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Sperrbare _Klauenfreilaufkupplung Die Erfindung bezieht sich auf die
'Verbesserung von Freilaufkuphlungen mit zwei als Kupplungsglieder dienenden Klauenkränzen,
-von denen der eine mit der treibenden (oder ger"riebenen) @"elle, der andere über
ein Gewinde finit der getriebenen (bzw. treibenden) Welle verbunden ist und die
selbsttätige Schaltbewegung über eine Hilfsverbindung (z. b. Reibverbindung) zwischen.
den beiden mit Klauenkränzen cerselienen Kupplüngästellen erfolgt; sowie mit einer-Kläuenkupplung
zum Sperren der Freilaufkupplung, wobei diese Klauensperrkupplung die Freiaufkupplung
ohne unmittelbare Verbindung mit dessen Schaltglied überbrückt: Die Erfindung schafft
eine neue einfache \'erriegelungseinrichtung, deren zusammenwirkende Teile auf die
beiden Schaltglieder und auf einen der festen Kupplungsteile verteilt sind. Sie
besteht aus zwei kurvenförinigen (abgestuften) Verriegelungsflächen an zweien der
drei Verricgelungsträger und Verriegelungsgliedern, vorzugsweise Kugeln, ein dem
dritten Verriegelungstriigcr, die durch die 1'erriegrlungsfiächen derart gesteuert
werden, daß die Sherrktipplung nur bei in Eingriff befindlicher Freilaüfkuppliuig
dadurch eingerückt werden kann, daß die Verriegelungsglieder in etwa, senkrechter
Richtun- zur Verschieberichtung der Schaltmuffen bewegt werden.
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Dafl die Verriegelungsglieder in etwa senkrechter Richtung zur Verschieberichtung
der Schaltmuffen bewegt «-eden. hat den Vorteil., daß die Kräfte; welche bei dein
Versuch. die Verriegelung zu durchbrechen. auftreten: derart aufgeteilt «-erden
können, dar diejenige Kraftkomponente, welche z. h: auf die Schaltbewegung des Gewindeschaltgliedes
der' Frei-1äufkuppltng bremsend wirken würde, seht klein gehalten `-erden kann.:
-Man hat e: bei dieserAnordnung der Verriegelun-glieder in der Hand, diese Kräfteaufteilung
in «-eiteil Grenzen beliebig zu wählen.
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Eist eine sperrbare Klauenfreilaufkupplang bekanntgeworden, _ bei
welcher das Schaltglied der Sperrkuppluiigr derart verriegelbar ist; dar die Sperrkupplung
nur eingerückt %\-erden kann; wenn da: Schaltglied der Freilauflupplung eingerückt
ist.
Die dort verwendete Verriegelungseinriclitung beruht darauf,
daß (las Schaltglie-l der Sperrkupplung in dem Schaltglied der hreilaufklauenkupplung
axial geführt ist und von der das Schaltgewinde der Freilaufkupplung tragenden Welle
Vorsprünge durch den ztieeliörigen Gewindeteil der selbsttätig schaltenden Freilaufklauenniuffe-
hin. durchtreten, uni mit entsprechenden Verriegelungsfliichen der die Freilaufklauenintifte
konzentrisch umgebenden Sperrklauenmufte zusammenzuarbeiten. Hierzu muß notwendig
die reit dein Schaltgewinde versehene Freilaufklauenmufte mit größeren radialen
Durchbrechungen versehen sein, wodurch einerseits die Anlageflächen an dein Grundgewinde
infolge der kleinen Anzahl von unterzubringenden Gewindegängen auf dei Welle beträchtlich
verringert werden, andererseits die Freilaufklauenmufte so stark geschwächt wird,
daß bei eingerückter Kupplung unter dein Einfluß des Übertragungsdruckes Verspannungen
und damit V erkleininungen des Schaltgewindes eintreten können.
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Außerdem ist bei der bekannten sperrbaren Klauenfreilaufkupplung mit
Verriegelungscinrichtung das Schaltglied der Sperrkupplung mit dem Schaltglied der
Freilaufkupplung in formschlüssiger Verbindung, so daß die Klauensperrkupplung die
Freilaufkupplung nicht ohne unmittelbare Verbindung mit deren Schaltglied überbrückt.
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Diese Ausführung hat den Nachteil, daß durch das notwendige Spiel
im Schaltgewinde und in den Führungsflächen im Schaltglied der Freilaufkupplung
für das Schaltglied der Sperrkupplung bei eingerückter Sperrkupp-lung eine
Verklemmung über das Gewinde Stattfinden kann.
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Bei einer anderen bekannten sperrbaren 1\-latienfreilaufktippltuig
iiberbrückt das Schaltglied der Sperrkupplung ohne unmittelbare Verbindung mit dem
F reilaufschaltglied die Freilaufkupplung im eingerückten Zustande. Hier können
also Verklemmungen zwischen dem Schaltgewinde der Freilaufkupplung und dein Schaltglied
der Sperrkupplung nicht eintreten. Diese bekannte Anordnung ist aber nicht mit einer
Verriegelungseinrichtung ausgerüstet.
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Wenn es auch ohne weiteres durchführbar ist, die von den Verriegelüngsflächen
gesteuerten Verriegelungsglieder (z. B. Kugeln) an einem der beiden Schaltglieder
anzuordnen und die eine der abgestuften Verriegelungsflüchen :in dem anderen
Schaltglied, die andere der abgestuften Verriegelungsflächen an einem festen Klauenkran7,
so ergehen sich (loch ein besonders zwangloser Aufbau und einfachere Schalt- und
Verriegelungsvorgänge, wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der I,-.rfindung
die Verriegelungsfliichen an den beiden Schaltgliedern und die Verriegelungsglieder
(Kugeln) an einem der festen Kupplungsteile gelagert sind.
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Die .\9inut7tuig der Verriegelungsflächen und der N"erriegeltiilgsgliecler
kann dadurch sehr weitgehend vermindert werden, claß die die Verriegelungsflächen
tragenden Schaltglieder und cler die Verriegelungsglieder tra-;;ende feste Kupplungsteil
auf ein und der-.elbeti Welle angeordnet %verden. Dadurch wird auch im ausgerückten
Zustand der Freilaufkupplung jede Relativbewegung zwischen Vcrriegelungsflächen
, und Verriegelungsg@iedern bei verschiedenen Drehzahlen von An-und Abtr iebswelle
vermieden. Eine Bewegung dieser Teile gegeneinander findet dann also nur während
des kurzzeitigen Schaltvorganges statt.
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Werden in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung als V
erriegelungsglieder eine in einem nichtschaltenden Kupplungsgliede untergebrachte
Kugelringreihe angewendet, deren Kugeln mir in radialer Richtung ausweichen könrxen;
und die Kurvenflächen der Schaltglieder als abgestufte Zylinder bnv. Hohlzylinder
ausgebildet, so können die das radiale Verschieben und Festlegen der Verriegelungskugeln@bewirkenden
Kurvenflächen in einfachster Weise und mit jeder gewünschten Genauigkeit auf der
Drehbank hergestellt werden. Die bei anderen mit Kugeln arbeitenden Verriegelungsvorrichtungen
notwendigen, nur durch Fräsen lierstellbaren Aussparungen und Vorsprünge, bei denen
die erreichbare Genauigkeit und Maßhaltigkeit nur gering ist, fallen damit fort.
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Uni die erforderliche Herstellungsgenauigkeit noch weiterhin herabzusetzen
und ein leichtes Aus- und Einrücken der Sperrkupplung zu erreichen, wird vorteilhafterweise
für die Klauen der Sperrkupplung ein größeres Spiel (breitere Lücken) in Umfangsrichtung
als für die Klauen der Freilaufkupplung derart vorgesehen, daß in der einen Drehrichtung
nur die Klauen der Sperrkupplung tragen. Außerdem werden nur die Stirnflächen der
Klauen der Freilaufkupplung in an sich bekannter Weise abgeschrägt.
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Die Anordnungen nach den Unteransprüchen gelten nur in Verbindung
mit der Anordnung nach -Anspruch i als Gegenstände der Auf der Zeichnung sind von
den zahlreichen Ausführungsmöglichkeiten der lsrlindtuig zwei Ausführungsbeispiele
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine sperrbare Klauenfreilaufkupplung
für den Anschluß einer Hohlwelle an eine durchgehende Welle in ausgerückter Stel-lung
im halben Lüngsselmitt,
A-bb. 2 eine sperrbare Kl'auenfreilaufkupplang
zur Verbindung zweier gleichachsiger, volli Kraftfttll nacheinander durchflossener
\Velleii im halben Längsschnitt, Abb.3 iii zwei Teilansichten die Ausführungsforin
der Klauen der F reilaufkupplung und der Sperrkupplung in ihren ausgerückten Stellungen.
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Der auf der treibenden @Velle i aufgekeilte luppltingsteil 2 (Abb.
i) trägt, der Betriebenen I-Io111welle 3 zugekehrt, einen Klauenkrallz 4 für die
Freilaufkupplung, eine Reibtronniel 5 und einen weiteren Kupplungskraliz 6 für die
Klauensperrkupplung. Die getriebene 1-löhlwelle 3 ist finit Gewinde 7 versehen,
auf dem der mit Innengewinde ausgerüstete schaltende Kupplungsteil 8 finit dein
Klaüenkranz 9 der Freilaufkupplung angeordnet ist, der eine Sehraubbewegung zwischen
dem als Schraubenfliutter ausgebildeten Anschlag ro (Aasrückstellung, Freilaufstellang)
und dein Anschlag 11 (hupplungsütelluna) ausführen. kann: Der -=Anschlag i1 ist
zweiteilig und durch eineu einteiligen hing 12 gegen herausfallen aus seiner Dingnut
gesichert. In einer Ringnut des Schaltteiles V
der Freilaukupplung ist ein
zweiteiliger Reibring 13 durch je einen Stift 14 unverdrehbar geführt und wird durch
zwei einarider im Durchmesser gegenüberliegende nicht gezeichnete Federn an die
innere Zvlinderwändung der Reibtrommel 5 gedrückt.
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Auf der Holilwelle3 ist unverdrelibar, aber mit Hilfe einer in- die
Kilignut 15' eingreifenden, nicht gezeichneten Schaltgabel axial verschielybar der
Schaltteil 16 der Klaüensperr-Iupplung angeordnet, -der einen hlauenring 17 trägt.
Zur Verriegelung dient eine Kugel 18, welche in einer Bohrung 1g der verlängerten,
mit der treibenden Welle r fest verbundenen Reibtrommel 5 in axialer Richtung festgelegt
ist und deren radiale Bewegungsmöglichkeit begrenzt ist, einerseits durch die Formgebung
der abgestuften inneren Zylinderwand 20, 20' des Schaltteiles 16 der Sperrkupplung,
andererseits durch -die Formgebung (Kurvenbahn) der äestuften Zylinderäußenwandung
21, 21' des gleichachsigen Allschlags 22 des Schaltteiles 8 der FreilaufkupplunB.
Hierbei bildet der zylindrische Teil 21' eine Sperrstrecke, die das Einrücken der
Sperrkupplung 6, 17 bei ausgerückter Freiläufkupplung 89 verhindert. Eine Verriegelung
in unigekehrter Richtung ist 1n sich nicht notwendig, da, solange die Sperrkupplung
eingerückt ist,- eine Relativdrehung zwischen der Hohlwelle 3 arid der treibenden
Welle t; die allein die hrcilaufkupphing betätigen kann, nicht stattzufinden vernia-.
Eine solche Verriegelung ist bei den: gezeichrieten Ausführungsbeispielen durch
die zyiindertliiclic112o' bzw. 27' zwar vorhanden, doch dienen diese beiden
Zylinderflächen in erster Linie der Führung der Kugeln 15.
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Die: 11@irkunswei e der -Anordnung nach Abi). i ist folgende: In der
gezeichneten Stellung beiiildet sich die Erei aufl:tlpl)lulig .1 :, S, 9 in ausgerücktem
Zustand; die als Kupplungsglieder dienenden X '-laueiil :ränze4 und 9 sind
außer Eingriff (Freilaufstellung). Die hlauenkränze 6 und 1; der Sperrkupplung sind
ebenfalls außer Eingriff; sie einzurücken verhindert die Itigel 18 iiii Zusammenwirken
mit den Steuerflächen 2o und 21' der Kupplungsschaltfeile 16 und S. Die Sperrkupplung
6, 1; ist sollfit in der Freilautütellungder Freilaufkupplung 4, 9 gegen ein Einrücken
gierriegelt.
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Dreht sich die Welle r und die finit ihr fest verbundenen Teile z,
4,: 5 und 6 in Pfeilrichturig schneller als die getriebene Hohlwelle 3; so sucht,
infolge der bestehenden Reib%-erbindüng, die Reibtrommel 5 über den Reibring
13 den Schaltteil 8, 9 der Frei-Z> in der gleichen Drehrichtung mitzunehmen.
Infolge der Relativbewegung zwischen den rascher ninlaufenden Freilaufkupp#ungsteilen
8, 13 und der langsamer umlaufenden getriebenen Welle 3 wird mittels des Gewindes
7 der Kläuelikranz 9 dem Kiäuenkränz 4: der treibenden Welle i selbsttätig zubewegt
und finit ihin in Eingriff gebracht. Damit ist für diesen Drehsinn der treibenden
Welle i die Freilaufl:upplüng einerüclct.
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Durch die beim Einrücken oder Freilaufkupplung eingetretene Verschiebung
des ,Schaltteiles S, 9 mit seiner Kürvenbalin 21, 21' am Umfang des zylindrischen
Ansatzes 22 ist der Kugel 15 eine Ausweichmöglichkeit in radialer Richtung zur Achse
gegeben, und es kann nuilinehr durch axiales Verschieben des SperrkupplungsteiIes
16 der Klauenkraüz 17 finit dein gegenüberliegenden Klauenkranz 6 in Eingriff gebracht
werden, wobei die zylindrische abgestufte Fläche a0, 21' die Kugel zum Anliegen
an die Gegenfläche 21 7wingt. Die Klauensperrlüpplung 6, 16, 17 ist solriit 411
eingerückten Zustand der Freilaufkupplung d., S, 9 eingerückt und stellt eine lJber-Uriick-üng
und eine Sperrung der Freilaufkupplung dar; die das selbsttätige Ausrücken der F
reilaufkupplung bei einer der eingezeichneten Pfeilrichtung entgegengesetzten Drehrichtung
der treibenden « eile i verhindert. Iionitilen durch Ausrücken der Sperr-
kupplung
-die Iilauenl:riitl-r_e 6 tnid 17 außer Eingriff tiiid -dreht sich -die treibende
Welle i entgegen fier eingezeichneten Pfeilrichtung, so wird der eingerückte hlauenkranz
9 des -Schaltteiles 8 'der Freilaufkupphui- ztin;iclist
durch
den Klauenkranz d. der treibenden Welle i und dann über die Reibverbindung 5, 13
in der gleichen Richtung mitgenommen, so daß sich nun, infolge des Zurückbleibens
der getriebenen Welle 3, der Kupplungsteil 8 mit dein Klauenkranz 9 auf dem Gewinde
; zurückschraubt, bis die Klauenkränze c) und 4. außer Eingriff gekommen sind und
sich der Schaltteil S der Freilaufkupplung an den All-
schlag I i legt.
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In Abb. 2 ist die auf der getriebenen Welle 23 mit dem Gewinde 7 versehene
Gewindebüchse 24. und der Anschlag 23 undrehbar über einen zweiteiligen Haltering
26 durch den als Mutter ausgebildeten Anschlag zo festgehalten. Bei der Verriegelung
ist zum Unterschied von der: Anordnung nach Abb. i die Kugel iS in einer Bohrung
ig' des mit der getriebenen Welle 23 fest verbundenen Anschlags 25 a-ial festgehalten
und in radialer Richtung außen durch die abgestuf- 1 ten Zylinderflächen 27.. 27'
auf dem zylindrischen Ansatz 28 des mit Innengewinde versehenen Schaltteiles b der
Freilaufkupplun` -[, S, g sowie innen durch die abgestuften Z-#-Iinderflächen 29.
29' auf dem Schaltteil 30 der Klauensperrkupplung 6, 17, 30 geführt.
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Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß durch die
ausschließliche Verwendung von mit der getriebenen Welle 23 verbundenen Kupplungsteilen
die mit den Kurvenbahnen 27, 27' und 29, 29' versehenen Teile 28 und 30 nur
eine geringe, während der SchraubbeNvegung des Kupplungsteiles S begrenzte relative
Drehung vom Bruchteil eines Kreisumfanges gegeneinander auszuführen haben, bei allen
anderen Bewegungszuständen aber relativ zueinander in Ruhe sind. Dies bringt Erleichterungen
in der baulichen Ausführung und erhöht die Geräuschlosigkeit der Kupplung. Es wird
dadurch auch die bei der Anordnung nach Abb. i stattfindende Abrollung der Kugel
18 auf der Kurvenbahn 2o des Schaltteiles 16, 17 der Sperrkupplung ini ausgerückten
Zustand der Freilaufkupplung in der Art eines Kugellagers, bei dem der Käfig gesondert
angetrieben ist. vermieden.
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Abb. 3 zeigt die einseitige Abschrägung der Stirnflächen 3 r und 32
der Klauend. und 9 der Freilaufkupplung, die an sich bekannt ist. Diese Abschrägung
kann z. 13. durch Flankenabschnitte eines nichrgüngigen Gewindes gebildet werden,
dessen Steigung mindestens gleich oder etwas größer ist als diejenige des Schaltgewindes
7 der Freilaufkupplung. Damit wird verhindert, dal3 :ich Klatte auf GCgenklatie
festklemmen kann, wenn beim Einrückender 1#'reilaufkuliplung den Klauen slic:
Klauenlückcn des anderenupplungsteilcs nicht genau gegenüberliegen. Bei den I'Iattert
.i und 17 der Sperrkupplung sind it,@cnil@@-elrhe _lltsrltr;igurt;;en der Stirnflächen
nicht erforderlich, jedoch weisen die Klauen im eingerückten 7iistand ein größeres
Spiel in Umfangsrichtung auf als die Klauen und o der 1. reilatifi:uppltrng, um
das Einrücken der Sperrkupplung zu erleichtern und tim zu gewährleisten, da(.i in
der einen Drehrichtung nur die Klauen der Freilaufkupp-?ung, in der anderen nur
die Klauen der Sperrkupplung tragen. Es ist zwecks Erleichterung des Zusammenbaues
vorteilhaft, die -\Iizahl der Klauen an der Freilaufkupplung und an der Sperrkupplung
gleichzuwählen. Die Anzahl der Klauen der einen Kupplung kann. aber auch ein Vielfaches
der Klauen der anderen IZtil)pl.Ling betragen. Wirkungsweise und Schaltbetätigung
der Anordnung nach Abb. ? und 3 stimmt finit der der Anordnung nach Abb. i überein.
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Die Bedienung der Sperrkupplung ist in allen Anwendungsfällen äußerst
einfach, erfordert einen nur sehr geringen Kraftaufwand und kann. je nach der Antriebsanordnung,
in welche die sperrbare F reilaufkupplung nach der Erfindung eingebaut werden soll,
auch mit anderen Betätigungsmitteln, Hebeln usw. gegebenenfalls unter Einschaltung
von federnden Gliedert. gekuppelt werden.