung. Es ist
mit dieser Kupplung eine Welle 10 wahlweise mit Zahnrädern 11, 12 zu verbinden,
die drehbar auf der Welle gelagert und axial mit geeigneten Mitteln, z.B. mit Scheibenl3
oder einer Schulter 13' gehalten sind. Zwischen den beiden Zahnrädern ist die Welle
mit einem Bund od. dgl.
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versehen, der als Schaltmuffenträger 15 dient. Der Schaltmuffenträger
kann auch auf die Welle aufgesetzt und dort befestigt sein. Auf dem Schaltmuffenträger
ist eine Schaltmuffe 16 längsverschiebbar geführt. Sie ist auf dem Schaltmuffenträger
mit nicht gezeichneten bekannten Mitteln gegen Drehung gesichert. Beiderseits des
Schaltmuffenträgers ist je ein Reibring 17, 18 drehbar zentriert. Der Außendurchmesser
der Reibringe entspricht dem Außendurchmesser des Schaltmuffenträgers. Die Reibringe
sind mit Aussparungen 19 zur Aufnahme der Außenverzahnung von sogenannten Außenlamellen
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 außen von
je einer Druckplatte70, 70' abgestützt. Der Reibring bzw. die Reibringe und der
Muffenträger sind an der zugewendeten Seite mit Einfräsungen 60, 61 versehen. Die
Einfräsungen weisen je zwei flache Schrägflächen62, 63, 64, 65 auf. Dazwischen liegen
als Wälzkörper Kugeln. Wenn Reibring und Muffenträger relativ gegeneinander verdreht
werden, können die Kugeln 66 auf die flachen Schrägfläclien, die so als Rampe dienen;
auflaufen und dabei den Reibring oder die Reibringe von dem Muffenträger fortdrücken
und dabei die vorher genannten Lamellen zusammenpressen. Dadurch werden die Zahnräder
über die Lamellen, den betreffenden Reibring, die treffenden Kugeln und den Muffenträger
mit der Welle gekuppelt. Abweichend von F i g. 3 können die Einfräsungen auch so
geneigt sein, daß die Wälzkörper nur in einer Drehrichtung auf die Rampe auflaufen
können.
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Der Reibring 17 wird oder die Reibringe 17, 18 werden rnit einer
oder mehreren nicht gezeichneten Rückholfedern auf den Muffenträger hingedrückt,
die
außen am Umfang des oder der Reibringe angeordnet und als gewundene
Flachfedern, sogenannte Haarnadelfedern oder Schenkelfedern, ausgebildet sind.
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Zum Einhängen der Federn sind am Umfang der Reibringe Knaggen vorgesehen.
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Die Schaltmuffe 16 besteht aus einem Muffenkörper 33, der außen am
Umfang mit einer Ringnut 34 für eine nicht gezeichnete Schaltgabe versehen ist.
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Am inneren Umfang ist der Körper stirnseitig mit zwei nach der Mitte
hin zusammenlaufenden schrägen Flächen versehen, die Initialflächen 35, 36 genannt
werden. Wenn die als Rampe für die Wälzkörper dienenden Schrägflächen, z. B. 62,
der Reibkörper in eine bestimmte Umfangsrichtung, die Einfräsung 60, 61 erweiternd
(vertiefend), geneigt sind, dann verlaufen die Initialflächen 35, 36 in der gleichen
Richtung zur Mittelebene (Rotaionsebene) des Muffenkörpers zusammen. An den die
Initialflächen bildenden Teil des Muffenkörpers schließen sich Durchbrüche an, die
die genannten Rückholfedern aufnehmen. In einem axialen Abstand von den Initialflächen
35, 36 sind am Muffenkörper Stege 38 vorgesehen, die auf der den Initialflächen
zugekehrten Seite mit diesen parallele Gegenflächen bilden.
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Der Muffenkörper und die Stege bilden so nach innen offene Lücken
42. Auf dem Umfang der Reibkörper sind Zähne 44 vorgesehen, die auf der der Schaltmuffe
zugekehrten Seite mit je einer Initialflanke versehen sind, die zu den vorher genannten
Initialflächen am Muffenkörper parallel liegen. Auf der anderen Seite ist der Zahn
mit einer Gegenflanke versehen, die parallel liegt zu der jeweils zugekehrten Gegenfläche
am Steg. In axialer Richtung sind die Lücken 42 breiter als die Zähne 44. Etwa in
einer durch die Drehachse gelegten Ebene sind auf der dem Steg zugewendeten Seite
die Zähne mit einer Anschlagflanke versehen, die etwa rechtwinklig zur Rotationsebene
(Rotationsrichtung) gerichtet ist. Auf der den Zähnen zugekehrten Seite sind die
Stege 38 mit einer Anschlagfläche versehen, die ebenfalls etwa rechtwinklig zur
Rotationsebene gerichtet ist. Beim Einschalten der Kupplung wird durch Verschieben
der Schaltmuffe die Initialfläche auf die Initialflanke gedrückt, dadurch der Reibring
zu den Reibflächen (Lamellen) hin verschoben, wodurch die Drehmomentübertragung
eingeleitet wird. Durch die auf die Rampen auflaufenden Kugeln 66 wird das übertragbare
Drehmoment erhöht. Ausgeschaltet wird, indem die Gegenflächen der Schaltmuffe auf
die Gegenflanken des Reibrings gedrückt werden. Durch das Zusammenwirken der Anschlagflächen
mit den Anschlagflanken wird verhindert, daß der ausgerückte Reibring ungewollt
einschaltet.
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Im Muffenträger ist ein von einer Feder belasteter Raststift 56 radial
verschiebbar geführt. In der Mitte des Muffenkörpers ist eine passende Rastkerbe
zum Arretieren der Schaltmuffe im ausgeschalteten Zustand vorgesehen. An den Stirnseiten
der Schaltmuffe befinden sich zwei nach der Seite offene, d. h. also halbe, Rastkerben
oder Schrägflächen zum Fixieren der beiden Einschaltzustände. Der Raststift und
die Schrägflächen an den Stirnseiten des Schaltmuffenkörpers unterstützen den Einschaltvorgang.
Die Druckplatten 70 sind mit axialem Spiel axial zu den Innen- und Aul3enlamellen
angeordnet. Das Spiel wird einerseits begrenzt durch eine von dem Zahnrad
oder von
den Zahnrädern 11, 12 gebildete Schulter 71, 72 und andererseits von je einem Sprengring
73, 74 od. dgl. Der Druckring oder die Druckringe sind von Tellerfedern75, 76 im
Sinne des Einkuppelns belastet. Die Sprengringe sind so angeordnet, daß die Lamellen
von dem Druckring nicht zusammengepreßt werden, wenn sich die Reibringe 17, 18 im
Zustand des Entkuppelns befinden. In dem Schaltmuffenträger 15 ist oder sind ein
oder mehrere Stifte 77 so vorgesehen, daß ihre Achse parallel zur Rotationsachse
liegt. Ferner sind die Stifte so angeordnet, daß ihr halber Umfang in der Zentrierung
78 für den oder die Reibringe liegt, während der andere Teil erhaben aus der Zentrierung
herausragt. Der Reibring oder die Reibringe sind an ihrem der Zentrierung 78 entsprechenden
Umfang mit einer Aussparung 79 versehen, die den Stift oder die Stifte umgibt. Der
Stift oder die Stifte wirken als Anschlag für den betreffenden Reibring, der sich
so nur über einen begrenzten Winkel drehen kann. Da beim Kuppeln die Wälzkörper
auf die Rampen auflaufen, benötigt der Reibring für seine Axialbewegung eine Beweglichkeit
in Umfangsrichtung. Da andererseits der Stift als Anschlag diese Beweglichkeit begrenzt,
dient er auch als Anschlag für die Axialbewegung. Beim Kuppeln drückt der Reibring
die Lamellen nicht gegen eine feste Endscheibe sondern gegen die federnd nachgebende
Druckplatte 70 bzw. 70'. Die maximale Reibungskraft und damit das maximal übertragbare
Drehmoment hängt somit von der Spannung der Feder 75 bzw. 76 ab.
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Ein Überschreiten des vorbestimmten Überlastungsmoments durch Stöße,
wie es sonst beim Schalten unter hohen Drehzahlen oder in Bootsgetrieben z. B. bei
Grundberührung auftreten kann, ist bei der beschriebenen Kupplung nicht möglich.
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Infolge der angegebenen Anordnung kann die Feder oder können die Federn
75, 76 im ausgekuppelten Zustand nicht auf die Lamellen einwirken, weil eine beiderseitige
axiale Halterung vorgesehen und der Federweg in Richtung auf die Lamellen zu begrenzt
ist. Patentansprüche: 1 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 ersten Kupplungshälfte
gehört und der über Kupplungsreibflächen mit einer zweiten Kupplungshälfte zusammenwirkt
und der sich zum Erzeugen der Anpreßkraft mittels an der den Kupplungsflächen abgekehrten
Stirnfläche angeordneten, zur Rotationsebene geneigten Schrägflächen über Wälzkörper
an der zu kuppelnden Welle abstützt, d a -durc h ge ke n nze ichn et, daß die Reibungskupplung
als an sich bekannte federbelastete Sicherheitskupplung ausgebildet ist und daß
für den Weg der Feder (76) zwei Anschläge (77. 74) angeordnet sind, von denen der
erste (77) beim Überschreiten und der zweite (74) bis zum Überschreiten des maximal
zulässigen Drehmoments wirksam ist.