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Synchronisierungs- und Freilaufkupplung; insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Synchronisierungs- und Freilaufkupplung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit einem durch schraubenförmige Führung auf dem einen der beiden
Kupplungsteile axial in die Klauen des anderen Kupplungsteils verschiebbar gelagerten
Kupplungsklauenglied, das mit Anschlägen versehen ist, die in der Bahn von nur in
einer Drehrichtung wirksamen an dem anderen Kupplungsteil sitzendem. Mit aehmerklinken
liegen. Bei Synchronisierungs- und Freilaufkupplungen der vorgenannten Art wird
die Kupplung selbsttätig eingerückt, wenn die- Geschwindigkeit des treibenden Gliedes
sich über die Geschwindigkeit des getriebenen Gliedes der Kupplung erhöht, während
die Kupplung selbsttätig ausgerückt werden kann, wenn das getriebene Glied dem treibenden
Glied vorzueilen sucht.
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Bei Kraftfahrzeugen ist die Verwendung sog. Freilaufkupplungen bekannt,
um den Schaltvorgang beim Getriebewechsel zu exleichtern, und zwar können diese
Kupplungen beispielsweise in Form von besonderen Kupplungen benutzt werden, welche
hinter dem Geschwindigkeitswechselgetriebe angeordnet
sind. Hierbei
ist es oft erforderlich, eine dauernde Drehmomentbelastung zu übertragen, welche
das Drei- bis Vierfache des höchsten Drehmoments beträgt, das durch die :Maschine
ausgeübt wird. Es ist versucht worden, für diesen Zweck Freilauflkupplungen der
Keilrollenbauart oder einer anderen mit Reibgliedern wirkenden Bauart zu verwenden,
jedoch arbeiten die vorgenannten Kupplungen nicht vollständig zufriedenstellend,
da sie, `renn sie nicht sehr groß ausgebildet und bester Güte sind. infolge der
Abnutzung unbrauchbar «-erden, die sich aus der Reibung der Reibflächen während
des Voreilens und aus den hohen Berührungsdrücken auf diese Flächen während des
gegenseitigen Eingriffs der Kupplungsteile ergeben.
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Eine gewöhnliche Klauenkupplung hat, wenn sie in Verbindung mit dem
Geschwindigkeitswechselgetriebe von Kraftfahrzeugen benutzt wird, den NN achteil,
daß es schwierig ist, diese Kupplung ohne Stoß einzurücken, weil die Klauen in dem
Augenblick miteinander in Eingriff gebracht werden müssen, wenn die Geschwindigkeiten
der treibenden und der getriebenen Teile im wesentlichen synchronisiert sind. Ferner
ist es schwierig, eine gewöhnliche Klauenkupplung auszurücken, wenn diese Kupplung
ein beträchtliches Drehmoment überträgt.
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Bei einer bekannten Freilattfkupplung, bei %v elcher die Einrückung
der Kupplung mit Hilfe von nur in einer Drehrichtung wirksamen Mitnehmerklinken
herbeigeführt wird, stehen die Rlitnelimerklinken dauernd in der Bahn von Anschlägen,
die an einem Steuerring vorgesehen sind. Der Steuerring schraubt sich beim Einrückvorgang
in ein Gewinde hinein. Dieses Gewinde ist an dem Kupplungsteil vorgesehen, mit dem
das Kupplungsklauenglied in Eingriff gebracht wird. Beim Einrückvorgang nimmt der
Steuerring das Kupplungsklauenglied mit, so daß dieses Glied ebenfalls in das Gewinde
hineingeschraubt wird. Es ist jedoch schwierig, dauernd eine stoßfreie Einführung
des Kupplungsklauengliedes in das genannte Gewinde zu sichern.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Synchronisierungs- und
Freilaufkupplung der obenerwähnten Art. welche mit einem durch schraubenförmige
Führung auf dem einen der beiden Kupplungsteile axial in die Klauen des anderen
Kupplungsteils verschiebbar gelagerten Kupplungslzlauenglied versehen ist, die an
diesem Kupplungsklauenglied vorgesehenen Anschläge nur im entkuppelten Zustand in
der Bahn der Mitnehmerklinken liegen, beim Kuppeln dagegen aus der Bahn der -Iitnehmerklinken
verschoben werden. Hierdurch ist der ','orteil erzielt, daß das Drehmoment im eingerückten
Zustand der Kupplung ausschließlich durch die Kupplungsklauen übertragen wird und
weder auf den Klinken lastet noch auf sie wirken kann, und daß die Klinken zwecks
genauer Führung des Kupplungsklauengliedes in Richtung ihrer Bahn fest gelagert
werden können. Beim Erfindungsgegenstand kann daher der Augenblick der Einrückung
der Kupplung ohne Schwierigkeit zeitlich genau bestimmt werden.
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In der Zeichnung ist eine Klauenkupplung nach der Erfindung in mehreren
Ausführungsformen veranschaulicht.
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Abb. i ist ein halber Längsschnitt durch eine Ausführungsform der
Kupplung in der ausgerückten Stellung der Teile; Abb. a ist ein Teil eines Querschnitts
nach der Linie II-II der Abb. i Abb. 3 bz,%v. .1 veranschaulichen Abwicklungen der
Kupplung an dem Punkt des Ineinandergreifens der Kupplungsklauen, und zwar in der
Kupplungs- und Verriegelungsstellung für einen nach beiden Richtungen ermöglichten
Antrieb; Abb.5 stellt eine geänderte Ausführungsform der Kupplung nach Abb. i dar:
Abb. 6 ist ein Ouerschnitt nach der Linie der Abb. 5 ; Abb. 7 ist eine Abwicklung
der Teile nach Abb. 5 und 6 entsprechend der Darstellung in Abh. 3 ; Abb. 8 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform, bei welcher die obere Hälfte der Kupplung im Längsschnitt
dargestellt ist.
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An dem gegen axiale Verschiebung gesicherten Kupplungsglied A1 (Abb.
i und 2) sind Klauen A= vorgesehen. In Ausschnitten des Kupplungsgliedes .41 sind
federbeeinflußte Kolben oder Klinken A3 angeordnet, deren Auswärtsbewegung durch
einen Ring :44 begrenzt wird. Der Ring .d4 kann aus Hartfiber Wider einem ähnlichen
Stoff bestehen.
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Das auf den zweiten Kupplungsteil Cl schraubenartig bewegliche Kupplungsbacken-"lizd
B1 ist mit Klauen B= und mit Vorsprüngen B3 versehen, zwischen denen Verriegelungsbacken
D= verschiebbar sind. Diese Verriegelungsbacken sind an einem verschiebbar angeordneten
Gleitring D1 vorgesehen. Die äußeren Teile der Vorsprünge B3 können benutzt werden,
wenn ein nicht selbsttätiger Eingriff der Kupplungsteile stattfinden soll, um einen
Antrieb in entgegengesetzter Richtung zu erzielen, ohne daß vorher die Kupplungsklauenglieder
synchronisiert werden, in welchem Fall das schraubenartig bewegliche Kupplungsglied
Dl durch das Gleitstück S nach links bewegt wird, welches axial gegen die Vorsprünge
B3 wirkt, so daß die Kupplungsklauen .d=, B2 miteinander in Eingriff kommen. Hierauf
kann der Gleitring Dl nach
links bewegt werden, beispielsweise durch
Federdruck, und es ist jetzt der nach zwei Richtungen mögliche Antrieb vorhanden.
Das durch die Gesamtheit der Vorsprünge B3 gebildete Einstellglied kann durch bekannte
Mittel von dem Umkehrgetriebe in dem Gehäuse des Geschwindigkeitswechselgetriebes,
beispielsweise mittels des Gleichstücks S (Abb. i), bewegt werden.
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In dem Kupplungsglied B1 sind schraubenartig verlaufende Schlitze
BO (Abb. 3) vorgesehen, in welche abgeschrägte Zähne C2 des zweiten Kupplungsteiles
Cl eingreifen. Die weiteren daran angeordneten Vorsprünge C3 sind so weit auseinander
angebracht, daß sich die Verriegelungsbacken D2 nach links bewegen können, um der
Drehkomponente der schraubenförmigen Bewegung des Gliedes B1 entgegenzuwirken und
auf diese Weise die Glieder BI und Cl nur dann miteinander zu kuppeln, wenn die
Kupplungsklauen A2, B2 miteinander im Eingriff stehen, wie in Abb. ,4 dargestellt
ist.
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Auf dem getriebenen Kupplungsglied Cl ist ein Pufferring C4 angeordnet,
der sich in einem Ausschnitt B5 des Gliedes B1 bewegt, wenn die Kupplungsbacken
A2, B2 miteinander in Eingriff kommen und so einen Stoßdämpfer bildet. Es können
bekannte: Mittel' vorgesehen sein, um jede mögliche schraubenförmige Bewegung des
Gliedes B1 zu verhindern, wenn die Umlaufsgeschwindigkeiten der Klauen A2, B2 nicht
synchronisiert sind. Diese Mittel könne in einer Feder oder in federbeeinflußten,
mit runden Nasen versehenen Kalben bestehen, die im Glied Cl angeordnet sind und
mit einer Aussparung im Glied B1 zusammenwirken. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind zwölf Zähne A2, vier Klinken A3 und sechs Klauen B2 vorgesehen, und zwar kommen
die Klinken A3 -,vechselweise mit den Klauen B2 in Eingriff. Bei dieser Einrichtung
sind zwölf Antriebsstellungen ermöglicht. Es kann jedoch jede beliebigeAnzahl von
Klauen, Klinken und schraubenförmigen Schlitzen vorgesehen sein.
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Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: Es sei angenommen, daß
die Teile Al und Cl das treibende bzw. das getriebene Glied darstellen. Die normale
Vorwärtsrichtung der Drehung ist durch den Pfeil 2 in Abb. 2, 3 und q. bezeichnet.
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In der Stellung der Teile nach Ab:b. i drehe sich das getriebene Kupplungsglied
Cl mit dem schraubenartig beweglichen Kupplungsklauenglied B1 schneller als das
treibende Glied Al. Sobald das- Glied Al die Geschwindigkeit der Glieder Cl und
BI erreicht, wirken die unter Federdruck stehenden Klinken A3 gegen die Klauen B2,
und bei einer weiteren Beschleunigung des Gliedes A' relativ zum Glied Cl wird das
Glied B1 infolge der Einwirkung der schraubenförmigen Schlitze B6 auf die schrägen
Zähne C2 ve:ran.laßt, sich nach links zu bewegen, bis das Glied BI gegen dien Pufferring
C4 stößt und diie Klauen A2, B2 miteinander in Eingriff gebracht sind. Sobald der
erwähnte Eingriff stattfindet, gelangen die Klinken A3 in einen Ausschnitt, der
hinter den Klanen B2 vorgesehen ist, so: daß sie axial von den erwähnten Klauen
getrennt und daher unwirksam sind.
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Bei dem Eingriff der Klauen A2, B2 ist der Gleitring Dl infolge der
schraubenförmigen Bewegung des Gliedes B1 um einen geringen Winkel relativ zum Glied
Cl gedreht worden, so daß der Vorsprung C3 nicht mehr eine axiale Bewegung des Gleitringes
Dl verhindert. Der Gleitring Dl kann sich daher frei nach links bewegen und in die
in Abb. q. dargestellte Stellung gelangen. Die Kupplung ist dann in einer Stellung,
in welcher ein Antrieb nach entgegengesetzten Richtungen ermöglicht ist, verriegelt,
bis. das Glied Dl willkürlich in bekannter Weise nach rechts bewegt wird.
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Die Verriegelungsbewegung des Ringes Dl kann selbsttätig erfolgen
und durch Federdruck oder auf beliebige andere Weise bewirkt werden. Wenn. eine
selbsttätige Verriegelung für eine nach beiden Drehrichtungen wirkende Kupplung
nicht gewünscht wird, so kann die Bewegung des Ringes Dl nach links beim Eingriff
der Kupplungsklauen A2, B2 durch eine: entsprechende Vorrichtung verhindert werden.
Erforderlichenfalls können die Verriegelungsbacken D2 derartig ausgebildet sein,
daß sie nicht mit den Zähnen A2 in Eingriff kommen, wie in der Zeichnung dargestellt
ist, sondern bei D3 :endigen, wie mit gestrichelten Linien in Abb. 3 und q. veranschaulicht
ist. Die Verriegelungswirkung tritt in diesem Fall in der vorher beschriebenen Weise
ein.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 bis 7 ist die allgemeine Anordnung
und Wirkungsweise der Teile ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Abb. i bis
.4. Die Klinken A6 sind jedoch drehbar angeordnet und haben, wie in Abb.6 dargestellt
ist, einen gekrümmten Rücken, so daß sie leicht im ungekuppelten Zustand an den
Enden der Klauen B2 vorübergl:eiten können. Außerdem ist in. einer Rinne in dem
den größeren Durch messer aufweisenden Teil des Kupplungsteiles Cl :ein Packungsring
C5 angeordnet, um den Grad der Genauigkeit bei der Bearbeitung der Teile zu verringern,
der erforderlich ist, um eine gute Stoßdärnpferwirkung zu erzielen. Ferner sind
ein oder mehrere Entlüftungslöcher bei B8 (Abb. 5) vorgesehen.
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Schließlich ist der Durchmesser des backenförmigen
Teils
des schraubenartig beweglichen Kupplungsgliedes B1 bei B% (Abb. 5) vergrößert, so
daß die dem inneren Durchmesser des erwähnten backenförmigen Teils entsprechende
Fläche dieses Teils gerade von den Vorsprüngen C3 freikommt, während die Schlitze
B6 geschlossen und sich teilweise in dem einen kleineren Durchmesser aufweisenden
Teil des Gliedes BI und teilweise in dem einen größeren Durchmesser aufweisenden
Teil B7 befinden. Hierdurch ist die Stärke eines geschlossenen Schlitzes gewonnen,
während gleichzeitig die Zähne C2 in den Teilen der Schlitze in dem einen kleineren
Durchmesser aufweisenden Teil des Gliedes BI angeordnet sind. Durch den Teil B7
wird ein zweckmäßiges Widerlager gebildet, gegen welches das Umsteuerungsglied S
wirken kann.
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Bei der Ausführungsform nach Ebb. 8 sind die Vorsprünge C3 weggelassen.
Der Gleitring Dl ist in diesem Fall auf dem Kupplungsteil Cl mittels Tut und Feder
axial verschiebbar. Ferner ist der Gleitring Dl mit kurzen Verriegelungsbacken D3
ausgerüstet, welche mit den Vorsprüngen B3 des Zwischengliedes B1 in Eingriff kommen
können, wenn die Klauen A-, B= miteinander in Eingriff kommen. Ferner ist in diesem
Fall die Richtung der schraubenförmigen Aussparungen B6 umgekehrt, und es sind die
Zähne B2 an einem zylindrischen, die Zähne A 2 einschließenden Ansatz des Gliedes
BI vorgesehen, so daß sich das Glied B1 von dem Glied Al fortbewegt, wenn die Zähne
A2, B2 miteinander in Eingriff gebracht werden, während die Schlitze B6 an der den
Zähnen B2 abgewandten Seite des Gliedes B1 vorgesehen sind.
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An dem Glied Al kann eine Bremstrommel A7 (Ebb. 8) befestigt sein.
Durch diese Bremstrommel werden die Wellen des Getriebegehäuses gebremst, wenn ein
Getriebewechsel herbeigeführt werden soll.
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Bezüglich der Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist es belanglos,
in welchem Kupplungsglied die Klinken gelagert sind. In manchen Fällen kann es zweckmäßigee
sein, daß die genannten Klinken in dem schraubenförmig bewegbaren Kupplungsklauenglied
gelagert sind.