DE4038731C2 - Kupplungseinrichtung zum Verbinden zweier mit unterschiedlicher Drehzahl rotierender Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zum Verbinden zweier mit un­ terschiedlicher Drehzahl rotierender Wellen mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht aus von der DE 37 33 153 A1, aus der es in Verbindung mit dem Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeuges bekannt ist, zwei Wellen über die beiden Teile einer Klauenkupplung unter Einwirkung einer Stellvorrichtung kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Eine definierte Begrenzung des übertragbaren Drehmomentes ist bei dieser bekannten Lösung aber nicht vorgesehen bzw. nicht darstellbar.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß nach Kupplung der beiden Wellen ein bis zu einem definierten Grenzwert gehendes Drehmoment übertragbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Kupplungseinrichtung mit Merkmalen der im Anspruch 1 angegebenen Art gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen derselben sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß nach Herstellung der Kupplungsverbindung zwischen den beiden Wellen ein exakt definiertes maximales Drehmoment übertragbar ist, bei offener Kupplungsverbindung dagegen deren beide dann jeweils an einer Welle gegebenen Teile - weil synchron mit diesem mitrotierend - praktisch keine Schleppverluste verursachen. Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung ist beliebig einsetzbar und eignet sich auch hervorragend zur Nachrüstung oder dem Ersatz vorhandener Systeme, beispielsweise jener Klauenkupplung gemäß der eingangs erwähnten DE 37 33 153 A1.

Der Vollständigkeit halber sei wegen gewisser Ähnlichkeiten noch auf die aus der DE-OS 22 09 879 bekannte Vorrichtung zur Drehmomentenübertragung zwischen zwei Wellen hingewiesen.

Kernstück dieser Vorrichtung ist eine permanent wirkende Flüssigkeitsreibungskupplung, deren erstes Teil mit einer Welle gekoppelt und deren zweites Teil mittelbar unter anderem über eine Lamellenkupplung mit der anderen Welle verbunden ist. Die Lamellenkupplung besteht aus einer Innenbuchse, einer Außenbuchse, einer deren Innenraum einenendes verschließenden Endplatte und einem an letzterer sowie andernendes an einem Druckring abgestützten Lamellenscheibenpaket. Die Innen- und Außenbuchsen sind gegeneinander verdrehbar, die Lamellenscheiben sind abwechselnd an der Innen- und Außenbuchse über eine Vielkeilverzahnung verdrehungsgesichert aufgenommen. Der Druckring ist axial verschiebbar und für eine Be- und Entlastung des Lamellenpakets an eine Drucksteuereinrichtung angeschlossen. Diese besteht aus einer stirnseitig am Druckring abgestützten ebenen Druckplatte, welche eine Laufbahn für Walzen bildet, die in einem Käfigring beabstandet und jeweils in Vertiefungen einer Steuerkulisse aufgenommen sind, die mit dem zweiten Teil der Flüssigkeitsreibungskupplung drehfest gekoppelt ist. Die Vertiefungen haben einen ebenen, senkrecht zur Rotationsachse stehenden Boden, an der die Walzen normalerweise abgestützt sind. Gegen diesen Boden sind die Walzen über die Druckplatte von einer auf diese einwirkenden Druckfeder beaufschlagt. Dieses Prinzip ist insofern nachteilig, weil die Kraftrichtung der Druckfeder einer Kraftbeaufschlagung des Lamellenkupplungspaketes entgegengerichtet ist, somit letzteres bei sich in Normalstellung befindlichen Kugeln praktisch druckentlastet ist. Die Einstellung einer definierten Basisfriktionskraft der Lamellenkupplung ist somit nicht vorgesehen und wäre auch durch eine entsprechende exakte Bemessung der hieran beteiligten Bauteile nur mit unvertretbar hohem Herstellungsaufwand möglich. Andererseits sind in der Steuerkulisse beiderseits der die Normalstellung der Walzen definierenden Bodenzonen schräge Spreizrampen gegeben, durch die im Falle von Drehzahldifferenzen zwischen erstem und zweitem Teil der Flüssigkeitsreibungskupplung die Kugeln axial in Richtung Lamellenkupplung bewegt werden, wobei der Druckring über die Druckplatte entgegen der Kraftrichtung der Druckfeder axial verschoben und damit die Friktionskraft der Lamellenkupplung sowie das übertragbare Drehmoment erhöht werden. Eine mechanisch definierte Drehmomentenbegrenzung ist nicht vorgesehen; das Grenzdrehmoment ergibt sich bei dieser bekannten Lösung ausschließlich aus der Viskosität und der hierdurch begründeten Schleppkraft der Kupplungsflüssigkeit in der Flüssigkeitsreibungskupplung. Diese bekannte Lösung hat wegen der permanenten Wirksamkeit der Flüssigkeitsreibungskupplung auch gewisse Schleppverluste zur Folge, außerdem ist eine willkürlich herbeiführbare Kupplung der beiden Wellen nicht möglich.

Weitere Kupplungen, jedoch anderer Bauart und Zielsetzung, sind aus der DE-AS 22 25 096, US-PS 2,190,964, DE 31 48 338 A1, US-PS 3,305,061, DE-GM 18 53 886 und DE-AS 10 98 825 bekannt. Keine dieser bekannten Kupplungen offenbart die Lösungsmittel so, wie in ihrer Gesamtheit bei der erfindungsgemäßen Lösung beansprucht.

Nachstehend ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung im Schnitt in Verbindung mit einem Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 2 die Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Einzeldarstellung,

Fig. 2A einen Detailausschnitt der Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2 im Bereich der Mitnahmeeinrichtung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung im Schnitt,

Fig. 3A einen Detailausschnitt der Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 3 im Bereich der Mitnahmeeinrichtung,

Fig. 3B einen anderen Detailausschnitt der Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 3 im Bereich der Verdrehwegbegrenzungsmittel,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung im Schnitt,

Fig. 4A einen Detailausschnitt der Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 4 im Bereich der Mitnahmeeinrichtung,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung im Schnitt, und

Fig. 5A einen Detailausschnitt der Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 5 im Bereich der Mitnahmeeinrichtung.

In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Teile des besseren Ver­ ständnisses wegen mit gleichen Bezugszeichen angezogen.

Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung dient generell dazu, eine erste ro­ tierende Welle 1 mit einer zweiten, mit anderer Drehzahl rotierenden Welle 2 so zu verbinden, daß nach dem Kupplungsvorgang ein bestimmtes maximales Dreh­ moment übertragbar ist. Der Moment der Auslösung dieses Kupplungsvorganges kann bei Vorliegen einer bestimmten, sensormäßig erfaßten Drehzahldifferenz zwischen beiden Wellen 1, 2 gegeben sein, oder willkürlich bei Bedarf einer Dreh­ momentenübertragung zwischen beiden Wellen 1, 2 herbeigeführt werden.

Bei der Welle 1 kann es sich beispielsweise - wie in Fig. 1 dargestellt - um die Ge­ häusewelle des Ausgleichsgetriebes eines Kraftfahrzeuges und demzufolge bei der Welle 2 um eine mit einem Rad bzw. Radantrieb verbundene Achsantriebs­ welle handeln.

Die Kupplungseinrichtung besteht in ihren Hauptteilen aus

• - einer Klauenkupplung 4, 5, deren eines Teil 4 von einer Druckfeder 3 beauf­ schlagt über eine Mitnahmeeinrichtung und ein Organ 6 auf das Lamellenpa­ ket 7 einer Lamellenkupplung 8 einwirkend sowie über das Gehäuse 9, 10, 11 letzterer an der einen Welle 1 bzw. 2 und deren anderes Teil 5 an der ande­ ren Welle 2 bzw. 1 angeschlossen ist, und
• - einer Stellvorrichtung 12, durch die die beiden Klauenkupplungs-Teile 4, 5 in bzw. außer Kupplungseingriff bringbar sind,

wobei die Mitnahmeeinrichtung weiter hinten noch näher beschriebene Vorkeh­ rungen aufweist, die bei und während der Verbindung beider Wellen 1, 2 über die Klauenkupplungs-Teile 4, 5 eine begrenzte Verdrehung der Teile 4, 6 zulassen und dabei eine axiale Aufspreizung derselben gegen die Kraft der Druckfeder (3) und in Folge davon über die so einstellbare Lamellenkupplungs-Friktionskraft eine exakt definierte Begrenzung des übertragbaren Drehmomentes herbeifüh­ ren.

Das Gehäuse der Lamellenkupplung 8 besteht aus zwei koaxial angeordneten, gegeneinander verdrehbaren Buchsen unterschiedlichen Durchmessers und Län­ ge, nämlich einer zumindest drehfest (verdrehungsgesichert) an der sie tragen­ den Welle fixierten Innenbuchse 9 und einer dieser gegenüber kürzeren Außen­ buchse 10, sowie einer ringförmigen Endplatte 11. Letztere ist am einen Ende des zu verschließenden Gehäuseinnenraumes angeordnet, dort durch in Nuten der beiden Buchsen 9, 10 eingesetzte Sicherungsringe 13, 14 nach außen gekontert abgestützt und gegenüber der Innenbuchse 9 verdrehungsgesichert. Außerdem ist über die Endplatte 11 auch die koaxiale Zuordnung der beiden Buchsen 9, 10 unter Zulassung eines gewissen Axialspiels sichergestellt. Das im Gehäuseinnen­ raum befindliche, innenseitig an der Endplatte 11 abgestützte Lamellenpaket 7 besteht aus ebenen aneinander anliegenden, sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckenden sowie abwechselnd an der Innen- bzw. Außenbuchse 9 bzw. 10 verdrehungsgesichert aufgenommenen Ringscheiben 15, 16. Das Organ 6, durch welches das Lamellenpaket 7 in Richtung Endplatte 11 kraftbeaufschlagbar ist, wird durch einen in den Gehäuseinnenraum eintauchenden, axial verschiebbar auf der Innenbuchse 9 geführten und verdrehungsgesichert in der Außenbuchse 10 aufgenommenen Druckring gebildet.

In den dargestellten Fällen ist die Innenbuchse 9 der Lamellenkupplung 8 verdre­ hungsgesichert und axial gesichert auf der sie tragenden Welle 2 fixiert. Die Ver­ drehsicherung erfolgt über Längskeile 17 an der Welle 2, die in entsprechende Nuten 18 in der Durchgangsbohrung der Innenbuchse 9 eingreifen. Die Axialsi­ cherung erfolgt über die Stirnseite 19 der die Welle 2 koaxial übergreifenden (Hohl-)Welle 1 und einen in einer Nut der Welle 2 eingesetzten Sicherungsring 20.

Das erste, über die Mitnahmeeinrichtung am Druckring 6 angeschlossene Klauenkupplungs-Teil 4 ist drehbar und axial verschiebbar auf dem axial überste­ henden Abschnitt der Innenbuchse 9 gelagert. Auf diesem Abschnitt ist auch die beispielsweise durch ein Tellerfederpaket gebildete Druckfeder 3 angeordnet, welche einenendes an einem Bund oder einem in eine Nut an der Innenbuchse 9 eingesetzten Sicherungsring 21 und andernendes am Klauenkupplungs-Teil 4, dieses in Richtung Lamellenpaket 7 druckbeaufschlagend, abgestützt ist.

Zur Verdrehsicherung der Lamellenkupplungs-Scheiben 15 und des Druckringes 6 sind innenseitig an der Außenbuchse 10 Längskeile 22, die in entsprechende Nu­ ten 23 der Teile 15, 6 eingreifen, vorgesehen. Zur Verdrehsicherung der Lamellenkupplungs-Scheiben 16 und der Endplatte 11 sind außenseitig an der In­ nenbuchse 9 Längskeile 24 gegeben, die von entsprechenden Nuten 25 in den Scheiben 16 sowie der Endplatte 11 übergriffen sind.

Das zweite Klauenkupplungs-Teil 5 ist verdrehungsgesichert, aber axial verschieb­ bar auf der anderen Welle 1 angeordnet und unter der Einwirkung der Stellvor­ richtung 12 mit dem ersten Klauenkupplungs-Teil 4 in bzw. außer Kupplungsein­ griff bringbar. Das zweite Klauenkupplungs-Teil 5 besteht aus einer Buchse 26 mit einer achsparallele Längsnuten 27 aufweisenden Durchgangsbohrung, über die es verdrehungsgesichert und axial verschiebbar auf der mit entsprechenden Längskeilen 28 versehenen Welle 1 gelagert ist, sowie einer senkrecht zur Rotati­ onsachse stehenden Kupplungsscheibe 29 mit stirnseitig längs eines koaxialen Teilkreises angeordneter Klauenverzahnung 30 und radial äußerem Mitnahme­ ring 31, der mit Spiel außen von einem Maul 32 übergriffen wird, das am freien Ende des Armes 33 eines Teils der Stellvorrichtung 12 bildenden Stellhebels 34 ist.

Das Klauenkupplungs-Teil 4 ist topfförmig ausgebildet. Es besteht aus einer zur Rotationsachse koaxialen Außenwand 35 mit stirnseitig gegebener Klauenver­ zahnung 36 sowie einem zur Rotationsachse senkrecht stehendem Boden 37 mit zentraler Durchgangsbohrung 38, über die das Klauenkupplungs-Teil 4 drehbar und axial verschiebbar auf dem vorstehenden Abschnitt der Innenbuchse 9 gela­ gert ist. Auf der einen Seite 39 des Bodens 37 ist die insgesamt im Topfinnenraum angeordnete Druckfeder 3 abgestützt, auf der anderen Seite 40 des Bodens sind Organe der Mitnahmeeinrichtung gegeben.

Die Mitnahmeeinrichtung zwischen Klauenkupplungs-Teil 4 und Druckring 6 be­ steht im Fall gemäß Fig. 2, 2A aus Kugeln 41, die in einer senkrecht zur Rotations­ achse stehenden Ebene entlang eines koaxialen Teilkreises in teils im Boden 37 des Klauenkupplungs-Teils 4, teils im Druckring 6 ausgebildeten Spreiznuten 42, 43 aufgenommen sind, welche jeweils Schrägrampen 44, 45 bzw. 75, 76 zur Axia­ laufspreizung der beiden Teile 4, 6 bei deren rotatorischer Relativ-Verdrehung und verdrehwegbegrenzende Anschlagflächen 46, 47 bzw. 77, 78 aufweisen. Der Abstand letzterer zu den in Mittelstellung befindlichen Kugeln ist auf das bei ge­ genseitiger Verdrehung der beiden der Teile 4, 6 über die Friktionskraft der La­ mellenkupplung 8 einzustellende Grenzdrehmoment abgestimmt.

Im Fall gemäß Fig. 3, 3A, 3B besteht die Mitnahmeeinrichtung zwischen Klauenkupplungs-Teil 4 und Druckring 6 ebenfalls aus Kugeln 48, die in einer senkrecht zur Rotationsachse stehenden Ebene entlang eines koaxialen Teilkrei­ ses in teils im Boden 37 des Klauenkupplungs-Teils 4, teils im Druckring 6 ausge­ bildeten Spreiznuten 49, 50 aufgenommen sind. Die Spreiznuten 49, 50 sind - wie aus Fig. 3A ersichtlich - spiegelsymmetrisch in den Teilen 4, 6 ausgebildet und wei­ sen beiderseits einer Mittelstellung Schrägrampen 51, 52 bzw. 53, 54 zur Axial­ aufspreizung der beiden Teile 4, 6 bei deren Verdrehung auf. Die Verdrehwinkel­ begrenzung bei einer rotatorischen Relativbewegung zwischen Klauen­ kupplungs-Teil 4 und Druckring 6 erfolgt - wie aus Fig. 3B ersichtlich - durch äuße­ re Klauen 55 am Boden 37 des Klauenkupplungs-Teils 4, die in stirnseitig an der Außenbuchse 10 der Lamellenkupplung 8 gegebene Nuten 56 größerer Breite eingreifen. Die Klauen 55 befinden sich bei in Grundstellung gegebenen Kugeln - siehe Darstellung gemäß Fig. 3A - in Mittelstellung in den zugehörigen Nuten 56. Der aus dieser Mittelstellung heraus in beiden Richtungen mögliche, durch die La­ ge der Seitenflanken 57, 58 begrenzte Verdrehweg ist auf das bei gegenseitiger Verdrehung der Teile 4, 6 über die Friktionskraft der Lamellenkupplung 8 herbei­ führbare maximale Drehmoment abgestimmt.

Im Fall gemäß Fig. 4, 4A besteht die Mitnahmeeinrichtung zwischen Klauenkupplungs-Teil 4 und Druckring 6 aus Klauen 59, die längs eines koaxialen Teilkreises an einem der beiden Teile 4, 6 jeweils mit gleicher Länge und Form axi­ al vorspringend angeordnet sind. Wie aus Fig. 3A ersichtlich, weisen die Klauen 59 in Drehrichtung gesehen vorn und hinten jeweils gleich ausgebildete Schräg­ flanken 60, 61 auf, tauchen jeweils in eine im mitzunehmenden Teil gegebene Spreiznut 62 ein und stützen sich dort auf entsprechend angepaßten Schrägram­ pen 63, 64 ab, wodurch sich bei rotatorischer Relativbewegung zwischen den bei­ den Teilen 4, 6 eine axiale Aufspreizung derselben einstellt. Außerdem weisen die Spreiznuten 62 Anschlagflächen 65, 66 auf, mit denen der Verdrehweg zwischen den Teilen 4, 6 aus einer Mittelstellung - siehe Fig. 4A - heraus nach beiden Seiten begrenzt ist. Die Lage der Anschlagflächen 65, 66 bestimmt die Größe des über die Friktionskraft der Lamellenkupplung 8 einzustellenden Grenzdrehmomentes.

Im Fall gemäß Fig. 5, 5A besteht die Mitnahmeeinrichtung zwischen Klauenkupplungs-Teil 4 und Drehring 6 aus den gleichen Klauen 59 wie im Fall gemäß Fig. 4, 4A, die in hinsichtlich ihrer Schrägrampen 63, 64 entsprechend aus­ gebildete Spreiznuten 62 des mitzunehmenden Teils eingreifen. Die Verdrehwin­ kelbegrenzungseinrichtung ist in diesem Fall jedoch örtlich verlegt und identisch wie in Fig. 3B dargestellt ausgeführt.

Generell ist die Verbindung zwischen Klauenkupplungs-Teil 4 und Druckring 6 über die Druckfeder 3 sichergestellt, welche bei sich in Grundstellung befindli­ chen Mitnehmerorganen 41 bzw. 48 bzw. 59 über diese und den Druckring 6 nur eine geringe Druckkraft auf das Lamellenkupplungspaket 7 ausübt, so daß trotz nur schwacher Friktionskraft in letzterem ein synchrones Mitrotieren von Klauenkupplungs-Teil 4 und Lamellenkupplung 8 mit der diese Baugruppe tra­ genden Welle 2 im entkuppelten Zustand der Klauenkupplung möglich ist. Bei ro­ tatorischer Relativbewegung zwischen Klauenkupplungs-Teil 4 und Druckring 6, welche durch eine Ankupplung der anderen Welle 1 über das dortige Klauenkupplungs-Teil 5 hervorgerufen wird, werden die beiden Teile 4, 6 über die in den Spreiznuten 43, 49, 50 bzw. 62 aus Mittelstellung auswandernden Ku­ geln 41, 48 bzw. Klauen 59 um ein ganz gestimmtes Maß entsprechend der Stei­ gung der Schrägrampen 44, 45; 51, 52 bzw. 63, 64 aus ihrer Normallage axial aus­ einandergespreizt, wodurch über die dann entgegen Kraftrichtung zusammen­ gedrückte Druckfeder 3 eine höhere, bis zu einem exakt durch die Lage der ver­ drehwinkelbegrenzenden Anschlagflächen 46, 47; 57, 58 bzw. 65, 66 definierten Grenzwert gehende Druckkraft auf das Lamellenpaket 7 der Lamellenkupplung 8 ausgeübt wird. Durch diesen Druckkraftgrenzwert ist der Grenzwert der von der Lamellenkupplung 8 erzeugbaren Friktionskraft und des maximal übertragbaren Drehmomentes nach Verbindung der beiden Wellen 1, 2 exakt bestimmt.

Der Kupplungsvorgang wird durch die Stellvorrichtung 12 ausgelöst, welche bei entsprechender Ansteuerung eine Axialverschiebung ihres Stellkolbens 67 in Richtung Kupplungsstellung unter Mitnahme des Stellhebels 34 durch die Kraft einer sich entspannenden Druckfeder 68 zuläßt, wobei der Stellhebel 34 mit sei­ nem Maul 32 das Klauenkupplungs-Teil 5 über dessen Mitnehmerring 31 ver­ schiebt. Dabei kommen wegen der unterschiedlichen Drehzahlen zunächst nur die Stirnflächen 69, 70 der Klauenverzahnungen 30, 36 zur Anlage. Sobald über diesen Friktionsschleppkontakt zumindest annähernd Synchrondrehzahl zwi­ schen beiden Klauenkupplungs-Teilen 4, 5 hergestellt ist, können die Klauenver­ zahnungen 30, 36 ineinander einrücken. Dieser Einrückvorgang wird dadurch er­ leichtert, daß die Zahnlücken-Breite in der einen Klauenverzahnung größer als die Zahnbreite in der anderen Klauenverzahnung ist. Der Synchronisierungsvor­ gang wird auch dadurch unterstützt, daß bereits unmittelbar nach Herstellen des besagten Friktionsschleppkontaktes eine Auseinanderspreizung von erstem Klauenkupplungs-Teil 4 und Druckring 6 in der vorbeschriebenen Weise erfolgt und damit die Schleppwirkung auf die anzukuppelnde Welle 2 über die Lamellen­ kupplung 3 erhöht wird. Sobald die Klauenverzahnungen 30, 36 in Eingriff kom­ men und dann Drehzahlsynchronität zwischen dem auf der Welle 1 sitzenden zweiten Klauenkupplungs-Teil 5 und dem ersten Klauenkupplungs-Teil 4 gege­ ben ist, geht die Aufspreizung zwischen letzterem und dem Druckring 6 bis zum mechanisch vorgegebenen Maximum weiter und demzufolge auch die Schleppfriktionskraft der Lamellenkupplung 8 bis zu ihrem Maximum hoch, bei dessen Erreichen dann das maximal übertragbare Drehmoment gegeben ist.

Eine Entkupplung beider Wellen 1, 2 erfolgt nach entsprechender Ansteuerung der Stellvorrichtung 12 dadurch, daß eine Axialverschiebung des Stellkolbens 67 in Entkupplungsrichtung ausgelöst wird, bei der der Stellhebel 34 und über die­ sen das zweite Klauenkupplungs-Teil 5 mitgenommen und in eine der Entkupp­ lungsstellung entsprechende Endanschlagstellung rückgeführt werden. Bei dieser Rückstellung des Stellhebels 34 wird die auf diesen einwirkende Druckfeder 68 wieder entsprechend vorgespannt.

Die besagte Rückstellung des Stellkolbens 67 kann - wie dargestellt - über einen hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Druckraum 71 oder elektromagne­ tisch erfolgen. Die Stellbewegungen des Stellkolbens 67 erfolgen dabei achspa­ rallel zu der Rotationsachse der Wellen 1, 2. Der Stellkolben 67 ist in einer ent­ sprechenden Vorrichtung 72 aufgenommen, die im Beispiel gemäß Fig. 1 durch ein Teil des Gehäuses 73 des Ausgleichsgetriebes gebildet ist. Außerdem ist der am Stellkolben 67 angeordnete Stellhebel 34 in einer dessen Axialverschiebung zulassenden, aber eine Verdrehung um die Achse des Stellkolbens 67 verhindern­ den Parallelführungskulisse 74 aufgenommen.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist darin begründet, daß deren Teile 3, 4, 6, 8 mit 7, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 41, bzw. 48 eine komplett vormontierbare Kupplungsbaugruppe bilden, die als Ganzes an der sie aufnehmenden Welle durch Aufschieben und Setzen des Sicherungsringes 20 anbringbar ist. Aus diesem Grund eignet sich die erfindungsgemäße Kupp­ lungseinrichtung auch hervorragend zum Umbau bzw. zur Nachrüstung vorhan­ dener Ausgleichsgetriebe, z. B. solchen gemäß der DE 37 33 153 A1, bei denen bis­ her auf den Keilverzahnungen der Wellen 1, 2 nur im Stillstand des Fahrzeuges schaltbare Kupplungsorgane saßen. Soweit überhaupt noch erforderlich, muß dann lediglich die Stellvorrichtung 12 angepaßt werden.

Claims (15)

1. Kupplungseinrichtung zum Verbinden zweier mit unterschiedlicher Drehzahl rotierender Wellen (1, 2), mit einer Klauenkupplung (4, 5), deren erstes Teil (4) der einen Welle (2) zugeordnet und deren zweites Teil (5) verdrehungsgesichert, aber axial verschiebbar auf der anderen Welle (1) angeordnet sowie unter Einwirkung einer Stellvorreichtung mit dem ersten Teil (4) in bzw. außer Kupplungseingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Klauenkupplungsteil (4) von einer Druckfeder (3) beaufschlagt über eine Mitnahmeeinrichtung und einen Druckring (6) auf das andernendes abgestützte Lamellenpaket (7) einer Lamellenkupplung (8) einwirkt, deren Gehäuse (9, 10, 11) aus zwei gegeneinander verdrehbaren, axial relativ zueinander fixierten Buchsen (9, 10) besteht, in denen zwischen dem axial verschiebbaren, aber verdrehungsgesicherten Druckring (6) und einem gegenüberliegenden Abstützorgan (11) das Lamellenpaket (7) aufgenommen ist, wobei die gegenüber der Außenbuchse (10) längere Innenbuchse (9) verdrehungs- sowie axial gesichert auf der sie tragenden Welle (2) fixiert ist, und auf einem axial überstehenden Abschnitt der Innenbuchse (9) das erste Klauenkupplungsteil (4) drehbar sowie axial verschiebbar gelagert und die auf letzteres in Richtung Druckbeaufschlagung des Lamellenpaketes (7) einwirkende, andernendes gekonterte Druckfeder (3) angeordnet sind, und wobei die Mitnahmeeinrichtung aus Organen besteht, die bei und während der Verbindung beider Wellen (1, 2) über die beiden Klauenkupplungs-Teile (4, 5) eine begrenzte Verdrehung zwischen erstem Klauenkupplungs-Teile (4) und Druckring (6) zulassen und dabei eine axiale Aufspreizung derselben gegen die Kraft der Druckfeder (3) und infolge davon über die so einstellbare Lamellenkupplungs-Friktionskraft eine exakt definierte Begrenzung des übertragbaren Drehmomentes herbeiführen.

2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, daß das Abstützorgan (11) durch eine ringförmige Endplatte gebildet ist, die am Ende des zu verschließenden Gehäuseinnenraumes durch Nuten der beiden Buchsen (9, 10) eingesetzte Sicherungsringe (13, 14) nach außen gekontert abgestützt ist und ihrerseits unter Zulassung eines gewissen Axialspiels die koaxiale Zuordnung der beiden Buchsen in Axialrichtung sicherstellt sowie gegenüber der Innenbuchse (9) verdrehungsgesichert ist, daß ferner das im Gehäuseinnenraum innenseitig an der Endplatte (11) abgestützte Lamellenpaket (7) aus ebenen, aneinander anliegenden, sich senkrecht zur Rotationsachse erstreckenden sowie abwechselnd an der Innen- bzw. Außenbuchse (9, 10) verdrehungsgesichert aufgenommenen Ringscheiben (15, 16) besteht, und daß der das Lamellenpaket (7) in Richtung Endplatte (11) kraftbeaufschlagende Druckring (6) in den Gehäuseinnenraum eintaucht, axial verschiebbar auf der Innenbuchse (9) geführt und mit der Außenbuchse (10) verdrehungsgesichert verbunden ist.

3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Innenbuchse (9) der Lamellenkupplung (8) als auch das zweite Klauenkupplungs-Teil (5) jeweils über eine Keil-/Nuten-Verbindung (17, 18 bzw. 27, 28) mit der zugehörigen Welle (1 bzw. 2) verbunden ist.

4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Klauenkupplungs-Teil (4) topfförmig ausgebildet ist, im einzelnen eine zur Rotationsachse koaxiale Außenwand (35) mit stirnseitig gegebener Klauenverzahnung (36) sowie einen zur Rotationsachse senkrechten Boden (37) mit koaxialer, an den Außendrehmesser der Innenbuchse (9) für Lagerung und Axialverschiebbarkeit angepaßter Durchgangsbohrung (38) aufweist und in seinem Innenraum die an der Bodeninnenfläche (39) anliegende Druckfeder (3) aufnimmt.

5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (3) durch ein Tellerfederpaket gebildet ist.

6. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (3) durch einen Radialbund oder einen in eine Nut eingesetzten Sicherungsring (21) an der Innenbuchse (9) gekontert ist.

7. Kupplungseinrichtung nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeeinrichtung durch Kugeln (41 bzw. 48) gebildet ist, die in einer senkrecht zur Rotationsachse stehende Ebene längs eines koaxialen Teilkreises in teils im Klauenkupplungs-Teil (4), teils im Druckring (6) ausgebildeten Spreiznuten (42, 43 bzw. 49, 50) aufgenommen sind, welche Schrägrampen (44, 45; 75, 76 bzw. 51, 52; 53, 54) aufweisen, derart, daß bei sich in Grundstellung befindlichen Kugeln (41 bzw. 48) durch die Kraft der leicht vorgespannten Druckfeder (3) ein synchrones Mitrotieren der Lamellenkupplung (8) samt angeschlossener Teile (4, 3) mit der sie tragenden Welle möglich ist, jedoch bei rotatorischen Relativbewegungen zwischen Druckring (6) und Klauenkupplungs-Teil (4) - hervorgerufen durch eine Ankupplung der anderen Welle über das auf dieser sitzende Klauenkupplungs-Teil (5) - diese beiden Teile (4, 6) über die in den Spreiznuten aus Mittelstellung längs der Schrägrampen auswandernden Kugeln (41 bzw. 48) um ein bestimmtes, durch eine Verdrehwinkelbegrenzung vorgegebenes Maß aus ihrer Normallage axial auseinanderspreizbar sind, wobei über die zunehmende Druckkraft der Druckfeder (3) die Friktionskraft der Lamellenkupplung (8) bis zu einem exakt definierten Grenzwert zunimmt, der das maximal übertragbare Drehmoment bestimmt.

8. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeeinrichtung zwischen Druckring (6) und Klauenkupplungs-Teil (4) durch Klauen (59) gebildet ist, die an einem der beiden Teile (4, 6) mit gleicher Länge und Form axial vorspringend längs eines koaxialen Teilkreises verteilt angeordnet sind, in Drehrichtung gesehen vorn und hinten jeweils gleich ausgebildete Schrägflanken (60, 61) aufweisen und in im anderen Teil gegebene Spreiznuten (62) eintauchen und sich dort an winkelmäßig angepaßten Schrägrampen (63, 64) abstützen, wobei bei sich mittig in Grundstellung befindlichen Klauen (59) durch die Kraft der leicht vorgespannten Druckfeder (3) ein synchrones Mitrotieren der Lamellenkupplung (8) samt angeschlossener Teile (4, 3) mit der sie tragenden Welle möglich ist, jedoch bei rotatorischen Relativbewegungen zwischen Druckring (6) und Klauenkupplungs-Teil (4) - hervorgerufen durch eine Ankupplung der anderen Welle über das auf dieser sitzende Klauenkupplungs-Teil (5) - diese beiden Teile (4, 6) über die in den Spreiznuten (62) aus Mittelstellung längs der Schrägrampen (63 bzw. 64) auswandernden Klauen (59) um ein bestimmtes, durch eine Verdrehwinkelbegrenzung vorgegebenes Maß aus ihrer Normallage axial auseinanderspreizbar sind, wobei über die zunehmende Druckkraft der Druckfeder (3) die Friktionskraft der Lamellenkupplung (8) bis zu einem exakt definierten Grenzwert zunimmt, der das maximal übertragbare Drehmoment bestimmt.

9. Kupplungseinrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehwinkelbegrenzung bei rotatorischer Relativbewegung zwischen Klauenkupplungs-Teil (4) und Druckring (6) durch endseitig der Spreiznuten (42, 43 bzw. 62) gegebene Anschlagflächen (46, 47; 77, 78 bzw. 65, 66) erfolgt.

10. Kupplungseinrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehwinkelbegrenzung bei rotatorischer Relativbewegung zwischen Druckring (6) und Klauenkupplungs-Teil (4) durch an letzterem vorspringende Klauen (55) erfolgt, die in stirnseitig an der Außenbuchse (10) der Lamellenkupplung (8) gegebenen Nuten (56) größerer Breite eintauchen, wobei sich die Klauen (55) bei in Grundstellung befindlichen Kugeln (48) bzw. Klauen (59) in Mittelstellung in den Nuten (56) befinden und durch den Abstand zu vorderen bzw. hinteren Nutflanken (57, 58) der Verdrehweg begrenzt ist.

11. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenkupplung (8) zusammen mit den Organen der Mitnahmeeinrichtung und Verdrehbegrenzung, dem Klauenkupplungs- Teil (4) und der Druckfeder (3) eine vormontierbare Baugruppe bildet, die so auf der sie aufnehmenden Welle anbringbar ist.

12. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Klauenkupplungs-Teil (5) eine Buchse (26) mit Längsnuten (27) aufweisender zentraler Durchgangsbohrung sowie eine einstückig mit der Buchse ausgebildete Kupplungsscheibe (29) mit stirnseitig angeordneter Klauenverzahnung (30) und radial äußerem Mitnehmerring (31) aufweist.

13. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Klauenkupplungs-Teile (4, 5) an den einander zugewandten Stirnseiten (69, 70) ihrer Klauenverzahnungen (30, 36) planparallel ausgebildet sind und die Lücken in einer der beiden Klauenverzahnungen (30, 36) eine größere Breite als die beim Kupplungsvorgang in diese eintauchenden Zähne der anderen Klauenverzahnung haben.

14. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (12) über einen Stellhebel (34) am zweiten Klauen­ kupplungs-Teil (5) angreift, und wobei der Stellhebel an seinem Stellkolben (67) angeschlossen ist, der elektromagnetisch, hydraulisch oder pneuma­ tisch in Richtung Entkupplungsstellung beaufschlagt ist und dabei eine Druckfeder (68) vorspannt, die nach entsprechender Entlastung des Stellkol­ bens (67) diesen zusammen mit dem Stellhebel (34) in entgegengesetzter Richtung bewegt und den Einkupplungsvorgang zwischen mitgenomme­ nen Klauenkupplungs-Teil (5) und dem auf der anderen Welle sitzenden Klauenkupplungs-Teil (4) bewirkt.

15. Kupplungseinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Kupplung der Gehäusewelle (Welle 1) eines Ausgleichsgetriebes eines Kraftfahrzeuges mit einer mit einem Rad bzw. Radantrieb verbundenen Achsantriebswelle (Welle 2).