DE651576C - Kupplungsvorrichtung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung, die insbesondere als Schalterleichterungskupplung für Kraftfahrzeuggetriebe geeignet ist und hinter dem Getriebe oder innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sein kann. Mit der Hauptkupplung ist diese Freilaufkupplung durch ein Gestänge verbunden, das vom Hauptkupplungsfußhebel aus betätigt wird.

Der Zweck vorliegender Erfindung ist, beim Schalten der einzelnen Übersetzungen des Getriebes von der Abtriebswelle zu entkuppeln, abzubremsen und nach ausgeführter Schaltung das stillstehende Getriebe auf die Umdrehungen der Abtriebswelle zu bringen und die vorherige Verbindung wiederherzustellen.

Durch Treten des Hauptkupplungsfußhebels, d. h. zum Lösen der Verbindung, wird zunächst die Hauptkupplung abgeschaltet und dadurch der Kraftfluß vom Motor zum Getriebe unterbrochen und durch die Gestängeverbindung zwischen Haupt- und Freilaufkupplung letztere beim völligen Durchtreten des Hauptkupplungsfußhebels entkuppelt. Durch eine Bremse wird dabei das Getriebe raschestens zur Ruhe gebracht, wodurch der Vorteil des geräuscharmen und dabei doch schnellen Schaltens gegeben ist.

Durch Nachlassen des Hauptkupplungsfußhebels zum Wiederherstellen der Verbindung wird mittels einer Synchronisierungsvorrichtung das im Ruhestand befindliche Kraftfahrzeuggetriebe auf die gleiche Drehzahl wie die Abtriebswelle gebracht. Beim weiteren Nachlassen des Häuptkupplungsfußhebels wird die Freilaufkupplung blockiert und dann die Hauptkupplung eingeschaltet, so daß der Kraftfluß ungehindert vom Motor über Hauptkupplung, Getriebe und Freilaufkupplung zur Abtriebswelle gelangen kann.

Die bisher bekannten Freilaufkupplungen besitzen große Nachteile beim Lösen und Wiederherstellen dero starren Verbindung, denn durch die Verwendung z. B. einer Klauenkupplung ist trotz Synchronisierungsvorrichtung mit schlagartigem Kuppeln zu rechnen; bei einer Schraubenbandfederkupplung ist neben der unsicheren Wirkungsweise noch starker Verschleiß vorhanden. Weiterhin werden bereits Klemmrollenkupplungen mit einem Satz Rollen zur Übertragung des Drehmomentes in beiden Drehrichtungen verwendet, jedoch tritt hier erfahrungsgemäß große Abnutzung der Klemmrollen auf, was u. a. auch auf das notwendige große Spiel der Rollen gegenüber den Klemmbahnen in Umfangsrichtung zurückzuführen ist. Ferner sind bei derartigen Klemmrollenkupplungen Synchronisierungsvorrichtung und Rollenabhebeklauen zwei getrennte Teile, wodurch das einwandfreie Arbeiten von letzteren in Frage gestellt ist. Auch ist hier entweder keine Bremse für Stillegung des Getriebes vorhanden, oder sie ist derart ungünstig angeordnet, daß kein rasches und sicheres Stillegen

des Getriebes zu erzielen ist. Weiter sind auch Doppelklemmrollenkupplungen bekannt, jedoch erfolgt hier zum Wiederherstellen der geschilderten Verbindung das Kuppeln erst S nach dem Einschalten der Hauptkupplung, was z.B. durch Überbeanspruchung keinen sicheren Betrieb gewährleistet. Auch sind die Rollenabhebeklauen im Blockierungszustand nicht in der Lage, eine Drehbewegung gegen-· ίο über den Klemmbahnen auszuführen, wodurch beim Wechseln der Kraftrichtung von Zug auf Schub ein Verklemmen der beiden Rollensätze eintreten kann.

Die vorliegende Erfindung beseitigt alle diese Nachteile. Sie bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung mit zwei Sätzen von Klemmrollen zur Übernahme des Drehmoments in beiden Richtungen mit einer klauenartigen Vorrichtung zum Abheben der Rollen für . die eine Drehrichtung und mit einerSynchronisierungsvorrichtung zum Drehzahlenausgleich vor der Blockierung. Das Neue besteht darin, daß die Rollenabhebeklauen mit der Synchronisierungskupplung ein Stück bilden und im Blockierungszustand mit der zylindrischen Klemmbahn des Klemmgesperres starr gekuppelt sind, jedoch gegenüber der mit Steigungen versehenen Klemmbahn eine Drehbewegung ausführen können und um ein geringes stärker sind als der Abstand zwischen den an den Klemmbahnen anliegenden Rollen. Durch die Verbindung der Rollenabhebeklauen mit der Synchronisierungsvorrichtung, die während des Synchronisierens und der Blockierung dauernd mit konstanter Spannung am Außenring wirkt, ist jederzeit ein sicheres Kuppeln vorhanden. Der Verschleiß an den Klemmrollen ist auf ein Mindestmaß beschränkt, da für jede Drehrichtung jeweils nur ein bestimmter Satz Rollen das Drehmoment überträgt, während beim Wechseln der Drehrichtung ein zweiter Satz Rollen in Tätigkeit tritt. Durch die besondere Anordnung der beiden Rollensätze kann das Spiel, -das beim Drehrichtungswechsel auftritt, in ganz geringen Grenzen gehalten werden, wobei ein hierdurch noch evtl. bedingter Stoß beim Kuppeln durch das Auffedern von Rollen und Laufbahnen gänzlich aufgehoben wird. Das Kuppeln erfolgt also stets stoßfrei und elastisch, was sehr zur Verlängerung der Lebensdauer des Getriebes beiträgt. Die Stillegung des Kraftfahrzeuggetriebes geht durch Treten des Hauptkupplungsfußhebels völlig selbständig und durch entsprechende Anordnung der Bremse rasch und einwandfrei vor sich. Nach der Erfindung wird die Freilaufkupplung bereits vor dem Einschalten der Hauptkupplung in Tätigkeit gesetzt, wodurch die Klemmrollen vorteilhaft beansprucht werden. Beim Wechseln der Kraftrichtung und dem damit gleichzeitig erfolgenden Einsetzen des anderen Rollensatzes zur Drehmomentübertragung wird durch die mittels der Synchronisierungsvorrichtung bewirkte Drehbewegung der Rollenabhebeklauen der außer Betrieb gesetzte Rollensatz von den Klemmbahnen abgehoben, während der andere zwecks einwandfreien Kuppeins auf die Klemmbahnen gedrückt wird. Es ist somit die Gewähr für sicheres und geringsten Verschleiß hervorrufendes Kuppeln der Freilaufkupplung in beiden Drehrichtungen gegeben.

In den Abbildungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Abb. ι einen Längsschnitt durch die Freilaufkupplung, '

Abb. 2 den Querschnitt A-B durch das Klemmgesperre der Abb. 1, ■

Abb. 3 die Lage des Steuerbolzens für die Blockierungsklauen in der Schaltmuffe in Bremsstellung.

Abb.. 4 bis 6 zeigen denselben Längs- und Querschnitt durch das Klemmrollengesperre und die Lage des Steuerbolzens wie Abb. 1 bis 3, jedoch für die Synchronisierungsstellung.

Abb. 7 bis 9 zeigen denselben Längs- und Querschnitt durch das Klemmrollengesperre und die Lage des Steuerbolzens wie Abb. 1 bis 3, jedoch für die Blockierungsstellung.

Es bedeutet α den Außenring der Freilaufkupplung, der mit der Abtriebswelle 0! verbunden wird. Der Außenring trägt die zylindrische Klemmbahn b der Freilaufkupplung und wird mit dem Doppelkonus c der Synchronisierungsvorrichtung durch Schrauben, Keil oder ähnliches verbunden. Auf der Getriebeabtriebswelle d befindet sich der Freilaufinnenring e, der mit Klemmbahnen / und g zum Sperren in beiden Drehrichtungen versehen ist. Zwischen der zylindrischen Klemmbahn b des Außenringes α und den Klemmbahnen / und g des Innenringes e liegen die Klemmrollen h und i, die durch die Druckstücke k und / und die Federn m an die Klemmbahnen b, f und g bzw. die Abhebeklauen η angedrückt werden. Auf der Welle d ist die Schaltmuffe 0 axial verschiebbar angeordnet. Diese Schaltmuffe 0 trägt am hinteren Ende einen Konus p, der in einen Gegenkonus q am Getriebegehäuse eingreift. Außerdem trägt die Schaltmuffe ο die Nuten r, in welche die Steuerbolzen j eingreifen, die dazu dienen, die Klauen η gegenüber dem Innenring e zu verdrehen und gleichzeitig das Synchronisierungsdrehmoment vom Außenring α über die Doppelkonuskupplung ν, zv auf die Schaltmuffe 0 und den Innenring e bzw. die Getriebeabtriebswelle d

zu übertragen. Ferner weist die Schaltmuffe ο stufenförmige Nuten t auf, in denen die Kugeln u geführt werden, welche die Synchronisierungskonusse ν und w, von denen der eine, w, mit den Klauen« aus einem Stück besteht, auseinanderspreizen. Die Synchronisierungskonusse v, w werden durch Druckfedern χ und Bolzen y gegen den Doppelkonus c gepreßt.

ίο Die Wirkungsweise der Freilaufkupplung ist folgende:

Beim üblichen Fahrbetrieb ist die Freilaufkupplung blockiert (Abb. 7 bis 9), und die beiden Sätze von Klemmrollen h und i sind wirksam. Die Synchronisierungskupplungz/,«/ liegt am Außenring α an. Beim Wechseln von Zug auf Schub wechselt der Eingriff der Rollen h, i, der eine Rollensatz h wird abgehoben, der andere, /, kommt in (Eingriff. Dies wird -durch die Klauen η bewirkt, welche durch die Synchronisierungskupplung v, w, c mit dem Außenring α verbunden sind und beim Richtungswechsel der Kraft infolge des Spiels zwischen- dem Steuerbolzen s, der Klauen η und der Nut r der Schaltmuffe 0 zusammen mit dem Außenring α gegen den Innenring e verdreht werden können. Hierbei heben die Klauen η den einen Rollensatz h ab und drücken den anderen Rollensatz i über die Druckstücke k und Federn m an die Klemmbahn g an. Die Klauen η sind so ausgebildet, daß die Stärke einer Klaue η zwischen den Klemmrollen h, i um ein geringes größer ist als der Abstand zwischen zwei Klemmrollen h und i, wenn sie beide in die Klemmbahnen f und g gepreßt sind. Dadurch entsteht ein gewisses Spiel beim Richtungswechsel der Kraft, welches nötig ist, weil niemals beide Rollensätze h, i gleichzeitig zum Eingriff kommen dürfen. Andernfalls tritt ein Verspannen der Rollensätze h, i gegeneinander auf, und die Klemmrollen i können nicht mehr in Freilaufstellung gebracht werden. Das Spiel, das bei diesem Wechsel entsteht, kann beliebig klein gehalten werden. Der Richtungswechsel der Kraft erfolgt trotz des Spiels nicht schlagartig, da die Rollen h, i und Laufbahnen b, f und g etwas auffedern, bis erstere in festem Eingriff sind. Das Klemmrollengesperre wirkt also wie eine elastische Kupplung.

Wird der Hauptkupplungsfußhebel durchgetreten, so wird die Schaltmuffe 0, die durch Hebel mit der Hauptkupplung verbunden ist, verschoben. In dem Augenblick, wo die Hauptkupplung frei ist, wird dann die Freilaufkupplung freigezogen. Der Steuerstift s, durch die Abschrägung 2 der Steuernut r geführt, verdreht in diesem Augenblick die Blockierungsklauen η gegenüber dem Innenring e. Hierdurch werden die Klemmrollen i, J

d. i. der Satz Klemmrollen, welcher die Kupplung im Schub übernimmt, außer Eingriff mit den Klemmbahnen g gebracht (Abb. 4 bis 6). Dieses Abheben geht sehr leicht, da die Klemmrollen i in dem Augenblick, wo die Hauptkupplung ausgetreten ist, fast keine Belastung mehr haben und weil ein Verspannen zwischen beiden Rollensätzen h und i durch die oben beschriebene Ausführungsform der Klauen η nicht möglich ist.

Beim weiteren Durchtreten des Hauptkupplungsfußhebels und dem damit verbundenen weiteren Verschieben der Schaltmuffe 0 spreizen die Kugeln u die Doppelkonusse v, w auseinander. Es besteht nur noch Kupplung zwischen dem Getriebe und der Abtriebswelle a' in einer Drehrichtung; im Schub ist keine Kupplung mehr vorhanden. Dann wird der Bremskonus p der Schaltmuffe 0 in den Gegenkonus q des Getriebegehäuses gepreßt (Abb. 1 bis 3). Jetzt ist das Getriebe sowohl vom Motor durch die Hauptkupplung wie auch von der Abtriebswelle durch die Freilaufkupplung abgeschaltet und durch die Getriebebremse vollkommen stillgesetzt, so daß die einzelnen Geschwindigkeitsstufen ohne weiteres eingeschaltet werden können. Beim Wiedereinkuppeln wird zunächst die Schaltmuffe 0 so weit verschoben, bis die Kugeln u die Doppelkonusse w.und w entlasten. Hierdurch,wird eine Reibungskupplung zwischen Kraftfahrzeuggetriebe und Abtriebswelle a! hergestellt, welche die Getriebe- massen ganz oder annähernd auf die Drehzahl der Abtriebswelle a' bringt (Abb. 4 bis 6). Beim weiteren Verschieben der Schaltmuffe^ wird dann der Steuerbolzen s so freigezogen, daß eine Verdrehung zwisehen Klauenscheibe w, η und Innenring e möglich ist und die Klemmrollen i in Blokkierungsstellung kommen (Abb. 7 bis 9). Erst wenn dies geschehen ist, darf die Hauptkupplung zur Wirkung kommen.

Es ist wichtig, daß alle diese Vorgänge genau aufeinanderfolgen und daß vor allem die Hauptkupplung nicht vor der Freilaufkupplung eingerückt wird. Dies ist durch die zwangsläufige Verbindung zwischen Haupt- und Freilaufkupplung gewährleistet. Die feste Verbindung ist dadurch möglich, daß die Blockierung nur durch eine Verdrehung der Klauen η bewirkt wird und daß diese· Drehbewegung an jedem beliebigen Punkte der Längsbewegung der Schaltmuffe 0 möglich ist, d. h. nachdem der zum Lösen der Hauptkupplung nötige Weg schon zurückgelegt ist.

Wenn man die Kupplung so benutzen will, daß man wahlweise mit Freilauf oder blokkiert fährt und in beiden Fällen die Schalt-

erleichterung haben will, so kann man dies durch entsprechende Hebelanordnung ohne weiteres erreichen. Man verbindet das Schaltgestänge so mit der Hauptkupplung, daß bei jedem Durchtreten die Freilauf stellung erreicht wird, daß jedoch durch eine Rast, die durch Bowdenzug o. dgl. vom Führersitz aus entsprechend vorher eingestellt wird, das Freilaufschaltgestänge beim Einkuppeln entweder wieder in die Blockierungsstellung mitgenommen wird-oder durch eine Feststellung in der Freilauf stellung bleibt.

Auch wenn vorliegende" Freilaufkupplung nicht als Schalterleichterungskupplung verwendet werden soll, sondern als üblicher Freilauf gefahren wird, der bekanntlich zuverlässig 'feststellbar sein muß, ist der Erfindungsgegenstand wertvoll, da er die einwandfreie Blockierung, und zwar durch Treten des Hauptkupplungsfußhebels, erreicht. Genau wie man eine andere Übersetzungsstufe nur ein- und ausschalten kann, wenn man die Hauptkupplung löst, so kann man auch die Freilaufkupplung nur beim Durchtreten der Hauptkupplung ein- und ausschalten. Da die Wirkungsweise die gleiche ist wie beim Schalterleichterungsfreilauf, so ist eine sichere Blockierung auch in den Fällen gewährleistet, wo die Wagengeschwindigkeit schon die entsprechende Motorgeschwindigkeit überschritten hat.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Kupplungsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei Sätzen von Klemmrollen zur Übernahme des Drehmoments in beiden Richtungen, mit einer klauenartigen Vorrichtung zum Abheben der Rollen für die eine Drehrichtung und mit einer Synchronisierungsvorrichtung zum Drehzahlausgleich vor der Blockierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenabhebeklauen («) mit dem einen Teil (w) der Synchronisierungskupplung (w, w) ein Stück bilden und im Blockierungszustand mit der zylindrischen Klemmbahn (b) des Klemmgesperres starr gekuppelt sind, jedoch gegenüber der mit Steigungen versehenen Klemmbahn (/, g) eine Drehbewegung ausführen können und um ein geringes stärker sind als der Abstand zwischen den an den Klemmbahnen (f, g) anliegenden Rollen Qi, i).
2. 2. Kupplungsvorrichtung nach Ansprach i, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungskupplung (v, w) und die damit verbundene Klauenscheibe (11) im Freilaufzustand so mit der Schaltmuffe (0) verbunden ist, daß die einen Freilaufrollen Qi) unter Spannung an die Klemmbahn (f) angedrückt werden und daß ferner die Klauenscheibe (n) dem durch Auffedern bewirkten weichen Fassen der Rollen in der entsprechenden Richtung nachgeben kann.
3. 3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungskupplung (v, zu) aus einem Doppelkonus besteht, der im Freilaufzustand durch die Schaltmuffe (0) mittels Kugeln (u) entgegen der Wirkung der Federn (x) auseinandergespreizt und außer Eingriff mit dem Gegenkonus

   (c) gebracht wird und nach der Entlastung der Spreizkugeln (u) während des Synchronisieren und der Blockierung durch Bolzen (y) und Federn (x) mit konstanter Spannung am Außenring (α, c) der Freilaufeinrichtung angedrückt wird.
4. 4. Kupplungsvorrichtung nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmuffe (0) am freien Ende einen in einen Gegenkonus (q) am Getriebegehäuse eingreifenden Konus ('/>) aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen