DE647456C - Klauenkupplung - Google Patents

Description

iDisk
Bur. lad. Eigendom-

AUSGEGEBEN AM
5. JULI 1937

Die Erfindung Ijczieht sich auf eine in jeder Stellung einrückbare Klauenkupplung, welche insbesondere mit einer Synchronisierungsvorrichtung zusammenarbeitet, und besteht im wesentlichen darin, daß die Kupplung aus zwei oder mehreren axial versetzt, konzentrisch angeordneten Zahnringpaaren besteht, von denen das eine Klauenzahnringpaar aus Klauenzähnen mit zugespitzten bzw. abgeschrägten Zähnen gebildet wird, die normalerweise den Kupplungsvorgang ermöglichen, während die Zähne des oder eines zweiten Zahnringpaares gegenüber dem ersten axial verschiebbar und derart in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind, daß sie in cingriffsbereiter Stellung einander gegenüberstehen, wenn das erste Paar infolge Einandergegenüberstehens der Klauenspitzen an einem Eingriff verhindert wird, so daß auch bei völligem Gleichlauf der Kupplurigshälften ein stoßfreies Einrücken der Kupplung in jeder Stellung ermöglicht wird. Zweckmäßig ist die Zähnezahl des zweiten oder eines weiteren. Zahnringpaares gleich oder ein ganzes Vielfaches der Zähnezahl des ersten Zahnringpaares.

Die Erfindung ist vor allem in Verbindung mit Synchronisiervorrichtungen \όπ besonderer Bedeutung deswegen, weil in diesem Falle infolge des selbsttätig eintretenden Gleichlaufs leicht eine Selbstsperrung der Kupplung bei Gegeneinandertreffen der Kupplungszähne eintreten kann. Ferner ist der Erfiudungsgegenstand z. B. in Anwendung ■ auf Kraftfahrzeuge von besonderem Vorteil, wenn die Kupplung zur Trennung des Getriebes von der Kardanwelle bzw. vom Antrieb durch den Wagen dient und ein gleichzeitiges Ausrücken dieser Kupplung und der Motorkupplung vorgesehen ist, da in diesem Falle die Stellung der Kupplungsglieder nicht durch Kuppeln der einen Kupplungshälfte mit dem Motor korrigiert werden kann.

Die bisher bekannten Klauenkupplungen erfüllen die Aufgabe eines in jeder Stellung und unter jeder Bedingung stoßlos erfolgenden Eingriffs nur unvollkommen. Es sind Klauenkupplungen mit zugespitzten Klauen bekannt, bei denen die eine Kupplungshälfte so in Umfangsrichtung federnd gelagert ist. Diese Anordnung bewirkt jedoch einerseits eine gewisse Unsicherheit in der Antriebsübertragung, und andererseits schließt sie nicht unter allen Bedingungen eine Sperrung der Kupplung gegen Einrücken aus, da die Klauen aus praktischen Gründen stets etwas abgerundet sein müssen bzw. infolge Abnutzung während des Betriebes stumpf werden. Durch die Erfindung wird jedoch auch, in diesem Falle ein Eingriff gewährleistet, und zwar ohne daß eine in Umfangsrichtung federnde Anordnung der Klauen vorgesehen zu sein braucht.

Des weiteren sind Klauenkupplungen mit zwei in Achsrichtung zueinander verschieb-

baren Gruppen von Klauen bekannt. Bei diesen Kupplungen sind jedoch die Klauen der zweiten Gruppe innerhalb der Klauen der ersten Gruppe derart angeordnet, daß sie mit den zugehörigen Klauen der Gegenkupplungshälfte erst dann in Eingriff gelangen können, nachdem die Klauen der ersten Gruppe in Eingriff gebracht wurden. Sie dienen somit zur Sicherung derselben in Eingriffstellung, ίο ohne jedoch die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, eine zwangsläufige Kupplung l)ei Nichtfassen der ersten Klauenglieder zu 1>e\virken, erfüllen zu können.

Auch sind Kupplungen bekanntgeworden, bei welchen einzelne jeweils für sich federnde Bolzen mit Ausnehmungen der anderen Kupplungshälftc in Eingriff gebracht werden können und woljei die Bolzen derart versetzt angeordnet sind, daß ein Teil der Bolzen bei einem Auftreffen auf die Gegenvorsprünge der anderen Kupplungshälfte federnd zurückgedrückt werden, so daß die übrigen Bolzen in die Ausnehmungen der anderen Kupplungshälfte eintreten können. Hierbei sind jedoch die betreffenden Ausnehmungen so weit bemessen, daß durch das Eintreten nur eines Teiles der Kupplungsbolzen eine zwangsläufige Kupplung nicht erzielt wird, letztere vielmehr erst dann be\virkt wird, nachdem eine weitere Relativbewegung der Kupplungshälften zueinander erfolgt ist und sämtliche Kupplungsbolzen in Eingriff gebracht wurden. Auch ist diese bekannte Kupplung sehr sperrig und daher z. B. für Kraftfahrzeuge wenig geeignet.

in der Zeichnung sind zwei konstruktive Ausführungsl>eispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine Kupplungseinrichtung mit außen angeordneter Synchronisierkupplung und

Abb. 2 eine solche mit innen angeordneter Synchronisierkupplung; ferner zeigen die Abb. 3 bis 5 die Stellung der Klauen in schematischer Darstellung.

Es ist α die antreibende, z. B. die Getriebehauptwelle, b die getriebene, z. B. die Kardanwelle, welche durch die erfindungsgemäße Kupplung miteinander gekuppelt werden solso len. Zu diesem Zweck ist gemäß Abb. 1 auf der Welle δ eine durch die Verstellvorrichtung c verschiebbare Muffe d aufgekeilt, welche mit Klauen e versehen ist, die mit den entsprechenden Klauen f der antreibenden WeHe α in Eingriff gebracht werden können. Auf der Muffed ist eine zweite Muffeg undrehbar, aber verschiebbar vorgesehen, an welcher die Klauen h angebracht -sind. Letztere können ihrerseits mit den entsprechenden Klauen i der antreibenden Welle α gekuppelt werden. Die Muffen g und d sind durch eine federnde Verriegelungsvorrichtung, z. B. eine unter Federdruck stehende, in eine Rast eingreifende Kugel k miteinander derart gekuppelt, daß bei einem gewissen zwischen beiden Muffen wirkenden Axialdruck die Feder aus der Rast gedruckt werden kann.

Am äußeren Umfang der Muffe g ist eine weitere Muffe/ ebenfalls verschiebbar aufgekeilt, welche durch eine Lamellenkupplung JM mit der antreibenden Welle gekuppelt werden kann, indem bei Verschiebung der Muffe / nach links ein Bund η dieser Muffe sich gegen die Lamellen anlegt und diese unter dem Einrückdruck gegen einen entsprechenden Bund der treibenden Welle drückt. Die Muffen g und / sind wiederum durch eine federnde Verriegelungsvorrichtung ο miteinander verbunden. Doch ist der Druck der Feder dieser Verriegelungseinrichtung bzw. die Anordnung der Kugel in ihrer Rast derart gewählt, daß die Kugel schon bei einem geringeren Axialdruck, z. B. 5 kg, ausgerückt wird als die Kugel k, welche z. B. erst bei einem Axialdruck von 10 kg aus ihrer Rast gehoben wird.

Zur Begrenzung der Relativverschiebung der Muffe g auf der Muffe d dient einerseits die Klaue e an der letzten Muffe, andererseits ein am Gehäuse vorgesehener fester oder einstellbarer Anschlag/), durch welchen ein ungewolltes Verschieben der Muffe g nach rechts verhindert wird. In ähnlicher Weise ist die Muffe I durch einen Bund q der Muffe g und den Anschlag ρ gegen unerwünschte Verschiebung gesichert.

Die Wellen α und b sind entkuppelt und drehen sich z. B. mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Wird nun die Muffed durch die Verstellvorrichtung c, z. B. mittels eines Hebels, aus der gezeichneten Stellung nach links verschoben, so werden die Muffen d, g und / wie ein einheitliches Stück wirken, d. h. sich gemeinsam verschieben, und zwar so lange, wie kein Widerstand der Verschiebung entgegensteht. Ein solcher wird jedoch schon nach einem Hub χ auftreten, indem der Bund » die Lamellen m gegeneinanderdrückt und die Synchronisierung unter dem Einrückdruck bewirkt. Bei einem gewissen Einrückdruck, nach der vorstehenden Annahme 5 kg, wird jedoch die Kugel 0 ihre Rast verlassen, wodurch die Muffe / von den Muffen g und d entkuppelt wird und letztere zu weiterer Verschiebung nach links freigegeben werden.

Die Abstände der Klauen h und t einerseits und der Klauen e und / andererseits sind nun derart gewählt, daß erstere bereits nach einem iao Gesamthub y, letztere dagegen erst nach einem Gesamthub ζ gegeneinanderstoßen. Die

Klauen h und i bilden demgemäß zusammen mit der Muffe g eine primäre, die Klauen e und f zusammen mit der Muffe d eine sekundäre Klauenkupplung.

In Abb. 3 bis S sind die möglichen Stellungen der Klauen h, i und e, f zueinander schematisch dargestellt. Die Klauen h und i, el. h. die Primärkupplung, sind hierbei lediglich oder im wesentlichen als Hilfskupplung

>o gedacht und an ihren Flanken unter etwa 45 ° in Umfangsrichtung abgeschrägt, so daß sie normalerweise nur die Aufgabe haben, die Kupplungshälften in eine geeignete Stellung zu bringen und die Einrückung der Sekun-

'5 därkupplung zu ermöglichen.

Wie aus Abb. 3 bis 5 hervorgeht, besitzen die Sekundärklauen e bzw. f nur eine halb so große Zahnteilung wie die Primärklauen h bzw. i. Die Anordnung ist hierbei z. B. derart, daß an der Stelle des Zahnkopfes Zi₁ · gleichzeitig z. B. ,ein Klauenzahn e_± vorgesehen ist, des weiteren für die folgende Zahnlücke Zi₀ ein weiterer Klauenzahn e₂, für den Zahnkopf Ii.₂ ein Klauenzahn e₃ usw., wobei zwischen den einzelnen Klauenzähnen e_x, C₁, e₃ usw. jeweils eine entsprechende Zahnlücke e₀ sich befindet.

An der gegenüberstehenden Kupplungshälfte sind dagegen an den Stellen der Zahn- köpfe i_u i₂ bzw. der Zahnlücken i₀ der Primärkupplung Zahnlücken f_Q der Sekundärkupplung vorgesehen, während die Klauenzähne/^, f₂, f₃ usw. den Zahnköpfen und Zahnlücken der Primärkupplung gegenüber entsprechend versetzt angeordnet sind.

In Abb. 3 ist die Kupplung in ausgerückter Stellung gezeichnet. Wurden in dieser Stellung die Klauen durch gemeinsames Verschieben der Muffen d und g einander genähert werden, so könnte, da die Zahnköpfe h_u Ji₁ usw. den Zahnlücken i₀ gegenüberstehen, die Primärkupplung und durch weiteres Verschieben der Muffed, unter Ausrücken der Verriegelungsvorrichtung k, auch die Sekundärkupplung ohne weiteres eingerückt werden. Diese Einrückstellüng ist in Abb. S gezeigt. Wie ersichtlich, folgen sich hierbei einander die Klauen e_v f_t, e₂, f₂ .... usw. der Sekundärkupplung.

Die gleiche Kupplungsstellung gemäß Abb. S ergibt sich natürlich auch dann, wenn sich zunächst nicht genau Zahnkopf und Zahnlücke der Primärkupplung gegenüberstehen, sondern zueinander mehr oder weni-

SS ger versetzt aufeinandertreffen. Die Abschrägung der Zahnflanken wird in diesem Falle eine entsprechende Relativverdrehung bewirken, so daß der in Abb. S dargestellte Eingriff der Primärklauen zustande kommt und die Sekundärklauen ohne weiteres eingerückt werden können.

Dagegen besteht im Falle der Abb. 4 eine solche Möglichkeit nicht. Wie gezeigt, treffen hierbei z. B. -die Zahnköpfe Zs₁ und I₁ bzw. Zi₂ und i₂ usw. aufeinander, so daß infolge der gleichen Drehzahl bzw. gleichzeitigen Stillstandes der Kupplungshälften ein Einrücken der Primärkupplung nicht möglich ist. Dagegen kann die Sekundärkupplung' auch in dieser Stellung ohne weiteres gekuppelt werden. Zum Unterschied gegen Abb. 5 ergibt sich jedoch hierbei eine Reihenfolge der Se-• kundärklauen f_lt e_u f₂, e₂ .... usw., während die Primärklauen ausgerückt bleiben.

Ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeigt die ■ Abb. 2. Es ist hier α wieder die antreibende und b die angetriebene Welle. Auf der angetriebenen Welle b ist eine Büchse g' verschiebbar angeordnet. An der der antreibenden Welle α zugekehrten Stirnseite der Büchse g' ist ein Lamellenpaket m vorgesehen, das in Gegenlamellen m' eingreift, welche in einem glockenförmigen Ansatz ρ an der Antriebswelle α untergebracht sind. Auf der Büchse g' gleitet zügig eine unter dem Widerstand' einer federnden Kugelverriegelung 0 eine zweite Büchse^, welche an ihrer der Glocke p zugekehrten Stirnseite einen Klauenzahnkranz h aufweist, welcher einem Klauenzahnkranz i an der Stirnseite der Glocke ρ gegenüberliegt. Weiterhin gleitet auf der Büchse g zügig und unter dem Widerstand einer zweiten federnden Kugelverriegelung k eine dritte Büchse d, welche an ihrer der Glocke p zugekehrten Mündung einen Klauenzahnkranz e aufweist, der mit einem zweiten Klauenzahnkranz / an der Glocke p in Eingriff gebracht werden kann. Die Feder k' der Verriegelung k ist hierbei stärker als der die Feder o' der Verriegelung o, so daß die Verriegelung k kräftiger wirkt als die Verriegelung 0. Die Büchse d weist weiterhin eine Ringnut q auf, in welcher der Schaltzapfen r eines Kupplungshebels c eingreift. Infolge der ^l°5 Sperrwirkung der Verriegelungen 0 und k lassen sich alle drei Büchsen g', g und d als Ganzes verschieben. Die Bewegung der drei Büchsen gegen die antreibende Welle α hin ist einerseits durch die Lamellenkupplung m, m und andererseits durch die Klauenzahnkränze h, i und e, f begrenzt. Ihre Bewegung nach der Gegenseite begrenzen einerseits eine Schulter b' an der Welle b und andererseits Anschlagringe ί und t auf den Büchsen g' ¹¹S bzw. g.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Abb. 2 ist folgende: Beim Einkuppeln legt man den Hebel c gegen die Welle α hin um. Dann bewegt sich die Büchse g' zusammen mit den Büchsen g und d gegen die Welle« hin, und es gelangt zunächst die

Reibkupplung m, m' zur Wirkung. Sobald ·| die Kupplung m der Bewegung der Büchse g' einen größeren Widerstand entgegenzusetzen beginnt, löst sich die schwächere Verriegelung ο, und es bewegen sich nur noch die Büchsen g und d weiter, bis die Klauen Ji, i miteinander in Be.rührung geraten. Stehen die Klauenzähne h und i gerade eingriffsbereit, so kann sich die Büchse g weiterbewegen und der Eingriff der Zähne Ji und i erfolgen. Ist dies aber nicht der Fall, so löst sich unter dem Widerstand der Klauen-' zähne h, i nunmehr die stärkere Verriegelung k, und es verschiebt sich bei der Weiterbewegung des Hebels nur noch die Büchse d bis zum Eingriff der Zähne e und /.

Beim Lösen der Kupplung wird der Hebel c gegen die angetriebene Welle b hin wieder in seine alte, auf Abb. 2 ersichtliche Lage zurückbewegt. Dabei bewegen sich auch die drei gegeneinander längs verschobenen Büchsen g', g und d einheitlich gegen die Welle h hin, bis zunächst die Büchse g' an der Schulter b' der Welle b anschlägt. Dann bewegen sich die beiden Büchsen g und c/ allein weiter, bis erst die Büchse g an ihrem Anschlagring ί und schließlich auch die Büchse d sich an ihrem zugehörigen Anschlagring t anlegen. Von da ab ist die alte Grundstellung der gelösten Kupplungsvorrichtung wiederhergestellt.

Im übrigen ergeben sich beim Einkuppeln die gleichen Schaltungen wie l>eim Ausführungsbeispiel nach Abi). 1 mit der an Hand der Abb. 3, 4 und 5 geschilderten Wirkungsweise.

^ Statt der verschiebbaren Kupplungshälfte könnte auch die unverschiebbare Kupplungshälfte in entsprechend relativ zueinander verschiebbare Kupplungsteile geteilt oder es könnten beide Kupplungshälften sinngemäß ausgebildet sein.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. In jeder Stellung einrückbare Klauenkupplung, welche insbesondere mit einer Synchronisierungsvorrichtung zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung aus zwei oder mehreren axial versetzt, konzentrisch angeordneten Zahnringpaaren (e, f; Ji, i) besteht, von denen das eine Klauenzahnringpaar (Λ, i) aus Klauenzähnen mit zugespitzten bzw. abgeschrägten Zähnen gebildet wird, die normalerweise den Kupplungsvorgang ermöglichen, während die Zähne (e, f) des oder eines zweiten Zahnringpaares gegenüber dem ersten axial verschiebbar und derart in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind, daß sie in eingriffsbereiter Stellung einander gegenüberstehen, wenn das erste Paar infolge Einandergegenüberstehens der Klauenspitzen (h, i) an einem Eingriff verhindert wird, so daß auch bei völligem Gleichlauf der Kupplungshälften ein stoßfreies Einrücken der Kupplung in jeder Stellung ermöglicht wird.
2. 2. Klauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahl des zweiten oder eines weiteren Zahnringpaares (e, f) gleich oder ein ganzes Vielfaches der Zähnezahl des ersten Zahnringpaares (Λ, i) ist.
3. 3. Klauenkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die erstgreifenden Klauenzähne (Ji) tragende Kupplungsglied (g) mit einem eine Synchronisiervorrichtung, z. B. eine Lamellenkupplung (m), betätigenden weiteren Kupplungsglied (g^r) derart gekuppelt ist, daß beim Einrücken der Kupplung zunächst die Synchronisiervorrichtung betätigt und hierauf die erstgreifenden Klauenzähne (h) in Eingriffsbeginn gebracht werden.
4. 4. Klauenkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder für die erst- und die .zweitgreifenden Klauenzähne (Zi bzw. e) sowie zweckmäßig auch für die Synchronisiervorrichtung (m) als zueinander konzentrische Muffen ausgebildet und durch federnde Sperrvorrichtungen (/;, 0) miteinander gekuppelt sind.
5. 5. Klauenkupplung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Sperrungen (k, o) in der Stärke ihrer Sperrwirkungen so bemessen sind, daß sich nach Erreichung des Gleichlaufs der Kupplungshälften mit Hilfe der Synchronisiervorrichtung als erste nur die

   ^Sperrvorrichtung (o) zwischen dem Kupplungsglied (g') der Synchronisiervorrichtung und dem Kupplungsglied (g) des erstgreifenden verschiebbaren Zahnringes (h) löst, während die zweite Sperrung (k) das Kupplungsglied (d) des nachgreifenden verschiebbaren Zahnringes (e) noch so lange festhält, bis das erstgreifende Kupplungsglied (k) mit seinen Zähnen (h) in seiner Vorwärtsbewegung auf festen Widerstand gestoßen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen