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Gleichlaufvorrichtung, z. B. in Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben Die
Erfindung bezieht sich auf Gleichlaufvorrichtungen in Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben,
bei welchen in die vor dem Herstellen einer starren Verbindung mit Klauen der in
ihrer Drehzahl an die Schaltmuffe anzugleichenden Zahnräder Reibelemente eingebaut
sind, die an einem Doppelreibkegel der Schaltmuffe zum Schleifen gebracht werden.
Der von der Hand ausgeübte Schaltdruck wird zunächst in den Ausschnitten der Reibkupplungsmuffe
abgefangen, ohne das Einkuppeln herbeizuführen. Erst nach der Herstellung vollkommenen
Gleichlaufs findet eine Relativdrehung zwischen den radialen Ansätzen und der Reibkupplungsmuffe
statt, und erst hierdurch wird der Weg für das Einrücken der Klauen frei. Diese
Bauarten bestehen aus vielen teilweise komplizierten Teilen. Zur Vereinfachung ließ
man die Fliehkraft die als Stifte abgebildeten Sperrmittel in die Sperrstellung
bringen und gegen den Schaltdruck der Hand halten. Dabei steigern Zusatzgewichte
am Hebelarm die Wirkung der Fliehkraft auf die Sperrmittel. Diese Bauweise hat aber
den Nachteil der Drehzahlabhängigkeit. Sie sperrt bei hoher Drehzahl gegen eine
große Kraft der Hand und ermöglicht somit ein geräuschloses Schalten. Bei kleiner
Drehzahl ist aber entsprechend der dabei geringeren Fliehkraft die Kraft, die die
Hand beim Schalten zu überwinden
hat, geringer, und es kommt vor,
daß beim Schalten ohne hergestellten Gleichlauf Geräusche oder Beschädigungen entstehen.
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Aufgabe der Erfindung isst eine auch bei geringer Drehzahl wirksame,
einfache und leicht herstellbare Bauart.
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Die Erfindung schafft eine Gleichlaufvorrichtung, z. B. in Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben,
bei der ein Kupplungskörper, der auf dem einen zu kuppelnden Umlaufglied, z. B.
der Motorwelle, eines Kraftfahrzeuges verschiebbar, aber nicht verdrehbar gelagert
ist und einen gegen ihn verdrehbaren Doppelreibkegel trägt, von einer nicht gegen
ihn verdreh-baren, gleichachsigen, mit einem Steuerglied axial verschiebbaren Kupplungsmuffe
mitgenommen wird, sobald die das völlige Kuppeln hindernden, radial verschiebbaren
von der Fliehkraft in die Sperrstellung gebrachten Sperrmittel aus dieser Sperrstellung
entfernt sind.
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Das Neue besteht darin, daß ein Teil der Sperrmittel erst entfernbar
ist, wenn mit dem Doppelreibkegel durch Stege zusammenhängende, in Umfangsrichtung
verlaufende Schrägen gegenüber den Sperrmitteln nach Erzielung des Gleichlaufs die
entsprechende Ausweichstellung eingenommen haben.
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Die Zeichnung stellt schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung
dar und zeigt in Abb. I eine Kupplungsvorrichtung im Längsschnitt, Abb. 2 einen
Schnitt nach Linie II-II der Abb. I, Abb. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der
Abb. 2, Abb. 4 und 5 einen Teil der Abb. 2 in anderen Arbeitsstellungen, Abb. 6
ein anderes Ausführungsbeispiel im Querschnitt, Abb. 7 dasselbe in waagerechtem
Schnitt nach Linie VII-VII der Abb. 6.
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In dem Gehäuse I ist die Welle 2 gelagert, die von einem hier nicht
dargestellten Motor in Drehung versetzt wird. Mittels Nadeln 3 ist auf ihr das Zahnrad
4 gelagert, welches in das Zahnrad 5 eingreift, das auf der im Gehäuse I gelagerten
Nebenwelle 6 befestigt ist. Die Welle 6 trägt ein weiteres Zahnrad 7, das mit dem
Zahnrad 8 im Eingriff ist, welches auf der im Gehäuse I gleichachsig zur Welle 2
gelagerten Abtriebswelle 9 befestigt ist.
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Das in das Gehäuse I hineinragende Ende der Welle 2 ist mit Keilnuten
Io versehen, in denen der Kupplungskörper II verschiebbar ist. Der Kupplungskörper
II trägt einen Doppelreibkegel, der aus den beiden spiegelgleichen Hohlkegeln I2
und I3 und den sie verbindenden, durch Öffnungen I5 des Körpers II hindurchreichenden
Stegen I4 besteht. Die Stege I4 sind auf ihrer Außenseite muldenartig vertieft.
In der Mittelebene des Kupphingskörpers II vorgesehene, radiale Bohrungen enthalten
die Stifte I6, die an beiden Enden halbkugelig ausgebildet sind. Auf der äußeren
Mantelfläche des Kupplungskörpers II sind zur Achse parallele Kupplungszähne I7
angeordnet, in die entsprechende, an der Kupplungsmuffe I8 sitzende Zähne I9 eingreifen.
Die Zähne I7 und I9 sind durch herumlaufende Mittelnuten an dem Kupplungskörper
II und der Kupplungsmuffe I8 in zwei Zonen geteilt. In eine auf der Außenseite der
Kupplungsmuffe I8 vorgesehene Ringnut greift die Steucrgabe1 2o ein, welche auf
der im Gehäuse I sitzenden Achse 2I drehbar gelagert ist und auf dem Auge 22 die
Rolle 23 trägt, die in eine Nut des Kurvenarmes 24 eingreift. Dieser Kurvenarm 24
sitzt auf der im Gehäuse I gelagerten Welle 25, die außen den Stellhebel 26 trägt,
an dem die Steuerstange 27 angreift.
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Gegenüber den Hohlkegeln I2 und I3 sind entsprechende Gegenkegel 28
und 29 vorgesehen, die an den Zahnrädern 4 und 8 sitzen. An diesen Zahnrädern 4
und 8 sitzen außerdem Zahnkränze 3o und 3I, in welche die Zahnräder I9 der Kupplungsmuffe
I8 eingeschoben werden können. In der Mittelebene des Kupplungskörpers II sind zwischen
den die Stifte I6 enthaltenden Bohrungen noch andere, gleichfalls radiale Bohrungen
angeordnet, in denen die von Druckfedern 32 nach außen gedrückten Kugeln 33 sitzen.
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Um auch die Gabel 2o in ihren Steuerstellungen festzuhalten und damit
die Stellung der Kupplungsteile in den eingekuppelten Lagen zu sichern, isst an
der Gabel 2o die Platte 34 angebracht, die mit drei Rasten versehen ist (Abb. 7),
in die der am Gehäuse I angeordnete, unter Wirkung der Druckfeder 35 stehende Stehstift
36 eingreift.
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Die Nut des Kurvenarmes 24 ist so gestaltet, daß bei einer Drehung
des Armes von der Mittellage aus die Rolle 23 nach einer der beiden Endlagen hin
mit zunehmender Geschwindigkeit verschoben wird. Infolgedessen wird bei einer Bewegung
der Stange 27 aus ihrer in Abb. I gezeichneten Mittelachse die Steuergabel 2o und
damit auch die Kupplungsmuffe I8 zunächst langsam verschoben.
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Bei dieser Verschiebung stoßen die Zähne I9 gegen die Stifte I6 und
die Kugeln 33, so däß der Kupplungskörper II samt dem aus den Hohlkegeln I2 und
I3 und den Stegen I4 gebildeten Doppelreibkegel mitgenommen wird. Erfolgt beispielsweise
ein Andrücken der Stange 27 in Richtung des Pfeiles x nach Abb. 3, so wird der Kurvenarm
24 angehoben und die Rolle 23 damit von der Welle 25 fortgedrückt. Hierdurch wird
die Gabel 2o in Abb. I nach rechts verschoben. Der Hohlkegel I3 kommt mit dem Gegenkegel
29 in Berührung; und das Zahnrad 8 wird von der Welle 2 mitgenommen. Durch den dabei
von der Steuergabel 2o auf die Kupplungsmuffe i8 ausgeübten axialen Druck werden
die .schrägen Flanken i9' der linken Hälften der Zähne i9 gegen die Balligen Enden
der Stifte 16 gepreßt. Die Stifte 16 drücken daher radial nach der Kupplungsachse
hin auf die schrägen Flächen i4.' der Stege 14 (Abb. 2). Sie unterstützen hiermit
die durch das "#-ufeinanderreiben der Kegel 13 und 29 eingeleitete Verdrehung der
Kegel 13 im Sinne des i Pfeiles y (Abb. 3) gegen den Kupplungskörper i i.
Ist
diese Verdrehung soweit erfolgt, daß der Steg I4 die Mitte der Ausnehmung I5 einnimmt,
wie Abb. 4 darstellt, so ist der Stift I6 von den Zähnen I9' ganz in den Kupplungskörper
II hineingedrückt worden. Da zugleich die Kugeln 33 gegen die Wirkung der Federn
32 in den Kupplungskörper II hineingedrückt worden sind, steht den Zähnen I9 nichts
mehr im Wege, und die Muffe I8 kann nach rechts verschoben werden, wobei sich ihre
Zähne I9 mit den Zähnen 3I kuppeln. Hiermit ist die anfängliche Reibungskupplung
zwischen den Kegeln I3 und 29 durch eine feste Klauenkupplung zwischen den Zähnen
I9 und 3I ersetzt, so daß die Wellen 2 und 9 fest miteinander gekuppelt sind.
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Das Zahnrad 4 wird hierbei über die Räder 5 und 7 sowie die Nebenwelle
6 von dem Zahnrad 8 angetrieben und läuft lose auf der Welle 2 um, und zwar langsamer
als diese.
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Wird zum Entkuppeln der Wellen 2 und 9 die Stange 27 zurückgezogen
und damit die Muffe I8 wieder nach links in ihre Mittellage gemäß Abb. I geschoben,
so werden sowohl die Zähne I9 und 3I als auch die Kegel I3 und 29 außer Eingriff
gebracht. Die Kugeln 33 werden wieder hinausgedrückt und treten in die Nut zwischen
den beiden Hälften der Zähne I9 ein, wodurch die Kupplung in ihrer Mittellage gegen
unbeabsichtigte Verschiebung gesichert ist. Auch die Stifte I6 werden bei genügend
hoher Drehzahl der umlaufenden Teile durch die Fliehkraft wieder hinausbewegt.
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In entsprechender Weise werden die anderen Hälften der Zähne I9 in
die Zähne 3o eingekuppelt, nachdem die Kegel I2 und 28 miteinander in Berührung
gekommen sind. Dann läuft das Zahnrad 4 mit der Drehzahl der Welle 2 um, während
die Welle 9 über die Räder 5, 7 und 8 ,schneller gedreht wird.
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Nach dem Entkuppeln der Zähne I9 und 3o oder 3I sind die Wellen 2
und 9 in ihrer Drehzahl voneinander unabhängig. Da zum Erleichtern des Auskuppelns
zweckmäßig vorher der Antrieb der Welle 2 aufgehoben wird, indem man z. B. bei Kraftfahrzeugen
die Hauptkupplung löst und vor allem das Gas wegnimmt, so wird sich die Welle 2
schnell verlangsamen; bei erneutem Gasgeben wird sie aber auch schnell wieder auf
hohe Drehzahl kommen. Die Welle 9 wird durch das beträchtliche Arbeitsvermögen des
in Fahrt befindlichen Wagens ihre Drehzahl länger beibehalten, ja sie kann sogar
in schnellere Drehung kommen, wenn das Fahrzeug bergab rollt; in einer Steigung
wird sie sich dagegen verlangsamen. Das bis zum Auskuppeln bestehende Verhältnis
der Drehzahlen kann sich somit nach dem Wiedereinnehmen der Mittelstellung in verschiedenster
Weise ändern. Erfolgt ein neues Kuppeln, so wird beim Verschieben der Muffe I8 aus
der Mittellage, ebenso wie oben beschrieben, zunächst einer der Hohlkegel I2 oder
I3 mit dem entsprechenden Kegel 29 oder 29 in Berührung kommen. Hierdurch wird der
Doppelreibkegel im einen oder anderen Sinne drehend mitgenommen, und dadurch werden
auch seine Querstege I4 verdreht, so daß sie eine Lage nach Abb. 2 oder 5 einnehmen.
In beiden Fällen halten sie dabei die Stifte I6 außen und verhindern ein Verschieben
der Muffe I8, bis sich der obenbeschriebene Vorgang des Wiedereindrückents der Stifte
I6 wiederholt.
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Bei geringer Drehzahl können die Stifte I6 eingedrückt stehenbleiben.
Wenn dann ferner die bei dem neuen Kupplungsvorgang zu kuppelnden Teile gleich schnell
umlaufen, indem entweder die vorher gelöste Kupplung wiederhergestellt werden soll
und alle Teile noch ihr Umlaufsverhältnis zueinander beibehalten haben, oder indem
das neu zu kuppelnde Zahnrad gerade die Drehzahl dies Kupplungskörpers II angenommen
hat, also zwischen dem Doppelkegel I2-I4-I3 und dem ihn berührenden Reibkege1 28
oder 29 kein Drehzahlunterschied besteht, dann ist das Verschieben der Kupplungsmuffe
I8 ohne weiteres möglich, denn es sind dann nur die Kugeln 33 hineinzudrücken.
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Bei dein in Abb. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die
Stifte 4o prismatisch gestaltet und in Schlitzen von rechteckigem Querschnitt im
Körper 4I radial verschiebbar. Ihre der Kupplungsachse zugekehrten Grundflächen
haben abgeschrägte Ecken, mit denen sie auf den schrägen Oberflächen der Stege q.2
stehen, während ihre nach außen gekehrten Kopfenden mit Pyramidenstumpfen 43 besetzt
sind, deren breite Flanken sich gegen die Flanken der Zähne 44 der Kupplungsmuffe
45 legen.
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Bei dieser für größere Kraftübertragungen vorgesehenen Ausführung
findet daher an allen Stellen eine Flächenberührung statt.
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Nach der Erfindung besitzen alle beweglichen Teile eine Spiegelebene,
bestehen also aus zwei spiegelgleichen Hälften. Abgesehen davon, daß dies die Herstellung
der Teile erleichtert, ist es besonders wesentlich für die an den Rädern 4 und 8
sitzenden Kupplungszähne 30 und 3I, weil durch die Spiegelgleichheit ein Einrücken
der Kupplung ermöglicht wird, gleichviel ob die Querstege I4 aus der Mittellage
nach Abb. 4 nach links in die Lage nach Abb. 2 oder nach rechts in die Lage nach
Abb. 5 verdreht werden.