DE19804071A1 - Schaltbare Klauenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung zum drehfesten Ver­ binden zweier um eine Drehachse drehbar angeordneter Bauteile, mit einen ersten axial ortsfesten Kupplungsteil, das stirnseitig erste Klauen aufweist, und mit einem zweiten Kupplungsteil, das stirnseitig zu den ersten Klauen gerichtete zweite Klauen auf­ weist, und daß zwischen einer Einkuppelposition, in der die er­ sten und zweiten Klauen miteinander in Eingriff sind, und einer Auskuppelposition, in der die ersten und zweiten Klauen außer Eingriff sind, entlang der Drehachse verstellbar ist.

Aus der DE 28 01 135 C3 ist eine Drehmomentbegrenzungskupplung, die eine schaltbare Klauenkupplung umfaßt, bekannt. Die Klauen­ kupplung umfaßt zwei drehbar angeordnete Kupplungsteile, die zu­ einandergerichtete gegengleiche Mitnahmeklauen aufweisen. In ei­ ner Drehmomentübertragungsposition greifen die Mitnahmeklauen ineinander ein. Bei einer Überschreitung eines bestimmten Dreh­ moments wird ein Kupplungsteil in eine Freilaufposition über­ führt, in der die Mitnahmeklauen außer Eingriff sind. Um die Kupplung wieder in die Drehmomentübertragungsposition zu über­ führen, ist ein Schaltstift vorgesehen, der axial verschiebbar in einer parallel zur Drehachse angeordneten Bohrung in einer Mitnahmeklaue eines Kupplungsteils sitzt. Ein Anschlagnocken, der drehfest mit dem anderen Kupplungsteil verbunden ist, drückt beim Wiedereinschaltvorgang den Schaltstift in eine gegenüber­ liegende Lücke zwischen zwei Mitnahmeklauen. Somit wird zunächst das Drehmoment über den Schaltstift übertragen. Im weiteren Ver­ lauf des Schaltvorgangs gleiten die Mitnahmeklauen über Fasen aufeinander ab, bis sie vollständig miteinander in Eingriff sind. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß das Drehmoment beim Einschaltvorgang zunächst nur vom Schaltstift übertragen wird. Im weiteren Verlauf des Einschaltvorgangs übertragen die Mitnah­ meklauen das Drehmoment, während sie noch nicht mit der gesamten Höhe in Eingriff sind. Dies führt zu einer hohen Beanspruchung der Klauenkupplung. Die Klaue mit der Bohrung für den Schalt­ stift ist zudem im Querschnitt geschwächt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Klau­ enkupplung zu schaffen, bei der die Belastungen der Klauen beim Einschalten verringert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem der beiden Kupplungsteile stirnseitig eine zumindest ringförmige Stützfläche koaxial zur Drehachse X-X zugeordnet ist, gegen die sich mindestens ein Nocken, der dem anderen der beiden Kupp­ lungsteile zugeordnet ist, stirnseitig gleitend abstützen kann, wobei die ersten und die zweiten Klauen außer Eingriff sind, und daß eine Vertiefung vorgesehen ist, die sich über einen Teil des Umfangs der Stützfläche erstreckt und in die der Nocken axial einrückbar ist und somit ein Verstellen des zweiten Kupplungs­ teils in die Einkuppelposition zuläßt, wobei in der Einkuppel­ position des zweiten Kupplungsteils der Nocken, in Umfangsrich­ tung betrachtet, in keiner der beiden Drehrichtungen zu einem Ende der Vertiefung in Anlage ist.

Weist das eine Kupplungsteil eine Stützfläche mit genau einer Vertiefung auf, die, in Umfangsrichtung betrachtet, in etwa so lang ist, wie eine Lücke zwischen zwei aufeinander folgenden Klauen, und weist das andere Kupplungsteil genau einen Nocken auf, so läßt sich das zweite Kupplungsteil nur bei einer Paa­ rungsordnung der ersten und zweiten Klauen zueinander in die Einkuppelposition überführen. Wird das zweite Kupplungsteil bei einer anderen Paarungsordnung der ersten und zweiten Klauen zueinander verstellt, so gleitet der Nocken zunächst auf der Stützfläche ab und hält die ersten und zweiten Klauen außer Ein­ griff, bis der Nocken die Vertiefung erreicht hat, in diese ein­ rückt und somit ein Verstellen des zweiten Kupplungsteiles in die Einkuppelposition zuläßt. Ein Schaltfehler, bei dem die Kan­ ten der Klauen aufeinandertreffen und aufeinander abgleiten, ohne daß die Klauen in Eingriff kommen, ist somit nur noch bei einer Paarungsordnung der ersten und zweiten Klauen zueinander möglich. Die Wahrscheinlichkeit für einen Schaltfehler ist somit deutlich reduziert.

Um zu verhindern, daß die Klauen Drehmomente übertragen, bevor sie vollständig miteinander in Eingriff sind, ist vorzugsweise vorgesehen, daß, in Umfangsrichtung betrachtet, die ersten und zweiten Klauen länger sind als die Lücken, die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Klauen gebildet sind. Kommen die Klau­ en jeweils, in Umfangsrichtung betrachtet, am Anfang einer Lücke miteinander in Eingriff, was immer dann der Fall ist, wenn der Nocken in die Vertiefung eingerückt ist, nachdem er auf der Stützfläche abgeglitten ist, können die Klauen, bevor sie eine Drehmomentübertragungsposition erreicht haben, tiefer in Ein­ griff kommen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Vertiefung durch einen Ringnutabschnitt gebildet ist und daß der Nocken durch einen zylindrischen Bolzen oder Stift dargestellt ist, der in einer Sacklochbohrung des jeweiligen Kupplungsteils sitzt.

Um Fehlschaltungen auch bei den Paarungszuordnungen der ersten und zweiten Klauen zu vermeiden, bei denen ein Einkuppeln der Klauenkupplung ermöglicht ist, ist ein Teil der Vertiefung aus­ gehend von zumindest einem Ende durch eine Abdeckung abgedeckt. In der Einkuppelposition des zweiten Kupplungsteils ist die Ab­ deckung dabei vom Nocken gegen eine Federkraft die Vertiefung wenigstens teilweise freigebend verstellbar. Bei den Paarungs­ zuordnungen der ersten und zweiten Klauen zueinander, bei denen ein Verstellen des zweiten Kupplungsteils in die Einkuppelposi­ tion ermöglicht werden soll, wird somit ein Einkuppeln der Klau­ enkupplung dann vermieden, wenn die beiden Kupplungsteile eine Winkelstellung zueinander eingenommen haben, bei der eine Fehl­ schaltung zu erwarten ist. Hierbei stößt beim Verstellen des zweiten Kupplungsteils der Nocken stirnseitig zunächst auf die Abdeckung, gleitet auf diese ab bis zur Stützfläche und gleitet über diese weiter ab, bis er die Vertiefung erreicht und in die­ se einrückt. Bevor die Klauen eine Drehmomentübertragungsposi­ tion erreicht haben, stößt der Nocken umfangsseitig gegen die Abdeckung und verstellt diese gegen eine Federkraft, die die Vertiefung wenigstens teilweise freigeben, bis die Klauen die Drehmomentübertragungsposition erreicht haben. Nach dem Auskup­ peln der Klauenkupplung und somit dem Ausrücken des Nockens aus der Vertiefung, wird die Abdeckung durch die Federkraft zurück in die Ausgangsstellung überführt.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung durch die Zeichnungen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Zahnradgetriebe mit einer erfindungsgemäßen Klauenkupplung, im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Ansicht eines ersten Kupplungsteils mit ei­ ner Stützfläche und einer Vertiefung,

Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Kupplungsteils mit einem Nocken und

Fig. 4 eine Ansicht eines ersten Kupplungsteils mit ei­ ner Stützfläche, einer Vertiefung und einer Ab­ deckung.

Fig. 1 zeigt ein Zahnradgetriebe, in welcher eine erfindungs­ gemäße Klauenkupplung 1 angeordnet ist, mit einem ersten Kupp­ lungsteil 2, das einem Zahnrad 8 zugeordnet ist, und einem zwei­ ten Kupplungsteil 3, das einer Schaltmuffe 10 zugeordnet ist. Das Zahnrad ist axial ortsfest und drehbar auf einer Welle 4 ge­ lagert, die über Wälzlager 5, 6 im Getriebegehäuse 7 gelagert ist. Um hydrodynamisches Gleiten des Zahnrades 8 um die Welle 4 zu ermöglichen, ist auf dem Umfang der Welle 4 im Bereich des Zahnrades 8 eine spiralförmige Schmiernut 9 vorgesehen. Axial stützt sich das Zahnrad 8 gegen eine Stützscheibe 32 ab. Die Schaltmuffe 10 ist über eine Teilzahnverbindung 14 axial ver­ schiebbar drehfest mit der Welle 4 verbunden. Über eine Schalt­ gabel 11, die in eine Umfangsnut 13 der Schaltmuffe 10 ein­ greift, ist die Schaltmuffe 10 betätigbar. Hierzu ist achspa­ rallel zur Welle 4 eine Schaltwelle 12 vorgesehen, die mit der Schaltgabel 11 verbunden ist und durch abgedichtete Bohrungen 33, 34 in dem Getriebegehäuse aus diesem herausführt. Mit dem zweiten Kupplungsteil 3 wird die Schaltmuffe 10 von einer Feder 15 gegen einen Flansch 16 der Schaltmuffe 10 und gegen eine Scheibe 17 abstützt und in Richtung zum zweiten Kupplungsteil 3 beaufschlagt. Die Scheibe 17 ist hierbei auf die Welle 4 aufge­ schoben und stützt sich axial gegen einen Sicherungsring 18 ab, der in einer Umfangsnut 19 der Welle 4 sitzt. Die Kupplungsteile 2, 3 weisen sich zugewandte erste 20 und zweite Klauen 21 auf. Um ein Einkuppeln der Klauenkupplung nur bei bestimmten Winkel­ stellungen der beiden Kupplungsteile 2, 3 zueinander zu ermögli­ chen, ist im ersten Kupplungsteil 2 eine Vertiefung 23 vorgese­ hen, die sich über einen Teil einer ringförmigen Stützfläche 28 erstreckt. Das zweite Kupplungsteil 3 weist einen Nocken 22 in Form eines zylindrischen Bolzens auf, der in einer Sacklochboh­ rung 36 sitzt und aus dieser herausragt. Die Sacklochbohrung 36 ist parallel zur Drehachse X-X und im gleichen Abstand von die­ ser wie die Vertiefung 23 angeordnet. Die Stirnfläche 35 des Nockens 22 ragt axial über die Stirnflächen 37 der zweiten Klau­ en 21 heraus, wobei die Stirnseiten 38 der ersten Klauen 20 plan mit der Stützfläche 28 abschließen. Beim Verstellen des zweiten Kupplungsteils 3, um diese in die Einkuppelposition zu überfüh­ ren, kann die Stirnseite 35 somit auf der Stützfläche 28 abglei­ ten, ohne daß die ersten 20 und die zweiten Klauen 21 in Ein­ griff kommen. Erst beim Einrücken des Nockens 22 in die Vertie­ fung 23 wird ein vollständiges Ineinandergreifen der ersten 20 und zweiten Klauen 21 ermöglicht.

Fig. 2 zeigt ein erstes Kupplungsteil 2 gemäß Fig. 1. Die er­ sten Klauen 20 weisen jeweils drehmomentübertragende Flanken 30, 31 auf, die jeweils zur Stirnfläche 38 einer ersten Klaue 20 schräg zulaufen, so daß sich die ersten Klauen 20 zur Stirnflä­ che 38 hin keilförmig verjüngen. Zwischen jeweils zwei aufein­ anderfolgenden ersten Klauen 20 sind erste Lücken 24 gebildet, die, in Umfangsrichtung betrachtet, länger sind als die ersten Klauen 20. Die Stützfläche ist koaxial zur Drehachse innerhalb der ersten Klauen 20 angeordnet. Über einen Teil des Umfangs der Stützfläche 28 ist die Vertiefung 23 in Form eines Ringnutab­ schnitts vorgesehen. Die Vertiefung 23 ist, in Umfangsrichtung betrachtet, länger als eine erste Lücke 24. Dabei liegen die En­ den 25, 26 der Vertiefung jeweils im Bereich einer ersten Klaue 20.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines zweiten Kupplungsteils 3 gemäß Fig. 1. Die zweiten Klauen 21 mit den drehmomentübertragenden Flanken 39, 40 und die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgen­ den zweiten Klauen 21 gebildeten zweiten Lücken 27 sind entspre­ chend den ersten Klauen und ersten Lücken gemäß Fig. 2 aus ge­ bildet. Der Nocken 22 ist in etwa winkelgleich zu einer zweiten Klaue 21 angeordnet.

Die Winkelposition des Nockens 22 zu den zweiten Klauen 21 und die Winkelposition und Länge der Vertiefung 23 zu den ersten Klauen ist derart bemessen, daß im eingekuppelten Zustand der Nocken 22 in keiner der beiden möglichen Drehrichtungen zu einem Ende 25, 26 der Vertiefung 23 in Anlage ist. Somit wird vermie­ den, daß über den Nocken 22 und einem Ende 25, 26 der Vertiefung 23 Drehmomente übertragen werden.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines ersten Kupplungsteils 2' mit einer Abdeckung 29. Die Bauteile, die mit Bauteilen gemäß Fig. 2 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und bei Fig. 2 beschrieben. Die Abdeckung 29 verdeckt einen Teil der Vertiefung 23' ausgehend von dem Ende 25' und hat die Form eines Hebels, der um ein Gelenk 41, das auf der Stützfläche 28' angeordnet ist, drehbar gelagert ist. Dabei schließt die Abdec­ kung 29 bündig mit der Stützfläche 28' ab. Im Bereich der Ver­ tiefung 23' besitzt die Abdeckung eine Anschlagfläche 42, gegen die der Nocken 22 des zweiten Kupplungsteils 3 anschlagen kann, wobei aufgrund einer schrägen Anordnung der Anschlagfläche 42 die Abdeckung 29 in einer Aussparung 43 gedrückt wird. Beim Aus­ rücken des Nockens 22 wird die Abdeckung 29 über eine hier nicht dargestellte Feder in die Ausgangsstellung zurückgedrückt.

Bezugszeichenliste

1

Klauenkupplung

2

,

2

' erstes Kupplungsteil

3

zweites Kupplungsteil

4

Welle

5

Wälzlager

6

Wälzlager

7

Getriebegehäuse

8

Zahnrad

9

Schmiernut

10

Schaltmuffe

11

Schaltgabel

12

Schaltwelle

13

Umfangsnut

14

Keilverzahnung

15

Feder

16

Flansch

17

Scheibe

18

Sicherungsring

19

Umfangsnut

20

,

20

' erste Klaue

21

zweite Klaue

22

Nocken

23

,

23

' Vertiefung

24

,

24

' erste Lücke

25

,

25

' erstes Ende der Vertiefung

26

,

26

' zweites Ende der Vertiefung

27

zweite Lücke

28

,

28

' Stützfläche

29

Abdeckung

30

,

30

' Flanke

31

,

31

' Flanke

32

Stützscheibe

33

Bohrung

34

Bohrung

35

Stirnfläche

36

Sacklochbohrung

37

Stirnfläche

38

,

38

' Stirnfläche

39

Flanke

40

Flanke

41

Gelenk

42

Anschlagfläche

43

Aussparung

Claims (4)

1. Schaltbare Klauenkupplung (1), welche um eine Drehachse X-X angeordnet ist,
mit einem ersten axial ortsfesten Kupplungsteil (2), das stirnseitig erste Klauen (20) aufweist,
und mit einem zweiten Kupplungsteil (3), das stirnseitig zu den ersten Klauen (20) gerichtete zweite Klauen (21) auf­ weist und das zwischen einer Einkuppelposition, in der die ersten (20) und zweiten Klauen (21) miteinander in Eingriff sind, und einer Auskuppelposition, in der die ersten (20) und zweiten Klauen (21) außer Eingriff sind, entlang der Drehachse verstellbar ist,
mit einer zumindest ringförmigen Stützfläche 28, die einem der beiden Kupplungsteile (2, 3) stirnseitig koaxial zur Drehachse X-X zugeordnet ist, gegen die sich mindestens ein Nocken (22), der dem anderen der beiden Kupplungsteile (2, 3) zugeordnet ist, stirnseitig gleitend abstützen kann, wo­ bei die ersten (20) und zweiten Klauen (21) außer Eingriff sind,
und mit einer Vertiefung (23), die sich über einen Teil des Umfangs der Stützfläche (28) erstreckt und in die der Noc­ ken (22) axial einrückbar ist und somit ein Verstellen des zweiten Kupplungsteils (3) in die Einkuppelposition zuläßt, wobei in der Einkuppelposition des zweiten Kupplungsteils (3) der Nocken (22), in Umfangsrichtung betrachtet, in kei­ ner der beiden Drehrichtungen zu einem Ende (25, 26) der Vertiefung (23) in Anlage ist.

2. Klauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, in Umfangsrichtung betrachtet, die ersten (20) und zweiten Klauen (21) jeweils länger sind als die Lücken (26, 27), die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Klauen (20, 21) gebildet sind.

3. Klauenkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (23) als Abschnitt einer Ringnut und der Nocken (22) als zylindrischer Bolzen ausgebildet ist.

4. Klauenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Vertiefung (23) ausgehend von zumindest einem Ende (25, 26) durch eine Abdeckung (29) abgedeckt ist und daß in der Einkuppelposition des zweiten Kupplungsteils (3) die Abdeckung (29) von dem Nocken (22) gegen eine Fe­ derkraft die Vertiefung (23) wenigstens teilweise freige­ bend verstellbar ist.