DE3642091C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Reibungs­ kupplung, vorzugsweise für einen Einbau in Zahnradgetrieben, mit einer auf der zu kuppelnden Welle axial verschiebbar gela­ gerten Schaltmuffe und mindestens einem axial verschiebbaren und begrenzt verdrehbaren Reibring, der zu einer ersten Kupp­ lungshälfte gehört, und der über Kupplungsreibflächen mit einer zweiten Kupplungshälfte zusammenwirkt. Die Schaltmuffe ist mit ihrem Innendurchmesser auf einem Schaltmuffenträger zentriert, der in der Regel als ein Wellenbund an der zu kuppelnden Welle ausgebildet ist. Um das übertragbare Drehmoment zu begrenzen, ist die axiale Verschiebung der Schaltmuffe oder des Reibringes durch Anschläge begrenzt, wobei zwischen dem Reibkörper bzw. einer ihn beaufschlagenden Druckplatte der zweiten Kupplungshälfte und dem zu kuppelnden Zahnrad eine Feder mit einer vorbestimm­ baren Federkraft wirkt. Um mit einer geringen Schaltkraft ein großes Drehmoment übertragen zu können, kann die Kupplung zu­ sätzlich mit einer Servoeinrichtung in einer bekannten Ausfüh­ rungsform ausgeführt sein.

Eine derartige Ausführungsform einer federbelasteten Servokupplung zeigt das deutsche Gebrauchsmuster 70 25 617. Das in der Gebrauchsmusterschrift gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Doppelkupplung, bei der eine Welle wahlweise mit zwei Zahn­ rädern kuppelbar ist, die auf beiden Seiten der Schaltmuffe drehbar auf der zu kuppelnden Welle gelagert sind und mit be­ kannten Mitteln, wie z. B. mit Scheiben, gegen axiales Verschie­ ben gesichert sind. An beiden Seiten des Schaltmuffenträgers ist je ein Reibring drehbar angebracht, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Schaltmuffenträgers entspricht. Die Reibringe sind in bekannter Weise mit Aussparungen zur Aufnahme der Außenverzahnung von Außenlamellen versehen. Diese Außenla­ mellen wirken über die Reibflächen mit den Innenlamellen zusam­ men, die in ebenfalls bekannter Weise mit einer Innenverzahnung in eine entsprechende Außenverzahnung an dem zylindrischen Wel­ lensatz der zu kuppelnden Zahnräder eingreifen. In dem gezeig­ ten Ausführungsbeispiel werden die beiden Lamellenpakete außen jeweils von einer Druckplatte beaufschlagt. In die den Kupplungs­ scheiben abgewandten Stirnflächen der Reibscheiben und in die gegenüberliegenden Stirnseiten des Muffenträgers sind Schräg­ flächen eingefräst. In den so entstehenden Freiräumen befinden sich Wälzkörper, wie z. B. Kugeln. Werden beim Einsetzen des Schaltvorganges die Reibscheiben gegenüber dem Muffenträger abgebremst, so laufen die Kugeln auf die Schrägflächen auf und erzeugen eine auf die Lamellenpakete ausgerichtete Anpreßkraft, und die außen an den Lamellenpaketen angebrachte Druckplatte wird gegen eine Feder gedrückt, die sich auf dem zu kuppelnden Zahnrad abstützt. Um die axiale Verschiebung der Reibringe in Richtung der Federn zu begrenzen, besitzen die Reibringe am Innenumfang Längsausnehmungen in Umfangsrichtung, in die ent­ sprechende, radial am Muffenkörper befestigte Anschlagstifte hineinragen und so die Verdrehung der Reibringe begrenzen. In der inneren Umfangsfläche der Schaltmuffe sind axial versetzt Rasterkerben angebracht, in die radial im Muffenträger ange­ brachte, federbelastete Stifte einrasten, um so die Schaltmuffe in bestimmten axialen Stellungen arretieren zu können.

Bei der in der Gebrauchsmusterschrift 70 25 617 gezeigten Bauform einer federbelasteten Servokupplung sind zwar die im Überlastungsfall von der Feder für das Lösen der Kupplung zu bewegenden Massen gering. Insbesondere für einen Einsatz in Bootswendegetrieben besitzt die dargestellte Bauform mit Einbau der Feder in ein Kegelrad jedoch den Nachteil, daß die Baugröße der einsetzbaren Tellerfedern durch die Kegelradgröße stark begrenzt ist. Weiter ist von Nachteil, daß die Verzahnung des Innenlamellenträgers in kostspieliger Weise gestoßen werden muß und hierfür ein nicht nutzbarer Leerraum zwischen Druckplatte und Zahnrad freigehalten werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen bekannten Stand der Technik in Richtung einer Einbaubarkeit größerer Federn, einer kürzeren Baulänge und rascheren, störungsfreien Ansprechens unter Kostensenkung weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Reibungskupplung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vorteilhaft gelöst.

Bei der mit der Erfindung geschaffenen Reibungskupplung sind zwischen dem äußeren Reibungskörper oder einer diesen beaufschlagenden Druckplatte und der Feder ein oder mehrere, vorzugs­ weise über den Umfang gleichmäßig verteilte, längliche Paßkör­ per angebracht, die sich einerseits auf der Druckplatte und andererseits auf der Feder abstützen, und die mit der Druck­ platte bzw. der Feder in axialer Richtung der zu kuppelnden Welle verschieblich sind. Wird beim Schalten der Kupplung von dem an der Schaltmuffe befindlichen Reibring eine Anpreßkraft in Richtung auf die Lamellenpakete ausgeübt, so wird diese Kraft über die Reibkörper und auf die diese beaufschlagende Druck­ platte und über die axial verschieblichen Paßkörper auf die Feder übertragen, die sich mittels eines Ringes oder in anderer Weise auf dem zu kuppelnden Zahnrad abstützt.

Bei einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens sind diese Paßkörper gleichzeitig als Verbindungselemente zwischen den Innenlamellen und dem zu kuppelnden Zahnrad ausgebildet. Zu diesem Zweck sind die Paßkörper vorteilhaft in entsprechende Längsausnehmungen in dem zylindrischen Wellenansatz des zu kup­ pelnden Zahnrades längsverschieblich derart gelagert, daß ihr Querschnitt teilweise aus der Oberfläche des Wellenansatzes, zumindest im Bereich der Lamellen, herausragt und die Lamellen, mit Ausnehmungen an den Innenrändern versehen, in die die Paß­ körper mit ihren aus der Oberfläche der Welle herausragenden Teil eingreifen. Die Paßkörper können jede beliebige Quer­ schnittsform besitzen. Aus Fertigungsgründen erweist sich je­ doch ein Kreisquerschnitt als besonders vorteilhaft.

Mit diesen Mitteln ist es möglich, die Bauform der Rei­ bungskupplung so zu gestalten, daß bei einem geringen Außen­ durchmesser größere Tellerfedern eingesetzt werden können, als sie von der Kegelradverzahnung umschlossen werden können. Trotz einer Durchmesservergrößerung der Feder bleiben dabei die zu verschiebenden Massen noch klein. Auch läßt sich nun eine grö­ ßere Federhöhe nahezu frei wählen. Im Überlastungsfall ermög­ licht das eine schnelle und sichere Trennung der Reibflächen, zumal ja die von der Feder zu bewegenden Massen gering sind.

Die Vorteile der Erfindung wirken sich besonders bei dem Einsatz der Reibungskupplung in Bootsgetrieben aus, die eine kompakte Bauweise erfordern, und bei denen das für die Drehrich­ tungsänderung erforderliche Kegelrad den zulässigen Durchmesser des Getriebes begrenzt.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ergibt sich durch den Wegfall einer Innenlamellenträger-Verzahnung und den Bau­ längengewinn aus dem Wegfall des zum Hinterstoßen erforderli­ chen Leerraumes zwischen Druckplatte und Rad.

Hinzu kommt, daß mit dieser Anordnung auch eine längere Funk­ tionssicherheit erreicht wird, weil das Verhaken der Lamellen nach einer gewissen Einhämmerungszeit weitgehend ausgeschaltet wird, da sich nun der die Lamellen anstelle einer Verzahnung führende Bolzen mit diesen gemeinsam axial bewegt. Die vorzugs­ weise als Bolzen ausgeführten Paßkörper haben also eine Doppel­ funktion, sowohl als axiale Kraftübertrager als auch als Rota­ tions-Mitnahmeelemente. Da bei längerem Einsatz keine Verzah­ nung, sondern nur die leicht austauschbaren Bolzen Schlag- und Rattermarken erhalten werden, ist künftig eine Reparatur ein­ fach und lohnend, was bei den verzahnten Kupplungsteilen oft nicht mehr zutraf.

Anhand der in der bildlichen Darstellung gezeigten Figuren wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Hierbei zeigen die einzelnen Figuren:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Reibungskupplung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Reibungskupplung an der Schnittstelle A-B und

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch ein Kupp­ lungssegment an der Schnittstelle I-I.

Die Fig. 1 zeigt eine Längsschnitt durch eine federbeauf­ schlagte Reibungskupplung. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Doppelkupplung, die mit einem Kegelrad 13 als Wendekupp­ lung ausgebildet ist.

Die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Reibungskupp­ lung besteht aus der zu kuppelnden Welle 1 mit dem hier als Wellenbund ausgebildeten Muffenträger 7, der auf dem Muffenträ­ ger 7 axial verschieblichen Schaltmuffe 8, den rechts und links von der Schaltmuffe 8 angeordneten Reibringen 5 und 6, die über die Reibflächen der Lamellen mit den drehbar auf der zu kuppeln­ den Welle 1 angeordneten Zahnrädern 2 und 3, die hier als Kegel­ räder ausgebildet sind, zusammenwirken. Die Zahnräder sind durch Scheiben 21 und 22 gegen axiale Verschiebung gesichert. Durch Verschieben der Schaltmuffe 8 in Richtung des zu kuppelnden Zahnrades kann die Welle 1 wahlweise mit einem der beiden Zahn­ räder 2 und 3 gekuppelt werden. Die zu kuppelnde Welle 1 ist mittels der beiden Wälzlager 17 und 18 ortsfest in dem Getriebe­ gehäuse gelagert. Die zu kuppelnden Zahnräder 2 und 3, hier als Kegelräder ausgebildet, stehen beide im Eingriff mit einem wei­ teren Kegelrad 13, das mittels des Wälzlagers 23 ebenfalls orts­ fest in dem Getriebegehäuse gelagert ist.

Bei gleichbleibendem Drehsinn der zu kuppelnden Welle 1 kann durch Kupplung der Welle mit einem der Zahnräder 2 oder 3 die Drehrichtung des Kegelrades 13 wahlweise umgekehrt werden.

Die Reibringe 5 und 6 besitzen an den zur Kupplung gerich­ teten Seiten Ausnehmungen 14, die in die Außenverzahnung der Außenlamellen 15 eingreifen. An den beiden zu kuppelnden Zahn­ rädern 2 und 3 sind in dem Außenmantel des zylindrischen Wellen­ ansatzes zylinderförmige Rundbolzen 10 gleichmäßig über den Wellenumfang verteilt, in entsprechend angepaßten Längsausneh­ mungen halb versenkt und in axialer Richtung frei beweglich an­ geordnet. Die Rundbolzen sind durch entsprechende Bohrungen in den Zahnrädern 2 bis 3 bis an die äußeren Stirnseiten der Zahn­ räder 2 und 3 geführt und stützen sich stirnseitig gegen Teller­ federn 4 ab, die mit Ringen 12 und 20 an den Zahnrädern 2 und 3 gehalten sind.

Die auf dem Wellenansatz der Zahnräder 2 und 3 zentrierten Innenlamellen 16 werden nach außen durch zwei Druckplatten 9 und 11 beaufschlagt, deren Außendurchmesser dem Durchmesser des letzten Reibkörpers entspricht. Die Innenlamellen 16 besitzen an ihren Innenrändern halbrunde Ausnehmungen, in die die Rund­ bolzen 10 mit dem aus dem Wellenansatz der Zahnräder 2 und 3 ragenden Querschnittssegmente eingreifen.

Die Rundbolzen 10 weisen Querausnehmungen 24 auf, in die Druckplatten 9 und 11 mit ihren Rädern am Innendurchmesser ein­ greifen und so die Rundbolzen 10 gegen die Federkraft der Feder 4 abstützen. Wird zum Kuppeln eines Zahnrades 2 bzw. 3 mit der Welle die Schaltmuffe 8 und einer der beiden Reib­ ringe 5 bzw. 6 in Richtung des zu kuppelnden Zahnrades 9 bzw. 11 und die Rundbolzen 10 auf die außen liegende Tellerfe­ der 4 übertragen und so die zum Kuppeln der Reibflächen erfor­ derliche Anpreßkraft erzeugt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen besonders deutlich die Anordnung der Rundbolzen an dem zylinderförmigen Wellenansatz des Zahnra­ des 2 und ihre Funktion als Verbindungselement zwischen dem zu kuppelnden Zahnrad 2 und den Innenlamellen 15. In dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel sind fünf Rundbolzen 10 in Längs­ ausnehmungen in dem Außenmantel des zum Zahnrad 2 gehörenden zylinderförmigen Wellenansatzes halb versenkt gelagert. Dem Kreisquerschnitt der Rundbolzen 10 entsprechend, besitzen die Längsausnehmungen einen halbkreisförmigen Querschnitt. Der Durchmesser der Längsausnehmung ist hierbei etwas größer als der Durchmesser eines Rundbolzens 10, so daß die Rundbolzen 10 in der Längsausnehmung verschiebbar sind. Das Zahnrad 2 ist über ein Nadellager auf der Welle 1 drehbar gelagert. Die Außen­ lamellen 15 greifen in entsprechenden Querausnehmungen des Reib­ körpers 6 ein.

Die Fig. 3 zeigt als vergrößerten Segmentausschnitt einen Querschnitt durch die Druckplatte 9, den Rundbolzen 10 und den zylinderförmigen Wellenansatz des Zahnrades 2. Der Rundbol­ zen 10 besitzt eine bis zu seiner Querschnittsmitte ragende Querausnehmung 24, in die der Innenrand der Druckplatte 9 der­ art eingreift, daß die Rundbolzen 10 mittels der Druckplatte 9 in axialer Richtung der Welle 1 verschoben werden können.

Claims (3)

1. Schaltbare Reibungskupplung für Zahnradgetriebe, insbe­ sondere für den Einbau in Bootsgetrieben, mit einer auf der zu kuppelnden Welle axial verschiebbar gelagerten Schaltmuffe und mindestens einem axial verschiebbaren und begrenzt verdrehbaren Reibring, der zu einer ersten Kupplungshälfte gehört, und der über Kupplungsreibflächen mit einer zweiten Kupplungshälfte zu­ sammenwirkt, die als federbelastete Sicherheitskupplung ausge­ bildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer auf dem zu kuppelnden Zahnrad (2, 3) sich abstüt­ zenden Feder (4) und einer einen Reibkörper (16) beaufschlagenden Druckplatte (9, 11) der zweiten Kupplungshälfte eine oder meh­ rere sich gegen die Druckplatte (9, 11) und die am Rad (2, 3) anliegende Feder (4) abstützende längliche Paßkörper (10) zur Axial­ kraftübertragung angebracht sind, welche außerdem als Drehmit­ nahme zwischen den Reibkörpern (16) der zweiten Kupplungshälfte und dem zu kuppelnden Zahnrad (2, 3) ausgebildet wird.

2. Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßkörper als zylindri­ sche Bolzen (10) ausgebildet sind.

3. Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßkörper in entsprechenden Längsausnehmungen in der Oberfläche des mit dem zu kuppelnden Zahnrades (2, 3) verbundenen, zylinderförmigen Wellenansatzes teilweise versenkt gelagert sind und Querausneh­ mungen (24) aufweisen, in die die Reibkörper (16) der zweiten Kupplungshälfte beaufschlagende Druckplatte (9, 11) mit ihren Rändern am Innendurchmesser eingreift.