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Klauenkupplung für Kraftfahrzeuggetriebe Die Erfindung bezieht sich
auf eine Klauenkupplung für Kraftfahrzeuggetriebe, bei der an den Flanken abgeschrägte
Klauen mit Federdruck derart gegeneinander verschiebbar sind, daß bei einem Unterschreiten
einer bestimmten Relativgeschwindigkeit der Kupplungsteile zueinander ein Einschalten
und beim Überschreiten dieser Geschwindigkeit ein gegenseitiges Abweisen erfolgt.
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Die Erfindung bezweckt vor allem eine erhöhte Sicherung der Klauenkupplung
gegen unbeabsichtigtes Wiederausrücken, sobald die Klauenkupplung sich in Eingriffslage
befindet, und besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß eine an sich bekannte
Verriegelungsvorrichtung gleichzeitig mit dem Einschalten der Kupplungen gegen axiales
Ausrücken formschlüssig verriegelt wird.
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Vorzugsweise ist durch die Klauenkupplung wechselweise der Rückwärtsgang
oder die Parkverriegelung schaltbar, wobei Klauen, Spiel und Federdruck derart bemessen
sind, daß ein Einrücken der Klauen nur bei Kriechgeschwindigkeit oder im Stillstand
des Fahrzeuges möglich ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß auch dann, wenn der Schalthebel während
der Fahrt versehentlich in Parkstellung oder in Rückwärtsgangstellung verstellt
wird, ein Einrasten nicht stattfindet. Andererseits kann die Parkverriegelung stets
dann einspringen wenn beim Abstellen des Wagens Klaue auf Klaue steht, die Kupplung
also noch nicht gefaßt hat und infolgedessen der Wagen sich selbst in Bewegung setzen
will. Sobald die Klauen einen bestimmten Axialhub ineinander ausgeführt haben, tritt
die Verriegelungsvorrichtung in Wirkung, derart, daß ein unbeabsichtigtes, selbsttätiges
Wiederausrücken der Klauen vermieden wird, und zwar auch dann, wenn die Klauenflanken
bis auf ihren Grund mit zunehmender Klauenbreite abgeschrägt sind. Eine solche Abschrägung
ergibt den Vorteil,
daß das Ausrücken der Kupplung bei Aufhebung
der Entriegelung unterstützt bzw. erleichtert wird. Gegebenenfalls können jedoch
auch die Zähne mit verschiedenen Schrägen ausgebildet sein, indem bis zu einem bestimmten
Einrückhub die Klauen sich mit verhältnismäßig starker Schräge gegeneinanderlegen
und dadurch zum Abweisen gebracht werden, während darüber hinaus die Klauenzähne
ohne Schräge oder mit nur geringer Schräge zusammenwirken.
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Es sind Klauenkupplungen bekannt, bei denen die Stirnflächen der Klauen
in Umfangsrichtung abgeschrägt sind, so daß sich die Klauen gegenseitig abweisen,
solange ein Drehzahlenunterschied zwischen :den Klauen besteht. Die Abschrägungen
sind jedoch nur einseitig, so daß die Abweiswirkung nur bei einer relativen Drehrichtung
auftritt. Auch sind die Klauenflanken gerade oder derart nach innen geneigt, daß
eine das Ausrücken der Klauen erleichternde oder unterstützende Axialkomponente
nicht auftreten kann. Eine besondere Verriegelungsvorrichtung fehlt.
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Die Erfindung sieht des weiteren eine Schaltvorrichtung für die Klauenkupplung
vor, bei welcher ein oder zwei Zwischenhebel und ein die Klauenkupplung einrückender
Hebel durch eine Feder gegeneinander abgestützt und beide Hebel in der Ausrückstellung
durch ein Riegelglied gekuppelt sind, das freigegeben wird, sobald der die Klauenkupplung
einrückende Hebel einen bestimmten Einrückhub überschritten hat und dadurch ein
Gegeneinandertreffen der abgeschrägten Klauen unter Federwirkung ermöglicht. Die
Verriegelung der beiden Zwischenhebel miteinander erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform
mittels eines in Rastausnehmungen beider Hebel eingreifenden, z. B. an einer festen
Wandung geführten Riegelgliedes, z. B. einer Kugel, wobei bei Entriegelung das Riegelglied,
z. B. durch eine Ausnehmung in der Wandung, außer Eingriff mit der Rastausnehmung
des einen der beiden Zwischenhebel gebracht wird. Zweckmäßig sind die zwei Zwischenhebel
mit dem die Wechselkupplung verstellenden Einrückhebel jeweils bis zu einer Mittelstellung,
z. B. durch wechselweise die Hebel kuppelnde Kugeln od. dgl., formschlüssig gekuppelt.
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Es sind zwar schon Schaltvorrichtungen für Wechselgetriebe vorgeschlagen
worden, bei denen zwischen dem Handschalthebel und den Wechselweise Klauenkupplungen
betätigenden Schaltstangen ein Zwischenhebel vorgesehen ist, der mittels federnder
Rastvorrichtungen auf die Schaltglieder einwirkt; das Einrücken der zur Gangschaltung
dienenden Klauen erfolgt jedoch in diesem Falle zwangläufig in Abhängigkeit von
der Bewegung des Handschalthebels ohne Zwischenschaltung einer Federwirkung, da
die vorgesehenen Federn lediglich die Wirkung einer Rastvorrichtung haben und die
Führung der Schaltstangen zwangläufig durch den Zwischenhebel bewirkt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen. Hierbei zeigt Fig. I einen
Längsschnitt durch die Klauenkupplung in neutraler Mittelstellung; Fig. 2 die Klauenkupplung
im eingerückten Zustand und Fig. 3 die Klauen in schematisch dargestellter Abwicklung
und in vergrößertem Maßstabe.
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Die im Gehäuse II eines Kraftfahrzeuggetriebes gelagerte Welle Io,
z. B. eine als Rückwärtsgangwelle dienende Nebenwelle, wird in beliebig geeigneter
Weise, z. B. über ein Zahnrad Io', von der Haupt- oder Vorgelegewelle des Getriebes
angetrieben. Auf der Welle Io ist das mit seinem (nicht dargestellten) Gegenzahnrad
in dauerndem Eingriff befindliche Zahnrad 13 gelagert: Es weist Klauen 14 auf, welche
mit entsprechenden Gegenklauen I5 eines Klauenkupplungsgliedes 16 in Eingriff gebracht
werden können. Letzteres ist mittels Keilnuten auf der mit der Welle Io festverbundenen
Hülse I8 axial verschiebbar, aber undrehbar angeordnet. Es weist des weiteren Klauen
I9 auf, die mit entsprechenden Gegenklauen 2o an einer durch Schrauben 21 im Gehäuse
II befestigten Nabe 22 in Eingriff gebracht werden können.
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Auf dem Zylinderumfang des Klauengliedes 16 ist ein als Schaltmuffe
ausgebildetes weiteres Kupplungsglied 23 verschiebbar angeordnet, wobei jedoch die
Verschiebbarkeit durch die als Riegelglieder wirkenden Kugeln 24 und 25 begrenzt
ist. Letztere sind hierbei in Radialbohrungen des Klauengliedes angeordnet, derart,
daß sie in der Mittelstellung (Fig. I) in die Längsnuten 28 bzw. 29 eingreifen,
bei Verschiebung der Schaltmuffe nach links (Fig. 2) oder nach rechts, also beim
Einkuppeln der Klauen 14, 15 bzw. I9, 2o, jedoch gezwungen werden, in die Längsnuten
3o bzw. 3I der Hülse I8 einzutreten. Die Schaltmuffe 23 wird hierbei vom Klauenglied
I6 entriegelt und kann über die axiale Endlage desselben heraus verschoben werden,
wie beispielsweise in Fig. 2 für eingerückten Rückwärtsgang dargestellt ist. Das
Klauenglied 16 ist in dieser Lage durch die Kugel 24, d. h. in seiner linken Endstellung,
mit der Welle io verriegelt, und ein Auskuppeln der Klauen ist unmöglich. Eine entsprechende
Verriegelung tritt in der rechten Endstellung des Klauengliedes, d. h. bei Parkverriegelung
mittels der Klauen i9, 2o durch die Kugel 25 ein.
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Die Verstellung der Schaltmuffe 23 erfolgt durch einen Hebel 40, welcher
bei 41 gelagert ist und mittels eines Zapfens 42 in die Schaltnut 43 der Schaltmuffe
23 eingreift. Der den Zapfen 42 tragende Endteil 44 des Hebels 4o kann mit diesem
mittels Verstellglieder, z. B. mittels durch Schlitze hindurchgeführter Schrauben
45, einstellbar verbunden sein. Der Hebel 40 weist zwei Arme 46 und 47 auf, welche
über die Drehachse 41 des Hebels heraus verlängert und mit Bohrungen 48, 49 zur
Aufnahme von Rastkugeln 50, 51 versehen sind, die sich an einem am Gehäuse
i i angeschraubten, gegebenenfalls einstellbaren Führungsstück 52 führen. Letzteres
ist hierbei mit bogenförmigen Teilen 53, 54, deren Krümmungsrnittelpunkt mit der
Drehachse 4i des Hebels zusammenfällt, sowie
mit einer durch Schrägflächen
an die Bogenteile 53, 54 anschließenden, ebenfalls bogenförmigen Ausnehmung 55 versehen,
in welche die Kugeln 5o bzw. 51 wechselweise eintreten können, wenn der Hebel 40
in der einen oder anderen Richtung verstellt wird.
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Auf der Achse 41 des Hebels 40 sind ferner zwei Zwischenhebel 56 und
57 gelagert, welche mit Armen 58 und 59 versehen sind. Die Arme 58 und 59 weisen
hierbei Rastausnehmungen 6o, 61 auf, in welche die Kugeln 5o bzw. 51 in der in Fig.
I gezeichneten Mittelstellung einrasten und dadurch die Zwischenhebel 56, 57 mit
dem Einrückhebel 40 für die Schaltmuffe 23 formschlüssig kuppeln. Außerdem dienen
die Arme 58 bzw. 59 zur Abstützung der Federn 62 bzw. 63, die sich mit ihren anderen
Enden unter Zwischenschaltung von kolbenförmigen Widerlagerstücken gegen einen Zapfen
64 am Arm 65 des Hebels 40 gelenkig abstützen.
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Die Zwischenhebel 56, 57 weisen ferner Nasen 66 bzw. 67 auf, die sich
gegen einen Zapfen 68 am Hebel 40 von entgegengesetzten Seiten her anlegen.
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Unter der Wirkung der Federn 62, 63 legen sich die Zwischenhebel 56,
57 von entgegengesetzten Seiten her gegen einen Zapfen 69 an einer Kastenscheibe
71 an, die direkt oder indirekt über die Welle 70 von einem Schalthebel od. dgl.
verstellt werden kann. Durch eine unter der Wirkung einer Feder stehende Rastkugel
72, welche in eine Mittelrast 73 bzw. in Endrasten 74 und 75 eingreifen kann, werden
die Endlagen der Kastenscheibe 71 und damit des Einrückhebels 4o bestimmt.
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In Fig. 3 sind beispielsweise die Klauen 14, 15 der Klauenkupplung
in Abwicklung und in vergrößertem Maßstab schematisch dargestellt. Die Klauen weisen
hierbei Schrägflächen 36, 36' bzw. 37, 37' auf. Außerdem ist ein bestimmtes Spiel
s in Umfangsrichtung zwischen den Kopfkanten der gegenüberliegenden Schrägflächen
36, 37 der Kupplungsglieder vorgesehen.
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Das Klauenglied 16 mit den Klauen 15 steht hierbei unter der Wirkung
der Feder 63, welche in Fig. 3 schematisch mit 63' angedeutet ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: In der
in Fig. I dargestellten Mittellage sind die Klauen 14, 15 bzw. I9, 2o außer Eingriff.
Der Hebel 4o befindet sich in senkrechter Mittelstellung, wobei die Kugeln
50 und 51 durch die Bogenführungen 53, 54 an einem Austritt aus den Bohrungen
48, 49 gehindert werden. Die Zwischenhebel 56, 57 sind daher in dieser Stellung
formschlüssig mit dem Hebel 40 gekuppelt.
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Wird die Welle 70 in Pfeilrichtung f verschwenkt und damit der Zapfen
69 angehoben, so wird der Zwischenhebel 57 in Pfeilrichtung f' verschwenkt. Hierbei
kann die Kugel 51 die Bogenführung 54 verlassen und in die Ausnehmung 55 der Führung
eintreten. Die kraftschlüssige Kupplung des Zwischenhebels 57 mit dem Einrückhebel
40 wird dadurch aufgehoben, so daß ersterer nur noch über die Druckfeder 63 auf
den letzteren einwirkt. Der Einrückhebel 4o wird daher von der Feder 63 in Pfeilrichtung
f', d. h. in Einrückrichtung belastet, so daß sich die Muffe 23 und damit das Klauenglied
16 mit den Klauen 15 den Klauen 14 nähert. Das kraftschlüssige Spiel zwischen beiden
Hebeln ist jedoch dadurch begrenzt, daß sich der Zapfen 68 am Hebel 40 gegen die
Nase 67 am Zwischenhebel 57 anlegt.
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Der Zwischenhebel 56 bleibt hierbei, da die Kugel 5o durch die bogenförmige
Führung 53 in die Rast 6o gedrückt wird, mit dem Einrückhebel 4o der Schaltmuffe
formschlüssig gekuppelt.
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Sobald die Klauen 15 unter dem Druck der Feder 63, in Fig. 3 durch
63' angedeutet, sich gegen die Klauen 14 des Rückwärtsrades 13 anlegen, versuchen
sich die Klauen unter der Wirkung der Feder zu kuppeln, wobei bei einer relativen
Umfangsgeschwindigkeit u des Teiles 15 zum Teil 14 in Pfeilrichtung u die
Stirnkante A einer Klaue 15 mehr oder weniger weit in die Lücke zwischen
den Klauen 14 eindringt, bei hoher Geschwindigkeit also beispielsweise nur bis zum
Punkt A1, bei geringer Geschwindigkeit dagegen z. B. bis zum Punkt A2 gelangt. Ist
beispielsweise A2 derjenige Punkt, in welchem die Kugel 24 in die Ausnehmung 30
eintritt und damit die Verriegelung der Klauen 14 und 15 bewirkt, so sind zweckmäßig
die Schräge der Schrägflächen 37, 36 bzw. 37', 36', das Spiel s und die Kraft der
Feder 63 bzw. 63' so bemessen, daß bei einer der Kriechgeschwindigkeit des Fahrzeuges
entsprechenden Relativgeschwindigkeit gerade der Punkt A2 von der Stirnkante A erreicht
wird. Ist die Relativgeschwindigkeit höher, so bewirkt die Schräge, daß sich die
Klauen gegen die Wirkung der Feder 63' wieder ausrücken und ein Eingriff der Klauen
nicht zustande kommt. Bei geringerer Geschwindigkeit findet dagegen ein Verriegeln
der Klauen statt, so daß die Kupplung gegen ein unbeabsichtigtes Auskuppeln gesichert
ist. In der Endstellung der Schaltmuffe 23 (Fig. 2) ist die Kugel 72 in die Raste
74 eingerastet.
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Das Ausrücken des Rückwärtsganges erfolgt bei Drehung der Kastenscheibe
71 entgegen der Pfeilrichtung f formschlüssig durch den Zwischenhebel 56, welcher
durch die Kugel 5o fest mit dem Hebel 40 gekuppelt ist. Die Ausrückbewegung wird
hierbei durch die Schräge der Klauen unterstützt, sobald die Kugel 24 wieder in
die Ausnehmung 28 eintreten kann.
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In entsprechender Weise erfolgt das Ein- und Ausrücken der Parkverriegelung.
Zu diesem Zweck wird die Welle 7o aus der Mittelstellung nach Fig. i entgegen der
Pfeilrichtung f verschwenkt, wodurch mittels des Zapfens 69 der Zwischenhebel 56
mit dem Hebelarm 58 mitgenommen wird. Die Kugel 5o tritt hierbei in die Ausnehmung
55 ein, wodurch die Feder 62 freigegeben und der Zwischenhebel 56 mit dem Einrückhebel4o
kraftschlüssig gekuppelt wird. Die Nase 66 sichert hierbei den Hebel 40 gegen plötzliches
Durchfedern entgegen der Pfeilrichtung f'. Die Klauen i9, 20 werden kraftschlüssig
gegeneinandergedrückt, wobei sich die bereits beschriebenen Vorgänge beim Kuppeln
wiederholen.
In der Endstellung der Muffe 23 rastet die Kugel 72 in die Raste 75 der Kastenscheibe
7o ein.