Klauenfreilaufkupplung. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Klauenfreilaufkupplungen mit Klinken sperre zum svnelivonisierten Einrücken eines Klauenkranzes einer sehraubenartig auf einer Welle versehiebbaren Kupplungsmuffe in einen andern Klauenkranz. Wenn eine solche Kupplung zur Verbindung zweier senkrechter Wellen dient.,
so wird im Freilaufzustand die Kupplungsmuffe zum Beispiel -unter der Wir <U>kung</U> ihres eigenen Gewichtes mit den Lintern Stirnfliiehen ihrer Klauen gegen die obere Stirnfläelie des (-uegenlzlai-ienkranzes gedrückt so dass die Klauen aufeinander gleiten.
Da nun stets ein gewisses Spiel zwischen den in Eingriff befindliehen Klauen vorhanden ist und ausserdem die Kanten der Klauen leicht abgerundet sind, so rücken die Klauen bei dem erwähnten Aufeinandergleiten fortwäh rend etwas ineinander und werden dann durch die normale Freilaufwirkung der Kupplung, also durch die Wirkung des Steilgewindes, wieder herausgezogen.
Dieses mit einer der 1)i-ellzalildifferenz zwischen Kupphingsmuffe mid Gregenklauenkranz mal der Zähnezahl ent sprechenden Frequenz erfolgende Hin- und Herffleiten wirkt sieh sehr nachteilig aus, da es die Klauen stark beansprucht und zu deren Beschädigung führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu- ,"runde, diese nachteiligen Folgen durch eine besondere Gestaltung der Klauen beseitigen zu können. Sie besteht in dem Vorschlag, die im Freilaufzustand einander zugekehrten Stirnseiten der Klauen der Klauenkränze mit einer derart schräg verlaufenden Fläche.- auszubilden, dass die vorauseilende Kante die ser Sehrägfläche jeder Klaue des im Freilauf- zustand schnelleren.
Teils gegenüber der nach eilenden Kante axial ziirüekstelit, während die vorauseilende Kante der Schrägfläehe jeder Klaue des jeweils langsameren Teils gegen über der nacheilenden Kante axial vorsteht. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Klauen ohne erheblichen Stoss aneinander ab gleiten bzw. einander abweisen können.
Ausser in dem oben genannten Fall der Anordnung der Kupplung zwischen zwei senk rechten Wellen tritt die erwähnte Schwierig keit, z. B. auch bei Klauenfreilaufk-Lipplungen mit Klinkenhilfsgesperre in doppelter Anord nung, sogenannten Doppelkupplungen, auf..
Hierbei ist das Andrüeken der verschieb baren Kupplungshälfte gegen die Klauen der einen oder andern Kupplungshälfte im Frei- laufzustand dadurch zu erklären, dass sich die versehiebbare Kupplungshälfte hierbei gegen über den beiden andern Kupplungshälften mit verschiedener Relativgesehwindigkeit dreht, so dass die Klinken der einen Klinken reihe häufiger ratschen als die Klinken der andern Klinkenreihe.
Dieser Unterschied hat, das Verschieben der Kupplungsmuffe nach derjenigen Seite zur Folge, auf der die Klin ken mit der kleineren Hätifigkeit ratschen, so dass auf dieser Seite die Klauen der Kupp- lungsmuffe an die Cegenilzlatien'-eclrüekt wer- c den.
Bei einer solchen Doppelkupplung mit einer gemeinsamen Kupplungsmuffe für weeli.selweises Eingreifen in zwei versehie- dene Kupplungshälften werden die Klauen der Kupplungsmuffe an beiden Stirnseiten und die Klauen der beiden andern Klauen- kränze an der dem Klauenkranz der ausge rückten Kupplungsmuffe zugekehrten Stirn seite in der angegebenen Weise abgesellrä,-.'t.
Bei einer besonderen Ausführungsform solcher Klauenfreilaufkupplungen können die Klinken bei übermässiger Beanspruchung in folge ungewöhnlicher Betriebsbedingungen (z.B. Rüekwärtsumlaufen der Antriebs- niasehine infolge Frühzündung) ausweichen und die Kupplungshälften entgegen der nor malen Freilaufriehtung einander überholen.
Sofern bei einer solchen Ausführung ausser dem die oben genannten Konstruktionsbedin gungen vorliegen, also etwa Einbau zwischen zwei senkrechte Wellen oder in doppelter An ordnung, sind die im Freilaufzustand einan der zugekehrten Stirnseiten der Klauen V-Tör- mig abzuschrägen.
Da bei der zuletzterwähn- ten Überholriehtung mit ausweichenden Klin ken die auf die Klauen wirkenden Kräfte wesentlich grösser sein können als bei der nor malen Überholrichtung im Freilaufzustand, werden die Neigungen der zwei Sehrägflächen der doppelt abgesehrägten Klauenstirnseiten vorteilhaft verschieden gross gewählt,
und zwar werden die Gleitflächen für die nicht normale Überholriehtung stärker geneigt als (Iie (-r'leitfläehen für die normale Cberliolriell- tung. Die Erfindung wird an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungs beispiele im folgenden noch näher erläutert.
Fig. <B>1</B> zeigt eine einfache Klauenfreilauf- kupplung in lotreehter Anordnung und Fig. 2 einen aehssenkreeliten Schnitt hierz ii in Richtung A-A gesehen sowie Fig. <B>3</B> einen Zylindersehnitt durch die Klauenkränze.
Fil-. 4 zeigt eine Doppelkupplung mit nor malen Klinken im axialen Schnitt und Fign <B>)</B> einen Zylindersehnitt durch die Klauenreihen.
Die Fig. <B>6</B> und <B>7</B> zeigen im axialen >Schnitt und im aehssenkreehten #,#3ehiiitt eine Doppel kupplung mit ,gesichertem Klinkenhilfs- gesperre, angewendet als Sehaltkupplung bei einem Zweigangplanetengetriebe.
Fig. <B>8</B> ist hierzu ein Zylindersehnitt durch die Klauenkränze.
Die Klauenfreilaufkupplung der Fig. <B>1</B> besitzt einen mit der normalerweise in Rieh- tun---- des Ilfeils <B>1</B> treibenden Welle 2 verbun denen Kranz von Klauen<B>3</B> und eine auf einem Steilgewinde der angetriebenen Welle 4 ver- sehraubbar Zelagerten Kii plungsmuffe <B>5</B> mit p einem Kranz von Klauen<B>6</B> und mit den Sperr klinken<B>7.</B> Diese sind an der untern,
Stirnseite des die Klauen<B>6</B> bildenden Flansehes der Kupplungsmuffe drehbar befestigt. Die Na sen<B>8</B> der Klinken (Fig. 2) zeigen entgegen der Antriebsriehtung <B>1,</B> so dass sie sieh beim Antrieb durch die Wolle 2 zum Einrücken der Kupplung gegen die Flanken der einen <B>C</B> oder andern Klaue<B>3</B> legen und beim Anfab- ren die Kupplungsmuffe auf dem Steil gewinde, der aus Fig. <B>1.</B> ersichtlichen Rieh- tung des Gewindes entsprechend,
aus der in Fig. <B>1</B> gezeigten Stellung nach unten ver schrauben und ihre Klauen<B>6</B> stosslos (syn chronisiert) in die Lücken zwischen de'n Klauen<B>3</B> einschieben. Wenn jedoch die getrie bene Welle 4 die treibende Welle<B>92</B> überholt, wird die KLippiiiiigsiiiiiffe nach oben aus dem Klaueneingriff herausgesehoben, zurück in <B>C</B> die in Fig. <B>1</B> gezeigte Stellung. Unter ihrem Eigengewicht liegt sie dabei mit den untern Stirnseiten ihrer Klauen<B>6</B> auf den obern Stirnseiten der Klauen<B>3</B> der treibenden Ktippl-Lin,-,-sliälfte auf.
Diese Stirnseiten sind nun in der aus der Fig. 3 ersichtlichen Weise abgesehrägt, wo aueb. den verschiedenen Um- fangsgesehwindigkeiten entsprechend ver schieden o-rosse Drehriehtungspfeile einge zeichnet sind.
Aus der Fig. <B>3</B> ist ersichtlich, dass die Vorderkante oder vorauseilende Kante<B>6'</B> der schneller laufenden Klauen<B>6</B> gegenüber der Hinterkante oder naelleilenden Kante<B>V</B> axial zurückgesetzt ist, während die Vorderkante<B>3'</B> der langsamer laufenden Klauen<B>3</B> gegenüber deren I-Iinterkante <B>V</B> axial, vorsteht.
Es ist ersielitlieh, dass einmal die normale Freilaufriehtung die Kupplungs muffe nach oben schraubt bis die Klauen ausser Eingriff kommen, dass dann die Cre- wiehtswirkung der Muffe die Klauen der Muffe und die Klauen der primären Kupp- Jun,--shälfte in Aehsriehtung gegeneinander- drückt und versucht, die Kupplung einzurük- ken,
und (lass schliesslich die Sehrägflächen ein(, Abweisewirkung erzeugen, die der Ge- wiehtswirkung entgegenarbeitet und ein unge- f#llt-Iielies Aufeinandergleiten der Klauen zür Foll--e haben.
Bei dem in Fign 4 gezeigten weiteren Aus- fülirungsbeispiel einer Doppelkupplung ist ausser der Primärwelle 2 mit dem Kranz von Klauen<B>3</B> und der Sekundärwelle 4 mit der Kupplungsmuffe<B>5</B> mit einem. Kranz von Klauen<B>6</B> noch ein drittes Glied<B>10</B> mit einem Kranz von Klauen<B>1.1.</B> vorhanden.
Die Kupp- Jungsmuffe <B>5</B> trägt auf beiden Seiten des Klauenflansehes <B>je</B> eine oder mehrere Sperr klinken 12 bzw. <B>13,</B> von denen die Klinken<B>13</B> mit ihren 'Nasen in die Drehriehtung <B>1.</B> der Antriebswelle und die Klinken 12 mit ihren Nasen<B>(8</B> in Fig. 2) entgegen dieser Drehrieh- tung zeigen.
Zur Verriegelung der Kupp lungsmuffe dient eine in einer Verzahnung 14 der Kupplungsmuffe gleitende Sperrmulfe <B>15,</B> die mit ihren Zähnen<B>1.6</B> in die Zähne<B>17</B> eines auf der Welle 4 festsitzenden Teils ein greifen kann.
In der untern Hälfte der Fig. 4 ist die Kupplungsmuffe in ihrer linken Endstellung gezeigt, die durch den Anschlagring<B>18</B> fest gelegt ist. Die Sperrmuffe<B>1.5</B> ist in der Sperr stellung gezeigt, so dass sich die Kupplungs- nitiffe nicht versehieben und die Kupplung in beiden Richtungen Kraft übertragen kann.
Soll, nun etwa bei Verwendung dieser Doppel kupplung in einem Gesehwindigkeitsweehsel- getriebe auf einen andern Gang umgeschaltet werden, so wird nach Entriegelung, das heisst Verschiebung der Sperrmuffe<B>15,</B> dureh Gas- gliehmen die Drehzahl der Welle<B>1</B> verrin- weg gert,
so (lass sieh die Kupplungsnraffe über das Steilgewinde aus dem Eingriff mit den Klauen<B>3</B> in die in Fig. 4 oben dargestellte Mittelstellung heraussehraubt. In diesem Be triebszustand dreht sieh die Welle 2 mit klei ner, die Welle 4 mit grösserer Gesehwindig- keit, während sieh der Teil<B>10</B> etwa auf Grund einer entsprechenden Übersetzung zwischen den Teilen 2 und<B>10</B> mit noch grösserer Ge- sehwindigkeit dreht.
Dabei sollen die Klin ken<B>13</B> vorübergehend wesentlich öfter als die Klinken 12 ratsehen. Die aus der grösseren Häufigkeit der Schläge der Klinken<B>13</B> resul-, tierende Kraft versehraubt die Kupplungs- inuffe etwas nach links, derart, dass die linken Stirnflächen der Klauen<B>6</B> gegen die rechten Stirnfläehen der Klauen<B>3</B> zur Anlage kom men. Diese Stirnflächen verlaufen nun in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbei spiel nach Fig. <B>1</B> beschrieben, schräg.
Sie kön nen daher, wie dies Fig. <B>5</B> zeigt, aufeinander abgleiten. Die Klauen weisen einander so lange ab, bis beim Erreichen und Durehlau- fen der Drehzahlgleichheit zwischen den Kränzen der Klauen<B>11</B> und<B>6</B> das andere Klinkengesperre, <B>13,</B> zur W irkung kommt, das die Kupplungsmuffe dann in die reclite End- stellung verschiebt.
In der angegebenen Weise verlaufen auch die andern Stirnflächen der Klauen<B>6</B> und die mit diesen Flächen zusam menarbeitenden Stirnfläehen der Klauen<B>11,</B> so dass auch bei jenem Betriebszustand, bei dem die Klinken 12 häufiger ratschen als die Klinken 13, die Klauen<B>6</B> und<B>11</B> aufeinan der abgleiten können.
In den Fig. <B>6</B> bis<B>8</B> ist eine der Ausfüh rung nach den Fig. 4 und<B>5</B> weitgehend ähn liche Doppelkupplung in einem Zweigang getriebe eingebaut dargestellt. Mit der in Richtung des Pfeils 20' umlauf enden An triebswelle 20 ist eine Trommel mit eineni Kranz von Klauen 21 verbunden. Eine Ver längerung 22 der Antriebswelle trägt den Planetenstern<B>23</B> mit den Planeten des Pla- retengetriebes, dessen Aussenrad 24 von der Abtriebswelle <B>25</B> getragen wird.
Das Sonnen rad<B>26</B> sitzt auf einer 11,11,iffe <B>27,</B> die mit einem Steilgewinde versehen ist, auf dem die Kupp lungsmuffe<B>28</B> mit dem Kranz von Klauen<B>29</B> und den Klinken<B>30</B> und<B>31</B> gelagert ist. Der dritte Kranz von Klauen<B>32</B> wird von einer mit dem Gehäuse des Getriebes verbundenen Scheibe<B>330</B> gebildet. Auf der Kupplungsmuffe ist noch eine Sperrmuffe 34 mit einer Ver- riegelungsver7ahnung vorgesehen, die in eine Verzahnung<B>35</B> auf der Gewindemuffe<B>27</B> ein geschoben werden kann.
Die Nasen<B>36</B> und<B>37</B> der Sperrklinken<B>30</B> und<B>31</B> sind derart abgesehrägt (Fig. <B>7),</B> dass sieh die Klinken dann, wenn sie bei ausser- gewöhnliehen Betriebsbedingungen mit einem zu hohen Drehmoment belastet werden, selbst tätig um ihre Drehzapfen verdrehen und ausser Eingriff mit der das Drehmoment über tragenden Verzahnung kommen. Beispiels weise kann dieser Belastungsfall durch ein unbeabsichtigtes Umkehren der Drehrichtung der Getriebeantriebswelle eintreten.
Es werde beispielsweise angenommen, dass sieh die Kupplungsmuffe<B>28</B> ganz links, also die Klauen der Kupplungsmuffe in Eingriff mit den Klauen 21 befinden, was bei dem ge zeichneten Getriebe dem direkten Gang ent spricht, während die rechte Endstellung der Kupplungsmaffe den übersetzten Gang er gibt. Die Antriebsmaschine und das Getriebe sollen sieh in Ruhe befinden. Ferner soll die Sperrmuffe zur Vorwählung des höheren Ganges nach rechts gerückt sein; das ist die in Fig.6 gezeichnete Stellung, in der die Sperrmuffe die Kupplungsmuffe <B>28</B> freigibt.
Weiterhin sei nun angenommen, dass die An triebsmaschine in Gang gesetzt wird und dass sie infolge von Frühzündung einige Rück- wärtsumläufe macht. Wenn die Antriebswelle 20 bei ruhender Welle<B>25</B> rückwärts läuft (Pfeil<B>38),</B> dreht sich die Sonnenradmuffe <B>27</B> infolge der übersetzung im Planetengetriebe schneller rüekwärts als die Antriebswelle 20, so dass die von der Muffe 34 freigegebene Gewindemuffe <B>28</B> durch das Zusammenwir ken der Klauen 21 mit den Klauen<B>29</B> nach rechts bewegt wird.
Sobald die Kupplungs muffe die in Fig. <B>6</B> gezeichnete Stellung er reicht, kommen die Klinken<B>31</B> mit den Zäh nen<B>32</B> in Eingriff und bremsen die Drehung der Kupplungsmuffe ab, während sieh die Klinken<B>30</B> noeh im Bereich der Klauen 21 befinden. Die Klauen 21 drüeken gegen die Klinken<B>30</B> der Kapplungsmaffe, deren an derer Klinkensatz<B>Öl</B> die -Muffe gegen fest abstützt. Da die Klinken<B>30</B> nun ', wie in Fig. <B>7</B> gezeigt, an ihren Nasen<B>36</B> abgesehrägt sind, können sie unter dem auf sie übertra genen Rüekwäi#tsdrelin-ioiiient ausweichen.
Die Klauen 21 können daher über die Klinken in einer deni Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung (in Fig. <B>7)</B> über die Klinken hin- wegratsehen. Damit ist eine Brueligefahr für die Klinken ausgesehlossen.
Auch bei einer solchen Kupphingsausfüb- rung nun bringt die Absehrägung der Stirn seiten der Klauen der Kupplungsmuffe und der innern Stirnseiten der Klauen 21 und<B>32</B> die _gleichen Vorteile wie oben an Hand der Fig. 4 und<B>5</B> besehrieben. -Mit Rüeksielit dar auf aber, dass bei einer solchen Ausführung mit bei unzulässiger Belastung ausweichenden Klinken aiieh die umgekehrte Relativdrehrieh- tung vorkommt,
sind hier die erwähnten Klauenstirnseiten V-förmig abgesehrägt. Dies ist in Fig. <B>8</B> dargestellt. Dabei ist auch noch gezeigt, dass die Absehrägun- nach der einen <B>C</B> LI Seite mit steilerem Winkel ausgeführt ist als nach der andern Seite, um so dem Umstand Rechnung züi tragen, dass bei dem zuletzt be- sehriebenen umgekehrten -Uberholvorgang mit ausweichenden Klinken die beanspruchenden Kräfte grösser sind als beim normalen Über holvorgang.