DE7819635U1 - Schaltbare reibungskupplung fuer zahnradgetriebe - Google Patents

Description

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Schaltbare Reibungskupplung für Zahnradgetriebe g.

Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Reibungskupplung
für Zahnradgetriebe, bei der eine Schaltmuffe axial verschiebbar auf einer auf der zu kuppelnden Welle aufgesetzten Führungemuffe angeordnet ist, und bei der mindestens ein axial verschiebbarer Reibring vorhanden ist, der zu einer ersten Kupplungshälfte gehört und der über Kupplungsreibflächen mit einer
zweiten Kupplungshälfte zusammenwirkt und der sich zum Erzeugen
der Anpreßkraft mittels an der den Kupplungsflächen abgekehrten Stirnfläche angeordneten, zur Rotationsebene geneigten
Schrägflächen über Wälzkörper an der Führungsrauffe abstützt,

wobei die Reibungskupplung als federbelastete Sicherheitskupp- | lung ausgebildet ist, bei der sich die beim Einschaltvorgang \

aufeinandergepreßten Reibkörper gegen eine Feder abstützen. |

Aus der DE-OS l6 25 849 ist eine Reibungskupplung dieser Art

bekannt, bei der die Feder der Sicherheitskupplung im Kraft- |

fluß - von den Kupplungsflächen her gesehen - hinter dem zu |

kuppelnden Zahnrad angeordnet ist* so daß sich beim Wirksam- |

werden der Sicherheitskupplung das Zahnrad verschieben muß. |

Dadurch wird die Sicherheitskupplung mit der Masse des Zahn- |

rades behaftet, was zu Schwierigkeiten .beim Schalten führen | kann, die sich nach außen durch schlagend'» Geräusche beim |

Schalten bemerkbar machen. §

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Diese Nachteile werden ausgeschaltet, wenn die Massen im Kraftfluß erst hinter der Feder angeordnet werden (DE-PS 2 225 O96), damit die Vorspannkraft der Feder von möglichst wenig Masse, insbesondere nicht von der Masse des verschieblichen Zahnrades beeinflußt wird. Für bestimmte Anwendungsfälle, vor allem wenn nur geringe Leistungen zu übertragen sind, ist die Einboülärkge dieser Ausführung verhältnismäßig groß. Damit kann das Getrie-· bevolumen und damit der Getriebepreis im unteren Leistungsbereich nicht proportional mit der Leistung verringert werden.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die bei relativ kurzer Einbaulänge trotzdem nur geringe auf die Feder wirkende Massen aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungsmuffe auf der Welle axial verschiebbar aufgesetzt ist und daß die stützende Feder auf der den Kupplungsreibfiaelien abgewandten Seite der Führungs«auffe zwischen dieser und der Welle oder zwischen der Führungsmuffe und einem mit der welle festverbundenen Teil angeordnet ist. (Anspruch l) Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sollen für den Weg der Feder wie an sich bekannt zwei Anschläge angeordnet werden, von denen der erste bis zum TJberechreiten "und der zweite beim überschreiten des maximal zulässigen Drehmomentes wirksam ist· (Anspruch 2)

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung erreicht man, wenn der zweite Anschlag in Umfangsrichtung wirkend angeordnet ist. (Anspruch 3) JCn TJmiangsrichtung wirkende Anschläge sind bekannt. Der «ich über Wälzkörper an der Führungsmuffe ab-

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atützende Reibring führt eine schraubende Bewegung in axialer Richtung und in Umfang sr ichtung aus. Der in Umfangsrichtung virkende Anschlag verhindert ein Verklemmen der Wälzkörper \ oder des Reibringes bei hohem Drehmoment. Die Erfindung wird

vorteilhaft mit dem Merkmal des Anspruchs k erweitert: eine Anordnung der Feder in Gem von Führungsmufie, Welle, Zahnrad und Kupplungselement gebildeten Ringraum bietet eine platzsparende Lösung.

Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis k erläutert» Es

zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung nach der Erfindung,

Figur 2 einen Querschnitt durch die Ansehlageinrichtung nach der Erfindung,

Figur 3 einen Teilschnitt mit den zwischen Schrägflächen liegenden Wälzkörpern,

Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 1 und stellt schematisch eine Schaitphäse

Figur i zeigt als Ausführungsbeispiel eine Doppelkupplung mit konischen Reibflächen. Es ist mit dieser Kupplung eine Welle -wahlweise mit Zahnrädern 2,3 zu verbinden, die drehbar auf der Welle gelagert und axial mit geeigneten Mitteln, z.B. mit Scheiben k oder einer Schulter 5 gehalten sind. Zwischen den "beiden Zahnrädern ist mit wenigstens einer Paßfeder 6 drehfest, aber axial verschiebbar eine Führungsmuffe 7 aufgesetzt, auf die noch näher eingegangen wird» Auf der Führungsmuffe ist ein· Schaltmufffc 8 längsverschiebbar geführt. Sie ist auf der

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Führungsmuffe mit nicht gezeichneten bekannten Mitteln geg-an Drehung gesichert. Beiderseits der Führungsmuffe ist je ein Reibring {Konusring 9,10) drehbar zentriert. Der Außendurchmesser der Xonusringe entspricht etwa dem Außendurchmesser der Führung»muffe. Die Konusringe sind mit je einem Innenkonus 11, 12 versehen, die jeweils· niit eines·· Außsnkonus 13, l4 der Zahnräder 2,3 zusammenwirken.

Die Konusringe 9«10 und die Führungsmuf£e 7 sind an den einander zugewendeten Seiten mit Einfräsungen 4O,4l versehen. (Fig.3) Diese Einfräsungen weisen je zwei flache Schrägflächen 42„43,44,t5 auf. Dazwischen liegen als Wälzkörper Kugeln 46. Wenn ein Konusring und die Führungsmuffe relativ gegeneinander verdreht werden, können die Kugeln 46 auf die flachen Schrägflächen, die so ais Rampe dienen, auflaufen und dabei den Konusring von der Führun^siauife fortdrücken, wodurch die vorher genannten Konen aufeinandergepreßt werden. Dadurch wird das eingeschaltete Zahnrad über seinen Außenkonus, den betreffenden Innenkonus, den betreffenden Eonusring, die betreffenden Kugeln und die Führungsmuffe mit der Welle gekuppelt. Abwexchend von Fij.. 3 können die Einfräsungen auch so geneigt sein, d-aß die Wälzkörper nur in einer Drehrichtung auf die Rampe auflaufen können.

Die Konusringe 9,10 werden mit einer oder mehreren Rückholfedern 25 (Fig.4) auf die Führungsmuffe hingedurückt, die außen am Umfang der Konusringe angeordnet und ais gewundene Flachfedeirn, sogenannte Haarnadel— oder Schenkelfedern, ausgebildet sind.. Zum Einhängen der Federn sind ar' Umfang der Konusringe Knaggen, vorgesehen.

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Die Schaltmuffe 8 besteht aus einem Muffenkörper 231 der außen 1 am Umfang mit einer Ringnut 24 für eine nicht gezeigte Schalt- |

gabel versehen ist. Am inneren Umfang ist der Körper stirn- | seitig mit zwei nach der Mitte hin zusammenlaufenden schrägen Flächen versehen, die Initialflächen 26,26' genannt werden.

j Wenn die als Rampe für die Wälzkörper dienenden Schrägflächen, ;

z.B. 42, der Reibkörper in eine bestimmte Umfangsrichtung, die Einfräsung 4O,4i erweiternd (vertiefend) geneigt sind, dann .

i-, verlaufen die Initialflächen 26,26' in der gleichen Richtung [

zur Mittelebene (Rotationaebene) des Muffenkörpers zusammen. ; An den die Initialflächeii bildenden Teil des Muffenkörpers \

j schließen sich Durchbrüche 27 an, die die genannten Rückhol- >■

federn 25 aufnehmen. In einem axialen Abstand von den Initial- |.

flächen 26,26' sind am Muffenkörper Stege 28,28' vorgesehen, j

die auf der den Initialflächen zugekehrten Seite mit diesen ti

parallele Gegenflächen 33t33' bilden. Der Muffenkörper und die j

Stege bilden so nach innen offene Lücken 29,29'. Auf dem Umfang ' der Reibkörper sind Zähne 30,3O' vorgesehen, die auf der der · Schaltmuffe zugekehrten Seite mit je einer Gegendruckfläche 37, \

flanke 34,34' versehen, die etwa rechtwinkelig zur Rotationsebene (Rotationsrichtung) gerichtet ist. Auf der den Zähnen

37' versehen sind, die zu den vorher genannten Initialflächen \

am Muffenkörper parallelliegen. Auf der anderen Seite ist der |

Zahn mit einer Gegenflanke 38,38' versehen, die parallel liegt I

zu der jeweils zugekehrten Gegenfläche 33,33' am Steg. In axia- j ler Richtung sind die Lücken 29,29' breiter als die Zähne 30, 30¹. Etwa in einer durch die Drehachse gelegten Ebene sind auf

der dem Steg zugewendeten Seite die Zähne mit einer Anschlag- V

zugekehrten F.eite sind die Stege 28,28' mit einer Anschlagfläche 39)39' versehen, die ebenfalls etwa rechtwinkelig zur Rotationsebene gerichtet ist. Beim Einschalten der Kupplung wird durch Verschieben der Schaltmuffe die Initialfläche, z.3. 26, auf die S.fcgendruckf lache, z.B. 37> gedrückt, dadurch der Reibring Zsi den Reibflächen (Konen) hin verschoben, wodurch die Drehmomentübertragung eingeleitet wird. Durch die auf die Rampen auflaufenden Kugeln k& wird das übertragbare Drehmoment erhöht. Ausgeschaltet wird, indem die Gegenflächen der Schaltmuffe auf die Gegenflanke des Reibrings gedrückt werden. Durch das Zusammenwirken der Anschlagflächen mit den Anschlagflanken wird verhindert, daß der ausgerückte Reibring ungewollt einschaltet.

In der Führungsmuffe 7 ist ein von einer Feder belasteter Arretierstift 32 radial verschiebbar geführt. In der Mitte des Muffenkörpers ist eine passende Kerbe zum Arretieren der Scha.ltmuffe im ausgeschalteten Zustand (Neutralstellung) vorgesehen. An den Stirnseiten der Schaltmuffe befinden sich zwei nach der Seite offene, d.h. also halbe, Rastkerben oder Schrägflächen 31,31' zum Fixieren der beiden Einschaltzustände. Der Raststift und die Schrägflächen an den Stirnseiten des Schaltmuffenkörpers unterstützen den Einschaltvorgang.

Die Führungsmuffe 7 ist, wie bereits erwähnt, auf der Welle 1 axial verschiebbar aufgesetzt. In ihrer Neutralstellung wird sie von zwei Sprengringen 15>l6 gehalten, die mit geringem radialem Spiel in Ringnuten I7|l8 in der Welle 1 eingelegt sind. Die Nuten sind breiter als die Sprengringe und der

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Abstand a ihrer der Führungsmuffe zugewendeten seitlichen Begrenzungen entspricht im wesentlichen der Breite der Führungsmuffe. Auf die der Führungsmuffe angewendeten Seite der Spreagringe drücken Tellerfedern 19 * 20 die sich auf der anderen Seite gegen eine das Zahnrad 2,3 axial führende Scheibe 21, 22 abstützen. Die Wirkung der Tellerfedern vird noch erläutert. Die Führungsmuffe 7 ist, wie Fig.4 zeigt, an ihrem Nabenteil beidseitig mit sich radial nach außen erstreckenden Nasen 35 o. dgl. versehen, die in entsprechende Ausnehmungen 36 an den Konusringen 9,10 greifen. Diese Ausnehmungen sind in Umfangsrichtung breiter als die Nasen, die als Anschlag für den betreffenden Konusring wirken_t der sich relativ zur Führungsmuffe 7 nur über einen begrenzten Winkel drehen kann. Da beim Kuppeln die Wälzkörper auf die Rampen auflaufen, benötigt der Konusring für seine Axialbewegung eine Beweglichkeit in Umfangerichtung. Da andererseits die Nasen als Anschlag diese Beweglichkeit begrenzen, dienen sie auch als Anschlag für die Axialbewegung. Beim Kuppeln stützt sich der Konusring nicht an einem festen Teil ab, sondern über die Wälzkörper an der federnd nachgebenden Führungsmuffe. Die maximale Reibungskraft und damit das maximal übertragbare Drehmoment hängt somit von der Spannung der Federn 19 bzw. 20 ab. Wenn sich also beim Einschalten der jeweilige Konusring, z.B. 10, über die Kugeln 46 an der Führungsmuffe 7 abstützt, dann weicht die Führungsmuffe gegen die Kraft der Tellerfedern 19, in Fig. 1 also nach rechts, aus. Der Konusring 10 wird somit von den Tellerfedern 19 im Sinne des Einkuppeins belastet. Die Tellerfedern 20 bleiben hierbei ohne Bedeutung, da sich beim Ausweichen der

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Führungsmuffe ihre Vorspannung i*icht ändert, weil der Sprengring l6 gea der Nutwand «vnliegit. Dadurch ist sichergestellt,
daß eine definierte Kraft von den Tellerfedern 19 auf die
Reibflächen (Konen 12, lA) wirkt bzw«, nur die Tellerfedern 19
für das maximal übertragbare Drehmoment maßgebend sind.

Ein überschreiten des vorbestimmten Überlastungsmoments durch Stöße, wie es sonst bein. Schalten unter hohen Drehzahlen oder in Bootsgetrieben z.B. bei Gi^iindberührung auftreten kztnn, ist bei der beschriebenen Kupplung nicht möglich. Infolge der angegebenen Anordnung können die Federn 19,20 im ausgekuppelten Zustand nicht auf die Reibflächen (Konen 11,13; 12,l4Jl einwirken, weil eine beidseitige axiale Halterung vorgesehen ist und der Federweg in Richtung auf die Reibflächen begrent ist. Die Breite b der Nuten 17, Io ist übrigens so bemessen_a, daß
die Sprengringe an den den Zahnrädern zugewendeten Nutwänden nicht anliegen können, da vorher schon die Nasen 35 i» den
Ausnehmungen 3& zum Anschlag kommen.

Die Kupplung schaltet sehr weich, d.h. ohne Schläge, weil die Vorspannkraft der Tellerfedern 19i2O nur von geringen Massenkräften beeinflußt wird, insbesondere wird die Masse der Zahnräder 2 und 3 von den Tellerfedern ferngehalten.
Die beschriebene Kupplung baut darüberhinaus sehr raumsparend, weil die Tellerfedern innerhalb der eigentlichen Konuskupplung untergebracht werden konnten, d.h. die Tellerfedern 19»20 werden von den die Außenkonen 13,1^ aufweisenden Teilen 2',3'
der Zahnräder 2,3 mit radialem Abstand umgeben. Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Anwendungsbeispiel beschränkt.

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Sie ist u.a. auch bei einseitigen Kupplungen oder bei Laraellenkupplungen anwendbar. Des weiteren ist die Ausführung der einzelnen Bauteile wie z.B. der Anschläge, der Reibflächen usw. nicht an die beschriebene -und/oder gezeichnete Ausführung gebunden.

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		„) Zahnrad	111 t > I	• I « ■		1
	4 Scheibe	litt · C % I It Il C	■ If		I
5 Schulter	-12-	■ I · I I ■		i
6 Paßfeder	Besriffsliste			1
7 Führungsmuffe	31			i
8 Schaltmuffe	31'			I
9	32	) Schrägfläche		1
10) Reibring	33	Arretierstift		I
11	33'		1
12) Inn enkonus	34	I Gegenfläche	Εί
13	34'		m E
•) Äußenkonus	35	) Anschlagflanke	I
15	36	Nase	1
/-) Sprengring	37	Ausnehmung	1
17	, 37"
„ο) Ringnut	38	) Gegendruckfläche
19	38«
) Tellerfeder T£\f	39	) Gegenflanke
21	39'.		I
2) Scheibe	40	) Anschlagfläche	I
23 Muffenkörper	4i}		1
24 Ringnut	42	Einfräsung	1
25 Rückholfeder	***)
26	44)		:1
r,) Initialfläche	45}	S cnragf1äche	■l
27 Durchbruch	46		t 'S*
28		Kugel	1 1
28.) Steg
29
29» ) Lücke
30
30,) Zahn	A
	Abstand
	Breite

Claims (2)

27. 6. 1978 2503 Lfl/Wo 417.00 PL 469 (WII) * —iinsprüche

1) Schaltbar« Reibungskupplung für Zahnradgetriebe mit einer Schaltmuffe, die auf einer auf der zu kuppelnden Welle aufgesetzten Führungsmuffe axial verschiebbar gelagert ist, und mit mindestens einem axial verschiebbaren Reibring, der zu einer ersten Kupplungshälfte gehört und der über Kupplungsreibflächen mit einer zweiten Kupplungshälfte zusammenwirkt und der sich zum Erzeugen der Anpreßkraft mittels an der den Kupplungsflächen abgekehrten Stirnfläche angeordneten, zur Rotationsebene geneigten Schrägflächen über Wälzkörper an der Führungsmuffe abstützt, wobei die Reibungskupplung als federbelastete Sicherheitekupplung ausgebildet ist, bei der sich die beim Einschaltvorgang aufeinandergepreßten Reibkörper gegen eine Feder abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmuffe (7 ) auf der Welle (1 ) axial verschiebbar aufgesetzt ist und daß die stützende Feder (19,20) auf

bzw.l2,l4 der den Kupplungsreibflächen (11,13 L) abgewandten Seite der

Führungsmuffe zwischen dieser und der Welle oder zwischen

der Führungsmuffe und einem mit der Welle featverbundenen f

Teil angeordnet ist.

2) Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Weg der Feder (19,20) zwei Anschläge

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S (37ϊ35) angeordnet sind, von denen der erste (37) bis zum

f übera-chreiten und der zweite (35) beim Überschreiten des

I maximal zulässigen Drehmomentes wirksam ist.

I 3) Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

i zeichnet, daß der zweite Anschlag (35) in Umfangsrichtung

I wirkend angeordnet ist.

I 4) Schaltbare Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

I zeichnet, daß die Federn (l9,20) in einem ringförmigen Raum

I untergebracht sind, der im wesentlichen begrenzt wird an

I den Seiten von der Führungsmuffe (7) void einem zu kuppelnden Bauteil (2,3), inaen von der Welle (l) und außen von wenigstens einem eine Kupplungsreibfläche tragenden Teil