DE732195C

DE732195C - Switchable one-way friction clutch for shafts

Info

Publication number: DE732195C
Application number: DEA94831D
Authority: DE
Inventors: Hellmuth Landmann; Karl Macrander
Original assignee: ARDELTWERKE
Current assignee: ARDELTWERKE
Priority date: 1942-01-14
Filing date: 1942-01-14
Publication date: 1943-02-24

Description

Schaltbare Freilaufreibungskupplung für Wellen Die Erfindung betrifft eine als Reibungskupplung ausgeführte Freilaufkupplung, die mit einer schaltbaren Einrichtung versehen ist, um die Freilaufwirkung aufzuheben. Es ist bereits bekannt, Freilaufkupplungen als Reibungskupplungen in der Weise auszubilden, daß das verschiebbare Druckglied der Reibungskupplung durch Keilflächen in dem Sinne gesteuert wird, daß die bei der Übertragung des Drehmoments in der normalen Drehrichtung mitwirkenden Keilflächen den Druckkörper der Reibungskupplung im Einschaltsinne anpressen, während die Kupplung sich öffnen kann, sobald der bisher angetriebene Teil schneller als die treibende Welle läuft und damit die Keilflächen drucklos werden. Derartige Kupplungen haben den Vorteil stoßfreier Wirkung und voller Betriebssicherheit auch bei Übertragung größter Drehmomente.Switchable one-way friction clutch for shafts The invention relates to a one-way clutch designed as a friction clutch with a switchable one Means is provided to cancel the freewheeling effect. It is already known Train overrunning clutches as friction clutches in such a way that the slidable Pressure member of the friction clutch is controlled by wedge surfaces in the sense that which contribute to the transmission of the torque in the normal direction of rotation Wedge surfaces press the pressure body of the friction clutch in the switching direction while the clutch can open as soon as the previously driven part is faster than the driving shaft runs and thus the wedge surfaces are depressurized. Such couplings have the advantage of a shock-free effect and full operational reliability even during transmission greatest torques.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für derartige Kupplungen eine besonders einfache Schalteinrichtung (Blockiereinrichtung) zu schaffen, die die Freilaufwirkung aufheben kann, also eine Kraftübertragung in beliebigem Drehsinne und in beliebiger Richtung ermöglicht. Blockiereinrichtungen an sich sind bereits bekannt. Die besondere Aufgabe der Erfindung liegt dabei darin, die bei der geschilderten Freilaufeinrichtung an sich vorhandenen Teile weitgehend für die Blockierung mitzubenutzen und überdies auch einen Betrieb der Gesamteinrichtung in beiden Drehrichtungen der Antriebswelle zu ermöglichen.The object of the invention is for such couplings to create a particularly simple switching device (blocking device) that can cancel the freewheeling effect, i.e. a power transmission in any direction of rotation and in any direction. Blocking devices in themselves are already known. The particular object of the invention is that of the described Freewheel device to use existing parts largely for the blocking and also an operation of the entire device in both directions of rotation Enable drive shaft.

ach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch erreicht, daß eine Reibungsfreilaufkupplung angewendet wird, die in an sich bekannter Weise eine in beiden Richtungen wirksame Keilverzahnung und eine langlochartig wirkende Verbindung zwischen den Keilflächenträgern mit einem solchen Spielraum aufweist, daß bei sich lösender Kupplung die Keilflächenträger sich lediglich bis zur völligen Entkupplung gegeneinanderbewegen können, und dadurch, daß zum Zweck der Blockierung durch eine von außen zu betätigende Schalteinrichtung einer der die gegenseitige Bewegung begrenzenden Allschläge aus seiner wirksamen Stellung herausbewegt wird, so daß nach Aufhebung der Bewegungsbegrenzung in beiden Richtungen eine Kraftübertragung erfolgen kann. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß beim Herstellen der Blockierung oder beim Entblocken nur solche Teile benutzt und bewegt werden, die weder zur Übertragung des Drehmoments noch bei der Aufbringung des Kupplungsdrucks beteiligt sind; die Schalteinrichtung braucht also nur unwesentliche Kräfte zu übertragen und kann deshalb einfach, leicht und klein ausgeführt sein. Die Blockierung wird beim Erfindungsgegenstand überdies im Grunde genommen nicht durch eine zusätzliche Einrichtung hergestellt, sondern durch das Außerbetriebsetzen eines für die Freilaufwirkung nötigen Teiles, womit ebenfalls klargestellt ist, daß es sich um eine besonders einfache Einrichtung handelt.According to the invention, this object is achieved in that a friction one-way clutch is applied, which is effective in both directions in a manner known per se Splines and a connection between the wedge surface supports that looks like a slot with such a margin that when the clutch is released, the wedge surface carrier can only move against each other until they are completely uncoupled, and thus, that for the purpose the blocking by an externally operated Switching device from one of the universal impacts limiting the mutual movement its effective position is moved out, so that after lifting the movement limit a power transmission can take place in both directions. A particular advantage this arrangement resides in the fact that when establishing the blocking or during the unblocking only those parts are used and moved that are neither used to transmit the torque are still involved in applying the clutch pressure; the switching device therefore only needs to transmit insignificant forces and can therefore simply, easily and be made small. The blocking is also used in the subject matter of the invention basically not produced by an additional facility, but rather by putting out of operation a part necessary for the freewheeling effect, with which it is also made clear that it is a particularly simple device.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung und der damit verbundenen Vorteile und Einzelheiten sind in der beiliegenden Zeichnung einige Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.For a more detailed explanation of the invention and the advantages associated therewith and details are some exemplary embodiments in the accompanying drawing shown schematically.

Die Abb. i bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Freilaufkupplung bei verschiedenen Betriebszuständen, und zwar zeigt Abb. i die Kupplung bei normalem Betrieb, Abb. a die Kupplung im Freilaufzustand, Abb. 3 -die Kupplung in blockiertem Zustand und Abb. d. die Kupplung beim Übergang vom blockierten Zustand zum Freilauf.Figs. I to 4 show an embodiment of the overrunning clutch in different operating states, namely Fig. I shows the clutch in normal operation, Fig. A the clutch in the freewheeling state, Fig. 3 - the clutch in a blocked state and Fig. D. the clutch during the transition from the locked state to the freewheel.

Die Abb. 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel.Figs. 5 and 6 show a further embodiment.

Bei den Abb. i bis .M handelt es sich um eine Kupplung, die eine durchlaufende treibende Welle a, mit einem lose auf der Welle laufenden Zahnrad b verbinden sollt Als Kupplungsverbindung dient das ,Lamellenpaket c. Sowohl der innere Lainellenträger d als auch das Gegendruckstück e sind lose auf der Welle a beweglich, also auch in der Achsenrichtung verschiebbar. Sie sind durch die Zapfen f zu gemeinsamer Drehbewegung gezwungen und haben durch die Federn g das Bestreben, sich voneinander zu entfernen. Der Antrieb der beiden Körper d und e erfolgt durch die mit der Welle a fest verbundenen Ringe h über die nach beiden Drehrichtungen wirksamen Keilverzahnungen i.The Fig. I to .M is a coupling that is a continuous should connect the driving shaft a with a gear wheel b running loosely on the shaft The plate pack c serves as the coupling connection. Both the inner lainell carrier d as well as the counter pressure piece e are loosely movable on the shaft a, so too can be moved in the axial direction. They are rotated together by the pin f forced and have the effort to move away from each other through the springs g. The two bodies d and e are driven by the ones firmly connected to the shaft a Rings h via the splines i that are effective in both directions of rotation.

Wird die Welle a im Sinne des Pfeiles 7, angetrieben, so versuchen die Scheiben d und e zurückzubleiben, die Keilverzahnung i wird in dem gezeichneten Sinne wirksam, d. h. die Ringe 1i pressen die Scheiben zusammen und schließen die Kupplung c, so (jaß das Zahnrad b angetrieben wird.If the shaft a is driven in the direction of the arrow 7, the disks d and e try to stay behind, the spline gearing i becomes effective in the sense shown, that is, the rings 1i press the disks together and close the clutch c, so (jass the gear b is driven.

Als Schalteinrichtung für die Blockierung ist ein Schalthebel zi angedeutet, der drei Stellungen einzunehmen vermag, nämlich die Stellung v (Vorwärtsfreilauf), die Stellung r (Rückwärtsfreilauf) und die "Mittelstellung in (Blockierung). Der Hebel pi. wirkt über ein Gestänge auf die Stellung von zwei Schiebeinuffen ein, die die Zapfen o und p tragen. Diese Zapfen sind in den Ringen 1i, in der Achsenrichtung verschiebbar gelagert und dienen zur Herstellung einer Bewegungsbegrenzung der Scheiben d und c gegenüber den Ringen h.A shift lever zi is indicated as a switching device for the blocking, the three positions, namely position v (forward freewheel), the position r (reverse freewheeling) and the "middle position in (blocking). The Lever pi. acts via a linkage on the position of two sliding sockets, which carry the cones o and p. These pegs are in the rings 1i, in the axial direction mounted displaceably and serve to limit the movement of the discs d and c opposite the rings h.

Der Zapfen o wirkt mit einem Langloch q in der Scheibe d zusammen, ebenso der Zapfen q mit einem Langloch s in der Scheibe e. Bei dem Betriebszustand nach Abb. i liegt der Zapfen o in der -Nähe des unteren Endes des Langloches, ohne dieLanglochwandungen zu berühren. Die Drehmomentübertragung erfolgt also ausschließlich durch die Keilverzahnungen.The pin o interacts with an elongated hole q in the disk d, likewise the pin q with an elongated hole s in the disk e. In the operating state According to Fig. i, the pin o is near the lower end of the elongated hole, without to touch the walls of the elongated holes. The torque is transmitted exclusively through the splines.

Der Zweck des Zapfens o ist aus der Abb. .: ersichtlich. Hier ist der Betriebszustand dargestellt, der eintritt, wenn das Zahnrad *b durch Einwirkung einer äußeren Kraft schneller umläuft als die Welle a. Wenn ein solcher schnellerer Umlauf beginnt, rücken die Keilzähne an den Scheiben d und e in die in Abb. 2 gezeigte Stellung ein, wobei die Federn g gleichzeitig die beiden Scheiben auseinanderpressen und damit die Kupplung lösen. Das Rad b ist also mit der Welle a. nicht mehr antriebsmäßig verbunden; (ier Freilauf ist hergestellt. Ein Schließen der Kupplung durch eine Restreibung in den Lainellen und durch ein Auflaufen der Keilverzahnung in der umgekehrten Dichtung wird durch den Zapfen o verhindert. denn dieser Zapfen liegt jetzt am oberen Ende des Langloches an. Das Spiel des Langloches q hat also das Lösen der Kupplung beim Freilauf gestattet, es schließt aber eine gegenseitige Bewegung der Keilflächenträger über <lieFreilaufstellung hinaus aus.The purpose of the pin o can be seen in Fig..:. This shows the operating state that occurs when the gear * b rotates faster than the shaft a due to the action of an external force. When such a faster rotation begins, the spline teeth on the disks d and e engage in the position shown in Fig. 2, the springs g simultaneously pressing the two disks apart and thus releasing the clutch. The wheel b is therefore with the shaft a. no longer connected to drive; (The freewheel is established. Closing of the clutch due to residual friction in the lainelles and the spline gearing in the reverse seal is prevented by the pin o. This pin now rests on the upper end of the elongated hole. The play of the elongated hole q has thus allowed the clutch to be released during freewheeling, but it excludes mutual movement of the wedge surface carriers beyond the freewheeling position.

Wenn der Hebeln aus der Stellung v iti die Stellung in, gerückt wird, wie <lies in Abb. I gezeigt ist, so wird damit der Zapfen o aus dein Bereich des Langloches q herausgezogen. Damit fällt die bisher vorhandene Begrenzung für die gegenseitige Bewegung der Keilträger d, e und h fort. Dif= 1 Kupplung schließt sich jetzt vollständig bei jeder beliebigen Richtung der X-raftübertragung, also nicht nur, wenn die Welle a (las Zahnrad b treibt, sondern auch, wenn (las Rad b von außen her getrieben wird; im letz- i teren Falle nimmt das Rad b die Welle a niii. Wird die Kupplung also beispielsweise im Getriebe eines Kraftwagens verwendet, so besteht bei der Hebelstellung v die Möglichkeit des Freilaufs für das Fahrzeug, während bei der Hebelstellung m entweder das Fahrzeug vom Motor angetrieben -wird oder der Motor zum Bremsen des Fahrzeugs benutzt werden kann Bei dem Gestänge zwischen dem in Rasten einstellbaren Handhebel za und den Schiebemuffen -für die Zapfen o und p ist ein federndes Zwischenglied t dargestellt, dessenZweckmäßigkeit durch die Abb. q. besonders erläutert wird. Im allgemeinen kann zwar damit gerechnet -werden, daß beim Umstellen des Handhebels n aus der Mittelstellung in die Stellung v `der Zapfen o in das Langloch q ohne eueres hingelangt. Es gibt aber auch einen Fall, bei dem der Zapfen nicht ohne weiteres, die Öffnung des Langloches trifft. Dies ist der in Abb. 3 behandelte Betriebsfall, also bei der Kupplung in einem Fahrzeuggetriebe der Fall der Benutzung des Motors als Bremse. Die Feder t ermöglicht in diesem Falle die Einstellung des eHandhebels n in die neue Rast, ohne daß der Augenblick abgewartet zu werden braucht, bei dem das Einfühlen des Zapfens in das Langloch erfolgt. Das Einfühlen kann dadurch herbeigeführt -werden, daß dem Motor für kurze Zeit Gas gegeben -wird, also an Stelle der Bremswirkung wieder eine Treibwirkung eintritt.When the lever is moved from the position v iti to the position, as shown in Fig. I, the pin o is pulled out of the area of the elongated hole q. This means that the previously existing limitation for the mutual movement of the wedge carriers d, e and h is no longer applicable. Dif = 1 clutch now closes completely in any direction of the X-force transmission, i.e. not only when the shaft a (reads gear b drives, but also when (reads gear b is driven from the outside; in the latter In case wheel b takes shaft a niii. If the clutch is used, for example, in the transmission of a motor vehicle, the vehicle can be freewheeled in lever position v, while in lever position m either the vehicle is driven by the engine or the Motor can be used to brake the vehicle In the linkage between the hand lever za, which can be adjusted in notches, and the sliding sleeves - for the pins o and p, a resilient intermediate member t is shown, the purpose of which is particularly illustrated by Fig It is expected that when you move the hand lever n from the middle position to the position v `the pin o will get into the elongated hole q without yours also a case in which the pin does not easily hit the opening of the elongated hole. This is the operating case dealt with in Fig. 3, i.e. the case where the motor is used as a brake in the case of a clutch in a vehicle transmission. In this case, the spring t enables the eHandle n to be adjusted to the new detent without having to wait for the moment when the pin is inserted into the elongated hole. The empathy can be brought about by accelerating the engine for a short time, i.e. instead of the braking effect, a driving effect occurs again.

Aus der Beschreibung der Wirkung der Teile o und q ergibt sich, daß diese Teile nur für einen bestimmten Drehsinn der Welle a die richtige Wirkung aufweisen. Wird also die Drehrichtung der treibenden Welle umgekehrt, so muß der Spielraum des Langloches, von der Stellung nach Abb. a aus gesehen, nach der anderen Seite 'des Zapfens o liegen. Für den Rückwärtslauf der Welle c, bedarf es also einer zusätzlichen Einrichtung, wenn die Kupplung auch beim Rückwärtslauf die beabsichtigten beiden Wirkungen aufweisen soll. Ein einfacher Lösungsweg, die Wirksamkeit der Einrichtung auch beim Rückwärtslauf der Welle a beizubehalten, ist bei dem Beispiel nach Abb. r bis q. durch die Anordnung des Zapfens p und des Langlochs s erreicht. Diese beiden Teile kommen in Eingriff, wenn der Hebeln in die Stellung Y gerückt -wird, während gleichzeitig die Teile o und q außer Eingriff kommen. Das Beispiel zeigt also, daß die Verwendbarkeit für beliebige Drehrichtungen ebenfalls mit sehr einfachen Mitteln erreicht werden kann. Dabei ist die Verwendung von zwei verschiedenen Langlocheinrichtungen selbstverständlich nur ein Beispiel für einen Lö-, sungsweg; ebenso könnten die Anschläge des Langlochs oder die Zapfenstellung veränderlich gemacht werden. Genau -wie bei dieser Einzelheit sind selbstverständlich auch bei den weiteren Einzelheiten des dargestellten Beispiels Abänderungen in dem Sinne durchführbar, daß an Stelle der dargestellten Mittel andere Mittel mit gleicher Wirkung benutzt werden. Zur Darstellung selbst ist zu bemerken, daß die Teile lediglich zur Veranschaulichung ihrer Wirkung weit auseinandergezogen und vereinfacht dargestellt sind. In Wirklichkeit wird man die Teile der Vorrichtung wesentlich enger zusammenrücken und gegebenenfalls derart ineinanderbauen können, daß die gesamte Einrichtung ungefähr innerhalb des Lamellenpaketes der Reibungskupplung liegt.From the description of the action of parts o and q it follows that these parts only have the correct effect for a certain direction of rotation of the shaft a. So if the direction of rotation of the driving shaft is reversed, the margin must be of the elongated hole, seen from the position according to Fig. a, to the other side 'of the pin o lie. For the reverse movement of the wave c, an additional one is required Device when the clutch is the intended two even when running backwards Should have effects. A simple approach, the effectiveness of the facility This must also be maintained when shaft a is running backwards, in the example according to Fig. r to q. achieved by the arrangement of the pin p and the elongated hole s. These two Parts come into engagement when the lever is moved to position Y while at the same time parts o and q disengage. So the example shows that the usability for any direction of rotation also with very simple means can be reached. This involves the use of two different slot devices of course only an example of a solution, solution; could also Stops of the elongated hole or the pin position can be made variable. Exactly -As with this detail are of course also with the further details of the example shown, changes in the sense that in place of the means shown, other means with the same effect are used. To the It should be noted that the parts are for illustration purposes only their effects are drawn apart and shown in a simplified manner. In reality one will move the parts of the device much closer together and possibly can be nested so that the entire facility is approximately within the Disk set of the friction clutch lies.

Durch zusätzliche Einrichtungen können auch noch Vereinfachungen in der Handhabung erreicht -werden, beispielsweise ist es ohne weiteres möglich, die Umschalteinrichtung für die Wirksamkeit bei Vorwärtslauf und bei Rückwärtslauf mit der Umsteuerung der Antriebsmaschine zu verbinden, so daß zwangläufig mit der Umsteuerung der Drehrichtung der treibenden Welle auch die entsprechende Umstellung innerhalb der Kupplung erfolgt, -während der Handschalter nur zwei Stellungen x für Freilauf und blockierten Lauf erhält.Additional facilities can also be used to simplify the handling -be achieved, for example, it is easily possible that Switching device for effectiveness when running forwards and when running backwards with to connect the reversal of the drive machine, so that inevitably with the reversal the direction of rotation of the driving shaft and the corresponding changeover within the clutch takes place, while the manual switch only has two positions x for freewheeling and gets blocked barrel.

Die Anwendung der Erfindung ist dabei nicht auf solche Reibungskupplungen beschränkt, bei denen der Anpreßdruck der Reibflächen sich ständig inAbhängigkeit vom übertragenen Drehmoment ändert. Mit einfachen Mitteln, nämlich durch die Anbringung eines einstellbaren Anschlages, also von Schrauben u, kann der Weg beim Zusammenpressen der Lamellen auf ein bestimmtes Maß . begrenzt werden, so daß bei Anwendung federnder Lamellen der Höchstdruck im Lamellenpaket auf einen bestimmten Wert begrenzt wird, so daß also die keibungskupplung nicht ihre Eigenschaft verliert, bei Überlastung oder bei Stoßbeanspruchungen zu schlüpfen und damit als Sicherheitseinrichtung zu wirken.The application of the invention is not to such friction clutches limited, in which the contact pressure of the friction surfaces is constantly dependent changes from the transmitted torque. With simple means, namely by attachment an adjustable stop, so of screws u, the way when pressing together the slats to a certain extent. are limited, so that more resilient when applied Lamella the maximum pressure in the lamella pack is limited to a certain value, so that the friction clutch does not lose its properties when overloaded or to slip in the event of shock loads and thus close as a safety device works.

Weiterhin ist die Erfindung auch nicht auf diejenigen Anwendungsfälle beschränkt, bei denen die Drehrichtung der Antriebswelle zu wechseln vermag, auch für Freilaufeinrichtungen mit gleichbleibender Antriebsrichtung ergibt sich mit den angegebenen Mitteln eine vorteilhafte schaltbare Freilaufeinrichtung. Ein Beispiel hierfür ist in den Abb. 5 und 6 dargestellt, wobei die Bezugszeichen mit den entsprechenden Zeichen der vorhergehenden Abbildungen übereinstimmen. Dieses zweite Beispiel unterscheidet sich von dem zuerst behandelten Beispiel also lediglich durch den Fortfall der Einrichtungen für die Umkehrung der Drehrichtung, die Wirkungsweise bleibt sonst genau die gleiche, wie sie bereits beschrieben ist. Dabei zeigt die Abb. 5 den gleichen Betriebszustand der Kupplung wie die Abb. i und die Abb. 6 den gleichen Zustand wie die Abb. 2.Furthermore, the invention is also not applicable to those applications limited, in which the direction of rotation of the drive shaft is able to change, too for freewheel devices with a constant drive direction results from the specified means an advantageous switchable freewheel device. An example this is shown in Figs. 5 and 6, the reference numerals with the corresponding The characters of the previous illustrations match. This second example is different differs from the example dealt with first only by the fact that the facilities are no longer available for reversing the direction of rotation, otherwise the mode of action remains exactly the same, like them already is described. Fig. 5 shows the same Operating condition of the clutch as Fig. I and Fig. 6 the same condition like fig. 2.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Freewheeling friction clutch, in which (the displaceable pressure member is controlled by wedge surfaces in the sense of coupling or releasing and which is provided with a switchable device for canceling the freewheeling effect, characterized in that a friction freewheeling clutch is used which, in a manner known per se, is effective in both directions Splined toothing (i) and a slot-like connection (o, p, q, s) between the wedge surface carriers with such a margin that when the coupling is released, the wedge surface carriers can only move against each other until they are completely uncoupled, and in that for the purpose the blocking is removed from its operative position by a switching device (s) to be actuated from the outside of one of the stops limiting the mutual movement. that for the connection of the Heilf smile bearer two alternately usable elongated hole devices are provided, which are assigned to the two directions of rotation of the driving shaft. 3. Overrunning clutch according to claim i or 2, characterized in that the friction surfaces lie between two bodies (d and e) which are both arranged displaceably in the axial direction and carry svminetrisch designed wedge surfaces which cooperate with corresponding fixed wedge surfaces.