DE540295C - Kupplungsvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung· richtet sich auf eine Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge. Bekannte Vorrichtungen dieser Art besitzen ein Paar gezahnter Kupplungsglieder, die in Eingriff miteinander gebracht werden können, sowie ein Paar von Reibkupplungsgliedern, die sich in Reibungsschluß bringen lassen, bevor die gezahnten Kupplungsglieder einrücken. Es ist ferner bekannt, eines der axial verschiebbaren Reibungsglieder in Umfangsrichtung mit Spiel an sein zugehöriges gezahntes Kupplungsglied anzuschließen.

Es ist auch bekannt, eine Kupplungsvorrichtung dieser Art so auszubilden, daß die

¹S beiden die Leistung übertragenden Wellen wesentlich auf gleiche Geschwindigkeit gebracht werden, bevor die gezahnten Kupplungsglieder eingerückt werden.

Die Erfindung kennzeichnet sich durch eine Vorrichtung, welche die Drehbewegung der Kupplungsglieder gegeneinander in eine axiale Bewegung des einen Reibkupplungsgliedes umwandelt, vermöge deren dieses Glied von der umlaufenden treibenden Welle in Reibungsschluß mit seinem Gegenglied gedrückt wird. Bei dem Gegenstand der Erfindung wird also der Unterschied in der Umdrehungsgeschwindigkeit der beiden die Leistung übertragenden Wellen oder Kupplungsglieder, die zwangsschlüssig miteinander gekuppelt werden sollen, dazu herangezogen, die Reibflächen der beiden durch Reibung miteinander zusammenarbeitenden Glieder in festen Reibungsschluß zu bringen, bevor die gezahnten Kupplungsglieder eingerückt werden.

Eine besonders zweckmäßigt Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur axialen Bewegung des axial verschiebbaren Reibungsgliedes aus zwei miteinander zusammenarbeitenden geneigten Flächen besteht, die auf dem axial verschiebbaren Reibungsglied und der das Reibungsglied tragenden Welle angeordnet sind. '

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. ·

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht; es sind

Fig. ι Teilansicht und Längsschnitt durch ein Getriebegehäuse mit dem darin untergebrachten Übertragungsgetriebe,

Fig. 2 Querschnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 schematische Teilansicht bei der Stellung des einen gezahnten Kupplungsgliedes und des mit ihm verbundenen Reibungsgliedes, in welcher die die Leistung übertragenden Wellen mit ungleicher L'mdrehzahl laufen und auf schnellen Gang geschaltet werden sollen,

Fig. 4 schematische Teilansicht der in Fig. 3 dargestellten Teile in dem Zustand, in welchem sich die die Leistung übertragenden Wellen mit gleicher Umdrehzahl bewegen und der Schaltvorgang fortgesetzt wird.

Das Getriebegehäuse 51 umschließt das Übertragungsgetriebe eines Kraftwagens. Mit 59 ist eine der gleitenden Schaltstangtn bezeichnet, die durch einen nicht gezeichneten

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Handhebel in der Längsrichtung hin und her geschoben werden können. An der Schaltstange 59 ist eine Gabel 60 befestigt, die in die verschiebbare Kupplungsmuffe 86 eingreift. In dem. Getriebegehäuse 51 sind in bekannter Weise die Hauptlager für die Hauptwellenverbindung in gleichachsiger Anordnung untergebracht. Nur das vordere Lager 67 ist gezeichnet. Das hintere Ende der treibenden Welle 71, die als Hauptkupplungswelle eines Kraftwagenantriebs angesehen werden kann, ist in dem Lager 67 untergebracht. Die getriebene Welle 72 ist in bekannter Weise durch eine Universalkupplung mit der Antriebswelle für die Räder verbunden. Die Welle 72 ruht mit ihrem vorderen schwächeren Ende in einem Stützlager, das in der Bohrung des hinteren Endes der Hauptantriebswelle 71 ausgebildet ist. Eine Getriebewelle 75 ist in bekannter Art vorgesehen, die mit ihrer Verzahnung 78 in das Ritzel ~j eingreift, welches auf dem rückwärtigen Ende der Hauptwelle 71 befestigt ist. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel kann die treibende Welle 71 mit ■ der getriebenen Welle 72 durch eine vereinigte Reibungs- und Zahnkupplung so verbunden werden, daß eine unmittelbare starre Verbindung der Wellen herbeigeführt wird, wie es für schnellen Gang üblich ist. Die Einrichtung zum Kuppeln besteht aus einem gezahnten Kupplungsglied 85, das einen Teil der Hauptwelle 71 bildet oder starr mit ihr verbunden ist, sowie einem gezahnten Gegenglied 86, das auf der getriebenen Welle verschiebbar aber undrehbar angeordnet ist. Das Kupplungsglied 85 hat die Form einer Schale und ist mit einer Innenverzahnung 87 versehen. Das Kupplungsglied86 trägt die zugehörigeAußenverzahnung 88, die leicht in die Höhlung der anderen Kupplungshälfte eingerückt werden kann und dort in die Innenverzahnung 87 eingreift. Sind die gezahnten Glieder 85 und 86 in Eingriff miteinander, so ist der starre Antrieb der getriebenen Welle von der Hauptwelle hergestellt, so daß auch die Antriebswelle der Räder des Kraftwagens angetrieben wird, während die übrigen ÜbertragungsgUeder im Getriebegehäuse unwirksam bleiben. Die verschiebbare Kupplungsmuffe 86 ist zweiseitig ausgebildet und besitzt links in der Zeichnung noch eine zweite Außenverzahnung 90, die der Verzahnnung 88 ähnlich ist und mit der Innenverzahnung eines zweiten nicht gezeichneten Kupplungsgliedes in Eingriff gebracht werden kann, welches drehbar auf der getriebenen Welle 72 gelagert ist, aber mit ihr durch die Muffe 86 gekuppelt werden kann. Auf diese Weise kann eine mittlere Geschwindigkeit in derselben Weise eingestellt werden, wie die Welle 71 zum Einstellen des schnellen Ganges eingerückt wird. Die Kupplungsmuffe 86 kann durch die Gabel 60, die in eine ringförmige Nut 92 der Muffe eingreift, hin und her geschoben werden. Die Verzahnungen 88 und 90 sind nicht auf dem vollen Umfang der Muffe 86 ausgebildet, sondern in symmetrischen Gruppen von Kreisausschnitten angeordnet, beispielsweise in drei Kreisausschnitten, welche durch die Nuten 94 für einen noch zu erläuternden Zweck voneinander getrennt sind. Alle Kupplungszähne sind verhältnismäßig klein und zahlreich. Jeder Zahn ist an seinem vorderen Eingriffsende beiderseits abgeschrägt, wie es bei 93 in Fig. 3 angedeutet ist, so daß das Einrücken mit möglichst wenig Geräusch erfolgt.

Es ist namentlich für unerfahrene oder sorglose Fahrer schwierig, von der mittleren Geschwindigkeit auf schnellen Gang oder umgekehrt auszuschalten, wenn ein Paar von Zahnkupplungsgliedern ausgerückt und sofort danach ein anderes derartiges Kupplungspaar eingerückt werden muß. Ebenso ist es schwierig, von der Nullstellung auf mittlere Geschwindigkeit oder schnellen Gang umzuschalten, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, ohne daß ein starkes -Geräusch, schnelle Abnutzung oder gar Beschädigungen der Zahnenden entstehen. Zur Behebung dieser bekannten Schwierigkeiten sind viele Mittel vorgeschlagen worden. Am häufigsten wird in der Weise vorgegangen, daß- man die beiden zu kuppelnden Glieder durch eine Reibungskupplung auf annähernd dieselbe Umdrehungsgeschwindigkeit bringt, bevor die gezahnten Kupp-, lungsglieder eingerückt werden. Damit die Zähne richtig ineinandergreifen können, muß ihre gleiche Geschwindigkeit durch die Rei- 100· bungskupplung herbeigeführt werden, und dazumuß man die Reibflächen mit einer solchen Kraft zusammendrücken, daß die gleichen Geschwindigkeiten in kurzer Zeit erreicht werden. Wichtig ist ferner, daß der Reibungsschj.uß wieder gelöst wird, bevor das tatsächliche Einrücken der Zähne stattfindet. Damit die Reibflächen selbsttätig mit einer hinreichenden Kraft zusammengedrückt werden, die genügt, um den synchronen Lauf zu erzielen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Unterschied der Umdrehzahlcn der zu kuppelnden Wellen beim Lauf mit ungleicher Drehzahl benutzt. Um den Reibungsschluß wieder aufzuheben, bevor die gezahn- ten Kupplungsglieder ineinander eingreifen, wird die axiale Verschiebung des beweglichen gezahnten Kupplungsgliedes herangezogen. Ferner wird der Reibungsschluß dazu benutzt,, die Bewegung des verschiebbaren gezahnten Kupplungsgliedes in den Eingriff mit dem Gegenglied zu verhüten, bis die gleiche Dreh-

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zahl der zu kuppelnden Wellen herbeigeführt und die Reibungskupplung wieder gelöst ist.

Zur Erzielung gleicher Umdrehungsgeschwindigkeiten der beiden zu kuppelnden Übertragungsglieder dient folgende Reibungsvorrichtung :

Das an der Hauptantriebswelle 71 ausgebildete Kupplungsglied 85 ist außen als Vollkegel gestaltet. Das Reibungsglied 97, das im folgenden als Reibkupplungstrommel bezeichnet wird, ist mit einem Hohlkegel 95 ausgerüstet, der mit dem Vollkegel 98 in Reibungssqhluß gebracht werden kann. Die Kupplungstrommel 97 mag mit einem Kupplungsring aus Bronze o. dgl. versehen sein, welcher die hohlkegelige Reibfläche 95 aufweist. Die Trommel mag aus dünnem Blech oder einer Stahlplatte in Form einer Schale gepreßt sein, die einen flachen Innenteil 99 besitzt, in dessen mittlere Bohrung ein zylindrischer Teil der angetriebenen Welle oder eine starr mit ihr verbundene Büchse genau paßt, wodurch die Trommel 97 auf der Welle zentriert wird. Der schalenförmige Mittelteil der Trommel dringt in den Hohlraum der mit ihr zusammenarbeitenden Kupplungshälfte ein, welche die innere Verzahnung besitzt (Fig. 1). Um die Trommel zu zentrieren, ist ein zylindrischer Körper 100 mit einem ringförmigen Flansch 101 mit der Welle 72 starr verbunden. Der flache Mittelteil 99 der Trommel besitzt die Form eines ununterbrochenen Ringes, der an den äußeren Ringteil-der Trommel durch radiale Speichenarme 102 angesetzt ist. Diese Arme erstrecken sich zunächst schräg von dem inneren Ring 99 bis zu den radialen Strecken 103, die mit der rückwärtigen Oberfläche des äußeren Ringteils der Trommel in einer Ebene liegen. Die Kanten der äußeren radialen Teile 103 der Arme sind bei 103.° zweckmäßig geneigt oder abgeschrägt. Die gezeichnete Trommel besitzt drei solcher Arme in gleichen Abständen wie die Nuten oder Zwischenräume 94 zwischen den Zahngruppen auf der Kupplungsmuffe 86. Infolgedessen können die Zahngruppen 88 zwischen die Arme 102 eintreten, so daß sie die Gegenzähne 87 des Kupplungsgliedes 85 der Welle 71 erfassen, wenn die gleiche Drehzahl der Welle 71 und 72 erreicht ist.

Die Kupplungstrommel 97 kann eine beschränkte axiale Bewegung ausführen, die ausreicht, damit die zusammenarbeitenden kegeligen Reibflächen in Reibungsschluß zu- -sammengedrückt und wieder gelöst werden können. Diese Bewegung braucht nur klein zu sein, so daß die Oberflächen 95 und 98 gerade frei voneinander kommen und sich dazwischen ein Ölhäutchen bilden kann, wenn die Reibungskupplung ausgerückt ist. Dasselbe gilt, wenn sich die Kupplung 86 gemäß Fig. r in ihrer gelösten oder ausgerückten Stellung befindet. Der Flansch 101 begrenzt die axiale Ausrückbewegung.

Die Kupplungstrommel 97 ist, obwohl sie zwangsläufig von der Welle 72 mitgenommen wird, doch mit einem gewissen toten Gang angeschlossen. Die Kupplungstrommel kann also gegenüber der Welle 72 eine beschränkte Drehbewegung ausführen. Diese beschränkte Bewegung wird zu folgenden drei Zwecken benutzt:

ti. Sie soll eine kräftige axiale Bewegung der Trommel herbeiführen, damit ein kräftiger Reibungsschluß der Reiboberflächen 95 und 98 entsteht;

2. die Trommel soll gegenüber dem Kupplungsglied 86 so eingestellt werden, daß das Kupplungsglied 86 nicht in das Kupplungsglied 85 eingreifen kann, solange die Rei- bungskupplung geschlossen ist oder die Wellen 71 und 72 beim Versuch, die Verzahnung einzurücken, mit ungleicher Drehzahl laufen;

3. die Trommel soll gegenüber dem Kupplungsglied 86 so eingestellt werden, daß, wenn die Wellen 71 und 72 gleich schnell umlaufen, eine verhältnismäßig geringe Kraft, die auf das Kupplungsglied wirkt und dieses gegen das Gegenglied S5 zu bewegen sucht, die Trommel beiseitezuschieben vermag und die Reibflächen außer Eingriff bringt, worauf die Zähne der Kupplungsglieder 86 und 85 zum Eingriff kommen können.

Die Einrichtung, welche die Drehbewegung der Trommel 97 auf der Welle 72 begrenzt, stellt zugleich die Einrichtung dar, welche die beschränkte ' Drehbewegung in eine kräftige axiale Bewegung der Trommel umwandelt. Diese Einrichtung besteht bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel aus zwei zusammenarbeitenden schrägen Flächen auf der Welle und der Trommel, die so bemessen sind, daß die schrägen Flächen nicht völlig im Sinne der Drehrichtung übereinander hinwegschreiten können, wenn die Reibflächen der Reibungskupplung in Eingriff sind Diese schrägen Flächen sind auf dem. Flansch 101 bei 104 einerseits und auf dem ringförmigen Mittelteil 99 der Kupplungstrommel 97 bei 105 andererseits ausgebildet (Fig. 3 und 4). Die *¹⁰ schrägen Flächen 104 besitzen die Form eines stumpfen Winkels, und die Flächen 105 sind ähnlich gestaltet. Die Flächen 104 bilden in dem Flansch 101 eine Vertiefung oder Kerbe, während die "Flächen 105 auf dem ringförmigen Teil 99 der Kupplungstrommel 97 einen stumpfwinkligen Vorsprung bilden.

Von diesen schrägen Flächenpaaren sind zwei oder mehrere in gleichen Abständen auf dem Umfang verteilt. Bei der ungleichen Drehzahl der Wellen 71 und 72, während deren der Fahrer die gezahnten Kupplungs-

glieder einzurücken sucht, nimmt · die Trommel die Stellung gemäß Fig. 3 ein, wobei sie durch die Wirkung der schrägen Flächen 104 und 105 zu kräftigem Reibungsschluß axial verschoben wird. Ebenso ist dann eine der abgeschrägten Kanten 103« zu beiden Seiten der Arme J03 der Reibungstrommel 97 so verschoben, daß sie mit einem der abgeschrägten Zahnenden 93 des Kupplungsgliedes S 6 in axial gleicher Flucht liegt. Solange dieser Zustand besteht, kann das Kupplungs-' glied 86 nicht in das Gegenglied S5 eingerückt werden. Dieser Zustand besteht, solange die Wellen 71 und 72 asynchron laufen. Sobald die durch den Druck der Reibflächen 95 und 98 gegeneinander erzeugte Reibung ungefähr gleiche Umdrehungsgeschwindigkeiten der beiden Wellen hervorgerufen hat, verschwindet die Kraft, welche die beiden schrägen Flächen gegeneinander verschoben und die abgeschrägten Kanten 93 des Kupplungsgliedes 86 und 103⁰ der Trommel 97 in eine solche Stellung gebracht hat, in der sie die Bewegung der gezahnten Kupplungsglieder ineinander verhindern. Das Kupplungsglied S6 kann jetzt leicht vorgeschoben werden, wodurch sich die Reibflächen voneinander lösen und die Teile in die Stellung gemäß Fig. 4 gelangen. In dieser Stellung hat das Kupplungsglied 86 freie Bahn, um in das Gegenglied einzugreifen.

Damit von Anfang an ein Druck zwischen den Reibflächen 95 und 98 hervorgerufen wird, der ausreicht, daß die Fläche 98 die Trommel 97 gegen das eine oder andere Ende ihrer beschränkten Winkelbewegung gegenüber der Welle 72 mitnimmt und dadurch die Drehbewegung in eine axiale Verschiebung der Trommel umwandelt, wird der erste Teil des Vorschubes der Kupplungsmuffe 86 dazu herangezogen, die Trommel ein wenig in axialer Richtung zu verschieben. Zum Herbeiführen dieses anfänglichen Druckes ist ein geteilter Federring 105' vorgesehen, der an der Trommel 97 etwa durch Klammern 106 befestigt ist, wobei die Klammern 106 so angeordnet sind, daß sie dem Ring gestatten, sich auszudehnen oder zusammenzuziehen. In seiner gewöhnlich zusammengezogenen Lage hat der Ring 105' einen etwas kleineren Durchmesser als der Durchmesser des Zahnkronenkreises der Kupplungsmuffe 86. Die vorderen Kanten der Zähne 88 sind ein wenig abgeschrägt oder gerundet, so daß die Zähne in den Ring 105 eintreten und ihn während der ersten Bewegung der Muffe 86 leicht aufweiten können. Fig. 3 veranschaulicht die gegenseitige Stellung der Muffe 86 und der Trommel 97, nachdem die Muffe in federnden Eingriff mit dem Ring 105' gekommen ist. Eine Feder 107 ist so angeordnet, daß sie die Kupplungstrommel 97 aus dem Reibungseingriff mit der Oberfläche 98 auszulösen sucht.

Obwohl das beschriebene Ausführungsbeispiel dazu dient, die Hauptwelle eines Kraftwagens mit der getriebenen Welle zu kuppeln und dabei eine starre Kupplung für schnellen Gang herbeizuführen, versteht es sich, daß die Erfindung in gleicher Weise angewandt werden kann, um bei Kraftwagen andere Geschwindigkeiten einzuschalten oder um irgendeine andere Maschine einzurücken.

Es werde angenommen, daß die Vorrichtung von Fig. ι ihre Ruhestellung einnimmt wobei der Wagen von selbst läuft. Versucht nun der Fahrer, die Antriebswelle 72 unmittelbar an die Maschinenwelle 71 anzukuppeln, so löst er zunächst die Hauptkupplung und bewegt darauf den Handhebel in der gewünschten Richtung, wodurch die Schaltstange 59 ausgewählt und dann in solcher Richtung vorgeschoben wird, daß sie sich mit der Gabel 60 vorwärts bewegt und dadurch die Kupplungsmuffe 86 in Fig. 1 nach rechts verschiebt. Der erste Teil dieser Bewegung verursacht, daß die Zähne 88 den gefederten Ring 105' erfassen, dadurch einen axialen Druck auf die Trommel 97 ausüben, der hinreicht, um eine Reibung zwischen den beiden Oberflächen zu erzeugen. Diese Reibung genügt dazu, daß die Reibfläche 98 die Kupplungstrommel 97 um einen gewissen Winkel in einem Sinne verschiebt, der davon abhängt, welche der Wellen 71 oder 72 schneller umläuft. Infolge dieser Drehbewegung treten die schrägen Flächen 104- und 105 in Wirksamkeit und verschieben die Trommel 97 axial in festeren Reibungseingriff, der von dem Unterschied der Umdrehzahlen der gegeneinander sich verdrehenden Wellen abhängt. Durch die Drehbewegung werden ebenfalls die Abschrägungen 93 an der Kupplungsmuffe 86 und die schrägen Flächen 103" an der Kupplungstrommel 97 in eine solche gegenseitige Stellung gebracht, daß die' Muffe nicht vorrücken kann, solange die Axialkraft infolge des Geschwindigkeitsuntersdiiedes der zu kuppelnden Wellen größer ist als die zum Kuppeln aufgewandte Kraft Sobald no die beiden Wellen mit gleichen Geschwindigkeiten umlaufen, folgt die Muffe 86 einem leichten axialen Druck, verdreht die Reibungskupplung etwas zur Seite und ermöglicht so den Eingriff der gezahnten Kupplungsgliedcr.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Paar gezahnter Kupplungsglieder, die in Eingriff miteinander gebracht werden können, und einem Paar

   von Reibkupplungsgliedern, die sich in Reibungsschluß bringen lassen, bevor die gezahnten Kupplungsglieder einrücken, und deren eines axial verscliiebbares Reibungs-S glied in Umfangsrichtung mit Spiel an sein zugehöriges gezahntes Kupplungsglied angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (104, 105), welche die Drehbewegung der Kupplungsglieder gegeneinander in eine axiale Bewegung des Rcibkupplungsgüedes (97) umwandelt, vermöge deren dieses Glied (97) von der umlaufenden treibenden Welle (71) in Reibungsschluß mit seinem Gegenglied

   (98) gedrückt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur axialen Bewegung des axial verschiebbaren Reibungsgliedes (97) aus

   so zwei miteinander zusammenarbeitenden geneigten Flächen (104, 105) besteht, die auf dem axial verschiebbaren Reibungsglied (97, 99) und der das Reibungsglied (97) tragenden Welle (72, 101) angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Feder (107) zwischen dem axial verschiebbaren Reibungsglied (97) und der es tragenden angetriebenen Welle (72).
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine federnde Vorrichtung (105) zwischen dem axial verschiebbaren gezahnten Kupplungsglied (S 6) und dem zugehörigen Reibkupplungsglied (97), welche beim Einrücken während der Anfangsbewegung in axialer Richtung das Reibkupplungsglied (97> 98) mit dem axial verschiebbaren gezahnten Kupplungsglied (86) verbindet.

   S- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Reibungsglieder wieder voneinander gelöst werden, bevor die gezahnten Kupplungsglieder in Eingriff kommen, gekennzeichnet durch abgeschrägte Flanken (103, 103°) an dem axial verschiebbaren Reibungsglied (97) und seinem zugehörigen gezahnten Kupplungsglied (86), die während des asynchronen Laufes einander gegenüberliegen, bei Gleichlauf unter Überwindung des Spieles in der Umfangsrichtung aufeinandergleiten und dadurch zur Lösung des Reibungsschlusses dienen, sobald die gezahnten Kupplungsglieder (85, 86) eingerückt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen