DE3307824A1

DE3307824A1 - Device for the frictional coupling of two coaxial rotatable parts

Info

Publication number: DE3307824A1
Application number: DE19833307824
Authority: DE
Inventors: Gerd 7000 Stuttgart Bofinger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1983-03-05
Filing date: 1983-03-05
Publication date: 1984-09-06

Abstract

By means of the friction clutch according to the invention, a gearwheel mounted loosely on a shaft can be coupled to the shaft by means of wedging rollers, for the purpose of synchronisation for example. The wedging rollers are held in a roller cage which is centred on the outer surface of the sleeve collar of a guide sleeve rotationally connected to the shaft and lie between arcuate recesses of the inner surface of the sleeve collar and the outer surface of the gearwheel shoulder. By longitudinal displacement of a sliding sleeve surrounding the roller cage, its rotational locking is released. If the roller cage rotates to the right or left in accordance with the driving torque, the wedging rollers establish a frictional connection between the gearwheel and the shaft.

Description

Vorrichtung zum reibschlüssigen Kuppeln Device for frictional coupling

zweier koaxialer, drehbeweglicher Teile Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum reibschlüssigen Kuppeln zweier koaxialer, drehbeweglich gelagerter Teile, insbesondere eines Zahnrads mit einer Welle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. two coaxial, rotatable parts The invention relates to a Device for the frictional coupling of two coaxial, rotatably mounted Parts, in particular a gear with a shaft according to the preamble of the claim 1.

Bei einer solchen, aus DE-OS 2 252 748 bekannten, schaltbaren Klemmkupplung, sind Klemmrollen in eine gewellte, nachgiebige Hülse eingelegt und so zu einem Rollensatz zusammengefaßt. Zwei Rollensätze sind nebeneinander in einer Schiebemuffe angeordnet. Im entkuppelten Zustand liegen beide Rollensätze auf einem mit der Welle drehfest verbundenen Innenring auf und klemmen die Schiebemuffe auf ihr fest. Zum Kuppeln eines lose auf der Welle gelagerten Zahnrads wird die Schiebemuffe soweit zu dem Zahnrad hingeschoben, bis der eine Rollensatz über dem Zahnradansatz liegt und ihn mit der Schiebemuffe verklemmt, die über den anderen Rollensatz mit dem Innenring und der Welle verklemmt ist.In such a switchable clamping coupling known from DE-OS 2 252 748, pinch rollers are inserted into a corrugated, flexible sleeve and thus form a roller set summarized. Two sets of rollers are arranged side by side in a sliding sleeve. In the uncoupled state, both sets of rollers are rotatably fixed on one with the shaft connected inner ring and clamp the sliding sleeve on it. For coupling of a gear loosely mounted on the shaft, the sliding sleeve becomes the Gear pushed until the one roller set is above the gear attachment and him jammed with the sliding sleeve, which is over the other roller set with the inner ring and the shaft is jammed.

Diese im Aufbau recht ein-fache Klemmkupplung hat neben einem in Achsrichtung hohen Raumbedarf auch den Nachteil, daß zum Schalten der Kupplung große Massen bewegt werden müssen. Außerdem sind dem übertragbaren Drehmoment durch die federnde Nachgiebigkeit der gewellten Hülse enge Grenzen gesetzt.This clamping coupling, which is quite simple in structure, has one in the axial direction as well as one high space requirement also has the disadvantage that large masses are moved to switch the clutch Need to become. In addition, the transmittable torque is due to the resilient flexibility the corrugated sleeve has narrow limits.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kompakte Klemmkupplung zu schaffen, bei deren Schalten nur kleine Massen zu bewgen sind und daher kein merklicher Schaltstoß auftritt.The object of the invention is to provide a compact clamping coupling to create, when switching only small masses have to be moved and therefore none noticeable shift shock occurs.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Kupplung die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. Zum Schalten dieser Kupplung wird nur die ringförmige, leichte Schiebemuffe in Achsrichtung verschoben und die Dreharretierung zu dem Rollenkäfig aufgehoben, der die Längsbewegung nicht mitmacht, sondern lediglich bei Einleiten eines Antriebsmoments in Umfangs richtung gedreht wird, bis sich die Rollen zwischen dem Muffenkranz der drehfesten Führungsmuffe und dem Zahnradansatz verklemmen. Beim Schalten treten somit nur geringe Massenkräfte auf. Auch der Schaltweg der Schiebemuffe ist kurz, so daß der Raumbedarf in Achsrichtung klein ist. Da sich die Rollen an bogenförmigen Ausnehmungen der biege- und torsionssteifen Führungsmuffe abstützen, kann das übertragende Moment sehr hoch sein.To solve this problem, the coupling has the characteristics shown in the Claim 1 specified features. To switch this clutch, only the ring-shaped, light sliding sleeve moved in the axial direction and the rotary lock lifted to the roller cage, which does not take part in the longitudinal movement, but only when introducing a drive torque is rotated in the circumferential direction until the Rolls between the collar of the torsion-proof guide sleeve and the gear attachment jam. When switching, therefore, only small inertia forces occur. Also the switching path the sliding sleeve is short so that the space required in the axial direction is small. That I the rollers on arcuate recesses of the flexurally and torsionally rigid guide sleeve support, the transmitted moment can be very high.

Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale enthalten die Ansprüche 2 bis 4. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.Further features defining the invention are contained in the claims 2 to 4. An embodiment of the coupling device according to the invention is shown in the drawing and is explained below.

Es zeigen Fig. 1 Kupplungsvorrichtung im Längs-Halbschnitt und Seitenansicht, Fig. 2 Querschnitt der Kupplungsvorrichtung nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 Draufsicht auf die Kupplungsvorrichtung mit aufgebrochener Schiebemuffe, Fig. 4 und 5 räumliche Darstellungen der Schiebemuffe und des Rollenkäfigs.1 shows the coupling device in longitudinal half-section and side view. Fig. 2 Cross section of the coupling device according to line II-II in Fig. 1, Fig. 3 Top view of the coupling device with the sliding sleeve broken open, FIG. 4 and 5 three-dimensional representations of the sliding sleeve and the roller cage.

Eine im Längs-Halbschnitt T-förmige Führungsmuffe 1 ist mit ihrer Nabe 2 auf dem Keilprofil 3 einer Welle 4 gegen Verdrehen gesichert und durch beidseits anliegende Innenringe 5, 6 in Längsrichtung festgelegt. Auf dem rechten Innenring 5, der ebenfalls auf dem Keilprofil 3 drehfest ist, ist ein Zahnrad 7 mit einem Nadellager 8, auf dem linken Innenring 6 ein Zahnrad 9 mit einem Nadellager 10 frei drehbar gelagert. Seitliche Zahnradsätze 11 und 12 übergreifen die Nabe 3 und erstrecken sich unter Bildung eines Luftspaltes bis zur Mittenscheibe 13 des Führungsmuffe 1. Zwischen die glattzylindrischen Außenflächen 14, 15 der Zahnradansätze 11, 12 und bogenförmige Ausnehmungen 16, 17 an den Innenflächen des Muffenkranzes 20 der Führungsmuffe 1 sind Rollensätze 21, 22 eingepaßt. In Seitenscheiben 23, 24 von Rollenkäfigen 25, 26 sind die Rollensätze 21, 22 drehbar gehalten. Die an die Seitenscheiben 23, 24 anschließenden, jeweils vier Ringsegmente 31, 32 der Rollenkäfige 25, 26 sind auf der Außenfläche 27 des Muffenkranzes 20 zentriert, auf der auch eine Schiebemuffe 28 längsbeweglich geführt ist. In einer inneren Ringnut 29 der Schiebemuffe 28 sind Ringsegemente 31, 32 angeordnet, in einer äußeren Ringnut 30 kann eine nicht gezeichnete Schaltgabel eingreifen, mit der sich die Schiebemuffe betätigen läßt.A longitudinal half-section T-shaped guide sleeve 1 is with her Hub 2 on the spline 3 of a shaft 4 secured against rotation and through on both sides adjacent inner rings 5, 6 set in the longitudinal direction. On the right inner ring 5, which is also rotatably on the spline 3, is a gear 7th with a needle bearing 8, on the left inner ring 6 a gear 9 with a needle bearing 10 freely rotatable. Lateral gear sets 11 and 12 overlap the hub 3 and extend, forming an air gap, to the center disk 13 of the Guide sleeve 1. Between the smooth cylindrical outer surfaces 14, 15 of the gear wheel attachments 11, 12 and arcuate recesses 16, 17 on the inner surfaces of the collar 20 of the guide sleeve 1, sets of rollers 21, 22 are fitted. In side windows 23, 24 of roller cages 25, 26, the roller sets 21, 22 are rotatably held. The on the side disks 23, 24 adjoining four ring segments 31, 32 of the roller cages 25, 26 are centered on the outer surface 27 of the sleeve ring 20, on which also a sliding sleeve 28 is guided in a longitudinally movable manner. In an inner annular groove 29 of the Sliding sleeve 28, ring segments 31, 32 are arranged in an outer ring groove 30 A shift fork (not shown) can intervene with which the sliding sleeve can be operated.

In Mittellage der Schiebemuffe 28, wie sie in Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, sind rechteckige Erhebungen 33, 34 an der Außenseite der Ringsegmente 31, 32 in Längsnuten 35 der Schiebemuffe formschlüssig gehalten und gegen Verdrehen gesichert. Die Rollenkäfige 25, 26 insgesamt sind gegen Verdrehung arretiert und ihre Rollen haben Linienberührung am höchsten Punkt der bogenförmigen Ausnehmungen 16, 17 und bilden Rollenlager mit sehr geringer Rollreibung. Wird nun die Schiebemuffe 28 nach rechts so weit verschoben, bis der breite rechteckige Teil 33', 34' der Erhebungen an den Ringsegmenten 31, 32 aus den Längsnuten 35 herausbewegt ist und nur noch der schmale, rechteckige Bereich 33'', 34'' innerhalb der Längsnuten 35 verbleibt, der zu den Längsnuten 35 auf beiden Seiten reichlich Spiel hat, so kann sich der rechte Rollenkäfig 25 gegenüber der Führungsmuffe 1 drehen. Eine solche Drehbewegung folgt den von außen auf den Rollenkäfig 25 einwirkenden Momenten entweder links oder rechts drehend. Bei Einleiten eines rechts-drehenden Antriebsmoments über die Welle 4 werden sich die Rollen ebenfalls nach rechts drehen, wobei sie sich gegen die Führungsmuffe 1 abstützen. Es ergibt sich in der Aufstandslinie der Rollen auf dem Zahnradsatz 11 des rechten Zahnrads eine Normalkraft in Abhängigkeit des übertragenden Drehmoments. Zwischen den Rollen und dem Zahnradsatz 11 ergibt sich ein Reibmoment, das dem Drehmoment entgegengerichtet ist. Bei günstiger Wahl des Winkels zwischen den Normalkräften an den Berührungslinien der Rollen zu den bogenförmigen Ausnehmungen 16 der Führungsmuffe 1 sowie zu dem glattzylindrischen Zahnradansatz 11 ist sichergestellt, daß das gewünschte Antriebsmoment zum rechen Zahnrad 7 übertragen werden kann. Beim Richtungwechsel des Antriebsmoments verdreht sich der Rollenkäfig 25 in Gegenrichtung; der oben beschriebene Kupplungsvorgang läuft in gleicher Weise ab.In the central position of the sliding sleeve 28, as shown in FIGS. 1, 2 and 3 are rectangular elevations 33, 34 on the outside of the ring segments 31, 32 positively held in longitudinal grooves 35 of the sliding sleeve and secured against rotation. The roller cages 25, 26 as a whole are locked against rotation and their roles have line contact at the highest point of the arcuate recesses 16, 17 and form roller bearings with very low rolling friction. The sliding sleeve 28 is now after shifted to the right until the wide rectangular part 33 ', 34' of the elevations is moved out of the longitudinal grooves 35 on the ring segments 31, 32 and only the narrow, rectangular area 33 ″, 34 ″ remains within the longitudinal grooves 35, who has plenty of play to the longitudinal grooves 35 on both sides, so the Turn the right roller cage 25 opposite the guide sleeve 1. Such a twisting motion follows those acting on the roller cage 25 from the outside Moments rotating either left or right. When introducing a clockwise drive torque The rollers will also rotate to the right via the shaft 4, whereby they Support yourself against the guide sleeve 1. It arises in the line of the uprising Rolling on the gear set 11 of the right gear a normal force as a function of the transmitted torque. Between the rollers and the gear set 11 results a frictional torque that is opposite to the torque. With a favorable choice the angle between the normal forces at the contact lines of the rollers to the arcuate recesses 16 of the guide sleeve 1 and the smooth cylindrical Gear attachment 11 ensures that the desired drive torque to compute Gear 7 can be transmitted. Twisted when changing the direction of the drive torque the roller cage 25 in the opposite direction; the coupling process described above runs in the same way.

Wird die Schiebemuffe 28 nach links verschoben, so läßt sich in analoger Art das linke Zahnrad 9 mit der Welle 4 kuppeln, während das rechte Zahnrad 7 lose auf ihr drehbar verbleibt.If the sliding sleeve 28 is shifted to the left, it can be done in an analogous manner Kindly couple the left gear 9 with the shaft 4, while the right gear 7 is loose remains rotatable on it.

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Claims

Claims b device for the frictional coupling of two coaxial, rotatably mounted parts, in particular a gear with a Shaft, the gear wheel being loosely supported on the shaft and by means of sprags a torque-transmitting guide sleeve on the shaft can be connected, characterized in that the clamping body (roller set 21) between the smooth cylindrical Outer surface (14) of the gear attachment (11) and the one with arcuate recesses (16) provided inner surface (18) of the sleeve ring (20) of the guide sleeve (1) fitted and are rotatably held in a roller cage (25) which is on the outer surface (27) of the sleeve ring (20) rotatably centered and of an annular, on the Outer surface (27) of the guide sleeve (1) enclosed longitudinally movably guided sliding sleeve which locks the roller cage in the circumferential direction in one sliding position, in the other sliding position releases its rotary movement and thus jamming the clamping body between the gear attachment (11) and the sleeve ring (20) allows.

2. Coupling device according to claim 1, wherein on both sides of the guide sleeve two gears are loosely mounted on the shaft, characterized in that between the outer surfaces (14, 15) of the gear lugs (11, 12) and those with arcuate Recesses (16, 17) provided inside surfaces (18, 19) of the sleeve ring (20) sets of rollers (21, 22) are inserted and rotatably held in roller cages (25, 26) which rotatably centered on the outer surface (27) of the sleeve ring (20) and from the sliding sleeve (28) are enclosed, both of which are in a central sliding position Roller cages (25, 26) in a middle sliding position both roller cages (25, 26) locked in the circumferential direction, in the left or right sliding position of the left (26) or right roller cage (25) releases for rotation and thus a Jamming of the corresponding left (22) or right roller set (21) with the associated gear attachment and the sleeve ring (10) allows, while the other Gear remains loosely rotatable on the shaft.

3. Coupling device according to claim 2, characterized in that the ring elements (31, 32) of the roller cages (25, 26) with rectangular elevations (33, 34) are provided, the width of which in the axial direction to both end faces of the Roller cages (25, 26) stepped down with a wedge-shaped transition and in an axially continuous, constant-wide longitudinal groove (35) in the sliding sleeve (28) intervene in such a way that both roller cages (25, 26) are in the central position of the sliding sleeve (28) are positively locked in the longitudinal groove (35), while in the left or the right end position of the sliding sleeve (28) is the respective left or right roller cage an air gap to the longitudinal groove (35) of the sliding sleeve in both circumferential directions (28), whereas the other roller cage is locked.

4. Coupling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the roller cage (26) consists of ring segments centered on the guide sleeve (1) (31) and a side panel resting on the face of the guide sleeve (1) (24) consists, on which the rollers of the roller set (22) are rotatably held.