DE607110C - Vorrichtung zum Verhindern des Einrueckens von Klauenkupplungen in Zahnraederwechselgetrieben von Erreichung des Gleischlaufs der zu kuppelnden Glieder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer vereinigten Reib- und Klauenkupplung zum Verhindern des Einrückens von Klauenkupplungen in Zahnräderwechselgetrieben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, vor Erreichung des Gleichlaufs der zu kuppelnden Glieder.

Es ist schwierig, insbesondere für unerfahrene oder sorglose Fahrer, vom schnellen Gang auf einen mittleren Getriebegang oder umgekehrt umzuschalten, wenn eine Klauenkupplung ausgerückt und gleich darauf eine andere Klauenkupplung eingerückt werden muß. Oft entsteht ein starkes Geräusch, und die Enden der Kupplungszähne nutzen sich schnell ab. Es ist bereits bekannt, vor' dem Einschalten der Klauenkupplung einen annähernden Gleichlauf der zu kuppelnden Glieder dadurch herbeizuführen, daß durch die Einrückbewegung der Klauenkupplung zunächst eine reibende Mitnahme der Glieder herbeigeführt wird. Ist der Gleichlauf annähernd erzielt, so bietet das Einrücken der Klauenkupplung keine besondere Schwierigkeit mehr.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, dem einen Reibglied eine beschränkte Winkelbewegung im Drehsinn gegenüber dem mit ihm zwangsläufig verbundenen, axial beweglichen Kupplungsglied zu gestatten, wobei das Reibglied eine geneigte Sperrfläche besitzt, die einer entsprechenden geneigten Sperrfläche an jenem axial beweglichen Klauenkupplungsglied gegenübertreten kann, wenn die Winkelbewegung vollführt ist.

Die Erfindung vervollkommnet diese Bauart dadurch, daß dasjenige Reibkupplungsglied, welches mit dem axial beweglichen Klauenkupplungsglied zwangsläufig verbunden ist, schwach in Reibschluß mit seinem zugehörigen Reibkupplungsglied durch Federwirkung gedruckt wird, bevor sich die Klauenkupplungsglieder erfassen, so daß die geneigten Sperrrlächen durch eine gegenseitige Bewegung zwischen den Reibkupplungsgliedern aus ihrer Mittellage heraus einander gegenübergebracht werden.

Durch eine derartige Bauart wird die Wirksamkeit der Vorrichtung sehr erhöht. Sobald das verschiebbare Glied der Klauenkupplung vorgeschoben wird, ruft es sofort eine Erhöhung des Reibschlusses in der Reibkupplung hervor, jedoch wird das vollständige Einschieben der Klauenkupplung zunächst dadurch verhütet, daß sich die geneigten Sperrflächen gegenübertreten. Sobald der

Gleichlauf der zu kuppelnden Teile annähernd erreicht ist, veranlaßt der weitere Druck auf das bewegliche Glied der Klauenkupplung eine geringe Winkelverstellung der sperrenden Flächen gegeneinander, worauf die Klauenkupplung mit kleiner Kraft eingerückt werden kann. Auf diese Weise ist eine Vorrichtung geschaffen, die auch von unerfahrenen Personen leicht und sicher bedient werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht; es sind

Fig. ι Längsschnitt durch den Getriebekasten eines Kraftwagens mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

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

Fig. 3 Teilansicht der Stellung des einen Reibkupplungsgliedes gegenüber dem beweglichen Klauenkupplungsglied, wenn die Übertragungsglieder verschieden schnell umlaufen, Fig. 4 Teilansicht der gleichen Teile wie der Fig. 3 in derjenigen Stellung, bei welcher die Einrückung der Klauenkupplungsglieder bei Gleichlauf der Übertragungsglieder ermöglicht ist,

Fig. 5 Teilschaubild eines Reibkupplungsund eines Zahngliedes, wenn die Drehzahl der Übertragungsglieder verschieden ist,

Fig. 6 Teilquerschnitt durch eine andere Ausführungsform,

Fig. 7 Längsschnitt zu Fig. 6, Fig. 8 Schaubild eines Federringes, der die Aufgabe hat, die zusammenarbeitenden Reibkupplungsglieder leicht zusammenzudrücken. Fig. ι zeigt den Getriebekasten 51 mit seinem Deckel 52. In diesem ist in bekannter Weise ein Handhebel 55 gelagert, der zwei parallele Schaltstangen 58 und 59 zu verschieben vermag. In Fig. 1 liegt die Schaltstange 58 vorn und ist teilweise weggebrochen. Die Schaltstange 59 trägt ein Joch 60, welches in die Stellnut 92 der verschiebbaren Klauenkupplungsmuffe 86 eingreift. Der Getriebekasten 51 besitzt zwei Lager 67 und 68 für die Hauptwellen, von denen die Welle 71 die treibende und 72 die getriebene ist. Die getriebene Welle 72 greift mit ihrem freien Ende 73 in ein Hilfslager 74 der Welle 71 ein. Mit dem rückwärtigen Ende der treibenden Welle 71 ist starr das Zahnrad 77 verbunden, welches dauernd in das Zahnrad 78 der Vorgelegewelle eingreift. Das zum Einschalten einer mittleren Übersetzung dienende Zahnrad 79 ist frei drehbar, jedoch unverschiebbar auf einer Büchse 80 gelagert. Dieses Zahnrad 79 greift in das Zahnrad 81 der Vorgelegewelle ein.

Soll das Getriebe auf unmittelbaren oder schnellen Gang geschaltet werden, so muß die getriebene Welle 72 mit der treibenden Welle 71 gekuppelt werden, während die übrigen Räder des Getriebekastens in ihrer Leerlaufstellung bleiben. Zum unmittelbaren Kuppeln dient eine Klauen- oder Zahnkupplung, deren eines Glied 85 mit der Welle 71 starr verbunden ist, während das gezahnte Gegenglied 86 undrehbar, aber verschiebbar auf der getriebenen Welle 72 sitzt. Das Kupplungsglied 85 hat die Form einer Glocke und ist mit einer Innenzahnung 87 versehen, während das Gegenglied 86 eine Außenzahnung 88 trägt, die leicht in die Zahnung des Gliedes 85 eingeschoben werden kann. Wenn die Zalmkupplungen 85 und 86 eingerückt sind, ist der unmittelbare Antrieb zwischen treibender und getriebener Welle hergestellt, während die übrigen Übertragungsglieder im Getriebekasten leer mitlaufen.

Soll auf mittlere Übersetzung geschaltet werden, so muß das Zahnrad 79, das ständig in das Gegenrad 81 eingreift, mit der getriebenen Welle 72 gekuppelt werden, so daß der Antrieb durch die Räder 77, 78, 81 und 79 auf die getriebene Welle übertragen wird. Zum Kuppeln des Rades 79 mit der getriebenen Welle dient in ähnlicher Weise eine glockenförmige Kupplungshälfte 89, die starr mit dem Rad 79 verbunden ist. In diese Kupplungshälfte kann das gezahnte, auf der getriebenen Welle 72 verschiebbare Gegenglied 86 eingerückt werden. Zu diesem Zweck ist das Kupplungsglied 86 auf beiden Seiten gleichartig ausgebildet und trägt die zweite Zahnung 90, die in die Innenzahnung 91 der Kupplungshälfte 89 des Rades 79 eingreifen kann.

Das beiderseits zur Wirkung kommende Kupplungsglied 86 besitzt in der Mitte eine j Umf angsnut 92, in die das Joch 60 eingreift, so daß man entweder die Kupplungshälfte 85 oder 89 nach Wunsch mit dem Glied 86 kuppeln kann. Die Zahnungen 88 und 90 sind nicht auf dem ganzen Umfang des Kupplungsgliades 86 angeordnet, sondern in Form von mehreren gleichen segmentartigen Gruppen, die durch Zwischenräume oder Nuten 94 voneinander getrennt sind. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind drei derartige Zahngruppen angedeutet. Die Zahnungen 87, 88, 90 und 91 der Kupplungsglieder sind vorzugsweise vielzähnig, und die vorderen Kanten der Zahnt sind beiderseits in bekannter Weise abgeschrägt, damit das Einrücken möglichst gerauschlos erfolgt.

Die Reibkupplung, welche die gleichen Umlaufgeschwindigkeiten der zu kuppelnden Übertragungsglieder herbeiführen soll, besteht aus folgenden Teilen: An der Welle71 12c ist auf der Außenseite der Kupplungshälfte eine Vollkegelfläche 95, angebracht. Eine

entsprechende Vollkegelfläche 96 ist an dem Kupplungsglied 89 vorgesehen, das mit dem Zwischenrad 79 verbunden ist. Die Kupplungshälfte 97, die im folgenden als Kupplungsglocke bezeichnet wird, besitzt eine Hohlkegelfläche 98, die mit der Vollkegelfläche 95 der Welle 71 in Reibschluß gebracht werden kann. Eine gleichartige Kupplungsglocke 97 mit einer Hohlkegelfläche 98 ist für

vo die Kupplungshälfte 89 am Rad 79 vorgesehen. Die beiden Kupplungsglocken sind völlig gleich im Aufbau und der Wirkungsweise, so daß für beide die gleichen Bezugsziffern benutzt sind.

Jede Kupplungsglocke 97 enthält einen Reibring aus Bronze o. dgl., welcher die Hohlkegelfläche 98 aufweist. Die Glocke 97 kann aus Stahlblech in Form einer Schale gepreßt sein, deren mittlerer Boden 99 flach ist und eine Durchbohrung besitzt, mit der die Glocke auf der getriebenen Welle 72 zentriert ist. Der schalenförmige Teil der Kupplungsglocke 97 erstreckt ^sich in den Hohlraum der zugehörigen Kupplungshälfte, welche die Innenzahnung trägt (Fig. 1). Vom inneren Umfang der mittleren Bohrung der gepreßten Schale erstrecken sich Nasen 100 (Fig. 2 und 5) radial einwärts und fassen in eine oder mehrere Längsnuten auf der getriebenen Welle 72. Die Breite der Nasen 100, im Umfang gemessen, ist etwas kleiner als die Breite der Nuten auf der Welle, so daß zwar eine zwangsläufige Verbindung zwischen der getriebenen Welle 72 und der Kupplungsglocke 97 besteht, aber doch ein geringes Spiel für eine Winkelverdrehung der beiden Teile gegeneinander bleibt. Es sind drei dieser Nasen 100 an jeder Glocke ausgebildet; es kann jedoch eine größere oder kleinere Zahl entsprechend der zu übertragenden Kraft gewählt werden. Der flache Mittelteil der Kupplungsglocke 97 besitzt vorzugsweise die Form eines geschlossenen Ringes, der mit dem äußeren · Ringteil der Glocke durch radiale Speichenarme 101 verbunden ist. Diese Arme verlaufen von dem mittleren Ringteil schräg nach außen und dann in gleicher Flucht mit der rückwärtigen Oberfläche des äußeren Ringteils der Glocke. Die Glocke besitzt beispielsweise drei solcher Arme in gleichen Abständen voneinander entsprechend den Zwischenräumen 94 zwischen den Zahngruppen des gezahnten Kupplungsgliedes 86. Infolge dieser Anordnung können die Zahngruppen 88 oder 90 zwischen den Armen ι ο ι hindurchgehen und in die Zähne, des Gegengliedes eintreten, sobald der Gleichlauf der beiden Glieder erreicht ist.

Jede auf der getriebenen Welle 72 zentrierte Kupplungsglocke 97 kann eine beschränkte axiaje Bewegung ausführen, die ausreicht, um die kegel igen Reibflächen gegeneinanderzupressen und wieder zu lösen. Diese Bewegung ist nur sehr gering, da es erwünscht ist, daß die Hohlkegelfläche der Glocke 97 leicht über den Vollkegel des Gegengliedes gleitet, wenn die ausrückbare Kupplungsmuffe 86 in ihrer neutralen Stellung steht, wie noch später erläutert wird. Ein Anschlagring 103 begrenzt den axialen Rückhub jeder Glocke 97 aus der Einrückstellung, so daß die kegeligen Oberflächen sich nur so- weit voneinander entfernen, daß sie mit einem Ölhäutchen zwischen sich übereinander laufen. "

Die Seitenkanten 104 der mittleren Teile 102 der Arme 101 sind abgeschrägt. Diese schrägen Flächen 104 verlaufen vorzugsweise parallel mit den abgeschrägten Begrenzungsoder Sperrflächen 93 der Lücken 94 der Kupplungsmuffe 86, bilden also ein Gegenglied zu diesen. Die zusammenarbeitenden schrägen Sperrflächen sind so gestaltet, daß sie bei axialer Zusammenpressung die axiale Kraft in zwei Kräfte zerlegen, von denen die eine tangential zu dem Kreisbogen verläuft, in welchem die schrägen Flächen umlaufen. Das Maß der winkligen Bewegbarkeit, das zwischen der getriebenen Welle72 und der Glocke 97 möglich ist, reicht aus, um die beiden abgeschrägten Sperrflächen axial einander gegenüberzustellen, wenn die Kupplungsglocke am einen oder anderen Ende ihres im Drehsinn verstellbaren Hubes angelangt ist. Solange also ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Welle 71 und der getriebenen Welle 72 oder zwischen der getriebenen Welle 72 und dem Zahnrad 79 vorhanden ist, werden die Glocken 97, die ja stets im Reibschluß mit der Welle 71 oder dem Zahnrad 79 durch das Ölhäutchen zwischen den Reibflächen stehen, so weit mitgenommen, so daß sie in die eine oder andere Endlage ihrer Winkelverstellbarkeit gegenüber der getriebenen Welle gelangen. In diesem Falle wird i°5 ein axialer Schub, der auf das Kupplungsglied 86 ausgeübt wird, eine Zusammenpressung der Reibflächen der einen oder anderen Kupplung in festen Schluß herbeiführen.

Befinden- sich die Zahnräder in neutraler Stellung und wird dann die Hauptkupplung gelöst, während der Wagen von selbst läuft, so daß die Welle 72 durch die Trägheit des Wagens mitgenommen wird, und soll dann die Welle 72 unmittelbar bei dem jetzt leer laufenden Rad 79 durch die Vorgelegewelle mit der treibenden Welle 71 gekuppelt werden, so wird der Handhebel 55 durch den Fahrer nach rechts in der Zeichnung und gleichzeitig nach vorn gedruckt. Diese Bewegung des Handhebels ruft eine axiale Kraft hervor, die größer ist als diejenige, die ausgeübt wird,

wenn man die Zahnräder auf Langsam- oder Rückwärtslauf schalten will. Die sich ergebende axiale Rückwärtsbewegung der gezahnten Kupplungsmuffe 86 bringt die geneigten Sperrflächen 93 in Berührung mit den Sperrflächen 104 der Kupplungsglocke 97 auf der einen oder anderen Seite der Arme ιοί, je nachdem, ob das Zahnrad 79 oder die Welle 72 schneller läuft. Die Kraft, welche sich to dann weiterem Vorschub der gezahnten Kupplungsmuffe 86 zum Eingriff entgegenstellt, hängt von der tangentialen Kraft ab, die von dem Trägheitsvermögen des Zahnrades 79, der Zahnräder auf der Vorgelege-_Xg welle und der Welle 71 hervorgerufen wird. Ist diese Kraft so groß, daß der Fahrzeugführer sie nicht überwinden kann, so· kann er das gezahnte Kupplungsglied nicht einrücken. Die Kraft, die er aufwendet, um die Tangenao tialkraft zwischen den schrägen Flächen zu überwinden, preßt die Reibkupplungsglieder zusammen. Ist der Druck in der Reibkupplung ausreichend, um: das Zahnrad 79 und die Welle 72 auf gleiche Umlaufgeschwmdigkeiten zu bringen, so verschwindet jene Tangentialkraft. Ein fortgesetzter Druck auf den Handhebel kann dann das Zahnrad 79 und. die mit ihm zusammenarbeitenden Teile ein wenig im Winkel verstellen, wie es der Abschrägung der geneigten Flächen entspricht. Darauf können die Zähne des gezahnten Kupplungsgliedes in Eingriff treten. Wird das obere Ende des Handhebels zurückgelegt, so wird in gleicher Weise der unmittelbare Antrieb der beiden Wellen bei Gleichlauf hergestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist zwischen jedem Anschlagring 103 und der Glocke 97 ein Federring 105 (Fig. 8) eingesetzt, der die Aufgabe hat, einen leichten Drude auf die Glocke auszuüben, so daß die beiden kegligen Reibflächen auseinandergedrückt werden. Die Feder soll eine derartige Berührung zwischen den beiden Reibflächen hervorrufen, daß die eine die andere um das kleine Winkelmaß im einen oder anderen Sinne auf der getriebenen Welle mitnimmt, so daß dadurch die erwähnten schrägen Sperrflächen axial einander gegenübergestellt werden. Unter Umständen genügt für diesen Zweck schon der Zug des Ölhäutchens zwischen den Reibflächen, jedoch wird durch die Feder 105 eine sichere Wirkung erzielt. Die Feder 105 (Fig. 8) ist ein Ring aus Stahl o. dgl., der mehrere elastische Zungen 106 besitzt, welche durch teilweises kreisförmiges Einschneiden im Umfange des Ringes und Auswärtsbiegen der Zungen hergestellt sind. Eine andere Möglichkeit, durch welche der schwache Reibschluß zwischen den beiden Reibflächen herbeigeführt wird, ist die Anbringung einer Feder an der Kupplungsglocke in der Bewegungsbahn der Kupplungsmuffe 86, die so liegt, daß die Muffe mit der Feder im ersten Teil ihrer axialen Verschiebung in Berührung kommt. Dadurch wird ein verhältnismäßig leichter Druck auf die Kupplungsglocke ausgeübt, der jedoch ausreicht, um die schrägen Sperrflächen in Gegenüberstellung zu bringen. Beim weiteren Vorrücken wird die Kupplungsmuffe die Feder zurückbiegen. In Fig. 6 und 7 ist eine derartige Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein gerader Draht 107 aus Federstahl ist durch zwei gegenüberliegende Löeher hindurchgesteckt, welche durch die Kupplungsglocke 97 gebohrt sind. An der Glocke sind Vertiefungen 109 vorgesehen, in denen die Enden 110 des Drahtes liegen, die hier umgebogen sind und so den Draht in seiner Stellung festhalten. Die betreffenden Stellen an der Glocke haben einen rechteckigen Ausschnitt in, durch welchen der Draht frei hindurchtritt. Das Mittelstück des Drahtes 107 befindet sich in bestimmtem Abstand von der Achse der getriebenen Welle, der etwas kleiner ist als der Radius des Zahnkopfkreises der Kupplungsmuffe 86. Die Zähne dieser Muffe sind bei 112 etwas abgerundet, s'b daß die vorderen Kanten der Zähne mit dem Draht bei der Anfangsbewegung der Kupplungsmuffe in Berührung kommen. Dadurch drücken die Zähne den Draht zur Seite und gehen unter ihm durch. Es können so viele dieser Drähte vorgesehen sein, wie Zwischenräume zwischen den Armen vorhanden sind.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung wird als die zweckmäßigste erachtet; doch ist die Erfindung auf die besonderen Einzelheiten der Bauart nicht beschränkt. Diese können vielmehr innerhalb des Umfanges der Ansprüche geändert werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Verhindern des Einrückens von Klauenkupplungen in Zahnräder Wechselgetrieben, insbes ondere von Kraftfahrzeugen, vor Erreichung des Gleichlaufs der zu kuppelnden Glieder n₀ mit einer vereinigten Reib- und Klauenkupplung, wobei das eine Reibkupplungsglied eine beschränkte Winkelbewegung im Drehsinn gegenüber dem mit ihm zwangsläufig verbundenen, axial beweg- n₅ liehen Klauenkupplungsglied auszuführen vermag und eine geneigte Sperrfläche besitzt, die einer entsprechenden geneigten Sperrfläche an jenem axial beweglichen Klauenkupplungsglied gegenübertreten kann, wenn die Winkelbewegung voll-. führt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

   dasjenige Reibkupplungsglied (97), welches mit dem axial beweglichen Klauenkupplungsglied (86) zwangsläufig verbunden ist, schwach in Reibschluß mit seinem zugehörigen Reibkupplungsglied

   (85) durch Federwirkung gedrückt wird, bevor sich die Klauenkupplungsglieder erfassen, so daß die geneigten Sperrflächen (93, 104) durch eine gegenseitige Winkelbewegung zwischen den Reibkupplungsgliedern aus ihrer Mittellage heraus einander gegenübergebracht werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwache Federwirkung durch eine Feder (105) hervorgerufen wird, die sich einerseits auf die Welle (72) stützt, auf der das axial bewegliche Klauenkupplungsglied

   (86) angeordnet ist, die andererseits einen axialen Schub gegen das auf derselben Welle axial verschiebbar sitzende Reibkupplungsglied (97) ausübt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwache Federwirkung durch ein elastisches Glied (107) hervorgerufen wird, das zwischen das axial bewegliche Klauenkupplungsglied (86) und das zwangsläufig mit ihm verbundene Reibkupplungsglied (97) geschaltet ist und durch die Einrückbewegung des Klauenkupplungsgliedes zur Wirkung gebracht wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Klauenkupplungsglieder eine Innen- bzw. Außenzahnung besitzen, die in Eingriff miteinander gebracht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied mit Außenzahnung (86) Längsnuten (94) und das zwangsläufig mit ihm verbundene Reibkupplungsglied (97) radiale Arme (102) besitzen, die lose in die Nuten (94) eintreten können, wobei die Arme an ihren Kanten mit abgeschrägten Sperrflächen (104) ausgerüstet sind, welche mit entsprechenden abgeschrägten Flächen (93), die seitlich an den Längsnuten (94) des Klauenkupplungsgliedes (86) angeordnet sind, zusammenwirken.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, bei welcher die Reibkupplungsglieder einen Vollkegelring und einen Hohlkegelring bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkupplungsbewegung des den Hohlkegel bildenden Gliedes (97) durch eine Anschlagvorrichtung (103) begrenzt ist, welche die axiale Bewegung dieses Gliedes (97) gegenüber dem zwangsläufig mit ihm zusammenarbeitenden Klauenkupplungsglied (86) derart begrenzt, daß die Aufhebung der Reibung zwischen den Reibflächen entgegen der schwachen Federwirkung ermöglicht wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das axial bewegliche Reibkupplungsglied (97) mit geringem Spiel drehbar auf derjenigen Welle (72) angeordnet ist, welche das axial verschiebbare Klauenkupplungsglied (86) trägt, und das Spiel durch an dem Reibkupplungsglied sitzende Nasen (100) begrenzt ist, die in Längsnuten der Welle eingreifen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen