DE2353983A1

DE2353983A1 - Schaltbare reibungskupplung, insbesondere fuer bootsgetriebe

Info

Publication number: DE2353983A1
Application number: DE19732353983
Authority: DE
Inventors: Siegfried Braun; Fritz Herbst
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1973-10-27
Filing date: 1973-10-27
Publication date: 1975-05-07
Also published as: SE411246B; FR2249261B1; IT1021901B; DE2353983C3; US3931874A; DE2353983B2; SE7413359L; FR2249261A1

Description

ZAHNRÄDFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen

Schaltbare Reibungskupplung, insbesondere für Bootsgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Reibungskupplung/ insbesondere für Bootsgetriebe, mit einem auf einer zu kuppelnden Welle ortsfest gelagerten Schaltmuffenträger und einer auf diesem axial verschiebbaren Schaltmuffe, wobei die Schaltmuffe mit einer" oder mehreren Nuten zur Aufnahme radial gerichteter an einer ersten, gegenüber dem Schaltmuffenträger begrenzt verdrehbaren Kupplungshälfte befestigter Zapfen zur übertragung der Schaltkraft versehen ist und die erste Kupplungshälfte zur Verstärkung der Schaltkraft sich über an der den Reibungsflächen abgekehrten Stirnfläche angeordnete Sehrägflachen und über Wälzkörper gegenüber dem Müffenträger abstützt und eine zweite Kupplungshälfte auf der zu kuppelnden Welle drehbar gelagert ist.

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Derartige Reibungskupplungen mit Verstärkung der Schalt-. kraft sind durch die DT-AS 1 261 360 und die DT-OS 1 625 bekanntgeworden-und arbeiten zufriedenstellend. Wenn die Schaltmuffe axial verschoben wird, wird über die in den Nuten geführten Zapfen die erste Kupplungshälfte ebenfalls axial verschoben. Sobald sich die Reibflächen berühren, wird die erste Kupplungshälfte gegenüber dem Schaltmuffenträger verdreht und durch Auflaufen der Wälzkörper auf die Schrägflächen wird die Schaltkraft mit zunehmender Relativverdrehung der ersten Kupplungshälfte gegenüber dem Schaltmuffenträger mehr und mehr verstärkt, bis eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungsteil hergestellt ist. Ein selbsttätiges Lösen derartiger Kupplungen unter Last tritt nicht auf, wenn der Quotient aus dem Produkt aus der Kupplungskraft, mit der die beiden Kupplungshälften gegeneinander gepreßt werden, aus dem mittleren Radius r der Kupplungselemente, aus der Anzahl der Reibflächen und aus dem Reibwert u der Ruhe geteilt mit dem von dem Motor erzeugten Drehmoment größer als 1 ist. Dieser Quotient wird auch als Verstarkungsgrad bezeichnet. Dieser Verstärkungsgrad ist im eingeschalteten Betriebszustand abhängig vom konstruktiven Aufbau der Kupplung, da die Anpreßkraft der Kupplungslamellen von den Schrägflächen abhängig ist und dem Reibwert der Kupplungslamellen. Beim Öffnen und Schließen der Kupplungslamellen wird der Verstarkungsgrad noch beein-

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flußt durch den Reibwert der übertragungselemente zwischen Schaltmuffentrager und der ersten Kupplungshälfte bzw. zwischen der Schaltmuffe und der ersten Kupplungshälfte. Da der Reibwert zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Teilen kleiner ist als der Reibwert der Ruhe, ist der Reibwert und damit der Verstärkungsgrad bei Beginn der Schließbewegung klein und nimmt mit abnehmender Relativbewegung der beiden Kupplungselemente zu. Damit die Kup<plung überhaupt einschaltet, muß unter Berücksichtigung der Reibverluste an den übertragungsteilen und dem Reibwert der Bewegung an den Kupplungslamellen der Verstärkungsgrad größer als 1 gewählt werden. Da der Unterschied der Reibwerte sehr erheblich ist, nimmt auch der Verstärkungsgrad so stark zu, daß ein Lösen der Kupplung unter Vollast nahezu unmöglich oder nur mit großem Kraftaufwand durchzuführen ist. Bei plötzlich auftretenden Gefahren ist die Kupplung daher nicht oder nur mit großer Kraftanstrengung zu öffnen, so daß u. U. wertvolle Zeit vergeht, bis die Kupplung gelöst ist.

Aus der DT-OS 2 006 984 ist eine schaltbare Reibungskupplung mit axial verschiebbarer Schaltmuffe bekannt geworden, die mit einer Servowirkung einschaltbar ist, d. h. bei einer kleinen Einschaltkraft soll ein verhältnismäßig hohes Drehmoment übertragen werden, und die'jedoch nur bis zu einem bestimmten, verhältnismäßig kleinen Drehmoment ausrückbar ist, während sie sich im Leerlauf jedoch

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nicht selbsttätig ausschalten darf. Von der Schaltrauffe wird die Schaltkraft über Zapfen auf die erste Kupplungshälfte übertragen. Die Zapfen befinden sich zwischen zwei an der .Schaltmuffe befestigten Druckflächen, die mit einer Ebene senkrecht auf der Drehachse einen kleinen Winkel einschließen. Die Zapfen besitzen parallele Gegendruckflächen. Bei einer axialen Verschiebung der Schaltmuffe wird über die erste Druckfläche die Schaltkraft über den Zapfen auf die erste Kupplungshälfte übertragen und diese axial verschoben. Bei Berührung der Reibflächen der beiden Kupplungshälften wird die erste Kupplungshälfte gegenüber der Schaltmuffe verdreht und die Anpreßkraft verstärkt.

Beim Ausschalten überträgt die zweite Druckfläche der Schaltmuffe die Ausschaltkraft über die zweite Gegendruckfläche auf die erste Kupplungshälfte und die das Drehmoment übertragenden Reibungsflächen werden getrennt, sofern das übertragene Drehmoment einen bestimmten Wert nicht übersteigt und die Trennung der Kupplung sperrt. Die Trennung der Reibflächen wird durch eine konstante Neigung der Druckflächen unterstützt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Reibungskupplungen mit einfachen Mitteln derart zu verbessern, daß die Kupplung auch bei Vollast ohne großen Kraftaufwand ausgeschaltet werden kann, ohne die bisherigen guten Eigen-

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"schäften der Kupplung zu verändern. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß die Schaltkraft von der Schaltmuffe auf die erste Kupplungshälfte über senkrecht zur Wellenach.se drehbar angeordnete Rollen, Kugeln oder dergleichen Bauelemente übertragen wird.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ist es möglich, auch bei Vollast Reibungskupplungen mit Selbstverstärkung der Einschalt- und Haltekraft schnell und ohne großen Kraft aufwand zu lösen, wenn insbesondere nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Einführöffnungen in den Nuten für die Elemente zur übertragung der Schaltkraft von der Schaltmuffe auf die erste Kupplungshälfte entprechend dem Durchmesser der Rollen oder Kugeln derart angeordnet oder ausgebildet sind, daß nach Einleitung der Ausschaltbewegung der Kupplung eine die Trennbewegung unterstützende Kraftkomponente in Umfangsrichtung erzeugt wird.

Die Zeichnungen zeigen als schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Servoküpplung mit Drehmomentbegrenzung und zwar zeigt

Fig. 1 einen.Axialschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß .„

Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ill-ill gemäß Fig. 1.

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Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Doppelkupplung. Auf einer Welle 2 ist ein Schaltmuffenträger 44 derart befestigt, daß weder Verdrehungen noch axiale Verschiebungen gegenüber der Welle 2 möglich sind. Auf beiden Seiten des Schaltmuffenträgers 44 sind axial verschiebbare Zahnräder 17 und 18 über Lager 15 und 16 drehbar auf' der Welle 2 gelagert. Jeweils zwischen den Zahnrädern 17 und 18 und dem Schaltmuffenträger 44 sind Zwischenscheiben 23 und 24 angeordnet. An den beiden Enden der Welle 2 sind Lager 5 und 6 zur Lagerung der Welle 2 in einem nicht dargestellten Gehäuse oder dergleichen vorgesehen. Die Lager 5 und 6 stützen sich über Buchsen 9 und 10 gegenüber je einem Wellenbund 7 bzw. 8 ab; auf der den Buchsen abgewandten Seite.sind die Lager 5 und 6 durch Sprengringe 3 und 4 oder ähnliche Befestigungsmittel gegen axiale Verschiebung gesichert. Koaxial zu den Buchsen 9 und 10 sind Tellerfedern 11 und 12 angeordnet, die zwischen den Lagern 5 und 6 und den Wellenbunden 7 und 8 angeordnet sind. Zwischen den Zahnrädern 17 und 18 und den Tellerfedern 11 und 12 sind Zwischenscheiben 13 und 14 vorgesehen.

Auf dem Schaltmuffenträger 44 ist eine Schaltmuffe 40 derart befestigt, daß Verdrehungen gegenüber dem Schaltmuffenträger nicht möglich sind, während die Schaltmuffe 40 axial durch eine in die Ringnut 42 eingreifende, nicht dargestellte Schaltgabel'verschoben werden kann. In der Schaltmuffe 40 sind Aussparungen 38 vorgesehen, deren Form in Fig. 2, die

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einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 zeigt, dargestellt ist. In diesen Aussparungen, und zwar innerhalb ihrer Eintrittsöffnung 37, befinden sich Rollen 32, die auf radial angeordneten Bolzen 34 drehbar gelagert sind und die auf die Schaltmuffe 40 eingeleitete Schaltkraft auf den Druckring 29 bzw. 30, an dem die Bolzen 34 befestigt sind, übertragen. Der Druckring 29 bzw. 30 ist axial begrenzt verschiebbar und kann um einen bestimmten Winkel gegenüber dem Schaltmuffenträger begrenzt verdreht werden. Das außerhalb des Schaltmuffenträgers befindliche Ende des Druckringes 29 bzw. 30 besitzt Aussparungen 27 bzw. 28 zur Aufnahme der Außenverzahnung von sog. Außenlamellen 25 und 26, die mit sog. innenlamellen,19 und 20 zusammenwirken. Die Innenlamellen 19 und 20 sind mit einer Innenverzahnung versehen und greifen in eine an den Zahnrädern 17 und 18 angebrachte Außenverzahnung 21.bzw. 22 ein. Sowohl die Innen- als auch die Außenlamellen sind axial verschiebbar.

In dem Schaltmuffenträger 44 sind auf dem Umfang gleichmäßig verteilt radial angeordnete Bolzen 50 befestigt. Jeder Bolzen 50 trägt eine Anpreßrolle 48 und dient gleichzeitig zur Fixierung der Schaltmuffe 40 in Umfangsrichtung. Wie sich aus Fig. 1 und Fig. 3 ergibt, berührt die Anpreßrolle 48 die Auflaufkurven 55 und 56 der Druckstücke 29 und 30. Sobald ein Druckstück gegenüber der Anpreßrolle 48 relativ verdreht wird, wird dieses Druckstück axial verschoben.

Wenn mittels der nicht dargestellten Schaltgabel die

Schaltmuffe 40 axial verschoben wird, so werden die in den

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Eintrittsöffnungen 37 befindlichen Rollen von der Rückwand der in der Schaltmuffe 40 vorgesehenen Aussparung 38 ebenfalls axial verschoben, so daß der Druckring 30 ebenfalls eine Axialbewegung ausführt. Durch diese axiale Bewegung des Druckringes 3O erhalten die Außen- und Innenlamellen 2O und 26 Reibungsschluß und der Druckring 30 wird gegenüber dem Schaltmuffenträger 44 begrenzt verdreht. Infolge dieser relativen Verdrehung, die abhängig ist von dem übertragenen Drehmoment laufen die Anpreßrollen 48 auf die Auflaufkurven 55 auf. Von einem bestimmten Drehmoment ab wird das Zahnrad 18 gegen die Kraft der Feder 12 axial verschoben und die auf die Reibungslamellen wirkende Kraft kann nicht größer werden als die Federkraft. Hierdurch wird erreicht, daß die Lamellen durch eine dem vorgegebenen Drehmoment entsprechende Kraft aneinander gepreßt werden und daher ein das zulässige Drehmoment übersteigendes Moment nicht übertragen wird.

Ein. Ausschalten der Kupplung ist bei bekannten Anordnungen nur bei Leerlauf, d. h. wenn kein Drehmoment übertragen wird,oder bei geringer Last möglich gewesen. Bei Volllast ist der Druckring 30 gegenüber dem Schaltmuffenträger 44 mit dem bei Vollast auftretenden Moment verdreht. Um die Kupplung zu lösen, muß also der Druckring 3O entgegen dem jeweils übertragenen Moment gegenüber dem Schaltmuffenträger 44 verdreht werden. Dies ist bei den bisher bekannten Servokupplungen nur mit erheblichem Kraftaufwand möglich gewesen.

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Durch die Ausbildung der Kraftühertragungselemente zwischen dem Druckstück 30 und dem Schaltmuffenträger 44 als Rollen 32, Walzen oder dergleichen, wird beim !Zurückziehen der Schaltmuffe 40 eine Kraft über die Rolle 32 auf den Druckring 30 ausgeübt. Hierdurch wird eine Verdrehung entgegen dem übertragenen Drehmoment des Druckteiles 30 gegenüber dem Schaltmuffenträger 44 mit geringem Reibwiderstand erreicht. ."".-. -^:-

Anfänglich wird die Äxialbewegung der Schaltmuffe 40 und des Druckringes 30 durch die vorgespannten Tellerfedern 12 unterstützt. Wenn die Tellerfedern 12_aden als axialen Anschlag wirkenden Wellenbund 8 erreicht haben, muß durch die Ausschaltkraft die volle axiale Kraft zum Trennen der Kupplung aufgebracht werden. Durch die besondere Form der Ausnehmungen in der Schaltmuffe 40 wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß an der Stelle der größten erforderlichen Kraft die größte Komponente in ümfangsrichtung aus der Ausschaltkraft erzeugt wird. Sobald der Mittelpunkt der Rolle 32 die Ecke 58 der Aussparung 38 überschritten hat, tritt eine die öffnung der Kupplung unterstützende Kraftkomponente in Umfangsriclv tung auf, so daß die Rolle 32 ohne große Kraftaufwendung ih die Leerlaufstellung innerhalb der Eintrittsöffnung der Aussparung 38 springt. Das Lösen der Kupplung geschieht hierdurch ruckfrei mit geringer Sehaltkraft und ohne daß der gesamte Schalthub vergrößert wird.

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40.

1/

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur bei Servokupplungen mit Drehmomentbegrenzung möglich ist, sondern bei entsprechender geometrischer Ausbildung auch bei .Servokupplungen ohne Drehmomentbegrenzung.

Akte 5194

25.10.1973
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Claims

Pate nt a η s ρ r ü c h e

1'J Schaltbare ReibungskuppLung, insbesondere für Bootsgetriebe mit einem auf einer zu kuppelnden Welle ortsfest gelagerten Schaltmuffenträger und einer auf diesem axial verschiebbaren Schaltmuffe, wobei die Schaltmuffe mit einer oder mehreren Nuten zur Aufnahme radial gerichteter, an einer ersten gegenüber dem Schaltmuffenträger begrenzt verdrehbaren Kupplungshälfte befestigter Zapfen zur übertragung der Schaltkraft versehen ist/ und die erste Kupplüngshälfte zur Erzeugung einer Verstärkung der Schaltkraft über an den in den Reibflächen abgekehrten Stirnflächen angeordneten Schrägflächen und über Wälzkörper gegenüber dem Muffenträger gestützt und eine zweite Kupplungshälfte auf der Welle drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkraft von der Schaltmuffe (40) auf die erste Kupplungshälfte (Lamellen 26) über senkrecht zur Wellenachse (2) .drehbar angeordnete Rollen'(32), Kugeln oder dergleichen Bauelemente übertragen wird.

2. Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einführöffnungen (37) in den Nuten (Aussparungen 38) für die Elemente zur übertragung der Schaltkraft von der Schaltmuffe (40) auf die erste Kupplungshälfte (26) ent-

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sprechend dem Durchmesser der Rollen (32) oder Kugeln derart angeordnet und ausgebildet sind, daß nach Einleitung der Ausschaltbewegung der Kupplung eine die Trennbewegung verstärkende Kraftkomponente (vergleiche Fig. 2: K) erzeugt wird.

Akte 5194

25.10.1973
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