DE2828722A1

DE2828722A1 - Schaltbare reibungskupplung fuer zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE2828722A1
Application number: DE19782828722
Authority: DE
Inventors: Max Bartl; Richard Strehler
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1980-01-10
Also published as: FR2429937A1; GB2024341A; ES482079A0; SE7813053L; ES8100025A1; JPS5510175A; US4289223A; SU826974A3; IT7947724A0; BR7902396A; IT1203229B

Description

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Schaltbare Reibungskupplung für Zahnradgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Reibungskupplung für Zahnradgetriebe, bei der eine Schaltmuffe axial verschiebbar auf einer auf der zu kuppelnden Welle aufgesetzten Führungsmuffe angeordnet ist, und bei der mindestens ein axial verschiebbarer Reibring vorhanden ist, 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 Führungsmuffe abstützt, wobei die Reibungskupplung als federbelastete Sicherheitskupplung ausgebildet ist, bei der sich die beim Einschaltvorgang aufeinandergepreßten Reibkörper gegen eine Feder abstützen.

Aus der DE-OS l6 25 8^9 ist eine Reibungskupplung dieser Art bekannt, bei der die Feder der Sicherheitskupplung im Kraftfluß - von den Kupplungsflächen her gesehen - hinter dem zu kuppelnden Zahnrad angeordnet ist, so daß sich beim Wirksamwerden der Sicherheitskupplung das Zahnrad verschieben muß. Dadurch wird die Sicherheitskupplung mit der Masse des Zahnrades behaftet, was zu Schwierigkeiten beim Schalten führen kann, die sich nach außen durch schlagende Geräusche beim Schalten bemerkbar machen.

Diese Nachteile werden ausgeschaltet, wenn die Massen im Kraftfluß erst hinter der Feder angeordnet werden (DE-PS 2 225 O96), damit die Vorspannkraft der Feder von möglichst wenig Masse, insbesondere nicht von der Masse des verschieblichen Zahnrades beeinflußt wird. Für bestimmte Anwendungsfälle, vor allem wenn nur geringe Leistungen zu übertragen sind, ist die Einbaulänge dieser Ausführung verhältnismäßig groß. Damit kann das Getrie-· bevolumen und damit der Getriebepreis im unteren Leistungsbereich nicht proportional mit der Leistung verringert werden.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die bei relativ kurzer Einbaulänge trotzdem nur geringe auf die Feder wirkende Massen aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungsmuffe auf der Welle axial verschiebbar aufgesetzt ist und daß die stützende Feder auf der den Kupplungsreibflächen abgewandten Seite der Führungsmuffe zwischen dieser und der Welle oder zwischen der Führungsmuffe und einem mit der Welle festverbundenen Teil angeordnet ist. (Anspruch l) Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sollen für den Weg der Feder wie an sich bekannt zwei Anschläge angeordnet werden, von denen der erste bis zum Überschreiten und der zweite beim Überschreiten des maximal zulässigen Drehmomentes wirksam ist. (Anspruch 2)

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung erreicht man, wenn der zweite Anschlag in Umfangsrichtung wirkend angeordnet ist. (Anspruch 3) In Umfangsrichtung wirkende Anschläge sind bekannt. Der sich über Wälzkörper an der Führungemuffe ab-

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stützende Reibring führt eine schraubende Bewegung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung aus. Der in Umfangsrichtung wirkende Anschlag verhindert ein Verklemmen der Wälzkörper oder des Reibringes bei hohem Drehmoment. Die Erfindung wird vorteilhaft mit dem Merkmal des Anspruchs k erweitert: eine Anordnung der Feder in dem von Führungsmuffe, Welle, Zahnrad und Kupplungselement gebildeten Ringraum bietet eine platzsparende Lösung.

Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis k erläutert. Es

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung nach der Erfindung,

Figur 2 einen Querschnitt durch die Anschlageinrichtung nach der Erfindung,

Figur 3 einen Teilschnitt mit den zwischen Schrägflächen liegenden Wälzkörpern,

Figur k einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 1 und stellt schematisch eine Schaltphase dar.

Figur 1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Doppelkupplung mit konischen Reibflächen. Es ist mit dieser Kupplung eine Welle wahlweise mit Zahnrädern 2,3 zu verbinden, die drehbar auf der Welle gelagert und axial mit geeigneten Mitteln, z.B. mit Scheiben 4 oder einer Schulter 5 gehalten sind. Zwischen den beiden Zahnrädern ist mit wenigstens einer Paßfeder 6 drehfest, aber axial verschiebbar eine Führungsmuffe 7 aufgesetzt, auf die noch näher eingegangen wird. Auf der Führungsmuffe ist

j eine Schaltmuffe 8 längsverschiebbar geführt. Sie ist auf der

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Führungsmuffe mit nicht gezeichneten bekannten Mitteln gegen Drehung gesichert. Beiderseits der Führungsmuffe ist je ein Reibring (Konusring 9,10) drehbar zentriert. Der Außendurchtnesser der Konusringe entspricht etwa dem Außendurchmesser der Führungsmuffe. Die Konusringe sind mit je einem Innenkonus 11, 12 versehen, die jeweils mit einem·Außenkonus 13il4 der Zahnräder 2,3 zusammenwirken.

Die Konusringe 9»10 und die Führungsmuffe 7 sind an den einander zugewendeten Seiten mit Einfräsungen 40,4l versehen. (Fig.3) Diese Einfräsungen weisen je zwei flache Schrägflächen 42,43,44,45 auf. Dazwischen liegen als Wälzkörper Kugeln 46. Wenn ein Konusring und die Führungsmuffe relativ gegeneinander verdreht werden, können die Kugeln 46 auf die flachen Schrägflächen, die so als Rampe dienen, auflaufen und dabei den Konusring von der Führungsmuffe fortdrücken, wodurch die vorher genannten Konen aufeinandergepreßt werden. Dadurch wird das eingeschaltete Zahnrad über seinen Außenkonus, den betreffenden Innenkonus, den betreffenden Konusring, die betreffenden Kugeln und die Führungsmuffe mit der Welle gekuppelt. Abweichend von Fig. 3 können die Einfräsungen auch so geneigt sein, daß die Wälzkörper nur in einer Drehrichtung auf die Rampe auflaufen können.

Die Konusringe 9,10 werden mit einer oder mehreren Rückholfedern 25 (Fig.4) auf die Führungsmuffe hingedrückt, die außen am Umfang der Konusringe angeordnet und als gewundene Flachfedern, sogenannte Haarnadel- oder Schenkelfedern, ausgebildet sind. Zum Einhängen der Federn sind am Umfang der Konusringe Knaggen vorgesehen.

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Die Schaltmuffe 8 besteht aus einem Muffenkörper 23, der außen am Umfang mit einer Ringnut 2k für eine nicht gezeigte Schaltgabel versehen ist. Am inneren Umfang ist der Körper stirnseitig mit zwei nach der Mitte hin zusammenlaufenden schrägen Flächen versehen, die Initialflächen 26,26' genannt werden. Wenn die als Rampe für die Wälzkörper dienenden Schrägflächen, z.B. k2, der Reibkörper in eine bestimmte Umfangsrichtung, die Einfräsung ^0,^1 erweiternd (vertiefend) geneigt sind, dann verlaufen die Initialflächen 26,26' in der gleichen Richtung zur Mittelebene (Rotationsebene) des Muffenkörpers zusammen. An den die Initialflächen bildenden Teil des Muffenkörpers schließen sich Durchbrüche 27 an, die die genannten Rückholfedern 25 aufnehmen. In einem axialen Abstand von den Initialflächen 26,26* sind am Muffenkörper Stege 28,28' vorgesehen, die auf der den Initialflächen zugekehrten Seite mit diesen parallele Gegenflächen 33,33' bilden. Der Muffenkörper und die Stege bilden so nach innen offene Lücken 29»29'· Auf dem Umfang der Reibkörper sind Zähne 30,30' vorgesehen, die auf der der Schaltmuffe zugekehrten Seite mit je einer Gegendruckfläche 37» 37' versehen sind, die zu den vorher genannten Initialflächen am Muffenkörper parallelliegen. Auf der anderen Seite ist der Zahn mit einer Gegenflanke 38»38' versehen, die parallel liegt zu der jeweils zugekehrten Gegenfläche 33»33' am Steg. In axialer Richtung sind die Lücken 29,29' breiter als die Zähne 30, 30'. Etwa in einer durch die Drehachse gelegten Ebene sind auf der dem Steg zugewendeten Seite die Zähne mit einer Anschlagflanke 3^,3^' versehen, die etwa rechtwinkelig zur Rotationsebene (Rotationsrichtung) gerichtet ist. Auf der den Zähnen

zugekehrten Seite sind die Stege 28,28· mit einer Anschlagfläche 39»39' versehen, die ebenfalls etwa rechtwinkelig zur Rotationsebene gerichtet ist. Beim Einschalten der Kupplung wird durch Verschieben der Schaltmuffe die Initialfläche, z.B. 26, auf die Gegendruckfläche, z.B. 37, gedrückt, dadurch der Reibring zu den Reibflächen (Konen) hin verschoben, wodurch die Drehmomentübertragung eingeleitet wird. Durch die auf die Rampen auflaufenden Kugeln k6 wird das übertragbare Drehmoment erhöht. Ausgeschaltet wird, indem die Gegenflächen der Schaltmuffe auf die Gegenflanke des Reibrings gedrückt werden. Durch das Zusammenwirken der Anschlagflächen mit den Anschlagflanken wird verhindert, daß der ausgerückte Reibring ungewollt einschaltet.

In der Führungsmuffe 7 ist ein von einer Feder belasteter Arretierstift 32 radial verschiebbar geführt. In der Mitte des Muffenkörpers ist eine passende Kerbe zum Arretieren der Schaltmuffe im ausgeschalteten Zustand (Neutralstellung) vorgesehen. An den Stirnseiten der Schaltmuffe befinden sich zwei nach der Seite offene, d.h. also halbe, Rastkerben oder Schrägflächen 31,31' zvum Fixieren der beiden Einschaltzustände. Der Raststift und die Schrägflächen an den Stirnseiten des Schaltmuffenkörpers unterstützen den Einsehaltvorgang.

Die Führungsmuffe 7 ist, wie bereits erwähnt, auf der Welle 1 axial verschiebbar aufgesetzt. In ihrer Neutralstellung wird sie von zwei Sprengringen 15,l6 gehalten, die mit geringem radialem Spiel in Ringnuten 17»l8 in der Welle 1 eingelegt sind. Die Nuten sind breiter als die Sprengringe und der

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Abstand a ihrer der Führungsmuffe zugewendeten seitlichen Begrenzungen entspricht im wesentlichen der Breite der Führungsmuffe. Auf die der Führungsmuffe abgewendeten Seite der Sprengringe drücken Tellerfedern 19»20 die sich auf der anderen Seite gegen eine das Zahnrad 2,3 axial führende Scheibe 21, 22 abstützen. Die Wirkung der Tellerfedern wird noch erläutert. Die Führungsmuffe 7 ist, wie Fig.k. zeigt, an ihrem Nabenteil beidseitig mit sich radial nach außen erstreckenden Nasen 35 o* dgl. versehen, die in entsprechende Ausnehmungen 36 an den Konusringen 9»10 greifen. Diese Ausnehmungen sind in Umfangsrichtung breiter als die Nasen, die als Anschlag für den betreffenden Konusring wirken, der sich relativ zur Führungsmuffe 7 nur über einen begrenzten Winkel drehen kann. Da beim Kuppeln die Wälzkörper auf die Rampen auflaufen, benötigt der Konusring für seine Axialbewegung eine Beweglichkeit in Umfangsrichtung. Da andererseits die Nasen als Anschlag diese Beweglichkeit begrenzen, dienen sie auch als Anschlag für die Axialbewegung. Beim Kuppeln stützt sich der Konusring nicht an einem festen Teil ab, sondern über die Wälzkörper an der federnd nachgebenden Führungsmuffe. Die maximale Reibungskraft und damit das maximal übertragbare Drehmoment hängt somit von der Spannung der Federn 19 bzw. 20 ab. Wenn sich also beim Einschalten der jeweilige Konusring, z.B. 10, über die Kugeln 46 an der Führungsmuffe 7 abstützt, dann weicht die Führungsmuffe gegen die Kraft der Tellerfedern 19, in Fig. 1 also nach rechts, aus. Der Konusring 10 wird somit von den Tellerfedern 19 im Sinne des Einkuppeins belastet. Die Tellerfedern 20 bleiben hierbei ohne Bedeutung, da sich bjeim Ausweichen der

Führungsmuffe ihre Vorspannung nicht ändert, weil der Sprengring l6 an der Nutwand anliegt. Dadurch ist sichergestellt,
daß eine definierte Kraft von den Tellerfedern 19 auf die
Reibflächen (Konen 12,l4) wirkt bzw. nur die Tellerfedern 19
für das maximal übertragbare Drehmoment maßgebend sind.

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 Kopplung nicht möglich. Infolge der angegebenen Anordnung können die Federn 19,20 im ausgekuppelten Zustand nicht auf die Reibflächen (Konen 11,13; 12,1*1) einwirken, weil eine beidseitige axiale Halterung vorgesehen ist und der Federweg in Richtung auf die Reibflächen begrent ist. Die Breite b der Nuten 17il8 ist übrigens so bemessen, daß
die Sprengringe an den den Zahnrädern zugewendeten Nutwänden
nicht anliegen können, da vorher schon die Nasen 35 in den
Ausnehmungen 36 zum Anschlag kommen.

Die Kupplung schaltet sehr weich, d.h. ohne Schläge, weil die Vorspannkraft der Tellerfedern 19,20 nur von geringen Massenkräften beeinflußt wird, insbesondere wird die Masse der Zahnräder 2 und 3 von den Tellerfedern ferngehalten.
Die beschriebene Kupplung baut darüberhinaus sehr raumsparend, weil die Tellerfedern innerhalb der eigentlichen Konuskupplung untergebracht werden konnten, d.h. die Tellerfedern 19,20 werden von den die Außenkonen 13,1^ aufweisenden Teilen 2',3'
der Zahnräder 2,3 mit radialem Abstand umgeben. Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Anwendungsbeispiel beschränkt.

Sie ist u.a. auch bei einseitigen Kupplungen oder bei Lamellenkupplungen anwendbar. Des weiteren ist die Ausführung der einzelnen Bauteile wie z.B. der Anschläge, der Reibflächen usw. nicht an die beschriebene und/oder gezeichnete Ausführung gebunden.

Claims

. ^ ,_ ^u München, den 27. 6. 1978

lnM· und Zahnradfalle _OCA, _T ' *,_A ·

II. ■ ΜΟικΛ«, 40 2503 LfI/WO

W PL 469

Pat ent anspräche

( l)jSchaltbare Reibungskupplung für Zahnradgetriebe mit einer Schaltmuffe, die auf einer auf der zu kuppelnden Welle aufgesetzten Führungsmuffe axial verschiebbar gelagert ist, 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 Führungsmuffe abstützt, wobei die Reibungskupplung als federbelastete Sicherheitskupplung ausgebildet ist, bei der sich die beim Einschaltvorgang aufeinandergepreßten Reibkörper gegen eine Feder abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmuffe (7 ) auf der Welle (1 ) axial verschiebbar aufgesetzt ist und daß die stützende Feder (19,20) auf

bzw.12,14 der den Kupplungsreibflächen (11,13A) abgewandten Seite der Führungsmuffe zwischen dieser und der Welle oder zwischen der Führungsmuffe und einem mit der Welle festverbundenen Teil angeordnet ist.
2) Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Weg der Feder/19,20) zwei Anschläge

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(37,35) angeordnet sind, von denen der erste (37) bis zum i Überschreiten und der zweite (35) beim Überschreiten des

maximal zulässigen Drehmomentes wirksam ist. ·
3) Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- | zeichnet, daß der zweite Anschlag (35) in Umfangsrichtung

i wirkend angeordnet ist.

k) Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (19,20) in einem ringförmigen Raum untergebracht sind, der im wesentlichen begrenzt wird an den Seiten von der Führungsmuffe (7) und einem zu kuppelnden Bauteil (2,3), innen von der Welle (l) und außen von wenigstens einem eine Kupplungsreibfläche tragenden Teil (2·,3').