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Nur in einer relativen Drehrichtung einrückbare Klauenkupplung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit abgeschrägten Stirnflächen der Klauen Es sind; Klauenkupplunigen
mit abgeschrügten Stirnflüchen der Klauen bekannt, durch welche bei verschiedenen:
Drehzahlen der Kupplungshälften diese voneinander- abgewiesen und beim Überholen
in den Eingriff eingeführt werden.
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Derartige Kuppluntgen werden, insbesondere bei Wechselgetrieben in
Kraftfahrzeugen. verwendet, und zwar meist in, der Aueführun@g als. Wechselkupplungen,
bei denen die verschiebbaren, Kupplungshälften, von zwei Kupplungen m,i;teinan:d@e,r
verbunden sind und zwischen den; beiderseitigen E.inigriffstellungen kein Aufenthalt
in einer Zwischenstellung vorgesehen ist, vielmehr beim Ausrücken. aus dem vorherigen
Eingriff der- verschiebbaren, Kupplungshälfte der einen Kupplung sofort auch die
mit dieser- verbundene verschiebhare Kupplungshälfte der anderen Kupplung an die
Ge igen, hälfte angelegt wird,. Dadurch ist beim Anlegen dieser stets d'a;s gleiche
Verhältnis der Relativd;rehzahlen der einzurückenden Kupplungshälften und damit
.das gegenseitige Abweisen. dieser gewährleistet. Wenn@ daraufhin durch Absinken
der Drehzahl der schneller laufenden oder durch Steigern der Drehzahl der langsamer
laufenden Kupplungshälften, das Überholen herbei;geführt wird, gleiten, die Kupplungshälften
entlang den abgeschrägten. Flächen der Klauenzähnei in, dien Eingriff hinein.
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Diese Kupplungen haben sich in zahllosen Ausführungen in Straßen-
und Schienenfahrzeugen in jeder Hinsicht bewährt, bei größeren, Ausführungen sind
jedoch verhältnismäßig große Schaltkräfte! erforderlich, nicht nur zum. sofortigen
raschen Anlegen der einzurückenden Kupplung mach dem Lösen der vorher eingerückten
Kupplung bei Vermeidung
irgendwelcher Zwischenstellung, sondern
vor allem auch, um im Überholzeitpunkt ein rasches Eindringen der verschiebbaren
Klauen in die Lücken der Gegenhälftei unter Überwindung der Reibung :der aneinander
entlang gleitenden Klauenflanken zu sichern!. Durch diese großen Schaltkräfte wird
auch das beim Ablweisvorgang auftretende Ratschen, der Kläuenzähne unnötig verstärkt.
Wegen der beirr Ausführungen, verhälnismäßng großen; Massenn der verschiebbaren
Kupplungsh:älftein können auch, in. dien, an sich seltenen Fällen, wenn; die Umkehr
der relativen Drehrichtung der beiden Kupplungshälften zufällig unmittelbar nach
denn Ablösen der beiden Stirnflächen voneinander erfolgt, infolgedessen; nur kleiihe
Flankenflächen aneinander zum Anliegen kommen, Abnutzung und bei sehr großen Ausführungen
Beschädigungen vorkommen.
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D u r c h die Erfindung wird eine neue, einfache und vorteilhafte
Ausführung eiirrer Kupplung mit Überholklauen angegeben; bei der drei Klauenflanken
beim Einrücken sich im alh-,'emeinten sofort mit großen Flächen aneinander anlegen
und. auch bei verhältnilsmäßiiig großen Ab@messungeni und hohen Drehzahlen kleine
Schaltkräfte genügen. Zu diesem Zweck sind Sperrklauen vomgeischem; die mit der
einen Kupplungshälfte umlaufen. Ani stich würden beispielsweise schon zwei Sperrklauen
genügen, zweckmäßigerweise wird jedoch ein Kranz von Sperrklauen Diese Sperrklauen
sind nach der Erfindung durch Federn oder hydraulische Drücke gegenüber den mit
ihnen umlaufendein Kupplungsklanenn im ausgerückten Zustand um w entger als, .diie
halbe Kl@auenteilung gegen. die Eingriffsrichtung der anderen Kupplungshälfte versetzt.
Die Sperrklauen- und, die Gegenklauen sind außerdem mit solchen Abschrägunigen versehen,
daß die Kupplungshälften in: einer relativen Drehrichtung voneinander abgewiesen
werden, während nach Umkehr der relativen Drehrichtung die Geigenklauen die Sperrklauen
zurückdrehen, so, d!aß die Sperre aufgehoben wird und die Kup:plungsklauen, miteinander
in Eingriff gehen..
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Vorteilhafterweise wird die Höhe der Sperrklauen so bemessen;, daß!
ein, Teil der Sti.rn@flächen derselben über diel Stirnflächen; der, mit ihnen umlaufenden
Kupplungsklauen in axialer Richtung in geringem Maße hervorsteht, so daß bei der
Drehrichtungsumkehr mit Sicherheit zuerst die Flanken; der Sperrklauen erfäßt weridenn.
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Beil Kupplungen nach der Erfindung können die Profilei der Kupplungsklauen
und! die der Sperrklauen entsp,rechend@ihrem Zweck verechiedeneAusführung besitzen.
Einfachste Ausführungen ergeben sich, wenn für beide Kdauennaxten dieselbe Form
verwendet wird und beispielsweise i die Kupplungsklauen und die Sperrklauen auf
die gleichen Mantellinien gelegt werden und die Sperrklauen: innerhalb, des entsprechend'
ausgesparten Kupplüngsklauenkranzes; der, zugehörigen Kupplungshälfte angeordnet
werden:.
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Bei derartigem: Kupplungen sind die Stirnflächen. der Sperrklauen
und' ihre; Geigenklauen mit einer j flachen zueinander parallelen Abschrägung versehen,
durch welche die Klauen bei unerwünschter Relativdrehrichtung voneinander abgewiesen
werden. Im weiteren Ausbau der Erfindung könnten die Stirnflächen der- Kupplungsklauen,
gegebenenfalls auch der Sperrklauen, vorteilhaft eine weitere stärker geneigte Abschrägung
zur Erleichterung des Eingriffs beim überholen erhalten.
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An sich ist bei beiden Kupplungshälften eine zum Abweisen dienende
Abschrägung nicht notwendig; irr vielen Fällen kann: es jedoch, Vorteile, bieten,
wenn; alle Kupplungsklauen mit einer Abschrägurig für das Abweisen, versehen, sind,
da, dadurch eine kürzere Bauweise in der Achsrichtung ermöglicht wird.
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Erfindungs!geim,äß sind die Sperrklauen innerhalb, des entsprechend
aus.gespa:rten Kupplungsklauenkranzes. der zugehörigen Kupplungshälfte angeordnet
und sind schmaler als, die, Gegenklauen. Außerdenn sind die nur mit einer Flanke
übertragenden. Kupplungsklauen stärker als die halbe Klauen?-teilurig ausgebildet.
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Bei Kupplungen nach der Erfindung kommen nach der Umkehr der relativen
Drehrichtung zuerst die Flanken der Gegenklauen zur Anlage an den Flanken, der Kupplungsklauen.
Das Zurückdrängen der Sperrklauen erfordert nur- geringe Kraft; damit stecht auch,
der axialen Einrückkraft ein i nur geringer Reibwiderstand entgegen. Die Ausführung
erfordert daher nur kleine Schaltkräfte und ergibt damit eine einfache und billige
Schalteinrichtung.
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Nach der Erfindung wied der Sperrklauenkranz in: Nuten der einen Kupplungshälfte
mit Spiel geführt und trägt seitlich Ansätze als Widerlager für Federnderen andere
Widerlager an, einer mit der zugehörigen Kupplungshälfte fest verbundenem Scheibe
angeordnet sihd.
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Wenn bei der durch die Erfindung angegebenen Ausführung die Umkehr
der relativen Drehrichtung erfolgt, unmittelbar nachdem die C.egenlvlauen die, Endba
der Stirnvflächen d'er Sperrklauen in, der Drehrichtung verlassen haben und sich
nun sofort mit einer kleinen Anlagefläche an diie Flanken, der Sperrklauen anlegen,
werden zunächst nur die Sperrklauen zurückg?eschoben. Wein;, die Flanken. der Sperrklauen
schließlich in dien gleichen Stellung stehen wie die mit ihnen umlaufenden Kupplungsklauen,
haben die Gegenklauen schon einen großen Teil des Einrückhubs zurückgelegt, und
die Klauen der beiden Kupplungshälften kommen von Anfang an mit großen Flankenflächen
aneinander zum Anliegen;. Die Klauen werden ohne große Einrückkräftiea rasch ih
die Lücken; eingeischobent.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Klauenkupplung
nach der Erfindung schematisch da,rgesteillt, und zwar in Fig. i im Längsschnitt,
in Fig. 2 im Querschnitt, beide Darstellungen im ausgerückten Zustand. die' Kupplung;
Fig. g zeitigt einen 0uorschnitt .durch die in den Fig. i und 2z gezeigte Kupplung
im eingerückten Zustand; irrt dien Fig. 2 und 3 ist das untere rechte
Viertel
cin Schnitt nach der Linie! A-B, der übrige, Teil ein Schnitt nach der Linie C-D
der Fig. i ; 1,11 den Fi:g. d. und 5 sind zwei Einzelteile der- gleichen Kupplung
für sich gezeigt; Fig.6 bis ii gehen. Ahwichlun!ge!n von: Klauenformen fü:r Kupplungen-
nach der Erfindung in zwei Ausführungen und in verschiedenen Stellungen, wieder;
Fig. 12, 13 und 14 zeigen, ein weiteres Ausführungsbeispie!l der erfnnd'ungsgemäßen
Klauenlcupplung, die als Freilaufeinrichtung verwendet werden, kann.
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In, dein F'ig. i bis 5 bedeuten i die eine Kupplungshälfte, die an
einem nicht vollständig gezeigten Zahnrad': eines 'Wechselgetrie!bes- für ein! Kraftfahrzeug
angeordnet ist, 2 die an, dieser Kupplungshälfte, anbeb ruehten. Klauen. Die Muffe!
3 bildet die andere Hälfte der Kupplung mit Klauen 4., die auf der Welle! 5 in Keilen
und Nuten 6 verschiebbar ist. Der: Endzapfen: 7 der Welle 5 ist in dem Kugellager
8 in der Kupplungshälfte i gelagert. 9 ist ein Kranz mit Sperrklauen io, der, in,
der Fi:g. d, für sieh ge, zeigt ist und, auf seiner Rückseite drei Stollen i i mit
Bchrun:gen 12 trägt. 15 ist :eine in der Fig. 5 für sich ge@zeigte@ Ringscheibe,
die dreh Stollen 16 besitzt und: durch Ise412 17 in entsprechenden Nuten. 18 in
der Kupplungshälfte i festgelegt ist. In, jeder Bohrung 12 ist ein; Zapfens i9 verschiebbar,
gegen. den: eine Feder 2o drückt. 21 sind die innere!n Teile der Klauen, 4., denen
die: Sperrlizla,ue,i1: io gegenü:bersteh en. 25 ist das Breitenmaß der Sperrklauen
io. Uni das Maß 26 ragen die! Sperrklau"e!n io über die! lsla:ue!n 2 hinaus.
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In: der Fig. 6 sind die Klauen, 2, d. und io in Abwicklung dargestellt.
An den Stirnflächen. der Klauen: 2 sind Abschrägun!gen 2-2, an, denen d:er Klauen
4. Abschrägungen 2.1 a:ngegeben!, während, die Sperrklauen io mit längeren! Abschrägungemi
23 versehen sind', 27 ist das Maß, um das die! Sperrklauen io im eingerückten Zustand
d!er Kupplung gegenüber den Kupplungsklauen 2, mit denen, zusammen sie: umlaufen,
versetzt sind'. 28 ist d!er Hub. der Muffe! 3 vom vollständig ausgerückten Zustand,
in dem die- Stirnflächen! der Klaueni sl:ch nicht berühren", bis zum Anliegen dieser
aneinander.
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Wenn die in. der Fig. i im vollständig ansgerückten Zustand: gezeigte!
Kupplung eingerückt werden: soll, wird zunächst die Muffe '3 um den Beitrag 28 nach
links verschoben" so da:ß die Stirnflächen der unteren! Teile 2i der Klauend. sich
an die Stirnflächeni der Sperrklauen io anlegen:, wie in d--,-r Fig. 6 ersichtlich.
Dies geschieht, wenn, die Drehgeschwindigkeiten die durch die Pfeile angegebenen
Größen haben, d. h. die Klauen q. laufen in: der angegebenen Drehrichtung schneller
als die, Klauen 2 und die mixt ihnen umlaufenden. Sperrklauen io und, werden immer
wieder an dien schrägen. Flächen -23 der Sperrklauen io abgewiesen.. Erst wenn:
die, Geschwindigkeit der Klauen .l. bis auf die der Klauen, 2 und' io herabgesetzt
oder umgekehrt, .die Geschwindigkeit der Klauen 2 und io bis auf die, der Klauen
4 gesteigert ist, überholen die einen Klauen die andern, und die Klauen d. gleiten
zunächst an dem. übeir d:ie Stirnflächen der Klauen; io herausragenden kurzen Stück
der Abschrä;gungen:23 der Sperrklauen i o, hierauf an, den senkrecht zur Achse stehenden
Stirnfläche!nteilen. der Klauen,2c und dann mit ihren Abschrägungen 24 an den Abschrä:gung
:!n! 22 der Klauen 2 entlang, bis die hohem. Flanken der Klauen 4 die hohen Flanken
der Sperrklauen io berühren. Die Sperrklauen io bzw. der Teil 9 als Ganzes, werden
nun, unter Zusammend:rücken der Fe!dorn! 20 zu.rückge!drün!gt, wo:-bei die Klauen
d. entlang- den. Flächen 22 weiter in die Lücken zwischen den Klauen 2 hineingleiten.
Wenn die hohen Flanken der Sperrklauen io bis zu den hohem! Flanken der Klauen 2
zurückgedrängt sind, werden, die Klauen! 4 vollends in, axialer Richtung in: die
Lücken ei:ngieschoben. D!i,e!se, Stellung ist in der Fig. 3 ange!ge!hen:, Damit
die re!la:tiveDreihrichtu:n!gder beiden Kupplun!gshä.lften im Augenblick des A.nlegens,
aneinander stets diel richtige ist, werden; zweckmäßig Wechselkupplungen verwendet,
bei denen die beiden verschiebhare!n Kupplungshälften zweier Kupplun, gen, die auf
zwei verschi!ede,n!en: Wellen oder in einem Wellenzug sitzen kömn:ein:, in, bekannter
Weise miteinander verbunden sind, und beim Herausnehmen der einen Kupplung aus dem
Eingriff ohne Aufenthalt in einer Zwischenstellung die andere Kupplungshälfte an,
di!e: Ge!genhälftei angelegt wird.
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In der Fig. 7 sind' die Klauen einer Kupplung nach der Erfindung mit
anderer Form als de, der Fig. 6 in Ab,wiclclun!g dargestellt. 32 sind' die Klauen
! d'er- einen K.upplun!gs älfte, 3o die mit diesen umlaufendlein Sp,errlcla:u'emi,
3:a. d!i:e, Klauen: der v@erschi,eibba:ren! Kupplungshälfte. Die, Klauen
32
und 34 besitzen leicht geneigte Ab schrägungen36 und 38, die parallel zueinander
s,iin:d', sowie i stärker geneigte Absrhr.ägungen 35 und: 37, die e!be!nfalls parallel
zueinander verlaufen,. Die Sperrklauen! 30 sind mit Abschrä:gu,n!gein 31 versehen,
die zu den. Abschrägungen 36 und! 38 parallel verlaufen. 39 und d.o sind: d:iie
senkrecht zur Drehachse verlaufenden Stirnflächen der Klauen 32 und, 34.
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Wenn! beide! Kupplun!gshülften mit der gleichen Geschwindigl-e!it;
in der durch diie Pfeilei-l.i und 42 angegebenen! Drehrichtung laufen und die Klauen
3d., wie gezeigt, mit den Flächenteilen d.o ihrer Stirnflächen an den Flächenteilen;
33 der Stirnflächen der Sperrklauen 3o angelegt s!i,nd, ändert sich an! der Stellung
der Klauen gegeneinander nichts. Wecnn die, Kla:uen34 rascher laufen als die! Klauen'
32, werden; die; ersteren relativ zu den anderen, Klauen! aus der geizei:gteni Stellung
nach, rechts wandern!, von: dien: Sti:rnfläche!n, der Sperrklauen 30 abfallen
und mit i hre!n Abschrägunge!n 38 auf die ,#"b,schrägunge!n 36 derKlauen32:hinüber
und an,diesen entlang gleiten. je nachdem. werden; bei niedrigen: Relativgeschwindigkeiten
die Ahschrägungen: 37 und 35 kurz anein. and'er hingleiten, ehe die Abschrägun!gen
38 auf die Abschrägunagen i 36 treffen. Ein kurzes Stück werden dann diel Teile
39 und, q.o der Stirnflächen, der Klauen 32 und 34 aneinander entlang geführt, worauf
die Abschrä.gungen 38 an den Abschrägungen 31
der :Sperrklauen 3o
entlang geführt werden. Nun kommen: wieder ,die Flächenteile 4o an den, Flächenteilen
33 der Sperrklauen zum Anliegen, womit wieder die ini der Fi.g. 7 gezeigte Stellung
erreicht ist. Von; dieser aus werden die Klauen bei der weiteren Drehung immer wieder,
wie beschrieben, abgewiesen.
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Wein, die ursprünglich höhere, Geschwindigkeit der Klauen 34 ab#nimmt
oder die niedrigere Geschwindhigkeit -deir Klauen 32, zunimmt und sich schließlich
die relative Drehrichtung umkehrt, werden, wenn dies etwa bei der in Fig. 7 gezeigten
Stellung :geschieht, die Flächen 4o der Klauen 3,4 gleitend zunächst an den Flächen
33 der Sperrklauen 3o entlang nach links wandern, hierauf die Flächen: 38 der Klauen
34 an den Flächen 3 1 der Klauen! 3o dem Eiriff zugehen. Auf dem weiteren
Weg kommt ein Teil dier Flächen .4o in Berührung mit den Flächen: 39, worauf die
Abschräagung 38 auf die Abschrägungen 36 übergehen. Nach denn Vorbeigleiten an diesen
beginnen die Abschrägungen 37 sich. an den steileren Abschrägunigen35 entlang zu
schieben. Hierbei!. triefen die hohen Flanken der Klauen! 34 auf die hohen Flanken
der Sperrklauen 3a, wie! in der Fig. 8 :gezeigt-. Die Sperrklauen 30 werden
dadurch nach links zurückgedrückt, und gleichzeitig wandern; die Klauen 34 weiter
nach innen!. Bei, der in dein Fig. 8 in dünnen Strichen angegebenen( Stellung 3q.'
der Klauen 34 sind die Sperrklauen 30 so weit zurückgeschoben, @daß ihre hohen Flanken
mit denen der Klauen, 3,2 bündig siihd. Die Klauen 34 sind inzwischen, so,
weit nach. innen gegangen, daß ihre Abschrägungen 37 die Abschrägungen 35
der Klauen 32 verlassen und die Klauen 34 vollends. in dien noch freien Rest der
Lücken zwischen den letzteren eindringen. Diilei ganz eingerückte Stellung der Kupplung
ist in der Fig. 9. gezeigt.
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Vom Augenblick der Berührung der Flanken der Kupplungsklauen: 34 mit
denen der Sperrklauen 30 lassen( sich die Klauen 3.4 leicht in dien Eingriff ein,-schieben,
da lediglich die Sperrklauen 30 zurückzuschieben und die ganz geringe Reibung
entlang deal Seibenfanvlzen dieiseir zu überwinden; ist. Wenn die Klauen 34 an den
Klauen 32 der andern Kupplungshälfte anliegen (Steillung 34) wird: die Reibung größer,
diel verschiebbaren Kupplungsklauen haben dann aber schon den größeren Teil des
Ein:,-griffshubs zurückgelegt und benötigen auch jetzt keinen großen axialen; Verschiebedruck
für d'a-,s, res.tliche Einrücken,.
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Inder Fig. i o, ist dir! Stellung der Klauen gezeigt, bei der die
Stirnflächen 40 der Klauen 34 eben die Stirnflächen 33 der Sperrklauen, 30 verlassen
haben. Wenn in diesem Augenblick die Umkehr der relar tiven Dreh@geschwiindigkeit
erfolgt, weiridieni sich die hohen Flanken der Klauen34 zwar im ersten; Augen! blick
nur mit einer kleinen Berührungsfläche 43 an. die hohen Flanken der Sperrklauen
30 anlegen. Diese Stellung ist in der Figur i i gezeigt. Da. die sofort nachgebenden
Sperrklauein 30 zurückweilchen, dringen diie Klanen 3i4 rasch entlang den,
Sperrklaüenflanken nach innen, wo, sie in der gleichen Weise, wie oben ,beschrieben,
die in. Fig. i i in dünnen Strichen gezeigten Stellungen durchlaufen. Dias Einrücken,
geht auch bei deine größten Ausführungen derartiger Kupplungen rasch und: ohne wesentlichen
Widerstand vor sich. Störungen durch unvollständig-es, Eingreifen! infolge großer
EinrÜckwidlerständei sind praktisch ausgeschlossen.
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Zu den F'iig.7 bis ai ist zu bemerken, d'aß die gleiichen Klauen.
ohne weiteres auch. für dile umgekehrte- Drehrichtung anwendbar sind. Es kommt nur
auf die relative Drehrichtung der Kupplungshälften gegeneinander an. Wenn, z. B.
bei der in, dt@r Fig. 7 gezeugten: Stellung die Kupplung in, der umgekehrten Drehrichtung
läuft, werden die, -Klauen 34, solange sie langsamer, laufen als, die Klauen 32,
in gleicher Weise abgewiesen; werden, wie oben beschrieben,. Sobald die Drehzahlen;
aneinander angeglichen sind, und die relative Geschwindigkeit durch Null hindurchgeht,
rückt die Kupplung in: gleicher Weise, wie oben beschrieben, ein.
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Die Sperrklauen können auch an der verschiebbaren Kupplungshälfte
angeordnet werden, ohne: daß sich dadurch an der Wirkungsweise deir Kupplung nach
der Erfindung grundsätzlich etwas, ändert.
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In den; Fig. r2, 13 und 14 sind die Klauen! 5o der Kupplungshälfte
5 i und die Gegenklauen, 52 der Kupplungshälfte 53: so ausgebildet, daß siie je
nur mit einer Flanke, die mit 55 bzw. 56 bezeichnet ist, übertragen. können.
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Die Abschrägungen sind mit 57 bzw: 58 bezeichnet. Die mit 6o bezeichneten
Sperrklauen sitzen an. der Kupplungshälfte 51 unter Federbelastung, wie: b,ei den
Fig. i und 2 beschrieben,, und laufen! mit dieser um, während die Kupplungshälfte
53 axial verschiiebba@r angeordnet ist. Aus Fig. 12, ist ersichtlich, daß. die Sperrklauen
6o im eingerückten Zustand der Freilaufkupplung von denn inneren Teil der Flanken,
56 der Kupplungshälfte 53 zurückgehalten werden.
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Wenn bei der durch den Pfeil angedeuteten Drehrichtung die I,"upplun;gshälfte
51 der Kupplungshälfti 53 vorzueilen, beginnt, treten die Klauen, entlang den Abschrägungeni
57 und 58 selbsttätig aus dem Eingriff heraus, wobei! die Kupplungshälfte 53 nach
rechts verschoben! wird.- Dabei werden die Sperrklauen 6o infolge der Federkraft
in Umfangsrichturig in die in den Feig. 13 und 14 sichtbare Sperrsteillung geschoben.
Nun gleiten die Klauen 52 über die Sperrklanen 6o und werden von dies'ein abgewiesen.
Wenn die Drehzahl der Kupplungshälfte 53 wieder diejenige der Kupplungshälfte
5 1 übers:teiigt, gleiten, die Klauen, 52 entlang dien Abschrägungen 57 der
Klauen 50 in die Eingri:ffste;llung und schieben dabei die Sperrklauen 6o
hinter dies Kupplungsklauen 50 zurück.
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Durch ein nicht gezeugtes Gestänge, das an dir Eindrehung 61 der Kupplungshälfte
53 angreift, kann; der Freilauf blockiert oder ein, Einrücken d-er Kupplung 5 i,
53 verhinidiert werden..