DE547155C - Kupplungsvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Bei ein- und ausrückbaren Kupplungen, deren zu kuppelnde Teile mit Zähnen ineinandergreifen, ist es bereits bekannt, die Teile vor dem Kuppeln zunächst mit Hilfe von Reibkupplungsgliedern auf gleiche Geschwindigkeit zu bringen. Dabei richtet man das eine Reibungsglied gegenüber dem einen gezahnten Kupplungsglied in axialer Richtung begrenzt verschieblich ein und versieht das Reibungsglied mit einem Anschlag, der mit einem Anschlag des zweiten gezahnten Kupplungsgliedes vor dem Eingreifen der gezahnten Kupplungsglieder in Eingriff kommt und so für das Wirksamwerden der Reibung zum Erzielen des Gleichlaufs von treibendem und getriebenem Teil sorgt.

Es ist auch bereits vorgeschlagen, bei derartigen Kupplungen von abgeschrägten Flanken als Anschlagflächen Gebrauch zu machen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die besondere Anordnung dieser schrägen Anschlagflächen, die an radial verlaufenden Ansätzen des einen Reibungsgliedes und zwischen den Zähnen des zweiten gezahnten Kupplungsgliedes vorgesehen sind.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht: Es sind:

Fig. ι senkrechter Längsschnitt durch die Kupplung bei ausgerückter Kupplung,

Fig. 2 Schnitt ähnlich Fig. 1, während des Einrückens, wobei Treibeingriff zwischen zweien der Getriebezahnräder teilweise hergestellt ist;

Fig. 3 Schnitt ähnlich Fig. 2, wobei die Zahnräder voll eingerückt sind;

Fig. 4 Schnitt längs 4-4 der Fig. 1 zur Darstellung der Vorrichtung, welche das Aufschlagen der Zähne einer den Antrieb übermittelnden Kupplung verhindert;

Fig. 5 Teilansicht zu Fig. 4 in größerem Maßstabe;
. Fig. 6 Schnitt längs 6-6 der Fig. 4;

Fig. 7 Schnitt ähnlich Fig. 6, wobei aber die Kuppelteile voll in Eingriff gekommen sind;

Fig. 8 senkrechter Schnitt längs 8-8 der Fig. ι zur Darstellung eines Teiles des Getriebes zum Steuern der Kupplung mittels des Schalthebels;

Fig. 9 waagerechter Schnitt längs 9-9 der Fig. i.

Das. dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Anwendung der Kupplungsvorrichtung auf die am rückwärtigen Ende des Getriebes angeordnete Kupplung zwischen der Welle des Geschwindigkeitswechsel-Rädergetriebes und der Kardanwelle eines Motorfahrzeuges. Die Kupplungsvorrichtung kann auch überall dort angewandt werden, wo zwei gleichachsige, zur Energieübertragung dienende Wellen lösbar miteinander verbunden werden sollen.

Ein Getriebegehäuse 1 nimmt in Lagern seiner Innenwände die gebräuchlichen, gleichachsig angeordneten Wellen, nämlich die trei-

bende Welle 2 und die getriebene Welle 3, auf. Wie üblich, sitzt fest auf der Treibwelle innerhalb des Gehäuses 1 ein Zahnrad 4, das dauernd mit einem auf einer Gegenwelle 6 drehbaren Rade 5 kämmt. Gleichfalls drehbar auf der Gegenwelle befinden sich die üblichen Zahnräder 7, 8 und 9, die gemeinsam mit dem Rad 5 aus einem Stück hergestellt sind. Zur Verbindung mit den Zahnrädern 7 bis 9 to dienen zwei Räder 10 und 11, die gleichachsig zu den Wellen 2 und 3 verschiebbar angeordnet sind.

Die Räder 10 und 11 sitzen mittels Federkeilen oder sonstiger Vorrichtungen undreh- »5 bar, aber verschiebbar auf einer Muffe 12. Die Muffe 12 dreht sich auf einem dünneren Wellenfortsatz 13, der mit seinem Ende bei 14 in der Treibwelle 2 gelagert ist. Ein Teil des Zahnrades 4 dient als Kuppelstück, in das Innenzähne 15 des Rades 11 eingreifen können.

Zum Schalten der Zahnräder 10 und 11 ist der übliche Schubhebel 16 vorgesehen, bei 17 allseitig beweglich am Gehäusedeckel. Das untere Ende des Hebels vermag, wie üblich, abwechselnd zwei Gabeln 18 und 19 zu verschieben, die in Eingriff mit den Rädern 10 und 11 stehen und auf zwei in waagerechter Richtung in Abstand voneinander liegenden Gleitstangen 20 und 21 sitzen.

Der Deckel 22 des Getriebegehäuses 1 trägt außen auf seinem Hinterende ein Gehäuse 23, das aus einem Stück mit ihm besteht. In dem Gehäuse sind die rückwärtigen Enden der Gleitstangen 20 und 21 gelagert; ferner ist in dem Gehäuse eine von einer Seite zur anderen reichende Kammer 24 ausgebildet. Die Stangen 20 und 21 sind durch die Kammer hindurchgeführt und tragen auf der Oberseite einander gleiche Verzahnungen 2 5, mit denen zwei auf einer Welle 27 drehbare Ritzel 26 kämmen. Die Welle 27 geht mitten durch die Kammer 24 und liegt mit ihren Enden in den Deckeln 28, welche die Kammer abschließen. Aus einem Stück mit jedem Ritzel 26 oder anderswie fest damit verbunden ist je ein Zahnradausschnitt 29 ausgebildet; die Zahnradausschnitte liegen unmittelbar nebeneinander und besitzen gleichen Halbmesser, der größer ist als derjenige der Ritzel.

Oben und unten im Gehäuse 23 sind zwei Stangen 30 verschiebbar gelagert, die parallel zu den Stangen 20 und 21 zu gleiten vermögen. Die Stangen Hegen mit ihren Achsen in derjenigen senkrechten Ebene, welche durch die aneinandergrenzenden Flächen der Zahnradausschnitte 29 bestimmt ist. Auf der unteren Fläche der oberen Stange 30 und auf der oberen Fläche der unteren Stange 30 sind Zähne 31 ausgebildet. In der Nullstellung der Getrieberäder stehen die Zahnradausschnitte 29 beide in gleicher Weise nach derselben Seite (vgl. Fig. 1), und wenn eins davon um einen Winkel gedreht wird, gelangt es in Eingriff mit der einen oder der anderen der Stangen 31. Eine gefederte Schnappkugel 3 i^a faßt in eine Kerbe 3 i^b einer der Gleitstangen 30 ein, um normalerweise die Stellung nach Fig. 1 zu wahren.

Die Stangen 30 ragen mit ihren hinteren Enden beide gleichmäßig in den Gehäusedekkel 22 hinein, und innerhalb des Deckels ist das Ende einer Gabel 32 an die Stangen angenietet oder fest damit verbunden. Der untere Teil der Gabel, der in das eigentliche Gehäuse vorspringt, steht in Treibverbindung mit dem ersten gezahnten Kupplungsglied 33, das mit Federkeilen auf der Muffe 12 geführt ist und Kuppelinnenzähne 34 aufweist. Indem man das Kupplungsglied 33 aus seiner Stellung nach Fig. 1 in diejenige nach Fig. 3 bringt, vermögen die Kuppelzähne 34 in die Zähne 35 eines zweiten außen verzahnten Kupplungsgliedes 36 einzugreifen, das mit der getriebenen WeEe 3 fest verbunden ist. Welle 3 und Muffe 12 bilden also zwei zur Energieübertragung dienende Teile einer lösbaren Kraftwagenkupplung.

Das Kupplungsglied 33 weist eine nach hinten kegelig zulaufende Umfangsfläche zum Reibeingriff mit einem hohlkegeligen Reibungsglied 37 auf. Das Reibungsglied 37 trägt vorn außen und hinten einen Flansch 38 und 39. Am Flansch 38 ist ein Ring 40 befestigt, der als begrenzender Anschlag dient und so weit nach innen ragt, bis vor das Kupplungsglied 33, daß eine axiale Bewegung des Ringes 37 nur so weit möglich ist, um gerade das Eingreifen und Lösen der kegeligen Reibflächen zu ermöglichen. Da das Getriebege- 1°° häuse beim Betriebe stets voll Öl ist, bildet sich auf der Kegelfläche des Reibungsgliedes 37, sobald der Ring außer Treibeingriff kommt, eine Ölhaut. Der Ring 40 ist mit dem Reibungsglied 37 derart verbunden, daß dier i°5 Ring 40 mit Zungen 41 um den Flansch 38 des Reibungsgliedes 37 herumgreift. Das Reibungsglied 37 mit seiner kegeligen inneren Reibfläche sowie das andere Reibkupplungsglied 33, welches die äußere kegelige Reib- fläche aufweist, sind so ausgebildet, daß sie gleiche Geschwindigkeiten der zwei Wellen herbeiführen können, bevor die gezahnten Kuppelglieder in Eingriff kommen.

Der Flansch 39 besitzt eine Anzahl nach innen ragender Ansätze 42 in gleichen Abständen; die Fortsätze 43 der Ansätze sind schmaler oder verjüngt, wie man am besten aus Fig. 4 und 5 erkennt. In dem Ausführungsbeispiel sind drei solcher Ansätze gezeichnet. Das Kupplungsglied 3 6, das nach der Darstellung aus einem Stück mit der

Welle 3 besteht, weist in seiner Zahnfläche eine Anzahl von durchgehenden axialen Nuten 44 auf, die eine etwas größere Tiefe als die Zähne 3 5 und eine etwas größere Breite als die Ansätze 42 selbst besitzen. Die Nuten 44 entsprechen an Zahl und Verteilung den Ansätzen 42 und bilden Durchlässe, durch welche die Ansätze hindurchgehen, wenn das Kupplungsglied 33 zusammen mit dem Reibungsglied 2,7 vor- oder zurückgeschoben wird, um die Kuppelzähne 34 und 35 zu kuppeln oder zu entkuppeln.

Die oberen Wandteile der Nuten 44 sind an ihren Schnittstellen mit der Vorderfläche des Kupplungsgliedes 36 abgeschrägt, bei 45, um einen sich verbreiternden Einlaß zu den Nuten zu bilden (vgl. Fig. 5 und 6); entsprechende Abschrägungen 46 befinden sich an den Seitenkanten der Ansätze 42, nicht aber an ihren schmaleren Fortsätzen 43. Die Schrägflächen 45 und 46 bilden Anschläge zu dem nachstehend erläuterten Zweck. Befinden sich das Kupplungsglied 33 und das Reibungsglied 37 daran im vorderen Endpunkt ihres Gleithubes, so liegen die Ansätze 42 noch in den schräg zugehenden Einlaßteilen der Nuten 44, während die schmaleren Fortsätze 43 der Ansätze über die Einlaßteile hinaus nach innen ragen. Die Ansätze 2>7 zwingen also das Reibungsglied dazu, sich stets in Gleichlauf mit dem Kupplungsglied 36 zu bewegen, da die Ansätze bei sämtlichen Stellungen des Ringes in die Nuten 44 des Kupplungsgliedes eingreifen. Der Zweck der schmaleren Fortsätze 43 der Ansätze ist, den Antrieb von dem Kupplungsglied auf das Reibungsglied oder umgekehrt zu übertragen, ohne daß das Reibungsglied dem Druck nach vorn ausgesetzt wird, wie er eintreten würde, wenn die Schrägflächen 45 und 46 bei entkuppelter Stellung des Reibgliedes in Eingriff kommen.

An dem Kupplungsglied 36 befindet sich in jeder der Nuten 44 eine Blattfeder 47, die mit einem Niet 48 o. dgl. im Grunde jeder Nut befestigt und am Nuteneingang etwas nach oben gebogen ist. Die gebogenen Teile der Tedern liegen derart, daß sie der Verschiebung des Reibungsgliedes 37 nach hinten anfänglich einen leichten Widerstand bieten, derart, daß eine gewisse Reibung zwischen dem Reibungsglied 37 und der hohlkegeligen Innenfläche des Kupplungsgliedes 33 entsteht, sobald das Kupplungsglied nach hinten verschoben wird.

Wird beim Schalten der Hebel 16 aus seiner Nullage gemäß Fig. 1 verschwenkt, um eine der zur Wahl stehenden Getriebeschaltungen vorzunehmen, so wird die eine oder die andere der Stangen 20, 21 nach vorn oder nach hinten verschoben. Da jede Stange mit einer Verzahnung 25 in ein Ritzel 26 eingreift, wird notwendigerweise eines der Ritzel ein Stück gedreht und nimmt den Zahnradausschnitt 29 mit. Während der Zahnradausschnitt aus seiner waagerechten Ruhelage in Eingriff mit der einen oder der anderen der Zahnstangen 31 kommt, verschiebt die Gabel 18 oder 19, die gleichzeitig in Bewegung gesetzt wird, das eine oder das andere der gleitenden Zahnräder 10, 11 derart, daß deren Zähne etwas in diejenigen eines nicht gleitfähigen Zahnrades einfassen (Fig. 2). Hiermit ist kein Aufschlagen der Zahnräder verknüpft, da das Getriebe zu dieser Zeit mittels der üblichen, nicht dargestellten Kupplung vom Motor abgekuppelt ist, ebenso auch von der getriebenen Welle, da sich die Kuppelzähne 34 und 35 nicht in Eingriff befinden.

Sobald einer der Zahnradausschnitte 29 mit einer der Zahnstangen 31 in Eingriff kommt, wird die Zahnstange samt der Gabel 32 und des Kupplungsgliedes 33, das mit der Gabel verbunden ist, nach hinten verschoben. Gleichviel, welche der Stangen 20, 21 aus ihrer Nullstellung herausgeschoben wird, und ungeachtet der Richtung, in welcher sie ihre Nullstellung verläßt, die Bewegung des Kupplungsgliedes 33 erfolgt stets nach hinten. Dies beruht darauf, daß einer der Zahnradaus- go schnitte 29 nach oben oder nach unten und gleichzeitig nach hinten geschwenkt wird, wie auch eine der Stangen 20, 21 aus ihrer Nullstellung herausbewegt werden mag; infolgedessen geht die jeweils gefaßte Stange 30 zusammen mit der zugehörigen Stange, der Gabel 32 und dem Kupplungsglied 33 unbedingt nach hinten.

Das Zusammenwirken des einen Reibungsgliedes 2>7 mit der kegeligen Innenfläche des Kupplungsgliedes 33 und ebenso mit den Nuten 44 des Kupplungsgliedes 36 verhindert jedes Aufschlagen der Kuppelzähne 34 und 35, "indem die Kuppelzähne so lange außer Eingriff gehalten werden, bis ihre Umlaufgeschwindigkeiten in Übereinstimmung gebracht sind. Besteht also ein merklicher Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Kupplungsgliedern 33 und 36, sobald das erste Kupplungsglied 33 nach hinten verschoben wird, so sucht das Reibungsglied 37 so weit nachzueilen, als ihm angesichts des Eingreifens der Fortsätze 43 in die Nuten 44 möglich ist, mit dem Ergebnis, daß die eine oder die andere der Schrägflächen 46 der Ansätze die entsprechenden Schrägflächen 45 in den Nuteneingängen erfassen und sich dem Gleiten des Reibungsgliedes 37 widersetzen. Das Bestreben des Reibungsgliedes 37, hinter der Lage voller Deckung der Ansätze 42 mit den Nuten 44 nachzueilen, entsteht zu einem Teil aus der Trägheit des Reibungsgliedes,

zum anderen Teil aber deshalb, weil das Reibungsglied auch bei Nullstellung oder ausgerückter Kupplung eine gewisse Reibung an der kegeligen Innenfläche des Kupplungsgliedes 33 erfährt. Der Betrag dieser Reibung und das daraus folgende Bestreben des Reibungsgliedes 37, nachzueilen, wächst natürlich ganz erheblich, wenn auf das Kupplungsglied 33 eine verschiebende Kraft nach hinten ausgeübt wird. Hält eine solche Kraft auf das Kupplungsglied 33 an, so wirkt sie über die Kegelfläche des Kupplungsgliedes auf das Reibungsglied 37 und verzögert jedes Glied, das etwa eine höhere Umlaufgeschwindigkeit aufweist, beschleunigt ebenso jedes Glied, das sich langsamer dreht. Infolgedessen wird ein schleuniger Ausgleich der Geschwindigkeiten erreicht. Ist dieser Ausgleich genügend weit vorgeschritten, so daß die auf das Kupplungsglied 33 ausgeübte Kraft nach hinten, imstande ist, den Umfangsdruck zwischen den Schrägflächen 46 und 45 zu überwinden, so rücken die Ansätze 42 durch die Nuten .44 rückwärts in die Stellungen nach Fig. 7 vor, und die Kuppelzähne 34 und 35 fassen sich stoßfrei. Die gleiche Bewegung des Hebels 16, die zum Einrücken der Zähne 34 und 35 führt, vollendet auch das Eingreifen des Zahnrades 10 oder 11 in die Räder 4, 7, 8 oder 9, mit denen ja ein teilweiser Eingriff schon im Anfang der Hebelbewegung bestand. ■

Die Größe der Winkel der Abschrägungen 45 und 46 ist wichtig für die Wirkung der Kupplung, d.h. der Widerstand gegen das Eintreten der Ansätze 42 in die Nuten 44 wächst oder fällt entsprechend der Größe des Winkels, den die Abschrägungen mit der Achse der Kupplung bilden. Im praktischen Betrieb hängen diese Winkel von der Größe des Getriebes ab; sie liegen etwa zwischen 60 und 30⁰, je nachdem, ob die umlaufenden Getriebeteile klein oder groß sind und nur ein verhältnismäßig geringes oder ein größeres Trägheitsmoment besitzen.

. Beim Wiederherstellen der Nullage oder dem Ausrücken der Kupplung wirkt eine der Stangen 20 oder 21 über das in Eingriff befindliche Ritzel 26 und den daran angeschlossenen Zahnradausschnitt 29 auf eine der Stangen 30, um sie samt der daran sitzenden Gabel 32 nach vorn zu schieben und die Zähne 34 und 35 zu entkuppeln. Gleichzeitig . zieht eine der Gabeln i8, 19 dasjenige Zahnrad 11 oder 12, welches bis dahin dem Antrieb diente, aus der Treibstellung zurück.

Das Aufschlagen der Kupplungszähne aufeinander wird bei der Kupplung nur dann verhindert, wenn ein solcher Unterschied zwischen den Drehgeschwindigkeiten der Kupprungsglieder besteht, daß ein Aufschlagen stattfinden würde. Stehen die Kupplungsglieder beide still oder drehen sie sich mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit, ₆, so übertrifft die axiale Komponente der Kraft, mit der die Schrägflächen 45 und 46 aufeinanderwirken, nicht die von Hand auf das Kupplungsglied 33 ausgeübte Kraft nach hinten, und die Ansätze 42 laufen frei in den Nuten 33. Stimmen die Geschwindigkeiten ^° der beiden Kupplungsglieder überein, so ist die für die Verschiebung der Kupplungsglieder erforderliche Kraft gering, weil sie nur auszureichen braucht, um die Zahnräder in dem Getriebegehäuse zu verschieben, da die Hauptkupplung zu dieser Zeit ausgerückt, ist. Dargestellt ist die Erfindung in ihrer Anwendung auf zwei Wellen, zwischen die ein Getriebe mit gleitenden Zahnrädern eingeschaltet ist. Die Erfindung kann in gleicher Weise auch bei mannigfachen anderen Wellenkupplungen angewendet werden, beispielsweise bei solchen, bei denen sich die Zahn räder dauernd in Eingriff befinden und die Auswahl der Geschwindigkeiten durch Verschieben von Kupplungsgliedern geschieht

Die veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung erfüllt die eingangs angegebenen Zwecke und bringt die geschilderten Vorteile mit sich. Die Erfindung ist mannigfacher Abänderungen fähig, ohne daß der Bereich der Ansprüche verlassen wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Paar gezahnter Kupplungsglieder und einem Paar Reibkupplungsglieder, deren eines Reibungsglied gegenüber dem ersten gezahnten Kupplungsglied in axialer Richtung begrenzt verschiebbar ist und einen Anschlag trägt, der mit einem Anschlag des zweiten gezahnten Kupplungsgliedes beim Einkuppeln vor dem Eingreifen der gezahnten Kupplungsglieder in Eingriff kommt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von abgeschrägten Flanken (45, 46) als Anschlagflächen die schrägen Anschlagflächen (45, 46) an radial verlaufenden Ansätzen (42) des einen Reibungs- no gliedes (37) und zwischen den Zähnen des zweiten gezahnten Kupplungsgliedes (36) angeordnet sind.
2. 2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit Außenzähnen versehenen Kupplungsglied (36) axiale Längsnuten (44) mit parallelen Flanken vorgesehen sind, deren beiderseitige Kanten die schrägen Anschlagflächen (45) aufweisen, und daß an den radialen Ansätzen (42) des verschiebbaren Reibkupplungsgliedes (37) mit den

   beiderseitigen schrägen Anschlagflächen (46) ein verjüngter Fortsatz vorgesehen ist, dessen seitliche Begrenzungsfläche sich gegen eine Flanke der Längsnuten (44) legt, wenn das entsprechende Paar Anschlagflächen (45, 46) aneinander anliegt.
3. 3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch ι oder 2 mit Kegelreibungskupplung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkegel (37) einen Anschlag (40) zur Begrenzung der Axialbewegung gegenüber dem Vollkegel (33) und dem damit fest verbundenen ersten gezahnten Kupplungsglied (33) aufweist, der aus einem den Vollkegel umfassenden Ring besteht.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen